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Dokumentenidentifikation DE10200180A1 24.07.2003
Titel Holzvergaser und Verfahren zur Vergasung von Holz
Anmelder Kuntschar, Walter, 34466 Wolfhagen, DE;
Schlüter, Heinz, 34466 Wolfhagen, DE
Erfinder Kuntschar, Walter, 34466 Wolfhagen, DE;
Schlüter, Heinz, 34466 Wolfhagen, DE
Vertreter Walther, Walther & Hinz, 34130 Kassel
DE-Anmeldedatum 04.01.2002
DE-Aktenzeichen 10200180
Offenlegungstag 24.07.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.07.2003
IPC-Hauptklasse C10J 3/26
Zusammenfassung Gegenstand der Erfindung ist ein Holzvergaser mit einem Vorratsbehälter (10) zur Aufnahme einer definierten Holzmenge, mit einer sich an den Vorratsbehälter (10) anschließenden Oxidationskammer (12), mit einem sich an die Oxidationskammer (12) anschließenden Vergaser (14) und mit einer Produktgasentnahme (18), wobei die Oxidationskammer (12) einen Lufteinlaß (36) aufweist, und ein Verfahren zur Vergasung von Holz, wobei das Holz zunächst einen eine Trocknungs- und/oder eine Schwelzone aufweisenden Vorratsbehälter (10) durchläuft, um anschließend in einer Oxidationskammer (12) teilweise zu verbrennen, bevor das teilweise verbrannte Holz in einem Vergaser (14) weiter vergast wird. Einen Holzvergaser und ein Verfahren zur Vergasung von Holz mit einem hochwertigen Produktgas zu schaffen, deren Produktgas nur eine geringe Verunreinigung aufweist, wird dadurch erreicht, dass die Produktgasentnahme (18) in Strömungsrichtung hinter dem Vergaser (14) angeordnet ist, wobei das im Vorratsbehälter (10) und/oder in der Oxidationskammer (12) und/oder im Vergaser (14) entstehende Gas durch den Vergaser (14) geführt wird, bevor es über eine Produktgasentnahme (18) entnommen wird.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Holzvergaser mit einem Vorratsbehälter zur Aufnahme einer definierten Holzmenge, mit einer sich an den Vorratsbehälter anschließenden Oxidationskammer, mit einem sich an die Oxidationskammer anschließenden Vergaser und mit einer Produktgasentnahme, wobei die Oxidationskammer einen Lufteinlaß aufweist, und ein Verfahren zur Vergasung von Holz, wobei das Holz zunächst einen eine Trocknungs- und/oder eine Schwelzone aufweisenden Vorratsbehälter durchläuft um anschließend in einer Oxidationskammer teilweise zu verbrennen, bevor das teilweise verbrannte Holz in einem Vergaser weiter vergast wird.

Aus dem Stand dem Stand der Technik sind Holzvergaser bekannt, die nach dem Prinzip der aufsteigenden Vergasung (Gegenstromvergaser), der absperrigen Vergasung (Gleichstromvergaser), Querstromvergasung und Doppelfeuervergasung arbeiten. Bei der aufsteigenden Vergasung wird von unten Frischluft angesaugt und durch das gesamte Holz geleitet. Diese Frischluft dient zur Verbrennung des Holzes und das dabei entstehende Produktgas wird am oberen Ende des Vergasers entnommen. Bei den anderen drei Vergasungsarten wird die Frischluft von der Seite kommend quer in den Brennraum eingeführt und zur Verbrennung des Holzes genutzt. Das dabei entstehende Produktgas wird zumeist an der gegenüberliegenden Seite entnommen. Dabei befindet sich unter dem Brennraum die noch glühende Holzkohle, so dass das dabei entstehende Produktgas aufsteigen kann und durch die Produktgasentnahme aus dem Holzvergaser herausgeführt wird.

Bei derartigen Verfahren wird eine Gasausbeute von 65% bis 75% erreicht, wobei das dabei entstehende Produktgas jedoch starke. Verunreinigungen in Form von Phenolen und/oder Tee und/oder anderen unerwünschten Bestandteilen aufweist.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde einen Holzvergaser und ein Verfahren zur Vergasung von Holz mit einem hochwertigen Produktgas zu schaffen, deren Produktgas nur eine geringe Verunreinigung aufweist.

Als technische Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Vergasung von Holz mit den Merkmalen des Anspruches 1 und ein Holzvergaser mit den Merkmalen des Anspruches 6 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens und des Holzvergasers sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.

Eine nach dieser technischen Lehre ausgebildetes Verfahren und ein nach dieser technischen Lehre ausgebildeter Holzvergaser haben den Vorteil, dass durch das Führen des Produktgases durch den Vergaser dieses für einen längeren Zeitraum der im Vergaser vorherrschenden, erhöhten Temperatur ausgesetzt wird. Während dieser Zeit können die sich im Produktgas befindlichen Phenole, Teere oder anderen Verunreinigungen aufgrund der hohen Umgebungstemperatur zu harmlosen Stoffen weiter reagieren, aufcracken, aufspalten oder dergleichen, so dass die sich im Produktgas befindliche Menge an Verunreinigungen deutlich reduziert.

Verstärkt wird dieser Effekt dadurch, dass das Produktgas zwischen der im Vergaser befindlichen Holzkohle hindurchgeführt werden muss, so dass Produktgas hierdurch eine lange Wegstrecke zurückzulegen hat.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die große Oberfläche der sich im Vergaser befindlichen Holzkohle Teile der Phenole, des Teeres oder der anderen Verunreinigungen an der Holzkohle ablagern, so dass das den Vergaser verlassende Gas weniger Verunreinigungen aufweist.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen Vergaser und Produktgasentnahme eine Entspannungskammer (eine Entspannungszone) angeordnet, in der sich das den Vergaser verlassende Produktgas erst einmal sammelt. Auch hierdurch hat das Produktgas Zeit einmal begonnene Reaktionen oder Aufspaltungen zu vollenden, um den Grad der Verunreinigungen weiter zu senken. Außerdem wird das Produktgas in der Entspannungszone auf 250°C abgekühlt, beziehungsweise falls in der Entspannungskammer ein Wärmetauscher vorgesehen ist, wird das Produktgas bis zu 100°C abgekühlt. Dies hat den Vorteil, dass das abgekühlte Produktgas unproblematisch über die Produktgasentnahme entnommen und beispielsweise einem Verbrennungsmotor zugeführt werden kann.

In einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist der Vergaser von der Entspannungskammer umgeben, so dass die vom Vergaser abgestrahlte Wärme in der Entspannungskammer zu einem langsamen Abkühlen des Produktgases genutzt wird. Dies hat den Vorteil, dass das Produktgas langsamer abkühlt und somit weitere Verunreinigungen abbaut.

In einer anderen ganz vorteilhaften Ausführungsform ist in der Entspannungskammer ein den Vergaser zumindest teilweise umgebender Wärmetauscher vorgesehen, der vom Produktgas umgeben ist. Dabei handelt es sich vorzugsweise um einen wasserführenden Luft/Wasser- Wärmetauscher. Die Anordnung eines solchen Wärmetauschers hat den Vorteil, dass hierdurch die vom Vergaser abgegebene Strahlungswärme sowie die vom Produktgas abgegebene Wärme kontrolliert aufgenommen werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die Steuerung des durch den Wärmetauscher fließenden Mediums die Abkühlgeschwindigkeit des Produktgases beeinflusst werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass hierdurch die vom Vergaser und/oder dem Produktgas abgegebene Wärme nicht unkontrolliert an die Umgebung abgegeben wird, sondern durch den Kühler aufgefangen wird und einer weiteren Nutzungs, beispielsweise zur Trocknung des Holzes, zur Beheizung von Gebäuden oder dergleichen genutzt werden kann.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird externe Luft der Art in die Oxidationskammer eingelassen, dass diese von der Luft durchströmt wird. Dies hat den Vorteil, dass die gesamte Oxidationskammer von der Luft durchströmt wird, so dass eine gleichmäßige Verbrennung stattfinden kann.

Dieser Effekt wird dadurch noch verstärkt, dass der Lufteinlass im oberen, äußeren Rand der Oxidationskammer vorgesehen ist und annähernd umlaufend ausgebildet ist. Hierdurch wird die Luft ringförmig an allen Stellen in die Oxidationskammer eingeleitet, so dass eine gleichmäßige Verbrennung erreicht wird.

In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Oxidationskammer konisch ausgebildet. Aufgrund dieser Querschnittsverengung strömt die Luft an den unterschiedlichen Stellen der Oxidationskammer mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit. Durch die in der Oxidationskammer stattfindenden Verbrennung wird der in der Luft befindliche Sauerstoff nach und nach verbraucht, so dass die durch die Oxidationskammer strömende Luft mit der Zeit immer weniger Sauerstoff aufweist. Durch die zunehmende Strömungsgeschwindigkeit wird jedoch erreicht, dass auch die unteren Schichten innerhalb der Oxidationskammer genügend Sauerstoff erhalten, um innerhalb der Oxidationskammer eine gleichmäßige Verbrennung der Kohle aufrechtzuerhalten.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird die externe Luft über ein steuerbares Gebläse in die Oxidationskammer kontrolliert eingebracht. Durch die Steuerung der einzubringenden Luftmenge kann die Verbrennung reguliert werden, so dass in der Oxidationskammer stets eine brennende Glut vorgehalten werden kann. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die einzubringende Luftmenge derart zu Steuern, dass in der Oxidationskammer stets eine Temperatur zwischen 800°C und 1000°C vorliegt. Dies hat den Vorteil, dass bei der Verbrennung keine Stickoxyde gebildet werden, da diese erst ab einer Tempartur von 1000°C entstehen.

Ein weiterer Vorteil durch die Regelung der Luftmenge liegt darin, dass das Holz in der Oxidationskammer unterstöchiometrisch verbrannt werden kann. Hierdurch entsteht in der Oxidationskammer keine offene Flammer, sondern das Holz wird lediglich zu Holzkohle verkohlt, die dann im Vergaser aus Gas und hier den größten Teil des wertvollen Produktgases erzeugt.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform führt ein Luftkanal die externe Luft von einer beispielsweise mit dem Gebläse versehenen Luftansaugstelle entlang der Oxidationskammer zum Lufteinlass, wodurch die externe Luft vorgewärmt wird. Dies hat den Voteil, dass die in die Oxidationskammer eintretende Luft nicht mehr aufgewärmt werden braucht und somit der eigentlichen Oxidationszone keine Energie entzieht mit der Folge, dass eine gleichmäßigere Verbrennung stattfindet.

In einer nocht einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist am tiefsten Punkt der Entspannungskammer eine Schleuse vorgesehen. Diese Schleuse ist vorzugsweise als Flügelrad ausgebildet. An diesem tiefsten Punkt und im Bereich der Schleuse sammelt sich die aus dem Vergaser herausrieselnde Asche. Nachdem sich eine gewisse Menge angesammelt hat wird das Flügelrad gedreht und transportiert einen Teil dieser Asche zu einem darunterliegenden Schneckenrad. Durch die Schleuse und die daraufliegende Asche wird erreicht, dass an dieser Stelle so gut wie kein Produktgas unerwünscht austreten kann, und dass an dieser Stelle keine Wärem unkontrolliert verlorengeht. Über das Schneckenrad wird die anfallende Asche dann endgültig abtransportiert.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Holzvergasers ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung und den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden. Die erwähnten Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht in das Innere eines erfindungsgemäßen Holzvergasers;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Holzvergaser gemäß Fig. 1, geschnitten entlang Linie II-II in Fig. 1.

Der in den Fig. 1 und 2 in schematischer Darstellung gezeigt Holzvergaser arbeitet nach dem Gleichstromprinzip, das heißt mit absteigenden Gasen. Zum eigentlichen Holzvergaser gehört ein Vorratsbehälter 10, eine Oxidationskammer 12, ein Vergaser 14 und eine Entspannungskammer 16, die derartig hintereinander angeordnete sind, dass das Gas in gleicher Richtung strömend durch sie hindurchtreten kann. An der Entspannungskammer 16 ist eine Produktgasentnahme 18 angeschlossen, über die mittels einer Pumpe 20 das Produktgas aus dem Holzvergaser abgesaugt wird. Am tiefsten Punkt der Entspannungskammer 16 ist eine als Flügelrad ausgebildete Schleuse 22 angeordnet, auf der sich die aus dem Vergaser 14 herausrieselnde Asche 24 sammelt. Die Schleuse 22 ist drehbar gelagert und wird bei Bedarf aufgelöst. Dabei wird eine Teil der Asche 24 in ein darunterliegendes Schneckenrad 26 befördert, welches die Asche 24 dann endgültig zur Entsorgung abtransportiert.

In der im Querschnitt kreisförmigen Entspannungskammer 16 ist der ebenfalls im Querschnitt kreisförmige ausgebildete Vergaser 14 mittig angeordnet. Innerhalb der Entspannungskammer 16 und um den Vergaser 14 herum ist ein ringförmig ausgebildeter Wärmetauscher 28 vorgesehen, der mit Wasser oder mit einem anderen flüssigen Medium durchströmt wird. Über diesen Wärmetauscher 28 wird die vom Vergaser 14 abgestrahlte und die vom Produktgas abgegebene Wärme aufgenommen und über das im Wärmetauscher 28 befindliche Wasser einer weiteren Nutzung zugeführt.

Um die Oxidationskammer 12 herum ist ein Gehäuse 30 angeorndet, welches ein zwangsangetriebenes Gebläse 32 trägt. Dabei ist zwischen dem Gehäuse 30 und der Oxidationskammer 12 ein Luftkanal 34ausgebildet, über den durch das Gebläse 32 angesaugte Umgebungsluft in entsprechende, am oberen Rand der Oxidationskammer 12 vorgesehene Lufteinlässe 36 geleitet wird. Dabei ist die Oxidationskammer 12 derart konisch ausgebildet, dass ihr oberer Durchmesser größer als der Durchmesser des darüberliegenden Vorratsbehälters 10 ausgebildet ist, so dass der überstehende Teil der Oxidationskammer 12 die Lufteinlässe 36 bildet.

In einer anderen hier nicht dargestellten Ausführungsform können die Lufteinlässe auch als Schlitze, Bohrungen oder andere Öffnungen im oberen Randbereich der Oxidationskammer ausgebildet sein.

Oberhalb des Vorratsbehälters 10 befindet sich eine Zwischenkammer 38, die von einer Zuführschnecke 40 mit Holzschnitzeln 42 gespeist wird. Zwischen dem Vorratsbehälter 10 und der Zwischenkammer 38 und zwischen der Zwischenkammer 38 und der Zuführschnecke 40 ist jeweils ein Schieber 44 angebracht, der über jeweils einen Füllstandsmesser 46 gesteuert eine gewünschte Menge Holzschnitzel 42 dem Vorratsbehälter 10 zuführt.

Im Vergaser 14 sind mehrere Trennbleche 48 mehrere Trennbleche 48 eingelassen, so dass sich im Vergaser 14 eine Anzahl von Vergasungskammern 50 bildet. Dabei fällt die noch glühende, in der Oxidationskammer 12 gebildete Holzkohle 52 in eine dieser Vergasungskammern 50 und verglüht dort zu Asche unter Freigabe von Kohlenmonoxyd, Methan, Wasserstoff und anderen brennbaren Gasen.

Dabei wird durch die Trennbleche im Vergaser 14 eine relativ gleichmäßige Temperatur erreicht, die in der Regel unter 1000°C liegt, da zum Einen in den einzelnen Vergasungskammern 50 einzelne Glutzentren entstehen, die die Vergasungskammer 50 gleichmäßig erhitzen. Ohne die Trennbleche 48 würde im Zentrum der Vergasers ein einziges, dafür sehr viel heißeren Glutzentrum entstehen, während am Rand des Vergasern aufgrund der Wärmeabstrahlung eine niedrigere Temperatur herrschen würde. Zum Anderen bewirken die vorzugsweise metallischen Trennbleche 48, dass die Wärme innerhalb des Vergasers 14 sowohl in horizontaler, als auch in vertikaler und radialer Richtung gleichmäßig verteilt wird, so dass im Vergaser 14 überall annähernd die gleiche Temperatur vorherrscht. Hierdurch kann das den Vergaser 14 durchströmende Produktgas länger und gleichmäßiger auf einem hohen Temperaturniveau gehalten werden, so dass hierdurch eine bessere Verarbeitung der im dem Produktgas befindlichen Verunreinigungen gewährleistet ist.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des dargestellten Holzvergasers wie folgt beschrieben:

Über eine Zuführschnecke 40 werden aus einem hier nicht dargestellten Vorratslager Holzschnitzel der Art nach oben transportiert, dass diese von oben in die Zwischenkammer 38 hineinfallen. Dabei ist der erste Schieber 44 geöffnet, während der zweite Schieber 45 geschlossen ist. Sobald in der Zwischenkammer 38 eine genügende Menge Holzschnitzel 42 vorhanden sind erkennt dies der erste Füllstandsmesser 46 und stoppt die Zuführschnecke 40 und schließt den ersten Schieber 44. Sobald der zweite Füllstandsmesser 47 feststellt, dass im Vorratsbehälter 10 nicht mehr genügend Holzschnitzel 42 vorhanden sind, lässt dieser den Schieber 45 öffnen, so dass die sich in der Zwischenkammer 38 befindlichen Holzschnitzel 42 in die Vorratskammer 10 nachrutschen. Dabei ist darauf zu achten, dass während dieser Zeit der erste Schieber 44 geschlossen ist, damit nicht versehentlich Flammen vom Holzvergaser auf das Holzlager durchschlagen. Anschließend wird der zeite Schieber 45 wieder geschlossen, der erste Schieber 44 geöffnet und neue Holzschnitzel 42 werden in die Zwischenkammer 38 befördert.

Der Vorratsbehälter 10, die Oxidationskammer 12 und der Vergaser 14 sind ohne etwaige Trennvorrichtungen miteinander verbunden. Dabei wird in der Oxidationskammer 12 unter Zuführung von externer Luft eine brennende Glut ausgebildet, die unter Anderem aus der konischen Ausgestaltung der Oxidationskammer 12 oberhalb der schmalsten Stelle der Oxidationskammer 12 verharrt. Auf dieser Glut liegen weitere Holzschnitze 42 auf. Dabei bewirkt die aufsteigende Hitze eine Verkohlung der darüberliegenden Holzschnitzel 42, eine Ausgasung der sich darüber befindlichen Holzschnitzel 42 und eine Trocknung der obersten Schicht Holzschnitzel 42. Somit ist im Vorratsbehälter 10 eine Trocknungs- und eine Schwelzone ausgebildet.

In der Oxidationskammer 12 findet eine unterstöchiometrische Verbrennung der Holzschnitzel 42 statt, so dass sich Holzkohle bildet. Letztere fällt zu gegebener Zeit aus der Oxidationskammer 12 in eine der Vergasungskammern 50 des Vergasers 14 und glüht hier solange weiter, bis lediglich eine nicht weiterverwertbare Asche 24 übrig bleibt. Dabei liegen die zu Holzkohle umgewandelten Holzschnitzel im Vergaser 14 auf einem Rost 52 auf, welches gas- und aschedurchlässig ist. Die sich im untersten Bereich der Entspannungskammer 16 angesammelte Asche wird von Zeit zu Zeit über die Schleuse 22 und das Schneckenrad 26 ausgetragen.

Über das steuerbare Gebläse 32 wird genau die benötigte Luftmenge aus der Umgebung angesaugt und in den Luftkanal 34 geblasen. In diesem Luftkanal 34 wird die Luft über von der Oxidationskammer 12 abgestrahlte Wärme vorgewärmt und über ringförmig im oberen Bereich der Oxidationskammer 12 eingelassene Lufteinlässe 36 ins Innere der Oxidationskammer 12 geleitet. Innerhalb der Oxidationskammer 12 wird die vorgewärmte Luft vorbei an den Holzschnitzeln 42 zur Glut geleitet, um die dort befindliche Verbrennung mit dem frisch zugeführten Sauerstoff in Gang zu halten. Dabei durchströmt die Luft die Oxidationskammer 12 von oben nach unten. Durch die konische Ausbildung der Oxidationskammer 12 wird die Luft innerhalb der Oxidationskammer 12 beschleunigt, so dass die am oberen Bereich der Glut auftreffende Luft an dieser Stelle langsamer als im mittleren und erst recht im unteren Teil der Glut strömt. Durch diese erhöhte Strömungsgeschwindigkeit wird der im mittleren und unteren Teil der Glut befindliche, geringere Sauerstoffanteil der Luft zumindest teilweise kompensiert, so dass eine gleichmäßige Versorgung der Glut mit Sauerstoff erreicht wird. Hierdurch wird eine gleichmäßige Verbrennung innerhalb der Oxidationskammer 12 erreicht, so dass eine Schlackebildung vermieden wird. Dabei wird der Oxidationskammer 12 stets soviel Umgebungsluft zugeführt, dass eine unterstöchiometrische Verbrennung stattfindet.

Aufgrund der durch die Oxidationskammer 12 durchströmenden Luft entsteht im Vorratsbehälter 10 ein gewisser Unterdruck, durch den die im Vorratsbehäslter 10 befindliche Luft mitgerissen wird. Hierdurch wird die in der Trocknungszone freigewordene Feuchtigkeit und die in der Schwelzone freigewordenen flüchtigen Bestandteile des Holzes mit der Luft mitgerissen und ebenfalls durch die Oxidationszone 12 hindurch transportiert und zusammen mit den bei der Verbrennung entstandenen Gasen in den Vergaser 14 geleitet.

Im Vergaser 14 glühen die zu Holzkohle verwandelten Holzschnitzel 42 solange, bis lediglich Asche übrig bleibt und setzen dabei unter Anderem Kolenmonoxyd (CO), Methan (CH4) und Wasserstoff (H2) frei. Dabei ist es vorteilhaft, der Oxidationskammer 12 lediglich soviel Frischluft zuzuführen, dass in der Oxidationskammer 12 sämtlicher Sauerstoff aufgebraucht wird. Hierdurch kann im Vergaser einerseits das aus der Trocknungszone heruntertransportierte Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten werden, wobei sich letzterer mit dem im Holz befindlichen Kohlenstoff zu Kohlenmonoxyd verbindet und wobei der Wasserstoff mit dem Kohlenstoff zu Methan vereinigt.

Sämtliche im Vergaser befindliche Gase gelangen dann als sogenanntes Produktgas in die Entspannungskammer 16 und werden hier aufgrund der Querschnittsvergrößerung erst einmal beruhigt. Parallel hierzu fällt die im Vergaser 14 anfallende Asche 24 durch das Rost 52 auf die Schleuse 22 und wird zu gegebener Zeit ausgetragen. Dabei dient die Schleuse sowohl als Gas- als auch als Temperatursperre.

In der Entspannungskammer 16 ist einerseits der Vergaser 14 und andererseits der Wärmetauscher 28 angeordnet, wobei der ringförmig ausgebildete Wärmetauscher 28 den Vergaser 14 umgibt, um dessen Strahlungswärme aufzunehmen. Des Weiteren wird das sich in der Entspannungskammer 16 befindliche Produktgas abgekühlt, wobei ein Großteil der Wärme ebenfalls vom Wärmetauscher aufgenommen wird. Der vorzugsweise mit Wässer durchströmte Wärmetauscher 28 transportiert die derart aufgenommene Wärme ab und führt sie einer weiteren Verwendung zu. Die Wärme kann beispielsweise zur Trocknung der Holzschnitzel, von Getreide, von Lagerholz oder anderen Dingen, zur Beheizung von Gebäuden, Schwimmbädern oder dergleichen genutzt werden. Nachdem sich das Produktgas auf zirka 100°C abgekühlt hat, wird es durch die Pumpe 20 über die Produktentnahme 18 abtransportiert und einer weiteren Nutzung zugeführt. Dies kann beispielsweise ein Schwachgasmotor zur Stromerzeugung oder dergleichen sein.

Durch die gleichmäßige Sauerstoffversorgung der Glut in der Oxidationskammer 12 wird eine gleichmäßige Verbrennung gewährleistet, so dass auch eine gleichmäßige Temperaturverteilung erreicht wird. Hierzu trägt auch die Tatsache bei, dass die zugeführte Luft zunächst einmal vorgewärmt wird. Hierdurch ist es möglich, die Temperatur in der Oxidationskammer 12 auf 800°C auf 1000°C zu halten, so dass hierdurch die Bildung von Stickoxyden verhindert wird, die ab 1000°C entstehen.

Durch die Ausbildung des Vergasers 14 mit seinen Vergasungskammern 50 wird auch hier eine gleichmäßige Temperaturverteilung erreicht, so dass an keiner Stelle des Vergasers 14 über 1000°C vorherrschen. Folglich können auch hier keinerlei Stickoxyde entstehen.

Alle bei der Holzvergasung entstehenden Gase werden durch den Vergaser 14 geführt und darüber hinaus werden die Gase der Schwelzone und die Gase der Verbrennung auch durch die Oxidationskammer 12 geführt. Hierdurch werden die Gase über einen vergleichweise langen Zeitraum einer Temperatur von 800°C bis 1000°C ausgesetzt, so dass die sich im Gas befindlichen Verunreinigungen wie Phenole, Teer oder dergleichen mit anderen Gasen reagieren und/oder sich aufspalten, so dass ein sauberes Produktgas entsteht. Bezugszeichenliste 10 Vorratsbehälter

12 Oxidationskammer

14 Vergaser

16 Entspannungskammer

18 Produktentnahme

20 Pumpe

22 Schleuse

24 Asche

26 Schneckenrad

28 Wärmetauscher

30 Gehäuse

32 Gebläse

34 Luftkanal

36 Lufteinlass

38 Zwischenkammer

40 Zuführschnecke

42 Holzschnitzel

44 Schieber

45 Schieber

46 Füllstandsmesser

47 Füllstandsmesser

48 Trennblech

50 Vergasungskammer

52 Rost


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Vergasung von Holz, wobei das Holz zunächst einen eine Trocknungs- und/oder eine Schwelzone aufweisenden Vorratsbehälter (10) durchläuft um anschließend in einer Oxidationskammer (12) teilweise zu verbrennen, bevor das teilweise verbrannte Holz in einem Vergaser (14) weiter vergast wird, dadurch gekennzeichnet, dass das im Vorratsbehälter (10) und/oder in der Oxidationskammer (12) und/oder im Vergaser (14) entstehende Gas durch den Vergaser (14) geführt wird, bevor es über eine Produktgasentnahme (18) entnommen wird.
  2. 2. Verfahren nach Anpruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Oxidationskammer (12) externe Luft derart eingelassen wird, dass die Luft die Oxidationskammer (12) durchströmt.
  3. 3. Verfahren nach Anpruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in nur soviel Luft in die Oxidationskammer (12) eingelassen wird, dass durch die Verbrennung des Holzes in der Oxidationskammer (12) eine Temperatur zwischen 800°C und 1000°C entsteht.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorangehenden Anprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Holz in der Oxidationnskammer (12) unterstöchiometrisch verbrennt.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorangehenden Anprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den Vergaser eine Entspannungszone (16) anschließt, in der das Produktgas auf bis zu 100°C abgekühlt wird.
  6. 6. Holzvergaser mit einem Vorratsbehälter (10) zur Aufnahme einer definierten Holzmenge, mit einer sich an den Vorratsbehälter (10) anschließenden Oxidationskammer (12), mit einem sich an die Oxidationskammer (12) anschließenden Vergaser (14) und mit einer Produktgasentnahme (18), wobei die Oxidationskammer (12) einen Lufteinlaß (36) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Produktgasentnahme (18) in Strömungsrichtung hinter dem Vergaser (14) angeordnet ist.
  7. 7. Holzvergaser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Vergaser (14) und Produktgasentnahme (18) eine Entspannungskammer (16) vorgesehen ist.
  8. 8. Holzvergaser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Entspannungskammer (16) den Vergaser (14) umgibt.
  9. 9. Holzvergaser nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Entspannungskammer (16) ein den Vergaser (14) zumindest teilweise umgebender Wärmetauscher (28) vorgesehen ist.
  10. 10. Holzvergaser nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass am tiefsten Punkt der Entspannungskammer (16) eine Schleuse (22) vorgesehen ist.
  11. 11. Holzvergaser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleuse (22) als Flügelrad ausgebildet ist.
  12. 12. Holzvergaser nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Oxidationskammer (12) konisch ausgebildet ist.
  13. 13. Holzvergaser nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteinlass (36) im oberen, äußeren Rand der Oxidationskammer (12) vorgesehen ist.
  14. 14. Holzvergaser nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 13, gekennzeichnet durch ein steuerbares Gebläse (32), mittels dem externe Luft oder ein anderes Gas über die Lufteinlässe (36) in die Oxidationskammer (12) kontrolliert einbringbar ist.
  15. 15. Holzvergaser nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass um die Oxidationskammer (12) herum eine Luftkanal (34) ausgebildet ist, der die Luft zum Lufteinlass (36) führt.
  16. 16. Holzvergaser nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Vergaser (14) mehrere Vergaserkammern (50) ausgebildet sind.
  17. 17. Holzvergaser nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergaserkammern (50) durch metallische Trennbleche (48) voneinander abgetrennt sind.






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