DE102013107985A1

DE102013107985A1 - Vorrichtung zur Erzeugung für Energie aus Biomasse und Verfahren zur Energiegewinnung aus Biomasse

Info

Publication number: DE102013107985A1
Application number: DE102013107985.7A
Authority: DE
Inventors: Michael Kotyk
Original assignee: KOTYK ENERGY AG
Current assignee: KOTYK ENERGY AG
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2015-01-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus Biomasse mit einer Wärmegewinnungseinrichtung zur Erzeugung von Wärme und einer Trocknungseinrichtung sowie ein Verfahren zur Energiegewinnung aus Biomasse, insbesondere aus faseriger Biomasse, vorzugsweise aus Holzfasern, mit dem Schritt, Erzeugen von Wärme durch Verfeuern von zerkleinerten Biomasseresten, insbesondere Holzstaub.

Description

Die Erfindung betrifft eine Biomasseverarbeitungsvorrichtung, insbesondere für Durchforstungsholz, mit einer Fördereinrichtung und einer Trocknungseinrichtung sowie ein Biomasseverarbeitungsverfahren, insbesondere für Durchforstungsholz.
Ferner betrifft die Erfindung eine Pelletierungsvorrichtung, insbesondere zur Herstellung von Pellets aus Biomasse, mit einer Trocknungseinrichtung zum Trocknen von Biomasse, insbesondere faseriger Biomasse, und/oder zum Zerkleinern von Biomasse, einer Presseinrichtung zum Pressen von Pellets, und einer Kühleinrichtung zum Kühlen der Pellets, sowie ein Verfahren zur Herstellung von Pellets. Das Verfahren weist insbesondere die Schritte, Trocknen von Biomasse, insbesondere faseriger Biomasse, mit Hilfe einer Trocknungseinrichtung, Pressen der Biomasse zu Pellets mit Hilfe einer Presseinrichtung, Kühlen der Pellets mit einer Kühleinrichtung, auf.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus Biomasse mit einer Wärmegewinnungseinrichtung zur Erzeugung von Wärme und einer Trocknungseinrichtung sowie ein Verfahren zur Energiegewinnung aus Biomasse, insbesondere aus faseriger Biomasse, vorzugsweise aus Holzfasern, mit dem Schritt, Erzeugen von Wärme durch Verfeuern von zerkleinerten Biomasseresten, insbesondere Holzstaub.
Die vorgenannte Erfindung kann in einem Produktionswerk für Ökostrom und/oder Pellets angewendet werden. Dabei beschreiben die oben vorgestellte Vorrichtung und das Verfahren Teilbereiche eines solchen Produktionswerks.
Typische Produzenten für Pellets sind Betreiber von Hobel- und Sägewerke. Diese gewinnen als Abfallprodukt ihrer üblichen gewerblichen Tätigkeit die benötigten Rohstoffe, wie z.B. Hobelspäne und Sägespäne.
Zur Erzeugung von Pellets werden die Abfallprodukte aus dem Sägewerk, also die Säge- und Hobelspäne, getrocknet bzw. nachgetrocknet. Hierzu wird in der Regel Abwärme aus vorhandenen Heizkraftwerken genutzt. Während des Trocknungsprozesses wird im Durchlaufprinzip der Wassergehalt in den Spänen von etwa 50 % auf etwa 8 % reduziert. Außerdem werden die Späne von Verunreinigungen, wie Steinen oder Metallteilen, befreit.
Im Anschluss daran gelangen die Späne in die so genannten Hammermühlen. Hier werden die Späne auf eine einheitliche Größe gebracht. Bevor die Späne in einen Reifebehälter geführt werden, werden diese mit einem feinen Wasserfilm versehen. Der Reifebehälter dient den Spänen zum Aufsaugen des aufgebrachten Wasserfilms. Dies soll für die erforderliche Geschmeidigkeit während des sich anschließenden Pressvorgangs sorgen.
Beim Pressvorgang werden Späne in eine Pelletieranlage bzw. Pelletspresse geführt, in der unter großem Druck mittels Kollerrädern die Späne durch eine Stahlmatrize gepresst werden. Die beim Pressvorgang entstehende Wärme, erzeugt durch Reibung an der Matrize, setzt holzeigenes Lignin frei. Ferner werden durch die Wärme sog. Presshilfsmittel, die vor dem Pressvorgang in den Reifebehälter zugegeben werden, aktiviert, um die losen Späne zu binden. Diese Presshilfsmittel fungieren als eine Art Klebstoff, wodurch die entstehenden Pellets formstabil werden.
Ein Abstreifmesser am Ausgang der Matrize schneidet aus Spänen gepresste Stränge auf die für Pellets benötigte Länge ab. Maßgeblich für den Durchmesser der Pellets ist der Durchmesser der Presskanäle in der Matrize. Je nach gewünschtem Durchmesser kann die Matrize ausgetauscht und Pellets mit anderem Durchmesser produziert werden. Anschließend werden die erzeugten Pellets in einem Kühler gekühlt und abschließend eingelagert.
Bei einem weiteren Verfahren aus dem Stand der Technik wird anstelle der Hobel- und Sägespäne Durchforstungsholz verwendet. Bei diesem handelt es sich z.B. um entastete Baumstämme oder Äste, jedoch mit feuchter Rinde. Das Verfahren zur Verwertung von Durchforstungsholz unterscheidet sich zu dem oben vorgestellten Verfahren lediglich darin, dass die feuchte Rinde des Durchforstungsholzes vor Zerkleinerung der Baumstämme oder Äste von diesen abgetrennt und im feuchten Zustand verbrannt wird. Das entrindete Durchforstungsholz wird anschließend auf eine Größe zerkleinert, die zur Trocknung geeignet ist, sodass dann das zerkleinerte Durchforstungsholz auf demselben Weg wie die oben beschriebenen Späne zu Pellets verarbeitet werden können.
Die als Abfallprodukt anfallende feuchte Rinde wird – wie bereits beschrieben – verbrannt, wobei durch eine feuchte Rindenverbrennung Wärme erzeugt wird. Diese Wärme wird zur Trocknung des entrindeten und zerkleinerten Durchforstungsholzes verwendet, um dessen Wassergehalt zu reduzieren. Diese Wärme kann nicht direkt verwendet werden, da der Wassergehalt im Rauchgas zu hoch ist. Bei diesen Werken müssen die feucht-heißen Rauchgase in den Wärmeträger Wasser mittels eines Wärmetauschers gewandelt werden, und vor dem Trocknungsprozess wieder mit einem weiteren Wärmetauscher in den Wärmeträger Luft gewandelt werden. Wärmetauscher sind jedoch wartungsintensiv und verursachen somit auch hohe Kosten.
Jedoch nimmt der Heizwert von Holz bei steigender Feuchtigkeit ab. Hierbei ist die Feuchtigkeit des Holzes ein Indikator für das darin gespeicherte Wasser. Auch liegt die Verbrennungstemperatur bei Verbrennung von feuchtem Holz unterhalb eines optimalen Bereichs. Denn je größer die Feuchtigkeit von Holz (sog. Holzfeuchtigkeit) bei einer Verbrennung, desto mehr Wärme wird für die Verdampfung des im Holz gespeicherten Wassers benötigt. Folglich werden die Verbrennungsflammen gekühlt und es kommt zu einer sog. unvollständigen Verbrennung. Unter diesem Begriff wird zum einen eine unvollständige Oxidation und zum anderen die Reduktion organischer Verbindungen oder von Kohlenstoffmonoxid (CO) zu Ruß oder Holzteer verstanden, wobei neue Verbindungen gebildet und emittiert werden können, wie z.B. Kohlenstoffmonoxid, Glanzruß, Kohlenwasserstoffe und Aschefeinstäube; noch dazu können einige Gase, die im Holz gespeichert sind, aufgrund der niedrigen Verbrennungstemperaturen nicht freigesetzt werden. Das Ergebnis ist ein schlechter Wirkungsgrad. Die vorgenannten Stoffe werden im Stand der Technik direkt an die Umwelt abgegeben und führen so zu einer Verschmutzung.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren anzugeben, mit deren Hilfe Feuchtigkeit in Biomasse, umfassend Rinde bzw. Borke, vor deren Verbrennung reduziert wird, um somit eine hohe Verbrennungstemperatur zur Vermeidung von Schadstoffen zu gewährleisten und den Wirkungsgrad der Verbrennung zu erhöhen.
Unter Biomasse wird im Nachfolgenden Sägemehl, Hobelspäne, Schleifstaub, Waldrestholz, das bei der Durchforstung von Wäldern anfällt, und/oder Waldhackgut bzw. Hackgut verstanden.
Dabei handelt es sich bei den vorbeschriebenen Erscheinungsformen von Biomasse, wie z.B. Durchforstungsholz, Hobelspäne oder Waldhackgut, um beispielsweise Miscanthus Giganteus und allen weiteren schnell wachsenden Pflanzen und Energiehölzern oder um Laubhölzer, wie z.B. Esche, Kastanie, Birke, Buche, usw. oder um Nadelhölzer, wie z.B. Eibe, Fichte, Tanne, usw. Selbstverständlich können auch weitere Biomasse-erzeugende Pflanzen, wie Sträucher (z.B. Efeu, Feuerdorn, Brombeere) o.dgl. unter dem Begriff Biomasse subsumiert werden. Vorzugsweise werden unter der Bezeichnung Biomasse auch Waldresthölzer, Durchforstungsholz, Koppelprodukte und/oder Waldhackgut verstanden, die sowohl Holz als auch Rinde bzw. Baumrinde aufweisen. Selbstverständlich können auch die anderen, oben bezeichneten Pflanzen eine Rinde aufweisen. Unter dem Begriff Koppelprodukt werden nicht- oder schlechtverwertbare Teile z.B. eines Baumes bezeichnet. So wird unter Koppelprodukt ein morscher Baum, ein krummer Stamm oder ein Baumwipfel (Spitze eines Baumes) bezeichnet.
Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Biomasseverarbeitungsvorrichtung eine Fördereinrichtung und eine Trocknungseinrichtung aufweist.
Dabei ist es günstig, wenn ein Wärmeabfuhrkanal der Trocknungseinrichtung mit einem Wärmezufuhrkanal der Fördereinrichtung verbunden ist, um Wärme aus der Trocknungseinrichtung in die Fördereinrichtung zu führen. Auf diese Weise kann die zur Trocknung von Biomasse eingesetzte Wärme, die während der Trocknung innerhalb der Trocknungseinrichtung abfällt, weiter zur Fördereinrichtung hingeführt und dort zu einer Vortrocknung der Biomasse verwendet werden. Somit kann bereits vor Eintritt der Biomasse in die Trocknungseinrichtung begonnen werden, diese zu trocknen. Dies führt zu Energieeinsparung in der Trocknungseinrichtung. Eine derartige Vortrocknung wirkt hauptsächlich auf der Außenseite der Biomasse. Somit kann beispielsweise Biomasse mit Rinde derart aufbereitet werden, dass insbesondere der Wassergehalt der Rinde reduziert wird, wodurch wiederum der Heizwert der Biomasse gesteigert wird. Folglich kann die Verbrennungstemperatur bei Verbrennung einer nach der Erfindung behandelten Biomasse erhöht werden. Denn durch die reduzierte Feuchtigkeit in der Biomasse (sog. Holzfeuchtigkeit) wird weniger Wärme für die Verdampfung des in der Biomasse gespeicherten Wassers benötigt. Somit erreichen die Verbrennungsflammen höhere Temperaturen und es kann eine sog. vollständige Verbrennung erzielt werden, wobei Stoffe wie Kohlenstoffmonoxid (CO) oder Holzteer vermieden werden können. Bei der Verbrennung von Biomasse ist eine hohe Temperatur besonders günstig, da die in der Biomasse gespeicherten Gase erst bei höheren Temperaturen austreten und somit nahezu restlos verbrennen können. Dadurch ist es auch möglich, die Asche der verbrannten Biomasse z.B. im Wald auszubringen. Im Gegensatz dazu ist die bei der feuchten Rindenverbrennung erzeugte Asche Sondermüll und muss unter hohen Kosten entsorgt werden.
Wie oben beschrieben, wird vorzugsweise Wärme von der Trocknungseinrichtung in die Fördereinrichtung geführt. Die Prozessgröße Wärme wird über eine Systemgrenze dann übertragen, wenn Temperaturunterschiede zwischen beiden Systemen bzw. zwischen der Trocknungseinrichtung und der Fördereinrichtung vorhanden sind.
Bei der Wärmeübertragung wird thermische Energie aufgrund des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik vom System mit höherer Temperatur in Richtung des Systems mit geringerer Temperatur übertragen. Dies gilt, solange eine Temperaturdifferenz zwischen zwei thermisch gekoppelten Systemen besteht, diese sich also noch nicht im thermischen Gleichgewicht befinden.
Um die Wärme von der Trocknungseinrichtung zur Fördereinrichtung zu führen, ist es bevorzugt, ein Fluid, wie z.B. Luft, als Träger der Wärme zu verwenden, das die Wärme an einem Ort mit höherer Temperatur aufnimmt und an einem anderen Ort mit geringerer Temperatur wieder abgibt. Auch ist es möglich, anstelle von Luft ein anderes Fluid, wie Wasser, Öl oder Silikon zu verwenden.
Somit ist es also möglich, Wärme mithilfe von z.B. Luft von der Trocknungseinrichtung zur Fördereinrichtung zu führen, indem ein Wärmeabfuhrkanal mit einem Wärmezufuhrkanal verbunden ist. Diese Verbindung wird vorzugsweise mittels einer wärmeisolierten Führung, wie z.B. einem Rohr oder einem Schlauch, realisiert.
Hierbei kann es sich bei der Wärme beispielsweise um Abwärme der Trocknungseinrichtung handeln. Auch ist es möglich, dass die in die Trocknungseinrichtung eingebrachte Wärme nach Übertragung, also nach Beseitigung einer Temperaturdifferenz zwischen der Biomasse in der Trocknungseinrichtung und dem als Träger der Wärme fungierenden Fluid, weiter zur Fördereinrichtung geführt wird. Dort kann die Wärme in der Fördereinrichtung an die Biomasse zur Vortrocknung abgegeben bzw. übertragen werden.
Idealerweise ist die Fördereinrichtung vor der Trocknungseinrichtung angeordnet. Hierbei ist es günstig, wenn die Fördereinrichtung Biomasse in Richtung der Trocknungseinrichtung fördert. Somit gelangt mithilfe der Fördereinrichtung Biomasse zur Trocknung in die Trocknungseinrichtung. Durch Verbindung der Fördereinrichtung mit der Trocknungseinrichtung beziehungsweise durch Verbindung des Wärmeabfuhrkanals der Trocknungseinrichtung mit dem Wärmezufuhrkanal der Fördereinrichtung gelangt Wärme, die zur Trocknung der Biomasse in der Trocknungseinrichtung eingesetzt wird, zur vorgeschalteten Fördereinrichtung. Hierdurch kann bereits im Vorfeld, vor Bestückung der Trocknungseinrichtung, der Wassergehalt der Biomasse mit Rinde reduziert werden. Auf diese Weise kann der Einsatz von Energie zur Trocknung innerhalb der Trocknungseinrichtung reduziert werden.
Vorzugsweise weist die Trocknungseinrichtung einen Wälzbetttrockner zur gleichmäßigen Trocknung und Durchmischung auf. Ein Wälzbetttrockner ist geeignet, Hackschnitzel von Biomasse, wie z.B. Holzhackschnitzel und andere organische Stoffe, zu behandeln. Aufgrund seiner Funktionsweise eignet er sich für ungleichmäßig geformte Schüttgüter, die bei einer relativ hohen Anfangsfeuchte lange Verweilzeiten zur Trocknung bei moderaten Trocknungslufttemperaturen benötigen. Die zu trocknende Biomasse wird in einer von unten mit Warmluft angeströmten Schüttung mit einem sich langsam drehenden horizontalen Rührwerkzeugpaddel bewegt. Dabei wird das Trockengut stetig umgewälzt. Die Paddel sind derart angeordnet, dass das Trockengut von einem Eintrag zu einem Austrag gefördert wird. Während der Feststoff sich bewegt, wird er von unten nach oben von der Trocknungsluft durchströmt. Dadurch ist er besonders lange mit der Trocknungsluft in Kontakt, was zu einem gleichmäßigen Ergebnis führt.
Günstigerweise weist die Trocknungseinrichtung ein Werkzeug zum Zerkleinern von Biomasse auf. Dieses dient dazu, die Biomasse, die in die Trocknungseinrichtung geführt wird, vorab auf eine bestimmte Größe zu zerkleinern, um somit die Trocknung zu erleichtern und zu verbessern. Bei einem derartigen Werkzeug handelt es sich vorzugsweise um beispielsweise eine Hammermühle oder einen Shredder ähnlich einer Häckselmaschine, bei denen aus einem durch versetzt angebrachten Walzen aufgebauten Getriebe, einer Hacktrommel oder mittels einer Schlagscheibe eine Zerkleinerung vorgenommen wird.
Vorteilhafterweise sind die Trocknungseinrichtung bzw. das Werkzeug zum Zerkleinern auf die Verarbeitung von Durchforstungsholz ausgelegt. D.h., dass zum einen das Werkzeug Walzen bzw. Schlagscheiben aufweist, mit deren Hilfe derartiges Durchforstungsholz mit Rinde oder Koppelprodukte zerkleinert werden kann; und zum anderen, dass der Wälzbetttrockner Durchgänge aufweist, durch die das mit dem Werkzeug zerkleinerte Durchforstungsholz innerhalb des Wälzbetttrockners verbleibt, sodass stetig Wärme über Trocknungsluft eingebracht werden kann, ohne dass zerkleinertes Durchforstungsholz aus dem Wälzbetttrockner nach außen gelangt. Gleichwohl können Kleinbestandteile mit einem kleineren Durchmesser als die Durchgänge bereits in der Trocknungseinrichtung abgeschieden werden. Günstigerweise werden die aussortierten Kleinbestandteile gesammelt und einer weiteren Einrichtung, wie z.B. einer Wärmegewinnungseinheit, zugeführt. Das Werkzeug zum Zerkleinern ist idealerweise vor dem Wälzbetttrockner angeordnet. Auf diese Weise kann die Biomasse schneller und effektiver getrocknet werden
Ferner ist es bevorzugt, wenn die Fördereinrichtung mindestens einen wärmedurchlässigen Bereich, insbesondere Boden aufweist, an dem Biomasse angeordnet werden kann. Mit Hilfe einer derartig ausgestalteten Fördereinrichtung kann bereits Biomasse inkl. ihrer Rinde vor Zuführung in eine Trocknungseinrichtung vorgetrocknet werden. Hierbei ist es insbesondere von Vorteil, wenn der wärmedurchlässige Bereich im Boden der Fördereinrichtung angeordnet ist. Dadurch kann Wärme, eingeführt in die Fördereinrichtung, zur Vortrocknung der Biomasse mit Rinde genutzt werden. Anders ausgedrückt, kann beispielsweise Luft als Wärmeträger auf einfache Weise durch den wärmedurchlässigen Bereich strömen. Dadurch, dass warme Luft leichter ist als kalte und ein wärmedurchlässiger Bereich im Boden angeordnet ist, ist eine ausreichende Wegstrecke vorgesehen, die es erlaubt, die in der Luft gespeicherte Wärme an die auf dem wärmedurchlässigen Bereich angeordnete Biomasse zu übertragen. Damit kann insbesondere die Rinde bzw. die Borke der Biomasse getrocknet werden.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Holzverarbeitungseinrichtung eine Zerfaserungseinrichtung und/oder eine Trenneinrichtung aufweist. Mit Hilfe der Zerfaserungseinrichtung ist es möglich, die Biomasse aus der Trocknungseinrichtung nach dem Trocknen weiter zu zerkleinern. Hierbei findet eine weitere, feinere Zerkleinerung der Biomasse statt.
Ferner ist es günstig, wenn die Zerfaserungseinrichtung eine Mühle aufweist, die die Biomasse zerfasert. Bei einer konkreten Ausgestaltung der Mühle handelt es sich um eine Hammermühle, deren Hämmer so ausgebildet sind, dass diese energieschonend Biomasse zerkleinern und diese in kleinteilige Faserkonglomerate auftrennen.
Bevorzugterweise weist die Trenneinrichtung mindestens ein Sieb auf, insbesondere ein Taumelsieb, zur Trennung in zumindest zwei Trennfraktionen. Bei den zumindest zwei Trennfraktionen handelt es sich vorzugsweise um Fasern und Staub, insbesondere um Holzfasern, Holzstaub, Rindenstaub und nicht-feste Holzbestandteile, wie z.B. morsche Anteile im Stamm. Mit Hilfe dieser Ausgestaltung können Fasern und Faserkonglomerate klassiert werden und entsprechend den einzelnen Klassierungsgruppen zu weiteren Produkten verarbeitet werden. Demzufolge kann gewährleistet werden, dass zur Erzeugung hochwertiger Pellets lediglich hochwertiges Material in Form von entsprechend klassierten Fasern bzw. deren Konglomeraten verarbeitet wird.
Vorteilhafterweise weist die Trenneinrichtung optische Mittel zur optischen Trennung in zumindest zwei Trennfraktionen auf. Günstigerweise handelt es sich bei den mindestens zwei Trennfraktionen um Fasern und Staub, insbesondere Holzfasern und Holzstaub, Rindenstaub und/oder nicht-feste Holzbestandteile. Mit Hilfe der optischen Trennung ist ein hoher Reinheitsgrad an Holzfasern erreichbar, wobei das Trennen bzw. Abscheiden der Fasern aus der Gesamtheit der zerkleinerten Biomasse derart gewährleistet werden kann, dass der Staub aber auch Rinde der Biomasse nahezu vollständig von den Fasern abgetrennt wird. Zur Trennung von Fasern, Staub und Rinde kann eine sog. Sichterkennung eingesetzt werden, da z.B. Rinde dunkler als Holz bzw. Holzfasern ist.
Des Weiteren ist es günstig, wenn die Holzverarbeitungseinrichtung einen Puffer aufweist. Mit Hilfe dieses Puffers können beispielsweise Fasern nach dem Sieben in der Trenneinrichtung zur weiteren Aufbewahrung gelagert werden. Ferner ist es von Vorteil, wenn der Puffer an der Trenneinrichtung angeordnet ist. Auf diese Weise können kurze Wege zwischen der Trenneinrichtung und dem Puffer realisiert werden, was beispielsweise zu Energieeinsparung und Platzeinsparungen innerhalb einer Produktionshalle führt.
Bei einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, dass ein Biomasseverarbeitungsverfahren günstigerweise auf nachfolgende Weise verfährt.
In einem ersten Schritt wird idealerweise Biomasse in einer Fördereinrichtung vorgetrocknet. Auf diese Weise kann der Wassergehalt der Biomasse im Vorfeld verringert werden, sodass im nachfolgenden Schritt weniger Energie z.B. zum Trocknen aufgewendet werden muss. Insbesondere ist das Verfahren geeignet, Biomasse zusammen mit ihrer Rinde vorzutrocknen.
Folglich wird die Biomasse, bevor sie in die Trocknungseinrichtung eingebracht wird, vorgetrocknet. Dies spart Energie für z.B. eine nachfolgende Trocknungseinrichtung. Die Biomasse wird hauptsächlich auf der Außenseite getrocknet, wodurch die Rinde der Biomasse derart aufbereitet werden kann, dass günstigerweise der Wassergehalt der Rinde reduziert wird. Somit kann beispielsweise der Heizwert der Biomasse gesteigert werden.
Günstigerweise wird in einem nachfolgenden Schritt die Biomasse mit Hilfe einer Trocknungseinrichtung getrocknet. Auf diese Weise wird der Wassergehalt der Biomasse weiterhin reduziert, sodass eine Verarbeitung zu einem Endprodukt stattfinden kann. Demzufolge kann bei einer Verbrennung der Biomasse aufgrund des reduzierten Wassergehalts eine höhere Verbrennungstemperatur erreicht werden, sodass eine verbesserte oder sogar vollständige Verbrennung erzielbar wird. Denn die reduzierte Feuchtigkeit in der Biomasse (sog. Holzfeuchtigkeit) verursacht keine Energieeinbußen, die der Verdampfung des in der Biomasse gespeicherten Wassers geschuldet sind. Somit können höhere Temperaturen bei einer Verbrennung erreicht werden, wobei Kohlenstoffmonoxid (CO) oder Holzteer vermieden werden. Bei der Verbrennung der Biomasse unter hohen Temperaturen kann eine optimale Ausgasung stattfinden und somit eine optimale Verbrennung erreicht werden. Dadurch ist es möglich, die Restasche, inkl. der Flugasche in Wiesen, Feldern und Wäldern auszubringen.
Vorteilhafterweise wird vor dem Trocknen in der Trocknungseinrichtung die Biomasse zerkleinert. Dies erlaubt eine einfachere und effektivere Trocknung, da Biomasse einer bestimmten Größe leichter und mit weniger Energie zu trocknen ist als Biomasse beispielsweise in Form von Baumstämmen.
Vorzugsweise wird in einem weiteren Schritt Wärme aus der Trocknungseinrichtung zu einem wärmedurchlässigen Bereich der Fördereinrichtung abgeführt. Auf diese Weise gelangt Wärme, die zum Trocknen der Biomasse innerhalb der Trocknungseinrichtung eingesetzt wird, zum Vortrocknen innerhalb der Fördereinrichtung. Somit kann Energie eingespart werden sowie eine Prozesskette hinsichtlich des Energieverbrauchs optimiert werden. Auch kann Abwärme der Trocknungseinrichtung zur Fördereinrichtung geführt werden. Dies dient als weitere Energiesparmaßnahme, wodurch selbstverständlich neben Umweltaspekten auch der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Verfahrens verbessert wird.
Die Prozessgröße Wärme – wie bereits erläutert – wird über eine Systemgrenze dann übertragen, wenn Temperaturunterschiede zwischen zwei Systemen bzw. zwischen der Trocknungseinrichtung und der Fördereinrichtung vorhanden sind. Bei der Wärmeübertragung wird thermische Energie, nämlich Wärme, aufgrund des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik vom System mit höherer Temperatur in Richtung des Systems mit geringerer Temperatur übertragen. Dies gilt, solange eine Temperaturdifferenz zwischen zwei thermisch gekoppelten Systemen besteht, diese sich also noch nicht im thermischen Gleichgewicht befinden.
Zur Führung von Wärme beispielsweise von der Trocknungseinrichtung zur Fördereinrichtung, ist es günstig, wenn ein Fluid, wie z.B. Luft, als Träger der Wärme verwendet wird. Somit kann Wärme an einem Ort mit höherer Temperatur aufgenommen und an einem weiteren Ort mit geringerer Temperatur abgegeben werden. Auch ist es möglich, anstelle von Luft ein Fluid, wie Wasser, Öl oder Silikon zu verwenden.
Bei einem weiteren Schritt ist es günstig, wenn die Biomasse mittels einer Zerfaserungseinrichtung zerfasert wird. Mit Hilfe der Zerfaserung wird eine weitere Homogenisierung der Biomasse erreicht, wodurch ein hochwertiges Endprodukt erreichbar beziehungsweise erzielbar wird. Außerdem können auf diese Weise Einschlüsse in der Biomasse, wie z.B. morsche Bereiche oder Verunreinigungen wie Erde abgetrennt werden.
Günstigerweise wird in einem weiteren Schritt die zerfaserte Biomasse in zumindest zwei Trennfraktionen getrennt. Vorzugsweise findet eine Trennung in Fasern und Staub, insbesondere in Holzfasern und Holzstaub, vorzugsweise zusammen mit Rinde, statt. Aufgrund der vorbeschriebenen Trennung ist es möglich, nur hochwertiges Material bzw. Fasern den weiteren Prozessschritten zuzuführen und weitere Komponenten in Form von Erde, morschen Bestandteilen, Rinde und Staub aus der Prozesskette zu filtern. Bevorzugterweise sind Erde, morsche Bestandteilen, Rinde und Staub nach dem Trennen nur mehr in sehr geringen Mengen vorhanden. Durch die optimale Trennung in hochwertiges Material, wie Fasern, und weitere Komponenten, wie Erde, Rinde, usw. kann aus den weiteren Komponenten hochwertige Energie erzeugt werden. So wird aus dem Rohstoff Biomasse durch Trocknung und Trennung ein höherwertiges Produkt wie Pellets herstellt. Somit wird eine ähnlich einer Raffinerie das Ausgangsmaterial bzw. der Ausgangsrohstoff veredelt.
Günstigerweise wird bei einem weiteren Verfahrensschritt eine Trennfraktion zur Erzeugung von Wärme und/oder von elektrischer Energie genutzt. Aufgrund der vorbeschriebenen Trennung in Fasern und weitere Komponenten, wie Staub und Rinde, können bei diesem Verfahrensschritt die von den Fasern getrennten Komponenten bzw. Komponentenprodukte verwendet werden, um Wärme und/oder elektrische Energie zu erzeugen. Folglich können auch während des Verfahrens anfallende Stoffe und Komponentenprodukte innerhalb der Prozesskette zur weiteren Nutzung verwendet und diese gewinnbringend eingesetzt werden.
Ferner ist es in einem weiteren Verfahrensschritt bevorzugt, Wärme, erzeugt durch Verfeuerung von einer Trennfraktion, insbesondere von Staub und vorzugsweise Rinde, zur Trocknungseinrichtung zu führen. Mit Hilfe dieser Anordnung wird die Prozesskette optimiert und die von den Fasern getrennten Komponenten bzw. Komponentenprodukte, die während der Produktion innerhalb der Prozesskette anfallen, eingesetzt, um beispielsweise Wärme zu erzeugen. Die erzeugte Wärme kann ferner zum Trocknen von Biomasse mit Hilfe der vorbeschriebenen Trocknungseinrichtung eingesetzt werden. Somit kann aus der Komponente Staub, morsche Bestandteile, Rinde und/oder Erde, Wärme erzeugt werden, die zur Trocknung der angelieferten Biomasse mit Hilfe einer Trocknungseinrichtung eingesetzt wird, wobei die dort erzeugte Wärme weitergeleitet beziehungsweise weiter zu einer Fördereinrichtung zum Vortrocknen der Biomasse abgeführt wird.
Des Weiteren ist es bevorzugt, Wärme, generiert durch Erzeugung von elektrischer Energie, zur Trocknungseinrichtung zu führen. Auf diese Weise kann beispielsweise Abwärme einer Turbine, die zur Stromerzeugung eingesetzt wird, genutzt werden, um Biomasse zusammen mit deren Rinde in der Trocknungseinrichtung zu trocknen. Ferner kann die in die Trocknungseinrichtung geführte Wärme, aber auch die dort anfallende Abwärme zur Vortrocknung in der Fördereinrichtung genutzt werden. Hierfür ist es günstig, wenn die Wärme nach Durchlaufen der Trocknungseinrichtung zur Fördereinrichtung geführt wird. Selbstverständlich ist es auch möglich, die bei der Erzeugung von elektrischer Energie generierte Wärme direkt an die Fördereinrichtung abzugeben.
In einem weiteren Verfahrensschritt ist es von Vorteil, wenn Wärme aus der Fördereinrichtung nach Außen, insbesondere zur Umwelt hin, geführt wird. Auf diese Weise muss keine zusätzliche Abgasrauchführung oder dergleichen realisiert werden, wodurch Kosten sowie die Wartung eines Filters eingespart werden kann. Die direkte Abgabe an die Umwelt ist möglich, da vorzugsweise der Wärmestrom bzw. die Luft als Wärmeträger zuvor gereinigt wird.
Ferner ist es von Vorteil, wenn in einem weiteren Verfahrensschritt eine Trennfraktion, insbesondere Fasern, in einem Puffer gelagert werden. Mit Hilfe dieses Puffers können beispielsweise Fasern nach dem Trennen bzw. Sieben in der Trenneinrichtung zur weiteren Aufbewahrung gelagert werden. Auch kann der Puffer dazu verwendet werden, die Konglomerate an Fasern zu homogenisieren, wodurch einer weiteren Verarbeitung eine vergleichmäßigte Mischung an Fasern zugeführt werden kann.
Bei dem vorbeschriebenen Verfahren ist es günstig, wenn die dargestellten Verfahrensschritte mithilfe der Gegenstände der weiter oben beschriebenen Vorrichtung durchgeführt werden, so ist es z.B. möglich, eine Trenneinrichtung der Vorrichtung zum Trennen im Verfahren oder beispielsweise eine Trenneinrichtung für den Verfahrensschritt Trennen zu verwenden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Pelletierungsvorrichtung, insbesondere zur Herstellung von Pellets aus Biomasse, vorgesehen.
Hierbei weist bevorzugterweise die Pelletierungsvorrichtung eine Trocknungseinrichtung zum Trocknen von Biomasse auf. Dadurch ist es möglich, feuchtes Biomassenmaterial, wie z. B. Rinde eines Baumes (Borke), aber auch beispielsweise Stammholz eines Baumes auf einen vorbestimmten Wassergehalt zu trocknen. Dieser liegt vorzugsweise zwischen 9 und 11 %.
Vorzugsweise weist die Trocknungseinrichtung einen Wälzbetttrockner zur gleichmäßigen Trocknung und Durchmischung auf. Ein Wälzbetttrockner ist geeignet, Hackschnitzel von Biomasse, wie z.B. Holzhackschnitzel und andere organische Stoffe, zu behandeln. Aufgrund seiner Funktionsweise eignet er sich für ungleichmäßig geformte Schüttgüter, die bei einer relativ hohen Anfangsfeuchte lange Verweilzeiten zur Trocknung bei moderaten Trocknungslufttemperaturen benötigen. Die zu trocknende Biomasse wird in einer von unten mit Warmluft angeströmten Schüttung mit einem sich langsam drehenden horizontalen Rührwerkzeugpaddel bewegt. Dabei wird das Trockengut stetig umgewälzt. Die Paddel sind derart angeordnet, dass das Trockengut von einem Eintrag zu einem Austrag gefördert wird. Während der Feststoff sich bewegt, wird er von unten nach oben von der Trocknungsluft durchströmt. Dadurch ist er besonders lange mit der Trocknungsluft in Kontakt, was zu einem gleichmäßigen Ergebnis führt.
Idealerweise handelt es sich bei der Biomasse um faserige Biomasse, vorzugsweise Holzfasern. Faserige Biomasse eignet sich hervorragend zur Herstellung von Pellets, da Fasern einem Pellet eine hohe mechanische Stabilität verleihen sowie einen hohen Brennwert aufweisen.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Pelletierungsvorrichtung eine Trocknungseinrichtung zum Zerkleinern von Biomasse aufweist. Das Zerkleinern von Biomasse erlaubt eine effektivere Trocknung innerhalb der Trocknungseinrichtung und somit eine einfache und energiesparende Reduktion des Wassergehalts der Biomasse. Auch dient die Trocknungseinrichtung dazu, die Biomasse, die in die Trocknungseinrichtung geführt wird, vorab auf eine bestimmte Größe zu zerkleinern, um somit die Trocknung zu erleichtern und zu verbessern. Bei einem derartigen Werkzeug handelt es sich vorzugsweise um beispielsweise eine Hammermühle oder einen Schredder ähnlich einer Häckselmaschine, bei denen aus einem durch versetzt angebrachten Walzen aufgebauten Getriebe, mittels einer Hacktrommel oder mittels einer Schlagscheibe eine Zerkleinerung vorgenommen wird.
Vorteilhafterweise sind die Trocknungseinrichtung bzw. das Werkzeug zum Zerkleinern auf die Verarbeitung von Durchforstungsholz ausgelegt. D.h., dass zum einen das Werkzeug Walzen bzw. Schlagscheiben aufweist, mit deren Hilfe Biomasse bzw. Durchforstungsholz zusammen mit seiner Rinde oder Koppelprodukte zerkleinert werden kann; und zum anderen, dass der Wälzbetttrockner Durchgänge aufweist, durch die das mit dem Werkzeug zerkleinerte Durchforstungsholz innerhalb des Wälzbetttrockners verbleibt, sodass stetig Wärme über Trocknungsluft eingebracht werden kann, ohne dass zerkleinertes Durchforstungsholz aus dem Wälzbetttrockner nach außen gelangt. Gleichwohl können Kleinbestandteile mit einem kleineren Durchmesser als die Durchgänge bereits in der Trocknungseinrichtung abgeschieden werden. Günstigerweise werden die aussortierten Kleinbestandteile gesammelt und einer weiteren Einrichtung zugeführt.
Ferner ist es günstig, wenn die Pelletierungsvorrichtung eine Presseinrichtung zum Pressen von Pellets aufweist. Mithilfe einer derartigen Einrichtung können aus der Biomasse, die vorzugsweise in einem losen Zustand vorliegt, ein oder mehrere Pellets gepresst werden. Beim Pressvorgang wird Biomasse in die Presseinrichtung geführt, in der unter Druck mittels Kollerrädern die Biomasse durch eine Matrize gepresst wird. Die durch Reibung an der Matrize entstehende Wärme, setzt holzeigenes Lignin frei, welches den entstehenden Pellets eine Formstabilität durch Verhölzerung verleiht. Auch ist das Lignin anschließend auf der Außenseite der Pellets als glänzende Oberfläche sichtbar. Bei Lignin handelt es sich um feste Biopolymere, die in die pflanzliche Zellwand eingelagert werden und dadurch die Verholzung der Zelle bewirken (sog. Lignifizierung). Lignin bzw. Lignine sind somit wesentlich für die Festigkeit von pflanzlichen Geweben verantwortlich. Diese ermöglichen landlebenden Pflanzen und vor allem Bäumen den mechanischen Belastungen, hervorgerufen durch die Schwerkraft und Umwelteinflüsse wie Wind und Wetter, zu widerstehen.
Ferner ist es günstig, wenn die Pelletierungsvorrichtung eine Kühleinrichtung zum Kühlen der Pellets aufweist. Durch und während des Pressens von Pellets in einer Presseinrichtung entsteht aufgrund des hohen Reibungsgrades zwischen der Biomasse und einer Matrize, durch die die Biomasse gepresst wird, Wärme, wobei vorzugsweise die Biomasse bzw. deren Fasern beim Pressvorgang eine Temperatur von 95 bis 110°C erreichen. Hierbei wird günstigerweise eine niedrigere Temperatur, wie 95°C, bei einer weichen Biomasse, wie z.B. Kiefer, erreicht und bei einer harten Biomasse, wie beispielsweise Buche, eine Temperatur von 105°C. Durch Einstellung der Temperatur bzw. der einzubringenden Wärme in die Biomasse wird der Austritt von Lignin für die jeweilige Biomasse erreicht.
Diese Wärme befindet sich sowohl in der Matrize der Presseinrichtung als auch in den fertiggestellten Pellets. Idealerweise weisen die Pellets nach dem Pressen in einer Presseinrichtung eine Temperatur zwischen 95°C und 108°C auf. Hierdurch wird das Lignin in den Fasern aktiviert, wodurch eine Verhölzerung der Pellets ermöglich wird, wobei durch Aktivierung des Lignins die Zugabe von Bindemitteln vermieden werden kann.
Um die in den Pellets gespeicherte Energie, in Form von Wärme, für weitere Einrichtungen und/oder Verfahrensschritte nutzen zu können, wird vorzugsweise die Wärme aus der Kühleinrichtung in die Trocknungseinrichtung geführt. Dabei ist es günstig, wenn ein Wärmeabfuhrkanal der Kühleinrichtung mit einem Wärmezufuhrkanal der Trocknungseinrichtung verbunden ist. Auf diese Weise kann die Wärme effektiv und schnell von der Kühleinrichtung zur Trocknungseinrichtung geführt werden. Mithilfe der in der Kühleinrichtung gewonnenen Wärme, kann die Biomasse, die in die Trocknungseinrichtung zum Trocknen geführt wird, effektiv und energieschonend getrocknet werden. Somit kann die in der Presseinrichtung erzeugte Wärme zur Trocknung von Biomasse weiterverwendet werden.
Ferner ist es von Vorteil, wenn die Vorrichtung einen ersten Konditioneur aufweist. Günstigerweise erfasst dieser den Wassergehalt der Biomasse, insbesondere mittels Ultraschall. Somit kann auf einfache Weise der Wasseranteil innerhalb der Biomasse detektiert werden. Ferner ist es von Vorteil, wenn der erste Konditioneur den Wassergehalt der Biomasse mittels Wasser aus einer ersten Wasserdosierungseinrichtung auf einen Wassergehalt zwischen 7 und 13%, vorzugsweise auf einen Wassergehalt von 9,5–11% angepasst. Mithilfe der Adaptierung des Wassergehalts können mechanische Parameter der Biomasse auf ihrem Weg durch die Pelletierungsvorrichtung eingestellt werden. So ist es mit Hilfe des vorbezeichneten Wassergehalts möglich, sowohl Pellets zu pressen als auch die Biomasse auf einfache Weise durch die Pelletierungsvorrichtung zu führen. Insbesondere bei einem Wassergehalt zwischen 9,5 und 11% bildet sich ein ausreichender Wasserfilm zwischen der Biomasse und z. B. einer Förderrinne, in der die Biomasse geführt wird. Auf diese Weise ist eine Schmierung durch die Biomasse auf Förderstrecken möglich, wodurch die Reibung zwischen Biomasse und Förderstrecke reduziert und der Energieverbrauch zur Förderung der Biomasse gesenkt werden kann. Ferner verdunstet durch die bei der Produktion erzeugte Reibung zwischen Biomasse und Matrize das in der Biomasse enthaltene Wasser, sodass Pellets mit z.B. einem unterhalb der EU NORM ENplus A1 oder A2 liegenden Wassergehalt und somit mit hohem Brennwert erhalten werden.
Idealerweise weist die Pelletierungsvorrichtung eine Reifevorrichtung auf. Bevorzugterweise werden in dieser die Biomasse, insbesondere Fasern, zwischengelagert und durchmischt. Dadurch ist es möglich, das Wasser, eingebracht durch einen Konditioneur, in der Biomasse zu vergleichmäßigen bzw. der Biomasse die Gelegenheit zu geben, das Wasser aufzusaugen und zu speichern.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Vorrichtung einen zweiten Konditioneur aufweist. Bei diesem ist es günstig, den Wassergehalt der Biomasse, insbesondere mittels Ultraschall, zu erfassen. Somit kann der Wassergehalt der Biomasse erneut überprüft werden. Günstigerweise passt der zweite Konditioneur den Wassergehalt der Biomasse mittels Wasser aus einer zweiten Dosierungseinrichtung an. Hierbei ist es günstig, wenn der Wassergehalt zwischen 7 und 13%, vorzugsweise auf einen Wassergehalt von 9,5–11% angepasst wird. Der zweite Konditioneur hat der Vorteil, dass die Messung und Anpassung innerhalb des ersten Konditioneurs kontrolliert und ggf. korrigiert wird.
Sowohl beim ersten als auch beim zweiten Konditioneur ist es günstig, wenn der Wassergehalt mit Heißwasser, vorzugsweise durch eine Heißwasserbesprühung, erhöht wird. Auf diese Weise bleibt die in der Biomasse gespeicherte Wärme erhalten und wird nicht getauscht. Somit kann die Prozessgröße Wärme weiterhin im Prozess verbleiben und weiter verwendet werden.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn die Pelletierungsvorrichtung eine Sortiereinrichtung zum Sortieren der Pellets umfasst. Mithilfe der Sortiereinrichtung können nach dem Pressen der Pellets feste, in Pellets gebundene Bestandteile (wie Fasern) von losen Bestandteilen (wie Staub) getrennt werden. Auf diese Weise ist es möglich, ausschließlich Pellets bestimmter Größe und Form als Endprodukt zu erhalten. Auch kann somit eine vorgeschriebene Norm wie z.B. die EU NORM ENplus A1 oder ENplus A2 erreicht werden.
Bevorzugterweise weist die Pelletierungsvorrichtung eine Mischeinrichtung auf, die Wärme, die beim Kühlen der Pellets gewonnen wird, mit anderen Wärmeströmen, insbesondere aus weiteren Einrichtungen zusammenführt. Mithilfe der Mischeinrichtung kann folglich die durch das Abkühlen der Pellets gewonnene Wärme mit anderen Wärmeströmen aus anderen Einrichtungen, wie z. B. Abwärme von Turbinen oder einer Turbinenkühlung ebenfalls in die Mischeinrichtung überführt und vereint bzw. gemischt werden.
Ferner ist es günstig, wenn die Pelletierungsvorrichtung mindestens eine Lagerzelle aufweist. In dieser können die produzierten Pellets nach dem Sieben in der Sortiereinrichtung gelagert werden und anschließend günstigerweise lose verladen und/oder abgesackt und/oder für die Erzeugung von Ökoenergie vergast werden. Durch das lose Verladen können die erzeugten Pellets in großen Mengen in Silo-LKW abgefüllt werden. Das Absacken erlaubt vorbestimmte Mengen an Pellets in Säcken an den Endverbraucher zum Beheizen einer Wohneinrichtung zu verkaufen. Das Vergasen der Pellets ermöglicht die Erzeugung von Ökoenergie als eine sofortige Verwendung der Pellets in einem angeschlossenen Ökokraftwerk. Des Weiteren ist es bevorzugt, eine Lagerzelle für Pellets gemäß der Norm ENplus A1/A2 bereitzuhalten. In diese Lagerzelle kann z.B. bei Inbetriebnahme einer Anlage mit der Pelletierungsvorrichtung oder nach dem Beheben einer Störung beim Wiederanfahren produziert werden, solange bis alle Parameter für die weitere Produktion (nach z.B. den Betriebshandbüchern) eingestellt und kontrolliert sind.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung weist ein Verfahren zur Herstellung von Pellets, vorzugsweise von Holzpellets, nachfolgende Schritte auf.
Vorteilhafterweise umfasst ein Schritt das Trocknen von Biomasse mithilfe einer Trocknungseinrichtung. Bei der Biomasse handelt es sich günstigerweise um faserige Biomasse, vorzugsweise Holzfasern. Durch das Trocknen der Biomasse wird zum einen ein hoher Brennwert für die Biomasse erzielt, und zum anderen dient dieser Schritt auch der Weiterverarbeitung der Biomasse zu Pellets. Das Trocknen geschieht günstigerweise mithilfe einer Trocknungseinrichtung. Bei dieser handelt es sich günstigerweise um einen Wälzbetttrockner zur gleichmäßigen Trocknung und Durchmischung. Ein Wälzbetttrockner ist geeignet, Hackschnitzel von Biomasse, wie z.B. Holzhackschnitzel und andere organische Stoffe, zu behandeln. Aufgrund seiner Funktionsweise eignet er sich für ungleichmäßig geformte Schüttgüter, die bei einer relativ hohen Anfangsfeuchte lange Verweilzeiten zur Trocknung bei moderaten Trocknungslufttemperaturen benötigen. Die zu trocknende Biomasse wird in einer von unten mit Warmluft angeströmten Schüttung mit einem sich langsam drehenden horizontalen Rührwerkzeugpaddel bewegt. Dabei wird das Trockengut stetig umgewälzt. Die Paddel sind derart angeordnet, dass das Trockengut von einem Eintrag zu einem Austrag gefördert wird. Während der Feststoff sich bewegt, wird er von unten nach oben von der Trocknungsluft, die günstigerweise eine Temperatur von 90 bis max. 105°C aufweist, durchströmt. Dadurch ist er besonders lange mit der Trocknungsluft in Kontakt, was zu einem gleichmäßigen Ergebnis führt.
Günstigerweise umfasst ein weiterer Schritt das Pressen der Biomasse zu Pellets mithilfe einer Presseinrichtung. Eine Presseinrichtung weist günstigerweise eine Matrize sowie mindestens ein Kollerrad auf, mit dessen Hilfe die Biomasse durch die Matrize gepresst wird. Bei diesem Vorgang entsteht Wärme sowohl in der Matrize als auch in der gepressten Biomasse.
In einem weiteren Verfahrensschritt werden günstigerweise die Pellets mit einer Kühleinrichtung gekühlt. Auf diese Weise wird die durch das Pressen erzeugte Wärme innerhalb der Pellets von diesen abgeführt, wodurch das Lagern und in weiterer Folge das Verladen und Verpacken bei Raumtemperatur ermöglicht wird.
Bevorzugterweise wird in einem weiteren Schritt des Verfahrens zur Herstellung von Pellets, Wärme aus der Kühleinrichtung zur Trocknungseinrichtung abgeführt. Auf diese Weise kann die beim Kühlen der Pellets abgeführte Wärme zum Trocknen von Biomasse in der Trocknungseinrichtung verwendet werden. Somit kann Energie für die Trocknungseinrichtung bzw. für die zur Trocknung eingesetzte Wärme innerhalb der Trocknungseinrichtung eingespart werden. Ferner wird der Wirkungsgrad eines derartigen Verfahrens erhöht. Ferner ist ein solches Verfahren hinsichtlich Umweltaspekten optimal, wobei Wärme, die in einem Prozess erzeugt wird, wiederverwendet und nicht ungenutzt in der Prozesskette verbleibt oder sogar abgeführt wird.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird vorzugsweise nach dem Trocknen der Wassergehalt der Biomasse erfasst. Dies geschieht günstigerweise mittels Ultraschall. Aufgrund der Tatsache, dass Ultraschall sich in einem dichten Medium wie Wasser hervorragend ausbreitet, kann anhand des empfangenen Signals eines Ultraschallsenders auf einfache Weise der Wassergehalt bestimmt werden. Denn je intensiver das Signal bzw. je näher das Empfangssignal am Ausgangssignal, desto höher der Wassergehalt. Das Erfassen des Wassergehalts dient der Reduktion von Reibung zwischen der Biomasse und z. B. einer Förderrinne, in der die Biomasse geführt wird. Somit ist eine Schmierung durch die Biomasse auf Förderstrecken möglich, wodurch der Energieverbrauch zur Förderung der Biomasse gesenkt werden kann.
Ferner ist es in einem weiteren Verfahrensschritt günstig, wenn nach dem Erfassen des Wassergehalts der Biomasse der Wassergehalt mittels Wasser einer ersten Wasserdosierungseinrichtung erhöht wird. Günstigerweise wird der Wassergehalt zwischen 7 und 13%, vorzugweise auf 9,5–11% eingestellt. Das eingebrachte Wasser dient der Verbesserung der Schmierung zwischen Biomasse und eine Förderrinne. Dieser Wassergehalt kann auf einfache Weise durch Reibung in der Matrize bei Erzeugung bzw. beim Pressen von Pellets entweichen, sodass Pellets mit einem niedrigen Wassergehalt und hohem Brennwert erhalten werden.
Ferner ist es günstig, wenn die Biomasse in einer Reifeeinrichtung zwischengelagert und durchmischt wird. Auf diese Weise kann der Wassergehalt der Biomasse vergleichmäßigt werden. Denn durch die Zwischenlagerung und das Durchmischen wird der Biomasse die Möglichkeit eröffnet, Wasser aufzunehmen und zu speichern. Dieses Wasser dient der Schmierung der Biomasse auf z.B. einer Förderrinne bzw. auf Förderstrecken.
Günstigerweise wird nach dem Vergleichmäßigen des Wassergehalts der Biomasse der Wassergehalt ein weiteres Mal erfasst. Dies geschieht vorteilhafterweise mittels Ultraschall. Da sich beispielsweise Ultraschall in einem dichten Medium wie Wasser hervorragend ausbreitet, kann anhand des empfangenen Signals eines Ultraschallsenders auf einfache Weise der Wassergehalt – wie bereits oben beschrieben – bestimmt werden. Je näher das Empfangssignal am Ausgangssignal, desto höher der Wassergehalt. Für den Fall, dass der Wassergehalt von einem Sollwert abweicht, ist es bevorzugt, nach dem Erfassen des Wassergehalts der Biomasse den Wassergehalt mittels Wasser einer weiteren Wasserdosierungseinrichtung zu erhöhen. Vorteilhafterweise wird die Biomasse auf einen Wassergehalt zwischen 7 und 13%, vorzugsweise auf einen Wassergehalt von 9,5–11% eingestellt. Wie bereits erwähnt, kann mithilfe dieses Wassergehalts einfach die Reibung der Biomasse zu einer Förderrinne verringert werden. Auch kann dieser Wassergehalt auf einfache Weise durch Reibung in der Matrize bei Erzeugung von Pellets entweichen, sodass Pellets mit einem niedrigen Wassergehalt und hohem Brennwert erzeugbar sind.
Des Weiteren ist es günstig, wenn durch Pressen der Biomasse zu Pellets mithilfe der Presseinrichtung die Biomasse auf eine vorgegebene Temperatur aufgewärmt wird. Dies geschieht vorzugsweise auf einen Temperatur zwischen 85°C und 115°C. Bevorzugterweise wird die Biomasse auf eine Temperatur zwischen 98°C und 105°C aufgewärmt. In den vorgenannten Temperaturbereich, der während des Pressens der Biomasse durch die Matrize einer Presseinrichtung mithilfe von Kollerrädern erzielt wird, ist es möglich, das Lignin in der Biomasse zu aktivieren. Dieses wirkt als Bindemittel, sodass auf künstliche Zusatzstoffe verzichtet werden kann. Das Lignin verleiht den gepressten Pellets zum einen eine glänzende Oberfläche und zum anderen eine hohe Formstabilität, da das Lignin für die Verhölzerung von Biomasse verantwortlich ist.
In einem weiteren Verfahrensschritt ist es günstig, Wärme der gepressten Pellets abzuführen, um die Pellets auf eine vorgegeben Temperatur, vorzugsweise Raumtemperatur zu kühlen. Die abgeführte Wärme wird vorzugsweise zur Trocknungseinrichtung geführt, wo sie zur Trocknung von Biomasse eingesetzt wird. Dadurch können Energie und Kosten eingespart werden. Somit kann die in der Presseinrichtung erzeugte Wärme zur Trocknung von Biomasse weiterverwendet werden.
Ferner ist es in einem weiteren Verfahrensschritt günstig, Wärme, die beim Kühlen der Pellets gewonnen wird, mit anderen Wärmeströmen zusammenzuführen. Günstigerweise wird die Wärme mit Wärmeströmen aus weiteren Verfahrensbereichen zusammengeführt. So ist es beispielsweise möglich, Wärme aus der Kühleinrichtung mit Abwärme von z.B. einer Turbine und deren Turbinenkühlung zusammenzuführen und weiterzuleiten bzw. weiterzuführen. Vorzugsweise wird die Wärme in einem oder mehreren sog. ORC bzw. einer Anlage mit Abwärme-Kraft-Kopplung genutzt, um elektrische Energie zu erzeugen.
Bei einem ORC handelt es sich vorzugsweise um eine Anlage mit Abwärme-Kraft-Kopplung bzw. um einen sog. Organic Rankine Cycle (Abkürzung ORC), bei dem der Betrieb von Dampfturbinen mit einem anderen Arbeitsmittel als Wasserdampf, wie z.B. bestimmte Öle mit einer niedrigen Verdampfungstemperatur (z.B. Silikonöl) realisiert wird. Ein derartiges Verfahren bzw. eine solche Anlage kommt bevorzugterweise dann zum Einsatz, wenn das zur Verfügung stehende Temperaturgefälle zwischen Wärmequelle und – senke zu niedrig für den Betrieb einer von Wasserdampf angetriebenen Turbine ist.
Ferner ist es günstig, nach dem Kühlen die Pellets zu sortieren. Vorteilhafterweise geschieht dies mittels Sieben. Hierzu eignet sich günstigerweise ein Rüttel- oder Taumelsieb. Ein derartiges Sieb ist auf einfache Weise ausgestaltet und trennt Pellets bestimmter Größe von kleineren Schnittresten oder Schnittabfällen, sodass eine Abfüllung von qualitativ hochwertigen Pellets, die einer Norm wie z.B. EU NORM ENplus A1 oder ENplus A2 folgen, gewährleistet werden kann.
Des Weiteren ist es in einem weiteren Verfahrensschritt bevorzugt, die Pellets nach dem Sortieren zu lagern. Günstigerweise sind die gelagerten Pellets lose verladbar und/oder absackbar und/oder für die Erzeugung von Ökoenergie vergasbar. Mittels der losen Verladbarkeit können die erzeugten Pellets in großen Mengen in Silo-LKW transportiert und beispielsweise zu Verbraucherstätten befördert werden. Mittels des Absackens ist es möglich, vorbestimmte Mengen an Pellets in Säcken an den Endverbraucher zum Beheizen einer Wohneinrichtung zu verkaufen. Durch Vergasen der Pellets zur Erzeugung von Ökoenergie ist eine sofortige Verwendung der Pellets in einem angeschlossenen Ökokraftwerk möglich.
Vorzugsweise weist die oben beschriebene Vorrichtung sowie das Verfahren des Weiteren eine Zerfaserungseinrichtung zum Zerfasern (z.B. eine Mühle), eine Trenneinrichtung zum Trennen (z.B. ein Sieb) sowie einen Puffer zum Zwischenlagern auf. Dabei sind die vorgenannten Einrichtungen bzw. Gegenstände und Verfahrensschritte bevorzugterweise zwischen der Presseinrichtung und der Trocknungseinrichtung angeordnet. Bezüglich weiterer Merkmale und Ausgestaltung der Zerfaserungseinrichtung, der Trenneinrichtung sowie dem Puffer wird auf obige Ausführungen unter den anderen Erfindungsaspekten verwiesen, die hier ebenfalls zutreffen.
Bei dem vorbeschriebenen Verfahren ist es günstig, wenn die dargestellten Verfahrensschritte mithilfe der Gegenstände der weiter oben beschriebenen Vorrichtung durchgeführt werden, so ist es beispielsweise möglich, eine Sortiereinrichtung für den Verfahrensschritt Sortieren zu verwenden.
Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus Biomasse vorgesehen. Diese weist idealerweise eine Wärmegewinnungseinrichtung zur Erzeugung von Wärme und eine Trocknungseinrichtung auf.
Vorteilhafterweise ist ein Wärmeabzugskanal der Wärmegewinnungseinrichtung mit einem Wärmezufuhrkanal der Trocknungseinrichtung verbunden. Somit kann Wärme aus der Wärmegewinnungseinrichtung in die Trocknungseinrichtung geführt werden. Bei der Trocknungseinrichtung handelt es sich vorzugsweise um einen Wälzbetttrockner zur gleichmäßigen Trocknung und Durchmischung von Biomasse, insbesondere Durchforstungsholz.
Vorzugsweise weist die Trocknungseinrichtung einen Wälzbetttrockner zur gleichmäßigen Trocknung und Durchmischung auf. Ein Wälzbetttrockner eignet sich insbesondere für Hackschnitzel von Biomasse, wie z.B. Holzhackschnitzel und andere organische Stoffe. Aufgrund seiner konstruktiven Ausgestaltung kann er Schüttgüter trocknen, die bei einer relativ hohen Anfangsfeuchte lange Verweilzeiten zur Trocknung bei moderaten Trocknungslufttemperaturen benötigen. Die zu trocknende Biomasse wird in einer von unten mit Warmluft angeströmten Schüttung mit einem sich langsam drehenden horizontalen Rührwerkzeugpaddel bewegt. Dabei wird das Trockengut stetig umgewälzt. Die Paddel sind derart angeordnet, dass das Trockengut von einem Eintrag zu einem Austrag gefördert wird. Während der Feststoff sich bewegt, wird er von unten nach oben von der Trocknungsluft, die günstigerweise eine Temperatur von 90 bis max. 105°C aufweist, durchströmt. Dadurch ist er besonders lange mit der Trocknungsluft in Kontakt, was zu einem gleichmäßigen Ergebnis führt.
Ferner weist eine Trocknungseinrichtung günstigerweise ein Werkzeug zum Zerkleinern von Biomasse auf. Vorteilhafterweise sind die Trocknungseinrichtung sowie das Werkzeug zum Zerkleinern auf die Verarbeitung von Durchforstungsholz und Koppelprodukte ausgelegt. D.h., dass zum einen das Werkzeug Walzen, Hacktrommel oder Schlagscheiben aufweist, mit deren Hilfe derartiges Durchforstungsholz zerkleinert werden kann; und zum anderen, dass der Wälzbetttrockner Durchgänge aufweist, durch die das mit dem Werkzeug zerkleinerte Durchforstungsholz innerhalb des Wälzbetttrockners verbleibt, sodass stetig Wärme über Trocknungsluft eingebracht werden kann, ohne dass zerkleinertes Durchforstungsholz aus dem Wälzbetttrockner nach außen gelangt. Das Werkzeug zum Zerkleinern ist idealerweise vor dem Wälzbetttrockner angeordnet. Auf diese Weise kann die Biomasse schneller und effektiver getrocknet werden.
Ferner ist es bevorzugt, wenn ein Mischer warmes Fluid aus der Wärmegewinnungseinrichtung mit kühlem Fluid vermischt, um die Temperatur des warmen Fluids zu verringern. Auf diese Weise wird die im warmen Fluid enthaltene Wärme auf eine größere Fluidmenge verteilt, wodurch die Temperatur der gemischten Fluide im Vergleich zur Temperatur des warmen Fluids sinkt. Auf diese Weise wird nicht nur eine Temperaturverringerung herbeigeführt, sondern Wärme, erzeugt aus der Wärmegewinnungseinrichtung, auf einen größeren Massenstrom verteilt. Dies hat den Vorteil, Fluid mit einem hohen Wärmeanteil bzw. mit hoher Temperatur für die weitere Nutzung innerhalb der Vorrichtung verwendbar zu machen.
Ferner ist es bevorzugt, dass eine Abscheidungseinrichtung das Fluid aus dem Mischer von Verschmutzungen befreit. Auf diese Weise können Verschmutzungen, die durch Verbrennen von beispielsweise Holzstaub, Rindenstaub sowie nicht-festen Holzbestandteilen in der Wärmegewinnungseinrichtung entstehen, wie z. B. Feinstaub, herausgefiltert werden. Günstigerweise geschieht dies unter Zuhilfenahme der Zentrifugalkraft. Auf diese Weise ist der Einsatz teurer Filtersiebe nicht notwendig, da mithilfe der Zentrifugalkraft ein kontinuierlicher Filter, ohne Ersatz und mit geringem Reinigungsaufwand realisiert wird.
Ferner ist es günstig, wenn die Vorrichtung mindestens eine Turbine aufweist. Idealerweise wird der Turbine Wärme aus der Wärmegewinnungseinrichtung und/oder aus dem Mischer zur Generierung von elektrischer Energie zugeführt. Mithilfe der gewonnen Wärme aus der Wärmegewinnungseinrichtung kann die Turbine betrieben werden. Diese setzt thermische Energie, also Wärme, in mechanische Energie, also Wellenarbeit, um. Somit kann aus Wärme mechanische Energie bzw. durch Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie Strom und Spannung, also elektrische Energie, erzeugt werden. Dabei ist es möglich, dass die Wärme aus der Wärmegewinnungseinrichtung auf direktem Wege in die mindestens eine Turbine, vorzugsweise eines ORC, gelangt oder aber über den vorbeschriebenen Mischer.
Günstigerweise weist die Vorrichtung eine Mischeinrichtung auf, die Abwärme von mindestens einer Turbine aufnimmt. Auch ist es möglich, Wärme, erzeugt durch Kühlung von der mindestens einer Turbine, in der Mischeinrichtung aufzunehmen. Vorteilhafterweise können auch andere Wärmeströme, insbesondere aus weiteren Bereichen der Vorrichtung, in der Mischeinrichtung zusammengeführt werden. Somit ist es also möglich, Wärme aus der mindestens einen Turbine mit Wärme aus beispielsweise einer Kühleinrichtung für Pellets zu vermischen und auf eine vorgesehene Temperatur, beispielsweise 105°C, zu bringen.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Energiegewinnung aus Biomasse vorgesehen. Dieses bedient sich vorzugsweise faseriger Biomasse, insbesondere Holzfasern. Ferner bedient sich dieses Verfahren günstigerweise einer Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus Biomasse, wie es zuvor dargestellt wurde.
Ein erfindungsgemäßer Schritt umfasst das Erzeugen von Wärme durch Verfeuern von zerkleinerter Biomasse, insbesondere Holzstaub und Rinde. Bei zerkleinerter Biomasse handelt es sich größtenteils um derartig zerkleinerte Bestandteile, die in der Größenordnung von Staub und/oder Rinde liegen. Derartig kleine Teile sind schwer zu binden, z.B. für eine Pelletsproduktion. Gleichwohl ist diese Biomasse brennbar und kann somit zur Wärmeerzeugung verfeuert werden.
Ein weitere erfindungsgemäßer Schritt sieht günstigerweise das Trocknen von Biomasse mithilfe der durch Verfeuern erzeugten Wärme vor. Auf diese Weise kann die aus zerkleinerter Biomasse gewonnene Wärme zum Trocknen von Biomasse eingesetzt werden. Somit kann beispielsweise Biomasse mit Rinde derart aufbereitet werden, dass insbesondere der Wassergehalt der Rinde reduziert wird, wodurch wiederum der Heizwert der Biomasse gesteigert wird. Folglich kann die Verbrennungstemperatur bei Verbrennung einer nach der Erfindung behandelten Biomasse erhöht werden. Denn durch die reduzierte Feuchtigkeit in der Biomasse (sog. Holzfeuchtigkeit) wird weniger Wärme für die Verdampfung des in der Biomasse gespeicherten Wassers benötigt. Somit erreichen die Verbrennungsflammen höhere Temperaturen und es kann eine sog. vollständige Verbrennung erzielt werden, wobei Stoffe wie Kohlenstoffmonoxid (CO) oder Holzteer vermieden werden können.
Ferner ist es in einem weiteren Verfahrensschritt günstig, die erzeugte Wärme weiter zu nutzen, um mindestens eine Turbine zur elektrischen Energieerzeugung anzutreiben. Somit kann thermische Energie in mechanische und mechanische Energie in elektrische umgewandelt werden. Vorzugsweise wird die Wärme in einem sog. ORC bzw. einer Anlage mit Abwärme-Kraft-Kopplung genutzt, um elektrische Energie zu erzeugen.
Bei einem ORC handelt es sich vorzugsweise um eine Anlage mit Abwärme-Kraft-Kopplung bzw. um einen sog. Organic Rankine Cycle (Abkürzung ORC), bei dem der Betrieb von Dampfturbinen mit einem anderen Arbeitsmittel als Wasserdampf, wie z.B. bestimmte Öle mit einer niedrigen Verdampfungstemperatur (z.B. Silikonöl) realisiert wird. Ein derartiges Verfahren bzw. eine solche Anlage kommt bevorzugterweise dann zum Einsatz, wenn das zur Verfügung stehende Temperaturgefälle zwischen Wärmequelle und -senke zu niedrig für den Betrieb einer von Wasserdampf angetriebenen Turbine ist.
Des Weiteren ist es günstig, die erzeugte Wärme in einem Fluid zu speichern und durch Zumischen eines weiteren Fluides die Temperatur des Fluides zu verringern. Auf diese Weise wird die in einem warmen Fluid enthaltene Wärme auf eine größere Fluidmenge verteilt, wodurch die Temperatur der gemischten Fluide im Vergleich zur Temperatur des warmen Fluids sinkt. Auf diese Weise wird nicht nur eine Temperaturverringerung herbeigeführt, sondern Wärme auf einen größeren Massenstrom verteilt. Dies hat den Vorteil, Fluid mit einem hohen Wärmeanteil bzw. mit hoher Temperatur für die weitere Nutzung verwendbar gemacht wird. Bei dem Fluid handelt es sich vorzugsweise um Luft, da diese bereits günstigerweise in einer Wärmegewinnungseinrichtung erzeugt wurde.
Des Weiteren ist es in einem Verfahrensschritt günstig, wenn eine Abscheidungseinrichtung Verschmutzungen aus dem Fluid filtert. Vorzugsweise geschieht dies mittels Zentrifugalkraft. Auf diese Weise können Verschmutzungen, die durch Verbrennen von beispielsweise Holzstaub, Rindenstaub sowie nicht-festen Holzbestandteilen in der Wärmegewinnungseinrichtung entstehen, wie z. B. Feinstaub, herausgefiltert werden. Durch die Nutzung der Zentrifugalkraft ist der Einsatz teurer Filtersiebe nicht notwendig, da mithilfe der Zentrifugalkraft ein kontinuierlicher Filter, ohne Ersatz und mit geringem Reinigungsaufwand realisiert werden kann.
Bei einem weiteren Verfahrensschritt ist es günstig, Abwärme der Turbinen und/oder Wärme, erzeugt durch Kühlung der Turbinen, abzuführen. Vorzugsweise wird die Abwärme und/oder Wärme mit anderen Wärmeströmen zusammengeführt. Günstigerweise werden die anderen Wärmeströme aus weiteren Verfahrensbereichen, wie z.B. aus einer Kühlung für Pellets, zusammengeführt. Auf diese Weise kann Wärme gesammelt und gezielt an einen Ort geführt werden.
Bei dem vorbeschriebenen Verfahren ist es günstig, wenn die dargestellten Verfahrensschritte mithilfe der Gegenstände der weiter oben beschriebenen Vorrichtung durchgeführt werden, so ist es z.B. möglich, eine Wärmegewinnungseinrichtung der Vorrichtung zum Verfeuern von Biomasse einzusetzen.
Die vorbeschriebenen Merkmale, sind alle miteinander kombinierbar. So ist es z.B. möglich, die Merkmale der Biomasseverarbeitungsvorrichtung mit denen der Pelletierungsvorrichtung und mit denen der Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus Biomasse zu kombinieren. Selbstverständlich können auch die Merkmale des Biomasseverarbeitungsverfahrens mit denen des Verfahrens zur Herstellung von Pellets und mit denen des Verfahrens zur Energiegewinnung aus Biomasse kombiniert werden. Auch ist die Kombination der vorgenannten Vorrichtungen mit den Verfahren möglich.
Vorteilhaft an der vorgestellten Erfindung ist ferner, dass die erzeugte Wärme vom Erzeugungsort, wie z.B. der Wärmegewinnungseinrichtung, günstigerweise zur Trocknungseinrichtung und vorzugsweise hin zur Fördereinrichtung geführt werden kann, ohne dass die Wärme über einen verlustreichen Wärmetauscher geführt werden muss. Dies gelingt vorteilhafterweise dadurch, dass als Wärmeträger Luft eingesetzt wird. Auf diese Weise kann durch Verbrennung erzeugte und in Luft gespeicherte Wärme ohne Verluste, die bei einem Wärmetauscher zwangsläufig entstehen, durch die einzelnen Einrichtungen eingesammelt werden, um dann an einem Einsatzort (Trocknungseinrichtung und/oder Fördereinrichtung) an Biomasse abgegeben zu werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
Im Folgenden wird die Erfindung beschrieben, welche eine Biomasseverarbeitungsvorrichtung, eine Pelletierungsvorrichtung sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus Biomasse betrifft. Die vorbeschriebenen Vorrichtungen sind miteinander kombinierbar, wie gezeigt werden wird.
Ferner wird im Folgenden die Erfindung beschrieben, die ein Biomasseverarbeitungsverfahren, ein Verfahren zur Herstellung von Pellets sowie ein Verfahren zur Energiegewinnung aus Biomasse betrifft. Die vorbeschriebenen Verfahren sind miteinander kombinierbar, wie gezeigt werden wird.
Auch ist die Kombination der vorgenannten Vorrichtungen mit den Verfahren möglich.
Die Zeichnungen zeigen schematisch:
1 ein Fließschema sowie eine Biomasseverarbeitungsvorrichtung,
2 ein Fließschema sowie eine Pelletierungsvorrichtung zur Herstellung von Holzpellets,
3 ein Fließschema sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus Biomasse, und
4 ein Fließschema sowie eine Produktionsanlage mit einer Biomasseverarbeitungsvorrichtung, eine Pelletierungsvorrichtung zur Herstellung von Holzpellets und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus Biomasse.
In der nachfolgenden Figurenbeschreibung der 1 bis 4 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände.
1 zeigt ein Fließschema sowie eine Biomasseverarbeitungsvorrichtung für Durchforstungsholz und Koppelprodukte, wie Baumwipfel. Die Vorrichtung weist eine Großhackmaschine 1 für Durchforstungsholz aller Arten, einen Waldhackgut-Schubboden 2 bzw. einen Schubboden als Fördereinrichtung und einen Waldhackgut-Trockner 3 als Trocknungseinrichtung auf.
Die Großhackmaschine 1 zerteilt das angelieferte Durchforstungsholz zu Waldhackgut. Durchforstungsholz umfasst beispielsweise Baumstämme, Äste und Sträucher, sowie Miscanthus Giganteus und allen weiteren schnell wachsenden Pflanzen und Energiehölzern. Auch weist Durchforstungsholz feuchte Rinde auf. Bei der Zerkleinerung durch die Großhackmaschine 1 werden kleinere Einheiten erzeugt, wie z.B. G 20 bis G 60 vorzugsweise G 30 bis G 40 gemäß der europäischen Hackgutnorm EN 14961. Selbstverständlich sind auch weiter Größen denkbar. Auf diese Weise können z.B. ganze Baumstämme zusammen mit ihrer Rinde vorzerkleinert werden.
Das zerkleinerte Durchforstungsholz bzw. das Waldhackgut mit samt seiner Rinde wird auf den Schubboden 2 geschüttet. Der Schubboden 2 weist einen Doppelboden als wärmedurchlässigen Bereich auf, der über Schrägschlitzbleche verfügt, sodass Luft durch den Doppelboden bzw. durch den Waldhackgut-Schubboden strömen kann. Länge und Breite des Waldhackgut-Schubbodens 2 sind zum einen auf die erforderliche Menge an Waldhackgut zur Produktion von Holzpellets ausgelegt, zum anderen ist insbesondere die Länge des Waldhackgutschubbodens 2 auf eine Reduktion des Wassergehalts im Waldhackgut um ca. 1–9% ausgelegt. Folglich kann mithilfe des Schubbodens 2 Waldhackgut mit Rinde und sonstige Biomassen, wobei auf die richtige Schütthöhe zu achten ist (2 bis 6 Meter), vorgetrocknet werden.
An den Schubboden 2 ist – wie in 1 dargestellt – der Waldhackgut-Trockner 3 angeschlossen, der das Waldhackgut übernimmt, das über eine Dosierschnecke (nicht dargestellt) von dem Waldhackgutschubboden 2 zum Wälzbetttrockner gefördert wird. Der Waldhackgut-Trockner 3 umfasst einen Wälzbetttrockner und optional ein Werkzeug zum weiteren Zerkleinern des Waldhackguts (beide nicht dargestellt), wobei das Werkzeug zum Zerkleinern idealerweise vor dem Wälzbetttrockner angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Biomasse schneller und effektiver getrocknet werden.
Bei dem Werkzeug zum Zerkleinern kann es sich beispielsweise um eine Häckselmaschine handeln, die aus einem durch versetzt angebrachten Walzen aufgebauten Getriebe, mittels einer Hacktrommel oder mittels einer Schlagscheibe eine Zerkleinerung des Waldhackguts in definierte Chipgrößen vornimmt. Unter der vorbestimmten Chipgröße wird beispielsweise die europäische Hackgutnorm EN 14961 verstanden. Bei diesen ist beispielsweise eine Hauptfraktion (Massenanteil >60 %) mit Teilen von einer Größe von 2,8 ... 16 mm und einem Durchmesser von ø 30 mm vertreten, ein Feinanteil (Massenanteil <20 %) mit Teilen kleiner als (<) 2,8 mm und ein Grobanteil (Massenanteil <20 %) mit Teilen größer als (>) 16 mm. Hinsichtlich weiterer Normen wird auf einschlägige Fachliteratur verwiesen.
Der Wälzbetttrockner weist im Wesentlichen eine wärme-durchströmbare Trommel sowie Paddelwalzen auf, die das zerkleinerte Waldhackgut durch die Trommel von einem Eintrag zu einem Austrag fördern.
Aufgrund seiner Funktionsweise eignet sich der Wälzbetttrockner für Schüttgüter, die bei einer relativ hohen Anfangsfeuchte lange Verweilzeiten zur Trocknung benötigen. Das zu trocknende Waldhackgut wird in einer von unten mit Warmluft angeströmten Schüttung mit der sich langsam drehenden Paddelwalze bewegt, die das Waldhackgut durch den Wälzbetttrockner 3 bzw. dessen Trommel führt bzw. schiebt. Dabei wird das zerkleinerte Waldhackgut gemeinsam mit seiner Rinde stetig umgewälzt. Die langsame Drehbewegung der Paddelwalze ermöglicht eine gute Durchmischung des Waldhackgutes in der Trommel und sorgt dafür, dass der Wassergehalt des Waldhackgutes von ca. 40% auf 9–10% verringert wird, bevor es in eine Austragsschnecke des Trockners gelangt. Während sich das Waldhackgut bewegt, wird es von unten nach oben von warmer Trocknungsluft, die günstigerweise eine Temperatur von 90 bis max. 105°C aufweist, umströmt. Dadurch ist es besonders lange mit der Trocknungsluft in Kontakt, was zu einem gleichmäßigen Ergebnis führt.
Aufgrund des stetigen Einbringens von warmer Luft zur Trocknung des zerkleinerten Waldhackgutes weist der Wälzbetttrockner bzw. der Waldhackguttrockner 3 neben einem Wärmezufuhrkanal 3a zum Einbringen von warmer Luft auch einen Wärmeabfuhrkanal 3b auf. Über den Wärmeabfuhrkanal wird die eingebrachte Luft nach Übertragung von Wärme auf das Waldhackgut aus dem Wälzbetttrockner geführt.
Der Schubboden 2 weist einen Wärmezufuhrkanal 2a auf, der mit dem Wärmeabfuhrkanal 3b des Wälzbetttrockners verbunden ist. Somit wird die in der Luft verbliebene Wärme nach Durchlauf durch den Wälzbetttrockner weiterverwendet, um das Waldhackgut auf dem Schubboden 2 vorzutrocknen. Hierzu ist der Wärmezufuhrkanal 2a des Schubbodens 2 mit dem oben erwähnten Doppelboden als wärmedurchlässiger Bereich verbunden, sodass die in der Luft verbliebene Wärme direkt auf das Waldhackgut, angeordnet bzw. aufgeschüttet auf dem Schubboden 2, trifft.
Wie bereits oben erläutert, ist die Trommel bzw. ein Korb des Wälzbetttrockners bzw. des Waldhackguttrockners 3 luftdurchlässig ausgestaltet. Hierzu sind im Wälzbetttrockner Durchgänge mit einem vorbestimmten Durchmesser vorgesehen, durch die Kleinbestandteile mit einem kleineren Durchmesser als die Durchgänge bereits in der Trocknungseinrichtung abgeschieden werden. Diese Kleinbestandteile wie z.B. Staub können somit bereits im Vorfeld abgesondert und gesammelt sowie einer weiteren Vorrichtung zur Weiterverarbeitung wie z.B. einer Wärmegewinnungseinheit, ausgestaltet als Verbrennungseinheit 5a, zugeführt werden.
Ferner weist die Biomasseverarbeitungsvorrichtung für Durchforstungsholz und Koppelprodukte einen Metall- und Schwergutabscheider, eine Hammermühle als Zerfaserungseinrichtung, eine Trenneinrichtung als Taumelsieb und einen Puffer als Fasersilo auf.
Alle anderen Bestandteile, wie Rinde und Fasern, des zerkleinerten Waldhackgutes gelangen nach Passieren des Waldhackguttrockners 3 über eine Austragsschnecke zu einem Metall- und Schwergutabscheider (nicht dargestellt). Dieser separiert über eine Magnetwalze Metall- und Eisenteile in einen separat vorgesehenen Container. Ebenfalls fördert der Schwergutabscheider Steine und nicht-holzartige Bestandteile in einen Container.
Im Anschluss daran wird das zerkleinerte und getrocknete Waldhackgut zur weiteren Zerkleinerung in eine Zerfaserungseinrichtung, ausgestaltet als Hammermühle 4, gefördert. Die Hammermühle 4 weist speziell ausgestaltete Hämmer auf, die an einem Rotor angeordnet sind und die beispielsweise Rinde und nicht-festes Waldhackgut, wie z.B. Holzstaub und morsche Anteile im Stamm, zerschlagen. Ferner wird das feste Waldhackgut in Form von Holz zerfasert, sodass Fasern und Konglomerate von Holzfasern gebildet werden.
Der Rotor der Hammermühle 4 reibt mit seinen Hämmern bzw. mit Hammerschlägen das zerkleinerte Waldhackgut durch ein Sieb, das rund um den Rotor angeordnet ist. Dadurch wird eine optimale Länge und Breite für die Konglomerate von Holzfasern bzw. einzelne Holzfasern erreicht.
Aufgrund der trockenen Beschaffenheit des Waldhackgutes weist die Hammermühle 4 ferner ein Gebläse zur Erzeugung von Unterdruck im Rotorbereich auf. Dadurch wird in der Hammermühle 4 das gesamte Waldhackgut, umfassend Fasern sowie Rinde, Rinden- und Holzstaub, abgesaugt. Die Absaugung gewährleistet einen gleichmäßigen Unterdruck im Rotorbereich von 0,2 bis 0,9 Millibar. Somit kann ein optimaler Wirkungsgrad der Hammermühle erzielt werden, wobei gleichzeitig kein Waldhackgut verloren geht. Die abgesaugte Luft kann über einen Filter gereinigt und ins Freie abgegeben werden oder in einer weiteren Einrichtung innerhalb eines weiteren Prozesses weiter genutzt werden.
Entweder bereits innerhalb der Hammermühle 4 oder nach Austragung des zerkleinerten Waldhackgutes aus der Hammermühle 4 wird dieses klassiert, um Feinteile wie z.B. Staub einer bestimmten Größe auszusortieren.
Die Klassierung wird im Anschluss an die Hammermühle 4 mit einem Taumelsieb 5 als Trenneinrichtung vorgenommen, in welches das zerschlagene bzw. zerkleinerte bzw. zerfaserte Waldhackgut gefördert wird. Das Taumelsieb weist vier Siebebenen auf, die Holzfasern von Rinde und Holzstaub bzw. Rindenstaub sowie nicht-festen Holzbestandteilen, wie z.B. morsche Anteile im Stamm, trennen. Die einzelnen Siebebenen unterscheiden sich durch unterschiedliche Maschenweiten, wobei auch unterschiedliche Trennfraktionen von Holzfasern erreicht werden. Auf der obersten Ebene wird das zerschlagene Waldhackgut abgesondert, das nicht durch die Siebebene mit der größten Maschenweite passt. Die Maschenweite von Siebebene zu Siebebene verringert sich sukzessive, sodass auf der vierten Ebene idealerweise nur zerschlagenes bzw. zerfasertes Waldhackgut in der Größenordnung von Holzstaub, Rindenstaub sowie nicht-festen Holzbestandteilen aufgefangen wird. Folglich kann auf diese Weise das zerfaserte Waldhackgut in vier Trennfraktionen klassiert werden.
Alternativ ist es auch möglich, optische Mittel zur optischen Trennung von Holzfasern und Holzstaub einzusetzen. Hierfür wird beispielsweise das zerkleinerte Waldhackgut eine vorbestimmte Wegstrecke fallen gelassen. Hierbei erfassen am Anfang der Wegstrecke Kameras die Größe der einzelnen Teile des Waldhackgutes. Luftdüsen, ebenfalls auf der Wegstrecke, jedoch unterhalb der Kameras angeordnet, klassieren durch gezieltes Steuern als Ergebnis einer Auswertung der Kameraerfassung die einzelnen Teile des Waldhackgutes in vorgesehene Behälter. Dies geschieht dadurch, dass die Luftdüsen gezielt mittels Luft die jeweiligen Klassen an Waldhackgut voneinander trennen. Auch kann eine Sichterkennung eingesetzt werden, da z.B. Rinde dunkler als Holz bzw. Holzfasern ist.
Die Trennfraktion des vierten Siebdecks, also der Holzstaub, der Rindenstaub sowie die nicht-festen Holzbestandteile, wird wie die Trennfraktion Rinde über eine Förderschnecke zu einem Zwischenpuffer (nicht dargestellt) zur weiteren Verarbeitung und Verwertung transportiert.
Die Fraktionen der ersten drei Siebebenen werden in einer Förderschnecke zu einem Fasersilo 6 als Puffer oder zum ersten Konditioneur 7 transportiert. Bei tiefen Außentemperaturen ist mehr Leistung für die Trocknung erforderlich, daher kann auch vorzugsweise die dritte Siebstufe oder auch weitere Siebstufen für die Wärmegewinnungsanlage verwendet werden.
Bei einer Störung dient das Fasersilo 6 als Puffer, in das klassiertes, zerfasertes Waldhackgut bzw. Holzfasermaterial gefördert wird. Ferner dient das Fasersilo 6 dazu, Schwankungen in den vorbeschriebenen Prozessen bzw. in den vorbeschriebenen Einrichtungen zu puffern, sodass die nachfolgenden Einrichtungen bzw. Schritte ohne Unterbrechung und kontinuierlich ablaufen können. Folglich dient der Puffer zur Zwischenlagerung, sollte ein Stopp in der nachgelagerten Produktion stattfinden. Zudem ist es möglich, das Fasersilo für eine Beimengung von trockenen Hobel- und Sägespänen zu nutzen und somit die nachgelagerten Produktionsabläufe noch besser auszulasten.
Oben diskutierte Vorrichtung ist geeignet ein Verfahren durchzuführen, in welchem bei einem ersten Verfahrensschritt des Fließschemas nach 1 Durchforstungsholz aller Arten sowie Koppelprodukte aus einer Großhackmaschine 1, die das Durchforstungsholz und die Koppelprodukte zerteilt, in einen Waldhackgutschubboden bzw. in einen Schubboden 2 geführt wird.
Für die Trocknung des Waldhackguts im Schubboden 2 wird Abluft aus dem Wärmeabfuhrkanal 3b des Waldhackguttrockners 3 durch Schrägschlitzbleche des Schubbodens 2 geführt. Gleichzeitig wird das Waldhackgut aus dem Schubboden 2 in den Wälzbetttrockner 3 bzw. den Waldhackguttrockner 3 geführt, um die im Waldhackgutschubboden 2 begonnene Trocknung fortzusetzen.
Nach Trocknung des Waldhackguts im Wälzbetttrockner des Waldhackguttrockners 3 wird das Waldhackgut in eine Mühle 4 zur Zerfaserung geführt. Die erhaltenen Fasern und Konglomerate an Fasern werden danach in einem Taumelsieb 5 klassiert. Dabei wird das zerfaserte Waldhackgut in mehreren Siebebenen in Trennfraktionen, wie Fasern, Holzfasern von Rinde und Holzstaub bzw. Rindenstaub sowie nicht-festen Holzbestandteilen (Holzstaub und morsche Anteile im Stamm) getrennt.
Im Anschluss daran werden die einzelnen klassierten Trennfraktionen in einem oder mehreren Puffern zwischengelagert, der im Falle eines Stopps in der nachgelagerten Produktion das getrocknete und zerfaserte Waldhackgut aufnimmt.
2 zeigt ein Fließschema sowie eine Pelletierungsvorrichtung zur Herstellung von Pellets aus Biomasse, insbesondere aus Durchforstungsholz. Die Pelletierungsvorrichtung umfasst einen Waldhackgut-Trockner 3 als Trocknungseinrichtung, einen Pelletsgegenstromkühlung 11 als Kühleinrichtung zum Kühlen der Pellets und eine Pelletspresse 10 als Presseinrichtung zum Pressen von Pellets.
Der Pelletspresse vorgeschaltet ist ein Waldhackgut-Trockner 3, der einen Wälzbetttrockner und optional ein Werkzeug zum weiteren Zerkleinern des Waldhackguts umfasst.
Bei dem Werkzeug zum Zerkleinern kann es sich beispielsweise um eine Häckselmaschine handeln, die aus einem durch versetzt angebrachten Walzen aufgebauten Getriebe, mittels einer Hacktrommel oder mittels einer Schlagscheibe eine Zerkleinerung des Waldhackguts in definierte Chipgrößen vornimmt. Für den Fall, dass dieses eingesetzt wird, ist es günstigerweise vor dem Wälzbetttrockner angeordnet.
Der Wälzbetttrockner weist im Wesentlichen eine wärme-durchströmbare Trommel bzw. Korb sowie Paddelwalzen auf, die das zerkleinerte Waldhackgut durch die Trommel von einem Eintrag zu einem Austrag fördern.
Aufgrund seiner Funktionsweise eignet sich der Wälzbetttrockner für Schüttgüter, die bei einer relativ hohen Anfangsfeuchte lange Verweilzeiten zur Trocknung benötigen. Das zu trocknende Waldhackgut wird in einer von unten mit Warmluft angeströmten Schüttung mit der sich langsam drehenden Paddelwalze bewegt, die das Waldhackgut durch den Wälzbetttrockner des Waldhackguttrockners 3 bzw. dessen Trommel führt bzw. schiebt. Dabei wird das zerkleinerte Waldhackgut stetig umgewälzt. Die langsame Drehbewegung der Paddelwalze ermöglicht eine gute Durchmischung des Waldhackgutes in der Trommel und sorgt dafür, dass der Wassergehalt des Waldhackgutes von ca. 40% auf 9–10% verringert wird, bevor es in eine Austragsschnecke des Trockners gelangt. Während sich das Waldhackgut bewegt, wird es von unten nach oben von warmer Trocknungsluft, die günstigerweise eine Temperatur von 90 bis max. 105°C aufweist, umströmt. Dadurch ist es besonders lange mit der Trocknungsluft in Kontakt, was zu einem gleichmäßigen Ergebnis führt.
Aufgrund des stetigen Einbringens von warmer Luft zur Trocknung des zerkleinerten Waldhackgutes weist der Wälzbetttrockner neben einem Wärmezufuhrkanal 3a zum Einbringen von warmer Luft auch einen Wärmeabfuhrkanal 3b auf. Über den Wärmeabfuhrkanal wird die eingebrachte Luft nach Übertragung von Wärme auf das Waldhackgut aus dem Wälzbetttrockner 3 geführt.
Ferner weist die Pelletierungsvorrichtung zur Herstellung von Pellets aus Biomasse, insbesondere aus Durchforstungsholz, einen ersten und einen zweiten Konditioneur 7, 9 sowie einen Reifebehälter 8, ein Pelletssieb 12 als Siebeinrichtung und Lagerzellen 13 auf.
Der Waldhackgut-Trockner 3 ist mit einem ersten Konditioneur 7 verbunden, um die Materialtemperatur, die beim Trocknungsvorgang entsteht, mitzunehmen. Im ersten Konditioneur 7 werden Trennfraktionen einer Hammermühle 4 (nicht dargestellt), die nach Feinteilen einer bestimmten Größe, wie z.B. Staub, Rinde und/oder Fasern, klassiert wurden, konditioniert. Somit gelangt zerfasertes Waldhackgut bestimmter Klassierung in den ersten Konditioneur 7. Bei dem zerfaserten Waldhackgut handelt es sich um Fasern von Biomasse, insbesondere um Durchforstungsholz aller Arten, wie z.B. um Laubhölzer, wie z.B. Esche, Kastanie, Birke, Buche, usw. oder um Nadelhölzer, wie z.B. Eibe, Fichte, Tanne, usw. oder um Sträucher, wie z.B. Efeu, Feuerdorn, Brombeere oder dgl, oder um einen Energieträger wie Miscanthus Giganteus.
Das zerfaserte Waldhackgut wird über eine Förderschnecke (nicht dargestellt) zum ersten Konditioneur 7 transportiert. Die Temperatur des zerfaserten Waldhackguts vor dem Konditioneur liegt ca. zwischen 40 und 50°C. Die im Waldhackgut gespeicherte Wärme wurde durch den Waldhackgut-Trockner 3 und die Hammermühle 4 (nicht dargestellt) in das Waldhackgut eingebracht. Die Erhaltung der Materialtemperatur ist wichtig für eine weitere Verarbeitung, insbesondere zur Verarbeitung zu Holzpellets. Denn Lignin wird erst bei einer Temperatur ab ca. 95°C freigesetzt. Bei Lignin handelt es sich um feste Biopolymere, die in die pflanzliche Zellwand eingelagert werden und dadurch die Verholzung der Zelle bewirken (sog. Lignifizierung). Lignin bzw. Lignine sind somit wesentlich für die Festigkeit von pflanzlichen Geweben verantwortlich. Diese ermöglichen landlebenden Pflanzen und vor allem Bäumen den mechanischen Belastungen, hervorgerufen durch die Schwerkraft und Umwelteinflüsse wie Wind und Wetter, zu widerstehen.
Zusammengefasst wird das Waldhackgut nach der Trocknung dem ersten Konditioneur 7 zugeführt. Der erste Konditioneur weist eine Messstation, eine Wasserdosierungseinrichtung sowie einen Paddelmischer auf. Der Paddelmischer fördert mithilfe von Paddeln das Waldhackgut durch den ersten Konditioneur 7 von einem Eingang zu einem Ausgang.
Mit Hilfe der Messstation wird der Wassergehalt des Waldhackgutes mittels Ultraschall erfasst, wobei durch die Wasserdosierungseinrichtung das Waldhackgut, falls notwendig, mittels Heißwasser besprüht bzw. befeuchtet werden kann. In der Regel werden die Fasern des Waldhackgutes mit einem Wassergehalt von 9–10% eingebracht. Für den Fall, dass eine Ultraschallauswertung eine Abweichung des Wassergehalts des Waldhackgutes von seinem Idealwert, der vorzugsweise bei ca. 9,5–11% liegt, ermittelt, wird mit Heißwasser befeuchtet. Das Heißwasser weist dabei eine Temperatur von 98°C auf, die keine Wärme aus dem zu befeuchtenden zerfaserten Waldhackgut entnimmt. Günstigerweise wird die im Waldhackgut gespeicherte Wärme weiter erhöht.
Ein ausreichender Wassergehalt hat den Vorteil, dass ein Wasserfilm zwischen dem Waldhackgut und z. B. einer Förderrinne für das Waldhackgut gebildet wird. Somit kann eine Schmierung auf Förderstrecken gewährleistet werden. Ferner kann die Brandgefahr aufgrund eines ausreichenden Wassergehalts reduziert werden.
Im Anschluss an den ersten Konditioneur 7 ist ein Reifebehälter 8 angeordnet. In diesem werden die Holzfasern bzw. das zerfaserte Waldhackgut für eine Zeitspanne von ca. 10–15 Minuten zwischengelagert und durchmischt, damit das Wasser gleichmäßig in das Waldhackgut eindringen kann. Somit kann nach Konditionierung der Fasern des Waldhackguts auf einheitliche Eigenschaften, das Wasser gleichmäßig in den Rohstoff einwirken und das Waldhackgut vergleichmäßigt werden. Anschließend werden die Waldhackgutfasern zu einem zweiten Konditioneur 9 über ein Austragrührwerk (nicht dargestellt) transportiert.
Im zweiten Konditioneur, der sich an den Reifebehälter anschließt, wird erneut der Wassergehalt des zerfaserten Waldhackguts bzw. der Waldhackgutfasern gemessen und abhängig vom Ergebnis noch einmal mit Heißwasser befeuchtet. Dieser Vorgang wird über Ultraschallmessung durchgeführt und vorzugsweise von einem Pelletiertechniker per Hand eingestellt. Aufgrund der Einstellung des korrekten Wassergehalts in den Fasern des Waldhackgutes ist es ferner möglich, das sog. Lignin in den Fasern des Rohmaterials als Klebstoff zu aktivieren. Im zweiten Konditioneur 9, der ebenfalls eine Messstation zur Erfassung des Feuchtegehalts der Waldhackgutfasern sowie einen Paddelmischer aufweist, wird nochmals das gesamte Waldhackgut auf einen einheitlichen Feuchtigkeitsgehalt kontrolliert und dieser dementsprechend adaptiert, falls notwendig.
Nach Einstellung der Parameter, insbesondere des Feuchtigkeitsgehalts für die Waldhackgutfasern, gelangen diese zu einer Pelletpresse 10. Die Presse 10 übernimmt das Fasermaterial vom Ausgang des zweiten Konditioneurs 9, wobei das Material mittels einer Schiebevorrichtung auf eine Matrize innerhalb der Presse befördert wird. Bei einer derartigen Presse handelt es sich um eine so genannte Matrizenpresse, wobei für die Holzfaserpelletierung Ring- und Flachmatrizen eingesetzt werden. In dieser Matrizenpresse werden das zerfaserte Walzhackgut bzw. die Waldhackgutfasern mit Kollerwalzen durch Bohrungen bzw. Presskanäle der Matrize gepresst, wobei der Konuswinkel am Presskanalbeginn bei den Presskanälen auf die jeweiligen zu fertigenden Pellets angepasst ist. Das Pressen geschieht bei hohem Druck und mindestens 40°C sowie einem Wassergehalt zwischen 9,5 und 11%.
Aufgrund der vorherrschenden Druckverhältnisse sowie der mechanischen Arbeit, hervorgerufen durch die Kollerräder, sowie durch die Reibung der Waldhackgutfasern durch die Matrize, wird in den Waldhackgutfasern eine Temperatur von ca. über 95°C im Presskanal erreicht. Auf diese Weise wird das im Rohstoff enthaltene Lignin freigesetzt und aktiviert. Das Lignin dient innerhalb der Presse zur Schmierung, aber auch als Klebstoff für Pellets. Auf diese Weise kann beispielsweise eine stabile Form für die Pellets erhalten werden, da das aktivierte Lignin wie ein Stabilisator wirkt und so für stabile Holzpellets nach dem Pressen sorgt.
An der Austrittseite der Matrize der Pelletspresse 10 werden anschließend die ausgetragenen Pellets auf die gewünschte Länge zugeschnitten bzw. gebrochen. Die Länge der Pellets kann dabei sowohl durch die einstellbare Schnittlänge der Pellets als auch durch den Durchmesser der einzelnen Presskanäle der Matrize angepasst und verändert werden.
Nach Erzeugung der Pellets in der Pelletpresse 10 weisen diese eine Temperatur von ca. 103°C auf. Am Austritt der Presse 10 werden die Pellets von einem Austragsförderband übernommen und über einen Beförderungsvorrichtung zu der Kühleinrichtung, ausgestaltet als Pelletsgegenstromkühlung 11, transportiert. Die Pelletsgegenstromkühlung 11 kühlt mit Hilfe von Außenluft die Pellets auf Umgebungstemperatur ab, wobei gleichzeitig eine Aushärtung der Pellets stattfindet. Die Abluft aus der Pelletsgegenstromkühlung 11 (ca. 80°C) wird über einen Wärmeabfuhrkanal 11a einer Mischeinrichtung in Form einer Mischbox 5f zugeführt, wobei die in der Abluft gespeicherte Wärme vom Wärmeabfuhrkanal 11a über die Mischbox 5f zum Wärmezufuhrkanal 3a des Waldhackguttrockners geführt wird. Die Mischbox 5f kann den Wärmestrom aus der Pelletsgegenstromkühlung 11 mit anderen Wärmeströmen, insbesondere aus weiteren Einrichtungen zusammenführen. Mithilfe der Mischeinrichtung kann folglich die durch das Abkühlen der Pellets gewonnene Wärme mit anderen Wärmeströmen aus anderen Einrichtungen, wie z. B. Abwärme von Turbinen oder einer Turbinenkühlung ebenfalls in die Mischeinrichtung überführt und vereint bzw. gemischt werden.
Nach Abkühlung der Pellets kommen diese in eine Sortiereinrichtung zum Sortieren der Pellets, ausgestaltet als Doppeldeckschwingsiebanordnung 12. Diese Siebanordnung ist entsprechend einer Pellets-Norm, wie z.B. EU NORM ENplus A1 oder ENplus A2, angepasst, sodass nur Pellets, die der Norm entsprechen, in eine nachgeschaltete Lagerzelle 13 beispielsweise zur Abpackung gelangen. Pellets mit zu kurzen Längen, geringem Durchmesser oder aber Staub werden über eine Förderschnecke in Richtung einer Wärmegewinnungseinheit, ausgestaltet als Verbrennungseinheit 5a, der Verbrennung zugeführt.
Vor Abpackung der Pellets in beispielsweise verschiedene Sackgrößen oder vor Abfüllung in einen Silo-LKW und Aufbewahrung in einem Lagerzellen werden die gekühlten Pellets noch einmal gesiebt um einen Feinanteil von Biomasse bzw. Holz, der nicht innerhalb eines Pellets gebunden wurde, abzuscheiden und diesen der Produktion beziehungsweise dem Produktionsstrom zu Beginn beim Waldhackguttrockner 3 erneut zuzuführen.
Ferner werden Pellets deren Länge außerhalb der Norm liegen, auf die korrekte Länge gebrochen. Dies geschieht vorzugsweise mit Hilfe einer einstellbaren Brechvorrichtung, wie z.B. einem Cracker, am Ende eines Siebdecks. Dieser bricht die Pellets auf Normlänge und fördert sie weiter in Richtung von nachgeschalteten Lagerzellen 13. Die Lagerzellen 13 nehmen die erzeugten und auf Raumtemperatur abgekühlten Pellets auf. Aus den Lagerzellen 13 können die Pellets beispielswiese lose verladen werden 14a oder in bestimmte Sackgrößen abgesackt werden 14b. Auch ist es möglich die erzeugten Pellets zur Pelletsvergasung und somit zur Erzeugung von Ökostrom 14c zu verwenden.
Obige Ausführungen in Verfahrensschritten kurz zusammengefasst schildern, wie nach Trocknung von Waldhackgut in einem Wälzbetttrockner eines Waldhackguttrockners 3 das Waldhackgut, insbesondere Fasern, wie Holzfasern, in einen ersten Konditioneur 7 geführt wird. In diesem wird die zerfaserte Biomasse bzw. das zerfaserte Waldhackgut bzw. Waldhackgutfasern auf ihren Wassergehalt kontrolliert und gegebenenfalls auf einen Wassergehalt zwischen 9,5 und 11% adaptiert.
Danach werden die Waldhackgutfasern in einen Reifebehälter geführt, in welchem das eventuell im ersten Konditioneur 7 eingebrachte Heißwasser gleichmäßig in die Waldhackgutfasern einwirken kann.
Im Anschluss daran ist ein zweiter Konditioneur 9 angeordnet, der erneut den Wassergehalt des zerfaserten Waldhackguts bzw. der Waldhackgutfasern detektiert und abhängig vom Ergebnis nochmals mit Heißwasser befeuchtet. Somit wird es möglich, das sog. Lignin in den Waldhackgutfasern als Klebstoff zur Aktivierung vorzubereiten.
Danach werden die Waldhackgutfasern in einer Pelletpresse 10 zu Pellets gepresst. Aufgrund der dort verrichteten mechanischen Arbeit sowie durch die Reibung der Waldhackgutfasern mit einer Matrize der Presse 10 werden die Waldhackgutfasern auf eine Temperatur von ca. über 95°C erwärmt. Auf diese Weise wird das im Rohstoff enthaltene Lignin freigesetzt und aktiviert.
Bei Austritt der Pellets aus der Pelletspresse 10 werden diese auf die gewünschte Länge zugeschnitten.
Nach Erzeugung der Pellets werden die Pellets zu einer Pelletsgegenstromkühlung 11 geführt. Die Pelletsgegenstromkühlung 11 kühlt mit Hilfe von Außenluft die Pellets auf Umgebungstemperatur ab, wobei die Abluft aus der Pelletsgegenstromkühlung 11 (ca. 80°C) einer Mischbox 5f zugeführt wird. Die Mischbox 5f kann den Wärmestrom aus der Pelletsgegenstromkühlung 11 mit anderen Wärmeströmen, insbesondere aus weiteren Einrichtungen, wie z.B. ORCs bzw. Turbinen, zusammenführen. Somit kann die durch das Abkühlen der Pellets gewonnene Wärme mit anderen Wärmeströmen vereint bzw. gemischt werden.
Nach Abkühlung der Pellets werden diese entsprechend einer Pellets-Norm, wie z.B. EU NORM ENplus A1 oder ENplus A2, gesiebt und anschließend die der Norm entsprechenden Pellets in einer nachgeschalteten Lagerzelle 13 gelagert. Von der Norm abweichende Pellets werden in Richtung einer Wärmegewinnungseinheit, ausgestaltet als Verbrennungseinheit 5a, der Verbrennung und Gewinnung von Wärme zugeführt.
Hiernach sind die gesiebten Pellets zum Verkauf bereit und können der Lagerzelle entnommen werden.
3 zeigt ein Fließschema sowie eine Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus Biomasse. Die Vorrichtung umfasst eine Wärmegewinnungseinrichtung als Verbrennungseinheit 5a zur Erzeugung von Wärme und eine Trocknungseinrichtung als Waldhackgut-Trockner 3.
Ferner weist die Verbrennungseinheit 5a einen Wärmeabzugskanal 5a-1 auf, der mit einem Wärmezufuhrkanal 3a des Waldhackgut-Trockners 3 verbunden ist, um Wärme aus der Verbrennungseinheit 5a in den Waldhackgut-Trockner 3 zu führen.
Der Waldhackgut-Trockner 3 umfasst einen Wälzbetttrockner und optional ein Werkzeug zum weiteren Zerkleinern des Waldhackguts auf.
Bei dem Werkzeug zum Zerkleinern kann es sich beispielsweise um eine Häckselmaschine handeln, die aus einem durch versetzt angebrachten Walzen aufgebauten Getriebe, mittels Hacktrommel oder mittels einer Schlagscheibe eine Zerkleinerung des Waldhackguts in definierte Chipgrößen vornimmt.
Der Wälzbetttrockner weist im Wesentlichen eine wärme-durchströmbare Trommel sowie Paddelwalzen auf, die das zerkleinerte Waldhackgut durch die Trommel von einem Eintrag zu einem Austrag fördern.
Aufgrund seiner Funktionsweise eignet sich der Wälzbetttrockner für Schüttgüter, die bei einer relativ hohen Anfangsfeuchte lange Verweilzeiten zur Trocknung benötigen. Das zu trocknende Waldhackgut wird in einer von unten mit Warmluft angeströmten Schüttung mit der sich langsam drehenden Paddelwalze bewegt, die das Waldhackgut durch den Wälzbetttrockner 3 bzw. dessen Trommel führt bzw. schiebt. Dabei wird das zerkleinerte Waldhackgut stetig umgewälzt. Die langsame Drehbewegung der Paddelwalze ermöglicht eine gute Durchmischung des Waldhackgutes in der Trommel und sorgt dafür, dass der Wassergehalt des Waldhackgutes von ca. 40% auf 9–10% verringert wird, bevor es in eine Austragsschnecke des Trockners gelangt. Während sich das Waldhackgut bewegt, wird es von unten nach oben von warmer Trocknungsluft, die günstigerweise eine Temperatur von 90 bis max. 105°C aufweist, umströmt. Dadurch ist es besonders lange mit der Trocknungsluft in Kontakt, was zu einem gleichmäßigen Ergebnis führt.
Die erwähnte Trocknungsluft bzw. die darin gespeicherte Wärme wird in der Verbrennungseinheit 5a erzeugt. Hierbei ist der Wärmeabzugskanal 5a-1 der Verbrennungseinheit 5a mit dem Wärmezufuhrkanal 3a des Waldhackgut-Trockners 3 verbunden, um Wärme, die in Luft gespeichert und mithilfe dieser übertragen wird, aus der Verbrennungseinheit 5a in den Waldhackgut-Trockner 3 zu führen.
Zur Erzeugung von Wärme in der Verbrennungseinheit 5a wird brennbares Material bzw. Biomasse bevorzugterweise in Form von Rinde und Staub bzw. Holzstaub aber auch Rindenstaub sowie nicht-feste Holzbestandteile, wie morsche Anteile eines Stammes, verbrannt. Dieses Material wird aus dem Waldhackgut gewonnen, das im Wälzbetttrockner des Waldhackgut-Trockners 3 getrocknet wird. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um Biomassenmaterial, wie Rinde und Staub bzw. Holzstaub, mit dem eine Weiterverarbeitung zu beispielsweise Holzpellets nicht möglich ist. Dieses Material, wie nicht-faserige Bestandteile von Biomasse, z.B. Holzstaub, wird günstigerweise in dem Wälzbetttrockner abgeschieden. Auch ist zusätzlich die Trennung von faserigem Biomassematerial und nicht-faserigen Bestandteile wie Staub in einer weiteren, nicht dargestellten, Siebeinrichtung möglich, die nach dem Waldhackgut-Trockner 3 bzw. dem Wälzbetttrockner angeordnet sein kann.
Das in der Siebeinrichtung bzw. auch im Wälzbetttrockner gewonnene nicht-faserige Biomassenmaterial wie Staub bzw. Holzstaub aber auch Rinde bzw. Borke wird in die Verbrennungseinheit 5a gefördert. In dieser wird das Biomassenmaterial verbrannt und somit zu Wärme gewandelt, wobei der Ascheanteil, ca. 2%, in den umliegenden land- und forstwirtschaftlichen Flächen wiederverwendet werden kann.
Durch die Verbrennung von getrocknetem nicht-faserigen Biomassenmaterial, bei dem es sich zu einem Großteil um Rinde und Rindenstaub mit einem Wassergehalt von 5% handelt, kann die Erzeugung von trockenen Verbrennungsgasen gewährleistet werden. Im hier vorliegenden Fall ist die Verbrennung derart günstig, dass die Anlage im Normalbetrieb keinen Kamin benötigt, jedoch ein Notkamin (nicht dargestellt) vorgesehen ist.
Nach Erzeugung von Wärme in der Verbrennungseinheit 5a durch Verbrennung von nicht-faserigem Biomassenmaterial, wie Rinde aber auch Staub, wird diese Wärme in einen Mischer 5b geführt. Dieser mischt die in der Verbrennungseinheit erzeugte Wärme, die in ca. 900–1000°C heißen Abgasen der Verbrennungseinheit 5a gespeichert sind, mit Außenluft, sodass nach Vermischung mit der Außenluft die Wärme auf einen größeren Massenstrom verteilt ist, der eine Temperatur von ca. 530°C aufweist.
Um Verschmutzungen wie Feststoffe und Schadstoffe aus dem Gemisch von heißen Abgasen und Außenluft zu entfernen, wird das Gemisch in ein Multizyklon 5c als Abscheidungseinrichtung geführt, das an den Mischer angeschlossen ist.
Mithilfe des Multizyklons können die Verschmutzungen, die durch Verbrennen von beispielsweise Holzstaub, Rindenstaub sowie nicht-festen Holzbestandteilen in der Verbrennungseinheit 5a entstehen, wie z. B. Feinstaub, herausgefiltert werden. So werden von der Verbrennung in der Verbrennungseinheit ca. 300–400 mg Staub pro m3 mitbefördert. Der Multizyklon 5c säubert das Gemisch von heißen Abgasen und Außenluft auf ca. 100mg Staub pro Norm-m³, wobei die abgesonderte Flugasche in Aschecontainern gelagert wird. Dabei bedient sich das Multizyklon 5c der Zentrifugalkraft. Auf diese Weise können Feinstaub oder Asche, die schwerer als Luft sind, einfach aussortiert werden. Auch ist die Reinigung und Wartung eines derartigen Filters kostengünstiger im Vergleich zu herkömmlichen Filterarten. Auch kann mithilfe dieser Ausgestaltung das Gemisch von heißen Abgasen und Außenluft für die Weiterverarbeitung verwendet werden.
Das Gemisch aus der Verbrennung ist trocken aufgrund eines Wassergehalts von 5% in der im Waldhackgut-Trockner 3 getrockneten Biomasse. Dadurch eröffnet sich die Möglichkeit, das Gemisch von heißen Abgasen und Außenluft durch einen ORC 5d bzw. eine Anlage mit Abwärme-Kraft-Kopplung zu führen.
Generell gesagt, handelt es sich bei einer Anlage mit Abwärme-Kraft-Kopplung bzw. nach dem sog. Organic Rankine Cycle (Abkürzung ORC) um ein Verfahren des Betriebs von Dampfturbinen mit einem anderen Arbeitsmittel als Wasserdampf, wie z.B. bestimmte Öle mit einer niedrigen Verdampfungstemperatur (z.B. Silikonöl). Das Verfahren bzw. die Anlage kommt vor allem dann zum Einsatz, wenn das zur Verfügung stehende Temperaturgefälle zwischen Wärmequelle und -senke zu niedrig für den Betrieb einer von Wasserdampf angetriebenen Turbine ist.
Im Anschluss an das Multizyklon 5c wird das Gemisch aus heißen Abgasen und Außenluft aus der Verbrennungseinheit 5a durch drei ORCs bzw. ORC-Turbinen 5d geführt. Der durch das Gemisch eingeführte Wärmestrom in die ORC-Turbinen erzeugt elektrische Energie bzw. Ökostrom. Selbstverständlich ist es auch möglich, nur ein ORC oder eine beliebige Anzahl von ORCs zu verwenden.
Des Weiteren erzeugen auch die ORCs oder andere Turbinen Abwärme. Auch müssen die ORC-Turbinen gekühlt werden. Die Abwärme 5e-1 der ORCs sowie die Abwärme einer Turbinenkühlung 5e-2 der ORCs wird in einer Mischeinrichtung in Form einer Mischbox 5f zusammengeführt.
Bei den beiden genannten Abwärmeströmen erhält die Turbine ca. 530° an einem Austauschmodul (Silikonöle) und kann eine Differenz zu 260° in Strom wandeln. Das heißt, dass ca. 260° als Abwärme in die Mischbox geführt werden. Die Turbinenkühlung 5e-2 weist einen Wasserkreislauf mit einem Vorlauf von 35°C und einen Rücklauf mit 55°C auf. Dieses Warmwasser wird über einen Wasser-Lufttauscher (nicht dargestellt) gewandelt und der Mischbox 5f zugeführt.
Auch können weitere Wärmeströme z.B. aus einer Pelletsgegenstromkühlung oder aus weiteren Einrichtungen in die Mischbox geführt werden. Mithilfe der Mischbox 5f kann folglich die durch das Abkühlen der ORCs gewonnene Wärme mit anderen Wärmeströmen aus anderen Einrichtungen, wie z. B. Abwärme einer Pelletsgegenstromkühlung ebenfalls in die Mischbox überführt und vereint bzw. gemischt werden.
In der Mischbox 5f werden unterschiedliche Abwärmeströme zusammengeführt und auf eine Temperatur von ca. 90 bis 105°C vermischt. Die in der Mischbox 5f gesammelte Wärme wird in Luft als Wärmeträger in Richtung des Waldhackguttrockners 3 ausgebracht.
Somit kann die in der Verbrennungseinheit 5a erzeugte Wärme, erzeugt durch Verbrennung von getrockneter nicht-faseriger Biomasse wie Staub aber auch Rinde aus dem Waldhackgut-Trockner 3, in den Waldhackgut-Trockner 3 zum Trocknen der nicht-faserigen Biomasse transportiert werden. Dies erlaubt eine effiziente Nutzung von Biomasse und Wärme bei gleichzeitiger optimaler Schonung von Ressourcen und Umwelt.
Oben diskutierte Vorrichtung ist geeignet ein Verfahren durchzuführen, in welchem durch Verbrennung von nicht-fasriger Biomasse, wie Staub aber auch Rinde, aus einem Waldhackgut-Trockner 3 Wärme in einer Verbrennungseinheit 5a erzeugt wird.
Bei der Verbrennung entsteht Wärme, welche in Luft gespeichert wird. Die Luft als Wärmeträger wird in einem Luftmischer 5b als Mischer mit weiterer Luft vermischt, um somit die Wärme auf einen größeren Massenstrom zu verteilen und insgesamt die Temperatur der aus der Verbrennungseinheit stammenden Luft zu senken.
Danach wird die vermischte Luft mittels eines Multizyklons 5c gefiltert, um Feinstäube auszusondern.
Der gereinigte warme Luftstrom wird zu sog. ORCs, Anlagen mit Abwärme-Kraft-Kopplung geführt, um elektrische Energie zu erzeugen.
Die von den ORCs erzeugte Abwärme sowie die Abwärme der Turbinenkühlung der ORCs wird in eine Mischbox 5f geführt. Auch können weitere Wärmeströme z.B. aus einer Pelletsgegenstromkühlung in die Mischbox geführt werden. Die in der Mischbox 5f gesammelte Wärme wird in Richtung des Waldhackguttrockners 3 geführt. Dadurch wird die in der Verbrennungseinheit 5a erzeugte Wärme, generiert durch Verbrennung von Rinde und Staub, über den Wärmeabfuhrkanal 11a zum Wärmezufuhrkanal 3a in den Waldhackgut-Trockner 3 zum Trocknen für weitere Biomasse transportiert.
4 zeigt eine Produktionsanlage mit einer Biomasseverarbeitungsvorrichtung, eine Pelletierungsvorrichtung zur Herstellung von Holzpellets für Holzpellets und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus Biomasse.
Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die obigen Beschreibungen zu den 1 bis 3 verwiesen. Im Nachfolgenden werden lediglich die Schnittstellen der in den Figuren diskutierten Ausführungsbeispiele zueinander beschrieben.
Wie in 4 dargestellt, werden im Taumelsieb 4 Holzfasern von Rinde und Holzstaub bzw. Rindenstaub sowie nicht-festen Holzbestandteilen, wie morsche Anteile im Stamm, getrennt. Dabei wird aussortiertes Waldhackgut in der Größenordnung von Holzstaub aber auch Rinde der Verbrennungseinheit 5a zur Verbrennung zugeführt. Die Verbrennungseinheit verbrennt das aussortierte Waldhackgut und erzeugt Wärme. Für den Fall des Auftretens von geringen Außentemperaturen oder schlechtem Staubmaterial mit einem geringen Energiegehalt ist es auch möglich, weiteres Material aus den unterschiedlichen Siebebenen des Taumelsiebs für die Verbrennungseinheit 5a zu verwenden.
Die in der Verbrennungseinheit erzeugte Wärme wird nach Umwandlung in elektrische Energie in eine Mischbox 5f geführt, in die ebenfalls der Wärmestrom der Pelletsgegenstromkühlung 11 geführt wird.
Nach dem Zusammenbringen aller Wärmeströme bzw. der Wärmeströme der Verbrennungseinheit 5a und der Pelletsgegenstromkühlung 11 wird die gesammelte Wärme an den Waldhackguttrockner 3 abgegeben, um das Waldhackgut zu trocken und um das Durchforstungsholz auf dem Schubboden vorzutrocknen.
Auf diese Weise wird die während der Pelletsproduktion erzeugte Wärme zur Vorbereitung bzw. Vortrocknung von Biomasse mit Rinde genutzt.
Anders ausgedrückt und zusammengefasst wird die erzeugte Wärme vom Erzeugungsort, der Verbrennungseinheit, zum Waldhackguttrockner 3 und anschließend weiter zum Schubboden 2 geführt. Dies gelingt durch den Einsatz von Luft als Wärmeträger. Somit wird durch Verbrennung erzeugte und in Luft gespeicherte Wärme ohne Wärmetausch-Verluste in den einzelnen Einrichtungen, wie Verbrennungseinheit 5a, ORC 5d und Pelletsgegenstromkühlung 11 eingesammelt und dann im Waldhackguttrockner 3 und auf dem Schubboden 2 an Biomasse abgegeben.
Bezugszeichenliste

1: Großhackmaschine
2: Fördereinrichtung
2a: Wärmezufuhrkanal
3: Trocknungseinrichtung
3a: Wärmezufuhrkanal
3b: Wärmeabfuhrkanal
4: Mühle
5: Taumelsieb
5a: Verbrennungseinheit
5a-1: Wärmeabzugskanal
5b: Luftmischer
5c: Multizyklon
5d: ORCs
5e-1: Abwärme
5e-2: Turbinenkühlung
6: Fasersilo
7: erster Konditioneur
8: Reifebehälter
9: zweiter Konditioneur
10: Pelletspresse
11: Pelletsgegenstromkühlung
11a: Wärmeabfuhrkanal
12: Pelletssieb
13: Lagerzellen
14a: Verladung lose
14b: Absackung
14c: Pelletsvergasung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

EN 14961 [0115]
EN 14961 [0118]

Claims

Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus Biomasse mit einer Wärmegewinnungseinrichtung (5a) zur Erzeugung von Wärme und einer Trocknungseinrichtung (3), wobei ein Wärmeabzugskanal (5a-1) der Wärmegewinnungseinrichtung (5a) mit einem Wärmezufuhrkanal (3a) der Trocknungseinrichtung (3) verbunden ist, um Wärme aus der Wärmegewinnungseinrichtung (5a) in die Trocknungseinrichtung (3) zu führen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mischer (5b) warmes Fluid aus der Wärmegewinnungseinrichtung (5a) mit kühlem Fluid vermischt, um die Temperatur des warmen Fluids zu verringern.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abscheidungseinrichtung (5c) das Fluid aus dem Mischer (5b) von Verschmutzungen befreit, insbesondere unter Zuhilfenahme der Zentrifugalkraft.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Turbine (5d) aufweist, der Wärme aus der Wärmegewinnungseinrichtung (5a) und/oder aus dem Mischer (5b) zur Generierung von elektrischer Energie zugeführt wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischeinrichtung (5f) Abwärme von mindestens einer Turbine (5d) und/oder Wärme, erzeugt durch Kühlung von der mindestens einen Turbine (5d), aufnimmt, und vorzugsweise mit anderen Wärmeströmen, insbesondere aus weiteren Bereichen, zusammengeführt.
Verfahren zur Energiegewinnung aus Biomasse, insbesondere aus faseriger Biomasse, vorzugsweise aus Holzfasern, insbesondere mit einer Vorrichtung zur Erzeugung von Energie aus Biomasse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit nachfolgenden Schritten: a) Erzeugen von Wärme durch Verfeuern von zerkleinerter Biomasse, insbesondere Holzstaub, und b) Trocknen von Biomasse mithilfe der durch Verfeuern erzeugten Wärme.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die erzeugte Wärme ferner genutzt wird, mindestens eine Turbine zur elektrischen Energieerzeugung anzutreiben.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die erzeugte Wärme in einem Fluid gespeichert wird und durch Zumischen weiteren Fluides, vorzugsweise von Luft, die Temperatur des Fluides verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei eine Abscheidungseinrichtung Verschmutzungen aus dem Fluid filtert, insbesondere mittels Zentrifugalkraft.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 9, wobei Abwärme der Turbinen und/oder Wärme, erzeugt durch Kühlung der Turbinen, abgeführt wird, und vorzugsweise mit anderen Wärmeströmen, insbesondere aus weiteren Verfahrensbereichen, zusammengeführt wird.