AT518570A1

AT518570A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Holzkohle

Info

Publication number: AT518570A1
Application number: ATA50362/2016A
Authority: AT
Inventors: Ing Dr Techn August Raggam Dipl
Original assignee: Ing Dr Techn August Raggam Dipl
Priority date: 2016-04-25
Filing date: 2016-04-25
Publication date: 2017-11-15
Also published as: AT518570B1

Abstract

Verfahren und System (1, 14, 17, 30) zum Erzeugen von Wärme, Strom und Holzkohle mit einem in einem Gehäuse (2) angeordneten mit Hackgut (6) befeuerbaren Brenner (3), wobei ein Abbrand des Hackguts (6) mittels einer Steuereinheit durch eine Menge an zugeführtem Hackgut (6), einer Menge an zugeführter Luft (7) und einer Verweildauer des Hackguts (6) im Brenner (3) geregelt wird. Die Steuereinheit regelt den Abbrand des Hackguts (6) so, dass im Brenner (3) Holzkohle gebildet wird, wobei die im Brenner (3) entstehende Holzkohle vom Brenner (3) ausgegeben wird, mittels eines Fluids abgekühlt wird und durch eine erste Fördereinrichtung (8, 16) einer weiteren Verwendung zugeführt wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Holzkohle

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von Holzkohle mit einem in einem Gehäuse angeordneten mit Hackgut befeuerbaren Brenner, wobei ein Abbrand des Hackguts mittels einer Steuereinheit durch eine Menge an zugeführtem Hackgut, einer Menge an zugeführter Luft und einer Verweildauer des Hackguts im Brenner geregelt wird.

Die Erfindung betrifft weiters ein System zum Erzeugen von Holzkohle mit einem in einem Gehäuse angeordneten mit Hackgut befeuerbaren Brenner, wobei ein Abbrand des Hackguts mittels einer Steuereinheit durch eine Menge an zugeführtem Hackgut, einer Menge an zugeführter Luft und einer Verweilzeit des Hackguts im Brenner regelbar ist.

Holzkohle ist seit jeher ein wichtiger Energieträger und wird aufgrund der geringen Rauchentwicklung beim Abbrennen und aufgrund der erzeugbaren Temperatur als Heizmittel in vielerlei Anwendungen herangezogen. Aufgrund von intensiver Landwirtschaft der letzten Jahrzehnte und des daraus resultierenden Abbaus der Humusschichten der Erdoberfläche wird Holzkohle in letzter Zeit aber auch immer mehr als Rohstoff zur Bodenverbesserung herangezogen. Durch das Einbringen von Holzkohle in die Erde werden der Erde nicht nur wichtige Nährstoffe zugeführt, es kann auch das durch Bäume in Kohlenstoff umgewandelte Kohlendioxid zumindest teilweise in den Boden rückgeführt werden, wodurch sich auf lange Sicht gesehen die Kohlenstoffdioxidkonzentration in der Atmosphäre verringern lässt. Auch eine C02-neutrale Stahlproduktion ist nur mit Holzkohle zu erreichen.

Zur Herstellung von Holzkohle sind verschiedene Prozesse bekannt, bei denen Hackgut, insbesondere Holz oder ähnliche pflanzliche Ausgangsstoffe, unter Luftabschluss bzw. Sauerstoffabschluss erhitzt wird bis leichtflüchtige Bestandteile aus dem Hackgut ausgasen und als Rückstand Holzkohle übrig bleibt. Zur Erhitzung des Hackguts werden entweder Teile des Hackguts selbst verbrannt oder es wird Zusatzenergie in Form von Wärme von außen zu Verfügung gestellt.

So ein Prozess zum Herstellen von Holzkohle ist zum Beispiel die Verkohlung von Holz in Erdmeilem oder Erdhaufen. Dabei wird Holz zu einem Haufen aufgestappelt, mit Erde bedeckt und entzündet. Durch teilweises Verbrennen des Holzen wird die Temperatur im Erdmeiler über die Verkohlungstemperatur gesteigert, wobei durch sorgsam geregelten Luftzutritt in den Erdmeiler die Verbrennung so geregelt wird, dass möglichst nicht mehr Holz verbrennt, als zur Herstellung der Holzkohle unbedingt erforderlich ist.

Die Herstellung von Holzkohle in Erdmeilem hat aber den Nachteil, dass die bei der Produktion der Holzkohle entstehende Wärme ungenützt in die Umwelt abgegeben wird und somit keiner weiteren Verwendung zuführbar ist. Des Weiteren entweicht bei so einem schlecht regelbaren Prozess sehr viel Kohlenmonoxid in die Atmosphäre, wodurch nicht nur Gefahr für die Umwelt, sondern auch ein direktes erhöhtes Risiko für den Menschen besteht.

Ferner sind industrielle Prozesse zur Herstellung von Holzkohle bekannt, bei denen das Holz in einer Reaktorkammer zu Holzkohle verglimmt wird. Die bei der Holzkohleerzeugung aus dem Holz ausgegasten Gase werden aus der Reaktorkammer ausgeführt und in einer weiteren Kammer verbrannt. Die dabei erzeugt Wärme wird der Reaktorkammer von außen zugeführt, wodurch weiteres Holz so weit erhitzt wird, dass Holzkohle und weiteres Gas entsteht. Bei so einer Anlage erweist sich aber auch als nachteilig, dass die erzeugte Abwärme schlecht bis gar nicht nutzbar ist, da aufgrund der Komplexität der Anlage sehr viel Wärme verloren geht und die Wärme vor allem zur Aufrechterhaltung des Prozesses benötigt wird. Ferner erweist sich als nachteilig, dass die Anlage aufgrund ihrer Komplexität sehr teuer ist und dass der regelungstechnische Aufwand sehr groß ist, um so eine Anlage effizient zu betreiben.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein System und ein Verfahren zum Erzeugen von Holzkohle zu bilden, das kostengünstig ist und bei dem die Abwärme effektiv nutzbar ist.

Erfindungsgemäß wird die vorliegende Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem eine vom Brenner erzeugte Abwärme in einem Wärmetauscher an ein Wärmetauschermedium abgegeben wird und bei dem die Steuereinheit den Abbrand des Hackguts so regelt, dass Holzkohle gebildet wird, wobei die im Brenner entstehende Holzkohle vom Brenner ausgegeben wird, mittels eines Fluids abgekühlt wird und durch eine erste Fördereinrichtung einer weiteren Verwendung zugeführt wird.

Erfindungsgemäß wird die vorliegende Aufgabe durch ein System dadurch gelöst, dass das System einen Wärmetauscher aufweist, wobei der Wärmetauscher in einem Abgasstrom des Brenners angeordnet ist und wobei der Abgasstrom während dem Hindurchströmen durch den Wärmetauscher seine Wärme an den Wärmetauscher oder ein in ihm befindliches Wärmetauschermedium abgibt und dass das System eine Abkühleinrichtung aufweist, wobei die Steuereinheit den Abbrand des Hackguts so regelt, dass im Brenner Holzkohle entsteht, und wobei zum Kühlen der im Brenner entstandenen Holzkohle und zur Verhinderung eines weiteren Abbrands die Holzkohle vom Brenner in die Abkühleinrichtung überführbar ist.

Durch die Erzeugung von Holzkohle und die gleichzeitige effektive Nutzung der dabei entstehenden Abwärme ist der Vorteil erhalten, dass der Wirkungsgrad der Anlage sehr hoch ist und das eingesetzte Hackgut effizient genutzt werden kann.

Vorteilhaft ist eine handelsübliche Hackgutheizung ausgebildet für den Hausbetrieb oder den Einsatz im landwirtschaftlichen Umfeld in das System integriert, wobei der Brenner und der Wärmetauscher Teil der handelsüblichen Hackgutheizung sind. Hierdurch ist der Vorteil erhalten, dass die Anlage kostengünstig herstellbar ist und aufgrund des geringen regelungstechnischen Aufwands so einer Anlage mit geringen Kosteneinsatz betrieben werden kann. Der Abbrand des Hackguts zu Holzkohle in der Hackgutheizung wird dabei über die Steuereinheit durch die Menge an zugeführtem Hackgut, durch die Menge an zugeführter Luft und durch die Verweildauer des Hackguts im Brenner geregelt. Durch diese Parameter wird auch die Temperatur im Brenner geregelt. Als Hackgut wird in diesem Zusammenhang vor allem zerkleinertes Holz, aber auch jegliche anderen Pflanzenabfälle gesehen. Ferner ist durch das Integrieren einer handelsüblichen Hackgutheizung in das erfindungsgemäße System der Vorteil erhalten, dass das System zum Erzeugen von Holzkohle durch einen geschulten Heizungstechniker gewartet werden kann.

Vorteilhaft werden solche Systeme in Landwirtschaften und privaten Häusern eingesetzt.

Die im Brenner gebildete Holzkohle wird durch den Brenner selbst ausgegeben. Vorteilhaft ist dazu entweder ein eigener Mechanismus gesteuert durch die Steuereinheit im Brenner vorgesehen, oder ein Rost, durch welchen hindurch die fertige Holzkohle fällt. Vorteilhaft ist der Abstand von zwei Roststäben des Rosts dabei so groß, dass nur zur Gänze oder fast zur Gänze zu Holzkohle abgebranntes Hackgut durch den Rost fallen kann. Durch den Einsatz von eine bestimmte Größe aufweisenden Pellets als Hackgut kann durch den Abstand der Roststäbe relativ genau der Abbrand des Hackguts zu Holzkohle festgelegt werden. Um einen weiteren Abbrand nach der Ausgabe der Holzkohle aus dem Brenner zu vermeiden wird die Holzkohle durch das Fluid, insbesondere Wasser, Gülle oder eine Nährlösung, in einer Abkühleinrichtung abgekühlt. Zweckmäßig wird die Holzkohle in der Abkühleinrichtung mittels dem Fluid abgeduscht oder die Abkühleinrichtung ist durch ein Becken gefüllt mit dem Fluid gebildet, in dem die Holzkohle nach dem Ausgeben aus dem Brenner eingetaucht wird. Je nach weiterer Verwendung der Holzkohle kann durch die Verweilzeit der Holzkohle in der Abkühleinrichtung ein Grad der durch die Holzkohle aufgenommenen Fluidmenge geregelt werden.

Wird als Fluid Gülle oder Nährlösung verwendet ist die Verweilzeit der Holzkohle in der Abkühleinrichtung vorteilhaft lange, wodurch sich die Holzkohle mit Gülle bzw. der Nährlösung vollsaugt. Die Gülle bzw. Nährlösung wird dann nicht wie allgemein üblich direkt am Feld ausgebracht, sondern sie wird gebunden in der Holzkohle auf dem Feld ausgebracht. Die so vollgesogene Holzkohle stellt einen idealen Dünger für intensiv bewirtschaftete Böden dar, da durch die Holzkohle verhindert wird, dass die Gülle bzw. die Nährlösung ohne ihre Nährstoffe abzugeben im Boden versickert. Durch Bindung der Gülle bzw. der Nährstofflösung in der Holzkohle stehen die in der Gülle bzw. Nährlösung enthaltenen Nährstoffe den Pflanzen lange zur Verfügung und verschwinden nicht ungenutzt im Boden. Ferner ist der Vorteil erhalten, dass weniger Gülle oder Nährlösung ins Grundwasser gelangt, wodurch die Grundwasserbelastung abnimmt. Darüber hinaus ist durch die Ausbringung der Holzkohle der Vorteil erhalten, dass das durch die Pflanzen während dem Wachstum gebundene Kohlenmonoxid in Form von Kohlenstoff zum Teil wieder im Boden gebunden wird, wodurch langfristig eine Reduktion des Kohlenmonoxidgehalts in der Luft erreicht wird.

Vorteilhaft wird das Holz bevor es dem Brenner zugeführt wird gesiebt, wodurch dem Brenner Holzstücke mit im Wesentlichen derselben Größe zugeführt werden. Hierdurch ist der Vorteil erhalten, dass der Abbrand des Holzes zur Holzkohle besser regelbar ist.

Vorteilhaft weist die durch ein Becken gebildete Abkühleinrichtung eine erste Fördereinrichtung auf, die an oder in dem Becken angeordnet ist und, um die Holzkohle einer weiteren Verwendung zuzuführen, zur Ausfuhr der Holzkohle aus dem Becken ausgebildet ist.

Bevorzugt ist das Becken direkt unter dem Brenner bzw. dem Rost des Brenners innerhalb des Gehäuses angeordnet. Infolge fällt ein durch den Brenner ausgegebenes Holzkohlestück direkt in das Fluid und kühlt schlagartig auf eine Temperatur des Fluids ab.

Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass das Becken außerhalb des Gehäuses angeordnet ist und dass die Abkühleinrichtung zusätzlich eine zweite Fördereinrichtung aufweist, die vorteilhaft unterhalb des Brenners angeordnet ist und die die im Brenner entstehende Holzkohle in das Becken befördert. Bevorzugt ist die zweite Fördereinrichtung durch eine Förderschnecke oder durch ein Förderband gebildet. Das außerhalb des Gehäuses liegende Becken ist vorteilhaft mit einem Deckel nach oben hin geschlossen und der bei der Abkühlung der Holzkohle etwaig entstehende Dampf wird über eine Rohrleitung dem

Brenner zugeführt. Hierdurch ist der Vorteil erhalten, dass eine etwaig durch den Fluiddampf entstehende Geruchsbelästigung vermieden und ein Druckanstieg im Becken verhindert wird.

Bevorzugt ist die erste Fördereinrichtung durch eine oder mehrere Förderschnecken gebildet und im unteren und/oder im oberen Bereich des Beckens angeordnet. Je nach Verweildauer und je nachdem, wie sehr sich die Holzkohle mit der Flüssigkeit vollgesogen hat wird die Holzkohle durch die erste Fördereinrichtung entweder an der Flüssigkeitsoberfläche oder am Boden des Beckens aus dem Becken ausgebracht. Wird die Holzkohle noch an der Oberfläche schwimmend aus dem Becken ausgebracht kann über eine Ausbringgeschwindigkeit der Fördereinrichtung die von der Holzkohle aufgenommene Fluidmenge eingestellt werden.

Zweckmäßig ist der Wärmetauscher im Abgasstrom des Brenners angeordnet, wobei der Wärmetauscher vorteilhaft im Gehäuse angeordnet ist oder Teil des Gehäuses ist. Die im Abgasstrom transportierte Wärme wird beim Durchströmen des Wärmetauschers an den Wärmetauscher oder ein den Wärmetauscher durchströmendes Wärmetauschermedium abgegeben, welches in weiterer Folge zum Heizen, zum Erzeugen von Heißwasser im Hausgebrauch oder für einen sonstigen Gebrauch in einem Haus oder in der Landwirtschaft herangezogen werden kann. Ferner besteht die Möglichkeit, dass im Brenner ein Wärmetauscher angeordnet ist, um direkt die bei dem Abbrand des Holzes zu Holzkohle entstehende Strahlungswärme und Abwärme zu nutzen.

Vorteilhaft ist nach dem Becken eine Abtropfeinrichtung angeordnet, wobei aus dem Becken ausgebrachte Holzkohle auf der Abtropfeinrichtung abtropfen kann, um die Bildung von übermäßig viel Fluid in Transportbehältern während des Transports auf ein Feld zu vermeiden. Vorteilhaft wird die in der Abtropfeinrichtung abgetropfte Flüssigkeit gefiltert und wieder dem Becken zugeführt.

Vorteilhaft weist das System einen Gasmotor und eine Pyrolyseeinheit auf, welche Pyrolyseeinheit mit dem Brenner zum Austausch von Wärme gekoppelt ist und welcher Pyrolyseeinheit Luft und Hackgut geregelt durch die Steuereinheit zuführbar ist, wobei ein in der Pyrolyseeinheit entstehendes Pyrolysegas dem Gasmotor zur Erzeugung von Strom zugeführt wird. Die Pyrolyseeinheit kann dabei zum Austausch von Wärme direkt mit dem Brenner verbunden sein, oder im Abgasstrom des Brenners angeordnet sein. Hierdurch ist der Vorteil erhalten, dass Teile der Abwärme des Brenners zur Erzeugung von Strom genutzt werden können und zusätzliche Holzkohle im Pyrolyscrohr erzeugt werden kann. Der gesamte Prozess wird dabei vorteilhaft durch die Steuereinheit gesteuert, um das gesamte System effektiv betreiben zu können. Zweckmäßig wird die Abwärme des Gasmotors auch einer weiteren Nutzung zugeführt, zum Beispiel zum Heizen von Gebäuden. Bevorzugt wird die Pyrolyseeinheit bei Systemen eingesetzt, die dauerhaft laufen, zum Beispiel bei Systemen, bei denen Teile der Abwärme zum Heizen von Hallen oder größeren Gebäuden genutzt werden können.

Zweckmäßig ist der Pyrolyseeinheit Luft direkt und/oder indirekt über das Becken zuführbar. Bei einer indirekten Zufuhr von Luft über das Becken ist der Vorteil erhalten, dass zum einen immer Frischluft durch das Becken strömt und zum anderen üble Gerüche durch die Frischluft gebunden werden und anschließend im Brenner neutralisiert werden, wodurch eine Geruchsbelästigung nach außen hin vermieden wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Systems werden im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems zum Erzeugen von Holzkohle in einer vereinfachten nicht maßstabsgetreuen Darstellung.

Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems zum Erzeugen von Holzkohle in einer vereinfachten nicht maßstabsgetreuen Darstellung.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems zum Erzeugen von Holzkohle in einer vereinfachten nicht maßstabsgetreuen Darstellung.

Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems zum Erzeugen von Holzkohle in einer vereinfachten nicht maßstabsgetreuen Darstellung, wobei das System zusätzlich ein Pyrolyserohr zur indirekten Vergasung von Hackgut aufweist.

Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems 1 in einer nicht maßstabsgetreuen Darstellung, wobei das System 1 ein Gehäuse 2, einen Brenner 3, einen Wärmetauscher 4 und eine Abkühleinrichtung 24 umfasst.

Der Brenner 3 wird über nicht näher dargestellte Fördermittel und Leitungen durch eine in Figur 1 nicht dargestellte Steuereinheit geregelt mit Hackgut 6 und Luft 7 versorgt, deren Zufuhr in den Brenner 3 symbolisch durch Pfeile gekennzeichnet ist. Ferner regelt die Steuereinheit die Verweildauer des Hackguts 6 in dem Brenner 3. Unter dem Begriff Hackgut 6 wird in diesem Zusammenhang vor allem zerkleinertes Holz, zum Beispiel Pellets oder Hackschnitzel, gesehen, es sind aber auch sämtliche andere pflanzlichen Stoffe, aus denen sich Holzkohle herstellen lässt, zum Beispiel städtischer Bioabfall (grüne Tonne), im Begriff Hackgut 6 inkludiert.

Die Abkühleinrichtung 24 umfasst ein Becken 9, eine erste Fördereinrichtung in Form einer ersten Förderschnecke 8 und eine zweite Fördereinrichtung in Form einer zweiten Förderschnecke 5. Das Becken 9 ist nach oben hin durch einen Deckel 11 verschlossen, um den Austritt von stinkendem Dampf oder stinkenden Gasen aus dem Becken 9 zu vermeiden. Ferner weist das Becken 9 ein Belüftungsrohr 29 auf, welches zur Belüftung des Beckens 9 dient, wobei durch das Belüftungsrohr 29 Außenluft nur in das Becken 9 strömen kann. Das Becken 9 ist mit einem Fluid in Form von Gülle 10 befüllt. Der Deckel 11 weist einen Anschluss 18 auf, in welchen Anschluss 18 ein Rohr 12 mündet. Das Rohr 12 ist mit dem Brenner 3 verbunden.

Die zweite Förderschnecke 5 ist oberhalb einer Gülleoberfläche der in dem Becken 9 gespeicherten Gülle 10 angeordnet. Hierdurch ist der Vorteil erhalten, dass es erst in dem Becken 9 zu einem Abkühlen der Holzkohle kommt und dass die Abkühlung der Holzkohle schlagartig erfolgt. Weiters ist der Vorteil erhalten, dass handelsübliche Brenner ohne besondere Umbauten erfindungsgemäß zur Herstellung von Holzkohle verwendet werden können.

In einem Kamin 13 des Systems 1 ist ein Saugzug 28 angeordnet, über welchen die Zufuhr einer Menge an Luft 7 zum Brenner 3 geregelt wird, wobei die Luft 7 direkt symbolisch gekennzeichnet durch den Pfeil 7 und indirekt über das Belüftungsrohr 29 über das Becken 9 und das Rohr 12 zum Brenner 3 zugeführt wird. Zweckmäßig sind sowohl im Belüftungsrohr 29, als auch beim Lufteintritt im Brenner 3 Klappen vorgesehen, die durch die Steuereinheit ansteuerbar sind und den jeweiligen Volumenstrom an durchströmender Luft regeln. Vorteilhaft ist der Saugzug 28 durch ein Gebläse gebildet. Etwaig beim Abkühlen der Holzkohle im Becken 9 entstehender Dampf und stinkende Gase werden infolge durch die Ansaugung des Saugzugs 28 dem Brenner 3 zugeführt, wodurch ein Austritt von stinkenden Gasen nach außen hin vermieden wird. Der Saugzug 28 wird mittels der Steuereinheit gesteuert.

Der Wärmetauscher 4 ist im Gehäuse 4 im Abgasstrom des Brenners 3 zwischen dem Brenner 3 und dem Saugzug 28 angeordnet. Der Wärmetauscher 4 ist durch einen Rohrwärmetauscher gebildet, wobei das Abgas durch die Rohre strömt und die Wärme an ein Wärmetauschermedium 23 abgibt. Das Wärmetauschermedium 23 wird einem Heizkreislauf eines Hauses 27 zugeführt.

Die Steuereinheit zur Regelung der Zufuhr von Hackgut 6 und Luft 7 zum Brenner 3 ist mit einer Regeleinheit des Heizkreislaufes des Hauses 27 verbunden. Das System 1 zum Erzeugen von Holzkohle läuft somit nur, wenn ein Bedarf an Heizwärme des Hauses 27 besteht. Somit ist gewährleistet, dass die Anlage effizient läuft und nicht unnötig Ressourcen verschwendet werden.

In der nachfolgenden Beschreibung ist der Betrieb des Systems 1 näher erläutert. Wenn die Regeleinheit des Heizkreislaufes des Hauses 27 erkennt, dass eine Vorlauftemperatur des zu Heizkörpern des Hauses 27 zugeführten Wärmetauschermediums 23 unter eine bestimmte Temperatur gefallen ist, steuert die Regeleinheit die Steuereinheit an, Hackgut 6 und Luft 7 zum Brenner zuzuführen. Eine in Figur 2 nicht dargestellte in dem Brenner 3 ausgebildete Zündeinheit wird durch die Steuereinheit angesteuert, dass Hackgut 6 zu entzünden. Über den Massenstrom an zugeführtem Hackgut 6 und an zugeführter Luft 7 und über die Verweildauer des Hackguts 6 im Brenner 3 steuert die Steuereinheit den Abbrand des Hackguts 6 zu Holzkohle. Die beim Abbrand entstehende Abwärme erwärmt im Wärmetauscher 4 das Wärmetauschermedium 23, wodurch die Vorlauftemperatur wieder ansteigt.

Die beim Abbrand entstehende Holzkohle wird durch das in den Brenner nachgeforderte Hackgut 6 nach unten hin ausgegeben, wodurch es auf die zweite Förderschnecke 5 fällt und von dieser in das Becken 9 befördert wird. Durch die in dem Becken 9 befindliche Gülle 10 kühlt die Holzkohle ab und sinkt nach einer gewissen Verweildauer im Becken 9 ab. Die im unteren Bereich des Beckens 9 angeordnete erste Förderschnecke 8 trägt die mit Gülle 10 vollgesogene Holzkohle aus dem Becken 9 aus. Diese kann dann in weiterer Folge zum Beispiel auf einem Feld aus gebracht werden, um stark bewirtschaftete Böden mit genügend Nährstoffen zu versorgen.

In einer weiteren Ausführungsvariante weist das System 1 zusätzliche Gebläse oder Ventilatoren auf, die die direkte Versorgung des Brenners 3 mit Luft und/oder die indirekten Versorgung des Brenners 3 mit Luft über das Becken 9 unterstützen.

Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Systems 14, wobei die Teile des Systems 14, die gleich wie bei dem System 1 gemäß Figur 1 sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im Unterschied zu der Abkühleinrichtung 24 des Systems 1 gemäß Figur 1 weist die Abkühleinrichtung 25 ein Becken 15, das direkt unterhalb des Brenners 3 im Gehäuse 2 angeordnet ist, und eine erste Fördereinrichtung gebildet durch eine Abschöpfeinrichtung 16 auf. Das Becken 15 fasst eine Nährstofflösung 22. Die beim

Abbrand im Brenner 3 entstehende Holzkohle fällt durch einen im Brenner 3 ausgebildeten in den Figuren nicht näher dargestellten Rost direkt in das Becken 15, wodurch die Holzkohle abkühlt. Durch den fortwährenden Zustrom an Holzkohle in das Becken 15 wird die sich schon im Becken 15 befindende Holzkohle in Richtung der Abschöpfeinrichtung 16 getrieben. Die Abschöpfeinrichtung 16 schöpft die mit Nährstofflösung 22 angesogene Holzkohle ab, wobei durch eine Ausbringgeschwindigkeit der Abschöpfeinrichtung 16 die Verweilzeit der Holzkohle im Becken 15 und somit eine von der Holzkohle aufgenommene Nährstofflösungsmenge einstellbar ist.

Im unteren Bereich des Gehäuses 2 ist im Boden des Beckens 15 eine nicht dargestellt Öffnung ausgebildet, die zur Reinigung des Bodens des Beckens 15 dient. Durch die Öffnung ist der Vorteil erhalten, dass der Beckenboden von als Schlamm abgesetztem Kohlestaub, bzw. von als Schlamm abgesetzten Verbrennungsrückständen gereinigt werden kann.

Nach der Abschöpfeinrichtung 16 ist vorteilhaft eine Abtropfeinrichtung ausgebildet, um bei einem Transport der Holzkohle zum Beispiel auf ein Feld zu vermeiden, dass überschüssige Nährstofflösung in einen Transportbehälter tropft. Die in der Abtropfeinrichtung abgetropfte Flüssigkeit wird bevorzugt mittels eines groben Filters gereinigt und mit einer Pumpe wieder dem Becken 15 zugeführt.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Systems 17, wobei die Teile des Systems 17, die gleich wie bei dem System 1 gemäß Figur 1 sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im Unterschied zu der Abkühleinrichtung 24 des Systems 1 gemäß Figur 1 weist die Abkühleinrichtung 26 ein Becken 19 auf, das auf gleicher Höhe wie das Gehäuse 2 außerhalb des Gehäuses 2 angeordnet ist. Ferner weist die Abkühleinrichtung 26 ein gekrümmtes Rohr 20 auf, welches an die Förderschnecke 5 anschließt. Das Becken 19 ist mit einer Nährstofflösung 22 gefüllt. Das gekrümmte Rohr 20 ist von außen ständig durch die Nährstofflösung 22 gekühlt, wobei die Holzkohle in dem gekrümmten Rohr 20 nur durch entsprechenden Nachschub von weiterer Holzkohle nach oben transportiert wird und in die Nährstofflösung 22 fällt.

Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Systems 30, wobei die Teile des Systems 30, die gleich wie bei dem System 17 gemäß Figur 3 sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im Unterschied zu dem System 17 weist das System 30 zusätzlich im Umfeld des Brenners 3 eine Pyrolyseeinheit gebildet durch ein Pyrolyserohr 31 auf, welches Pyrolyserohr 31 im Abgasstrom des Brenners 3 angeordnet ist und Teile der

Abwärme des Brenners 3 zur indirekten Vergasung von Hackgut 6 nutzt. Die Zufuhr von Hackgut 6 zum Pyrolyserohr 31 ist in Figur 4 der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt. Mittels einem ersten Verdichter 32 wird Luft 7 direkt zum Pyrolyserohr 31 zugeführt und mittels einem zweiten Verdichter 33 wird etwaig entstehender Dampf im Becken 3 bzw. indirekt Luft über das Becken 3 angesaugt und dem Pyrolyserohr 31 zugeführt. Zum Transport des Hackguts 6 bzw. des schon zu Holzkohle vergasten Hackguts 6 ist im Pyrolyscrohr 31 eine Förderschnecke 34 ausgebildet. Die fertige Holzkohle wird durch eine nicht dargestellt Öffnung im Pyrolyserohr 31 nach unten ausgegeben und fällt auf die Förderschnecke 5 oder wird über eine separate Fördereinheit in das Becken 19 zum Abkühlen befördert.

Das in dem Pyrolyserohr 31 erzeugte Gas wird aus diesem über Leitung 35 abgeführt und nach einer Kühlung 36 und Reinigung 37 einem Gasmotor 38 zugeführt, der mit einem Generator 39 zur Stromerzeugung gekoppelt ist. Die Abgase des Gasmotors 38 werden einem Wärmetauscher 40 zugeführt und über einen Kamin 41 nach außen abgeführt, wobei der Wärmetauscher 40 an den Heizkreislauf des Hauses 27 angeschlossen ist. Vorteilhaft ist der Kamin 41 mit dem Kamin 13 gekoppelt. Der gesamte Vorgang zur Erzeugung von Holzkohle im Brenner 3 und im Pyrolyserohr 31 und die Nutzung der dabei entstehenden Abwärme wird durch die Steuereinheit gesteuert. Vorteilhaft läuft das System 30 nur wenn ein Heizbedarf im Haus 27 vorliegt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Erzeugen von Holzkohle mit einem in einem Gehäuse (2) angeordneten mit Hackgut (6) befeuerbaren Brenner (3), wobei ein Abbrand des Hackguts (6) mittels einer Steuereinheit durch eine Menge an zugeführtem Hackgut (6), einer Menge an zugeführter Luft (7) und einer Verweildauer des Hackguts (6) im Brenner (3) geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine vom Brenner (3) erzeugte Abwärme in einem Wärmetauscher (4) an ein Wärmetauschermedium (23) abgegeben wird und dass die Steuereinheit den Abbrand des Hackguts (6) so regelt, dass Holzkohle gebildet wird, wobei die im Brenner (3) entstehende Holzkohle vom Brenner (3) ausgegeben wird, mittels eines Fluids abgekühlt wird und durch eine erste Fördereinrichtung (8, 16) einer weiteren Verwendung zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Holzkohle vom Brenner (3) nach unten hin ausgegeben wird und in einem unter dem Brenner (3) angeordneten mit dem Fluid befüllten Becken (15) abgekühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Brenner (3) ausgegebene Holzkohle mittels einer zweiten Fördereinrichtung (5) vom Brenner (3) in ein mit dem Fluid befülltes Becken (9, 19) befördert und dort abgekühlt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fördereinrichtung (8, 16) im oder am Becken (9, 15, 19) ausgebildet ist, wobei durch die erste Fördereinrichtung (8, 16) die Holzkohle aus dem Becken (9, 15, 19) transportiert wird und wobei durch eine Ausbringgeschwindigkeit der Fördereinrichtung (8, 16) eine Verweilzeit der Holzkohle im Becken (9, 15, 19) und somit eine von der Holzkohle aufgenommene Fluidmenge eingestellt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Fluid Gülle (10), Wasser oder eine Nährstofflösung (22) herangezogen wird, wobei ein beim Abkühlen der Holzkohle entstehender Dampf dem Brenner (3) zugeführt wird.
6. System (1, 14, 17, 30) zum Erzeugen von Holzkohle mit einem in einem Gehäuse (2) angeordneten mit Hackgut (6) befeuerbaren Brenner (3), wobei ein Abbrand des Hackguts (6) mittels einer Steuereinheit durch eine Menge an zugeführtem Hackgut (6), einer Menge an zugeführter Luft (7) und einer Verweilzeit des Hackguts (6) im Brenner (3) regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1, 14, 17, 30) einen Wärmetauscher (4) aufweist, wobei der Wärmetauscher (4) in einem Abgasstrom des Brenners (3) angeordnet ist und wobei der Abgasstrom während dem Hindurchströmen durch den Wärmetauscher (4) seine Wärme an den Wärmetauscher (4) oder ein in ihm befindliches Wärmetauschermedium (23) abgibt und dass das System (1, 14, 17, 30) eine Abkühleinrichtung (24, 25, 26) aufweist, wobei die Steuereinheit derart zum Steuern des Abbrands des Hackguts (6) ausgebildet ist, dass im Brenner (3) Holzkohle entsteht, und wobei zum Kühlen der im Brenner (3) entstandenen Holzkohle und zur Verhinderung eines weiteren Abbrands die Holzkohle vom Brenner (3) in die Abkühleinrichtung (24, 25, 26) überführbar ist.
7. System (14) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühleinrichtung durch ein Becken (15) und eine erste Fördereinrichtung (16) gebildet ist, wobei das Becken (15) unter Bildung einer Fluidoberfläche mit einem Fluid befällt ist und unter dem Brenner (3) innerhalb des Gehäuses (2) ausgebildet ist und wobei die erste Fördereinrichtung (16) an oder in dem Becken (15) angeordnet ist und zur Ausfuhr der Holzkohle aus dem Becken (15) ausgebildet ist.
8. System (1, 17, 30) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühleinrichtung durch ein Becken (9, 19), eine erste Fördereinrichtung (8) und eine zweite Fördereinrichtung (5) gebildet ist, wobei das Becken (9, 19) unter Bildung einer Fluidoberfläche mit einem Fluid befällt ist und außerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist, wobei die erste Fördereinrichtung (8) an oder in dem Becken (9, 19) angeordnet ist und zur Ausfuhr der Holzkohle aus dem Becken (9,19) ausgebildet ist und wobei die zweite Fördereinrichtung (5) zur Zufuhr von Holzkohle vom Brenner (3) in das Becken (9, 19) ausgebildet ist.
9. System (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Fördereinrichtung (5) im Wesentlichen oberhalb der Fluidoberfläche im Gehäuse (2) angeordnet ist.
10. System (1, 17, 30) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Becken (9, 19) nach oben hin durch einen Deckel (11) geschlossen ist und dass im Deckel (11) ein Anschluss (18) ausgebildet ist, welcher Anschluss (18) mittels einer Rohrleitung (12) mit dem Brenner (3) verbunden ist, wobei ein bei dem Abkühlen der Holzkohle entstehender Fluiddampf über die Rohrleitung (12) dem Brenner (3) zugeführt wird.
11. System (1, 14, 17, 30) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid durch Wasser, eine Nährstofflösung (22) oder Gülle (10) gebildet ist.
12. System (1, 14, 17, 30) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Ausbringgeschwindigkeit der ersten Fördereinrichtung (8, 16) eine Verweilzeit der Holzkohle im Becken (9, 15, 19) und somit eine von der Holzkohle im Becken (9, 15, 19) aufgenommene Fluidmenge einstellbar ist.
13. System (30) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das System (30) einen Gasmotor (38) und eine Pyrolyseeinheit (31) aufweist, welche Pyrolyseeinheit (31) mit dem Brenner (3) zum Austausch von Wärme gekoppelt ist und welcher Pyrolyseeinheit (31) Luft (7) und Hackgut (6) geregelt durch die Steuereinheit zuführbar ist, wobei ein in der Pyrolyseeinheit (31) entstehendes Pyrolysegas dem Gasmotor (38) zur Erzeugung von Strom zugeführt wird.
14. System (30) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Pyrolyseeinheit (31) die Luft (7) direkt und/oder indirekt über das Becken (19) zuführbar ist.
15. System (1, 14, 17, 30) nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem Brenner (3) die Luft (7) direkt und/oder indirekt über das Becken (19) zuführbar ist.