AT389886B - Verfahren und einrichtung zur verkohlung von biomassen in zwei fluidisierungsstufen - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verkohlung von Biomassen, insbesondere zur Erzeugung von Holzkohle, und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. 



   Es ist bekannt, kohlenstoffhaltige Materialien in Retorten zu verkohlen bzw. zu vergasen, wobei das erzeugte Gas relativ viele unbrennbare Gase enthält und auch die Inertisierung des Verfahrens mit einem relativ grossen Sachaufwand verbunden ist. Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, ein hochwertiges trockenes   Destillationsgas   herzustellen, und gleichzeitig den Wärmeaufwand zur Verkohlung der Biomasse zu reduzieren. 



   Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Vorbereitung der Biomasse, zur Erzielung eines fluidisierbaren Zustandes mindestens zwei thermischen Stufen durch Wärmezufuhr zuerst bei etwa 110    C   getrocknet und die getrocknete Biomasse durch weitere Wärmezufuhr auf ca. 280 OC einer endothermen Verkohlungsreaktion bei Temperaturanstieg auf etwa 380    C   unterzogen wird, wobei die in den einzelnen Stufen anfallenden dampf- oder gasförmigen Produkte zur Fluidisierung der Biomasse herangezogen und der anfallende Überschuss stufenweise getrennt kondensiert wird.

   Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass durch die gutseitige Hintereinanderschaltung zweier mit unterschiedlichen Temperaturen arbeitender Fluidisierungsstufen als Trockner und Entgaser, wobei jede Fluidisierungsstufe an je einem eigenen Kreislauf des Fluidisierungsmediums angeschlossen ist, das Überschussgas zumindest teilweise als Kondensat abgeführt und selbst durch kondensierenden Dampf bei konstanter Temperatur beheizt wird. Weitere wesentliche Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den angeschlossenen beiden Figuren ist die Erfindung beispielsweise und schematisch in Form von Schaltbildern dargestellt, und wird anhand dieser beschrieben. 



   Die Biomasse (Holz, Stroh, Torf und gegebenenfalls auch Klärschlamm) wird über die Leitung   (1)   in das Verfahren eingebracht und zuerst in einer Verarbeitungsanlage (2) in fliessfähigen Zustand gebracht, wobei grössere Biomassestücke zerkleinert bzw. Schlämme von der überschüssigen Flüssigkeit (Wasser), beispielsweise in Zentrifugen, befreit werden. Die fluidisierbare Biomasse wird nun über die Schleuse (3) einem Trockner (4) zugeführt, der mit kondensierendem Dampf von etwa 150 OC beheizt wird. Die Biomasse wird hiebei getrocknet und auf etwa 110 OC erhitzt. Die erhitzte Biomasse wird abgezogen und über eine Schleuse (5) dem eigentlichen Entgaser (6) zugeführt, bei dem sie weiter auf etwa 280    C   erhitzt wird.

   Bei dieser Temperatur beginnt eine exotherme Reaktion, bei der die Biomasse ohne äussere Wärmezufuhr auf 380    C   erhitzt wird, wobei Destillationsgase abgegeben werden, die in einem Kreislauf geführt werden, so dass der ganze Prozess unter der   Destillationsgasatmosphare,   also im wesentlichen inert, läuft. Das jeweils zuwachsende   Destillationsgas   wird in einem Kondensator (8) niedergeschlagen, wobei im wesentlichen Essigsäure, Ameisensäure, Methanol und auch Teere anfallen. Diese organischen Verbindungen werden im flüssigen Zustand einer Weiterverwertung zugeführt. 



  Das nicht kondensierbare, überschüssige Gas, hauptsächlich Methan, wird ebenfalls ausgeschleust. Die im Entgaser (6) entstehende Holzkohle wird über die Schleuse (9) entnommen und nach einer Kühlung (10) einer weiteren Verwertung zugeführt 
Beispiel :
Wird als Biomasse lufttrockenes Holz, etwa in der Grössenordnung von 1 Tonne/Stunde, verwendet, so lässt sich aus dieser Biomasse bei etwa   110  C   250 kg Wasser entziehen. Im Entgaser werden 130 kg Gas mit einem unteren Heizwert von 1500 kcal frei, und als kondensierbare Flüssigkeiten (Essigsäure, Ameisensäure, Methanol, Teer) etwa 320 kg. Aus dieser Masse werden etwa 300 kg Holzkohle mit einem Heizwert von 6500 kcal erzeugt. 



   In Fig. 2 ist die Verbindung des Trockners (4) mit dem Entgaser (6) bzw. die Beheizung der beiden Apparate energiesparend im Detail dargestellt. Das im Entgaser (6) erzeugte Brenngas wird in einem Dampferzeuger (11) verfeuert, dessen erzeugter Dampf zur Beheizung des Entgasers (6) in den Heizflächen (12) herangezogen wird. Das im Kreislauf geführte Gas wird über einen Kondensator (8,8') geführt, in welchem das Kondensat gewonnen und gleichzeitig das Medium für den Trockner erhitzt bzw. verdampft wird, so dass der Trockner (4) praktisch über die Abwärme des Entgasers (6) beheizt wird.

   Auf der Festkörperseite ist der Trockner mit dem Entgaser (6) durch einen Syphon (13) verbunden, in welchem die fluidisierte Biomasse aus dem Trockner (4) in den Entgaser (6) im fluidisierten Zustand übergeführt wird Die bei der Kondensation der Brüden im Trockner (4) anfallende Abwärme kann beispielsweise zur Vorwärmung der Verbrennungsluft im Kessel (11) Verwendung finden oder auch zur Erzeugung von Warmwasser dienen.

   Anstelle des Kühlers (10) (Fig. 1) kann beispielsweise eine nicht dargestellte Brikettierungsanlage vorgesehen werden, in der der zum Teil plastifizierte Koks unter Beigabe von vorgetrockneter Biomasse etwa im Verhältnis   4 : 1   verpresst wird
Durch die geschlossene Kreislaufführung der Trocknungs- und Entgasungsgase wird die Energiebilanz verbessert, wobei insbesondere die entstehende Abwärme   zweckmässig   eingebunden wird.

   Durch die getrennte   Kreislaufführung   lässt sich der im Brüden an sich wertlose Dampf kondensieren und problemlos aus dem weiteren Verfahren ausscheiden, wodurch   Transportmengen/Wärmeeinheit   sich bedeutend reduzieren lassen und die entstehenden Brennstoffe einen bedeutend höheren Heizwert aufweisen bzw. die entstehenden Chemierohstoffe einen höheren Verkaufswert aufweisen. Da das Verfahren praktisch emissionsfrei arbeitet, ist auch der Aufstellungsort problemlos.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Verkohlung von Biomassen, insbesondere zur Erzeugung von Holzkohle, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Vorbereitung der Biomasse zur Erzielung eines fluidisierbaren Zustandes dieselbe in mindestens zwei thermischen Stufen durch Wärmezufuhr zuerst bei etwa 110 OC getrocknet und die getrocknete Biomasse durch weitere Wärmezufuhr auf ca. 280 OC einer endothermen Verkohlungsreaktion bei Temperaturanstieg auf etwa 380 C unterzogen wird, wobei die in den einzelnen Stufen anfallenden dampf- oder gasförmigen Produkte zur Fluidisierung der Biomasse herangezogen und der anfallende Überschuss stufenweise getrennt kondensiert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungsstufe und die Verkokungsstufe auf der Beheizungsseite und insbesondere die Kondensatoren kühlungsseitig wärmetechnisch verbunden sind.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorbereitung der Biomasse dieselbe durch Wasserentzug, insbesondere deren Eindickung, oder durch Zerkleinerung in fluidisierbaren Zustand gebracht wird.
4. 4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die gutseitige Hintereinanderschaltung zweier mit unterschiedlichen Temperaturen arbeitender Fluidisierungsstufen als Trockner (4) und Entgaser (6), wobei jede Fluidisierungsstufe an je einem eigenen Kreislauf des Fluidisierungsmediums angeschlossen ist, das Überschussgas zumindest teilweise als Kondensat abgeführt und selbst durch kondensierenden Dampf bei konstanter Temperatur beheizt wird.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Fluidisierungsstufen (4,6) durch eine Syphon (13) feststoffseitig verbunden sind.