DE102010014616A1 - Processing a biomass, useful for a heating device, comprises supplying biomass into a fuel dryer, drying biomass by circulating processing air, and supplying processing air moistened in fuel dryer into an air dryer - Google Patents

Processing a biomass, useful for a heating device, comprises supplying biomass into a fuel dryer, drying biomass by circulating processing air, and supplying processing air moistened in fuel dryer into an air dryer Download PDF

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Abstract

Processing a biomass for using in a heating device, comprises supplying the biomass into a fuel dryer, drying the biomass by circulating processing air, and supplying the processing air moistened in the fuel dryer into an air dryer, where the processing air is first cooled in the air dryer via a heat exchange with a refrigerant , and the moisture is removed via condensation, and then the processing air is supplied into a first heat exchanger for heating, and is promoted through a blower between the fuel dryer and the air dryer. Independent claims are also included for: (1) an apparatus for processing the biomass for its combustion by the above method, comprising a fuel- and an air dryer connected with each other via a process air circulation, where the air dryer exhibits a refrigerating machine for drying the processing air; (2) a device for compressing the biomass in the form of pieces comprising a cylinder, whose inner operating chamber conducts a piston in an axially displaceable manner in an open-, closed- and an ejection position, two valves arranged laterally with respect to the cylinder, where the valves are conducted in a radially displaceable manner between the open- and the closed positions of the cylinder, two window openings formed in the cylinder wall, through which the valves in the operating chamber are pushed to receive the closed position, an ejection shaft for ejecting the compressed form of pieces, where the ejection shaft is designed at an end of the cylinder opposite to the piston, and a control, which controls the operation of the piston and the valves in their positions, where the piston and the valves respectively exhibit a deformation at the head side, and the deformation in the closed position of the piston and the valves forms a closed mold for designing a molded piece; (3) compressing the biomass in the form of pieces by the above device, comprising filling the operating chamber with the biomass, moving the valves from the open position to the closed position, compacting the biomass in the operating chamber by moving the piston from the open position to the closed position, moving the valves from the closed- to the open position, ejecting the compacted form of pieces in the ejection shaft by moving the piston from the closed- to the ejection position, and moving the piston from the ejection- to the open position via the closed position; and (4) operating the heating device with the above apparatus or the device, comprising crushing and drying the biomass, preferably domestic animal dung as a fuel in the fuel dryer using warmed processing air, then supplying the biomass via a conveying device to a boiler for combustion after the compression in a molded body, supplying the molded body at least partially to a temporary storage after the compression, and providing an exhaust gas heat of the boiler for heating the processing air.

Description

Die Erfindung betrifft ein

  • • Verfahren zum Aufbereiten von Biomasse zur Verwendung in einer Heizanlage, eine
  • • Einrichtung zum Aufbereiten von Biomasse, eine
  • • Einrichtung zur Pressen von Biomasse in Formstücke, eine
  • • Verwendung der Einrichtung und ein
  • • Verfahren zum Betreiben einer Heizanlage.
The invention relates to a
  • • Process for the treatment of biomass for use in a heating system, a
  • • biomass treatment facility, one
  • • Device for pressing biomass into fittings, a
  • • Use of the device and a
  • • Method for operating a heating system.

Eine Vorrichtung Verfahren zur Herstellung von Pallets aus Pferdedung ist in der DE 10 2006 006 701 B3 offenbark. Eine geeignete Heizanlage und Verfahren zum Betreiben einer Heizanlage, insbesondere unter Verwendung von Pferdedung ist in der DE 102 26 538 A1 veröffentlicht.An apparatus for producing pallets from horse manure is in the DE 10 2006 006 701 B3 offenbark. A suitable heating system and method for operating a heating system, in particular using horse dung is in the DE 102 26 538 A1 released.

Weiterer Stand der Technik ergibt sich aus den Infoblättern Kältetechnik: Physikalische Grundlagen der Kälteerzeugung in www.industrie-energieeffizienz.de .Further prior art results from the Information sheets Refrigeration: Physical basics of refrigeration in www.industrie-energieeffizienz.de ,

Nachteilig bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist, dass diese unter hohem energetischem Aufwand Biomasse aufbereiten und der thermischen Verwertung zuführen.A disadvantage of the known from the prior art solutions is that they process biomass with high energy costs and perform the thermal utilization.

Hievon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäßes Verfahren sowie Einrichtungen anzugeben, mit welchen der energetische sowie aparative Aufwand zur Aufbereitung der Biomasse minimiert wird.On this basis, it is an object of the invention to provide a generic method and devices with which the energetic and aparative effort for the treatment of the biomass is minimized.

Erfindungsgemäß wird die gestellt Aufgabe durch die in den unabhängigen Patentansprüchen genannten Merkmale gelöst.According to the invention this object is achieved by the features mentioned in the independent claims.

Der besondere Vorteil dieser Erfindung liegt darin, dass beim Durchströmen der Prozessluft durch den Verdampfer die Prozessluft kondensiert und somit Feuchtigkeit entzogen wird. Dabei wird der Prozessluft mit der Feuchtigkeit auch in der Prozessluft gebundene Schadstoffe wie z. B. Ammoniak entzogen. Das dabei entstehende Kondensat kann aufgefangen und als landwirtschaftlicher Dünger verwendet werden.The particular advantage of this invention is that when flowing through the process air through the evaporator, the process air condenses and thus moisture is removed. Here, the process air with the moisture in the process air bound pollutants such. B. withdrawn ammonia. The resulting condensate can be collected and used as agricultural fertilizer.

Die Einrichtung zum Pressen von Biomasse in Formstücke ermöglicht je nach Gestaltung der kopfseitigen Ausformungen and Kolben und Schieber vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten für die Formstücke. Ballen-, tonnen-, kugel-, zylindereiförmige und viele andere Formen sind darstellbar. Vorteilhaft für die maschinengerechte Förderung sind Körperformen mit runder Kontur da dort ein Aufbrechen oder Auffasern vermieden wird, was nicht nur die Verschmutzung der Anlage reduziert sondern den Brennwert der Formstücke erhält.The device for pressing biomass into fittings allows, depending on the design of the head-side shapes and piston and slide manifold design options for the fittings. Bale, barrel, ball, cylindrical and many other shapes are presentable. Beneficial for the machine-oriented promotion are body shapes with a round contour because there breaking or fanning is avoided, which not only reduces the pollution of the system but receives the calorific value of the fittings.

Die Erfindung kann noch besser verstanden werden, wenn Bezug auf die beiliegenden 1 bis 6d genommen wird.The invention can be better understood with reference to the accompanying 1 to 6d is taken.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102006006701 B3 [0002] DE 102006006701 B3 [0002]
  • DE 10226538 A1 [0002] DE 10226538 A1 [0002]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Infoblättern Kältetechnik: Physikalische Grundlagen der Kälteerzeugung in www.industrie-energieeffizienz.de [0003] Information sheets Refrigeration: Physical basics of refrigeration in www.industrie-energieeffizienz.de [0003]

Claims (23)

Verfahren zum Aufbereiten von Biomasse zur Verwendung in einer Heizanlage, bei welchem die Biomasse einem Brennstofftrockner zugeführt wird und durch Umwälzen mit Prozessluft getrocknet wird, wobei die im Brennstofftrockner angefeuchtete Prozessluft einem Lufttrockner zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessluft • im Lufttrockner zunächst durch Wärmetausch mit einem Kältemittels abgekühlt und durch Kondensation Feuchtigkeit entzogen wird, • sodann in einem ersten Wärmetauscher zum Erhitzen zugeführt wird und • durch ein Gebläse zwischen Brennstofftrockner und Lufttrockner gefördert wird.A method for processing biomass for use in a heating system, wherein the biomass is fed to a fuel dryer and dried by circulating process air, wherein the humidified in the fuel dryer process air is supplied to an air dryer, characterized in that the process air • in the air dryer first by heat exchange cooled with a refrigerant and moisture is removed by condensation, • is then supplied in a first heat exchanger for heating and • is conveyed by a fan between the fuel dryer and air dryer. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Biomasse während oder nach dem Trocknen zerkleinert wird.A method according to claim 1, characterized in that the biomass is comminuted during or after drying. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Biomasse nach dem Trocknen und Zerkleinern in Formstücke gepresst, insbesondere pelletiert wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the biomass after drying and crushing pressed into pieces, in particular pellets. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetausch mit dem Kältemittel über einen Verdampfer erfolgt, der mit einer Kältemaschine betrieben wird, die dem Verdampfer ein Kältemittel zuführt, wobei das Kältemittel vorzugsweise R407c oder Stickstoff aufweist.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the heat exchange with the refrigerant via an evaporator, which is operated with a refrigerator, which supplies a refrigerant to the evaporator, wherein the refrigerant is preferably R407c or nitrogen. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessluft stromabwärts des ersten Wärmetauschers einem zweiten Wärmetauscher zur Erhöhung der Prozesslufttemperatur zugeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the process air downstream of the first heat exchanger is fed to a second heat exchanger to increase the process air temperature. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmetauscher über einen Wasserkreislauf mit dem Abgaswärmetauscher einer Heizanlage versorgt wird.A method according to claim 4, characterized in that the second heat exchanger is supplied via a water circuit with the exhaust gas heat exchanger of a heating system. Einrichtung zum Aufbereiten von Biomasse zur dessen Verbrennung insbesondere mit dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung einen Brennstoff- und einen Lufttrockner aufweist, die über einen Prozessluftkreislauf miteinander verbunden sind, wobei der Lufttrockner eine Kältemaschine zur Trocknung der Prozessluft aufweist.Means for processing biomass for combustion thereof, in particular with the method according to any one of the preceding claims, characterized in that the device comprises a fuel and an air dryer, which are connected to each other via a process air circuit, wherein the air dryer has a chiller for drying the process air , Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufttrockner mit Anschlüssen zum Zu- und Abführen von Prozessluft, einem Kondensator zum Abkühlen und Trocknen der Prozessluft und einem ersten Wärmetauscher zum Erhitzen der Prozessluft versehen ist wobei, der Wärmetauscher stromabwärts des Kondensators angeordnet ist.Device according to claim 7, characterized in that the air dryer is provided with connections for supplying and removing process air, a condenser for cooling and drying the process air and a first heat exchanger for heating the process air, wherein the heat exchanger is arranged downstream of the condenser. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmetauscher mit einer Kompressorkältemaschine betrieben wird, wobei der Wärmetauscher zur Versorgung mit Kältemittel mit dem hochtemparaturseitigen Anschluss des Kompressors in Verbindung steht.Device according to claim 8, characterized in that the first heat exchanger is operated with a compressor refrigerator, wherein the heat exchanger for supplying refrigerant with the high-temperature side terminal of the compressor is in communication. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufttrockner einen dem ersten Wärmetauscher nachgeschalteten zweiten Wärmetauscher zum Aufheizen der Prozessluft aufweist.Device according to claim 8 or 9, characterized in that the air dryer has a first heat exchanger connected downstream of the second heat exchanger for heating the process air. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmetauscher über einen Wasserkreislauf mit dem Abgaswärmetauscher einer Heizanlage versorgt wird.Device according to claim 9, characterized in that the second heat exchanger is supplied via a water circuit with the exhaust gas heat exchanger of a heating system. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufttrockner in einem vom Brennstofftrockner separaten Gehäuse untergebracht ist.Device according to one of claims 7 to 11, characterized in that the air dryer is housed in a separate from the fuel dryer housing. Einrichtung zum Aufbereiten von Biomasse zur dessen Verbrennung insbesondere nach Anspruch 7, wobei die Einrichtung eine vorzugsweise zylindrische Trocknertrommel, Anschlüsse zum Zu- und Abführen von Prozessluft sowie verschließbare Öffnungen zum Befüllen und zur Entnahme von Biomasse aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Innern der Trommel ein Rotor mit Greifern zum Bewegen der Biomasse angeordnet ist, welcher über einen Drehantrieb zum Drehen des Rotors verbunden ist, wobei während des Betriebes gleichzeitig ein Trocknen und Zerkleinern der Biomasse erfolgt.Means for processing biomass for incineration thereof, in particular according to claim 7, wherein the device comprises a preferably cylindrical drying drum, connections for supplying and removing process air and closable openings for filling and for removal of biomass, characterized in that inside the drum Rotor is arranged with grippers for moving the biomass, which is connected via a rotary drive for rotating the rotor, wherein at the same time a drying and crushing of the biomass occurs during operation. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor koaxial innerhalb der Trocknertrommel angeordnet ist, und auf dessen Längsachse verteilt die Greifer mit radial erstreckenden Armen angeordnet sind.Device according to claim 13, characterized in that the rotor is arranged coaxially within the drying drum, and distributed on the longitudinal axis of which the grippers are arranged with radially extending arms. Einrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifer bei Drehbewegung des Rotors mit auf der Trommelinnenseite angebrachten Rechen kämmen.Device according to claim 13 or 14, characterized in that the grippers mesh with rotary movement of the rotor mounted on the inside of the drum rake. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfüllöffnung als Ausschnitt in die oberseitige Mantelfläche der Trocknertrommel und/oder die Öffnung zur Entnahme als Ausschnitt in die unterseitige Mantelfläche ausgeführt ist.Device according to one of claims 13 to 15, characterized in that the filling opening is designed as a cutout in the upper-side lateral surface of the drying drum and / or the opening for removal as a cutout in the underside lateral surface. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse zum Zu- und Abführen von Prozessluft jeweils an einer Stirnseite der Trocknertrommel ausgebildet sind, sodass die Trocknertrommel axial von Prozessluft durchströmt wird. Device according to one of claims 13 to 16, characterized in that the connections for supplying and discharging process air are each formed on an end face of the drying drum, so that the drying drum is axially flowed through by process air. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung zur Entnahme der getrockneten und zerkleinerten Biomasse über eine Schüttung mit einer Vorrichtung zur Pressen von Biomasse in Formstücke in Verbindung steht.Device according to one of claims 13 to 17, characterized in that the opening for removing the dried and comminuted biomass via a bed with a device for pressing biomass in fittings in combination. Einrichtung zur Pressen von Biomasse in Formstücke mit • einem Zylinder in dessen innenliegenden Arbeitskammer ein Kolben in einer Offen-, Schließ- und Auswurfstellung axialverschieblich geführt ist, • zwei bezüglich des Zylinders lateral angeordnete Schieber, die zwischen einer Offen- und Schließstellung bezüglich des Zylinders radialverschieblich geführt sind, • zwei im Zylindermantel ausgebildete Fensteröffnungen, durch welche die Schieber in die Arbeitskammer zur Einnahme der Schließstellung einschiebbar sind, • einem Auswurfschacht zum Auswerfen des gepressten Formstückes, wobei der Auswurfschacht am dem Kolben gegenüberliegenden Ende des Zylinders ausgeführt ist, • einer Steuerung, welche die Betätigung des Kolbens und der Schieber in ihre Stellungen steuert, • wobei Kolben und Schieber jeweils kopfseitig eine Ausformung aufweisen und die Ausformungen in Schließstellung von Kolben und Schieber eine geschlossene Form zur Gestaltung eines Formstückes bilden,Device for pressing biomass into fittings with A piston in the inner working chamber of which a piston is axially displaceably guided in an open, closed and ejection position, Two laterally arranged with respect to the cylinder slide, which are radially displaceable between an open and closed position with respect to the cylinder, Two window openings formed in the cylinder jacket through which the slides can be inserted into the working chamber for taking up the closed position, A discharge chute for ejecting the pressed molding, the discharge chute being formed at the end of the cylinder opposite the piston, A control which controls the actuation of the piston and the slides in their positions, Wherein piston and slide each have a shape on the head side and the formations in the closed position of the piston and slide form a closed mold for forming a shaped piece, Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylindermantel eine weitere Öffnung zum Zuführen von Biomasse in die Arbeitskammer des Zylinders aufweist.Device according to claim 19, characterized in that the cylinder jacket has a further opening for feeding biomass into the working chamber of the cylinder. Verfahren zum Pressen von Biomasse in Formstücke unter Verwendung einer Einrichtung nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch die folgenden zyklischen Verfahrensschritte • Befüllen der Arbeitskammer mit Biomasse, • Verschieben der Schieber aus der Offen- in die Schließstellung, • Verdichten der Biomasse in der Arbeitskammer durch Verschieben des Kolbens aus Offen- in die Schließstellung, • Verschieben der Schieber aus der Schließ- in die Offenstellung, • Auswerfen des gepressten Formstückes in den Auswurfschacht durch Verschieben des Kolben aus der Schließ- in die Auswurfstellung und • Verschieben des Kolbens aus der Auswurf- über die Schließ- in die Offenstellung.Method for pressing biomass into shaped pieces using a device according to claim 19, characterized by the following cyclic method steps Filling the working chamber with biomass, Shifting the slide from the open to the closed position, Compacting the biomass in the working chamber by moving the piston from open to closed position, Shifting the slides from the closed to the open position, • eject the pressed molding into the discharge chute by moving the piston from the closed to the ejection position and • Moving the piston from the ejection to the closed position. Verwendung der Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 21 in einer Heizanlage.Use of the device according to one of claims 7 to 21 in a heating system. Verfahren zum Betreiben einer Heizanlage mit einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 21, bei welcher als Brennstoff Biomasse, insbesondere Haustierdung in einen Brennstofftrockner unter Verwendung von aufgewärmter Prozessluft getrocknet und zerkleinert wird, die Biomasse sodann nach Verpressen in Formkörper einem Heizkessel zur Verbrennung über ein Fördermittel zugeführt wird, wobei die Formkörper nach dem Verpressen zumindest zeitweise einem Zwischenspeicher zugeführt wird, und wobei die Abgaswärme des Heizkessels zum Aufheizen der Prozessluft verwendet wird.Method for operating a heating system with a device according to one of claims 7 to 21, in which the biomass, in particular animal dung in a fuel dryer using heated process air is dried and crushed, the biomass then after compression molding in a boiler for combustion over a Conveyor is supplied, wherein the molding is at least temporarily supplied to a temporary storage after pressing, and wherein the exhaust gas heat of the boiler is used to heat the process air.
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