AT526530B1 - Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung von Wärme und einer Kohlesuspension - Google Patents
Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung von Wärme und einer Kohlesuspension Download PDFInfo
- Publication number
- AT526530B1 AT526530B1 ATA50118/2023A AT501182023A AT526530B1 AT 526530 B1 AT526530 B1 AT 526530B1 AT 501182023 A AT501182023 A AT 501182023A AT 526530 B1 AT526530 B1 AT 526530B1
- Authority
- AT
- Austria
- Prior art keywords
- coal
- suspension
- zone
- heating
- process chamber
- Prior art date
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 239000000725 suspension Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 48
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 28
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 17
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 11
- 125000005575 polycyclic aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 claims description 9
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 5
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 5
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims description 4
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 15
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 5
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 5
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011143 downstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
- C10B49/02—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge
- C10B49/04—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge while moving the solid material to be treated
- C10B49/06—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge while moving the solid material to be treated according to the moving bed type
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
- C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
- F23G7/10—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of field or garden waste or biomasses
- F23G7/105—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of field or garden waste or biomasses of wood waste
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J1/00—Removing ash, clinker, or slag from combustion chambers
- F23J1/06—Mechanically-operated devices, e.g. clinker pushers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
Es werden ein Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung von Wärme und einer Kohlesuspension in einem Festbrennstoff führenden Heizprozess, sowie eine diesbezügliche Heizungsanlage beschrieben. Um eine kontinuierliche und gefahrlose Erzeugung von sowohl Wärme als auch von Kohlesuspension bei gutem Wirkungsgrad und hoher Produktausbeute zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass Festbrennstoff in einer Heizzone (2) unter Wärmegewinnung teilweise verbrannt wird und nachfolgend in einer Aufbereitungszone (3) der nicht verbrannte Teil des Festbrennstoffs pyrolytisch zu Kohle umgewandelt wird, wonach die Kohle einer Fördereinrichtung (9) aufgegeben, zu einer Mischzone (10) weitergefördert und dort gemeinsam mit einer Suspensionsflüssigkeit zu einer Kohlesuspension vermengt wird.
Description
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung von Wärme und einer Kohlesuspension in einem Festbrennstoff führenden Heizprozess.
[0002] Pflanzenkohle, auch bekannt unter der Bezeichnung „Biochar“, wird in der Landwirtschaft insbesondere als Bodenverbesserer sowie als Düngerzusatz verwendet. Hierzu wurde bereits in der WO2017049202A1 eine Kohlesuspension vorgeschlagen, die durch Vermischen von bereits vorhandenen Pflanzenkohlestücken bzw. -partikeln mit einem Fluid, insbesondere Wasser, sowie mit einem Stabilisator erhalten wird. Die Kohlesuspension kann dann in weiterer Folge z.B. flüssiger Gülle beigemischt und auf landwirtschaftlich genutzten Feldern ausgetragen werden.
[0003] Um zunächst Pflanzenkohle aus einem Festbrennstoff, insbesondere Hackschnitzeln, unter gleichzeitiger Wärmegewinnung im Zuge einer Pyrolyse zu erhalten, ist es bekannt, dass die bei der Pyrolyse freiwerdenden flüchtigen Stoffe zur Wärmegewinnung in einem Heizbrenner verbrannt werden (EP2952558A1). Da der Wärmegewinnung aus einem Festbrennstoff ein oxidativer Prozess zugrunde liegt, kann aufgrund des hierfür notwendigen Luftsauerstoffes der Festbrennstoff allerdings nicht vollständig pyrolytisch verbrannt werden. Dies führt in weiterer Folge nicht nur zu einer schlechteren Produktausbeute aufgrund des verminderten Kohlenstoffanteils der erzeugten Kohle, sondern darüber hinaus verhindert die Anwesenheit des Luftsauerstoffes ein vollständiges Ablöschen der Kohle. Letzteres begünstigt somit das Verweilen von Glutnestern sowie den Austritt von Schwelgasen aus den erzeugten Kohlestücken, sodass diese aufgrund der Gefahr von Knallgasreaktionen bzw. einer Dampfexplosion nicht unmittelbar einer Suspensionsflüssigkeit wie insbesondere Wasser zugeführt werden können.
[0004] Es besteht somit der Bedarf an einem Verfahren der eingangs geschilderten Art, das es trotz einfacher Mittel erlaubt, eine kontinuierliche und gefahrlose Erzeugung von sowohl Wärme als auch von Kohlesuspension bei gutem Wirkungsgrad und hoher Produktausbeute zu ermöglichen.
[0005] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass Festbrennstoff in einer Heizzone unter Wärmegewinnung teilweise verbrannt wird und nachfolgend in einer Aufbereitungszone der nicht verbrannte Teil des Festbrennstoffs pyrolytisch zu Kohle umgewandelt wird, wonach die Kohle einer Fördereinrichtung aufgegeben, zu einer Mischzone weitergefördert und dort gemeinsam mit einer Suspensionsflüssigkeit zu einer Kohlesuspension vermengt wird.
[0006] Zufolge dieser Merkmale finden der oxidative Heizprozess sowie die nachfolgende PyroIyse in unterschiedlichen Prozesszonen statt, sodass eine Beeinflussung der Pyrolyse durch den für die Oxidation erforderlichen Luftsauerstoff weitgehend vermieden wird. Dadurch kann sowohl ein hoher Wirkungsgrad bei der Wärmegewinnung, als auch ein möglichst vollständiges Verbrennen des Festbrennstoffes zu Kohle mit hohem Kohlenstoffanteil ermöglicht werden. Der Erfindung liegt außerdem die Erkenntnis zugrunde, dass zum Erreichen eines guten Wirkungsgrades bei der oxidativen Wärmegewinnung von pflanzlichen Festbrennstoffen, wie z.B. Hackschnitzel, relativ wenig Luftsauerstoff im Vergleich zu beispielsweise fossilen Brennstoffen benötigt wird, weil die in den Festbrennstoffen vorhandenen Holzinhaltsstoffe, insbesondere Lignin, bereits selbst über einen hohen Sauerstoffinhalt verfügen. Dies begünstigt den Oxidationsprozess trotz niedrigen Mengen an vorhandenem Luftsauerstoff. Umgekehrt beeinflussen die in diesem Fall niedrigen erforderlichen Mengen an zugeführtem Luftsauerstoff die Pyrolyse lediglich in vernachlässigbarem Ausmaß. Für besonders günstige Prozessbedingungen kann der Eintrag des Luftsauerstoffs in die Heizzone in Abhängigkeit der in der Aufbereitungszone gemessenen Pyrolysetemperatur erfolgen, welche vorzugsweise im Bereich von 600 °C liegen sollte. Die erfindungsgemäßen Merkmale schaffen somit auch die Voraussetzung dafür, dass sowohl die Heizzone als auch die nachgelagerte Aufbereitungszone grundsätzlich in einer gemeinsamen Prozesskammer angeordnet sein können, was eine besonders kompakte Bauweise von Heizanlagen zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht. Darüber hinaus wird durch die vorteilhaften Pyrolysebedingungen ein möglichst vollständiges Verbrennen des Festbrennstoffs zu Kohle sowie ein Ablöschen derselben erreicht, sodass eine unmittelbar der Pyrolyse folgende Vermi-
schung der aufbereiten Kohle mit einer Suspensionsflüssigkeit bei weitgehender Vermeidung gefährlicher Knallgasbildung bzw. einer Dampfexplosion ermöglicht wird.
[0007] Um Kohle bzw. Kohlesuspensionen als Düngemittelzusatz im Agrarbereich einsetzen zu können, wird gefordert, dass die Kohle eine möglichst niedrige Belastung an polyaromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) aufweist. Polyaromatische Kohlenwasserstoffe werden naturgemäß während der Pyrolyse durch die dabei entstehenden Pyrolysegase freigesetzt und reichern sich an der Oberfläche der Kohle an, da diese aufgrund ihrer Porosität ein hohes Adsorptionspotenzial ausbildet. Die Anreicherung wird dabei durch Kondensationsprozesse begünstigt, wie sie insbesondere bei einer Abkühlung der Kohlenoberfläche stattfinden.
[0008] Um daher die Belastung der Kohle an polyaromatischen Kohlenwasserstoffen zu reduzieren, wird vorgeschlagen, dass der sich in der Aufbereitungszone pyrolytisch zu Kohle umwandelnde Festbrennstoff zur Vermeidung von Oberflächenkondensation polyaromatischer Kohlenwasserstoffe mit einem Spülmedium, insbesondere mit einem inerten Fluid wie z.B. Kohlenstoffdioxid, beaufschlagt wird. Dabei hat sich überraschenderweise gezeigt, dass durch die vorzugsweise permanente Beaufschlagung des sich im Ubergang zur Kohle befindlichen Festbrennstoffes bzw. der letztlich vollständig gebildeten Kohle mit einem Spülmedium auch ein Abkühlen der Kohle erreicht wird, wobei aufgrund der oberflächennahen Verdrängung der Pyrolysegase durch das Spülmedium eine Oberflächenkondensation polyaromatischer Kohlenwasserstoffe dennoch wirksam vermieden wird. Insbesondere für den Fall, dass sich die Heizzone und die Aufbereitungszone in einer gemeinsamen Prozesskammer befinden, bildet das in die Aufbereitungszone eingebrachte Spülmedium zufolge der sich einstellenden Strömungsverhältnisse einen Schutzvorhang, der einen übermäßigen Luftsauerstoffeintrag in die Aufbereitungszone aus der Heizzone unterbindet.
[0009] Besonders günstige Prozessbedingungen ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn das im Heizprozess anfallende sauerstoffarme Abgas als Spülmedium in die Aufbereitungszone rückgeführt wird. Obwohl die sich durch die Spülung ergebende Einströmgeschwindigkeit des Abgases grundsätzlich ausreichend ist, um wirksam eine unerwünschte Anreicherung polyaromatischer Kohlenwasserstoffe an der Kohlenoberfläche zu vermeiden, empfiehlt es sich dennoch, das Abgas vor der Rückführung in die Aufbereitungszone einer Abgasfilterung zu unterwerfen. Um darüber hinaus das erfindungsgemäße Verfahren noch energie- und zeiteffizienter zu gestalten, kann das Abgas vor der Rückführung in die Aufbereitungszone einen Wärmetauscher durchlaufen. Der dadurch bewirkte Temperaturabfall des Abgases wirkt sich somit wiederum günstig auf die Abkühlung der mit dem Abgas in der Aufbereitungszone umspülten Kohle aus, sodass diese rascher weitergefördert werden kann.
[0010] Um eine für die weitere Verwendung als Düngerzusatz bevorzugte, möglichst homogene Kohlesuspension zu erhalten, wird vorgeschlagen, dass die mechanische Zerkleinerung der Kohle in der Fördereinrichtung und / oder in der Mischzone erfolgt. In der Mischzone kann dies beispielsweise durch eine entsprechende Schereinwirkung erfolgen, wobei hierfür insbesondere Rührwerke zum Einsatz kommen können. Besonders vorteilhafte Bedingungen ergeben sich, wenn die Fördereinrichtung als Förderschnecke ausgebildet ist, die im Bereich des Schneckenauslasses mit einem Scher- bzw. Zerkleinerungsteil für die Kohlestücke ausgestattet ist. Die Förderschnecke kann zusätzlich oder alternativ dazu in kernprogressiver Bauweise gefertigt sein, sodass die Förderschnecke aufgrund der sich in Schneckenlängsrichtung abnehmenden Ganghöhe als Reibmühle fungiert.
[0011] Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Heizungsanlage für ein erfindungsgemäßes Verfahren. Dabei umfasst die Heizungsanlage eine die Heizzone sowie die Aufbereitungszone bildende Prozesskammer, sowie einen der Prozesskammer in einer Förderrichtung nachgelagerten, die Mischzone bildenden Suspensionsbehälter, der mit einer Fördereinrichtung für die Kohle und einem Flüssigkeitsdosierer für Suspensionsflüssigkeit verbunden ist. Der Flüssigkeitsdosierer kann im einfachsten Fall durch ein Flüssigkeitsventil, beispielsweise ein Magnetventil, gebildet sein. Der Suspensionsbehälter weist darüber hinaus einen Suspensionsauslass für die erzeugte Kohlesuspension auf. Vorzugsweise ist der Suspensionsauslass mit einer Flüssigkeitsförderein-
richtung wie z.B. einer Pumpe strömungsverbunden, sodass die Kohlesuspension in entsprechende Abfüllbehälter oder aber auch direkt in Gülletanks landwirtschaftlicher Nutzfahrzeuge abgefüllt werden kann.
[0012] Um eine Spülung der Kohle in der Aufbereitungszone auf einfache Weise zu ermöglichen, kann die Prozesskammer einen Abgasauslass aufweisen, der über eine Rückführleitung mit einem im Bereich der Aufbereitungszone in die Prozesskammer einmündenden Abgaseinlass strömungsverbunden ist. Um darüber hinaus in Abhängigkeit der Prozesskammergeometrie ein günstiges Strömungsprofil des Abgases beim Spülvorgang zu erreichen, kann auch eine Vielzahl an Abgasauslässen und /oder Abgaseinlässen vorgesehen sein.
[0013] Ist es beispielsweise aufgrund eines erhöhten Heizwärmebedartes erforderlich, dass hohe Mengen an Festbrennstoff verbrannt werden, muss dementsprechend auch die dabei anfallende Kohle kontinuierlich in den Suspensionsbehälter weiterbefördert werden, selbst wenn zu diesem Zeitpunkt der Bedarf an benötigter Kohlesuspension verhältnismäßig gering ausfallen sollte. Um daher eine bedarfssynchrone Zubereitung von Kohlesuspension zu ermöglichen, ohne den Heizprozess unterbrechen zu müssen, empfiehlt es sich, dass in Förderrichtung zwischen der Prozesskammer und dem Suspensionsbehälter ein luftdichter Auffangbereich für die pyrolytisch erzeugte Kohle vorgesehen ist, welcher über die Fördereinrichtung mit dem Suspensionsbehälter verbunden ist. Zufolge dieser Maßnahmen kann die Kohle im Auffangbereich zunächst zwischengelagert werden, sodass der Heizprozess selbst bei erhöhtem Heizwärmebedarf und gleichzeitig geringem Kohlesuspensionsbedarf unterbrechungsfrei weiterlaufen kann. Durch die sich ergebende Möglichkeit einer bedarfssynchronen Förderung der Kohle vom Auffangbereich in den Suspensionsbehälter wird außerdem die Bereitstellung einer möglichst frisch zubereiten Kohlesuspension erreicht, sodass dadurch Qualitätseinbußen infolge von langen Lagerzeiten der Kohlesuspension vermieden werden. Da etwaige unvollständig abgelöschte Kohlestücke im luftdichten Auffangbereich vollständig abkühlen können, hat dieser auch den vorteilhaften Effekt einer zusätzlichen Sicherheitszone.
[0014] Um den Wirkungsgrad des Heizprozesses sowie die Produktausbeute der Pyrolyse weiter zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass die Prozesskammer durch einen Brennkammerstein in eine Heizzone und eine Aufbereitungszone geteilt wird, wobei die Heizzone ein größeres Prozessvolumen als die Aufbereitungszone aufweist. Als das jeweilige Prozessvolumen wird dabei dasjenige Teilvolumen der Prozesskammer verstanden, welches im Wesentlichen dem entsprechenden Prozessschritt, d.h. dem oxidativen Heizprozess bzw. der Pyrolyse, zuzuordnen ist. Aufgrund dessen, dass die Heizzone im Vergleich zur Aufbereitungszone ein größeres Prozessvolumen aufweist, wird ein Kamineffekt in der Heizzone begünstigt, wodurch unerwünschter Sauerstoffeintrag in die Aufbereitungszone weiter reduziert werden kann. Umgekehrt dient eine Aufbereitungszone mit verhältnismäßig kleinem Prozessvolumen von Vornherein als Luftmassenbegrenzer, sodass hierdurch die Menge des Sauerstoffes bei der Pyrolyse geringgehalten werden kann. Um darüber hinaus ein günstiges Strömungsprofil bei der Spülung des Aufbereitungsbereiches zu schaffen, kann der Brennkammerstein selbst einen Abgasauslass bzw. mehrere Abgasauslässe für das Spülmedium bilden.
[0015] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar in einer schematischen Darstellung einer erfindungsgemäßen Heizungsanlage zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
[0016] Eine erfindungsgemäße Heizungsanlage umfasst eine Prozesskammer 1, welche eine mithilfe einer schematischen Flamme angedeutete Heizzone 2, sowie eine der Heizzone 2 bezüglich einer Förderrichtung F nachfolgende Aufbereitungszone 3 bildet. Uber einen Beschickungseinlass 4 wird pflanzlicher Festbrennstoff, vorzugsweise in Form von Hackschnitzeln, in die Prozesskammer 1 eingebracht.
[0017] In der Heizzone 2 wird der auf einem beweglichen Rost 5 aufliegende Festbrennstoff einem Oxidationsprozess zur Wärmegewinnung unterworfen, wobei hierzu Luft am Anfang der Heizzone 2 eingeblasen wird. Der Festbrennstoff wird mithilfe des Rostes 5 mit vorgegebener Vorschubgeschwindigkeit kontinuierlich von der Heizzone 2 zur Aufbereitungszone 3 bewegt und
dort pyrolytisch zu Kohle umgewandelt. Da die in pflanzlichen Festbrennstoffen vorhandenen Holzinhaltsstoffe bereits selbst über einen hohen Sauerstoffinhalt verfügen, werden für den Oxidationsprozess in der Heizzone 2 nur verhältnismäßig geringe Mengen an eingeblasenem Luftsauerstoff benötigt. Die lediglich geringen Mengen an vorhandenem Luftsauerstoff in der Prozesskammer 1 begünstigen somit die in der Aufbereitungszone 3 erfolgende pyrolytische Umwandlung des Festbrennstoffs in Kohle. Um darüber hinaus die Prozessbedingungen weiter zu verbessern, kann der Eintrag der in die Heizzone 2 eingeblasenen Luft in Abhängigkeit der in der Aufbereitungszone 3 gemessenen Temperatur erfolgen.
[0018] Die Prozesskammer 1 wird durch einen Brennkammerstein 6 in die Heizzone 2 und die Aufbereitungszone 3 geteilt, sodass die Heizzone 2 ein größeres Prozessvolumen als die Aufbereitungszone 3 aufweist.
[0019] Zur Vermeidung von Oberflächenkondensation polyaromatischer Kohlenwasserstoffe während der Pyrolyse wird der sich in der Aufbereitungszone 3 zu Kohle umwandelnde Festbrennstoff bzw. die fertige verbrannte Kohle permanent mit dem im Heizprozess anfallenden, sauerstoffarmen Abgas als Spülmedium beaufschlagt und dabei gekühlt. Hierzu weist die Prozesskammer 1 bzw. der Brennkammerstein 6 einen aus Ubersichtsgründen nicht näher dargestellten Abgasauslass auf, der über eine Rückführleitung 7 mit einem im Bereich der Aufbereitungszone 3 in die Prozesskammer 1 einmündenden, ebenfalls nicht näher dargestellten Abgaseinlass strömungsverbunden ist. Vorzugsweise strömt das vom Abgaseinlass in die Prozesskammer 1 im Bereich der Aufbereitungszone 3 eintretende Abgas in einem permanenten Abgasstrom die auf dem Rost 5 aufliegende Kohle von unterhalb des Rostes 5 an, umspült die Kohle und tritt über den Abgasauslass wieder aus der Prozesskammer 1 aus.
[0020] Am Ende der Aufbereitungszone 3 fällt die Kohle vom Rost 5 in einen Auffangbereich 8 und wird von dort über eine als Förderschnecke ausgebildete Fördereinrichtung 9 einem eine Mischzone 10 bildenden Suspensionsbehälter 11 zugeführt, der der Prozesskammer 1 in Förderrichtung F nachgelagert ist. Uber einen lediglich schematisch angedeuteten Flüssigkeitsdosierer 12, beispielsweise ein elektronisch steuerbares Magnetventil, kann dem Suspensionsbehälter 11 Wasser als Suspensionsflüssigkeit zugegeben und gemeinsam mit der über die Fördereinrichtung 9 eingebrachte Kohle mithilfe eines Rührwerks 13 zu einer Kohlesuspension vermengt werden. Die für die Ausbildung einer möglichst homogenen Kohlesuspension notwendige mechanische Zerkleinerung der Kohle kann in der Fördereinrichtung 9, z.B. über ein entsprechendes Zerkleinerungsteil an der Förderschneckenspitze, und /oder im Suspensionsbehälter 11 über das Rührwerk 13 erfolgen.
[0021] Um dem Suspensionsbehälter 11 jeweils aufeinander abgestimmte Mengen an Kohle und Suspensionsflüssigkeit aufzugeben, kann die Zudosierung bzw. der Eintrag an Suspensionsflüssigkeit und Kohle füllstands- sowie temperaturabhängig erfolgen. Hierzu können beispielsweise die Fördereinrichtung 9, der Flüssigkeitsdosierer 12, sowie nicht näher eingezeichnete Füllstands- und Temperatursensoren im Suspensionsbehälter 11 unter Ausbildung eines gemeinsamen Regelkreises mit einer Steuereinrichtung verbunden sein.
[0022] Über einen mit einer Flüssigkeitsfördereinrichtung 14, z.B. einer Tauchpumpe, strömungsverbundenen Suspensionsauslass 15 kann die Kohlesuspension zu deren weiteren Verwendung in entsprechende Abfüllbehälter oder aber auch direkt in Gülletanks landwirtschaftlicher Nutzfahrzeuge abgefüllt werden.
Claims (8)
1. Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung von Wärme und einer Kohlesuspension in einem Festbrennstoff führenden Heizprozess, dadurch gekennzeichnet, dass Festbrennstoff in einer Heizzone (2) unter Wärmegewinnung teilweise verbrannt wird und nachfolgend in einer Aufbereitungszone (3) der nicht verbrannte Teil des Festbrennstoffs pyrolytisch zu Kohle umgewandelt wird, wonach die Kohle einer Fördereinrichtung (9) aufgegeben, zu einer Mischzone (10) weitergefördert und dort gemeinsam mit einer Suspensionsflüssigkeit zu einer Kohlesuspension vermengt wird.
2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der sich in der Aufbereitungszone (3) pyrolytisch zu Kohle umwandelnde Festbrennstoff zur Vermeidung von Oberflächenkondensation polyaromatischer Kohlenwasserstoffe mit einem Spülmedium beaufschlagt und dabei gekühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das im Heizprozess anfallende sauerstoffarme Abgas als Spülmedium in die Aufbereitungszone (3) rückgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Zerkleinerung der Kohle in der Fördereinrichtung (9) und / oder in der Mischzone (10) erfolgt.
5. Heizungsanlage für ein Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine die Heizzone (2) sowie die Aufbereitungszone (3) bildende Prozesskammer (1), sowie einen der Prozesskammer (1) in einer Förderrichtung (F) nachgelagerten, die Mischzone (10) bildenden Suspensionsbehälter (11), der mit einer Fördereinrichtung (9) für die Kohle und einem Flüssigkeitsdosierer (12) für Suspensionsflüssigkeit verbunden ist, wobei der Suspensionsbehälter (11) einen Suspensionsauslass (15) für die erzeugte Kohlesuspension aufweist.
6. Heizungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesskammer (1) einen Abgasauslass aufweist, der über eine Rückführleitung (7) mit einem im Bereich der Aufbereitungszone (3) in die Prozesskammer (1) einmündenden Abgaseinlass strömungsverbunden ist.
7. Heizungsanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Förderrichtung (F) zwischen der Prozesskammer (1) und dem Suspensionsbehälter (11) ein luftdichter Auffangbereich (8) für die pyrolytisch erzeugte Kohle vorgesehen ist, welcher über die Fördereinrichtung (9) mit dem Suspensionsbehälter (11) verbunden ist.
8. Heizungsanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesskammer (11) durch einen Brennkammerstein (6) in eine Heizzone (2) und eine Aufbereitungszone (3) geteilt wird, wobei die Heizzone (2) ein größeres Prozessvolumen als die Aufbereitungszone (3) aufweist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ATA50118/2023A AT526530B1 (de) | 2023-02-21 | 2023-02-21 | Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung von Wärme und einer Kohlesuspension |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ATA50118/2023A AT526530B1 (de) | 2023-02-21 | 2023-02-21 | Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung von Wärme und einer Kohlesuspension |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
AT526530B1 true AT526530B1 (de) | 2024-04-15 |
AT526530A4 AT526530A4 (de) | 2024-04-15 |
Family
ID=90624764
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ATA50118/2023A AT526530B1 (de) | 2023-02-21 | 2023-02-21 | Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung von Wärme und einer Kohlesuspension |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
AT (1) | AT526530B1 (de) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2130893A2 (de) * | 2008-06-05 | 2009-12-09 | TerraNova Energy GmbH & Co. KG | Verfahren zum Herstellen von Kohle insbesondere von Kohleschlamm |
CN102032553A (zh) * | 2010-11-26 | 2011-04-27 | 福建省光泽县旺众竹业有限公司 | 连续回转式生物质热解炭化和锅炉供热一体化的设备 |
EP3358253A1 (de) * | 2017-02-06 | 2018-08-08 | HERZ Energietechnik GmbH | Verkohlungsanlage |
-
2023
- 2023-02-21 AT ATA50118/2023A patent/AT526530B1/de active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2130893A2 (de) * | 2008-06-05 | 2009-12-09 | TerraNova Energy GmbH & Co. KG | Verfahren zum Herstellen von Kohle insbesondere von Kohleschlamm |
CN102032553A (zh) * | 2010-11-26 | 2011-04-27 | 福建省光泽县旺众竹业有限公司 | 连续回转式生物质热解炭化和锅炉供热一体化的设备 |
EP3358253A1 (de) * | 2017-02-06 | 2018-08-08 | HERZ Energietechnik GmbH | Verkohlungsanlage |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AT526530A4 (de) | 2024-04-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2651302B2 (de) | Vorrichtung zur Destillationsgaserzeugung aus Abfall | |
DE2425962A1 (de) | Einrichtung zur vergasung feinzerteilter brennstoffe | |
DE2831027A1 (de) | Kohlevergasungsverfahren und vorrichtung zu seiner durchfuehrung | |
EP0484993A1 (de) | Verfahren zum Regeln des Anfahrens einer Vergasung fester Brennstoffe im Wirbelzustand | |
AT526530B1 (de) | Verfahren zur kontinuierlichen Erzeugung von Wärme und einer Kohlesuspension | |
EP0012151B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Beseitigen von bei der Kohlevergasung anfallender Schlacke | |
DD202176A5 (de) | Verfahren und einrichtung zur kontinuierlichen erzeugung von brenngas aus organischen abfallstoffen | |
DE2442122C2 (de) | Pyrolyse-Behälter | |
EP1377649B1 (de) | Anlage und verfahren zur energiegewinnung durch pyrolyse | |
WO2009095015A1 (de) | Verfahren zur karbonisierung organischer substanzen | |
DE2242411A1 (de) | Herstellungsverfahren fuer grobe aktivkohle-partikel | |
AT522059B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Kohle | |
DE2354513C3 (de) | Verfahren zur thermischen Behandlung von verunreinigten Salzlösungen | |
DD280777A1 (de) | Kohleverteiler fuer kohledruckvergaser | |
DE2637564A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum behandeln von fliessfaehigem gut | |
DE2629265A1 (de) | Beschickungsanlage fuer einen wirbelschicht-verbrennungsofen | |
DE102014001785B4 (de) | Kleinstfeuerungsanlage für biogene Festbrennstoffe | |
AT218157B (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Verbrennen eines Brennstoffes | |
DE1805333A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Koks aus Kohle | |
DE2262503A1 (de) | Wirbelschichtverfahren und vorrichtung hierfuer | |
WO2023118213A1 (de) | Pyrolyseverfahren und pyrolysevorrichtung zur herstellung von pyrolysegas und pyrolysekoks | |
DE102009012501B4 (de) | Reaktor für eine Holzvergaseranlage und Verfahren zum Betreiben des Reaktors | |
DE840571C (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Spuelgasschwelen und Vergasen aschereicher Brennstoffe in stetig betriebenen Querstromoefen | |
DE4409709C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung industrieller Rückstände | |
EP4353801A1 (de) | Reaktorvorrichtung zur herstellung eines pyrolyseprodukts |