CN101857814A - 用于在造粒压机中用生物物质来生产用作炉膛中的燃料的粒料的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在造粒压机(2)中用经预处理的生物物质(1)来生产用作炉膛中的燃料的粒料(9)的方法和设备，其中生物物质(1)包括含有纤维素和/或木质纤维素的纤维、木屑或碎木片并且具有或不具有粘结剂和/或添加剂，以及将预处理之后的生物物质(1)放置在生物物质料仓(3)中。本发明在于以下方法步骤的过程：将生物物质(1)从生物物质料仓(3)卸料到铺装装置(6)中，借助铺装装置(6)在成形带(7)上形成用生物物质(1)制成的具有基本上均匀的单位面积重量的料坯(8)，借助检查装置(11)检查在成形带(7)上制成的料坯(8)的有缺陷部位(25)和/或杂质(26)以及将料坯(8)送入造粒压机(2)，其中在造粒压机(2)之前将具有缺陷部位(25)和/或杂质(26)的料坯(8)的至少一部分或者一段从生产粒料(9)的过程中分离出去。

Description

用于在造粒压机中用生物物质来生产用作炉膛中的燃料的粒料的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于在造粒压机中用经预处理的生物物质来生产用作炉膛中的燃料的粒料的方法。此外，本发明还涉及一种根据权利要求12的前序部分所述的用于在造粒压机中用经预处理的生物物质来生产用作炉膛中的燃料的粒料的设备。
背景技术
长久以来就已知道，用细物料或者经压实和/或经熔化的材料来生产粒料(也称之为压制品或粒料)。压块机在两个辊子之间(其中一个或两个辊子被制造为阴模)压实材料并将该材料成形成用于燃烧的团块。在塑料工业或动物饲料加工工业中，借助挤压机和孔板(必要时利用随后的切割装置)来造粒同样是充分已知的。用优选经粉碎的生物物质(例如锯屑、粉料等)来生产粒料同样已经是充分已知的并且在可再生能源领域中作为用于环境保护的面向未来的技术尤其在欧洲被广为推广。
如今，在预处理(粉碎、筛分、干燥...)之后将生物物质存储在生物物质料仓中并且随后用定量装置来卸料以及将其送入造粒压机。通常，将螺旋输送机用作定量装置，但是该螺旋输送机不适用于同时用恒定的材料流来装载多个较大的造粒压机。还必须为每个螺旋输送机布置至少一个造粒压机，该造粒压机通常是带有环形阴模的轮辗式压机或者双辊式压机。螺旋输送机的本质是，还附加地在输送期间将在生物物质料仓中进行存储期间通过自重已被压实了一定程度的生物物质再次压实并将其送入造粒压机。但是，材料积聚使恒定添加入造粒压机变得困难，因为在极端情形中会成块地从输送机掉出。如果这些材料积聚不再能或者仅能困难地通过造粒压机来缩小并且例如通过其大小阻塞了造粒压机的入口以及阻碍或者甚至阻止生物物质进入压机缝隙，那么这些材料积聚可能甚至导致造粒压机的入口中出现问题或者导致每小时最大流量的降低。同时，成块的输送会导致造粒压机的不均匀装料，根据造粒压机的种类，这在必须用能量来提供无规律的传动力或压实力时或者在关闭装置或仓储的负载不恰当时会出现磨损或能量耗费增大的现象。另一问题是，在生物物质料仓中或者在向造粒压机进行定量期间生物物质的分离。通过输送会产生如下问题：在同一材料处形成所谓的夹杂物，例如在生物物质处在粗料夹杂物旁边形成粉料夹杂物。但是，最优的粒料及其生产的特征在于，在粒料中存在相同量的细料部分和粗料部分，这两个部分相互结合在一起。在大工业生产规划时还会出现如下问题：在扩大双辊式压机或者轮辗式压机时，所供应的螺旋输送机必定要扩大一个过大的因子以实现有序的装料，或者必须并行地为大型造粒压机设置多个螺旋输送机。在这两种解决方案中，停机概率均会显著上升，并且会产生用于设备技术，尤其是用于控制和调节技术的高采购成本。如果仅一个定量输送机停机，则仍必须关闭整个设备，因为否则造粒压机的部分区域将在没有材料的情况下工作，这会导致磨损增大。
根据已知的生产方法，在预处理期间使生物物质干燥，通常在分类装置中对生物物质进行筛分，以及通过重力分离器来输送生物物质。后一应用应当引起诸如石块、沙子或结块之类的较高密度材料的分离。但是，多级重力分离或者其他的分离方法也具有如下缺点：这些分离并不具有100％的效率，而是在大工业使用以及每小时较大流量生物物质(大于15吨/小时)的情况下总是使砂粒或者其他高密度材料保留在生物物质中。在分离之后的设备部分中，即在生物物质料仓中或者之后，还可能通过设备部分的磨耗或磨损使杂质进入生产过程，这可能导致造粒压机的损坏。粗糙的砂粒就已经可以在通过辊式压机或者具有所属的轮辗辊的环形阴模来压出生物物质期间导致压模被损坏。高质量的粒料(但是，这些粒料随后被气动地送入仓库和/或汽车并且在此之后再次被气动地送入最终消费者处的仓库)需要非常笔直的表面结构并且优选通过磨损过程来证实。如果现在环形阴模的钻孔或者辊式压机的表面阴模仅获得非常微小的的损坏，那么结果就是成批地生产出具有轻微隆起的粒料。这种隆起对于一方面导致缺口作用并且另一方面对其他经过的粒料起到缺口给予者的作用而言是足够的。已证实，每个造粒压机的阴模的寿命显著依赖于生物物质不含有杂质或者其他有害材料，这些有害材料在造粒期间可能使损坏或者至少压痕遗留在阴模上。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种尤其在大工业生产的情况下用生物物质来生产粒料的方法，其中能够在造粒压机之前以简单但有效的方式来检验预处理之后的生物物质是否有诸如小石块、沙子、不均匀性、密度过高等杂质，以使得在造粒压机之前就能够及时地分离出杂质并且防止造粒压机的阴模处和/或轮辗辊处的损坏。同时，应当引起尽可能少的由于必需的分离所造成的生产中断并且能够以整齐且均匀的形式将生物物质送入造粒压机。
在其他的且特别的实施情形中，针对所述方法以及单独的或者作为用于执行该方法的合适设备的任务在于，确保用不具有杂质的生物物质来连续地、在任意大的宽度上最优、均匀且不分离地对造粒压机进行装料。
针对所述方法的任务的解决方案在于以下方法步骤的过程：将生物物质从生物物质料仓卸料到铺装装置中，随后借助铺装装置在成形带上形成用生物物质制成的具有基本上均匀的单位面积重量的料坯，借助检查装置检查在成形带上制成的料坯的有缺陷部位和/或杂质以及随后将料坯送入造粒压机，其中在造粒压机之前将具有缺陷部位和/或杂质的料坯的至少一部分或者至少一段从生产粒料的过程中分离出去。
针对用于生产粒料的设备的任务的解决方案在于，在生产过程中在生物物质料仓之后布置铺装装置以及在下落方向上位于该铺装装置的卸料侧的水平环状成形带，该铺装装置和成形带用于生产具有基本上均匀的单位面积重量的料坯；在成形带的区域中布置用于料坯的有缺陷区域和/或料坯的杂质的检查装置；以及为了在造粒压机之前分离出有缺陷区域和/或杂质而布置至少一个用于分离出料坯的至少一部分或者整个料坯段的装置。
已证实特别有利的是，能够可靠地用透射装置，优选用γ(Gamma)射线或者x射线，来识别大小为1mm3并且密度比生物物质高的微小物体。在此情况下，透射装置优选分析成形带上经铺装的料坯的单位面积重量并且在连续铺装的料坯通过透射装置期间在尽可能小的网栅(例如1mm2)中确定单位面积重量。可使用的木材(不作为倾注物料或者经预处理的生物物质存在)的密度约为400到800kg/m3，而通常的杂质(例如沙子)具有超过1.5x103kg/m3的密度。如果成形带上经铺装且松散的料坯(包含许多空气)的常规单位面积重量在料坯高度为13mm以及生物物质的理论松装密度为155kg/m3的情况下约为2kg/m2，那么料坯内大小为1mm3且密度为2x103kg/m3的杂质使得对于透射装置而言显著且明确可测的1mm2的测量场中的单位面积重量上升。
因此，对于透射装置而言绝对可以检测出在生物物质的预处理期间最小形式的杂质未被正确地分离出来或者其他杂质后来还进入了生物物质。
附图说明
从从属权利要求和以下结合附图的描述中得到本发明的主题的其他有利措施和设计方案。
附图示出：
图1示出了根据现有技术的用于生产粒料的生产设备的示意图，
图2示出了根据本发明的尤其是用于执行所述方法的设备的示意图，
图3示出了根据图2的在成形带之后的下落方向上的打散装置的放大图，
图4示出了成形带的卸料侧处替换的打散装置的放大图以及用于分离出料坯的有缺陷部位或者生物物质和/或杂质的不同替换方案，
图5示出了根据图2的打散装置的打散辊的变型方案的放大图，以及
图6示出了用造粒压机的一个特别优选的实施方式来生产粒料的变型方案，该造粒压机在旋转的环形阴模处具有位于外部的轮辗辊、通过成形带实现生物物质在造粒压机的长度和宽度上的最优分布以及具有随后的与用于成形带上包括生物物质的料坯的检查装置相连接的打散装置。
具体实施方式
根据图1，如下来描绘根据现有技术的粒料生产过程。经预处理和筛分的生物物质1被放置和卸料到生物物质料仓3中。这可以用中间输送机或者直接用定量装置4来实现，根据图1，该定量装置4被构造为定量螺旋输送机19。根据需要，可以在定量螺旋输送机19中通过蒸汽处理装置13用蒸汽来处理生物物质1，或者必要时还可以在中间站中检查生物物质的有缺陷部位，该有缺陷部位是由对于造粒压机而言危险的杂质定义的。在卸料区域中，生物物质从定量螺旋输送机19落出并且现在在本示例中用包括两个辊子的造粒压机2将该生物物质压制成粒料9。
根据图2，定量装置4并不包括定量螺旋输送机19，而是包括铺装装置6，该铺装装置6在成形带7上放置或者铺装具有尽可能均匀的单位面积重量的生物物质1。在此处已在中间输送机(成形带7)上实现了对生物物质1的最优打散和松散的铺装。有利地，生物物质1现在存在于根据单位面积重量均匀的料坯8中并且可以根据成形带宽度以及因此在任意的宽度上以均匀的单位面积重量被送入例如过大的造粒压机。优选地，设置控制或调节装置(未示出)，其根据可能的生产量或者辊式压机或轮辗式压机的转数来实现最优地将成形带7上的生物物质1送入造粒压机。还可以在此处设置蒸汽处理装置13，其优选穿过成形带7和料坯8，其中该成形带7在此情形中被实施为筛带。有利地，借助检查装置11，优选借助称重装置，或者特别优选借助用于确定料坯8的单位面积重量的透射装置来检查成形带上的料坯8以确定生物物质1中的不规则性。这些不规则性例如是对造粒压机2具有有害特性的料坯8缺陷区域25和/或杂质26和/或不均匀性和/或密度过高。特别是在将透射装置用作检查装置11的情况下能够确定由1mm3大小的单个砂粒引起的单位面积重量差异，因为高分辨率在透射装置中是可能的并且在预处理时未通过筛分或重力分离去除的砂粒相对于料坯8的生物物质1的单位面积重量差异可被检测。
在一个优选的实施例中，在生物物质1进入造粒压机2并被压制成粒料9之前，经卸料的料坯8被再次送入打散装置5。这在检查装置11之前用预压机12来压实料坯8的情况下是特别有意义的，但在原则上也是可被执行的。在料坯8存在经确定的有缺陷区域25的情形中，通过成形带7经由成形带回程装置17来改变料坯8的卸料区域的方式在下落竖井16中清除该有缺陷区域25。
图3中示出了打散装置5的放大图，其包括至少一个轮辐辊14，此处包括四个轮辐辊14。为了改善打散，还可以沿下落方向在轮辐辊14之前设置至少一个前送辊15，在此优选实施例中设置四个分阶段地引起预分离的前送辊15。示例性地示出了这些轮辐辊的旋转方向。
图4示出了打散装置5的另一个实施方式的放大图，其布置在根据图2的成形带7处。在此，铣削辊10以适当的速度在图中按顺时针方向旋转并且直接在定量装置4的末端处分离料坯8。通过打散装置5使生物物质1分布在给定的表面上并且随后均匀地将该生物物质1送入造粒压机2。优选地，仅使用在预处理期间在大小超过0.3mm的筛孔尺寸上经过筛分的生物物质1。
如进一步可以从图4中得到，存在将料坯8的一部分或者整段料坯8从生产过程中移除并且转入下落竖井16的不同的可组合的可能性。此外，可以在成形带的上方垂直地或者呈角度地借助调节驱动器来布置高度可调节的抽吸装置31和/或在成形带7的区域中布置取料装置32。虽然抽吸装置31仅借助类似于吸尘器的集中式抽吸来取下料坯8的一部分，为此可借助其他调节驱动器将该抽吸装置31布置成可垂直于料坯8的行进方向移动，但是该抽吸装置31在过宽的实施方式中也可以从成形带取下整个料坯8。取料装置32在根据图4的实施例中包括逆时针旋转的辊子并且朝与成形带7的输送方向相反的方向将料坯8接合到同样高度可调节的受料装置中，该受料装置优选同样被实施为抽吸式的。图4中还明确地示出了检查装置11如何识别有缺陷区域25或者杂质26可如何位于料坯8中。在此，检查装置11优选包括透射装置，该透射装置包括辐射器30以及具有所属的分析单元(未示出)的检测器33。优选地，为此使用x射线辐射器或者γ射线辐射器。随后，通过布置气动喷嘴27和/或转接系统28和/或抽吸装置31(未在下落区域中示出)的方式可以在从成形带7卸料之后分离出料坯8的全部或者宽度上仅选择的一部分。转接系统28可以在料坯8的宽度上具有一个或多个可选择性地开关的活门。以虚线描绘的箭头示出了分离出的料坯部分或者料坯8的有缺陷区域在成形带7之后的卸料区域中的路径。也可以在料坯的宽度上选择性地控制气动喷嘴27。此外，通过路径跟踪系统来跟踪经确定的有缺陷区域25或者杂质26的行程并且及时且时间足够长地激活转接系统28的活门或者气动喷嘴27。
在图5的放大侧视图中布置了轮辐辊14的可能的变型方案，这些轮辐辊14在上方的子图中具有直线的轮辐22，但是这些轮辐22也可以是铲子形地弯曲的。在中间的图示中示出了作为轮辐辊14的外部圆盘之间的连接装置的轮辐22，其中该连接装置布置在一半径中并且优选包括连接管或者连接杆。在下方的子图中，打散辊或者轮辐辊14设有钉齿23。在两级的实施方式中，尤其是根据图3的实施方式中，沿生物物质1的下落方向在打散辊或者轮辐辊14之前布置前送辊15。在本发明的框架内当然还可以使用其他的打散方法或装置，以便达成在造粒压机2之前或之上有序地打散和/或分配生物物质的目的。
图6中还示例性地示出了造粒压机2的另一个变型方案，其包括旋转的环形阴模24以及邻近该环形阴模24的轮辗辊21。在该特别优选的实施方式中，现在在环形阴模24或轮辗辊21的优选相同的长度上，在成形带7上铺装料坯8并且在造粒压机2的上方对该料坯8进行卸料。在卸料或下落期间破碎的料坯8随后由至少一个打散辊，在本示例中由四个轮辐辊14来打散并且均匀地分配在分配段20上。在流量特别高的情况下或者在其他应用场合下，以两级的方式来实施打散装置5可能是必要的。为此，沿生物物质的下落方向在打散辊之前还设置前送辊15，这些前送辊15与应用场合相匹配或者具有与根据图5的轮辐辊14类似的结构几何形状。由于通过所制成的、均匀的且优选在单位面积重量方面经优化的料坯在造粒压机的纵向延伸中已经进行了分配，因而现在使该料坯近似地分配在直径上或者分配在分配段20上并且同时被均匀地打散，以使得细物料和粗物料或者共同聚积物的干扰性分离不会进入造粒压机2的压制区域。作为导向活门18的替换方案，在打散装置5中还可以布置齿条34。
显然，如图2和图6所示，打散装置5可以不依赖于成形带7的送料、料坯8的高度或者料坯8的厚度来打散经铺装的料坯8。这尤其适用于生物物质1先前通过蒸汽处理和/或喷水而具有粘结倾向的情况下。
附图标记列表
1.生物物质        18.导向活门
2.造粒压机        19.定量螺旋输送机
3.生物物质料仓    20.分配段
4.定量装置        21.轮辗辊
5.打散装置        22.轮辐
6.铺装装置        23.钉齿
7.成形带          24.环形阴模
8.料坯             25.有缺陷区域
9.粒料             26.杂质
10.铣削辊          27.气动喷嘴
11.检查装置        28.转接系统
12.预压机          30.辐射器
13.蒸汽处理装置    31.抽吸装置
14.轮辐辊          32.取料装置
15.前送辊          33.检测器
16.下落竖井
17.成形带回程装置

Claims (22)

1.一种用于在造粒压机(2)中用经预处理的生物物质(1)来生产用作炉膛中的燃料的粒料(9)的方法，其中所述生物物质(1)包括含有纤维素和/或木质纤维素的纤维、木屑或碎木片并且具有或不具有粘结剂和/或添加剂，以及将所述预处理之后的所述生物物质(1)放置在生物物质料仓(3)中，其特征在于，所述方法包括以下方法步骤：
1.1将所述生物物质(1)从所述生物物质料仓(3)卸料到铺装装置(6)中，
1.2借助所述铺装装置(6)在成形带(7)上形成用所述生物物质(1)制成的具有基本上均匀的单位面积重量的料坯(8)，
1.3借助检查装置(11)检查在所述成形带(7)上制成的料坯(8)的有缺陷部位(25)和/或杂质(26)，以及
1.4将所述料坯(8)送入造粒压机(2)，其中在所述造粒压机(2)之前将具有缺陷部位(25)和/或杂质(26)的所述料坯(8)的至少一部分或者至少一段从所述用于生产粒料(9)的过程中分离出去。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，确定并分离出对所述造粒压机(2)具有有害特性的所述料坯(8)缺陷区域(25)和/或杂质(26)和/或不均匀性和/或密度过高。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将称重装置和/或透射装置用作所述检查装置(11)。
4.如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，所述透射装置在1mm2的网栅中分析所述料坯(8)的单位面积重量以识别有缺陷区域(25)或者杂质(26)。
5.如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，从所述成形带(7)逐段地取下所述料坯(8)的有缺陷部位(25)或者取下所述料坯(8)的至少一部分和/或将所述料坯(8)的有缺陷部位(25)或者所述料坯(8)的至少一部分送入下落竖井(16)。
6.如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，为了分离出所述有缺陷区域(25)，气动喷嘴(27)和/或转接系统(28)和/或成形带回程装置(17)将所述生物物质(1)送入下落竖井(16)。
7.如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，在所述成形带的末端处用铣削辊(10)来打散所述料坯(8)的生物物质(1)和/或沿下落方向在所述造粒压机(2)之前用打散装置(5)来打散所述料坯(8)的生物物质(1)。
8.如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，使用在所述预处理期间在大小超过0.3mm的筛孔尺寸上经过筛分的生物物质(1)。
9.如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，使蒸汽处理装置(13)中的蒸汽流过所述用生物物质(1)制成的料坯(8)。
10.如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，在所述成形带(7)上用预压机(12)来压实所述料坯(8)。
11.如前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其特征在于，将挤压机、双辊式压机或者具有至少一个布置在内部或外部的轮辗辊的环形阴模用作所述造粒压机(2)。
12.一种用于在造粒压机(2)中用经预处理的生物物质(1)来生产用作炉膛中的燃料的粒料(9)的设备，其中所述生物物质(1)包括含有纤维素和/或木质纤维素的纤维、木屑或碎木片并且具有或不具有粘结剂和/或添加剂，以及为了存储所述预处理之后的所述生物物质(1)而布置生物物质料仓(3)，其特征在于，
在生产过程中在所述生物物质料仓(3)之后布置铺装装置(6)以及在下落方向上位于所述铺装装置(6)的卸料侧的水平环状成形带(7)，所述铺装装置(6)和所述成形带(7)用于生产具有基本上均匀的单位面积重量的料坯(8)，
在所述成形带(7)的区域中布置用于所述料坯(8)的有缺陷区域(25)和/或所述料坯(8)的杂质(26)的检查装置(11)，以及
为了在所述造粒压机(2)之前分离出所述有缺陷区域(25)和/或所述杂质(26)，布置至少一个用于分离出所述料坯(8)的至少一部分或者所述料坯(8)的整个段的装置。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，将称重装置和/或透射装置布置作为所述检查装置(11)。
14.如权利要求12或13所述的设备，其特征在于，为了识别所述料坯的有缺陷区域(25)和/或所述料坯的杂质(26)，布置具有1mmx1mm的分辨率的用于确定单位面积重量的透射装置。
15.如前述权利要求中的一项或多项所述的设备，其特征在于，为了在下落竖井(16)中分离出所述料坯(8)的子区域中的或者所述料坯(8)的分段中的所述有缺陷区域(25)和/或所述杂质(26)，在所述成形带(7)的区域中布置成形带回程装置(17)和/或抽吸装置(31)和/或取料装置(32)。
16.如前述权利要求中的一项或多项所述的设备，其特征在于，为了在接下去的生产过程中分离出所述料坯(8)的所述有缺陷区域(25)和/或所述杂质(8)，在所述成形带(7)之后布置气动喷嘴(27)和/或转接系统(28)和/或抽吸装置(31)。
17.如前述权利要求中的一项或多项所述的设备，其特征在于，在所述成形带(7)与所述造粒压机(2)之间布置打散装置(5)，所述打散装置(5)用于打散下落的生物物质(1)。
18.如前述权利要求中的一项或多项所述的设备，其特征在于，将至少一个打散辊布置作为所述打散装置(5)，所述打散辊优选被实施为轮辐辊(15)。
19.如前述权利要求中的一项或多项所述的设备，其特征在于，将挤压机、双辊式压机或者具有至少一个布置在内部或外部的轮辗辊的环形阴模布置作为所述造粒压机(2)。
20.如前述权利要求中的一项或多项所述的设备，其特征在于，在所述成形带(7)的区域中布置蒸汽处理装置(13)。
21.如前述权利要求中的一项或多项所述的设备，其特征在于，为了穿过所述成形带(7)，将筛带布置作为所述成形带(7)。
22.如前述权利要求中的一项或多项所述的设备，其特征在于，在所述成形带(7)的区域中布置预压机(12)。
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