DE4028853A1

DE4028853A1 - Verfahren und vorrichtung zum vergasen fluessiger und/oder feinkoerniger fester vergasungsstoffe und/oder zum reformieren eines gases

Info

Publication number: DE4028853A1
Application number: DE4028853A
Authority: DE
Inventors: Mircea Tudor Manolescu; John Paul Vandenhoeck
Original assignee: Kortec AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1990-09-11
Filing date: 1990-09-11
Publication date: 1992-03-12
Also published as: BR9105901A; CN1036858C; JPH05502473A; AU8493491A; KR920702406A; TR26217A; KR950009002B1; US5730763A; AU654826B2; US5580362A; EP0500874A1; CA2073013A1; CN1059753A; ZA917168B; HU9201539D0; WO1992004426A1; JP2925323B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Vergasen flüssiger und/oder feinkörniger fester Vergasungsstoffe und/oder zum Reformieren eines Gases unter Zusatz eines Vergasungsmittels nach dem Überbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des An spruchs 18.

Bei einem bekannten Verfahren (GB-PS 7 44 742) zum Vergasen eines feinkörnigen Vergasungsmittels und/oder zum reformie ren eines kohlendioxidhaltigen Gases in ein kohlenmonoxid haltiges Gas wird dem Reaktor die für den Ablauf der chemi schen Reaktion erforderliche Wärme über in einem geschlos senen Kreislauf geführte, und außerhalb des Reaktors er wärmte, feinkörnige Wärmeträger-Partikel zugeführt. Eine gute Verteilung der Partikel in dem Reaktor und damit eine gute Wärmeübertragung zwischen den Partikeln und dem Ver gasungsstoff wird bei im Gegenstrom geförderten Partikeln dadurch angestrebt, daß der Reaktor horizontal angeordnet ist und um seine Längsachse gedreht wird. Zum Boden des Re aktors gelangende Partikel werden durch die Drehung angeho ben um anschließend aufgrund ihres Gewichts zum Reaktorbo den zurückzufallen; damit soll eine einem Berieseln ähnli che Beaufschlagung des Reaktorinneren mit den Partikeln und damit ein guter Wärmeaustausch erreicht werden. Für im Gleichstrom geführte Partikel wird vorgeschlagen, daß diese von einem oberen Bereich eines vertikal angeordneten Reak tors durch eine Schicht feinkörniger fester Vergasungs stoffe zum Boden des Reaktors gefördert werden, von wo aus sie zusammen mit anfallender Asche ausgetragen werden.

Die Partikel bestehen aus Metallen oder Metalloxiden und haben eine Korngröße von etwa 1 bis 5 mm. Über die Partikel ausgetragene Asche wird vor einer Rückführung der Partikel in den Erhitzer, beispielsweise durch Sieben oder eine ma gnetische Trennung von Aschebestandteilen, ausgeschieden. Der für das Erwärmen der Partikel vorgesehene Erhitzer weist gleichfalls einen um seine Längsachse drehenden Er hitzerzylinder auf; auf die Wärmezufuhr zu dem Erhitzer ist nicht eingegangen. Die in dem Erhitzer erwärmten Partikel werden innerhalb des geschlossenen Kreislaufs nach ihrem Austritt aus dem Reaktor über eine Verkokungseinrichtung oder einen Luftvorwärmer dem Erhitzer wieder zugeführt. Bei der Vergasung staubförmiger Vergasungsstoffe können diese, in nicht weiter beschriebener Weise innerhalb des Reaktors einen Schwebezustand einnehmen.

Der Einsatz eines rotierenden Reaktors sowie eines rotie renden Erhitzers führt zu einem relativ hohen Aufwand bei der Durchführung des Verfahrens. Ein entsprechender Aufwand ist zum Aufbau und für die Wartung einer zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Vorrichtung notwendig. Ferner ist weder beim Berieseln des Vergasungsstoffes durch Parti kel bei einem drehenden Reaktor, noch bei einem Beaufschla gen einer Schicht des Vergasungsstoffes innerhalb eines ru henden Reaktors durch herabfallende Partikel, ein inniges Vermischen mit dem Vergasungsstoff sichergestellt, so daß der Wirkungsgrad des Wärmeaustausches relativ gering ist.

Bei einem bekannten Verfahren zum Reformieren von CO₂ und H₂O enthaltenden Gasen, sowie von kohlenwasserstoffhaltigen Gasen zu Reduktionsgas mit hohem H₂- und CO-Anteil (DE-PS 29 47 128), werden als Wärmeübertragungsmedium fluidisier bare wärmebeständige Partikel, beispielsweise aus Alumi niumoxid mit einer Partikelgröße im Bereich von 50 bis 500 mm eingesetzt. Eine Vergasung flüssiger oder fester Ver gasungsstoffe ist dabei nicht vorgesehen. Zur Reformation von Gasen nehmen die in einem geschlossenen Kreislauf um laufenden Partikel zunächst im Erhitzer und in der Brenn kammer Wärme von in der Brennkammer erzeugtem Verbrennungs gas auf. Dazu sind die Partikel, sowohl in dem Erhitzer als auch in der Brennkammer, jeweils oberhalb eines Rostes in einer mit dem Verbrennungsgas gebildeten Wirbelschicht ge halten. Sie gelangen dabei über ein Fallrohr von dem Er hitzer in die Brennkammer, von wo aus sie über ein weiteres Fallrohr in eine unterhalb der Brennkammer liegende Boden kammer gelangen. Diese ist über ein Förderrohr mit dem obe ren Bereich des Reaktors verbunden, in dem die Partikel oberhalb von Rosten in mit dem zu reformierenden Gas gebil deten Wirbelschichten aufgenommen werden. Die in dem Reak tor ausgebildeten Wirbelschichten sind gleichfalls über ein Fallrohr verbunden. Um einen Übertritt von in dem Reaktor erzeugten Reduktionsgas in die Bodenkammer bzw. die Brenn kammer zu verhindern, ist in dem Förderrohr ein im Wechsel zu öffnendes bzw. zu schließendes Doppelventil angeordnet. Das Doppelventil führt zum einem dazu, daß dem Reaktor Par tikel diskontinuierlich zugeführt werden und zum anderen, daß der Aufbau und der Betrieb der Vorrichtung zur Durch führung des Verfahrens relativ aufwendig ist und einen er höhten Verschleiß und dadurch auch eine erhöhte Störanfäl ligkeit aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein gattungsge mäßes Verfahren so weiterzubilden, das in wirksamer, einfa cher und betriebsicherer Weise eine Wärmeaufnahme durch die Partikel sowie eine Wärmeabgabe an Vergasungsstoffe und/oder zu reformierende Gase und Vergasungsmittel in dem Re aktor ermöglicht ist. Der Erfindung liegt weiter die Auf gabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Durch führung des Verfahrens so weiterzubilden, daß sie einen re lativ einfachen, verschleißfesten und betriebssicheren Auf bau aufweist, der einen Wärmeaustausch mit hohem Wirkungs grad ermöglicht.

Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren erfin dungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 sowie bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 18 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens enthalten die Verfahrensansprüche 2 bis 17, vor teilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung die Vorrichtungs ansprüche 18 bis 34.

Dadurch, daß die Partikel und das Verbrennungsgas oberhalb mindestens eines in dem Erhitzer angeordneten Rostes eine Wirbelschicht bilden, ergibt sich innerhalb des Erhitzers eine zu einem guten Wärmeaustausch führende, innige Vermi schung zwischen den Partikeln und dem Verbrennungsgas. Der Wärmeaustausch bzw. die Erwärmung der Partikel auf die not wendige Temperatur von 1250^oC erfolgt in einer Wirbel schicht des Erhitzers, dessen Unterteil als Brennkammer ausgebildet ist, in der die Verbrennungsgase eine Tempera tur von 1350^oC bis 1500^oC aufweisen. Erfindungsgemäß gelan gen die in dem Erhitzer und in der Brennkammer erwärmten Partikel über ein Überlaufrohr aus der Brennkammer in einen oberen Bereich des Reaktors. Der Durchsatz durch das Über laufrohr bildet eine Dichtung, die einen Durchtritt von in dem Reaktor entstehendem Produktgas verhindert. Mit gerin gem Aufwand bei der Durchführung des Verfahrens und in ver schleißarmer und somit betriebssicherer Weise ist somit er findungsgemäß ein Durchtritt von Produktgas verhindert, ohne daß es beispielsweise erforderlich ist, als Abdichtor gan ein im Wechsel zu öffnendes bzw. zu schließendes Dop pelventil anzuordnen und während des Verfahrensablaufs zu betätigen.

Die in den Reaktor gelangenden Partikel bilden dort mit dem Vergasungsstoff und/oder dem zu reformierenden Gas eine der Anzahl der Roste entsprechende Anzahl von Wirbelschichten; damit ist in dem Reaktor ein die Wirksamkeit des Verfahrens erhöhender guter Wärmeaustausch sichergestellt.

In vorteilhafter Weise ist der Durchsatz der Partikel durch das Überlaufrohr einstellbar, so daß der Verfahrensablauf durch Verändern der dem Reaktor zugeführten Partikel und damit auch der Wärmemenge auf einfache Weise beeinflußbar ist.

Es hat sich weiter als vorteilhaft herausgestellt, daß fes te Vergasungsstoffe in eine Eintragskammer gefördert wer den, in der sie von einem Fördergas aufgenommen und zusam men mit diesem über mindestens ein Eintragsrohr dem Reaktor zugeführt werden. Es ist damit in einfacher und wirksamer Weise sichergestellt, daß die Vergasungsstoffe in einer in dem Reaktor aufgebauten und zu einem guten Wärmeaustausch führenden Wirbelschicht im wesentlichen gleichmäßig ver teilt werden.

Es ist dabei von Vorteil, daß in dem Reaktor oberhalb von dem der Eintragskammer benachbarten Reaktorboden und eines oder mehrerer Roste hintereinander liegende Wirbelschichten gebildet werden. Damit sind gute Voraussetzungen für einen schnellen und vollständigen Ablauf der zu einer Vergasung bzw. Reformierung führenden chemischen Reaktionen und eine hierfür vorteilhafte gleichmäßige Erwärmung durch die Par tikel gegeben. Damit kann die für eine Vergasung bzw. Re formierung erforderliche Vermischung der Partikel mit dem Vergasungsmittel und -stoff und/oder Reformierungsgas zum Wärme- und Stofftransports schneller bzw. vollkommener ab laufen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform können agglomerierte und/oder mit Asche behaftete Partikel über ein ver schließbares Ablaufrohr aus der Brennkammer abgeführt wer den. Auf einfache Weise wird damit ermöglicht, daß für eine Wirbelschichtbildung nicht mehr funktionsfähige Partikel bedarfsweise aus dem Partikelkreislauf entfernt werden. Da mit kann in einfacher Weise die Wirksamkeit des Verfahrens, wie auch dessen Betriebssicherheit weiter verbessert wer den.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann einem einer Auslaßöffnung des Überlaufrohres benachbarten Ab schnitt über Steuerdüsen ein beispielsweise inertes Steuer gas zugeführt werden, um über eine Injektionswirkung die Durchsatzgeschwindigkeit durch das Überlaufrohr zu erhöhen. In einfacher Weise kann damit, über eine Veränderung der Durchsatzgeschwindigkeit durch das Überlaufrohr, die Wärme zufuhr zu dem Reaktor und damit der Verfahrensablauf beein flußt werden.

Als feste Vergasungsstoffe sind feinkörnige Steinkohle, Braunkohle, Torf, Holzkohle oder Biomasse und/oder als flüssige Vergasungsstoffe sind leichte oder schwere Kohlen wasserstoffe sowie Alkohole einsetzbar. Als Vergasungsmit tel können H₂O- und CO₂-haltigen Stoffe, wie beispielsweise wasserdampfhaltige Gase, CO₂-haltige Abgase, wie Hochofen gas oder dergleichen, eingesetzt werden.

Als zu reformierendes Gas sind gasförmige Kohlenwasser stoffe, wie beispielsweise Erdgas, einsetzbar.

Für einen wirksamen Vefahrensablauf hat es sich als vor teilhaft herausgestellt, daß die Verbrennungsgase in der Brennkammer eine Temperatur etwa 1350^oC bis 1500^oC errei chen.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, daß Wasser dampf als Vergasungsmittel dem Reaktor unmittelbar zuge führt wird. Innerhalb des Reaktors ergibt sich damit, als Voraussetzung für eine wirksame Vergasung, eine gute Ver teilung des Vergasungsmittels.

Es ist von Vorteil, daß in dem Reaktor ein Überdruck gegen über dem Erhitzer oder dem Luftvorwärmer gebildet wird. Durch den Überdruck ist in einfacher Weise sichergestellt, daß aus der Brennkammer keine sauerstoffhaltigen heißen Verbrennungsgase in den Reaktor gelangen können, die dort zu einer die Betriebssicherheit gefährdenden Verbrennung führen könnten. In entsprechender Weise ist verhindert, daß vorgewärmte Verbrennungsluft in den Reaktor strömen kann.

Für die Durchführung des Verfahrens hat es sich als vor teilhaft erwiesen, daß Partikel mit einer im wesentlichen sphärischen Form mit einem Durchmesser in einem Bereich von etwa 0,5 mm bis 3 mm eingesetzt werden. Die Partikel beste hen dabei vorzugsweise aus einem Oxid, beispielsweise Alu miniumoxid.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind Erhitzer, Brennkammer und Reaktor im we sentlichen jeweils in vertikaler Richtung angeordnet. Damit ist in einfacher Weise sichergestellt, daß Partikel unter stützt durch ihre Schwerkraft innerhalb der einzelner Be hälter gefördert werden können; es ist somit nicht erfor derlich, daß beispielsweise ein Erhitzer bzw. Reaktor zum Fördern der Partikeln in Drehung versetzt wird. Durch ent sprechende Anordnung der einzelnen Behälter kann weiterhin eine Schwerkraftförderung der Partikel zwischen einzelnen Behälter ermöglicht werden.

Dadurch, daß der Erhitzer erfindungsgemäß oberhalb der Brennkammer sich unmittelbar an diese anschließend angeord net ist und mindestens einen Rost, sowie in seinem oberen Bereich einen Verteiler für die Partikel aufweist, ist in einfacher Weise sichergestellt, daß in dem Erhitzer gleich mäßig verteilte Partikel aufgrund ihrer Schwerkraft in die Brennkammer gelangen. Roste können dabei in einem der Brennkammer weiter entfernt gelegenen Bereich aus Edelstahl gebildet sein; der Brennkammer benachbart angeordnete Roste sind, um den hohen Temperaturen der Verbrennungsgase stand halten zu können, aus Keramikelementen aufgebaut. Für eine vorteilhafte Ausbildung dünnschichtiger Fließbetten mit ei ner Höhe von etwa 100 mm oberhalb eines Rostes ist es vor teilhaft, daß die Roste eine im wesentlichen ebene Oberflä che aufweisen, die auch nach dem Auftreten einer Wärmeaus dehnung im wesentlichen beibehalten wird. Dazu können die Keramikelemente ineinandergreifend ausgebildet und gegen einander und/oder gegenüber einer Außenwandung des Er hitzers über Federn abgestützt sein. Die Ausbildung der Ro ste aus Keramikelementen bzw. Edelstahl führt ferner dazu, daß trotz der Ausbildung von Wirbelschichten innerhalb der die Partikel mit hoher Geschwindigkeit bewegt werden, der Verschleiß der Roste gering ist.

Dadurch, daß in einem unteren Bereich der Brennkammer über den Umfang verteilt Brennstoffdüsen und darunterliegend über den Umfang verteilt Verbrennungsluftdüsen angeordnet sind, ist eine Verteilung und Strömung der entstehenden Verbrennungsgases derart sichergestellt, daß die Partikel in der Brennkammer mit dem Verbrennungsgas eine Wirbel schicht bilden.

Erfindungsgemäß ist die Einlaßöffnung des Überlaufrohres im Bereich der Brennstoffdüsen angeordnet. Durch diese Anord nung ist sichergestellt, daß genügend Partikel kontinuier lich aus der in der Brennkammer gebildeten Wirbelschicht in das Überlaufrohr eintreten, dort eine Dichtung gegenüber dem in dem Reaktor erzeugten Produktgas bilden und in aus reichendem Maße Wärme zu dem Reaktor führen. Um den Ein tritt der Partikel in das Überlaufrohr weiter zu fördern, kann die Einlaßöffnung zumindest bereichsweise trichterför mig erweitert sein.

Erfindungsgemäß ist der in den oberen Bereich des Reaktors ragenden Auslaßöffnung des Überlaufrohres im Abstand be nachbart eine Verteileinrichtung zum Verteilen der Partikel zugeordnet. Die beispielsweise aus einer Prallplatte gebil dete Verteileinrichtung führt zu einer gleichmäßigen Ver teilung der in den Reaktor gelangenden heißen Partikel.

Dem Reaktor ist erfindungsgemäß eine, mit diesem über min destens eine Eintragsleitung verbundene, Eintragskammer zu geordnet, die eine untere Kammer mit einer Anschlußleitung für ein Fördergas und eine oberhalb der unteren Kammer an geordnete, von dieser durch eine poröse Zwischenwand ge trennte obere Kammer mit einer Anschlußleitung für Ver gasungsstoff aufweist. Damit ist in einfacher Weise die Voraussetzung dafür geschaffen, daß die in den Reaktor ein getragenen festen Vergasungsstoffe nach ihrem Eintritt in den Reaktor in der dort ausgebildeten und die Partikel ent haltenden Wirbelschicht schnell und im wesentlichen gleich mäßig verteilt aufgenommen werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist als Verteilein richtung dem Überlaufrohr eine Blende zugeordnet und/oder eine über die Auslaßöffnung bzw. die Blende beaufschlagbare Verteilerplatte. Durch die Anordnung der Blende wird er reicht, daß die aus der Auslaßöffnung strömenden Partikel in einen durch die Blende tretenden Hauptanteil und einen ausgelenkten kleineren Anteil verzweigt werden. Damit er gibt sich eine gute Verteilung der Partikel im oberen Be reich des Reaktors. Die Verteilung kann weiterhin dadurch verbessert werden, daß eine Verteilerplatte so angeordnet wird, daß sie von dem durch die Blende strömenden Hauptan teil der Partikel beaufschlagt wird.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in einem der Auslaßöffnung benachbarten Bereich des Überlaufrohres mindestens eine an eine Steuergasleitung angeschlossene Steuerdüse zugeordnet. Durch entsprechende Zufuhr eines beispielsweise inerten Gases als Steuergas, kann, über die dadurch in dem Überlaufrohr hervorgerufene Injektionswir kung, der Durchsatz der Partikel durch das Überlaufrohr in einfacher Weise zum Beeinflussen des Verfahrensablaufes verändert werden.

Ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Vorrich tung ist mit einem Beispiel für den erfindungsgemäßen Ver fahrensablauf anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen je weils in vereinfachter schematischer Darstellung Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Rost,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Bereich des Rostes nach Fig. 2,

Fig. 4 ein Tragelement für einen Rost nach den Fig. 2 und

Fig. 5 einen Längsschnitt einer Anordnung von Deckelemen ten für einen Rost nach der Linie V-V gemäß Fig. 3,

Fig. 6 eine Draufsicht auf ein Deckelement,

Fig. 7 einen Längsschnitt eines Deckelementes nach der Li nie VII-VII gemäß Fig. 6,

Fig. 8 ein Diagramm für einen Partikeldurchfluß durch einen Rost abhängig einer Gasgeschwindigkeit,

Fig. 9 einen Schnitt durch den unteren Bereich einer Brennkammer und den oberen Bereich eines Reaktors einer Vorrichtung nach Fig. 1, und

Fig. 10 einen Schnitt durch den unteren Bereich des Reak tors und eine zugehörige Eintragskammer für die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Vergasen flüssiger und/oder feinkörniger fester Vergasungsstoffe und/oder zum Re formieren eines Gases unter Zusatz eines Vergasungsmittels weist einen im wesentlichen in der Mitte der Vorrichtung vertikal angeordneten Reaktor 1 auf. Oberhalb des Reaktors 1 ist ein behälterförmig ausgebildeter Erhitzer 5 angeord net, dessen unterer Bereich als Brennkammer 3 ausgebildet ist. Damit, in der nachfolgend beschriebenen Weise, in dem Erhitzer 5 und der Brennkammer 3 erwärmte Wärmeträger-Par tikel in den Reaktor 1 gelangen können, verläuft von dem unteren Bereich der Brennkammer 3 ein Überlaufrohr 7 in den oberen Bereich des Reaktors 1 (Fig. 9).

Zur Bevorratung und zur Beschickung von Vergasungsstoffen ist ein nicht dargestellter Speicherbehälter vorgesehen, aus dem beispielsweise feste, feinkörnige Vergasungsstoffe dosiert einer unterhalb des Reaktors angeordneten Eintrags kammer 11 zugeführt werden, die mit dem unteren Bereich des Reaktors 1 über eine Vielzahl von Eintragsrohren 9 verbun den ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sie ben Eintragsrohre 9 vorgesehen, von denen in Fig. 10 eine Reihe mit drei Eintragsrohren 9 erkennbar ist.

Unterhalb des Reaktors 1 ist ein Luftvorwärmer 13 angeord net, der mit dem Reaktor 1 über eine Rücklaufleitung 15 verbunden ist. In entsprechender Weise wie die Brennkammer 3 und der Erhitzer 5 sind jeweils auch der Reaktor 1 und der Luftvorwärmer 13 als Behälter ausgebildet und an einem insgesamt mit 17 bezeichneten Tragrahmen befestigt.

Dieser ist als Stahlbaukonstruktion ausgebildet und weist beispielsweise vier Längssäulen auf, von denen in Fig. 1 die beiden vorderen 19, 21 sichtbar sind. In verschiedenen Höhenlagen sind die Längssäulen 19, 21 über Querstreben 23 miteinander verbunden. Der Tragrahmen 17 ist in nicht wei ter dargestellter Weise über ein Fundament an einem Boden bereich 18 fest verankert.

Wie aus Fig. 9 ersichtlich, sind in dem unteren Bereich der Brennkammer 3 in zwei benachbarten, horizontalen Ebenen über den Umfang der Brennkammer 3 verteilt Brennstoffdüsen 25 für die Zufuhr von Brennstoff angeordnet. In einer Ebene angeordnete Brennstoffdüsen 25 sind dabei gegenüber den in der benachbarten Ebene angeordneten Brennstoffdüsen 25 in Umfangsrichtung versetzt angeordnet. Unterhalb der Brenn stoffdüsen 25 und diesen benachbart sind gleichfalls in ei ner Ebene über den Umfang verteilt Verbrennungsluftdüsen 26 angeordnet. Die Verteilung der Brennstoffdüsen 25 und der Verbrennungsluftdüsen 26 am Umfang ist so, daß vorliegend jeder Brennstoffdüse 25 eine Verbrennungsluftdüse 26 zuge ordnet ist. Die Brennstoffdüsen 25 und die Verbrennungs luftdüsen 26 sind in gleicher Weise jeweils in radialer Richtung verlaufend angeordnet und ragen über die Wandung der Brennkammer 3 hinaus in deren Innenraum. Die Düsen 25, 26 weisen dabei jeweils eine schräg nach unten, radial ein wärts verlaufende Stirnseite 25′ bzw. 26′ auf.

Über die Brennstoffdüsen 25 kann der Brennkammer 3 kontinu ierlich Brennstoff verschiedenster Art zugeführt werden. Beim Einsatz der Vorrichtung in einer Hochofen oder Di rektreduktionsanlage kann beispielsweise anfallendes Gicht gas verbrannt werden. Es können aber auch flüssige Brenn stoffe, feinkörnige Kohle, Holzkohle oder Biomasse ver brannt werden. Die Verbrennungsluft wird in dem Luftvorwär mer 13 vorgewärmt und von dort der Brennkammer 3 über eine Verbrennungsluftleitung 31 zugeführt. Diese mündet in eine Ringkammer 31′, die zwischen einer Außenwand 3′ der Brenn kammer 3 und einer dieser mit Abstand gegenüberliegenden Innenwand 32 gebildet ist. Beide Wände 3′, 32 sind zum Bo den der Brennkammer 3 hin sich trichterförmig verjüngend ausgebildet. Für eine gleichmäßige Beaufschlagung der Ver brennungsluftdüsen 26 sind diese jeweils gegenüber der Ringkammer 31′ geöffnet. Durch die Zufuhr bereits vorgewärm ter Verbrennungsluft können in der Brennkammer 3 heiße Ver brennungsgase mit einer Temperatur von etwa 1350^oC bis 1500^oC erzeugt werden. Diese Verbrennungsgase strömen mit einer in geeigneter Weise vorgebbaren Geschwindigkeit aus der Brennkammer 3 in den Erhitzer 5, den sie als Abgas über einen Gasauslaß 33 an seinem oberen Ende mit einer Tempera tur von im vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa 350^oC ver lassen. Diese Abgase können gegebenenfalls in einem nicht dargestellten weiteren Vorwärmer, beispielsweise zum Erzeu gen von Dampf als Vergasungsmittel oder zum Trocknen von festen Brennstoffen, und im Anschluß daran einer gleich falls nicht dargestellten Abgasreinigungsanlage zugeführt werden.

Der Erhitzer 5 ist im vorliegenden Fall durch fünf im we sentlichen horizontal und eben verlaufende Roste 34a bis 34e unterteilt; der Abstand zwischen benachbarten Rosten ist dabei im wesentlichen gleich. Der Erhitzer 5 und die Brennkammer 3 sind in nicht näher dargestellter Weise mit feuerfestem Material ausgekleidet; es können auch wasserge kühlte Wandelemente eingesetzt werden.

Im Gegenstrom zu den aus der Brennkammer 3 in den Erhitzer 5 aufsteigenden Verbrennungsgasen werden über einen Vertei ler 41, der unterhalb des Gasauslasses 33 und oberhalb des Rostes 34e angeordnet ist, Wärmeträgerpartikel zugeführt. Die aus einem harten, im wesentlichen abriebfesten Mate rial, beispielsweise Aluminiumoxid, bestehenden Partikel werden dem Verteiler 41 über eine sich von dem Bodenbereich des Tragrahmens 17 im wesentlichen in vertikaler Richtung erstreckende Förderleitung 43 zugeführt. Die Partikel wer den der Förderleitung 43 durch eine pneumatische Förderein richtung 40 zugeführt; dieser ist dabei über einen Druck luftanschluß 54 durch ein nicht dargestelltes Gebläse Druckluft zuführbar. Es ist auch möglich, die Partikel bei spielsweise über mit Förderschaufeln versehene Tragbänder oder über einen Schneckenförderer zu dem Verteiler zu för dern.

Über den Verteiler 41 mit einer Vielzahl von sich sternför mig erstreckenden Verteilerplatten oder -rohren wird der Erhitzer 5 im wesentlichen gleichmäßig mit Partikeln beauf schlagt. Diese haben einen Durchmesser im Bereich von etwa 0,5 mm bis 3 mm und eine im wesentlichen sphärische Form, wobei gegebenenfalls durch eine geeignete Klassierung si chergestellt werden kann, daß der Anteil nicht sphärisch geformter, flacher Partikel gering ist. Um einen hohen Wir kungsgrad für die Wärmezufuhr von dem Verbrennungsgas zu den Partikeln zu erreichen, werden diese durch das Verbren nungsgas oberhalb eines oder mehrerer der Roste 34a bis 34e so fluidisiert, daß sich dünne Wirbelschichten mit einer Höhe von etwa 100 mm oberhalb der Roste ausbilden. Für die Ausbildung derartiger dünner Wirbelschichten sind kugelför mige Partikel besonders gut geeignet. Die in den dünnen Wirbelschichten oberhalb der Roste 34a bis 34e erfolgende innige Vermischung zwischen den Partikeln und dem Verbren nungsgas ermöglicht eine gute Wärmeaufnahme durch die Par tikel, so daß diese bei einer geringen Verweilzeit von etwa 1 bis 2 Minuten pro Wirbelschicht und bei einer kurzen Durchlaufzeit durch den Erhitzer 5 ausgehend von einer Tem peratur von ca. 200^o C, mit der die Partikel über den Ver teiler 41 zugeführt werden, auf eine Temperatur von etwa 1250^oC erwärmt werden.

Die Partikel können dabei von einem der Roste 34e, 34d, 34c, 34b zu jeweils einem benachbarten, durch einen darun terliegenden Rost begrenzten Bereich des Erhitzers 5 bzw. von dem Rost 34a zu der Brennkammer 3 über eine Vielzahl von jeweils einen Rost 34a bis 34e zugeordneten Überström rohren 37 (Fig. 5) gelangen. Dies wird im folgenden in Ver bindung mit dem Aufbau der Roste beschrieben.

Eine weitere Erwärmung der Partikel kann unmittelbar in der Brennkammer 3 durch das dort erzeugte Verbrennungsgas, das eine Temperatur von etwa 1350^oC bis 1500^oC aufweist, erfol gen. Durch die beschriebene Anordnung der Brennstoffdüsen 25 und der Verbrennungsluft 26 ergibt sich eine Strömung des entstehenden Verbrennungsgases derart, daß innerhalb der Brennkammer 3 eine Wirbelschicht gebildet wird, in der die in der Brennkammer 3 befindlichen Partikel im wesentli chen vollständig aufgenommen werden. Die in der Brennkammer 3 gebildete Wirbelschicht entspricht einer kochenden bzw. brodelnden Wirbelschicht, in der die Dichte der Wirbel schicht verhältnismäßig gering ist und in der die Partikel in schnelle Bewegung versetzt werden. Neben einer guten Wärmeübertragung zwischen den Verbrennungsgasen und den Partikeln führt die in der Brennkammer 3 ausgebildete Wir belschicht auch dazu, daß die Partikel durch Kontakt mit den Brennstoffdüsen 25, den Verbrennungsluftdüsen 26 und der Wand 3′ der Brennkammer 3 ein andernfalls mögliches Ab setzen bzw. Anhaften von Asche verhindern.

Für die Ausbildung der dünnen Wirbelschichten oberhalb der Roste 34a bis 34e in dem Erhitzer 5 ist es erforderlich, daß diese eine im wesentlichen ebene Oberfläche aufweisen. In dem oberen und damit kälteren Bereich des Erhitzers 5 kann ein Rost 34e aus Edelstahl eingesetzt werden, der eine ausreichend hohe Wärmebeständigkeit und Verschleißfestig keit hat. Im unteren Bereich des Erhitzers 5 mit Temperatu ren bis zu etwa 1250^oC ist es vorteilhaft, beispielsweise die Roste 34a, 34b aus einem hitzebeständigen keramischen Material zu bilden. Als vorteilhaft hat sich dabei der Ein satz hexagonaler keramischer Elemente erwiesen, die sich gegeneinander abstützen und die gegeneinander und insgesamt gegenüber der Außenwand des Erhitzers 5 über Federn vorge spannt sind, so daß Wärmeausdehnungen ausgeglichen werden können. Damit kann sichergestellt werden, daß die Roste auch im erwärmten Zustand ihre ebene Form bzw. ihre hori zontale Lageanordnung beibehalten. Jedes der Elemente weist mindestens eine Durchgangsöffnung auf, durch die das Ver brennungsgas strömen kann.

Erfindungsgemäß ist jedes der keramischen Elemente zweitei lig ausgebildet, mit jeweils einem aus einem keramischen Material hergestellten Tragelement 35, 35′, 35′′ und 35′′′ (Fig. 2 und Fig. 4) und einem jeweils einem Tragelement zu geordnetem Deckelelement 36′, 36′′ (Fig. 3 und Fig. 5).

Die Tragelemente 35 bis 35′′′ haben, wie aus Fig. 4 er sichtlich, eine prismenförmige Gestalt mit einer hexago nalen Grundfläche und einer zentralen Durchgangsöffnung 351. Zum Verbinden benachbarter Tragelemente 35 bis 35′′′ weisen jeweils im Wechsel einander benachbarte Seitenwände jeweils mit gleichem Abstand von einander, im wesentlichen horizontal verlaufenden Halteansätze 352 und Halteaufnahmen 353 auf. An den Halteansätzen 352 und den Halteaufnahmen 353 sind jeweils in entsprechender Weise geeignet verlau fende Seitenflächen ausgebildet, so daß für ein gegenseiti ges Abstützen in Halteaufnahmen 353 eines Tragelements 35′ bis 35′′′ Haltenansätze 352 benachbarter Tragelemente in einfacher Weise eingeführt werden können, während die Hal teansätze 352 dieses Tragelements wiederum in Halteaufnah men 353 benachbarter Tragelemente eingreifen. Auf diese Weise ergibt sich durch Anordnen einer Vielzahl von Trag elemente 35′ bis 35′′′ der in Fig. 2 dargestellte tragende Teil eines der Roste 34a bis 34d. Sofern der Rost 34e nicht aus Edelstahl gebildet wird kann er, wie im übrigen ggf. auch Roste in übrigen Teilen der Vorrichtung wie bspw. dem Reaktor 1, entsprechend den hier beschriebenen Rosten 34a bis 34d ausgebildet sein.

Tragelemente unterschiedlicher Höhe sind dabei, wie aus Fig. 2 ersichtlich, so angeordnet, daß in einem mittigen Bereich Tragelemente 35 der geringsten Höhe angeordnet sind. Daran schließen sich in radial auswärtiger Richtung im wesentlichen konzentrischer Bereiche mit Tragelementen 35′, 35′′ und 35′′′ mit jeweils stufenförmig vergrößerten Höhen an, wobei alle Tragelemente 35 bis 35′′′ so angeord net sind, daß ihre oberen Stirnflächen in einer gemeinsamen Ebene liegen. Aufgrund dieser Anordnung von Tragelementen 35 bis 35′′′ unterschiedlicher Höhe ergibt sich ein gewöl beartiger Aufbau des tragenden Teils der Roste, der zu einem guten Tragverhalten und einer Gewichtsreduktion führt. Für eine Auflage des tragenden Teils der Roste an einer Wandung 354 eines Behälters, wie vorliegend bei spielsweise des Erhitzers 5, ragen, wie aus Fig. 2 ersicht lich, die radial auswärts gelegenen Tragelemente 35′′′ in eine durch feuerfestes Material 355 ausgekleidete Aufnahme in der Wand 354. An die radial auswärtigen Tragelemente 35′′′ schließen sich, mit diesem zusammenwirkende Zwischen elemente 356 an, die in ihrer Gesamtheit eine im wesentli chen zylindrische Außenmantelfläche ergeben. An diese schließen sich entsprechend schalenförmig ausgebildete Stahlplatten 357 an, die über in vorgebbarem Abstand über den Umfang verteilte Federn 358 in radial einwärtiger Rich tung vorgespannt sind. Die Federn 358 können jeweils durch eine Vielzahl einander zugeordneter Tellerfedern oder durch entsprechend ausgeführte Spiralfedern gebildet sein. Durch die Federn 358 werden die Tragelemente 35, 35′, 35′′ und 35′′′ im wesentlichen gleichmäßig mit radial einwärts ge richteten Radialkräften beaufschlagt. Damit werden, für ein gutes Ineinandergreifen von Halteansätzen 352 und Halteauf nahmen 353, einander benachbarte Halteelemente 35, 35′, 35′′ und 35′′′ gegeneinander gedrückt. Dadurch, daß die einzelnen Tragelemente 35, 35′, 35′′ und 35′′′ gegeneinan der im wesentlichen gleichmäßig über die Vorspannkräfte der Federn 358 gedrückt werden, können durch Temperaturunter schiede bedingte Dimensionsänderungen der Behälterwandung 354, wie auch der einzelnen Tragelemente 35, 35′, 35′′ und 35′′′ in einfacher und sicherer Weise ausgeglichen werden. Es wird somit vermieden, daß aufgrund von Temperaturschwan kungen Rißbildungen auftreten, die anderenfalls aufgrund örtlicher Spannungskonzentrationen auftreten könnten, und es wird gleichzeitig vermieden, daß beispielsweise bei ei nem Abkühlen jeweils eines Rostes der Zusammenhalt einander benachbarter Tragelemente 35, 35′, 35′′ und 35′′′ verrin gert wird. Damit ist auch eine ausreichende Formbeständig keit der Roste gewährleistet.

Dadurch, daß sich die einzelnen Tragelemente 35 bis 35′′ nur hinsichtlich ihrer Höhe unterscheiden, ist es in einfa cher Weise unter Verwendung von in ihrem grundsätzlichen Aufbau gleichen Formen möglich, Tragelemente aus einem ke ramischen Material herzustellen. Die hexagonförmige Ausbil dung der Tragelemente 35 bis 35′′′ ermöglicht es ferner, daß Durchgangsöffnungen 351 relativ großen Durchmessers ausgebildet werden, was zu einer relativ geringen Wanddicke der Tragelemente und damit einer Herabsetzung des Gewichtes führt. Damit ist es möglich, daß von der Gesamtfläche eines derart aufgebauten Rostes ein Anteil von über 50- als Öff nungsbereich, bestehend aus der Gesamtheit der Durchgangs öffnungen 351 ausgebildet ist. Gegenüber einer starren An ordnung von Rosten kann demzufolge eine Gewichtsersparnis im Bereich von 70% bis 90% erzielt werden.

Für einen erfindungsgemäß aus Tragelementen 35 bis 35′′′ ausgebildeten Rost der Tragelemente 35 geringster Höhe von etwa 15 cm und Tragelemente 35′′′ größter Höhe von etwa 40 cm aufweist, hat es sich als ausreichend für eine den An forderungen genügende Starrheit erwiesen, daß über die Fe dern 358 eine Vorspannkraft von etwa 2 kP/cm² am Außenum fang aufgebracht wird. Für die Durchführung des Verfahrens mit dabei auftretenden Temperaturerhöhungen und daraus re sultierenden Wärmeausdehnungen betreffend die Tragelemente 35 bis 35′′′ hat sich eine gleichmäßig verteilte Erhöhung der Vorspannkraft auf etwa 5 kP/cm² als besonders vorteil haft erwiesen. Diese Vorspannkraft liegt in sicherer Weise unterhalb der für das feuerfeste Material gegebenen Druck grenze. Da das feuerfeste Material ständig unter einem im wesentlichen gleichmäßigen Druck gehalten wird, wird eine Rißbildung während eines Abkühlens weitestgehend vermieden.

Zum Aufbau der für die Ausbildung einer Wirbelschicht je weils erforderlichen ebenen Oberfläche eines Rostes werden auf der Oberseite des durch die beschriebene Anordnung von Tragelementen 35 bis 35′′′ gebildeten tragenden Teils Deck elemente 36′, 36′′ angeordnet. Es ist dabei jedem der Trag elemente 35 bis 35′′ ′ jeweils ein Deckelement 36′ bzw. 36′ gleicher hexagonaler Grundform und Größe zugeordnet, wobei jedes der im wesentlichen plattenförmig eben ausgebildeten Deckelemente 36′, 36′′ auf in Eckbereichen der Tragelemente 35 bis 35′′′ ausgebildeten Auflagevorsprüngen 359 aufliegt. Wie aus den Fig. 5, 6 und 7 ersichtlich, weisen die Deck elemente 36′, 36′′ im Wechsel mit unterschiedlichem Nei gungswinkel schräg verlaufende Seitenkanten 361 und 362 auf. Die Seitenkanten 361 bilden dabei eine von oben zu gängliche Schräge während Seitenkanten 362 eine von oben nicht zugängliche, eine Hinterschneidung bildende Schräge ergeben. Durch Ineinandergreifen von Seitenkanten 361 und Seitenkanten 362 einander benachbarter Deckelemente 36′, 36′′ ergibt sich eine gegenseitige Abstützung und eine Ver bindung zwischen den auf die Tragelemente 35 bis 35′′′ der art aufgelegten Deckelementen 36′ und 36′′. Die dabei durch die Deckelemente 36′, 36′′ gebildete Oberfläche ist in dem für eine Wirbelschichtbildung erforderlichem Maße eben. Da durch, daß die Deckelemente 36′, 36′′ in bezug auf eine Übertragung von Tragkräften bzw. Wärmedehnungen oder Wärme spannungen von den Tragelementen 35 bis 35′′ entkoppelt sind, bleibt die Oberfläche eines derart aufgebauten Rostes auch dann eben, wenn derartige Belastungen auftreten.

Die Deckelemente 36′, die ebenso wie Deckelemente 36′′ und die Tragelemente 35 bis 35′′′ aus einem keramischen Mate rial hergestellt sind, weisen vorliegend eine zentrale Durchgangsöffnung 363 und im radialen Abstand davon, sechs weitere Durchgangsöffnungen 364 mit im wesentlichen glei chem Durchmesser auf.

Wie in Fig. 5 dargestellt, sind Deckelemente 36′′ jeweils mit einem durch eine zentrale Durchgangsöffnung 363 ge führten Überströmrohr 37 fest verbunden. Derartige Deckele mente 36′′, die im übrigen wie die Deckelemente 36′ Durch gangsöffnungen 364 aufweisen können, werden im Wechsel mit Deckelementen 36′ so angeordnet, daß beispielsweise jedes fünfte bis zehnte Deckelement ein mit einem Überströmrohr 37 verbundenes Deckelement 36′′ ist. Durch das Gewicht der Überströmrohre 37 ergibt sich eine ausreichende Verankerung der Deckelemente 36′′ und über die sich gegenseitig über lappenden Seitenkanten 361, 362 ergibt insgesamt eine aus reichende Verankerung der angeordneten Deckelemente 36′, 36′′. Eine Anpassung von Überströmrohren 37 an einen ge wünschten Partikeldurchsatz ist in einfacher Weise dadurch möglich, daß Deckelemente 36′, 36′′ durch solche ersetzt werden, deren Überlaufrohre 37 jeweils den erforderlichen Durchmesser und die erforderliche Höhe aufweisen.

Durch die Durchgangsöffnung 351 der Tragelemente 35 bis 35′′′ und die diesen Durchgangsöffnungen zugeordneten Öff nungen 363 und 364 der Deckelemente 36′ sowie die Öffnungen 364 der Deckelemente 36′′ gelangt, zum Aufbau einer Wirbel schicht mit Partikeln, erforderliches Gas in den, oberhalb eines derart ausgebildeten Rostes gelegenen Bereich. Im Fall der Roste 34a bis 34d des Erhitzers 5 strömt Verbren nungsgas aus der Brennkammer 3 somit über die Durchgangs öffnungen 351 und 363 sowie 364 in den jeweils oberhalb des Rostes gelegenen Bereich. Die Geschwindigkeit der Verbren nungsgase V_f hat dabei einen Wert der ausreicht, um die über den Verteiler 41 zugeführten Partikel in einer Wirbel schicht hoher Turbulenz zu halten; dabei wird durch eine derartige Bewegung dieser Partikel oberhalb der Roste 34a bis 34d jeweils eine Wirbelschicht ausgebildet. Ein Parti keltransport von einem oberhalb eines Rostes in einen un terhalb des Rostes gelegenen Bereich erfolgt über die, den Deckelementen 36′′ zugeordneten, Überströmrohre 37. Jedes Überströmrohr 37 hat, wie aus Fig. 5 ersichtlich, einen oberhalb des Deckelementes 36′′ und damit des Rostes gele genen Eintrittsbereich 371 größeren Durchmessers. Das dem Eintrittsbereich 371 gegenüberliegende Ende des Überström rohres 37 weist eine Endwand 372 mit einer zentralen Aus trittsöffnung 373 auf. Die Austrittsöffnung 373 weist somit einen gegenüber dem Eintrittsbereich 371 wie auch dem Durchmesser d_ü des Überströmrohres 37 verkleinerten Durch messer d_A auf.

Durch die Überstromrohre 37 bzw. die Austrittsöffnungen 373 können, wie im folgenden für einen Rost beschriebenen, Par tikel durch den Rost bzw. aus einem oberhalb in einen un terhalb des Rostes gelegenen Bereich gelangen. Dies gilt entsprechend für sämtliche in entsprechender Weise aus Tragelementen 35 bis 35′′′ und Deckelementen 36′, 36′′ auf gebauten Roste.

Die Partikel weisen innerhalb eines Wirbelbettes eine Dichte auf, die im allgemeinen diejenige des durch den Rost im Gegenstrom zu den Partikeln strömenden Gases um das 1000-fache überschreitet. Bei dem vorliegenden Verfahren bewegen sich Partikel durch die Öffnungen 363 und 364 der Deckelemente 36′ sowie die Öffnungen 364 und das jeweils angeordnete Überströmrohr 37 der Deckelemente 36′′ mit einer Strömungsrate im Bereich von etwa 200 bis 600 kg/cm²/h, wobei der Durchmesser der Öffnungen 263, 264 im Bereich von etwa 20 mm bis 80 mm liegt. Die Strömungsrate des Fluidisierungsgases ist wesentlich geringer und liegt im Bereich von 3 bis 50 kg/m²/h und hängt ab vom Druck, der Temperatur und der jeweils durchgeführten Art der Verga sung. Die durch die Öffnungen 363, 364 der Roste tretende Gasströmung kann dazu führen, daß im wesentlichen keine Partikel im Gegenstrom zu dem Gas durch den Rost gelangen können.

Dem in Fig. 8 dargestellten Diagramm ist der Zusammenhang zwischen der Gasgeschwindigkeit und der Partikelströmung für Durchmesser der Öffnungen 363, 364 von etwa 60 mm, ei nem Gesamtdurchlaßbereich des Rostes von etwa 25% für Par tikel mit einem Durchmesser von etwa 1 mm zu entnehmen. Bei einer hohen Geschwindigkeit V_h des Gases von mehr als 5 m/s, die der Strömungsgeschwindigkeit der Partikel V_t ent spricht, ergibt sich nur eine geringe Partikelströmung durch den Rost. Wenn somit die Gasgeschwindigkeit die Strö mungsgeschwindigkeit der Partikel überschreitet, gelangt nur ein geringer Partikelanteil durch den Rost, was auf durch die Partikelströmung verursachte Turbulenzen der Gas strömung zurückzuführen ist. Für eine Selbstreinigung der Öffnungen 363, 364 des Rostes von anfallender Asche und dergleichen, ist es erstrebenswert, daß die Gasgeschwindig keit V_h innerhalb dieser Öffnungen 363, 364 wesentlich oberhalb der Strömungsgeschwindigkeit V_f der Partikel liegt. Für einen wirksamen Wärmeaustausch zu den Partikeln und die Ausbildung eines Wirbelbettes ist es ferner erstre benswert, daß die Gasgeschwindigkeit V_t oberhalb eines Ro stes einen Wert nahe der Partikelgeschwindigkeit V_f hat. Bei hohen Geschwindigkeiten V_h des Gases in den Öffnungen 363, 364 ergibt sich, wie erwähnt, nur eine geringe Parti kelströmung durch diese Öffnungen. Abschnitte eines Rostes die Eintrittsbereiche 371 von Überströmrohren 37 umgeben bilden Bereiche mit verhältnismäßig ruhiger Strömung inner halb des Wirbelbettes, in denen die Gasgeschwindigkeit ge ringer ist als die Gasgeschwindigkeit V_t außerhalb dieser Bereiche. Dies führt dazu, daß in diesen Bereichen die Par tikeldichte ansteigen kann. Das Verhältnis der Quer schnittsfläche der Austrittsöffnung 373 zu derjenigen des Überströmrohres 37 entspricht im wesentlichen dem Verhält nis zwischen der gesamten Öffnungsfläche des Rostes zu des sen Gesamtfläche. Daraus ergibt sich, daß die Gasgeschwin digkeit innerhalb eines Überströmrohres 37 im wesentlichen der Gasgeschwindigkeit V_t in einem oberhalb des Rostes ge legenen Bereich entspricht.

Da die Partikeldichte, wie ausgeführt, im Eintrittsbereich 371 geringfügig größer ist als in den übrigen Bereichen des Wirbelbettes, gelangt eine größere Partikelmenge in die Eintrittsbereiche 371 und damit die Überströmrohre 37, als dies für die übrigen Öffnungen 363, 364 des Rostes der Fall ist. Obwohl die Gasströmung durch die Austrittsöffnung 373 jeweils ausreicht, um Partikel aus einem Überströmrohr 37 zu verdrängen, wird die hierfür benötigte, als Druckdiffe renz erfaßbare Energie, vergrößert. Dies führt dazu, daß ein Teil des Gases nach Art eines Bypasses von der Ein trittsöffnung 373 zu benachbarten Öffnungen 363, 364 eines Rostes umgelenkt wird. Dieser Vorgang ist irreversibel und hält solange an, bis die Gasströmung innerhalb eines Über strömrohres 37 unterhalb eines Wertes abfällt, der notwen dig ist um die Partikel zu fluidisieren. In diesem Fall fällt das innerhalb eines Überströmrohres 37 ausgebildete Wirbelbett zusammen, was zu einer Unterbrechung der Gas strömung in das Überströmrohr 37 führt. Die Partikel ge langen dann durch die Austrittsöffnung 373 mit einer För derrate, die der Öffnungsfläche der Austrittsöffnung 373 proportional ist. Da über die Austrittsöffnung 373 Partikel schneller aus dem Überströmrohr 37 gelangen können, als an dererseits Partikel über die Eintrittsöffnung 371 in das Überströmrohr 37 gelangen können, gelangen die Partikel, die sich innerhalb des Überströmrohres 37 angesammelt ha ben, nach Außen. Es kann dann wiederum Gas in das Über strömrohr 37 strömen, was zu einem Fluidisieren der dort verbliebenen und der neu in das Überströmrohr 37 gelangen den Partikel führt, und zwar so lange, bis dieser Vorgang erneut reversiert wird. Für einen effizienten Betrieb ist es vorteilhaft, daß in Millimetern die Länge h des Über strömrohres 37, um die das Überströmungsrohr 37 aus dem Rost nach unten ragt, gleich oder größer ist als der Quoti ent zwischen dem maximalen Druckabfall des Gases in Milli metern Wassersäule, der für den Rost zulässig ist, und der Flächendichte der Partikel in g/cm². Der Durchmesser der Austrittsöffnung 373 ist in vorteilhafter Weise größer als der 60-fache Durchmesser der Partikel. Damit wird verhin dert, daß sich eine mechanische Brücke bilden kann. Um auch bei der Verwendung von Rosten großen Durchmessers die Aus bildung eines gleichförmigen Wirbelbettes und eine gleich mäßige Beaufschlagung der Überströmrohre 37 zu erreichen, ist es vorteilhaft, eine Vielzahl von Überströmrohren 37 mit im wesentlichen gleichen Abstand anzuordnen. Die Ge samtquerschnittsfläche aller Austrittsöffnungen 373 sollte für eine vorteilhafte Ausbildung von Wirbelschichten das 4 fache der Fläche überschreiten, die allein aufgrund der Partikelströmung erforderlich wäre.

Aus der in der Brennkammer 3 gebildeten Wirbelschicht kön nen sich Partikel durch das Überlaufrohr 7 in den oberen Bereich des Reaktors 1 bewegen. Die vertikale Anordnung des Überlaufrohres 7 und der Brennkammer 3 oberhalb des Reak tors 1 führt dabei dazu, daß die Bewegung der Partikel durch das Überlaufrohr 7 durch deren Gewicht unterstützt wird. Entsprechend gilt dies für den Durchlauf der Partikel durch den Erhitzer 5 und den Vorwärmer 13. Das Überlaufrohr 7 wird, wie in Fig. 2 dargestellt, vorzugsweise in einem mittleren Bereich der Brennkammer 3 angeordnet. Anstelle dieser Anordnung oder bedarfsweise zusätzlich dazu kann aber auch, wie gleichfalls in Fig. 2 mit strichlierten Li nien dargestellt, ein Überlaufrohr 7′ in einem Randbereich der Brennkammer 3 angeordnet werden. Der Aufbau und die Wirkungsweise des Überlaufrohres 7′ stimmen im wesentlichen mit derjenigen des Überlaufrohres 7 überein, die Beschrei bung für das Überlaufrohr 7 gilt somit entsprechend für das Überlaufrohr 7′. Das mittig angeordnete Überlaufrohr 7 hat eine trichterförmig ausgebildete Einlaßöffnung 42, die im Bereich der Brennstoffdüsen 25 und zwar mit geringem Ab stand oberhalb dieser, angeordnet ist. Bei einem seitlich angeordneten Überlaufrohr 7′ ist ein Bereich 42 ′der Einlaß öffnung trichterförmig erweitert.

In dem Brennkammerboden sind sich teilweise nach oben trichterförmig erweiternde vertiefte Bereiche 44, 44′ ausgebildet, in denen sich neben in der Brennkammer an fallender Asche agglomerierte Partikel ansammeln können, die beispielsweise durch Sintern aneinander haften bzw. solche, die mit Asche behaftet sind. An die vertieften Be reiche 44, 44′ schließen sich Ablaufrohre 45, 45′ an, die nur unvollständig dargestellt sind, und die in nicht darge stellter Weise verschließbar sind. Über die Ablaufrohre 45, 45′ können in den vertieften Bereichen 44, 44′ angesammelte Partikel aus dem Partikelkreislauf entfernt werden. Damit ist sichergestellt, daß der Kreislauf der Partikel und die Ausbildung von Wirbelschichten innerhalb dieses Kreislaufs nicht durch agglomerierte bzw. mit Asche behaftete Partikel beeinträchtigt wird. Anderenfalls könnten derartige Parti kel beispielsweise zu einem zumindest teilweisen Verstopfen der Roste oder des Überlaufrohres 7 führen.

Das Überlaufrohr 7 verläuft im wesentlichen in vertikaler Richtung und ragt mit seinem eine Auslaßöffnung 46 aufwei senden Ende in den oberen Bereich des Reaktors 1. Der Aus laßöffnung 46 ist als Verteilereinrichtung für die Partikel im Abstand benachbart eine Blende 47 mit einer Blendenöff nung 47′ zugeordnet, deren Durchmesser geringer ist als derjenige der Auslaßöffnung 46. Der der Auslaßöffnung 46 abgewandten Seite der Blende 47 ist weiter eine als Prall platte wirkende Verteilerplatte 48 zugeordnet.

Einem der Auslaßöffnung 46 benachbarten Bereich des Über laufrohres 7 ist eine Steuerdüse 49 zugeordnet, die durch über den Umfang des Überlaufrohres verteilte Öffnungen ge bildet ist. Die Öffnungen stehen über einen Ringkanal 50 mit einer Steuergasleitung 51 in Verbindung.

In entsprechender Weise können dem Überlaufrohr 7′ eine Blende 47′′, eine Verteilerplatte 48′, eine Steuerdüse 49′ und ein Ringkanal 50′ zugeordnet werden.

Über die Steuergasleitung 51 bedarfsweise zugeführtes Steu ergas strömt über die Steuerdüse 49 in den der Einlaßöff nung 46 benachbarten Endbereich des Überlaufrohres 7 und führt dort zu einer Injektorwirkung, aufgrund der die Durchsatzgeschwindigkeit von Partikeln in dem Überlaufrohr 7 erhöht wird. Durch ein Verändern der Durchsatzgeschwin digkeit der durch das Überlaufrohr 7 in den Reaktor 1 ge langenden Partikel kann in einfacher Weise die Wärmezufuhr zu dem Reaktor 1 und damit der Verfahrensablauf beeinflußt werden. Als Steuergas kann ein Inertgas, wie beispielsweise Stickstoff eingesetzt werden.

Durch das Überlaufrohr 7 aus der Brennkammer 3 in den Reak tor 1 gelangende Partikel werden nach dem Austritt über die Auslaßöffnung 46 zunächst durch die Blende 47 teilweise um gelenkt. Ein Hauptanteil gelangt durch die Blendenöffnung 47′ zu der Verteilerplatte 48. Der verbleibende Anteil wird bereits im Bereich zwischen der Auslaßöffnung 46 und der Blende 47 umgelenkt. Durch diese Umlenkung eines kleinen Anteils der zugeführten Partikel und das Auftreffen des Hauptanteils auf der Verteilerplatte 48 werden die Partikel im oberen Bereich des Reaktors 1 im wesentlichen gleich mäßig verteilt. Damit ist eine Voraussetzung für einen wirksamen Wärmeaustausch innerhalb des Reaktors 1 geschaf fen.

Der Durchsatz von Partikeln durch das Überlaufrohr 7 er folgt ferner so, daß die jeweils in dem Überlaufrohr 7 vor handenen Partikel eine wirksame Dichtung gegenüber dem im Reaktor 1 erzeugten Produktgas bilden. Damit ist ein Durch tritt von Produktgas in die Brennkammer 3 wirksam verhin dert, ohne daß es der Anordnung und der Steuerung von Ab sperrorganen, beispielsweise eines Doppelventiles bedarf. Die durch den Durchsatz von Partikeln durch das Überlauf rohr 7 bedingte Dichtwirkung ist auch dann vorhanden, wenn in dem Reaktor 1 gegenüber der Brennkammer 3 ein Überdruck herrscht. Ein derartiger Überdruck ist aus Sicherheitsgrün den vorteilhaft, denn damit kann sichergestellt werden, daß weder aus dem Luftvorwärmer 13, der mit dem Reaktor 1 über eine Rückführleitung 15 für Partikel verbunden ist, noch aus der Brennkammer 3 Luft- bzw. Verbrennungsgas in den Re aktor 1 gelangen kann.

Die unterhalb der, dem Überlaufrohr 7 abgewandten Seite des Reaktors 1 angeordnete Eintragskammer 11 ist, wie aus Fig. 3 ersichtlich, durch eine poröse Zwischenwand 52 in eine untere Kammer 53 und eine obere Kammer 55 unterteilt. Die poröse Zwischenwand 52 kann durch eine mit einer Vielzahl von Durchgangsöffnungen versehene Stahlplatte 57 und eine auf dieser aufliegenden Drahtgewebeschicht 59 gebildet sein. Die untere Kammer 53 weist einen Anschluß 61 zur Zu fuhr eines Gases als Förder- bzw. Fluidisierungsgas auf. Dieses Gas kann beispielsweise ein Inertgas sein; es kann aber auch in vorteilhafter Weise als Fördergas, mit Aus nahme von Gichtgas, ein für die Vergasung eingesetztes Ver gasungsmittel der unteren Kammer 53 zugeführt werden. Der oberen Kammer 55 wird über einen Anschluß 63, in nicht nä her dargestellten Weise, Vergasungsstoff, gegebenenfalls zusammen mit einem Fördergas zugeführt. Der Vergasungsstoff wird in der oberen Kammer 55 durch das aus der unteren Kam mer 53 über die poröse Zwischenplatte 51 strömende Gas nach Art einer Wirbelschicht aufgenommen. In vergleichbarer Weise können über eine geeignete Vorrichtung flüssige Ver gasungsstoffe und/oder zu reformierende Gase unmittelbar dem Reaktor 1 zugeführt werden.

Nach Art einer Wirbelschicht in der oberen Kammer 55 aufge nommene Vergasungsstoffe werden über eine Vielzahl von Ein tragsrohren 9 dem unteren Bereich des Reaktors 1 zugeführt. Damit dem Reaktor 1 über die Eintragsrohre 9 im wesentli chen in dem Fördergas gleichmäßig verteilte Vergasungs stoffe zugeführt werden, sind die in die obere Kammer 55 ragenden Enden der Eintragsrohre 9 jeweils durch einen stirnseitigen Verschluß 65 verschlossen, während jeweils eine seitliche Einlaßöffnung 67 an einem quer zur Längs richtung des Eintragsrohres 9 verlaufenden Rohrstutzen ausgebildet ist. Den reaktorseitigen Auslaßöffnungen 69 der Eintragsrohre 9 sind im Abstand davon angeordnete Abdeckun gen 71 zugeordnet, die verhindern, daß Partikel über die Auslaßöffnung 69 in die Eintragsrohre 9 und damit in die Eintragskammer 11 gelangen können.

Ausgehend von einem außerhalb der Eintragskammer 11 gelege nen bis zu einem den Auslaßöffnungen 69 benachbarten Be reich sind einem oder mehreren der Eintragsrohre 9 diese umhüllende äußere Rohre 73 zugeordnet, die unten stirnsei tig jeweils gegenüber dem zugeordneten Eintragsrohr 9 abge schlossen sind, und die jeweils einen quer zur Längsrich tung des äußeren Rohres 73 wie auch des Eintragsrohres 9 verlaufenden Einlaßstutzen 75 aufweisen. Über diese Einlaß stutzen 75 sind Vergasungsmittel, wie beispielsweise Was ser, Wasserdampf oder CO₂-haltige Gase oder zu reformie rende Gase, über den zwischen dem Eintragsrohr 9 und dem zugeordneten äußeren Rohr 73 gebildeten Zwischenraum dem Reaktor 1 zuführbar.

Dem unteren Bereich des Reaktors 1 derart zugeführte Ver gasungsmittel sowie Vergasungsstoffe bzw. zu reformierende Gase strömen innerhalb des Reaktors 1 in Richtung zu dessen oberen Bereich. Dort werden, wie beschrieben, über das Überlaufrohr 7 in dem Erhitzer 5 und der Brennkammer 3 er wärmte Partikel zugeführt. Diese Partikel, die durch die Blende 47 und die Verteilerplatte 48 im oberen Bereich des Reaktors 1 verteilt werden, gelangen im Gegenstrom zu den dem Reaktor 1 zugeführten Gasen in den, eine schräge Wand 77 aufweisenden, unteren Bereich des Reaktors 1. Dessen tiefste Stelle bildet einen Sammelbereich 79 für die Parti kel. Die sich am Boden des Reaktors 1 ansammelnden, abge kühlten Partikel gelangen, gegebenenfalls nach einem Abrut schen entlang der schrägen Wand 77 in den Sammelbereich 79, an den sich die Rückführleitung 15 anschließt, über die die Partikel dem Luftvorwärmer 13 zugeführt werden.

Die im Gegenstrom zu dem dem Reaktor 1 zugeführten Gas, wie auch dem innerhalb des Reaktors 1 erzeugten Produktgas, ge führten Partikel, werden in dem Gas nach Art einer Wirbel schicht aufgenommen. Die sich daraus ergebende innige Ver mischung der Partikel mit dem Gas führt dazu, daß der Wär meaustausch zwischen den Partikeln und dem Gas mit hohem Wirkungsgrad erfolgt. Das Produktgas, das wie beschrieben, durch die in dem Überlaufrohr 7 befindlichen Partikel an einem Durchtritt in die Brennkammer 3 gehindert wird, ver läßt den oberen Bereich des Reaktors durch eine Produktgas leitung 81, die aus dem oberen Bereich des Reaktors 1 aus tritt.

Durch den guten Wärmeaustausch innerhalb des Reaktors 1 ist sichergestellt, daß die zugeführten feinkörnigen festen oder flüssigen Vergasungsstoffe und/oder das zu reformie rende Gas zusammen mit dem Vergasungsmittel reagieren kön nen um nach einer der folgenden Reaktionen Produktgas zu erzeugen:

Dadurch, daß feste Vergasungsstoffe mit einem Fördergas, das gegebenenfalls dem Vergasungsmittel entspricht, bereits in der Eintragskammer 11 gut vermischt werden und derart über die Eintragsrohre 9 in den Reaktor 1 gelangen, ist ein guter Kontakt mit den Partikeln und damit ein wirksamer Wärmeaustausch ermöglicht. Damit ergeben sich geringe Reak tionszeiten für die innerhalb des Reaktors 1 ablaufenden chemischen Reaktionen. Die Reaktionszeiten sind abhängig von der Korngröße des Vergasungsstoffes und betragen bei spielsweise für die Vergasung von Kohle mit einer Korngröße von etwa 200 Mesh (entsprechend 74 um) etwa 0,1 bis 0,2 Sek. Der Ablauf chemischer Reaktionen hört bei einer unte ren Temperatur von etwa 800^oC bis 900^oC auf; die bei diesen Temperaturen in den sich in dem Sammelbereich 79 ansammeln den Partikeln enthaltene überschüssige Wärme wird über die Rücklaufleitung 15 dem Luftvorwärmer 13 zugeführt. Sie kann aber auch in einem geänderten geschlossenen Kreislauf für die Partikel, beispielsweise zum Erzeugen von Dampf, zum Vorwärmen von Luft für einen Hochofen oder zum Trocknen von beispielsweise in der Brennkammer 3 zu verbrennender Bio masse eingesetzt werden.

Um bei Verwendung eines einem hohen Schwefelgehalt enthal tenden Vergasungsstoffes den Schwefelanteil auszufällen, kann in den Reaktor 1, in nicht dargestellter Weise, zu sätzlich feinkörniger Kalk eingebracht werden, der unter Bindung des Schwefelanteils Schlacke bildet. Die Schlacke kann beispielsweise durch und mit den Partikeln aus dem Re aktor 1 ausgetragen werden und vor einer Rückführung der Partikel in die Förderleitung 43 können die Schlackeantei le, wie etwaig ausgetragene Ascheanteile, beispielsweise durch Sieben, ausgeschieden werden.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, daß ein in der Brenn kammer anfallender Ascheanteil, gegebenenfalls zusammen mit Asche behafteten Partikeln, über die Ablaufrohre 44, 44′ aus der Brennkammer 3 ausgetragen wird. Damit ist auch bei der Verwendung von Brennstoffen mit stärkerem Ascheanteil ein störungsfreier Verfahrensablauf sichergestellt. Inner halb des Partikelkreislaufs wird dabei der Hauptanteil der Partikel wie zuvor beschrieben, über das Überlaufrohr 7 in den Reaktor 1 geführt. Zum Austragen der Asche gelangt mit dieser ein kleiner Anteil der Partikel außerhalb des Parti kelkreislaufs in die vertieften Bereiche 44, 44′. Dieser Anteil kann über die Ablaufrohre 44, 44′ entfernt werden. Nachdem diese Partikel von der Asche getrennt bzw. agglome rierte oder beschädigte Partikel ausgeschieden worden sind können sie, in nicht dargestellter Weise, in den Partikel kreislauf zurückgeführt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Vergasung feinkörni ger fester Vergasungsstoffe mit folgenden Parametern durch geführt worden. Die Gewichtsangaben und die Volumenangaben sind dabei auf ein Volumen des erzeugten Produktgases von 1 Nm³ bezogen. Das Gewicht der innerhalb des Kreislaufs ge führten Partikel beträgt danach 7,5 kg. Die Partikel werden dem Erhitzer 5 über den Verteiler 41 mit einer Temperatur von etwa 200^oC zugeführt. Der Brennkammer 3 wird über die Brennstoffdüsen 25 Brennstoff mit einem Druck von 0,65 mWs, einer Temperatur von 250; dabei wird eine Wärmemenge ein schließlich der Luftvorwärmung von 3,0 Mcal zugeführt. Die über die Verbrennungsluftdüsen 26 zugeführte Luft ist in dem Luftvorwärmer 13 auf eine Temperatur von 700^o c vorge wärmt worden und wird mit einem Druck von 0,65 mWs zuge führt. Die in dem Erhitzer 5 und der Brennkammer 3 erwärm ten Partikel verlassen die Brennkammer 3 über das Überlauf rohr 7 mit einer Temperatur von etwa 1250^oC.

Dem Reaktor 1 wird über die Eintragskammer 11 ein Ver gasungsstoff mit bezogenem Gewicht von 0,31 kg, einer Tem peratur von 30^oC und einem Druck von 8,5 mWs zugeführt. Mit gleichem Druck wird Vergasungsmittel mit einem bezogenen Gewicht von 0,34 kg und einer Temperatur von 140^oC zuge führt. Das in dem Reaktor entstehende Produktgas mit dem Bezugsvolumen von 1,0 Nm³ verläßt den Reaktor 1 mit einer Temperatur von 1200^oC und einem Druck von 7,5 mWs. Die über die Rücklaufleitung 15 aus dem Reaktor 1 in den Luftvorwär mer 13 geförderten Partikel weisen eine Temperatur von etwa 800^oC auf. Dem Luftvorwärmer 13 zugeführte Luft hat ein be zogenes Volumen von 6,5 Nm³, eine Temperatur von etwa 50^o C und einen Druck von 0,95 mWs. Die in dem Luftvorwärmer 13 vorgewärmte Luft verläßt diesen mit einer Temperatur von etwa 700^oC und einem Druck von 0,75 mWs, um den Verbren nungsluftdüsen 26 über die Verbrennungsluftleitung 31 zuge führt zu werden. Die Partikel werden dabei in dem Luftvor wärmer 13 auf eine Temperatur von etwa 200^oC abgekühlt und sie werden von dort aus über die Förderleitung 43 und den Verteiler 41 in den Erhitzer 5 zurückgefördert.

Bei dem beschriebenen Verfahrensablauf wird als Vergasungs mittel Sattdampf verwendet. Bezüglich des Brennstoffver brauches ist lediglich die Wärmemenge angegeben, da wie zu vor beschrieben, verschiedene Brennstoffe eingesetzt werden können. Für das unter diesen Bedingungen erzeugte Pro duktgas ist ein CO und H₂ Anteil von etwa 95 Volumen-% er reichbar.

Claims

1. Verfahren zum Vergasen flüssiger und/oder feinkör niger fester Vergasungsstoffe und/oder zum Reformieren ei nes Gases unter Zusatz eines Vergasungsmittels in einem Re aktor (1),

- dem die Prozeßwärme durch Wärmeträger-Partikel zu geführt wird,
- die innerhalb eines im wesentlichen geschlossenen Kreislaufs in einem Erhitzer (5) durch in einer Brennkammer (3) entstehende Verbrennungsgase erwärmt und
- im Gegenstrom zu dem Vergasungsstoff bzw. dem zu reformierenden Gas und dem Vergasungsmittel durch den Reak tor (1) geführt werden, und
- die anschließend für eine erneute Erwärmung in den Erhitzer (5) zurückgeführt werden,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Partikel und das Verbrennungsgas oberhalb min destens eines in dem Erhitzer (5) angeordneten Rostes (34, 34a, 34b, 34c, 34d, 34e) eine Wirbelschicht bilden,
- die Partikel aus dem Erhitzer (5) in die sich daran anschließende Brennkammer (3) strömen, in der sie mit dem Verbrennungsgas eine Wirbelschicht bilden,
- die Partikel über ein Überlaufrohr (7, 7′) aus der Brennkammer (3) in einen oberen Bereich des Reaktors (1) gelangen, wobei der Durchsatz durch das Überlaufrohr (7, 7′) eine Dichtung bildet, die einen Durchtritt von in dem Reaktor (1) entstehendem Produktgas verhindert und
- die Partikel in dem Reaktor (1) mit dem Vergasungs stoff und/oder dem zu reformierenden Gas eine oder mehrere Wirbelschichten bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Durchsatz der Partikel durch eine Einstellung der Fördermenge eines pneumatischen Förderers (40) geändert werden kann und über das Überlaufrohr (7, 7′) im Reaktor (1) und durch das Überlaufrohr (53) im Luftvor wärmer (13) einstellbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß feste Vergasungsstoffe in eine Eintragskammer (11) gefördert werden, in der sie von einem Fördergas aufgenommen und zusammen mit diesem über minde stens ein Eintragsrohr (9) dem Reaktor (1) zugeführt wer den.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß in dem Reaktor (1) oberhalb von dem der Eintragskammer (11) benachbarten Reak torboden und/oder eines oder mehrerer Roste hintereinander liegende Wirbelschichten gebildet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die Partikel vor ihrem Rücktransport in den Erhitzer (5) durch einen Luft vorwärmer (13) gefördert werden, um Verbrennungsluft für die Brennkammer (3) vorzuwärmen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß agglomerierte und/oder mit Asche behaftete Partikel bzw. Asche über ein verschließbares Ablaufrohr (45, 45′) aus der Brennkammer (3) abgeführt werden können.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß einem einer Auslaß öffnung (46) des Überlaufrohres (7, 7′) benachbarten Ab schnitt über Steuerdüsen (49) ein Steuergas zugeführt wer den kann, um über eine Injektionswirkung die Durchsatzge schwindigkeit durch das Überlaufrohr (7, 7′) zu erhöhen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß als fester Ver gasungsstofffeinkörnige Steinkohle, Braunkohle, Torf, Holzkohle oder Biomasse und/oder als flüssiger Vergasungs stoff leichte oder schwere Kohlenwasserstoffe sowie Alko hole und als Vergasungsmittel alle H₂O und alle CO₂-halti gen Stoffe, wie beispielsweise Wasserdampf, CO₂-haltige Ab gase, wie Hochofengichtgas oder dergleichen einsetzbar sind.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß als zu reformieren des Gas gasförmige Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise Erdgas einsetzbar sind.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß die Verbrennungs gase in der Brennkammer (3) eine Temperatur von etwa 1350^oC bis 1500^oC erreichen.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß Wasserdampf als Vergasungsmittel dem Reaktor (1) unmittelbar zugeführt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da durch gekennzeichnet, daß in dem Reaktor (1) ein Überdruck gegenüber dem Erhitzer (5) oder dem Luftvor wärmer (13) gebildet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da durch gekennzeichnet, daß Partikel mit einer im wesentlichen sphärischen Form mit einem Durchmesser in einem Bereich von etwa 0,5 mm bis 3 mm eingesetzt werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, da durch gekennzeichnet, daß Partikel aus einem Oxid, beispielsweise Aluminiumoxid eingesetzt werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da durch gekennzeichnet, daß Wasser als Ver gasungsmittel dem Reaktor (1) unmittelbar zuführbar ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, da durch gekennzeichnet, daß durch Einstellung einer geeigneten Fluidisierungsgeschwindigkeit im Reaktor (1) und/oder Erhitzer (5) und/oder Luftvorwärmer (13) eine selbstreinigende Wirkung der sich heftig bewegenden Parti kel auf die Partikel selbst, sowie auf Überfläche von Ro sten und Innenflächen der jeweiligen Behälter ausgeübt wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, da durch gekennzeichnet, daß der Partikeltrans port von einem der Roste (34a, 34b, 34c, 34d, 34e) zu einem jeweils benachbarten, tiefer gelegenen Rost über mindestens ein Überströmrohr (37) vorgebbaren Durchmessers und vorgeb barer Höhe erfolgt.

18. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 17 mit einem Erhitzer (5), einer Brennkammer (3), einem Reaktor (1) und einer zu dem Erhit zer führenden Rückförderleitung (43) für die Partikel, da durch gekennzeichnet, daß

- Erhitzer (5), Brennkammer (3) und Reaktor (1) im wesentlichen jeweils in vertikaler Richtung angeordnet sind,
- der Erhitzer (5) oberhalb der Brennkammer (3) sich unmittelbar an diese anschließend angeordnet ist und minde stens einen Rost (34a, 34b, 34c, 34d, 34e) , sowie in seinem oberen Bereich einen Verteiler (41) für die Partikel auf weist,
- in einem unteren Bereich der Brennkammer (3) über den Umfang verteilt Brennstoffdüsen (25) und darunter über den Umfang verteilte Verbrennungsluftdüsen (26) angeordnet sind,
- die Einlaßöffnung (42) des Überlaufrohres im Be reich der Brennstoffdüsen (26) angeordnet ist,
- der im oberen Bereich des Reaktors (1) angeordneten Auslaßöffnung (46) des Überlaufrohres (7, 7′) im Abstand benachbart eine Verteilereinrichtung zum Verteilen der Par tikel zugeordnet ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch ge kennzeichnet, daß die Verteilereinrichtung eine Blende (47) aufweist, die der Auslaßöffnung (46) des Über laufrohres (7, 7′) benachbart angeordnet ist und/oder eine über die Auslaßöffnung (46) bzw. die Blende (47) beauf schlagbare Verteilerplatte (48).

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß

- einem der Auslaßöffnung (46) benachbarten Bereich des Überlaufrohres (7, 7′) mindestens eine an eine Steuer gasleitung (51) angeschlossene Steuerdüse (49) zugeordnet ist,
- dem Reaktor (1) eine mit diesem über mindestens eine Eintragsleitung (9) verbundene Eintragskammer (11) zu geordnet ist, die eine untere Kammer (53) mit einer An schlußleitung (61) für ein Fördergas und eine oberhalb der unteren Kammer (53) angeordnete, von dieser durch eine po röse Zwischenwand (51) getrennte obere Kammer (55) mit ei ner Anschlußleitung (63) für Vergasungsstoff aufweist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, gekennzeichnet durch einen, im wesentlichen vertikal angeordneten Luftvorwärmer (13) zum Vorwärmen von Verbrennungsluft für die Brennkammer (3), dessen oberer Be reich über eine Rückförderleitung (15) mit dem unteren Be reich des Reaktors (1) verbunden ist, und dessen unterer Bereich mit der Förderleitung (43) verbunden ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkammer boden mindestens einen vertieften Bereich (44, 44′) auf weist, in den ein verschließbares Ablaufrohr (45, 45′) mün det.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (1) einen oder mehrere Roste aufweist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder meh rere Roste (34a, 34b, 34c, 34d) des Erhitzers (5) und/oder des Reaktors (1) aus im wesentlichen hexagonalen Keramike lementen gebildet ist, von denen jedes aus einem Tragele ment (35, 35′, 35′′, 35′′′) und einem darauf aufliegenden plattenförmigen Deckelement (36′, 36′′) besteht.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch ge kennzeichnet, daß die Tragelemente (35 bis 35′′′) abwechselnd an benachbarten Seiten im wesentlichen horizontal verlaufende Halteansätze (352) und Halteaufnah men (353) für ein, Zusammenwirken mit Halteaufnahmen (353) bzw. Halteansätzen (352) benachbarter Tragelemente (35 bis 35′′′) aufweisen.

26. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbau eines an sei ner Unterseite gewölbeartig geformten Rostes (34a bis 34d) ausgehend von mittig angeordneten Tragelementen (35) gerin ger Höhe in radial auswärtiger Richtung Tragelemente (35′, 35′′, 35′′′) mit stufenweise vergrößerter Höhe angeordnet sind.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragelemente (35, 35′, 35′′, 35′′′) über behälterseitig festgelegte Fe dern (358) vorgespannt sind.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragelemente (35, 35′, 35′′, 35′′′) eine Durchgangsbohrung (351) aufwei sen.

29. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch ge kennzeichnet, daß die Deckelemente (36′, 36′′) für eine gegenseitige Abstützung im Wechsel mit unter schiedlichen Neigungswinkel schräg verlaufende Seitenkanten (361, 362) aufweisen.

30. Vorrichtung nach Anspruch 24 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß Deckelemente (36′) eine Anzahl gleichmäßig verteilter Durchgangsöffnungen (361, 364) aufweisen.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24, 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß Deckelemente (36′′) ein durch eine zentrale Durchgangsöffnung (361′) ge führtes Überströmrohr (37) mit vorgebbarem Durchmesser und vorgebbarer Höhe für den Partikeltransport aufweisen.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch ge kennzeichnet, daß das Überströmrohr (37) einen oberhalb des Deckelementes (36′′) gelegenen Eintrittsbe reich (371) größeren Durchmessers aufweist und/oder, daß das dem Eintrittsbereich (371) gegenüberliegende Ende des Überströmrohres (37) eine Endwand (372) mit einer zentralen Austrittsöffnung (373) aufweist.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 32, gekennzeichnet durch ein Eintragsrohr (9) mit einem stirnseitigen Verschluß (65) des in die obere Kammer (55) der Eintragskammer (11) reichenden Endes und einer seitlichen Einlaßöffnung (67) und/oder einer im Abstand von der reaktorseitigen Auslaßöffnung (69) angeordneten Ab deckung (71).

34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Zuführleitung für Vergasungsmittel durch ein ein Eintrags rohr (9) umhüllendes äußeres Rohr (73) gebildet wird.