DE19932822C2

DE19932822C2 - Vorrichtung zum Entgasen von organischen Substanzen

Info

Publication number: DE19932822C2
Application number: DE19932822A
Authority: DE
Inventors: Johann Hochreiter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 1999-07-14
Publication date: 2003-11-20
Anticipated expiration: 2019-07-15
Also published as: DE19932822A1

Abstract

Eine in Figur 1 dargestellte Vorrichtung (1) zum Entgasen von organischen Substanzen weist eine Pyrolysekammer (2) auf, welche über ein Gehäuse (3) mit doppelter Wandung (4) verfügt. Mittels einer Förderschnecke (12) wird zu entgasendes Pyrolysegut (7) durch die Pyrolysekammer (2) gefödert und dabei entgast. Pyrolyseprodukte in Form von Nutzgasen werden in an sich bekannter Weise mittels eines Verbrennungsmotors unter Zwischenschaltung eines Generators zur Erzeugung von elektrischer Energie verbrannt und die heißen Verbrennungsabgase werden in erfindungsgemäßer Weise zur Heizung des doppelwandigen Gehäuses (3) der Pyrolysekammer (2) und der Förderschnecke (12) genutzt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Entgasen von organischen Substanzen.

Unter organischen Substanzen sollen hier vor allem, aber nicht ausschließlich Späne, Schnitzel und dergleichen aus verkohlbaren Stoffen, wie z. B. Holz, aber auch andere Reststoffe verstanden werden.

Aus der DE 196 14 689 A1 ist eine Anlage zur thermischen Behandlung von Ausgangssubstanzen bekannt. Die dort beschriebene Vorrichtung ist mit einer beheizten Pyrolysekammer ausgestattet.

In der US 4 705 603 A ist eine vergleichbare pyrolytische Einrichtung beschrieben. Dort ist in den Spalten 2 bis 3 sowie in den Ansprüchen (Spalten 4 und 5) detailliert unter Anderem beschrieben, wie die Pyrolysekammer aufgebaut ist, und wie sie beheizt wird. Dieser Stand der Technik ist exakt als solcher anzusehen, von dem die Erfindung ausgeht, wie auch dem weiteren zitierten Stand der Technik in dieser Beschreibungseinleitung zu entnehmen ist.

Zur Vergasung von Stoffen ist ferner aus der DE 29 38 912 A1 ein Verschwelungsreaktor bekannt, der mit einem Gaswandler verbunden ist. An den Gaswandler schließt sich zur Abkühlung und Reinigung ein Heizgaszyklon und ein Reinigungs- und Kühlsystem an, in denen das Gas von restlichen Spuren von Staub, Teer, Phenol, Schwefel und Stickstoffverbindungen gereinigt und abgekühlt wird.

Aus der DE 40 11 945 C1 ist ein Pyrolyseverfahren bekannt, bei dem zur Entgasung von organischen Substanzen das Pyrolysegut unter Verdichtung in eine beheizbare Pyrolysekammer eingebracht und unter Beibehaltung des verdichteten Zustandes diese durchläuft. Dabei soll die Wärmezufuhr zum Pyrolysegut durch die mit dem verdichteten Pyrolysegut in Druckkontakt stehenden Kammerwandungen der Pyrolysekammer erfolgen. Ein weiterer Aspekt ist die Beheizung der Pyrolysekammer mit den Abgasen, die bei der Verbrennung des Pyrolysegutes entstehen.

Da in dieser Druckschrift jedoch von verdichtetem Pyrolysegut zwingend ausgegangen wird, ist es als nachteilig anzusehen, eine nicht näher bezeichnete Verdichtungseinrichtung vorsehen zu müssen und es ist auch nachteilig, immer für eine kontinuierliche oder intermittierende Verdichtung Sorge tragen zu müssen. Der dazu erforderliche apparative und steuerungstechnische Aufwand ist jedenfalls hoch.

Schließlich ist noch die DE 88 09 195 U1 bekannt. Hier ist nun zur Beheizung des Pyrolyseguts ein anderer Weg gewählt worden. In dieser Druckschrift wird eine beheizbare Förderschnecke beschrieben. Dort wird auch offenbart, dass man zum Zeitpunkt jener Erfindung beheizte Pyrolysekammern kannte. Aus bestimmten, hier nicht bekannten Gründen, hat man aber bei der Beschreibung der dortigen Erfindung eine beheizte Pyrolysekammer als nachteilig erachtet und dort ein nach außen isoliertes Gehäuse gewählt.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der ein Pyrolyseverfahren einfach und effizient durchgeführt werden kann, ohne dass jedoch weder eine kontinuierliche noch eine intermittierende Verdichtung erforderlich sein muss. Vielmehr soll durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine einfachere Pyrolyse von organischen Substanzen erfolgen können, als dies aus dem Stand der Technik bekannt ist.

Diese Aufgabe wird von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Durch Vorrichtungen gemäß den abhängigen Ansprüchen wird die Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltet.

Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegen in ihrem einfachen und robusten Aufbau, welcher eine hohe Betriebssicherheit erwarten lässt sowie in dem hohen Wirkungsgrad, mit dem durch diese Vorrichtung Pyrolysegut entgast werden kann. Eine derartige apparatechnische Kombination beider Methoden führt zu einer besonders vorteilhaften Vorrichtung.

Mit Hilfe der Zeichnungen soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Pyrolyse und

Fig. 2 eine schematisch dargestellte Einrichtung zur Entgasung von verkohlbaren Substanzen mit Vorrichtungen zur Energiegewinnung aus den Nutzgasen.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Pyrolyse gezeigt, welche im Wesentlichen aus einer rohrförmigen Pyrolysekammer 2 besteht, die in der Zeichnung teilweise geschnitten dargestellt ist. Das Gehäuse 3 der rohrförmigen Pyrolysekammer 2 weist eine doppelte Wandung 4 auf. In das Gehäuse 3 mit der doppelten Wandung 4 mündet ein Anschlussstutzen 5, der mit der Abgasleitung 6 einer in Fig. 1 nicht dargestellten Brennkraftmaschine verbunden ist, welche in Fig. 2 mit V bezeichnet ist. Die Abgase der in Fig. 1 nicht gezeigten Brennkraftmaschine heizen den von der doppelten Wandung 4 begrenzten Zwischenraum des Gehäuses 3 der Pyrolysekammer 2 auf. Durch innigen Kontakt mit der inneren der doppelten Wandung 4 wird der Wärmeübergang von dem beheizten Gehäuse 3 der Pyrolysekammer 2 auf zu entgasendes Pyrolysegut 7, welches durch die Pyrolysekammer 2 gefördert wird, optimiert. Das Pyrolysegut 7 befindet sich in einem als Silo 8 bezeichneten Vorratsbehälter, aus welchem es durch eine luftdichte, so genannte Zellradschleuse Z im Gehäuse 3 sukzessive ins Innere 9 der Pyrolysekammer 2 gelangt.

Am unteren Ende 10 der Pyrolysekammer 2 befindet sich ein Antrieb 11, der als Elektromotor mit gasdichtem Getriebe ausgebildet sein kann. Der Antrieb 11 wirkt auf eine Förderschnecke 12, mittels der das Pyrolysegut 7 durch die rohrförmige Pyrolysekammer 2 transportiert wird. In der Zeichnung ist zur besseren Darstellung der Wendel der Förderschnecke 12 nur eine geringe Menge Pyrolysegut 7 gezeigt, aber im Betrieb ist der Innenraum 9 der Pyrolysekammer 2 gut gefüllt, was den Wirkungsgrad der Vorrichtung günstig beeinflusst. Eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades wird dadurch erreicht, dass die Förderschnecke 12 ebenfalls beheizt ist. Dazu ist beispielsweise an ihrem unteren Ende 13 ein Einlassstutzen 14 vorgesehen, in den eine Abgasleitung 15 des bereits vorerwähnten Verbrennungsmotors einmündet. Die Förderschnecke 12 weist nämlich eine Hohlwelle 16 auf, welche von den heißen Verbrennungsabgasen des Verbrennungsmotors durchströmt wird und auf diese Weise den Innenraum 9 der Pyrolysekammer 2 bzw., durch unmittelbaren Kontakt das Pyrolysegut 7 ebenfalls aufheizt. Der innige Kontakt des Pyrolysegutes 7 mit der Hohlwelle 16 und der Wendel der Förderschnecke 12 verbessert das Aufheizen und damit die Entgasung des Pyrolysegutes 7 erheblich. Das Pyrolysegut 7 wird also durch den innigen Kontakt mit der inneren der doppelten Wandung 4 des Gehäuses 3 der Pyrolysekammer 2 und durch den innigen Kontakt mit der Förderschnecke 12 auf einfachste Weise durch die heißen Verbrennungsabgase des Verbrennungsmotors V aufgeheizt, so dass der Pyrolysevorgang erheblich beschleunigt wird.

Am anderen Ende der Pyrolysekammer 2 ist ein Thermofühler 17 im Innenraum 9 der Pyrolysekammer 2 vorhanden, welcher die örtliche Temperatur des Pyrolysegutes 7 ermittelt. In Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur kann über einen oder mehrere Luft- bzw. Sauerstoffeinlassstutzen 18, welche gezielt angesteuert werden können, sauerstoffhaltiges Gas in den Innenraum 9 der Pyrolysekammer 2 einströmen oder eingeblasen werden, welches die Entgasungstemperatur erheblich erhöhen kann.

Während im unteren Bereich der Pyrolysekammer 2 Reaktionstemperaturen zwischen 400° und 500°C herrschen, werden durch das Einblasen von sauerstoffhaltigen Gasen im oberen Bereich Temperaturen bis 1500°c erzielt.

Weitere Vorteile sind bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch gegeben, dass der Austritt der gasförmigen Pyrolyseprodukte aus der Pyrolysekammer 2 am Ende der Förderstrecke erfolgt. Diese Maßnahme hat zur Folge, dass die heißen gasförmigen Pyrolyseprodukte zum einen das Pyrolysegut 7 in voller Länge durchströmen, zum anderen wird die Pyrolysekammer 2 hierdurch erst unmittelbar vor der Ausbringung der Pyrolyserückstände drucklos gemacht.

Gemäß der sich einstellenden Strömung der gasförmigen Pyrolyseprodukte und des dadurch bedingten Druckabfalls längs der Pyrolysekammer 2 herrschen die höchsten Drücke an der Einbringungsseite und sorgen hier für eine schnelle Durchwärmung als auch für eine schnelle Entgasung.

Die Erwärmung des Pyrolysegutes 7 erfolgt - wie bereits erwähnt - durch Kontakt mit der inneren der doppelten Wandung 4 des Gehäuses 3 sowie durch die Hohlwelle 16 und die Wendel der Förderschnecke 12 nach Art von Wärmetauschern, wobei der Wärmeübergang als optimal angesehen werden kann.

Eine weitere Möglichkeit zur Gestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann durch Vorsehen von Querschnittsverengungen entlang der Pyrolysekammer 2 bestehen. Dies ist in den Figuren durch den konischen Abschnitt 18 kenntlich gemacht. Es liegt im Rahmen der Erfindung, in weiterer Ausgestaltung die gesamte oder wenigstens nahezu die gesamte Pyrolysekammer konisch auszuführen. Mit derartigen Maßnahmen lassen sich die Druckverhältnisse bei der Förderung des Pyrolysegutes gezielt beeinflussen.

Das verbrauchte Pyrolysegut 7 wird am oberen Ende der Pyrolysekammer 2 als Asche A ausgebracht und kann in geeigneten Behältern aufgefangen und entsorgt werden. Das Restvolumen der Asche A beträgt nur noch einen Bruchteil des Ursprungsvolumens und kann beispielsweise zu Düngemittel verarbeitet werden.

In Fig. 2 ist stark schematisiert eine Einrichtung zur Entgasung von verkohlbaren Substanzen mit Vorrichtungen zur Energiegewinnung aus den Pyrolyseprodukten in Form von Nutzgasen dargestellt. Neben der bereits beschriebenen erfindungsgemäßen Pyrolysekammer 2 ist gezeigt, dass sich am äußersten Ende der Pyrolysekammer 2 ein Auslassstutzen 20 für Nutzgas befindet, der in eine Einrichtung 21 zur Gaswäsche 21 mündet. Die Funktion der Einrichtung 21 zur Gaswäsche sei hier nicht näher erläutert, da sie in beliebiger Weise ausgeführt werden kann. Das gereinigte Gas wird über eine Leitung 22 in einen Gassammelbehälter 23 eingespeist und von dort über ein einstellbares Steuerventil 24 einem Verbrennungsmotor V zugeführt. Dieser Verbrennungsmotor V arbeitet nach bekannten Prinzipien.

An den Verbrennungsmotor V ist eine Elektromotor/Generatoreinheit 25 angeschlossen, mit deren Hilfe aus der vom Verbrennungsmotor V gelieferten mechanischen Energie Strom erzeugt wird. Der erzeugte Strom kann vom Betreiber der vorbeschriebenen Anlage selbst genutzt werden, und/oder der nicht benötigte Strom wird zur anderweitigen Nutzung bereitgestellt bzw. ins öffentliche Netz eingespeist. Die Abwärme aus dem Kühlwasser des Verbrennungsmotors V kann in Form von Warmwasser zu Heizzwecken verwendet werden; die Abgasabwärme wird - wie bereits erwähnt - nach dem Durchlaufen eines Schalldämpfers 26 in erfinderischer Weise zur Heizung der Pyrolysekammer 2 verwendet.

Es ist ersichtlich, dass mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Einrichtung geschaffen ist, die Reststoffe äußerst ökonomisch verwertet und deren Gesamtwirkungsgrad hervorragend ist.

Claims

1. Vorrichtung zum Entgasen von organischen Substanzen, insbesondere Spänen, Schnitzeln und dergleichen aus verkohlbaren Stoffen wie Holz, in Form einer mit einer Fördereinrichtung ausgestatteten Pyrolysekammer, wobei sowohl das Gehäuse (3) der Pyrolysekammer (2) als auch die Fördereinrichtung (12) beheizbar ausgeführt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) der Pyrolysekammer (2) als Rohr mit doppelter Wandung (4) und die Fördereinrichtung als Förderschnecke (12) ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) der Pyrolysekammer (2) und die Förderschnecke (12) zumindest teilweise durch Verbrennung von Pyrolyseprodukten geheizt werden.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizung durch Nutzung von Verbrennungsabgasen, welche durch Verbrennen der Pyrolyseprodukte in einem Verbrennungsmotor (V) entstehen, erfolgt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pyrolysekammer (2) zumindest in einem Teilabschnitt eine Verengung (19) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderschnecke konisch ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende der Pyrolysekammer (2) wenigstens ein Einlassstutzen (18) für Luft bzw. sauerstoffhaltiges Gas vorhanden ist, welcher zur Steuerung des Pyrolysevorgangs gezielt ansteuerbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Steuerparameter ein Temperaturfühler (17) im Innenraum (9) der Pyrolysekammer (2) vorhanden ist.