II. REDOX – Holzgaskraftwerk

In Vorbereitung für die Markteinführung !

Die Entwicklung eines neuen Weges der thermochemischen Holzvergaser –
Technologie  nach dem Reduktionsverfahren, die vollständige Gasreduktion,
die Ära einer neuen Generation der Holzvergasung

Die Vorteile des zum Patent- und Gebrauchsmuster geschützten

„ REDOX -  Festbett – Gleichstrom – Reduktionsvergaser mit interner
Zirkulation zur Erzeugung eines nahezu teerfreien Holzgases aus Biomasse für
die motorische  Nutzung  - Produktion von  Strom & Wärme „

• Beim thermochemischen Vergasungsprozess der vollständigen Reduktionsvergasung werden im begrenzten Umfang nur soviel Holzgas aus dem Hackgut produziert, als Pyrolysegas 2 – stufig verbrannt mit den Oxidationsprodukten reduziert werden können.
• Hierbei wird das Gasgemisch aus Pyrolysegas und Vergasungsmittel durch die interne Zirkulation der Injektorwirkung in der Oxidationszone vollständig verbrannt bzw. zu den Oxidationsprodukte CO2 und H2O  aufgespalten, um diese in der Reduktionszone des Holzkohlenglutstockes im großräumigen Wannenrost  wieder vollständig zu CO und H2 zu reduzieren.
• Durch die chemische Reinigung ( Quench )  bzw. Aufspaltung der Kohlenwasserstoffketten
  ( Teere ) bei hohen Temperaturen in der  Oxidationszone entsteht ein nahezu teerfreies
  Holzgas, das mit dem trockenen Reinigungsverfahren der „ Heißgasfiltration „, also ohne
  Mehraufwand  für eine  Gaswäsche und Entsorgung von  Pyrolyserückständen, behandelt wird.
• Das REDOX – Holzgaskraftwerkverfahren zeichnet sich durch
  >   hohe Leistungsfähigkeit und  Nutzungsgrad für Strom & Wärme von über 100 %
       durch das Voll – Brennwert – Wärmerückgewinnung – Kombisystem
  >   hohe Wirtschaftlichkeit bei  geringer Investition und weniger Aufwand  im
        Vergleich  zu KWK – Anlagen wie Dampfkessel / Turbine, ORC, Stirling
  >   einfache kompakte servicefreundliche Bauweise des REDOX – Vergaser in
        3 – Einheiten befestigt  auf einem Stahlgerüst, Heißgasfiltration, Kühlung
  >   bzw.  Trocknung des Hackgutes im KD – Trockner mit der Abluftwärme,
        Motorenheizkraftwerk zur Erzeugung  von Ökostrom & Biowärme

Die besonderen Vorteile der Reduktionsvergasung im autothermen, durcklosen
2 – Zonen Festbett – Gleichstromvergaser sind:

• die Optimierung der Wechselwirkung zwischen Oxidation und Reduktion bzw. der
  katalytischen und thermischen komplexen Gasbildungsprozesse im Holzvergaser wie die
  Boudouardische  – Wassergas  – und Methan – Gleichgewichte,  die durch die interne
  Zirkulation der Pyrolysegase die gleichmäßige Temperaturverteilung,  den vollständigen
  Ablauf der Reaktionen und die ausreichende Verweildauer zur Gasreduktion
  unterstützen, sodass nahezu keine unverbrannten Kohlenwasserstoffe  bzw. Teerdestillate
  anfallen.
• die Gasbildungsprozesse erfolgen im verhältnismäßig kleinen Vergaserraum, wobei das
  das erzeugte Holzgas vom Gasmotor ( oder beim Start vom Abgasventilator ) im Unterdruckbetrieb in der vorgegebenen Leistung ohne zusätzlichen Energieaufwand für eine Gasverdichtung zur Verbrennung im Gasmotor abgesaugt wird.
• Die Neuheit im patentgeschützten REDOX – Vergaser sind die in einem Reaktor gemeinsam in 2 – Stufen ablaufenden thermochemischen Vorgänge der Vergasungsprozesse, in dem einerseits im Gegenstrom  die aufsteigenden Pyrolysegase über Seitenkanäle durch die Injektorwirkung der Diffusordüsen abgesaugt, vermischt mit Vergasungsmittel in die Oxidationszone eingeblasen, hierbei die Teerdestillate der Pyrolysegase bei hohen Temperaturen bis 1.200 °C gecrackt werden und anderseits im Gleichstrom die entstehenden  Oxidationsprodukte ( CO2, H2O ) über die sich stets neubildende glühende Holzkohle im großräumigen Wannenrost  ( Reduktionszone ) zur vollständigen Reduktion ( CO, H2 )  geführt werden.
• Das hierbei nahezu teerfrei erzeugte Holzgas wird kontinuierlich vom Gasmotor im Unterdruck je nach Vorgabe der Leistung über die Gasbehandlungsstrecke (Heißgasfiltration, Kühlung) abgesaugt und im Gasmotor zur Strom- und Wärmeerzeugung verbrannt.

Die Voraussetzung einer autothermen Holzvergasung

Der Ablauf der Vergasung – Prozessvorgänge verlangt für die Einstellung der thermochemischen Gleichgewichte frisches gasreiches getrocknetes Holz von max. 20 % Feuchte, um autotherm durch Teiloxidation  Energie erzeugen zu können.

Die Energiegewinnung durch Teiloxidation (exotherm) erfolgt:
C + O2  = CO2 oder C + ½ O2 = CO
bzw.  CxHy +  ( x + ¼ y ) O2  = x CO2 + ½ y H2O

Mit Hilfe dieser Energie  werden folgende thermochemischen Gleichgewichte eingestellt:

1. Boudouardische Gleichgewicht ( endotherm ):  C + CO2  = 2 CO

2. Wassergas Gleichgewicht (endotherm):
     C + H2O = CO + H2  oder  2 CO + H2O = CO2 + H2
     bzw.  CxHy  + H2O   =  x CO  * ( x + ½ y ) H2

3.  Methan Gleichgewicht ( exotherm ):  C + 2 H2  = CH4

Die Anforderungen an die Holzvergasungsprozesse  für eine gute Gasqualität und Quantität sind daher die Beherrschung von Einflussgrößen wichtiger Parameter im Reaktor wie -
+    der gleichmäßige, vollständige Ablauf der Reaktionen
+    die ausreichende Verweildauer der Gase in den Reaktionszonen
+    die Temperaturverteilung im Reaktor je nach Verfahren und
       Betriebsbedingungen

Die Holzvergasung auf der Grundlage der vollständigen Reduktion verlangt zur Erfüllung der allgemeinen Anforderungen für eine gute Gasqualität die sorgfältige Aufbereitung des Vergaserbrennstoffes:
>   durchschnittliche Stückgröße von 30 – 70 mm ( gesiebt ), Feinanteil unter 2 %
>   die Holzfeuchte von max.  20 % ( siehe Diagramm )

Das REDOX – Holzgaskraftwerk

Die Umsetzung der Prozessketten eines ganzheitlichen Vergasungssystems ist das Produkt eines Holzgaskraftwerkes,  in dem im Wesentlichen zur Lösung der Anforderungen folgende Anlagenkomponenten integriert sind:

• kontinuierliche Brennstoffaufbereitung aus groben Hackgut  (  Hacken, Sieben )
• kontinuierliche Hackguttrocknung unter der Nutzung der anfallenden Abluftwärme
  aus dem Holzgaskraftwerksystem im KD – Trockner
• die kontinuierliche Beschickung des Vergasers mit seinen Einrichtungen  der
  Doppelschieberschleuse, Luft – Sauerstoff – Ringeindüsung,
  beweglicher Wannenrost mit Entaschungseinrichtung
• Holzgas – Nachverbrennungsanlage beim Start, Abfahren und Störungen
• die Heißgasfiltration zur Holzgasreinigung mit erprobten Keramikfilterkerzen und der
  erforderliche  Sicherheitstechnik
• die kontinuierliche Gaskühlung mit Abwärmenutzung zur Hackguttrocknung
• das Motorheizkraftwerk mit Gasmotor und Schaltschrank für Netzparallelbetrieb zur
  Erzeugung von Ökostrom und Biowärme

Die Projektrealisierung mit dem Kooperationspartner
PMS – AES ( Alternative Energiesysteme )

• Die Entwicklung des Patent- und Gebrauchmuster geschützten REDOX – Holzvergaser und die laufenden Tests mit den integrierten Anlagenkomponenten zum REDOX – Holzgaskraftwerksystem werden vorrausichtlich  Ende des Jahres 2010 abgeschlossen sein.
• Erst nach Abschluss der Testserien können bis zur Markteinführung des REDOX – Holzgaskraftwerksystem verbindliche Angebote eingeholt werden.
• Die Investitionen und die Betriebskosten für das REDOX – Holzgaskraftwerk mit einer geplanten Leistung von ca.  200 KW el ( elektrisch ) und 300 KW th ( thermisch ) werden im Vergleich zu den anderen bekannten Pyrolysevergasern  bedeutend niedriger sein, da die angewandte Technik der vollständigen  Reduktionsvergasung keinen höheren technischen Aufwand wie etwa eine  Pyrolysegaswäsche und Entsorgung von Pyrolyserückständen erfordert.