AT13145U1 - Pyrolyseanlage mit Kondensatreformierung für Biomasse und energetisch verwertbare Materialien - Google Patents

Abstract

Bei einer Pyrolyseanlage für Biomasse und energetisch verwertbaren Materialien mit einer elektrisch beheizten Hitzekammer (1), durch die mit Längsförderern (15,16,17) ausgestattete Führungsrohre (3,4,5) liegend oder mit geringer Neigung verlaufend angebracht sind, die über eine Aufgabeeinrichtung (9,10,11) mit der beim Durchlauf bis über die Pyrolysetemperatur zu erhitzenden Pyrolysemasse beschickbar sind, wobei am Führungsschacht (12) vorgesehene Auslässe das erzeugte Pyrogas übernehmen und über die Auslässe (13) Pyrogas und die anfallenden Rückstände der Pyrolyse der weiteren Behandlung zuführen. Es sind die Führungsrohre (3,4,5) in einer bzw. zwei oder mehreren wenigstens je drei Führungsrohren (3,4,5) enthaltenen Gruppen der Höhe und Seite nach berechnet angeordnet. Das oberste Führungsrohr (3) ist über einen Führungsschacht (8),einen Fallschacht (9), einer Vakuumschleuse (10)und einer Steigschnecke (11) unter Luftabschluss beschickbar und in jeder Gruppe sind die Auslässe (6,7) des obersten und des in der Höhe folgenden Führungsrohrs (4) jeweils mit dem nächsten unterhalb befindlichen Führungsrohr (5) verbunden. Die Einbringung des anfallenden Kondensates nach der Gas - Reinigung und Kühlung erfolgt an den Rohrenden über die Führungsschächte (9,12) mittels gesteuerter Druckpumpen.

Description

österreichisches Patentamt AT13145U1 2013-07-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Pyrolyseanlage für Biomasse und energetisch verwertbaren Materalien mit einer elektrisch beheizten Hitzekammer, durch die mit Längsförderern, vorzugsweise Förderschnecken ausgestatteten Führungsrohre liegend oder mit geringer Neigung verlaufend angebracht sind, welche Führungsrohre über eine Aufgabeeinrichtung mit der beim Durchlauf bis über die Pyrolysetemperatur zur erhitzten Vergasungsmasse beschickbar sind, wobei am Rohrende vorgesehene Auslässe das erzeugte Pyrolysegas übernehmen und in die Entstaubungsanlage überführen. Die entstehenden Materialrückstände werden über Schneckenförderer und Unterduck -Schleusen den Entsorgungsbehältern zugeführt. Das bei der Gasreinigung entstehende Kondensat wird über Hochdruckpumpen in den Rohrenden verdampft und mit der erhitzten Vergasungsmasse zu einer chemischen - thermischen Reaktion veranlasst, diese wiederum einen erhöhten Methangas - Gehalt im Pyrolysegas verursacht. (Kondensat - Reformierung) [0002] Eine derartige Anlage ist aus der EP 1 865 045 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Anlage haben zwei vorgesehene Führungsrohre eine gemeinsame Wandung und liegen direkt aufeinander. Dadurch kommt es beim Betrieb zu einem Wärmeübergang zwischen den Rohren und die gemeinsame Wand steht nicht für die Erhitzung durch die Abgase der Verbrennungsanlage zur Verfügung. Praktisch wird die Biomasse im oberen Rohr stärker als notwendig erhitzt und im unteren Rohr unnötig durch das anliegende obere Rohr abgekühlt, sodass sich unnötig lange Durchlaufzeiten für die Biomasse und ein höherer Wärmebedarf ergeben.

[0003] Aufgabe des Erfinders ist es diese Nachteile zu beseitigen und eine Anlage anzugeben, die eine volle Wärmeausnützung gewährleisten und insbesondere sicherstellt, dass in den unteren Rohren vor dem Erreichen des Auslasses die erwünschte Pyrolysetemperatur erreicht wird. Durch Erreichen der vollen Pyrolysetemperatur und dem Einbringen der Kondensate, im dampfförmigen Zustand, beim Pyrolysedurchlaufprozess entsteht ein hoher Methangehalt im Pyrolysegas. Diese Erfindung ermöglicht, Pyrolysegase im gereinigten und konzentrierten Zustand an bestehende Erdgasnetze abzugeben.

[0004] Die Erfindung besteht im Wesentlichen darin, dass die Führungsrohre in einer bzw. zwei oder mehreren wenigstens je drei Führungsrohre enthaltenen Gruppen angeordnet sind, wobei die Rohre jeder Gruppe der Höhe und Seite nach im berechneten Abstand angeordnet sind, das oberste Führungsrohr über einen unter Luftminimierung bestehenden Fallschacht versehen mit pneumatischen Schiebern und Vakuumpumpe, mit Bio- oder Vergasermasse unter weitgehen dem Luftabschluss beschickbar ist und in jeder Gruppe die Auslässe des obersten und des in der Höhe folgenden Führungsrohr jeweils mit dem nächsten unterhalb befindlichen Führungsrohr verbunden sind, sodass die Temperatur der zugeführten Vergasungsmasse beim Durchlauf durch die Führungsrohre wegabhängig stufenweise steigt und ihren für die Pyrolyse erforderlichen Höchstwert im untersten Führungsrohr aufweist.

[0005] Die Vergasungsmasse wird praktisch im Gegenstrom mit den Heizzonen erhitzt, wobei die gesamte Außenfläche der Führungsrohre zur Verfügung steht, die Hitze - Beaufschlagung durch die Heizstäbe begünstigt eine gedrängte Bauweise. Man kann allenfalls mit einer gemeinsamen Beheizungsanlage ausgestattete Hitzekammern auch nebeneinander anordnen und so die Anlage vergrößern. Wesentlich für die Erfindung ist auch der weitgehende Luftabschluss durch die Vor-Vakuumierung nur einen geringen Stickstoffanteil erhält, sodass dieses Gas einen höheren Heizwert als das in der bekannten Anlage erzeugte Gas erreicht. Der höhere Heizwert ergibt sich auch daraus, dass ausgeprägte Temperaturzonen vorhanden sind, welche für die Kondensat - Reformierung genutzt werden, die in der chemisch - thermischen Reaktion umgewandelten Wasserstoffanteile verwandeln sich in Methangas mit höherer Dichte und optimalen Heizwert. Die Materialbewegung erfolgt im Gegenstrom zu den Heiz - Zonen, sodass das unterste Führungsrohr die größte Hitze beinhaltet.

[0006] Nach einer Weiterbildung ist bei zwei oder mehreren Führungsrohrgruppen ein gemeinsamer Zubringer für die Bio oder Vergasermasse vorgesehen, der über einen Verteiler die mit 1 /7 österreichisches Patentamt AT13145U1 2013-07-15 pneumatischen Schiebern und Vakuumpumpen ausgestatteten Einlässe - Fallschächte der obersten Führungsrohre der Gruppe beschicken.

[0007] In der Anlage sind die Förderschnecke von aus den Führungsrohren isoliert herausgeführten Antriebswellen von regelbaren Getriebemotoren angetrieben.

[0008] Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes entnimmt man der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen [0009] Fig. 1 die Hauptteile einer erfindungsgemäß Pyrolyseanlage mit Kondensat - Reformie rung teilweise Schematisiert im Schnitt durch die Hitzekammer.

[0010] Fig. 2 eine Seitenansicht zu Fig. 1 und [0011] Fig. 3 ein zugehöriges Schaubild, bei dem ein zweiter Zubringerförderer angedeutet wurde, der Entweder die Führungsrohre einer Gruppe gemeinsam beschickt, vorzugsweise aber auch dann Eingesetzt werden kann, wenn in der Hitzekammer nebeneinander zwei Dreiergruppen von Führungsrohren angeordnet sind.

[0012] Die gezeigte Hitzekammer 1 besitzt ein hitzebeständiges mit Isolierauskleidung versehenes Gehäuse 2„ in dem übereinander drei Führungsrohre 3,4,5, angeordnet sind, die untereinander über wechselweise angebrachte Führungsschächte 6,7,in Verbindung stehen und oben über einen Führungsschacht 8 und einen Fallschacht 9 mit angebauter Vakuumschleuse 10 folgender Steigschnecke 11 mit dem für die Pyrolyse bestimmten Material beschickt werden können, wobei die Vakuumschleuse mit pneumatischen Schiebern und Vakuumpumpen ausgerüstet ist und über eine Steuerung den geregelten Eintrag des zur Pyrolyse notwendigen Materials vornimmt. Der Fallschacht 9 und die Führungsschächte 6,7 sind im Wesentlichen abdichtende Enden von Förderschnecken 15, 16, 17, vorhanden, die im weiteren Verlauf, wie dargestellt, eine abweichende Formgestalt besitzen können. Die Führungsschächte 9 und 12 sind mit Eindampf-Vorrichtungen für den Kondensat -Eintrag ausgestattet, geregelte Pumpen steuern die genaue Kondensat - Menge. Für den Antrieb der Förderschnecken 15 bis 17 sind wieder regelbare Motoren 18.19.20 mit nachgeschaltetem Getriebe vorgesehen.

[0013] Die Hitzekammer 1 besitzt einen Führungsschacht 12 der durch die Unterseite herausgeführte Gasauslass 13 führt die entstehenden Gase zu einer Gasreinigungs- und Entstaubungseinrichtung und ferner einen von Förderschnecken betriebenen und luftdicht verschlossener Austraganlage für die anfallenden der Pyrolyse unterzogenen Materialien.

[0014] Die dargestellte elektrische Beheizung der Hitzekammer 1 wird vom BHKW mit Eigenstrom versorgt, der erreichte Vorteil, keine schadhaften Emissionen in die Luft und keine Isolierung der Führungsrohre durch Ruß und Staub, sowie exakte Temperatursteuerung der Heizzonen.

[0015] Beim Anfahren der Pyrolyseanlage werden die gewünschte Temperaturen in den Temperaturzonen durch elektrische Heizstäbe erreicht, Zone Rohr 3 ca 800 °C, Zone Rohr 4 850 °C, Zone Rohr 5 900 Ό.Bei Erreichen der Temperatunwerte wird der Beschickungsvorgang eingeleitet, dadurch entsteht sofort Pyrolysegas, das im gereinigten und gekühlten Zustand dem BHKW zugeführt werden kann. Die Regelung der Beschickung und die Überwachung des Pyrolyseprozesses erfolgt über entsprechende modulierende Steuerungen und entsprechen neuester Technik.

[0016] Die über 13 abgeleitete entstehende Holzkohle kann für Zwecke der Naturalisierung geschädigter Äcker oder Anbauflächen Verwendung finden. Festzuhalten ist, dass mit der erfindungsgemäßen Anlage alle für die Pyrolyse geeigneten Materialien, insbesondere Holzteile, wie Waldholz, Sägespäne, Sägemehl oder Hackgut, Autoreifen, Spitalsabfälle, Verwendung finden können.

[0017] Vorteilhaft wird das über 13 abgeleitete, stark methanhaltige Pyrolysegas für den Betrieb einer angeschlossenen Brennkraftmaschine, die insbesondere zur Stromerzeugung dient, verwendet. Wirtschaftlich bedeutend ist es, die Pyrolyseanlage als Kraft - Wärmekopplung zu 2/7 österreichisches Patentamt AT 13 145 Ul 2013-07-15 verwenden und die entstehende thermische Energie, insbesondere für Beheizungszwecke oder über Absorber - Anlagen welche Kälte bereitstellen. Die bei der Gaskühlung anfallende Wärme wird über Gas - Wasser -Wärmetauscher dem Heizsystem zugeführt. 3/7

Claims (4)

1. österreichisches Patentamt AT13145U1 2013-07-15 Ansprüche 1. Pyrolyseanlage für Biomasse und energetisch verwertbare Materalien mit einer elektrisch beheizten Hitzekammer, durch die mit Längsförderern, vorzugsweise Förderschnecken ausgestattete Führungsrohre liegend oder mit geringer Neigung verlaufend angebracht sind, welche Führungsrohre über eine Aufgabeeinrichtung mit der beim Durchlauf bis über die Pyrolysetemperatur zur erhitzten Vergasungsmasse beschickbar sind, wobei am Rohrende vorgesehene Auslässe das erzeugte Pyrolysegas übernehmen und in die Entstaubungsanlage überführen, die entstehenden entgasten Materialrückstände werden über Schneckenförderer und Unterdruckschleusen den Entsorgungsbehältern zugeführt, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsrohre (3,4,5) in einem bzw. zwei oder mehreren wenigstens je drei Führungsrohre (3,4,5) enthaltenen Gruppen angeordnet sind, wobei die Rohre jeder Gruppe der Höhe und Seite nach im berechneten Abstand angeordnet sind, das oberste Führungsrohr (3)verbunden mit einem Führungsschacht (8), über einen Fallschacht (9), mit angebauter Vakuumschleuse (10), folgender Steigschnecke (11) mit dem für die Pyrolyse bestimmten Material beschickbar ist und in jeder Gruppe die Auslässe (6,7,12) des obersten und des in der Höhe folgenden Führungsroh (4) jeweils mit dem nächsten unterhalb befindlichen Führungsrohr (5) verbunden sind, sodass die Temperatur der zugeführten Pyrolysemasse beim Durchlauf durch die Führungsrohre (3,4,5) wegabhängig stufenweise steigt und ihren für die Pyrolyse erforderlichen Höchstwert im untersten Führungsrohr (5) erreicht.
2. 2. Pyrolyseanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei oder mehreren Führungsrohrgruppen ein gemeinsamer Zubringer für die Pyrolysemasse vorgesehen ist, der über einen Verteiler die Vakuumschleuse (10), Fallschacht (9), Führungsschacht (8) der oberen Führungsrohre der Gruppen beschickt.
3. 3. Pyrolyseanlage nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschächte 9 und 12 mit Eindampf - Vorrichtungen versehen sind, Mehr - Gruppige Anlagen sind ident ausgestattet, das nach der Gasreinigung und Gaskühlung anfallende Kondensat wir zum Zweck der Dampfreformierung (Methangewinnung) in die Führungsschächte 9 und 12 unter Druck eingepumpt.
4. 4. Pyrolyseanlage nach Anspruch 1 oder 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass für die Förderschnecken (15,16,17) der Führungsrohre (3,4,5) und Führungsschächte (6,7,8,12) eigene Antriebswellen die aus der Hitzekammer (1) isoliert und Gasdicht herausgeführt werden mit stufenlos gesteuerten Getriebemotoren versehen sind. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 4/7