DE2245828B2 - Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von brikettierfähiger Holzkohle - Google Patents

Description

Von den verschiedenen Verfahrensschritten des erfindungsgemäßen Verfahrens kommt vor allem der Vertrocknung des zu verarbeitenden Pflanzenmaterials große Bedeutung zu. Bei der erfindungsgemäßen Vertrocknung, die eine grundsätzliche Abkehr von den bekannten Verfahren darstellt, bei denen die Trocknung im Ofen selbst erfolgt, werden entscheidende Vorteile bezüglich der Ofenleistung und bezüglich der Vermeidung von Ofenstillstandzeiten erreicht, und zwar aus folgenden Gründen.

Das zu verarbeitende Pflanzenmaterial nimmt auf dem Herd wegen seines relativ hohen Feuchtigkeitsgehalts von bis zu 6O°/o einen steilen Ruhewinkel ein. In Verbindung mit einer größeren Dichte, größeren Zusammenballungstendenz und kühleren Außenflächen hat dies zur Folge, daß ein Teil des Pflanzenmaterials in der Nähe der Ränder der Fallöffnungen verweilt. Hierbei kondensiert der in den hochströmenden Gasen enthaltene Teer auf der vergleichsweise kühlen Oberfläche des Materials, und es bildet sich an den Fallöffnungen ein koksartiger Überzug, der im Laufe der Zeit dazu führt, daß sich Verstopfungen bilden, die von Zeit zu Zeit entfernt werden müssen, was eine Stillsetzung des Ofens erforderlich macht.

Außerdem besteht der Nachteil, daß auf die Krählarme ein relativ hoher Widerstand ausgeübt wird, der ebenfalls durch den hohen Feuchtigkeitsgehalt des Pflanzenmaterials bedingt ist. Die Krählarme sind somit einem starken Verschleiß ausgesetzt. Außerdem besteht die Gefahr, daß die Krählarme von Zeit zu Zeit ausfallen.

Wegen der vorgenannten Nachteile wurde deshalb auch schon der Versuch gemacht, den ersten oder die beiden ersten Herde eines Mehretagenofens zur Trocknung des eingebrachten Pflanzenmaterials und erst die verbleibenden Herde für die Verkokung heranzuziehen. Hierbei besteht aber der Nachteil, daß der Ofen erheblich vergrößert werden mußte.

In Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Vertrocknungsschritt ist der weitere erfindungsgemäße Verfahrensschritt der Benutzung zumindest eines Teiles der bei der Verkohlung erzeugten Brenngase als Brennstoff für den Trockner von besonderer Bedeutung, da hierdurch eine sehr wirtschaftliche Verfahrensweise erreicht wird. Hierbei ist ferner zu erwähnen, daß erst eine Vertrocknung ein Brenngas mit einem ausreichend hohen Heizwert, der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mindestens 32,8 kcal je 0,0283 m³ beträgt, ermöglicht. Wenn jedoch im Gegensatz hierzu entsprechend dem durch die USA.-Patentschrift 3 379 622 bekannten Verfahren eine Vortrocknung nicht erfolgt, enthält das erzeugte Gas große Mengen an Wasserdampf.

Bedeutsam sind ferner die erfindungsgemäßen Druck- und Temperaturbedingungen im Ofen, denn gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird über jedem der verschiedenen Herde eine bestimmte Temperatur eingestellt, während bei dem bekannten Verfahren dies nicht der Fall ist. Außerdem wird erfindungsgemäß der Ofen mit einem relativ geringen Unterdruck von maximal 12,7 mm Wassersäule gefahren. Auf Grund dieser ganz speziellen erfindungsgemäßen Druck- und Temperaturbedingungen gelingt es hierbei, eine Holzkohle herzustellen, die — wie schon erwähnt — einen Gehalt an flüchtigen brennbaren Stoffen bis zu 23 % aufweist, während bei den bekannten Verfahren der Prozentsatz an flüchtigen Bestandteilen bei nur 10 bis 15 % liegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Aufgabegut auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 5 bis lO°/o im Trockner getrocknet.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird über jedem der Herde des Mehretagenofens die Gastemperatur auf einen bestimmten Wert eingestellt, so daß bei insgesamt sechs Herden die Temperatur im Bereich der beiden obersten Herde etwa 538° C beträgt, während die Temperaturen im Bereich der drei nächsten sich nach unten anschließenden Herde etwa 621 bzw. etwa 649 bzw. etwa 704° C betragen und die Temperatur im Bereich des untersten Herdes etwa 649° C beträgt.

Bevorzugt wird im Raum über dem Material eines jeden Herdes zumindest an einer Stelle die Gastemperatur gemessen, und es wird in Abhängigkeit von den gemessenen Werten Luft eingeblasen. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Luft in den Raum oberhalb des Materials eines jeden Herdes an vier Stellen eingeblasen wird, die in Umfangsrichtung den gleichen Abstand voneinander haben.

Ein Mehretagenofen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß eine mit konstantem Füllstand arbeitende Wasserdichtung zwischen der zentralen Welle und Ofenober- und Ofenunterseite jeweils vorgesehen ist.

Zur Abführung des Brenngases wird bevorzugt zumindest ein Gasauslaß im oberen Ofenteil vorgesehen, dessen Querschnittsfläche mindestens 5 °/o der Fläche des obersten Herdes beträgt.

Es ist von Vorteil, wenn eine zu einer Konditionierungseinrichtung führende und mit einem Kühlwassermantel versehene Rutsche mit dem Ofenauslaß im unteren Teil des Ofens verbunden ist.

Ein besonders bevorzugter Bereich des Unterdruckes liegt im Bereich von 0 bis 2,5 mm Wassersäule.

Der Mehretagenofen kann fünf, sechs oder noch mehr Herde aufweisen, die bevorzugt einen Durchmesser von etwa 6 m besitzen, wobei die Herdoberfläche (einschließlich der Fallöffnung) etwa 28 m² beträgt. Die zentrale Welle kann hierbei einen Außendurchmesser von etwa 107 cm besitzen, wobei die Wellenquerschnittsfläche nicht in die Berechnung des Herdes einbezogen wird. Für die Erzeugung einer Tonne brikettierfähiger Holzkohle pro 3,51 des Pflanzenmaterials wird eine Herdoberfläche von nur 46,6 m² benötigt. Die Abgase besitzen hierbei einen Heizwert von 32,8 bis 47,9 kcal je 0,0283 m³, der dem Heizwert von Generatorgas entspricht.

Im folgenden sind einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein bevorzugtes Flußdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens,

F i g. 2 eine grafische Darstellung einer typischen Verkokung in einem Reihenherdofen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei der Heizwert des gebildeten Abgases in kcal Kubikfuß und das Abgasvolumen in Kubikfuß je Tonne an verkoktem, trockenem Holz in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt des in die Verkokungsvorrichtung eingegebenen Holzes dargestellt sind,

F i g. 3 eine schematische Darstellung bestimmter wesentlicher Merkmale einer bei einem Ausführungs-

beispiel der Erfindung anzuwendenden Vorrichtung und

F i g. 4 eine grafische Darstellung der Temperaturen im Reihenherdofen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich an Hand des Fließschemas von Fig. 1 allgemein wie folgt beschreiben:

Teilchenförmiges Pflanzenmaterial, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verkokt werden kann, umfaßt Borke (Rinde), Zweige, Sägemehl, Schalen, Hülsen, Fruchtkerne, Späne und andere Zellulosematerialien mit einer Minimumabmessung von etwa 25,4 mm oder darunter. Wenn das Gut in größeren Klumpen oder Stücken vorliegt, muß es vor dem Trocknen oder Verkoken zerkleinert werden, was mit Hilie üblichei Werkzeuge geschehen kann.

Grüne Borke, Zweige, Sägemehl U. dgl. besitzen typischerweise einen anfänglichen Feuchtigkeitsgehalt von 30 bis 60 %. Beim erfindungsgemäßen Verfahren muß dieses Gut getrocknet werden, bis der Feuchtigkeitsgehalt vor der Verkokung weniger als etwa 20 °/o und vorzugsweise etwa 5 bis lO°/o beträgt. Für diesen Zweck kann jede beliebige herkömmliche Trocknungsvorrichtung, z. B. ein Drehtrockner, verwendet werden, sofern diese Vorrichtung kontinuierlich zu arbeiten vermag.

Wenn das zu verkokende Gut im wesentlichen trockenes Pflanzenmaterial ist, beispielsweise aus Schalen, Hülsen, wie Erdnußschalen, oder Fruchtkernen od. dgl. besteht, kann es gemäß F i g. 1 ohne vorherige Trocknung zur Verkokung unmittelbar in den Ofen eingeführt werden.

Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß es für das erfindungsgemäße Verfahren nicht erforderlich ist, daß das Beschickungsgut vor der Verkokung vollständig trocken ist. Eine optimale Verkokung bzw. Verkohlung läßt sich auch mit Pflanzenmaterial erreichen, das anfänglich auf einen Wassergehalt von weniger als etwa 20 % getrocknet worden ist.

Wenn gemäß F i g. 1 beispielsweise grüne Borke in einem kontinuierlichen Verfahren verkokt werden soll, kann das vom Ofen gelieferte Abgas zum Trockner geleitet und darin verbrannt werden, um die für den Trocknungsvorgang erforderliche Wärme zu liefern. Es hat sich gezeigt, daß das beim erfindungsgemäßen Verfahren anfallende Abgas für die wirksame Verwendung als Trockner-Brennstoff einen ausreichend hohen Heizwert besitzt.

Sodann wird Teilchenmaterial mit einem Wassergehalt von weniger als 20 % in den Reihenherdofen eingebracht, in welchem es auf noch zu erläuternde Weise unter kontrollierten Zugbedingungen verkokt wird, wobei der Ofen-Innendruck auf einem Unterdruck von 12,7 bis 0 mm, vorzugsweise 2,5 bis 0 mm Wassersäule gehalten wird.

Der Gehalt an flüchtigen, brennbaren Stoffen der gebildeten Holzkohle wird bekanntlich durch Faktoren, wie die Verweilzeit im Ofen und die Ofentemperatur, bestimmt. Beispielsweise beginnt theoretisch die Verkokung, sobald die Guttemperatur etwa S16° C erreicht. Falls, die Temperatur jedoch, über etwa 538⁰C hinaus ansteigt, wird eine nicht reaktionsfähige Kohle mit niedrigem Gehalt an flüchtigen Stoffen gebildet. Infolgedessen erfolgt die Verkokung oder Verkohlung unter Anwendung der noch zu beschreibenden Maßnahmen, um brikettartige bzw. brikettierfähige Holzkohle zu erzeugen.

Nach der Verkokung ist am Ofenboden Holzkohle mit einem Gehalt an flüchtigen brennbaren Stoffen von weniger als etwa 23% und vorzugsweise von etwa 15 bis 22% vorhanden, während an der Ofen-5 Oberseite ein Abgas mit einem Heizwert von 32,8 bis 47,9 kcal pro 0,0283 m* (Kubikfuß) gesammelt wird.

Gemäß F i g. 2 ist der Heizwert des Abgases dem Feuchtigkeitsgehalt des in die Verkokungsvorrichtung eingebrachten Holzes proportional. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt des in die Verkokungsvorrichtung eingegebenen Holzes auf unter 20 % und vorzugsweise auf 5 bis 10% reduziert wird, besitzt das erzeugte Abgas einen ausreichend hohen Heizwert, um, ähnlich wie Generatorgas, als Brennstoff mit niedrigem Heizwert verwendet werden zu können.

Die aus dem Ofen aufgetragene Holzkohle "wrrd, vorzugsweise mittels eines Wasserstrahls, sofort abgeschreckt und dadurch abgekühlt. Die dabei hinzugefügte Wassermenge beträgt mindestens 5°/o, bezogen auf Holzkohlegewicht. Der beim Abschrecken entwickelte Dampf ist bestrebt, die Luft zurückzudrängen, die anderenfalls über das Austragsystem in den untersten Herd angesaugt werden könnte; auf diese Weise verbessert dieser Dampf die Temperaturregelung im Ofen. Nach dem Abschrecken gelangt die Holzkohle mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 1 % oder mehr in einen Konditionierapparat, in welchem sie in einer Atmosphäre, die Feuchtigkeit entsprechend einer relativen Luftfeuchtigkeit von mindestens 50% enthält, so lange gerührt bzw. umgewälzt wird, bis sie nicht mehr luftentzündlich ist.

Sodann kann die brikettartige bzw. brikettierbare Holzkohle aus dem Konditionierapparat entnommen und gelagert oder versandt werden. Wahlweise kann sie unmittelbar zu einem Mischer übergeführt werden. Sodann wird der Holzkohle als Bindemittel ein beispielsweise in einem Dampfdüsenkocher gebildetes Stärkegel in Wasser zugesetzt, um ein Gemisch zu bilden, das zur Brikettierung zu einer zweckmäßigen Verdichtungsvorrichtung übergeführt wird. Obgleich für die Brikettierung ein Extruder benutzt werden könnte, wird vorzugsweise eine Rollbrikettiermaschine eingesetzt.

Da die so gebildeten Briketts infolge des Gel-Bindemittels einen hohen Wassergehalt besitzen, müssen sie zu einem Trockner befördert werden, bei dem es sich um eine beliebige herkömmliche Trocknungsvorrichtung handeln kann, in welcher die Gastemperatur typischerweise etwa 204⁰C beträgt. Die Briketts werden im Trockner erhitzt, bis sie einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 5% oder weniger besitzen. Nach dem Trocknen können die Briketts nach bekannten Verfahren für den Verkauf verpackt werden.

Die Erfindung soll selbstverständlich nicht auf eine spezielle Art einer Trocknungs-, Verdichtungs-, Misch- oder Stärkekochvorrichtung beschränkt sein, da für diesen Zweck jede beliebige, dem Fachmann bekannte Vorrichtung entsprechend abgewandelt werden könnte.

Im folgenden ist das Verfahren zur Herstellung von brikettartiger bzw. brikettierbarer Holzkohle in einem Reihenherdofen an Hand von F i g. 3 näher erläutert.

Im Boden eines Druckkastens 13 ist eine sich durch ein Rohr 17 erstreckende Förderschnecke 15

angeordnet. Eine Gasdichtung für den Ofen wird durch Verdichtung des Guts im Endabschnitt des Rohrs 17 erreicht, wo die Förderschnecke keine Schneckengänge mehr aufweist. Ein Gegendruck zur Steuerung der Verdichtung wird durch eine angelenkte Ventilklappe 19 gewährleistet, die sich unmittelbar am lotrechten Schacht 21 befindet, der mit dem Ofeneinlaß kommuniziert. Diese Verdichtung nebst Abdichtung dient zur Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Ofendrucks und zur Herabsetzung übermäßiger Abgastemperaturen infolge von mit der Beschickung eingelassener Luft. Indem die mit der Charge eingelassene Luft auf einem Mindestmaß gehalten wird, verhindert die Abdichtung auch eine Verdünnung des bei der Verkohlung entwickelten Abgases. Darüber hinaus stellt die Abdichtung auch ein Sicherheitsmerkmal dar. Infolge eines zufälligen Druckstoßes kann nämlich der im Ofen herrschende Druck vorübergehend Überdruckwerte erreichen bzw. den Atmosphärendruck übersteigen. In diesem Fall verhindert die Abdichtung einen Heißgasrückschlag zum Speiseschacht 12, wodurch eine Staubexplosion im Förderer erfolgen könnte.

Der dargestellte Ofen 14 weist sechs Herde auf, die gemäß F i g. 3 von oben nach unten mit 1 bis 6 bezeichnet sind. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß vor der Erfindung eine ungerade Zahl von Herden, beispielsweise fünf Herde, bevorzugt wurde. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bei Betrieb des Ofens nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine gerade Zahl von Herden, z. B. vier oder sechs, eine größere Verkokungskapazität je Einheit der Herdfläche gewährleistet.

Obgleich der Herddurchmesser bei verschiedenen Öfen variieren kann, beträgt bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Herd-Innendurchmesser etwa 6 m, während der Außendurchmesser des Ofens 14, einschließlich der feuerfesten Wand 20, etwa 6,58 m beträgt. Jeder Herd ist mit einer zentralen öffnung 22 versehen, die von einer drehbaren zentralen Welle 24 durchsetzt wird. Über jedem Herd ist an der Welle 24 jeweils mindestens ein Krählarm 26 montiert. Ein Motor 28 dient zum Antreiben der Welle 24 und mithin zum Drehen der Krählarme 26, so daß die von letzteren nach unten abstehenden Zähne 30 das auf jedem Herd befindliche Gut bei seiner Verkokung durchkrählen bzw. umwälzen. Die Zähne 30 sind auf bekannte Weise abgewinkelt, so daß sie das Gut auf den einzelnen Herden abwechselnd einwärts oder auswärts verlagern. Die Welle 24 dreht sich typischerweise mit einer bis zu einigen Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise mit einer Drehzahl von 2 bis 4 U/min.

An jedem Herd sind Fallöffnungen 32 vorgesehen, die abwechselnd einmal als Erweiterung der öffnung 22 ausgebildet oder am Herdumfang neben der feuerfesten Wand 20 angeordnet sind.

Wenn die Charge in den Ofen eingebracht wird, fällt sie auf den obersten Herd herab, auf welchem sie in Einwärtsrichtung zur Fallöffnung 32 an der Welle 24 durchgekrählt wird. Hierauf fällt das Gut durch die öffnung 32 auf den Herd 2, auf welchem es durch den Krählarm 26 in Auswärtsrichtung verlagert wird, bis es durch die an der feuerfesten Wand 20 befindlichen Fallöffnungen 32 hindurchfällt. Das Gut durchläuft dabei alle sechs Herde, bis es verkohlt bzw. verkokt worden ist und an einem Auslaß 34 aus dem Ofen 14 austritt.

Das bei der Verkokung gebildete Abgas tritt an einem Auslaß 35 am Oberteil 38 des Ofens 14 aus diesem aus und strömt über eine Leitung 33 zu einem nicht dargestellten Heißluftgebläse, um anschließend als Brennstoff benutzt zu werden. Es hat sich gezeigt, daß die Querschnittsfläche des Auslasses 35 mindestens 5°/o und vorzugsweise 10°/o oder mehr der Oberfläche des obersten Herds betragen sollte, um einen Betrieb des Ofens 14 mit hohem Wirkungsgrad

ίο zu gewährleisten. Durch einen Auslaß der beschriebenen Größe wird die Mitnahme von Feinteilchen im Gas vermindert, und es wird ein zusätzlicher Druckstoß- bzw. Pufferraum für das Ofengas gewährleistet. Diese Gasauslaß-Querschnittsfläche kann mit einem einzigen Auslaß gemäß Fig. 3 oder mit mehreren Auslassen realisiert werden, an die nicht dargestellte Rohrleitungen angeschlossen sind.

In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß bei den herkömmlichen Verfahren Sanddichtungen an den Übergangsstellen verwendet wurden, an welcher die Welle 24 Boden 36 und Oberseite 38 des Ofens 14 durchsetzt. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß ungeachtet der auftretenden Ofentemperaturen Wasserdichtungen 40 mit konstanter Füllhöhe aufrechterhalten werden können, die zudem eine wesentliche Verbesserung des Ofenbetriebs ermöglichen. Die Wasserdichtungen 40 üben eine Kühlwirkung aus, durch welche die Lagerlebensdauer erheblich verlängert wird. Außerdem tragen sie nennenswert zur Innenkühlung der Welle und der Krählarme bei. Infolgedessen werden durch die Verwendung von mit konstantem Flüssigkeitsspiegel arbeitenden Wasserdichtungen, neben der Gewährleistung einer besseren Abdichtung zwischen der Welle und dem Boden 36 sowie dem Oberteil 38 des Ofens 14, die Stillstandszeiten des Ofens für Instandsetzung der nicht dargestellten Lager sowie der Welle 24 und der Krählarme 26 vermindert.

Wenn die Holzkohle über eine Austrag-Rutsche 42 aus dem Ofen 14 austritt, wird sie sofort durch einen oder mehrere Wasserstrahlen aus einem unmittelbar neben dem Ofen-Auslaß 34 befindlichen Sprüher 44 abgeschreckt. Die Rutsche 42 ist mit einem bei 43 angedeuteten Wassermantel versehen, der sie vor Verformung durch Wärmeeinfluß schützt und ihre Betriebslebensdauer verlängert. Das Wasser wird in einer Menge von mindestens 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Holzkohlegewicht, eingespritzt und bewirkt ein augenblickliches Abkühlen. Durch die Abschreckkühlung am Ofenauslaß wird die Betriebslebensdauer der Rutsche und auch eines zum Konditionierungsapparat führenden Schneckenförderers 46 beträchtlich verlängert. Darüber hinaus ist der bei diesem Abschrecken entwickelte Dampf bestrebt, die Luft zu verdrängen, die anderenfalls über den Auslaß 34 in den untersten Herd eingesaugt werden könnte. Es hat sich zudem gezeigt, daß durch diesen Dampf die Temperaturregelung im Herd sowie die Gleichförmigkeit der Betriebsbedingungen im gesamten Ofen verbessert werden.

Obgleich auch andere Arten von Konditionierapparaten verwendet werden könnten, wird vorzugsweise ein Konditionier-Schneckenförderer 46 zum Konditionieren der Holzkohle eingesetzt, um sie auf diese Weise gegen spontane Entzündung zu stabilisieren. Der Schneckenförderer 46 kann dazu benutzt werden, die Holzkohle z. B. zu einem nicht dargestellten Mischer zu fördern. Während in F i g. 3 nur

409 521/109

die erste Stufe des Schneckenförderers 46 dargestellt ist, können zusätzliche Stufen vorgesehen sein; bevorzugt werden bis zu drei Stufen, wobei die Holzkohle fortlaufend durch eine Stufe gefördert wird und beim Eintritt in die nächste Stufe herabfallen kann. Auf diese Weise wird die Holzkohle bei ihrer Förderung für die anschließende Verwendung oder die Lagerung konditioniert und stabilisiert.

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es wesentlich, daß der Ofen 14 unter kontrollierten Zugbedingungen betrieben wird, bei denen der Innendruck genau auf etwas niedrigerem als dem atmosphärischen Druck im Bereich von 12,7 bis 0 mm Wassersäule, vorzugsweise im Bereich von 2,5 bis 0 mm Wassersäule Unterdruck gehalten wird. Es hat sich herausgestellt, daß der Ofen dann, wenn der Ofendruck auf genannte Weise etwas unter dem Umgebungs-Atmosphärendruck gehalten wird, typischerweise brikettartige bzw. brikettierfähige Holzkohle in einer Menge von 1 t (1,1 t) pro Stunde für jeweils 46,4 m² Herdflache einschließlich der Fallöffnungen liefert, und zwar für je 3,5 t Holzcharge, auf Trockenbasis bezogen, mindestens 1 t derartiger Holzkohle. Darüber hinaus kann das erzeugte Abgas einen Heizwert von etwa 45,4 bis 47,9 kcal pro 0,0283 m³ besitzen.

Die Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen, geregelten Zugs innerhalb des bevorzugten schmalen Unterdruckbereichs erfordert eine genaue Steuerung der Leckverluste und der Parameter der Ofenbetriebsbedingungen, einschließlich der Herdtemperaturen und der in die Herde eingeführten Luftmenge. Die Leckverluste werden auf vorher beschriebene Weise durch eine Gasschleuse am Ofeneinlaß und durch Wasserdichtungen an der zentralen Welle kontrolliert.

In erster Linie wird jedoch der Ofen-Innendruck automatisch durch Einblasen von Luft in Abhängigkeit von Gastemperaturschwankungen über den Herden gesteuert. Während das auf den Herden befindliche Gut für die Verkokung auf 316 bis 482° C (selten bis über 482° C) erhitzt wird, ist die Temperatur dieses Guts äußerst schwierig zu überwachen. Die Gastemperatur über jedem Herd läßt sich jedoch leichter überwachen und wird vorzugsweise durch Thermoelemente 48 gemessen, welche sich durch die feuerfeste Wand 20 in den Herdbereich an der Decke über jedem Herd erstrecken.

Die Luft wird in jeden Herd durch Blasdüsen 50 eingeblasen, die durch Ventile 52 gesteuert werden, um die Temperaturen auf noch zu beschreibende Weise konstant zu halten. Die Blasdüsen 50 erstrekken sich durch die feuerfeste Wand 20 und führen die Luft an oder nahe der Decke über jedem Herd ein. Vorzugsweise sind die Blasdüsen 50 auf gleiche Abstände um den Umfang jedes Herds herum verteilt, so daß sich über jedem Herd vier oder mehr Blasdüsen 50 befinden.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung regelt ein Thermostat an einem vorgegebenen Herd die Luft-Ventile des betreffenden Herds proportional in der Weise, daß die gewünschte Temperatur im Herd aufrechterhalten wird. Für die Temperaturregelung in einem vorgegebenen Herd ist es jedoch wichtig, daß die Thermoelemente und die geregelten Ventile in dem benachbarten Herd bzw. Herden vorgesehen sind, da es sich gezeigt hat, daß ein höchst komplexes Zusammenwirken zwischen den Thermoelementen und den Ventilen auftritt. Dies führt zu einer Modulation der Temperatur von Herd zu Herd, wodurch die gewünschte, voreingestellte Temperatur in jedem Herd aufrechterhalten wird.

Die Lufteinblasung stellt dabei die primäre Temperaturregelung dar, die für die optimale Verkohlung auf jedem Herd benutzt wird, um die Ausbeute des Ofens 14 möglichst hoch zu machen. Infolgedessen ist es wichtig, eine genaue und kontinuierliche Regelung der eingeblasenen Luftmenge aufrechtzuerhalten, um auf diese Weise gleichmäßige Gastemperatüren an jedem Herd aufrechtzuerhalten. Wenn die Gastemperaturen auf konstantem Wert oder sehr nahe an diesem Wert gehalten werden, wird der für das erfindungsgemäße Verfahren erforderliche geringe Unterdruck über den ganzen Ofen hinweg aufrechterhalten.

Ein Merkmal der Erfindung liegt darin, daß die genaue Temperatur, die für die Gewährleistung der Erfindungsvorteile erforderlich ist, durch Aufrechterhaltung einer kontinuierlichen, gleichmäßigen und

ao automatischen Steuerung oder Regelung der Luft-Einblasdüsen erzielt wird, welche die Luft in Abhängigkeit von an den Thermoelementen 48 in jedem Herd gemessenen Temperaturschwankungen einblasen. Obgleich jede Blasdüse 50 ein eigenes, steuerndes Thermoelement 48 aufweisen könnte, hat es sich gezeigt, daß ein einziges Thermoelement für jeden Herd eine angemessene Regelung gewährleistet. Die folgende Tabelle veranschaulicht ein Beispiel für bevorzugte Betriebstemperaturen für jeden Herd in einem Reihenherdofen von 6 m Innendurchmesser mit sechs Herden, wenn es sich bei der dem Ofen zugeführten Charge um Borke mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 5 bis 10% handelt, die in einer Menge von etwa 20 t, auf Trockenbasis, pro Stunde in den Ofen eingegeben wird, wobei sich die zentrale Welle mit 3 U/min dreht.

Typische Gastemperaturen in einem Reihenherdofen

Die Betriebsbedingungen für diesen Fall sind in F i g. 4 grafisch veranschaulicht. Gemäß F i g. 4 wird bei der sechs Herde aufweisenden Ausführungsform ersichtlicherweise das zu verkokende Gut zunächst von Herd zu Herd zunehmender Temperatur ausgesetzt, dann in mindestens zwei Herden auf praktisch konstanter Temperatur gehalten, sodann einer noch höheren Temperatur ausgesetzt und schließlich vor dem Austritt aus dem Ofen auf eine niedrigere Temperatur abgekühlt.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedes Thermoelement 48 jedes Herds mit den vier auf gleiche Abstände verteilten Blasdüsen 50 verbunden. Die Regelung erfolgt dann im wesentlichen proportional, da die Ventile bei einem Temperaturanstieg geschlossen und bei einem Temperaturabfall geöffnet werden. Für das kontinuierliche Öffnen und Schließen der Ventile 52 zum Einblasen von Luft in den Ofen 14 in Abhängigkeit von den durch die Thermoelemente gemessenen Temperaturschwan-

Herd Nr.	Temperatur (° C)
1 (oberster)	538
2	621
3	649
4	649
5	704
6	649

kungen sind zahlreiche verschiedene Regler bekannt und im Handel erhältlich.

Die Erfindung soll daher nicht auf die verwendete Art des Reglers beschränkt sein, vielmehr kann innerhalb des Rahmens der Erfindung jede beliebige Vorrichtung angewandt werden, welche den vorher genannten Druckbereich aufrechtzuerhalten vermag.

Ersichtlicherweise ist vorstehend ein Verfahren zur Herstellung von brikettartiger bzw. brikettierfähiger Holzkohle aus teilchenförmigen! Pflanzenmaterial mit hohem Ausbringen in einem Reihenherdofen beschrieben. Das erfindungsgemäße Verfahren stützt sich im wesentlichen auf die Feststellung, daß ein außergewöhnlich hohes Ausbringen in einem Reihenherdofen erreicht werden kann, wenn der Feuchtigkeitsgehalt der Charge weniger als 20% und vorzugsweise 5 bis 10% beträgt und wenn der im Ofen herrschende Druck genau in einem Unterdruckbereich von etwa 12,7 mm Wassersäule bis Atmosphärendruck oder vorzugsweise von etwa 2,5 bis 0 mm Wassersäule gehalten wird. Der Ofendruck wird dabei durch Modulation der in Abhängigkeit von Gastemperaturschwankungen an jedem Herd im Ofen eingeblasenen Luft geregelt.

Durch strikte Einhaltung optimaler Verkokungstemperaturen an jedem Herd wird die Holzkohle wirksam verkohlt bzw. verkokt, so daß sich ein hohes Ausbringen an brikettartiger bzw. brikettierfähiger Holzkohle ergibt und ein Abgas anfällt, das einen Heizwert im Bereich von 32,8 bis zu etwa 47,9 kcal pro 0,0283 m⁸ besitzt und das gewünschtenfalls als Brennstoff benutzt werden kann.

Selbstverständlich kann die Erfindung in anderen speziellen Ausführungsformen verwirklicht werden, ohne daß von ihrem Rahmen oder ihren wesentlichen Eigenschaften abgewichen wird. Die vorstehend dargestellte und beschriebene Ausführungsform soll daher in jeder Beziehung nur als erläuternd und keinesfalls die Erfindung einschränkend angesehen werden, vielmehr soll die Erfindung alle innerhalb des erweiterten Schutzumfanges liegenden Änderungen und

ίο Abwandlungen mit einschließen.

Zusammenfassend schafft die Erfindung mithin ein wirksames und wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von brikettartiger bzw. brikettierfähiger Holzkohle mit etwa 10 bis höchstens etwa 23 % flüchtigen brennbaren Stoffen aus teilchenförmigen! Pflanzenmaterial in einem Reihenherdofen. Falls das Pflanzenmaterial hohen Feuchtigkeitsgehalt besitzt, wird es zunächst getrocknet, so daß die Charge für den Reihenherdofen einen Feuchtigkeitsgehalt von

so höchstens etwa 20% und vorzugsweise von 5 bis 10% besitzt. Sodann wird das Gut im Ofen unter kontrolliertem Zug verkokt bzw. verkohlt, wobei der Ofendruck auf einem Unterdruck von 12,7 bis 0 mm Wassersäule gehalten wird; hierdurch wird ein hohes Ausbringen an kleinteiliger Holzkohle mit Brikettqualität gewährleistet und ein Abgas erzeugt, das einen Heizwert von etwa 32,8 bis 47,9 kcal je 0,0283 m³ besitzt. Die Holzkohle wird anschließend sofort durch Abschreckkühlung und Konditionierung unter Umwälzung gegen spontane Entzündung stabilisiert. Das entstandene Abgas kann als Brennstoff benutzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2

und Ofenober- und Ofenunterseite (36, 38) je-

Patentansprüche: weils vorgesehen ist.

7. Mehretagenofen gemäß Anspruch 6, dall. Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung durch gekennzeichnet, daß zur Abführung des von brikettierfähiger Holzkohle und eines Gases 5 Brenngases zumindest ein Gasauslaß (35) im aus einem teilchenförmigen Pflanzenmaterial mit oberen Ofenteil vorgesehen ist, dessen Quereiner Teilchengröße von nicht mehr als etwa schnittsfläche mindestens 5% der Fläche des 2,5 mm und mit einem Wassergehalt von etwa obersten Herdes beträgt.

6O°/o in einem Mehretagenofen mit mehreren im 8. Mehretagenofen gemäß Anspruch 6 oder 7, Abstand untereinander angeordneten kreisförmi- io dadurch gekennzeichnet, daß eine zu einer Kongen Herden, die koaxial zueinander angeordnet ditioniereinrichtung führende und mit einem sind und von einer zentrischen vertikalen Welle Kühlwassermantel (43) versehene Rutsche (42) durchsetzt werden, die mit jeweils jedem Herd mit dem Ofenauslaß (34) im unteren Teil des zugeordneten radialen Krählarmen versehen ist, Ofens verbunden ist.
wobei das an der Oberseite des Mehretagenofens 15

eingegebene Pflanzenmaterial hierin unter Ein-

haltung bestimmter Temperatur- und Druckbedingungen verkohlt, im unteren Ofenteil nach außen Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahabgeführt und sodann gegen spontane Entzün- ren zur Herstellung von brikettierfähiger Holzkohle dung abgekühlt und konditioniert wird, d a - 20 und eines Gases aus einem teilchenförmigen Pflanzendurch gekennzeichnet, daß das teilchen- material mit einer Teilchengröße von nicht mehr als förmige Pflanzenmaterial zunächst einem Trock- etwa 2,5 mm und mit einem Wassergehalt von etwa ner kontinuierlich zugeführt und hierin bis auf 60% in einem Mehretagenofen mit mehreren im Abeinen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 5 bis maxi- stand untereinander angeordneten kreisförmigen mal 20% getrocknet und sodann dem Mehr- as Herden, die koaxial zueinander angeordnet sind und etagenofen kontinuierlich zugeführt wird, daß bei von einer zentrischen vertikalen Welle durchsetzt der Verkohlung zumindest auf den zwei oberen werden, die mit jeweils jedem Herd zugeordneten Herden jeweils eine bestimmte Gastemperatur radialen Krählarmen versehen ist, wobei das an der aufrechterhalten und auf dem unteren Herd die Oberseite des Mehretagenofens eingegebene Pflanzen-Temperatur des Materials abgesenkt wird, wobei 30 material hierin unter Einhaltung bestimmter Tempeein geringer Unterdruck von maximal 12,7 mm ratur- und Druckbedingungen verkohlt, im unteren Wassersäule aufrechterhalten wird, und daß das Ofenteil nach außen abgeführt und sodann gegen dabei gewonnene Brenngas mit einem Heizwert spontane Entzündung abgekühlt und konditioniert von mindestens 32,8 kcal je 0,0283 m³ im oberen wird. Ein derartiges kontinuierliches Verfahren ist Teil des Mehretagenofens nach außen abgezogen 35 durch die USA.-Patentschrift 3 379 622 bekannt,
und zumindest teilweise dem Trockner als Brenn- Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Techstoff zugeführt wird. nik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch ge- Herstellung von Holzkohle in wirtschaftlicher Hinkennzeichnet, daß das Aufgabegut auf einen sieht zu verbessern und hierbei insbesondere Still-Feuchtigkeitsgehalt von 5 bis lO°/o im Trockner 40 Standszeiten des Ofens soweit als möglich zu vermeigetrocknet wird. den und somit die Wartungs- und Instandsetzungs-

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, da- kosten des Ofens herabzusetzen. Im Rahmen der durch gekennzeichnet, daß über jedem der Herde wirtschaftlichen Verbesserung soll hierbei insbesondes Mehretagenofens die Gastemperatur auf dere auch die mengenmäßige Ausbeute an Holzkohle, einen bestimmten Wert eingestellt wird, so daß bei 45 bezogen auf eine bestimmte Ofengröße, erhöht werinsgesamt 6 Herden die Temperatur im Bereich den. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch der beiden obersten Herde etwa 538° C beträgt, gelöst, daß das teilchenförmige Pflanzenmaterial zuwährend die Temperaturen im Bereich der drei nächst einem Trockner kontinuierlich zugeführt und nächsten sich nach unten anschließenden Herde hierin bis auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 5 etwa 621 bzw. etwa 649 bzw. etwa 704⁰C be- 50 bis maximal 2O°/o getrocknet und sodann dem Mehrtragen und die Temperatur im Bereich des unter- etagenofen kontinuierlich zugeführt wird, daß bei der sten Herdes etwa 649⁰C beträgt. Verkohlung zumindest auf den zwei oberen Herden

4. Verfahren gemäß einem der vorstehenden jeweils eine bestimmte Gastemperatur aufrechterhal-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Raum ten und auf dem unteren Herd die Temperatur des über dem Material eines jeden Herdes zumindest 55 Materials abgesenkt wird, wobei ein geringer Unteran einer Stelle die Gastemperatur gemessen und druck von maximal 12,7 mm Wassersäule auf rechtin Abhängigkeit von den gemessenen Werten Luft erhalten wird, und daß das dabei gewonnene Brenneingeblasen wird. gas mit einem Heizwert von mindestens 32,8 kcal je

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch ge- 0,0283 m³ im oberen Teil des Mehretagenofens nach kennzeichnet, daß die Luft in den Raum ober- 60 außen abgezogen und zumindest teilweise dem Trockhalb des Materials eines jeden Herdes an vier ner als Brennstoff zugeführt wird. Die Ausbeute an Stellen eingeblasen wird, die in Umfangsrichtung Holzkohle, die einen Gehalt von etwa 10 bis maximal den gleichen Abstand voneinander haben. 23 % an flüchtigen brennbaren Stoffen hat, beträgt

6. Mehretagenofen zur Durchführung des Ver- hierbei mindestens 11 Holzkohle pro 3,5 t (auf Trokfahrens gemäß einem der vorstehenden An- 65 kenbasis gerechnet) des Pflanzenmaterials, das aus Sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rinde, Fruchtkernen, Spänen, Sägemehl, Stöcken mit konstantem Füllstand arbeitende Wasser- Stäben, Kolzabfällen, Nußschalen, Hülsen u. dgl. bedichtung (40) zwischen der zentralen Welle (24) stehen kann.