DE102017009414A1

DE102017009414A1 - Verfahren zum Herstellen von Festbrennstoff-Formkörpern

Info

Publication number: DE102017009414A1
Application number: DE102017009414.4A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-10-11
Filing date: 2017-10-11
Publication date: 2019-04-11

Abstract

Bei einem Verfahren zum Herstellen von Festbrennstoff-Formkörpern (10) unter Verwendung von mit Rindenanteilen versehenem Restholz (R) wird in einem ersten Schritt (12) das Restholz (R) zu Restholzabschnitten und/oder-schnitzeln (11) zerkleinert, werden in einem zweiten Schritt (13) die Restholzabschnitte und/oder-schnitze) (11) getrocknet, werden in einem weiteren Schritt (16,17) die Restholzabschnitte und/oder -schnitzel (11) von dem Rindenanteil (111) unter Verwendung eines optischen Erkennungs- und Separationsverfahrens getrennt und werden in einem nachfolgenden Schritt (19) die verbleibenden entrindeten Kernholzabschnitte (112, 112a, 112b) zu Festbrennstoff-Formkörpern (10) weiterverarbeitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Festbrennstoff-Formkörpern unter Verwendung von mit Rindenanteilen versehenem Restholz sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Verfahren zum Herstellen von Holzpellets aus Hackgut sind im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise offenbart die EP 2 025 738 A1 ein Verfahren zum Herstellen von Holzpellets aus Hackgut aus Waldholz von ganzen Baumstämmen oder Hartholz, bei dem zunächst eine Klassierung des Hackguts, sodann eine Aussortierung von Rindenanteilen, eine Zerkleinerung und nachfolgend eine Konditionierung und Pelletierung stattfindet, wobei die aussortierten Rindenanteile verbrannt werden und die entstehende Wärme zur Trocknung des Hackguts eingesetzt wird. Die Trocknung erfolgt vor der Klassierung, wobei in der Klassiereinrichtung eine Grobabscheidung der ersten Rindenfraktion vorgesehen ist und weitere Rindenanteile mittels einer optischen Abtrenneinrichtung sortiert werden. In einem Zyklonabscheider wird störender Staub entfernt. Als Zerkleinerungseinrichtung ist in dieser Druckschrift des Standes der Technik eine Hammermühle offenbart. Als Ausgangsmaterial wird Hackgut aus Waldholz genannt, das, um den erforderlichen Aschegehalt gering halten zu können, von den Rindenanteilen getrennt und diese aussortiert werden. Die Verbrennung von Rindenanteilen führt zu einem hohen Ascheanteil und zu unerwünschtem Feinstaub, so dass es wünschenswert erscheint, den Rindenanteil vor der Pelletierung so gering wie möglich zu halten.
Für die Herstellung von Holzpellets oder Festbrennstoff-Formkörpern wird bislang nicht das sogenannte Restholz, also Kronen und Äste von Bäumen verwendet, da diese schlecht von ihren Rindenanteilen getrennt werden können. Auch die EP 2 025 738 A1 geht hier bewusst nicht von einem solchen Restholz aus, sondern vielmehr von Hackgut aus Waldholz von ganzen Baumstämmen und Hartholz. Der Rindenanteil ist bei derartigem Hackgut sehr viel geringer als bei Restholz aus Baumkronen und Ästen. Letztere werden daher bislang nicht zu Festbrennstoff-Formkörpern bzw. Holzpellets verarbeitet, da der hohe Rindenanteil zu einer unerwünscht hohen Feinstaubbelastung und einem unerwünschten Anbacken im Verbrennungskessel führen würde, infolge des hohen Aschegehalts beim Verbrennen der Rindenanteile.
Restholz bzw. Waldrestholz ist jedoch in großen Mengen in den Wäldern vorhanden. Es erwiese sich daher als wirtschaftlich sinnvoll, dieses ebenfalls für die Herstellung von Festbrennstoffen-Formkörpern in Form von sog. Holzpellets zu verwenden. Um auf dem Markt akzeptiert zu werden, sollten solche Holzpellets aus Waldrestholz die Anforderungen der Euro-Norm ENplus A1 erfüllen, wonach zur Einhaltung der Norm erforderlich ist, den Normwert von <0,7% Ascheanteil je Holzpellet einzuhalten.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von Festbrennstoff-Formkörpern unter Verwendung von mit Rindenanteilen versehenem Restholz bzw. Waldrestholz vorzusehen, durch das möglichst effektiv alle Teile eines gefällten Baumes verwertet werden können und somit die Wirtschaftlichkeit der Festbrennstoff-Formkörper-Herstellung deutlich erhöht werden kann und hierbei Festbrennstoff-Formkörper in Form von sog. Holzpellets geschaffen werden können, deren Ascheanteil die ENplus A1 erfüllt.
Die Aufgabe wird für ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass in einem ersten Schritt das Restholz zu Restholzabschnitten und/oder -schnitzeln zerkleinert wird, in einem zweiten Schritt die Restholzabschnitte und/oder -schnitzel getrocknet werden, in einem weiteren Schritt die Restholzabschnitte und/oder -schnitzel von dem Rindenanteil unter Verwendung eines optischen Erkennungs- und Separationsverfahrens getrennt werden, in einem nachfolgenden Schritt die verbleibenden entrindeten Kernholzabschnitte zu Festbrennstoff-Formkörpern weiterverarbeitet werden. Für eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest eine Trocknungseinheit zum Trocknen der Restholzabschnitte und/oder -schnitzel und zumindest eine Einheit zum optischen Erkennen und Separieren der Rindenabschnitte von den Kernholzabschnitten vorgesehen sind. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Dadurch werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen von Festbrennstoff-Formkörpern bzw. Holzpellets unter Verwendung von mit Rindenanteilen versehenem Restholz bzw. Waldrestholz vorgesehen, die ein optimales Trennen der Kernholzabschnitte von den Rindenanteilen oder - abschnitten ermöglichen. Da es sich bei den Restholzabschnitten und/oder -schnitzeln bereits um kleinteilige Abschnitte handelt, ist nach dem weiteren Schritt des optischen Erkennens und Separierens der Rindenabschnitte von den Kernholzabschnitten normalerweise kein weiteres Nachbearbeiten zum Heraustrennen von Rindenanteilen mehr erforderlich. Je nach den gewünschten Abmessungen der herzustellenden Festbrennstoff-Formkörper bzw. Holzpellets kann sich allerdings eine Zerkleinerung und ggf. Konditionierung als sinnvoll erweisen und dementsprechend vor der Pelletierung erfolgen. In Abhängigkeit von den gewünschten Abmessungen der herzustellenden Festbrennstoff-Formkörper kann somit vor dem Pelletierschritt zumindest ein Zerkleinerungsschritt zum Zerkleinern der Rest- oder Kernholzabschnitte und/oder -schnitzel vorgesehen werden.
Nach dem Herstellen der Restholzabschnitte und/oder -schnitzel aus Laub- und/oder Nadelholz, also Laubrestholz und/oder Nadelrestholzwerden diese zunächst getrocknet. Hierfür kann umweltfreundlich beispielsweise Abwärme von Energieerzeugern verwendet werden, wie z.B. die Abwärme von Biogasanlagen. Ferner kann Abwärme, die beim späteren Kühlen der fertiggestellten Festbrennstoff-Formkörper abfällt, zum Trocknen der Restholzabschnitte und/oder -schnitzel rückgeführt und verwendet werden.
Die Trocknung der Restholzabschnitte und/oder -schnitzel erfolgt vorteilhaft bis zu einem Wassergehalt von 10 bis 15 %, insbesondere 12 %.
Um die Separation der Rindenanteile von den Kernholzabschnitten zu erleichtern, erfolgt nach dem Trocknungsschritt der Schritt einer Druckbeaufschlagung auf die getrockneten Restholzabschnitte und/oder -schnitzel, insbesondere eines Quetschens der getrockneten Restholzabschnitte und/oder -schnitzel, um die Rinde, die die Kernholzabschnitte umgibt, zu zermalmen bzw. zu zerbröseln. Es wird hierbei also die unterschiedliche Struktur von Kernholz und Rinde genutzt, um die Rindenanteile von den Kernholzabschnitten zu lösen. Insbesondere erweist es sich als vorteilhaft, eine punktierende Druckbeaufschlagung vorzusehen, z.B. durch Einsatz von Stachelwalzen. Durch die auf der Oberfläche der Walzen vorstehenden Stachelelemente wird die die Kernholzabschnitte zumindest teilweise umgebende Rinde lokal druckbeaufschlagt und zerbricht bzw. zerfällt bzw. zerbröselt dadurch noch besser in kleine Teile, löst sich somit noch besser von dem Kernholz. Beispielsweise kann zur Druckbeaufschlagung eine scheibenpressenartige Einrichtung mit zwei Stachelwalzen verwendet werden, deren Stachelwalzen in einem vorgebbaren Abstand zueinander angeordnet sind, um über diesen, also den Spalt zwischen diesen, die Druckbeaufschlagung auf die Restholzabschnitte und/oder -schnitzel regeln zu können. Hierbei kann ferner bei Drehantreiben der Walzen bzw. Stachelwalzen auch eine Materialbeschleunigung bezüglich der druckbeaufschlagten Restholzabschnitte und/oder -schnitzel erfolgen, so dass sich die Rindenanteile bereits teilweise von dem Kernholz ablösen.
Dem Druckbeaufschlagungsschritt kann vorteilhaft ein Sieben folgen, um die von den Kernholzabschnitten abgelösten klein- und kleinstformatigen Rindenteilchen direkt vor dem eigentlichen Separierschritt von Kernholzabschnitten und Rindenanteilen durch Sieben entfernen zu können. Insbesondere können Rindenteilchen von < 10 mm durch einen solchen Siebschritt entfernt werden. Hierfür kann z.B. unterhalb eines Stachelwalzen umgebenden Gehäuses eine solche Siebeinrichtung angeordnet werden.
Zum optischen Erkennen und Separieren der Rindenanteile von den Kernholzabschnitten ist vorteilhaft zumindest eine optische Erfassungseinrichtung, wie insbesondere eine Kamera, beispielsweise eine Kameraleiste oder ein Kamerafeld, vorgesehen. Es kann also anstelle lediglich einer Kamera eine Kameraleiste mit mehreren nebeneinander angeordneten Kameras vorgesehen werden oder sogar eine Fläche mit mehreren Kameras, was hier als Kamerafeld bezeichnet wird, vorgesehen werden. Als Kameras können beispielsweise CCD-Zeilenkameras verwendet werden. Die optische Erfassungseinrichtung ist nach einer Trocknungseinrichtung insbesondere oberhalb des Weges der Restholzabschnitte und/oder -schnitzel angeordnet oder zumindest im Bereich von diesem Weg, den die Restholzabschnitte und/oder -schnitzel durch die Vorrichtung vom ersten Bearbeitungsabschnitt bis zum letzten nehmen.
Die zumindest eine optische Erfassungseinrichtung ist ferner vorteilhaft mit einer Separiereinrichtung, insbesondere einer pneumatischen Separiereinrichtung, wirk- und/oder signalverbunden. Eine solche pneumatische Separiereinrichtung kann Luftimpulse gezielt bei Erkennen der Kernholzabschnitte bzw. der Rindenabschnitte abgeben, so dass diese voneinander getrennt werden können. Als Separiereinrichtung können beispielsweise Luftdüsen, insbesondere eine segmentierte Blasdüsenleiste, dienen, die im Bereich unterhalb des Weges der getrockneten Restholzabschnitte und/oder -schnitzel angeordnet werden, insbesondere am Ende eines diese transportierenden Förderbandes, um sie bei ihrem Herabfallen von dem Förderband insbesondere in einen Aufnahmebehälter von den Rindenanteilen zu trennen.
Um die Rindenanteile gezielt bei deren Erkennen aus dem Materialstrom entfernen zu können, ist vorteilhaft eine Auswerteeinheit vorgesehen, die die Signale von der optischen Erfassungseinrichtung empfängt und bei Detektieren eines Rindenabschnitts die Separiereinrichtung aktiviert und den Rindenabschnitt aus dem Restholzmaterialstrom mittels dieser entfernt, beispielsweise mittels eines Luftimpulses, der direkt auf den jeweiligen Rindenabschnitt einwirkt.
Als weiter vorteilhaft erweist es sich, in dem die Rindenabschnitte und die Kernholzabschnitte aufnehmenden Aufnahmebehälter eine Trenneinrichtung zum Separieren der durch die Separiereinrichtung voneinander getrennten Rindenabschnitte und Kernholzabschnitte vorzusehen. Aus dem Aufnahmebehälter werden die Kernholzabschnitte sodann zur Weiterverarbeitung bzw. Pelletierung abtransportiert.
Obgleich nicht erforderlich, kann zwischen dem Schritt der Trocknung der Restholzabschnitte und/oder -schnitzel und dem Schritt der optischen Erkennung und Separierung der getrockneten Restholzabschnitte und/oder -schnitzel von den Rindenabschnitten eine Klassierung vorgesehen werden, um besonders großformatige Rindenabschnitte vorab herauszufiltern und von den übrigen getrockneten Restholzabschnitten und/oder -schnitzeln, vorallem den Kernholzabschnitten, zu trennen. Da jedoch für die Herstellung der Festbrennstoff-Formkörper bzw. Holzpellets Restholz aus Baumkronen und Ästen verwendet wird, ist der Anfall an großen Rindenabschnitten sehr gering, so dass eine solche Klassierung üblicherweise nicht erforderlich ist. Es empfiehlt sich jedoch, um die Sicherheit der nachfolgenden Verfahrensstufen zu gewährleisten, eine solche durchzuführen
Die separierten Rindenabschnitte und Rindenteilchen können ebenfalls pelletiert werden, um beispielsweise als Industriepellets geringerer Qualität oder als Rindenmulch für den Gartenbereich verwendet werden zu können.
Weiter vorteilhaft kann das Erkennen der zu separierenden Rindenabschnitte in ihrer Genauigkeit einstellbar ausgebildet werden, insbesondere unter Verwendung einer Farb- oder Helligkeitsdifferenzierung. Die von der zumindest einen optischen Erfassungseinrichtung, z.B. Kamera, aufgenommenen Bilder werden über eine Auswertelektronik ausgewertet, wobei diese adaptiv bzw. lernend sein kann, so dass das Sortierergebnis über die Zeit hinweg bei jeder Charge weiter optimiert wird. Von der Auswertelektronik wird ein entsprechendes Signal zum Ausblasen insbesondere der nicht für die Festbrennstoff-Formkörper-Herstellung benötigten Rindenabschnitte ausgelöst. Die Auswerteelektronik kann dabei zeit- und positionsgenau die jeweiligen Düsen der Separiereinrichtung, insbesondere des Ausblassystems, ansteuern und betätigen, so dass eine optimale Trennung der Rindenabschnitte von den Kernholzabschnitten möglich ist. Die Genauigkeit der Auswertelektronik kann über die Zeit hinweg durch Verwenden eines lernenden Modus erhöht werden.
Durch die Verwendung von Restholzabschnitten und/oder -schnitzeln aus Kronen und Ästen von Bäumen kann die Wirtschaftlichkeit des Herstellungsverfahrens beispielsweise auch gegenüber dem Verfahren gemäß der EP 2 025 738 A1 um etwa 20 % verbessert werden. Durch die Verwendung des Restholzes können enorme Produktionskosten eingespart werden, wobei Restholz mit den Anlagen des Standes der Technik aufgrund seiner schlechten Verarbeitbarkeit und Trennbarkeit der Rindenabschnitte von den Kernholzabschnitten bislang nicht zu Festbrennstoffen-Formkörpern bzw. Holzpellets verarbeitet werden konnte. Durch die Verwendung von Restholzabschnitten und/oder -schnitzeln lassen sich jedoch deutliche Einsparungen und somit eine sehr viel höhere Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung der Festbrennstoff-Formkörper bzw. Holzpellets erzielen. Zum Erhalten eines minimalen Aschegehaltes bei den hergestellten Festbrennstoff-Formkörpern bzw. Holzpellets hat es sich gezeigt, dass der Aschegehalt von Laubholz und Nadelholz stark differiert. Während Nadelholz einen relativ geringen Aschegehalt aufweist, schwankt der Aschegehalt bei Laubholz sehr stark.
Es erweist sich daher als sinnvoll, vor dem Pelletieren eine Mischung von beiden Ausgangsfraktionen, also von Nadelholz und Laubholz, vorzusehen. Als weiter vorteilhaft erweist es sich hierbei, das Mischungsverhältnis von Laubholz und Nadelholz einzustellen und dieses als Maß der Qualität der erzeugten bzw. hergestellten Holzpellets konstant zu überwachen. Hierfür kann zumindest eine Regelungseinrichtung zum Regeln der Farbgebung der Festbrennstoff-Formkörper bzw. Holzpellets vorgesehen werden. Als Regelgröße kann hierbei die Farbe der Holzpellets als Maßgabe für den jeweiligen Aschegehalt von diesen herangezogen werden. Hierbei gilt, je dunkler die Farbgebung der jeweiligen Holzpellets ist, desto höher ist deren Aschegehalt und umgekehrt, je heller die Farbgebung der hergestellten Holzpellets ist, desto geringer ist deren Aschegehalt. Der hierzu entwickelte erfindungsgemäße Regelkreis basiert daher auf der Farberkennung. Mit der erfindungsgemäßen Vorgabe eines Sollwertes und der kontinuierlicher Erfassung der jeweiligen Istwerte sind ein Farb-Ist-Sollwert-Vergleich und eine Umsetzung in einer Steuerungseinrichtung zum Steuern der Zufuhr an Restholzabschnitten und/oder -schnitzeln aus Nadelholz und aus Laubholz bzw. zum Steuern der Zufuhr an Kernholzabschnitten aus Nadelholz und aus Laubholz möglich, also eine Steuerung der Zufuhranteile der einzelnen Holzfraktionen über die Steuerungseinrichtung. Es können somit zumindest eine Einrichtung zur Farberkennung der fertig gestellten Festbrennstoff-Formkörper bzw. Holzpellets, eine Farb-Ist-Sollwert-Vergleichseinrichtung und zumindest eine Steuerungseinrichtung zum Steuern der Zufuhr an Restholzabschnitten und/oder -schnitzeln aus Nadelholz und aus Laubholz oder zum Steuern der Zufuhr an Kernholzabschnitten aus Nadelholz und aus Laubholz vorgesehen sein. Über die Einrichtung zur Farberkennung kann daher der Farb-Istwert der fertig gestellten Festbrennstoff-Formkörper bzw. Holzpellets erfasst und mit einem vorgebbaren Farb-Sollwert zu verglichen werden. Bei einem Abweichen des Farb-Istwerts von dem Farb-Sollwert kann in einer Auswerteeinheit weiter überprüft werden, ob die Abweichung innerhalb eines vorgebbaren Toleranzbereichs liegt oder diesen überschreitet. Liegt die Abweichung außerhalb des vorgebbaren Toleranzbereichs, wird dieser also überschritten, kann über die Steuerungseinrichtung die Zufuhr an Nadelholz bzw. Laubholz verändert werden. Vorteilhaft sind Pufferungseinrichtungen für Laub-Kernholzabschnitte und Nadel-Kernholzabschnitte vorgesehen, so dass schnell wahlweise eine Zufuhr von Anteilen an Nadelholz und an Laubholz erfolgen kann. Die Anteile an Laub-Kernholzabschnitten und Nadel-Kernholzabschnitten werden vorteilhaft im gewünschten Mischungsverhältnis gemischt und einer Pelletiereinrichtung zugeführt.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im Folgenden Ausführungsbeispiele von dieser näher anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese zeigt in:

1 einen Ablaufplan des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen von Festbrennstoff-Formkörpern bzw. Holzpellets aus Restholz,
2 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Herstellen von Festbrennstoff-Formkörpern bzw. Holzpellets aus Restholz, und
3 einen Ablaufplan einer erfindungsgemäßen Regelung des Mischungsverhältnisses von Abschnitten und/oder Schnitzeln aus Laubholz und Nadelholz über die Farbgebung von Festbrennstoff-Formkörpern bzw. Holzpellets.

1 zeigt einen Ablaufplan der einzelnen Schritte der Herstellung von Festbrennstoff-Formkörpern bzw. Holzpellets 10 aus Restholz R. Dieses wird in einem ersten Verfahrensschritt zu Restholzabschnitten bzw. -schnitzeln 11 zerkleinert, welcher Verfahrensschritt in 1 durch das Bezugszeichen 12 angedeutet ist. In einem zweiten Schritt werden die Restholzabschnitte bzw. - schnitzel 11 getrocknet, welcher Schritt in 1 durch das Bezugszeichen 13 verdeutlicht ist. In drei weiteren Verfahrensschritten werden zuerst Rindenabschnitte 111 von Kernholzabschnitten 112 getrennt. Dies erfolgt durch Druckbeaufschlagen der Restholzabschnitte bzw. -schnitzel 11, das als Verfahrensschritt 14 angedeutet ist. Hierbei werden die Restholzabschnitte bzw. -schnitzel 11 durch einen Trichter 140 hindurch in einem Spalt 141 zwischen zwei in einem Gehäuse 142 angeordnete Stachelwalzen 143, 144 eingebracht. Die Stachelwalzen 143, 144 sind nach Art einer Scheibenpresse ausgebildet. Die einzelnen Scheibenelemente der beiden Stachelwalzen 143, 144 weisen außenseitig jeweils vorstehende Stachelelemente 145 auf, die eine punktförmige Druckbeaufschlagung der Rinde, die das Kernholz der getrockneten Restholzabschnitte bzw. -schnitzel 11 umgibt, hervorrufen. Hierdurch ist es möglich, beim Quetschen der getrockneten Restholzabschnitte bzw. -schnitzel 11 deren Rindenanteil zu zerkleinern bzw. anzubrechen oder zu zerbröseln und hierdurch ein Trennen der Rindenanteile von den Kernholzabschnitten hervorzurufen. Hierbei wird die unterschiedliche Struktur von Kernholz und Rinde genutzt. Die beiden Stachelwalzen 143, 144 werden durch Motoren 146 drehangetrieben und können, je nach gewählter Drehzahl das Material, also die Restholzabschnitte bzw. -schnitzel 11, entsprechend beschleunigen, so dass sich die angebrochenen und bereits gelösten Rindenbestandteile oder Rindenanteile noch besser von den Kernholzabschnitten trennen.
In einem vierten Verfahrensschritt 15 werden die kleinformatigen bzw. kleinstformatigen Rindenanteile der getrockneten und druckbeaufschlagten Restholzabschnitte bzw. -schnitzel 11 vermittels eines Siebelements 150 ausgesiebt. Das Siebelement 150 kann beispielsweise eine solche Maschenweite aufweisen, dass Rindenanteile mit einer Größe von z.B. bis zu 10 mm durch die Maschen des Siebelements 150 hindurch gelangen und dementsprechend ausgesiebt werden können.
In einem fünften und sechsten Verfahrensschritt werden ein optisches Erkennungsverfahren, das mit dem Bezugszeichen 16 gekennzeichnet ist, und ein Separierverfahren, das durch das Bezugszeichen 17 in 1 angedeutet ist, durchgeführt.
Nach dem Trennen der Rindenabschnitte 111 von den Kernholzabschnitten 112 werden können die Kernholzabschnitte in Abhängigkeit von den gewünschten Abmessungen, insbesondere dem gewünschten Durchmesser der Holzpellets in einem nächsten Schritt direkt zu den gewünschten Holzpellets 10 weiterverarbeitet bzw. pelletiert werden. Dieser siebte Verfahrensschritt bzw. Pelletierschritt ist in 1 durch das Bezugszeichen 19 verdeutlicht. Insbesondere bei einem gewünschten Pelletdurchmesser der Holzpellets 10 von 20 mm kann direkt eine Pelletierung, z.B. in einer hydraulischen Presse (in 1 nicht gezeigt) erfolgen. Die in den vorhergehenden Verfahrensschritten bearbeiteten Restholzabschnitte bzw. -schnitzel 11 bzw. Hackschnitzel können beispielsweise Abmessungen von G30 bis G50 mm (mit G für Größe bzw. Korngröße) aufweisen. Bei der Pelletierung können durch die Presse, je nach gewähltem Presskanaldurchmesser aus einem Ausgangsmaterial von 50 mm bis 30 mm Holzpellets 10 mit einem Durchmesser von 20 mm und weniger erzeugt werden.
Sollen die Holzpellets 10 nach der Pelletierung einen Durchmesser von weniger als 20 mm, insbesondere 6 mm oder sogar weniger als 6 mm aufweisen, kann vor dem Pelletierschritt 19 zunächst ein Zerkleinerungsschritt 18 als siebter Verfahrensschritt erfolgen. Der Pelletierschritt 19 ist in diesem Falle der darauf folgende achte Verfahrensschritt. Dies ist in 1 durch den alternativen, vor dem Pelletierschritt 19 abzweigenden Zerkleinerungsschritt 18 gezeigt. Bei der Herstellung von Holzpellets 10 mit einem geringeren Außendurchmesser von insbesondere 6 mm oder sogar weniger als 6 mm ist aufgrund der höheren Druckkräfte beim Pressen des Materials durch den Presskanal mit einem geringeren Durchmesser üblicherweise ein höherer Energiebedarf erforderlich als bei der Herstellung von Holzpellets 10 mit einem Außendurchmesser von insbesondere 20 mm.
Nach der Pelletierung der Holzpellets 10 ist eine Auswerteeinheit 90 zur Auswertung der Farbgebung und somit des Aschegehalts der hergestellten Holzpellets 10 in Kombination mit einer Steuerungseinrichtung zur Dosierung der Anteile an Nadelholz und Laubholz zum Einstellen des Farbwerts und somit des Aschegehalts der Holzpellets 10 vorgesehen. Dieser Farbauswerte- und Steuerungsvorgang ist nachstehend zu 3 näher erläutert. Ferner können nach der Prüfung der Qualität der hergestellten Holzpellets 10 in der Auswerteeinheit 90 bzw. einer Qualitätsprüfungs- und Selektionseinrichtung 106 die Holzpellets nach ihrer Qualität voneinander selektiert werden, also die Holzpellets mit minderer Qualität aussortiert werden, wie dies ebenfalls in 3 gezeigt ist.
2 zeigt eine Prinzipskizze einer Vorrichtung 1 zur Durchführung des in 1 in seinen Verfahrensschritten skizzierten Verfahrens zum Herstellen der Holzpellets10. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Förderband 2, auf dem die nach Zerkleinern von Restholz in Form von Baumkronenteilen und/oder Ästen in einer Zerkleinerungseinheit 3 entstehenden Restholzabschnitte bzw. -schnitzel 11 durch eine Einheit 4, in der diese zunächst getrocknet, befördert, sodann in einer Druckbeaufschlagungseinheit 40 druckbeaufschlagt und hierbei abgetrennte Rindenanteile sodann ausgesiebt werden (siehe die Verfahrensschritte 13 bis 15 in 1). Am Ende des Förderbandes 2 ist ein Aufnahmebehälter 5 mit einer innenseitig vorgesehenen Trenneinrichtung 50 in Form eines Trennblechs vorgesehen, wobei die Trenneinrichtung 50 den Aufnahmebehälter 5 in zwei Kammern 51, 52 unterteilt zur getrennten Aufnahme von Rindenabschnitten 111 und Kernholzabschnitten 112.
Ferner sind eine optische Erfassungseinrichtung 6 in Form einer Kameraleiste sowie von Düseneinrichtungen 7, die Luftimpulse abgeben kann, vorgesehen. Anstelle einer einzelnen Kamera kann in dem Bereich oberhalb des Aufnahmebehälters 5 und des Förderbandes 2 eine Kameraleiste mit mehreren einzelnen Kameras angeordnet werden. Diese werden von der zumindest einen Auswerteeinheit 8 ausgewertet und entsprechend Signale an die Düseneinrichtung 7, die ebenfalls eine Düsenleiste mit mehreren nebeneinander angeordneten Düsen sein kann, abgegeben, um gezielt einzelne Rindenabschnitte 111 in die zu deren Sammlung vorgesehene erste Kammer 51 zu befördern. Die optische Erfassungseinrichtung 6 ist oberhalb und die Düseneinrichtung 7 unterhalb einer Wurf- bzw. Falllinie der getrockneten und zu separierenden Restholzabschnitte bzw. -schnitzel 11 von dem Förderband 2 in den Aufnahmebehälter 5 hinein angeordnet. Sowohl die optische Erfassungseinrichtung 6 als auch die Düseneinrichtung 7 sind mit einer Auswerteeinheit 8 verbunden. Sobald die optische Erfassungseinrichtung 6, je nach Einstellung, Rindenabschnitte 111 erfasst, wird über die Auswerteeinheit 8 an die Düseneinrichtung 6 ein Signal zum Ausstoßen eines Luftimpulses abgegeben, der gezielt in Richtung der detektierten und auszublasenden Rindenabschnitte 111 gerichtet ist. Hierdurch können die Rindenabschnitte 111 von den Kernholzabschnitten 112 mechanisch getrennt und die Rindenabschnitte 111 in Kammer 51 des Aufnahmebehälters 5 befördert werden und die Kernholzabschnitte 112 in die andere Kammer 52 herab fallen.
Die für das Erkennen der Rindenabschnitte 111 seitens der Auswerteeinheit 8 einzustellenden optischen Unterscheidungsmerkmale können je nach verwendetem Restholz (Laubholz und Nadelholz) an dieses angepasst werden. Es kann auch eine selbstlernende Auswerteeinheit hier vorgesehen werden, um das Ergebnis des Separiervorgangs nach und nach während des laufenden Verfahrens zu optimieren. Gerade bei Restholz, dessen Rindenanteil sich farblich nur gering von dem Kernholzanteil unterscheidet, kann die Empfindlichkeit der Auswerteeinheit 8 bzw. auch der optischen Erfassungseinrichtung 6 erhöht und somit der Vorgang optimiert werden.
In 3 ist ein Ablaufplan einer Regelung der Farbgebung der hergestellten bzw. herzustellenden Holzpellets 10 gezeigt. Die nach dem Entfernen der Rindenabschnitte 111 verbleibenden Kernholzabschnitte 112 können getrennt nach Nadelholz und nach Laubholz in Puffereinrichtungen 100, 101 bevorratet werden. Diese werden nach dem jeweiligen Separierschritt 17 (siehe auch 1) über eine Aufgabeeinheit 170 den Puffeinrichtungen 100, 101 zugeführt und von dort einer Mischeinrichtung 102, in der sie gemischt werden. Das Mischungsverhältnis an Kernnadelholzabschnitten 112b und Kernlaubholzabschnitten 112a entscheidet über den Aschegehalt der Holzpellets. Äußerlich erkennbar wird dies durch die Farbgebung der hergestellten Holzpellets 10.
Um die Farbgebung und damit den Aschegehalt der hergestellten Holzpellets beeinflussen zu können, ist eine Regelung des Farbwertes der Holzpellets 10 vorgesehen. Hierbei werden die nach dem Pelletierschritt 19 entstehenden Holzpellets 10 in einer Farberkennungseinrichtung 9 im Hinblick auf ihren Ist-Farbwert untersucht. Der von Normvorgaben für die Holzpellets abhängige Soll-Farbwert eines hergestellten Holzpellets 10 kann einer Auswerteeinheit 90 vorgegeben werden. Der Ist-Farbwert der nach dem Pelletierschritt 19 sich ergebenden Holzpellets 10 wird in der Auswerteeinheit 90 mit dem vorgegebenen Soll-Farbwert verglichen. Es kann ein Toleranzbereich für Farbwerttoleranzen vorgegeben werden. Stellt die Auswerteeinheit 90 fest, dass die Abweichung des Ist-Farbwerts des Holzpellets 10 von dem vorgegebenen Soll-Farbwert den Toleranzbereich überschreitet, kann zum einen der Holzpellet 10 aussortiert werden. Zum anderen kann das Mischungsverhältnis von Kernlaubholzabschnitten 112a aus Laubholz und von Kernnadelholzabschnitten 112b aus Nadelholz entsprechend verändert werden. Es wird also die Zufuhr von Kernnadelholzabschnitten 112b und Kernlaubholzabschnitten 112a aus den beiden Puffereinrichtungen 100, 101 durch die Auswerteeinheit 90 bzw. eine Steuerungseinrichtung 103, somit die Dosierung der Anteile an Nadelholz und Laubholz, die der Mischeinrichtung 102 zugeführt werden, entsprechend angesteuert. Hierdurch ist somit eine schnelle und genaue Regelung der Farbgebung der Festbrennstoff-Formkörper bzw. Holzpellets 10 und somit von deren Qualität möglich. Über die Steuerungseinrichtung 103 kann ebenfalls die Dosierung von Bindehilfsmitteln, die in 3 mit dem Bezugszeichen 104 versehen ist, gesteuert werden, wobei das Bindehilfsmittel für den Pelletierschritt 19 verwendet wird, also der Pelletiereinrichtung zugeführt wird.
Vor dem Pelletierschritt 19 ist wiederum ein Zerkleinern der Kernnadelholzabschnitte 112b und der Kernlaubholzabschnitte 112a im Zerkleinerungsschritt 18 möglich. Der Zerkleinerungsschritt 18 kann in Abhängigkeit von den gewünschten Abmessungen der zu erzeugenden Holzpellets 10 bzw. der Abmessungen der Kernnadelholzabschnitte 112b, gegebenenfalls zusammen mit Sägemehl vorliegend, und der Kernlaubholzabschnitte 112a durchgeführt werden. Ist kein Zerkleinerungsschritt 18 erforderlich, kann dieser auch weggelassen werden. Auf den Mischschritt bzw. das Mischen in der Mischeinrichtung 102 folgt dann direkt der Pelletierschritt 19 (siehe Bypass-Pfeil 105). Anderenfalls erfolgt der Zerkleinerungsschritt 18 zwischen dem Mischen in der Mischeinrichtung 102 und dem Pelletierschritt 19.
Die hergestellten Holzpellets 10 können in einem letzten Schritt, einem Qualitätsprüfungs- und Selektionsschritt 20, noch nach ihrer Qualität bewertet und die erzeugten Holzpellets 10' minderer Qualität aussortiert werden. Dieser Schritt kann in der Farbauswerteeinheit 9 oder dieser nachgelagert, wie in 3 angedeutet, durchgeführt werden.
Neben den im Vorstehenden beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsvarianten von Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von Festbrennstoff-Formkörpern bzw. Holzpellets können noch zahlreiche weitere vorgesehen werden, bei denen jeweils Restholz in Abschnitte bzw. Schnitzel zerteilt bzw. zerhackt, nachfolgend die Restholzabschnitte bzw. -schnitzel getrocknet und die Kernholzabschnitte von den Rindenabschnitten unter Verwendung eines optischen Erkennungs- und Separierverfahrens getrennt und nachfolgend die entrindeten Kernholzabschnitte zu Festbrennstoff-Formkörpern weiterverarbeitet bzw. pelletiert werden.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Förderband
3: Zerkleinerungseinheit
4: Trocknungseinheit
5: Aufnahmebehälter
6: optische Erfassungseinrichtung
7: Düseneinrichtung
8: Auswerteeinheit
9: Farberkennungseinrichtung
10: Festbrennstoff-Formkörper / Holzpellets
10': Holzpellets minderer Qualität
11: Restholzabschnitt bzw. -schnitzel
12: erster Verfahrensschritt (Hackgutherstellung)
13: zweiter Verfahrenschritt (Trocknung)
14: dritter Verfahrensschritt (Druckbeaufschlagung)
15: vierter Verfahrensschritt (Sieben)
16: fünfter Verfahrensschritt (optisches Erkennungsverfahren)
17: sechster Verfahrensschritt (Separierverfahren)
18: Zerkleinerungsschritt
19: siebter/achter Verfahrensschritt (Pelletierschritt)
20: Qualitätsprüfungs- und Selektionsschritt
40: Druckbeaufschlagungseinheit
50: Trenneinrichtung
51: erste Kammer
52: zweite Kammer
90: Auswerteeinheit
100: Puffereinrichtung
101: Puffereinrichtung
102: Mischeinrichtung
103: Steuerungseinrichtung
104: Dosieren von Bindehilfsmitteln
105: Bypass-Pfeil
106: Qualitätsprüfungs- und Selektionseinrichtung
111: Rindenabschnitt
112: Kernholzabschnitt
112a: Kernlaubholzabschnitt
112b: Kernnadelholzabschnitt
140: Trichter
141: Spalt
142: Gehäuse
143: Stachelwalze
144: Stachelwalze
145: Stachelelement
146: Motor
150: Siebelement
170: Aufgabeeinheit
R: Restholz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2025738 A1 [0002, 0003, 0019]

Claims

Verfahren zum Herstellen von Festbrennstoff-Formkörpern (10) unter Verwendung von mit Rindenanteilen versehenem Restholz (R), dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt (12) das Restholz (R) zu Restholzabschnitten und/oder-schnitzeln (11) zerkleinert wird, in einem zweiten Schritt (13) die Restholzabschnitte und/oder -schnitzel (11) getrocknet werden, in einem weiteren Schritt (16,17) die Restholzabschnitte und/oder -schnitzel (11) von dem Rindenanteil (111) unter Verwendung eines optischen Erkennungs- und Separationsverfahrens getrennt werden, in einem nachfolgenden Schritt (19) die verbleibenden entrindeten Kernholzabschnitte (112, 112a, 112b) zu Festbrennstoff-Formkörpern (10) weiterverarbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Trocknungsschritt (13) zumindest ein Schritt (14) einer Druckbeaufschlagung auf die getrockneten Restholzabschnitte und/oder -schnitzel (11) vorgesehen ist, um die Rinde, die die Kernholzabschnitte umgibt, zu brechen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine punktierende Druckbeaufschlagung vorgesehen wird, insbesondere durch Einsatz von Stachelwalzen (143, 144).
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem zumindest einen Druckbeaufschlagungsschritt (14) ein Siebschritt (15) vorgesehen ist, um die von den Kernholzabschnitten (112, 112a, 112b) abgelösten klein- und kleinstformatigen Rindenanteile (111) auszusieben.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum optischen Erkennen und Separieren zumindest eine optische Erfassungseinrichtung (6) vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine optische Erfassungseinrichtung mit einer Separiereinrichtung (7) wirk- und/oder signalverbunden ist, insbesondere mit einer pneumatischen Separiereinrichtung.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennung der zu separierenden Rindenabschnitte (111) unter Anwendung eines Farb- oder Helligkeitsdifferenzierung nutzenden Sortierverfahrens erfolgt, insbesondere einstellbar und/oder adaptiv erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknung der Restholzabschnitte und/oder -schnitzel (111) so lange erfolgt, bis diese einen Wassergehalt von 10 bis 15 %, insbesondere 12 %, aufweisen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischungsverhältnis von Rest- oder Kernholzabschnitten und/oder -schnitzeln aus Nadelholz und Laubholz über die Farbgebung der Festbrennstoff-Formkörper (10) geregelt wird durch Steuern der Zufuhrmenge an Restholzabschnitten und/oder-schnitzeln (11) aus Nadelholz und aus Laubholz oder durch Steuern der Zufuhrmenge an Kernlaubholzabschnitten (112a) und Kernnadelholzabschnitten (112b).
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von den gewünschten Abmessungen der herzustellenden Festbrennstoff-Formkörper (10) vor dem Pelletierschritt (19) zumindest ein Zerkleinerungsschritt (18) zum Zerkleinern der Rest- oder Kernholzabschnitte und/oder -schnitzel (11, 112, 112a, 112b) vorgesehen wird.
Vorrichtung (1) zur Durchführung des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Trocknungseinheit (4) zum Trocknen der Restholzabschnitte und/oder -schnitzel (11) und zumindest eine Einheit (6,7) zum optischen Erkennen und Separieren der Rindenabschnitte (111) von den Kernholzabschnitten (112, 112a, 112b) vorgesehen sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trenneinrichtung (50) zum Trennen der separierten Rindenabschnitte (111) und Kernholzabschnitte (112,112a,112b) in einem Aufnahmebehälter (5) vorgesehen ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Kamera oder eine Kameraleiste oder ein Kamerafeld zum optischen Erkennen der Rindenabschnitte (111) vorgesehen ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine pneumatische Separiereinrichtung (7), insbesondere eine Düseneinrichtung, zum Separieren der Rindenabschnitte (111) von den Kernholzabschnitten (112,112a,112b) vorgesehen ist.