DE102011055986A1 - Hydrothermal carbonization of biomass in continuous flow, comprises feeding biomass by conveyor to a reactor, in which biomass is dehydrated and carbonized, removing carbon slurry fed to outlet by filtering device used for solid separation - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10. The invention relates to a method for the hydrothermal carbonization of biomass according to the preamble of patent claim 1 and to an apparatus for the hydrothermal carbonization of biomass according to the preamble of
Unter Biomasse werden im Sinne der Erfindung sämtliche nachwachsenden Rohstoffe, d.h. pflanzliche Biomasse sowie davon abgeleitete tierische Biomasse und deren Stoffwechselprodukte verstanden, also beispielsweise Grüngut, Hackschnitzel, Pflanzen- und Pflanzenreste, Stroh, Silage, Reststoffe aus der Landwirtschaft, Papier- bzw. Klärschlämme etc.. For the purposes of the invention, biomass means all renewable raw materials, i. vegetable biomass and animal derived biomass and their metabolites understood, so for example, green waste, wood chips, plant and plant residues, straw, silage, agricultural residues, paper or sewage sludge etc ..
Verfahren und Vorrichtungen zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Die hydrothermale Karbonisierung bildet den natürlichen Entstehungsprozess von Braunkohle nach. Dabei wird Biomasse als Ausgangsstoff in einem Reaktor unter einem Druck im Bereich zwischen 10 bar und 35 bar und Temperaturen im Bereich zwischen 180°C und 240°C dehydratisiert und karbonisiert, wobei am Reaktorausgang dann ein Kohleschlamm entnommen werden kann. In diesem wässrigen oder viskosen Kohleschlamm sind Kohlepartikel enthalten, die durch einen Trocknungs- und/oder Entwässerungsprozess dem Kohleschlamm entzogen werden können. Diese nach dem Trocknungs- und/oder Entwässerungsprozess erhaltenen Kohlepartikel ergeben einen Kohlestaub, der nahezu den gesamten Kohlenstoff der verarbeiteten Biomasse enthält und einen Brennwert im Wesentlichen gleich dem Brennwert von fossiler Braunkohle aufweist. Die hydrothermale Karbonisierung ist eine exotherme Reaktion, d.h. beim Dehydratations- und Karbonisierungsprozess wird Reaktionsenergie in Form von Wärme freigesetzt. Methods and apparatus for the hydrothermal carbonization of biomass are already known from the prior art. Hydrothermal carbonisation simulates the natural process of producing lignite. In this case, biomass is dehydrated and carbonated as starting material in a reactor under a pressure in the range between 10 bar and 35 bar and temperatures in the range between 180 ° C and 240 ° C, wherein at the reactor outlet then a coal sludge can be removed. This aqueous or viscous coal slurry contains carbon particles which can be removed from the coal slurry by a drying and / or dewatering process. These coal particles obtained after the drying and / or dewatering process produce a coal dust containing almost all of the carbon of the processed biomass and having a calorific value substantially equal to the calorific value of fossil brown coal. The hydrothermal carbonization is an exothermic reaction, i. In the dehydration and carbonation process, reaction energy is released in the form of heat.
Um durch den Dehydratations- und Karbonisierungsprozess möglichst einen Kohleschlamm zu erhalten, der neben dem Kohlenstaub und der Flüssigkeit keine oder möglichst wenige Fremdstoffpartikel enthält, wird bei bekannten Verfahren die Biomasse, beispielsweise Grüngut etc., vor dem Einbringen in den Reaktor von Fremdstoffen befreit, so dass diese Fremdstoffe nicht mehr in den Reaktor gelangen können. Dies ist bei großvolumigen oder großflächigen Fremdstoffen mit begrenztem Aufwand möglich. Kleinere Fremdstoffe, beispielsweise Kunststoffverpackungen oder Kunststofffolien hingegen müssen zumeist von Hand aus der Biomasse aussortiert werden, was äußerst aufwendig und damit kostenintensiv ist. Zudem können weitere Fremdstoffe, beispielsweise Steine, Sand etc. in der Biomasse enthalten sein, deren Aussortierung nur Äußerst schwierig oder überhaupt nicht möglich sind. In order to obtain as much as possible by the dehydration and Karbonisierungsprozess a coal sludge containing in addition to the pulverized coal and the liquid no or as few foreign particles, in known methods, the biomass, such as green waste, etc., freed of foreign substances before introduction into the reactor, so that these foreign substances can no longer get into the reactor. This is possible with large-volume or large-scale foreign substances with limited effort. Smaller foreign substances, such as plastic packaging or plastic films, however, usually have to be sorted out of the biomass by hand, which is extremely expensive and therefore expensive. In addition, other impurities, such as stones, sand, etc., may be contained in the biomass, whose sorting is extremely difficult or impossible at all.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse im Durchlaufverfahren aufzuzeigen, bei dem der Aufwand der Vorsortierung wesentlich verringert und damit der Prozess kostenoptimiert wird. Die Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Eine Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse ist Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 10. Proceeding from this, it is an object of the invention to provide a method and apparatus for the hydrothermal carbonization of biomass in a continuous process, in which the cost of pre-sorting significantly reduced and thus the process is cost-optimized. The object is achieved on the basis of the preamble of independent claim 1 by its characterizing features. A device for the hydrothermal carbonization of biomass is the subject of the
Der wesentliche Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Biomasse über eine Fördereinrichtung zumindest einem Reaktor zugeführt wird, in dem die Biomasse dehydratisiert und karbonisiert wird und bei dem durch die Karbonisierung entstehender Kohleschlamm an zumindest einem Auslass aus dem Reaktor entnommen wird, besteht darin, dass der Kohleschlamm nach dem Auslass durch eine Filtereinrichtung geführt wird, die zur Feststoffabscheidung von Partikeln größer einer definierten Partikelgröße ausgebildet ist. Die abgeschiedenen Feststoffe werden hierbei zumindest im Wesentlichen durch die in der Biomasse enthaltenen Fremdstoffe gebildet, die aufgrund der Hitzeeinwirkung in Reaktor zu Feststoffpartikeln verklumpt sind. Durch die Filtereinrichtung werden diese Feststoffpartikel dem Kohlenschlamm, der eine wässrige oder viskose Konsistenz hat, entzogen, so dass der Kohlenschlamm nach der Filtereinrichtung neben den wässrigen Bestandteilen nahezu ausschließlich aus Kohlepartikeln besteht. Diese können dann durch eine anschließende Trocknungs- und Entwässerungseinrichtung aus dem Kohleschlamm extrahiert werden. Die Filtereinrichtung ist vorzugsweise zur Ausfilterung von Partikeln größer als 100µm bis 3mm, besonders bevorzugt größer als 500µm bis 3mm ausgebildet. The essential aspect of the method according to the invention, in which the biomass is fed via a conveyor to at least one reactor in which the biomass is dehydrated and carbonated and is removed from the reactor at at least one outlet by the carbonization resulting from the carbonization, is that the coal slurry is led to the outlet through a filter device, which is designed for the solids separation of particles larger than a defined particle size. The separated solids are at least essentially formed by the foreign substances contained in the biomass, which are clumped due to the effect of heat in the reactor to solid particles. By means of the filter device, these solid particles are removed from the coal sludge, which has an aqueous or viscous consistency, so that the coal sludge after the filter device consists almost exclusively of carbon particles in addition to the aqueous components. These can then be extracted from the coal slurry by a subsequent drying and dewatering device. The filter device is preferably designed to filter out particles larger than 100 μm to 3 mm, particularly preferably larger than 500 μm to 3 mm.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Filtereinrichtung zumindest zeitweise in einem Selbstreinigungsprozess gereinigt. Der aus dem Reaktor entnommene Kohleschlamm wird vorzugsweise unter Druck durch die Filtereinrichtung transportiert, so dass sich an dem die Filtration vornehmenden Filterelement der Filtereinrichtung nach einer gewissen Zeit eine Schicht von Feststoffpartikeln ansetzen, die einen sog. Filterkuchen bilden. Dieser Filterkuchen beeinträchtigt den Durchfluss pro Zeiteinheit durch den Filter und muss daher in gewissen Zeitabständen von dem Filterelement entfernt werden, um ein vollständiges Zusetzen oder einen zu geringen Durchfluss zu vermeiden. Die Selbstreinigungseigenschaft der Filtereinrichtung ermöglicht hierbei eine erleichterte Reinigung der Filtereinrichtung, und zwar ohne diese Filtereinrichtung öffnen oder aus der Anlage ausbauen zu müssen. In a preferred embodiment, the filter device is at least temporarily cleaned in a self-cleaning process. The coal slurry removed from the reactor is preferably transported under pressure through the filter device, so that after a certain time, a layer of solid particles forming a so-called filter cake form on the filter element of the filter device that performs the filtration. This filter cake interferes with the flow per unit time through the filter and must therefore be removed from the filter element at certain intervals to avoid complete clogging or flow. The self-cleaning property of the filter device allows easier cleaning of the Filter device, without having to open this filter device or remove from the plant.
Besonders bevorzugt umfasst die Filtereinrichtung zumindest ein Filterelement und zumindest ein Schaberelement, wobei die Filtereinrichtung durch Relativbewegung des zumindest einen Schaberelements gegenüber dem zumindest einen Filterelement oder durch Relativbewegung des zumindest einen Filterelements gegenüber dem zumindest einen Schaberelement gereinigt, d.h. der angelagerte Filterkuchen vom Filterelement abgelöst wird. Das Schaberelement liegt hierbei vorzugsweise zumindest abschnittsweise gegen dem Filterelement an und entfernt durch die Relativbewegung der Elemente zueinander den Filterkuchen. Dadurch kann eine einfache und rationelle Reinigung der Filtereinrichtung erfolgen. The filter device particularly preferably comprises at least one filter element and at least one scraper element, the filter device being cleaned by relative movement of the at least one scraper element relative to the at least one filter element or by relative movement of the at least one filter element relative to the at least one scraper element, i. the attached filter cake is detached from the filter element. The scraper element is preferably at least partially against the filter element and removed by the relative movement of the elements to each other the filter cake. This can be done a simple and efficient cleaning of the filter device.
Insbesondere kann die Filtereinrichtung zumindest ein hohlzylinderförmig ausgebildetes Filterelement aufweisen, das vom Kohlenschlamm von der Hohlzylinderaußenseite zur Hohlzylinderinnenseite hin durchflossen wird. Durch die Verwendung eines hohlzylinderförmigen Filterelements ergibt sich eine in Bezug auf das Volumen bzw. die Größe der Filtereinrichtung sehr große Filterfläche, so dass der Durchsatz der Filtereinrichtung optimiert wird. Zudem lässt sich das derart ausgebildete Filterelement sehr leicht mittels des Schaberelements von dem sich an der Hohlzylinderaußenseite ansetzenden Filterkuchen befreien. In particular, the filter device may comprise at least one hollow cylindrical filter element, which is flowed through by the carbon slurry from the hollow cylinder outside to the hollow cylinder inside. The use of a hollow-cylindrical filter element results in a filter surface which is very large in relation to the volume or the size of the filter device, so that the throughput of the filter device is optimized. In addition, the filter element formed in this way can very easily be freed from the filter cake forming on the hollow cylinder outside by means of the scraper element.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein an das Filterelement formangepasstes Schaberelement motorisch, pneumatisch oder hydraulisch angetrieben zumindest abschnittsweise entlang der Außenseite des Filterelements bewegt oder das Filterelement wird motorisch, pneumatisch oder hydraulisch angetrieben gegenüber dem Schaberelement bewegt. Durch den motorischen, pneumatischen oder hydraulischen Antrieb wird eine Reinigung des Filters ohne manuellen Eingriff von Betriebspersonal ermöglicht. Besonders bevorzugt ist ein Antrieb mittels eines Elektromotors, dem vorzugsweise ein Getriebe vorgeschaltet ist. In a particularly preferred embodiment, a form-fitting to the filter element scraper element is driven by motor, pneumatically or hydraulically at least partially moved along the outside of the filter element or the filter element is driven by a motor, pneumatically or hydraulically moved relative to the scraper element. The motorized, pneumatic or hydraulic drive allows cleaning of the filter without manual intervention by operating personnel. Particularly preferred is a drive by means of an electric motor, which is preferably preceded by a transmission.
Die Selbstreinigung der Filtereinrichtung kann insbesondere dadurch erfolgen, dass das Filterelement gegenüber dem Schaberelement gedreht wird. Dies stellt insbesondere bei der Verwendung eines hohlzylinderförmigen Filterelements eine bevorzugte Ausführungsform dar, da das Filterelement rotationssymmetrisch ausgebildet ist und dadurch bei Verwendung der Symmetrieachse als Drehachse eine konstruktiv einfache und platzsparende Ausführung der Filtereinrichtung möglich wird. The self-cleaning of the filter device can in particular be effected by the filter element being rotated relative to the scraper element. This represents a preferred embodiment in particular when using a hollow-cylindrical filter element, since the filter element is rotationally symmetrical and thereby a structurally simple and space-saving design of the filter device is possible when using the axis of symmetry as the axis of rotation.
Besonders bevorzugt werden die vom Filterelement durch das Schaberelement entfernten Feststoffe manuell oder automatisiert aus der Filtereinrichtung ausgetragen. Die Austragung kann hierbei zumindest teilweise unterstützt durch den in der Filtereinrichtung vorhandenen Überdruck im Vergleich zum Atmosphärendruck erfolgen. Dazu kann das Filtergehäuse einen Auffangabschnitt mit einem verschließbaren Auslass aufweisen, in dem die durch den Selbstreinigungsprozess abgetragenen Feststoffpartikel gesammelt werden. Durch das Öffnen des verschließbaren Auslasses können die gesammelten Feststoffpartikel aus der Filtereinrichtung abgeleitet werden. Particularly preferably, the solids removed from the filter element by the scraper element are discharged manually or automatically from the filter device. The discharge can in this case be at least partially supported by the existing in the filter device overpressure compared to the atmospheric pressure. For this purpose, the filter housing can have a collecting section with a closable outlet, in which the solid particles removed by the self-cleaning process are collected. By opening the closable outlet, the collected solid particles can be drained from the filter device.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die vom Filterelement durch das Schaberelement entfernten Feststoffe zeitgesteuert und/oder gesteuert durch eine Differenzdrucksteuerung aus der Filtereinrichtung automatisch ausgetragen. Hierzu kann beispielsweise ein automatisiert betätigbares Ventil, insbesondere ein Magnetventil am Auslass des Auffangabschnitts vorgesehen sein, das zeitgesteuert oder differenzdruckgesteuert zur Austragung geöffnet werden kann. Dadurch sind auch für die Austragung der beim Selbstreinigungsprozess vom Filterelement entfernten Feststoffpartikel keine manuellen Eingriffe eines Bedienpersonals nötig. In a particularly preferred embodiment, the solids removed from the filter element by the scraper element are timed and / or controlled by a differential pressure control from the filter device automatically discharged. For this purpose, for example, an automatically operable valve, in particular a solenoid valve may be provided at the outlet of the collecting section, which can be opened in a time-controlled or differential-pressure controlled manner for discharge. As a result, no manual interventions by an operating personnel are necessary for discharging the solid particles removed from the filter element during the self-cleaning process.
Die durch die Filtereinrichtung bewirkte Feststoffabscheidung kann unmittelbar nach dem Auslass des Reaktors oder bevorzugt in Förderrichtung des Kohleschlamms nach zumindest einem dem Kohleschlamm Wärme entziehenden Wärmetauscher erfolgen. Die Filterung sollte ferner auch in Förderrichtung vor der Trocknungs- und Entwässerungseinrichtung erfolgen, d.h. noch im wässrigen oder viskosen Zustand des Kohleschlamms. Bevorzugt wird die Filtrierung nach dem Wärmetauscher durchgeführt, da dort eine geringere Temperatur und ein niedrigerer Druck des Kohleschlamms eine verbesserte Filtrierung ermöglichen. The solids separation effected by the filter device can take place immediately after the outlet of the reactor or preferably in the conveying direction of the coal sludge after at least one heat exchanger which removes heat from the coal sludge. The filtering should also be carried out in the conveying direction before the drying and dewatering device, i. still in the aqueous or viscous state of coal sludge. Preferably, the filtration is carried out after the heat exchanger, since there a lower temperature and a lower pressure of the coal slurry allow improved filtration.
Die Erfindung betrifft des Weiteren auch eine Vorrichtung zur hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse im Durchlauf zur Herstellung von Biokohle mit zumindest einem Reaktor, in dem die Biomasse dehydratisiert und karbonisiert wird, wobei der zumindest eine Reaktor einen Auslass zur Entnahme des durch die Karbonisierung entstehender Kohleschlamms aufweist. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass auf den Auslass in Förderrichtung des Kohleschlamms folgend eine Filtereinrichtung vorgesehen ist, die zur Feststoffabscheidung von Partikeln größer einer definierten Partikelgröße aus dem Kohleschlamm ausgebildet ist. Die Filtereinrichtung ist zur Ausfilterung von Partikeln größer als 5mm insbesondere größer als 10mm ausgebildet. The invention further relates to a device for the hydrothermal carbonization of biomass in transit for the production of biochar with at least one reactor in which the biomass is dehydrated and carbonated, wherein the at least one reactor has an outlet for removal of the coal sludge resulting from the carbonization. The device is characterized in that following the outlet in the conveying direction of the coal slurry following a filter device is provided, which is designed for the solids separation of particles larger than a defined particle size from the coal sludge. The filter device is designed to filter out particles larger than 5 mm, in particular larger than 10 mm.
Bevorzugt ist die Filtereinrichtung unmittelbar nach dem Auslass des Reaktors oder nach zumindest einem Wärmetauscher vorgesehen. Bevorzugt wird das Vorsehen der Filtereinrichtung nach dem Wärmetauscher, da dort die geringere Temperatur und der niedrigere Druck des Kohleschlamms eine verbesserte Filtrierung ermöglichen. Preferably, the filter device is immediately after the outlet of the reactor or after provided at least one heat exchanger. Preference is given to the provision of the filter device after the heat exchanger, since there allow the lower temperature and the lower pressure of the coal slurry improved filtration.
Besonders bevorzugt ist die Filtereinrichtung eine selbstreinigende Filtereinrichtung. Dadurch wird ein verbesserter Durchfluss des Kohleschlamms durch die Filtereinrichtung ermöglicht, da der sich an dem Filterelement absetzende Filterkuchen ohne manuellen Eingriff des Bedienpersonals entfernt wird. Particularly preferably, the filter device is a self-cleaning filter device. Thereby, an improved flow of coal slurry through the filter device is made possible because the filter cake settling on the filter element is removed without manual intervention of the operating personnel.
Weiterhin vorzugsweise ist die Filtereinrichtung mehrteilig aufgebaut und weist zumindest ein Filterelement und zumindest ein Schaberelement auf, wobei zur Selbstreinigung der Filtereinrichtung das Filterelement gegenüber dem Schaberelement oder das Schaberelement gegenüber dem Filterelement relativbeweglich ist. Das Schaberelement liegt hierbei vorzugsweise zumindest abschnittsweise gegen das Filterelement an und entfernt durch die Relativbewegung der Elemente zueinander den Filterkuchen. Dadurch kann eine einfache und rationelle Reinigung der Filtereinrichtung erfolgen. Further preferably, the filter device is constructed in several parts and has at least one filter element and at least one scraper element, wherein the filter element relative to the scraper element or the scraper element relative to the filter element is relatively movable for self-cleaning of the filter device. The scraper element is preferably at least partially against the filter element and removed by the relative movement of the elements to each other the filter cake. This can be done a simple and efficient cleaning of the filter device.
Das Filterelement ist zumindest abschnittsweise hohlzylinderförmig ausgebildet, wobei das Schaberelement zumindest abschnittsweise zur innen- und/oder außenseitigen Anlage gegen die Mantelfläche des Filterelements ausgebildet ist. Durch die Verwendung eines hohlzylinderförmigen Filterelements ergibt sich eine in Bezug auf das Volumen bzw. die Größe der Filtereinrichtung größenoptimierte Filterfläche, so dass der Durchsatz der Filtereinrichtung optimiert wird. Zudem lässt sich das derart ausgebildete Filterelement sehr leicht mittels des Schaberelements von dem sich an der Hohlzylinderaußenseite ansetzenden Filterkuchen befreien. The filter element is at least partially hollow cylinder-shaped, wherein the scraper element is formed at least partially to the inner and / or outer side abutment against the lateral surface of the filter element. The use of a hollow-cylindrical filter element results in a filter surface which is optimized in size with respect to the volume or the size of the filter device, so that the throughput of the filter device is optimized. In addition, the filter element formed in this way can very easily be freed from the filter cake forming on the hollow cylinder outside by means of the scraper element.
Bevorzugt ist das Filterelement gegenüber dem Schaberelement oder das Schaberelement gegenüber dem Filterelement bewegbar ausgebildet, und zwar durch einen motorischen, pneumatischen oder hydraulischen Antrieb. Besonders bevorzugt ist das Filterelement gegenüber dem Schaberelement drehbeweglich gelagert. Dies stellt insbesondere bei der Verwendung eines hohlzylinderförmigen Filterelements eine bevorzugte Ausführungsform dar, da das Filterelement rotationssymmetrisch ausgebildet ist und dadurch bei Verwendung der Symmetrieachse als Drehachse eine konstruktiv einfache und platzsparende Selbstreinigung der Filtereinrichtung möglich wird. Preferably, the filter element relative to the scraper element or the scraper element relative to the filter element is designed to be movable, by a motor, pneumatic or hydraulic drive. Particularly preferably, the filter element is rotatably mounted relative to the scraper element. This represents a preferred embodiment, in particular when using a hollow-cylindrical filter element, since the filter element is rotationally symmetrical and thereby a structurally simple and space-saving self-cleaning of the filter device is possible when using the axis of symmetry as a rotation axis.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Filtereinrichtung einen Auffangabschnitt für die vom Schaberelement abgetragenen Feststoffe auf, wobei eine manuelle oder eine zeit- und/oder differenzdruckgesteuerte automatisierte Austragung der im Auffangabschnitt gesammelten Feststoffe vorgesehen ist. Hierzu kann beispielsweise ein automatisiert betätigbares Ventil, insbesondere ein Magnetventil am Auslass des Auffangabschnitts vorgesehen sein, das zeitgesteuert oder differenzdruckgesteuert zur Austragung geöffnet werden kann. Dadurch sind auch für die Austragung der beim Selbstreinigungsprozess vom Filterelement entfernten Feststoffpartikel keine manuellen Eingriffe eines Bedienpersonals nötig. In a preferred embodiment, the filter device has a collecting section for the solids removed by the doctoring element, wherein a manual or a time and / or differential pressure controlled automated discharge of the solids collected in the collecting section is provided. For this purpose, for example, an automatically operable valve, in particular a solenoid valve may be provided at the outlet of the collecting section, which can be opened in a time-controlled or differential-pressure controlled manner for discharge. As a result, no manual interventions by an operating personnel are necessary for discharging the solid particles removed from the filter element during the self-cleaning process.
Der Ausdruck „im Wesentlichen“ bedeutet im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/–10%, bevorzugt um +/–5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen. The term "essentially" in the context of the invention means deviations from the respective exact value by +/- 10%, preferably by +/- 5% and / or deviations in the form of changes insignificant for the function.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht. Further developments, advantages and applications of the invention will become apparent from the following description of the embodiment and from the figures. In this case, all described and / or illustrated features alone or in any combination are fundamentally the subject of the invention, regardless of their summary in the claims or their dependency. Also, the content of the claims is made an integral part of the description.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment in conjunction with the figures. Show it:
In den
Die in der Anlage
Zur Entnahme des Dehydratwassers aus dem Reaktor
Nach der zumindest teilweisen Vorwärmung der Biomasse wird vorzugsweise der Druck innerhalb der Vorwärmeinrichtung
Nach dem Einbringen der Biomasse in den Reaktor
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden der in den Reaktor eingebrachten Biomasse ebenfalls Katalysatoren beigefügt, die eine Versäuerung bzw. Alkalisierung der Biomasse bewirken, wobei durch den Grad der Zugabe derartiger Katalysatoren die Struktur der entstehenden Kohlepartikel bestimmt wird. Ferner kann durch geeignete Zugabe von Katalysatoren der Karbonisierungsprozess beschleunigt werden. In a preferred embodiment, the biomass introduced into the reactor is likewise added to catalysts which bring about acidification or alkalization of the biomass, the degree of addition of such catalysts determining the structure of the resulting coal particles. Furthermore, by suitable addition of catalysts, the carbonation process can be accelerated.
Aus dem Auslass
Der Kohleschlamm wird anschließend über eine Filtereinrichtung
Die beim Entwässerungsvorgang entstehende Flüssigkeit kann abhängig von der verwendeten Biomasse entweder direkt als Dünger verwendet werden oder bei Verwendung von phosphathaltiger bzw. schwermetallhaltiger Biomasse ausgefällt und abfiltriert werden, sodass diese Phosphate und Schwermetalle zumindest größtenteils aus der Flüssigkeit entfernt werden. Ein Teil der mittels der Trocknungs- und Entwässerungseinrichtung
Bevorzugt ist die die Anlage
Bevorzugt ist in den Rauchgasleitungen
Das Filterelement
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das hohlzylinderförmige Filterelement
Das Gehäuse
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Modifikationen und Änderungen möglich sind, ohne dass hierdurch der Erfindungsgedanke verlassen wird. The invention has been described above by means of an embodiment. It is understood that numerous modifications and changes are possible without departing from the inventive concept.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- HTC-Anlage HTC plant
- 2 2
- Biomasseaufgabe biomass task
- 3 3
- Fördereinrichtung Conveyor
- 4 4
- Vorwärmeinrichtung preheater
- 5 5
- Reaktor reactor
- 5a 5a
- unterer Reaktorabschnitt lower reactor section
- 5b 5b
- mittlerer Reaktorabschnitt middle reactor section
- 5c 5c
- oberer Reaktorabschnitt upper reactor section
- 5.1 5.1
- Entnahmeeinrichtung removal device
- 5.2 5.2
- Einlass inlet
- 5.3 5.3
- Auslass outlet
- 6 6
- Wärmetauscher heat exchangers
- 6.1 6.1
- Rohrelement tube element
- 7 7
- Wärmetauscher heat exchangers
- 8 8th
- Filtereinrichtung filtering device
- 8.1 8.1
- Filterelement filter element
- 8.1.1 8.1.1
- Öffnung opening
- 8.2 8.2
- Schaberelement scraper element
- 8.3 8.3
- Auffangabschnitt capturing section
- 8.3.1 8.3.1
- Auslass outlet
- 8.3.2 8.3.2
- Ventil Valve
- 8.4 8.4
- erster Anschluss first connection
- 8.5 8.5
- zweiter Anschluss second connection
- 8.6 8.6
- Gehäuse casing
- 8.7 8.7
- Antrieb drive
- 8.8 8.8
- Dichtelement sealing element
- 9 9
- Druckerzeuger pressure generator
- 10 10
- Wärmetauscher heat exchangers
- 11 11
- Wärmespeicher heat storage
- 12 12
- Trocknungs- und Entwässerungseinrichtung Drying and dewatering device
- 13 13
- Heizeinrichtung heater
- 13.1 13.1
- Rauchgasleitung Flue gas line
- HA HA
- Hochachsevertical axis
Claims (17)
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014004056A1 (en) * | 2014-03-21 | 2015-09-24 | Terranova Energy Gmbh | Process for avoiding tar in the dewatering of coal sludge |
FR3035190A1 (en) * | 2015-04-20 | 2016-10-21 | Degremont | METHOD AND INSTALLATION FOR DRYING BY HYDROTHERMAL CARBONIZATION AND FILTRATION |
CN110358599A (en) * | 2019-07-15 | 2019-10-22 | 北京科技大学 | A kind of agriculture and forestry organic waste material dealkalize charing method based on hydro-thermal reaction |
CN112831361A (en) * | 2020-12-30 | 2021-05-25 | 山东大学 | Straw hydrothermal charcoal based coal-like briquette fuel for combustion and preparation method thereof |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007062810A1 (en) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Dominik Peus | Substance or fuel for producing energy from biomass, is manufactured from biomass, which has higher carbon portion in comparison to raw material concerning percentaged mass portion of elements |
WO2008113309A1 (en) * | 2007-03-22 | 2008-09-25 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method for the wet-chemical transformation of biomass by hydrothermal carbonization |
DE102008004732A1 (en) * | 2008-01-16 | 2009-07-23 | Lucia Viviane Sanders | Hydrothermal carbonization of biomass |
DE102009055976A1 (en) * | 2009-11-27 | 2011-06-01 | Choren Industries Gmbh | Apparatus and method for generating a synthesis gas from biomass by entrainment gasification |
-
2011
- 2011-12-02 DE DE201110055986 patent/DE102011055986A1/en not_active Ceased
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007062810A1 (en) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Dominik Peus | Substance or fuel for producing energy from biomass, is manufactured from biomass, which has higher carbon portion in comparison to raw material concerning percentaged mass portion of elements |
WO2008113309A1 (en) * | 2007-03-22 | 2008-09-25 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method for the wet-chemical transformation of biomass by hydrothermal carbonization |
DE102008004732A1 (en) * | 2008-01-16 | 2009-07-23 | Lucia Viviane Sanders | Hydrothermal carbonization of biomass |
DE102009055976A1 (en) * | 2009-11-27 | 2011-06-01 | Choren Industries Gmbh | Apparatus and method for generating a synthesis gas from biomass by entrainment gasification |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014004056A1 (en) * | 2014-03-21 | 2015-09-24 | Terranova Energy Gmbh | Process for avoiding tar in the dewatering of coal sludge |
FR3035190A1 (en) * | 2015-04-20 | 2016-10-21 | Degremont | METHOD AND INSTALLATION FOR DRYING BY HYDROTHERMAL CARBONIZATION AND FILTRATION |
WO2016170464A1 (en) * | 2015-04-20 | 2016-10-27 | Degremont | Method and facility for drying by means of hydrothermal carbonization and filtering |
CN106795024A (en) * | 2015-04-20 | 2017-05-31 | 苏伊士国际公司 | By hydrothermal carbonization and filtration drying method and drying equipment |
US10343917B2 (en) | 2015-04-20 | 2019-07-09 | Suez International | Method and facility for drying by means of hydrothermal carbonization and filtering |
CN106795024B (en) * | 2015-04-20 | 2021-01-22 | 苏伊士国际公司 | Drying method and drying apparatus by hydrothermal carbonization and filtration |
CN110358599A (en) * | 2019-07-15 | 2019-10-22 | 北京科技大学 | A kind of agriculture and forestry organic waste material dealkalize charing method based on hydro-thermal reaction |
CN112831361A (en) * | 2020-12-30 | 2021-05-25 | 山东大学 | Straw hydrothermal charcoal based coal-like briquette fuel for combustion and preparation method thereof |
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