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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung brennbarer Gase
aus organischen Stoffen mindestens aufweisend einen Eingangsbereich,
einen Aufschlussbereich und einen Austrittsbereich für die organischen
Stoffe sowie eine Gasaustrittsöffnung.
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Aus
dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Vorrichtungen zur Erzeugung
brennbarer Gase aus organischen Stoffen, insbesondere organische
Reststoffen bekannt bei denen durch hohe Temperaturen von beispielsweise
500 bis 900°C
eine thermische Spaltung der organischen Verbindung erreicht wird.
In diesen Vorrichtungen wird ein sogenannter Pyrolysevorgang durchgeführt, bei
dem brennbare Gase, brennbare Flüssigkeiten
oder auch brennbare Feststoffe entstehen. Je nachdem, auf welche
Weise dieser Pyrolysevorgang gesteuert wird, entstehen mehr oder
weniger feste bzw. flüssige
oder gasförmige
Stoffe. Der entstehende Anteil an brennbaren Stoffen ist zudem stark
abhängig
von der Art der eingesetzten Rohstoffe. Bekannt ist z. B. der Einsatz
von organischen Stoffen wie Holz oder anderen Biomassenprodukte.
Um die Verbrennung der organischen Stoffe während des Pyrolyseprozesses
zu verhindern, werden diese Verfahren in der Regel unter Sauerstoffausschluss
anaerob durchgeführt. Grundsätzlich unterscheidet
man bei Pyrolyseverfahren zwischen direkter Pyrolyse und indirekter
Pyrolyse. Die direkte Pyrolyse erhitzt das zu pyrolysierende Gut
durch Verbrennungsgase die Pyrolyse kann die erforderliche Wärmeenergie
aus dem Pyrolysegut selbst gewinnen. Hier wird die Reaktionstemperatur durch
die Luftzufuhr in einen geschlossenen Behälter gesteuert. Weit verbreitet
ist aber auch die sogenannte indirekte Pyrolyse – die Pyrolyse in einem abgeschlossenen,
von außen
erhitzten Raum – bei
der gezielt sauerstofffreie Atmosphären hergestellt werden. Die
Beheizung von außen
erfolgt in den meisten Systemen durch heiße Gase oder auch durch elektrische
Heizungssysteme. Problematisch an dem bekannten Pyrolyseverfahren
ist, dass sie aufgrund der eingesetzten hohen Temperaturen sehr
hohe Energiemengen benötigen
und aus diesem Grunde sehr kostenintensiv in der Durchführung sind.
Zu dem können
bei dem Aufschluss unter hohen Temperaturen schädliche und schwerabbaubare
Abbauprodukte entstehen, die z. B. aus dem Pyrolysegas herausgewaschen
werden müssen.
Diese sogenannte Gaswäsche
ist material- und zeitaufwändig,
sodass die Durchführung
eines solchen Pyrolyseverfahrens weiter verteuert wird.
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Ausgehend
von dieser Problemstellung ist es Aufgabe der Erfindung die bestehenden
Probleme des Standes der Technik zu beseitigen und insbesondere
eine Vorrichtung zur Erzeugung brennbarer Gase aus organischen Stoffen
bereitzustellen, mit der kostengünstig
und auf einer breiten Rohstoffbasis aus organischen Stoffen brennbare
Gase erzeugt werden können,
ohne dass ein zu großer
Anteil an problematischen Abbauprodukten bei der Gaserzeugung entsteht.
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Zur
Problemlösung
ist eine Vorrichtung zur Erzeugung brennbarer Gase vorgesehen,
- – bei
der im Aufschlussbereich mindestens eine drehbare rotationssymmetrische
Mischvorrichtung mit einer Mantelfläche A abgeordnet ist, wobei
die Mischvorrichtung mindestens ein Mischelement aufweist und wobei
die Mischvorrichtung innerhalb eines Gehäuses mit einem rotationssymmetrischen
Innenwandmantel I angeordnet ist und mindestens ein Abstand d zwischen
der Mantelfläche
A und dem Innenwandwandmantel I besteht, der einen Durchtrittsbereich
für die
organischen Stoffe aufspannt,
- – bei
der das Gehäuse
mindestens eine Heizvorrichtung zur Beheizung des Aufschlussbereiches aufweist,
- – bei
der im Eingangsbereich eine Materialzuführungsvorrichtung für die Zuführung der
organischen Stoffe angeordnet ist, die mindestens einen Stauraum
für die
Ansammlung organischer Stoffe aufweist,
- – und
bei der im Austrittsbereich ein Ausschleusungsbereich angeordnet
ist, der einen weiteren Stauraum für die Ansammlung entgaster
organischer Stoffe aufweist.
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Vorteilhafter
Weise kann mit dieser Vorrichtung eine dezentrale Vorrichtung zur
Erzeugung brennbarer Gase aus organischen Stoffen, insbesondere
organischen Reststoffen bereitgestellt werden, die z. B. auf lokalen
Recyclinghöfen
oder Abnahmestellen aufgestellt werden kann und die mit den dort anfallenden
organischen Reststoffen wie z. B. Holzabfälle, Gartenabfälle oder
sonstigen organischen Abfällen
beschickt werden kann. Es ist vorteilhaft, das die erfindungsgemäße Vorrichtung
in einem niedrigen Temperaturbereich bis ca. 300°C betrieben werden kann und
auf Grund dieser für
eine Pyrolyse niedrigen Temperatur nur wenig Schadstoffe bei der Erzeugung
der brennbaren Gase anfallen, sodass eine aufwändige Gaswäsche des erzeugten Gases nicht
erforderlich ist. Es ist jedoch auch denkbar die Vorrichtung in
einem Temperaturbereich bis 600°C zu
betreiben.
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Darüber hinaus
ist es denkbar, dass die Abfallprodukte, die bei der Gaserzeugung
entstanden sind, direkt auf dem Recyclinghof gelagert werden oder
auch als Dünger
oder Brennstoff weiterverkauft werden können. Das aus den organischen
Stoffen, z. B. Abfällen,
erzeugte Gas kann nach einer entsprechenden Reinigung z. B. als
Energieträger
für einen Gasmotor
verwendet werden, der einen Stromgenerator antreibt, mit dem zum
einen die Vorrichtung selbst betreibbar ist und zum anderen der
Strom in das Stromnetz einspeisbar ist. Die Abwärme bzw. die Auspuffwärme des
Gasmotors kann beispielweise zur Beiheizung der Vorrichtung über Strahlungswärme genutzt
werden. Dazu kann beispielsweise die Strahlungswärme auf einen Deckel der Mischvorrichtung
geleitet werden. Es ist möglich,
die durch die Abwärme
oder die Auspuffwärme
des Gasmotors erzeugt Strahlungswärme zur Vorheizung oder Zusatzheizung
der Vorrichtung einzusetzen.
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Vorteilhafter
Weise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung
einen sogenannten Aufschlussbereich auf, der aus einer rotationssymmetrischen Mischvorrichtung
mit einer Mantelfläche
A und einer Antriebswelle bestehet, die innerhalb eines Gehäuses mit
einem rotationssymmetrischen Innenwandmantel I angeordnet ist. Als
Aufschlussbereich wird der Bereich angesehen, in dem die Umwandlung
der organischen Stoffe, insbesondere organischer Reststoffe, in
brennbares Gas und feste und ggf. flüssige Bestandteile erfolgt.
In dem Bereich zwischen der Mantelfläche A und der Innenwandfläche I werden die
organischen Stoffe geführt
und aufgrund der in der Vorrichtung vorherrschenden Temperaturen
und der damit verbundenen chemischen Pyrolyse-Reaktion unter anderem
in Gas umgewandelt. Um eine effektive Durchmischung und weitere
Erhitzung zu ermöglichen,
sind an der Mantelfläche
A der Mischvorrichtung eine Mehrzahl von Mischelementen angeordnet,
die für
die Durchmischung des organischen Materials sorgen. Zwischen der
Innenwand I des Gehäuses
und der Mantelfläche
A der Mischvorrichtung besteht deshalb mindestens ein Abstand d,
der einen Durchtrittsbereich für
die organischen Stoffe definiert. Bei entsprechender Ausbildung
der Mischvorrichtung oder der Innenwand I des Gehäuses ist
es auch möglich,
dass der Abstand d im Eingangsbereich kleiner ist als im Ausgangsbereich
oder umgekehrt, dass der Abstand d im Ausgangsbereich kleiner ist
als im Eingangbereich.
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Um
möglichst
schnell und neben der Reibung noch mehr Wärmeenergie in die erfindungsgemäße Vorrichtung
zu transportieren sind an dem Gehäuse ein oder mehrere Heizelemente
vorgesehen, mit dem sich der Aufschlussbereich vorzugsweise indirekt
beheizen lässt.
Damit eine effektive Umsetzung der organischen Stoffe in brennbare
Gase erzielt werden kann, ist die erfindungsgemäße Vorrichtung gasdicht ausgebildet,
damit kein Sauerstoff von außen
in die erfindungsgemäße Vorrichtung
gelangen kann, wenn diese mit den organischen Stoffen gefüllt ist.
Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die organischen Stoffe
innerhalb der Vorrichtung verbrannt werden, denn Ziel der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist es, die Erzeugung brennbarer Gase durch die Verschwelung der
organischen Stoffe zu ermöglichen.
Um eine ausreichende Durchsatzleistung in der Vorrichtung zu erreichen,
ist ihr im Eingangsbereich eine Materialzuführungsvorrichtung z. B. eine
Stopfschnecke mit einer Schneckenwelle mit mindestens einem Schneckengang
und mit einem die Schnecke umgebenen Schneckengehäuse vorgeschaltet,
wobei das Schneckengehäuse
und das Gehäuse
der Vorrichtung gasdicht miteinander verbunden sind. Durch diese
erfindungsgemäße Ausbildung
soll sichergestellt werden, dass der Eingangsbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung
immer mit einer entsprechenden Menge an organischen Stoffen bedeckt
ist und dass über
die Stopfschnecke der Transport von frischen organischen Material
in den Aufschlussbereich der Vorrichtung sichergestellt wird.
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Vorteilhafter
Weise kann sich der Schneckengang der Stopfschnecke nur teilweise
entlang der Schneckenwelle erstrecken, sodass in dem Bereich der
Stopfschnecke die den Eingangsbereich der Vorrichtung naheliegt
kein Schneckengang vorgesehen ist. Dieser Bereich ist ein sogenannter
Stauraum, in dem sich durch den Transport der Materialzuführungsvorrichtung,
z. B. der Stopfschnecke, organisches Material ansammelt und einen
sogenannten Stopfen bildet, der den Eingangsbereich und die Mischvorrichtung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sauerstoffdicht verschließt.
Dieser Stauraum kann zwischen Eingangsbereich und Aufschlussbereich
angeordnet sein. Es können
auch mehrere Stauräume
im Eintrittsbereich der Vorrichtung vorgesehen sein, z. B. zu Beginn
und/oder zum Ende der Materialzuführungsvorrichtung.
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Damit
kein Sauerstoff von außen
in die erfindungsgemäße Vorrichtung
eindringen kann, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaftweise
gasdicht ausgebildet werden. Durch diese Ausbildung wird zudem verhindert,
dass ungewollt Gas aus der Vorrichtung austreten kann.
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Von
Vorteil ist es, wenn die Schneckenwelle der Stopfschnecke mit der
Welle der Mischvorrichtung verbunden ist. Auf diese Weise können Mischvorrichtung
und Stopfschnecke durch ein Antriebsmittel, vorzugsweise einen Elektromotor
angetrieben werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Welle der
Mischvorrichtung und die Stopfschnecke mit unterschiedlichen Antriebsmitteln
vorzugsweise Motoren angetrieben werden, um z. B. unterschiedliche Antriebsgeschwindigkeiten
für die
beiden Wellen vorzusehen. Auf diese Weise kann z. B. die Mischvorrichtung
mit einer geringeren Umdrehungszahl angetrieben werden als die Stopfschnecke.
Auf diese Weise ist es denkbar die Dichte des Stopfens der im Eingangsbereich
und/oder Aufschlussbereich beim Betrieb der Vorrichtung vorgesehen
ist zu verändern.
Ist die Umdrehungszahl der Stopfschnecke deutlich größer als
die Umdrehungszahl der Mischvorrichtung, so kann beispielsweise
eine höhere
Dichte des Stopfens eingestellt werden.
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Anstelle
einer Stopfschnecke kann der Vorrichtung im Eingangsbereich ebenfalls
eine Kolbenhub-Stopfpresse mit mindestens einem Kolben und mit einem
die Kolbenhub-Stopfpresse umgebenden Stopfpressengehäuse vorgeschaltet
sein, wobei die Kolbenhub-Stopfpresse und das Gehäuse der
Vorrichtung Gasdicht miteinander verbunden sind. Mit der Kolbenhub-Stopfpresse
kann über
eine lineare Bewegung das organische Material in die Mischvorrichtung
gepresst werden. In diesem Fall ist es auch wichtig, dass die Kolbenhub-Stopfpresse
und das Gehäuse
der Vorrichtung Gasdicht miteinander verbunden sind um zu verhindern,
dass Sauerstoff in die erfindungsgemäße Vorrichtung eindringt und
dort zu einem Verbrennen der organischen Stoffe führt. Es ist
auch möglich,
dass der erfindungsgemäßen Vorrichtung
im Eingangsbereich alternativ ein Förderband mit einer Gasschleuse
vorgeschaltet ist. Hierbei ist auch darauf zuachten, dass das Förderband
ein Förderbandgehäuse aufweist,
dass mit der Vorrichtung gasdicht verbunden ist.
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Des
Weiteren kann sich an den Eingangsbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ein weiterer Zuführbereich
mit mindestens einer Förderschnecke,
einem umgebenden Schneckengehäuse
und einem Aufnahmebereich für
organische Stoffe anschließen.
Dieser Zuführbereich
kann als Aufnahmebereich z. B. einen Trichter aufweisen, in dem
die vorzerkleinerten organischen Stoffe eingebracht werden können. Über die
Förderschnecke
gelangen die vorzerkleinerten organischen Stoffe in den Bereich
der Stopfschnecke bzw. der Kolbenhubpresse oder des Förderbandes.
In den Aufnahmebereich können
z. B. Holzhackschnitzel oder gehäckselte
Gartenabfälle eingebracht
werden.
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Um
den Eingangsbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung beim Betrieb
gasdicht auszubilden, ist im Eingangsbereich mindestens ein Stauraum
zur Ansammlung organischen Materials vorzusehen. In diesem Stauraum
sammelt sich wie bereits vorab beschrieben das durch die Stopfschnecke
bzw. Presskolben oder das Förderband
transportierte organische Material an und bildet somit den bereits
zuvor beschriebenen gasdichten Stopfen.
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Um
die Gasdichtigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch weiter
zu verbessern kann in dem Bereich der Materialzuführungsvorrichtung
beispielsweise der Stopfschnecke oder der Förderschnecke bzw. in dem Bereich
zwischen der Kolbenhub-Stopfpresse und der Förderschnecke oder in dem Bereich
zwischen dem Förderband
und der Förderschnecke
mindestens ein weiterer Stauraum zur Ansammlung organischen Materials
vorgesehen sein. Auch in diesem Stauraum sammelt sich beim Betrieb
der Vorrichtung organisches Material an, das auch in diesem Bereich
der Vorrichtung einen gasdichten Stopfen bildet und so zum einen
den Austritt von bereits erzeugtem Gas und zum anderen den Eintritt
von Sauerstoff in die Vorrichtung verhindert.
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Um
einen verbesserten Abtransport des entgasten Materials aus der Mischvorrichtung
zu ermöglichen,
kann die Mischvorrichtung einen Deckel aufweisen, an dem mindestens
ein Abstreifmittel angeordnet sein kann, das die entgasten organischen Stoffe
in Richtung des Austrittsbereiches befördert. Solche Abstreifmittel
können
z. B. Bleche sein, die auf dem Deckel befestigt beispielsweise angeschraubt
oder angeschweißt
sind. Durch die Drehbewegung der Mischvorrichtung können die
entgasten festen organischen Stoffe leichter und effektiver in Richtung
des Ausgangsbereichs und eines nachfolgend beschriebenen Auschleusungsbereiches
befördert
werden.
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Vorteilhafter
Weise kann dem Austrittsbereich der organischen Stoffe bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ein Ausschleusungsbereich nachgeschaltet sein, der eine Förderschnecke
mit einer Schneckenwelle mit mindestens einem Schneckengang und
mit einem die Schnecke umgebenden Schneckengehäuse umfasst, wobei das Schneckengehäuse und
das Gehäuse
der Vorrichtung gasdicht miteinander verbunden sind. Durch diese
erfindungsgemäße Ausbildung
ist es möglich,
das entgaste Material, z. B. die Feststoffe, nach dem Abschluss
des Aufschlussprozesses des organischen Materials aus der Vorrichtung
auszuschleusen. Dabei kann durch die Förderschnecke das Material nach
Außen
transportiert werden, sodass die Beförderung des entgasten Materials
nicht nur durch die Abstreifer bewerkstelligt werden muss, die auf
dem Deckel der Mischvorrichtung vorgesehen sein können.
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Vorteilhafter
Weise erstreckt sich auch der Schneckengang der Förderschnecke,
die im Ausschleusungsbereich vorgesehen sein kann, nur teilweise
entlang der Schneckenwelle. Durch diese Ausbildung kann erreicht
werden, dass auch im Ausschleusungsbereich ein Freiraum bzw. Stauraum vorgesehen
ist, in dem sich bei Betrieb der Vorrichtung ein Stopfen aus entgasten
organischen Material bilden kann, der die Vorrichtung im Betrieb
gasdicht abdichtet, sodass das entweichende Gas nur aus dem Gasaustrittsbereich,
der ebenfalls an der Vorrichtung vorgesehen ist, austreten kann
und von außen
kein Sauerstoff in die Vorrichtung eindringen kann. Vorteilhafter
Weise kann der Gasaustritt ein regelbares Ventil, bzw. als Einwegeventil
aufweisen, sodass sichergestellt ist, dass durch den Gasaustrittsbereich
kein Sauerstoff in die Vorrichtung eindringen kann.
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Alternativ
ist es auch möglich,
dass der Vorrichtung im Ausschleusungsbereich ein Förderkolben mit
einem dem Förderkolben
umgebenden Kolbengehäuse
nachgeschaltet ist, wobei das Kolbengehäuse und das Gehäuse der
Vorrichtung gasdicht miteinander verbunden sind. Der Förderkolben
hat bei dieser Ausbildungsform die Aufgabe, das entgaste organische
Material aus der Vorrichtung heraus zu befördern. Auch hierbei kann vorgesehen
sein, dass in einem Bereich des Ausschleusungsbereiches ein Stauraum
bzw. Freiraum befindet, indem sich beim Betrieb der Anlage ein gasdichter
Stopfen aus organischen Material bildet, der wie bereits oben be schrieben
den Eintritt von Sauerstoff in die Vorrichtung und den Austritt
von Gas aus der Vorrichtung verhindert. Alternativ ist es auch möglich, anstelle des
Förderkolbens
oder der Förderschnecke
im Ausschleusungsbereich der Vorrichtung ein Förderband mit einer Gasschleuse
nachzuschalten, wobei der Abtransport des entgasten festen organischen
Materials über
das Förderband
mit einer Gasschleuse geleistet wird.
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Insgesamt
können
in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
drei Stauräume
vorgesehen sein, in denen es beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Ansammlung von organischem Material kommt, wodurch eine gasdichte
Abdichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
erreicht werden kann.
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Die
rotationssymmetrische Mischvorrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
kann eine zylindrische, kegel- oder kegelstumpfförmige Form aufweisen. Dies
bedeutet, dass die Mischvorrichtung beispielsweise als Kegel oder
Kegelstumpf ausgeführt
sein kann, an dem eine Mehrzahl von Mischelementen angeordnet sein
kann. Es ist aber auch möglich,
die Mischvorrichtung als Zylinder auszubilden, an dem eine Mehrzahl
von Mischelementen angeordnet sein können.
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Die
Mischelemente können
theoretisch auch als Schneckengang angeordnet sein, der sich um
die rotationssymmetrische Mischvorrichtung windet. Durch diese Ausbildung
kann erreicht werden, dass das organische Material durch die schneckenförmigen Windungen
am Mantel der Mischvorrichtung in die erfindungsgemäße Vorrich tung
hineinbefördert werden
kann ohne dass eine gesonderte Materialzuführungsvorrichtung notwendig
ist.
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Es
ist jedoch auch möglich,
dass die Mischelemente an dem rotationssymmetrischen Körper der Mischvorrichtung
angeordnet sind oder als durchgehende Ringe an der Mischvorrichtung
vorgesehen sind. Damit der Materialtransport entlang der rotationssymmetrischen
Mischvorrichtung und den rotationssymmetrischen Innenmantel I der
Vorrichtung funktionieren kann, ist es erforderlich, dass dazwischen
mindestens ein Abstand d vorgesehen ist, der den Durchtrittsbereich
für die
organischen Stoffe aufspannt. Durch die Drehbewegung der Mischvorrichtung
in Kombination mit der Materialzuführungsvorrichtung, insbesondere
der Drehbewegung der Stopfschnecke bzw. der Auf- und Abbewegung
des Förderkolbens
bzw. der Bewegung des Förderbandes wird
so der Transport der organischen Stoffe durch die Vorrichtung in
Richtung des Austrittsbereiches ermöglicht.
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Vorteilhafter
Weise können
die Förderschnecken
bzw. die Stopfschnecke und auch die Mischvorrichtung mit einem Motor,
vorzugsweise einem Elektromotor angetrieben werden. Dazu sind die
Schnecken bzw. die Mischvorrichtung mit dem Motor verbunden. Sind
Mischvorrichtung und Stopfschnecke miteinander verbunden, so können sie
mit einem Motor, vorzugsweise einem Elektromotor, angetrieben werden.
Es ist jedoch auch möglich,
Mischvorrichtung und Stopfschnecke mit unterschiedlichen Motoren
zu betreiben um wie bereits oben erläutert unterschiedliche Drehzahlen
zu realisieren.
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Für die Beheizung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind vorteilhafter Weise Heizvorrichtungen an der Vorrichtung vorgesehen.
Hierbei kann z. B. eine umlaufende Heizvorrichtung, d. h. ein das
Gehäuse
der Vorrichtung zumindest teilweise umgebende Heizvorrichtung, verwendet
werden. Es ist auch möglich,
eine Mehrzahl von einzelnen Heizelementen an der Vorrichtung vorzusehen.
Die Heizvorrichtung kann dazu auf dem rotationssymmetrischen Innenwandmantel
I angeordnet werden. Die Heizelemente können beispielsweise über erhitztes
Wasser, Wasserdampf, erhitztes Thermeöl, mindestens einen Elektroheizstab
oder auch Strahlungswärme
mit Wärmeenergie
versorgt werden. Es ist auch möglich, Kombinationen
von den eben beschriebenen Heizmedien zur Erhitzung der Heizelemente
bzw. des Heizelementes zu verwenden. Hierzu können beispielsweise auch mehrere
Heizkreisläufe
vorgesehen sein.
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Damit
ein möglichst
großer
Anteil der eingebrachten Wärme
auch in der Vorrichtung verbleibt, kann das Gehäuse der Mischvorrichtung mit
einer Wärmedämmung, vorzugsweise
aus Perlite, umgeben sein. Durch diese Wärmedämmung kann verhindert werden,
dass zuviel Wärmeenergie
durch Wärmeabstrahlung
von der erfindungsgemäßen Vorrichtung
nach Außen
abgegeben wird und deshalb die Prozessführung unnötig verteuert wird.
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Da
sich die organischen Stoffe auf Ihrem Weg durch die Vorrichtung
immer weiter zersetzen, kann es zu einem Volumenschwund der organischen Stoffe
kommen je weiter sie in Vorrichtung in Richtung des Austrittsbereiches
gelangen. Aus diesem Grunde ist es möglich, den Ab stand d zwischen
der Mantelfläche
A und dem Innenwandmantel I im Eintrittsbereich der Vorrichtung
größer auszubilden
als am Austrittsbereich der Vorrichtung. Um dieses zu erreichen
kann beispielsweise bei einer Vorrichtung mit einer kegelstumpfförmigen Mischvorrichtung
ein anderer Kegelwinkel vorgesehen sein, als der Kegelwinkel eines
ebenfalls kegelstumpfförmigen
Innenwandmantels I. Es ist auch möglich den Abstand d im Eingangsbereich
der Vorrichtung kleiner aus zubilden als im Austrittsbereich, um
z. B. im Eintrittsbereich durch die verstärkte Reibung einen stärkeren Temperaturanstieg
zu erreichen.
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Soll
die erfindungsgemäße Vorrichtung
auch in einem höheren
Temperaturbereich betrieben werden oder werden beispielsweise sehr
feuchte organische Stoffe für
die Gaserzeugung verwendet, so ist es vorteilhaft, die Vorrichtung
nicht nur gasfest sonder auch druckdicht auszubilden, um durch das
Auftreten von Dampfdrücken
eine Zerstörung
der Vorrichtung zu verhindern.
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Es
ist ebenfalls möglich,
dass die rotationssymmetrische Mischvorrichtung auf Ihrer Mantelfläche eine
Mehrzahl von treppenförmigen
Absätzen aufweist,
die zur entsprechenden treppenförmigen Absätzen des
Innenwandmantels I des Gehäuses korrespondieren
durch diese Ausbildung der Vorrichtung kann erreicht werden, dass
die organischen Stoffe bei der Drehung der auf diese Weise ausgebildeten
Mischvorrichtung von einer Treppenstufe auf die nächste befördert werden
und im Verlauf des Durchtritts der organischen Stoffe durch die Vorrichtung
weiter und weiter aufgeschlossen, d. h. entgast werden.
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Vorteilhafter
Weise wird die erfindungsgemäße Vorrichtung
kontinuierlich mit organischen Stoffen beschickt, sodass sichergestellt
ist, dass immer ausreichend organische Stoffe zur Verfügung stehen,
die in den verschiedenen zuvor genannten Bereichen einen gasdichten
Stopfen bilden.
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Anhand
einer Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher
erläutert
werden. Es zeigen:
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1:
eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2:
eine vergrößerte Darstellung
der Abdichtung der Antriebseinheit an der Vorrichtung aus 1;
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3:
die erfindungsgemäße Vorrichtung aus 1,
die gasdichte Stopfen aus organischem Material aufweist;
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4:
eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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5:
eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
und;
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6:
eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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1 zeigt
eine Vorrichtung 100 zur Erzeugung brennbarer Gase aus
organischen Stoffen, die einen Eingangsbereich 1, einen
Aufschlussbereich 2 einen Austrittsbereich 4 für die organischen
Stoffe aufweist sowie eine Gasaustrittsöffnung 3. An der Gasaustrittsöffnung 3 kann
z. B. ein Einwegeventil vorgesehen sein, das verhindert, dass Sauerstoff
von außen
in die Vorrichtung 100 eindringen kann.
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Im
Aufschlussbereich 2 der Vorrichtung ist eine drehbar rotationssymmetrische
Mischvorrichtung 7 – in
diesem Fall eine kegelstumpfförmige Mischvorrichtung – mit einer
Mantelfläche
A und einer antreibbaren Welle 11 vorgesehen, die eine Mehrzahl
von Mischelementen 8 aufweist. Die kegelstumpfförmige Mischvorrichtung 7 ist
innerhalb eines Gehäuses 19 mit
einem ebenfalls kegelstumpfförmigen
Innenwandmantel I angeordnet. Zwischen dem Innenwandmantel I und
der Mantelfläche
A der Mischvorrichtung 7 ist ein Abstand d vorgesehen,
der einen Durchtrittsbereich 6 für die organischen Stoffe aufspannt.
Zur Beheizung des Aufschlussbereiches 2 bzw. von Innenwandmantel
I und Mischvorrichtung 7 sind an dem Innenwandmantel I
Heizvorrichtungen 5 vorgesehen, die über ein Thermoöl mit einer
Temperatur von ca. 300°C
beheizt werden. Das Gehäuse 19 der
erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 ist
mit einer Perlite-Wärmedämmung versehen,
um die Abgabe von Wärmeenergie
nach außen
zu verringern. Die Mischvorrichtung 7 wird über ein
Antriebsmittel 20, in diesem Fall einen Elektromotor, angetrieben.
Die Mischvorrichtung 7 weist einen Deckel 28 auf,
an dem mindestens ein Abstreifmittel vorgesehen sein kann, das das
entgaste Material aus dem Austrittsbereich 4 aus der Vorrichtung 100 herausbefördert. Das bei
dem Aufschluss bzw. Vergasungsprozess entstandene Gas wird über eine
Gasaustrittsöffnung 3 abgeleitet.
Im Eintrittsbereich 1 der Vorrichtung 100 ist
eine Stopfschnecke 9 als Materialzuführungsvorrichtung angeordnet,
die eine Schneckenwelle 25 mit mindestens einem Schneckengang 23 aufweist,
und die von einem umgebenden Schneckengehäuse 24 versehen ist,
wobei das Schneckengehäuse 24 und das
Gehäuse 19 der
Vorrichtung 100 gasdicht miteinander verbunden sind. Der
Schneckengang 23 der Stopfschnecke 9 erstreckt
sich nur teilweise entlang der Schneckenwelle 25. Auf diese
Weise wird ein Freiraum/Stauraum geschaffen, in dem beim Betrieb der
Vorrichtung 100 ein gasdichter Stopfen aus organischen
Stoffen gebildet wird. Der Förderschnecke 9 ist
ein Zuführbereich 12 mit
einer Förderschnecke 13 und
einem umgebenden Schneckengehäuse 27 sowie
einem trichterförmigen
Aufnahmebereich 14 für organische
Stoffe vorgeschaltet, in den zerkleinerte bzw. homogenisierte Organische
Reststoffe beispielsweise Holzhackschnitzel einer definierten Größe eingegeben werden können. Die Förderschnecke 13 ist über ein
Antriebsmittel, z. B. mit einem Elektromotor antreibbar und befördert die
in den Aufnahmebereich 14 eingegebenen Stoffe in Richtung
der Stopfschnecke 9. Zwischen der Stopfschnecke 9 und der
Förderschnecke 13 ist
ein weiterer Freiraum/Stauraum 60 vorgesehen, in dem sich
beim Betrieb der Vorrichtung 100 ein Stopfen aus organischen
Stoffen bildet, der die Vorrichtung 100 gasdicht verschließt. Die
Stopfschnecke 9 sowie die Welle 26 der Mischvorrichtung 7 sind
miteinander verbunden, sodass sie mit der gleichen Umdrehungszahl
angetrieben werden.
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An
den Austrittsbereich 4 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 schließt sich
ein Ausschleusungsbereich 16 an, der eine Förderschnecke 17 mit einer
Schneckenwelle 30 und einem Schneckengang 32 sowie
mit einem die Schnecke umgebenden Schneckengehäuse 31 umfasst, wobei
das Schneckengehäuse 31 und
das Gehäuse 19 der
Vorrichtung 100 gasdicht miteinander verbunden sind. Die Förderschnecke 17 wird
von einem Antriebsmittel, einem Elektromotor 18, angetrieben.
Auch die Förderschnecke 17 zeichnet
sich dadurch aus, dass sich der Schneckengang 32 der Förderschnecke 17 nur teilweise
entlang der Schneckenwelle 30 erstreckt. Auf diese Weise
entsteht auch im Ausschleusungsbereich 16 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 ein
Freiraum/Stauraum 70 in dem sich beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 ein
gasdichter Stopfen aus entgasten organischen Stoffen bildet, der
den Eintritt von Sauerstoff in die Vorrichtung verhindert.
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2 zeigt
eine Ausschnittsvergrößerung aus 1 im
Bereich des Anschlusses des Motors 20 an die Vorrichtung 100.
Es ist dargestellt, dass der Motor 20 über Dichtungen 40 und 41 gasdicht
mit der Vorrichtung 100 verbunden ist.
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3 zeigt
schematisch die Vorrichtung 100, bei der die bereits zu 1 beschriebenen Stauräume/Freiräume 10, 60, 70 dargestellt
sind, in diesen Räumen
bilden sich bei Betrieb der Vorrichtung 100 gasdichte Stopfen
aus organischen Stoffen. In 3 ist ebenfalls
zu erkennen, dass der Abstand d zwischen Mantelfläche A der
kegelförmigen
Mischvorrichtung 7 und dem Innenwandmantel I des Gehäuses 19 im
Eingangsbereich 1 und im Austrittsbereich 4 gleich
groß ist.
Es ist jedoch auch möglich,
im Eingangsbereich 1 einen größeren Abstand d1 einzusehen
als im Ausgangsbereich 4 mit einem kleineren Abstand d2. Dazu kann z. B. der Konus der kegelstumpfförmigen Mischvorrichtung 7 größer sein
als der Konus des Innenwandmantels I.
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4 zeigt
eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 101 zur
Erzeugung von brennbaren Gasen aus organischen Material. Die Vorrichtung 101 weist
eine kegelstumpfförmige
Mischvorrichtung 7 auf, die innerhalb des Innenwandmantels
I des Gehäuses 19 angeordnet
ist. Im Unterschied zur Mischvorrichtung 7 mit der Mantelfläche A und
zum Innenwandmantel I des Gehäuses 19 aus 1 mit
einem gleichmäßigen Abstand
d zwischen dem Innenwandmantel I und der Mantelfläche A ist
bei der Vorrichtung 101 im Eingangsbereich 1 ein
größerer Abstand d1 vorgesehen als im Ausgangsbereich 4.
Der dort vorgesehene Abstand d2 ist kleiner
als der Abstand d1 im Eingangsbereich 1.
Das bedeutet, dass der Abstand d von der Mantelfläche A der
Mischvorrichtung 7 zum Innenwandmantel I vom Eingangsbereich 1 bis zum
Austrittbereich 4 kontinuierlich kleiner wird. Eine sol che
Ausbildung der Abstände
d1, d2 kann gewählt werden,
da die organischen Stoffe im Ausgangsbereich 4 bereits
soweit verdichtet bzw. entgast sind, so dass ein gleichgroßer Abstand
wie im Eingangsbereich 1 nicht mehr notwendig ist, um einen
gute Gasausbeute zu erhalten. Wird der Abstand d2 kleiner
gewählt
als der Abstand d1 ist, der von diesen Abständen aufgespannte
Raum kleiner als bei gleich großen Abständen d1 und d2 und ein
entsprechende kleinerer Raum muss beheizt werden. Deshalb muss bei
dieser Ausbildung weniger Wärmeenergie
zur Reizung der Vorrichtung zur Verfügung gestellt werden. Der Kegelwinkel
der Mischvorrichtung 7 kann bei dieser Ausführungsform
66° und
der Kegelwinkel des Innenwandmantels I des Gehäuses 19 60° betragen. Die
Ausdehnungen der Mischvorrichtungen 8 sind an die unterschiedlichen
Abstände
d angepasst. Der weitere Aufbau der Vorrichtung 101 entspricht
dem der Vorrichtung 100 aus den 1 bis 3.
-
5 zeigt
eine Schnittdarstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 102.
Bei der Ausführungsform
sind die Abstände
d1 und d2 ebenfalls
unterschiedlich gewählt.
So ist bei der Vorrichtung 102 der Abstand d1 im
Eingangsbereich 1 kleiner ausgebildet als der Abstand d2 im Ausgangsbereich 4 der Vorrichtung 102.
Das bedeutet, dass der Abstand d von der Mantelfläche A der
Mischvorrichtung 7 zum Innenwandmantel I vom Eingangsbereich 1 bis
zum Austrittbereich 4 kontinuierlich größer wird. Der Kegelwinkel der
Mischvorrichtung 7 beträgt
53° und
der Kegelwinkel des Innenwandmantels I des Gehäuses 19 beträgt 60°. Die Ausdehnungen
der Mischelemente 8 sind an die unterschiedlichen Abstände d angepasst.
Der weitere Aufbau der Vorrichtung 102 entspricht dem der
Vorrichtung 100 aus den 1 bis 3.
-
6 zeigt
eine Schnittdarstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 103.
Bei dieser Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung 103 sind
Mischvorrichtung 7 und Innenwandmantel I des Gehäuses 19 treppenförmig ausgebildet.
Durch die Drehung der Mischvorrichtung und den Stopfvorgang der
Stopfschnecke 9 wird das organische Material beim Betrieb
der Vorrichtung 103 von einer Stufe auf die nächste Stufe
des Innenwandmantel i gehoben und dabei erhitzt und durchmischt.
Die an der Mischvorrichtung 7 vorgesehenen Stufen dienen
hierbei als Mischelemente 8. Der weitere Aufbau der Vorrichtung 103 entspricht
dem der Vorrichtung 100 aus den 1 bis 3.
-
- 100
- Vorrichtung
- 101
- Vorrichtung
- 102
- Vorrichtung
- 103
- Vorrichtung
- 1
- Eingangsbereich
- 2
- Aufschlussbereich
- 3
- Gasaustrittsbereich
- 4
- Austrittsbereich
- 5
- Heizelemente
- 6
- Durchtrittsbereich
- 7
- Mischvorrichtung
- 8
- Mischelemente
- 9
- Stopfschnecke
- 10
- Freiraum/Stauraum
- 11
- Welle
- 12
- Zuführbereich
- 13
- Förderschnecke
- 14
- Aufnahmebereich
- 15
- Motor
- 16
- Ausschleusungsbereich
- 17
- Förderschnecke
- 18
- Motor
- 19
- Gehäuse
- 20
- Motor
- 21
- Materialzuführungsvorrichtung
- 23
- Schneckengang
- 24
- Schneckengehäuse
- 25
- Schneckenwelle
- 27
- Schneckengehäuse
- 28
- Deckel
- 30
- Schneckenwelle
- 31
- Schneckengehäuse
- 32
- Schneckengang
- 40
- Dichtung
- 41
- Dichtung
- 50
- Stopfen
aus organischem Material
- 51
- Stopfen
aus organischem Material
- 52
- Stopfen
aus organischem Material
- 60
- Freiraum/Stauraum
- 70
- Freiraum/Stauraum
- I
- Innenwandmantel
- A
- Mantelfläche
- d
- Abstand
- d1
- Abstand
- d2
- Abstand