DE4336415C2 - Verfahren zur Trocknung von Holzhackschnitzeln aus Nadelholz, insbesondere aus Kiefernholz - Google Patents

Verfahren zur Trocknung von Holzhackschnitzeln aus Nadelholz, insbesondere aus Kiefernholz

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DE4336415C2 DE19934336415 DE4336415A DE4336415C2 DE 4336415 C2 DE4336415 C2 DE 4336415C2 DE 19934336415 DE19934336415 DE 19934336415 DE 4336415 A DE4336415 A DE 4336415A DE 4336415 C2 DE4336415 C2 DE 4336415C2
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trocknung von Holzhackschnitzeln aus Nadelholz, insbesondere aus Kiefern­ holz.
Die Entsorgung von Ganzbäumen und Dünnholz aus Nadelholzbe­ ständen erfordert einen hohen technischen und ökonomischen Aufwand, so daß eine optimale Verwertung des anfallenden Holzes anzustreben ist.
Einer wirtschaftlichen Verwertung steht jedoch der hohe Wassergehalt von < 40% in Form von freiem und gebundenem Wassers entgegen, da in allen Verwertungsfällen annähernd lufttrockene Holzmassen benötigt werden.
Die Holzmassen werden im Rahmen der Entsorgung zur besseren Ausnutzung der Transport- und Förderkapazität vor Ort mit­ tels Hacker zu Holzhackschnitzeln verarbeitet.
Für den Einsatz der Holzhackschnitzel als Brennstoff in Feuerungsanlagen sind trotz guter Förder- und Dosiermög­ lichkeiten, guter Brenneigenschaften, guter Regelbarkeit des Verbrennungsablaufes und hoher Emissionsminderungen bei der Verbrennung hohe Aufwendungen für die Trocknung erfor­ derlich.
Eine technische Trocknung zur Verdunstung und Verdampfung des Wassers mittels äußerer Energiezufuhr durch Heizung und/oder Lüftung erfordert einen hohen energetischen Auf­ wand, wobei der freigesetzte Dampf als Abwärme die aufge­ wendete Energie enthält. Zur Verbesserung der Ökonomie der technischen Trocknung sind weitere Aufwendungen für das Lager (Wände, Boden, Dach) und für die Abwärmenutzung erforderlich. Die natürliche Trocknung ohne äußere Energiezufuhr stellt zwar eine ökonomische Technologie dar, jedoch ist ein äu­ ßerst hoher Zeitaufwand erforderlich, um annähernd in den Bereich einer lufttrockenen Holzmasse zu gelangen. (Kollmann, F., Technologie des Holzes und der Holzwerkstof­ fe (1. Band), Springer-Verlag 1951).
Für industrielle Zwecke, u. a. auch für Verbrennungszwecke ist die natürliche Trocknung der Holzhackschnitzel nicht geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen natürlichen Trocknungsprozeß der Holzhackschnitzel durchzuführen, indem ein hoher Unterschied zwischen dem Wasserdampfteildruck an der Holzoberfläche und in der Umgebungsluft erzielt werden soll.
Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß
  • a) die Holzhackschnitzel im Anlieferungszustand in einem lockeren, natürliche Drainagen ausbildenden, auf einen festen Untergrund aufgeschütteten Haufwerk zeitlich ge­ steuert gelagert sowie getrocknet,
  • b) das Haufwerk in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Holzhackschnitzel, dem Wassergehalt, den Außentem­ peraturen sowie den Niederschlagsmengen zeitlich be­ grenzt betrieben,
  • c) das Haufwerk locker und insbesondere unter folgenden Randbedingungen mit
    • - einer Mindesthöhe von 2,5 m
    • - einer Dichte von 250-350 kg/m3 von der Sohle bis zur Krone
    • - einer Teilchengröße von 5 mm bis 40 mm bei geringem Feinkornanteil
    aufgeschüttet wird, so daß die Bildung von natürlichen Drainagen im Haufwerk und eine Trocknung ohne eine Energiezufuhr von außen gewährleistet wird.
Von Bedeutung für eine effektive Trocknung ist es, daß der Wassergehalt des Zentrums des Haufwerkes im voraus ermit­ telbar ist.
Dies ist nach langwierigen und umfangreichen Versuchen überraschenderweise nach der erfindungsgemäßen Beziehung
x = at + xo
für die Bereiche
30 ≦ x ≦ xo
und
0 ≦ t ≦ 40
ermittelbar, wobei
t - die Trocknungszeit in Tagen
x - den Wassergehalt in %
a - den Gradienten der Wassergehaltsänderung in % pro Tag und
xo - den Wassergehalt im Anlieferungszustand in %
bedeuten.
An einem Ausführungsbeispiel wird die Erfindung näher er­ läutert. Die Zeichnung zeigt:
Fig. 1 - Den Aufbau der Durchlauf- und Puffer-Anordnung im Prinzip
Fig. 2 - Die grafische Darstellung des Verlaufes von Tempe­ raturerhöhung und Wassergehaltsminderung in Ab­ hängigkeit von der Lagerdauer (stark vereinfacht)
Aufgrund der günstigen technischen, umwelttechnischen und wirtschaftlichen Voraussetzungen werden in der Feuerung des Kohlekraftwerkes Holzhackschnitzel als Mischbrennstoff mit der Braunkohle verbrannt.
Dabei gelangen Holzhackschnitzel aus der mittels Hacker vor Ort durchgeführten Kiefern-Ganzbaum- und -Dünnholzhackung mit folgendem Anlieferungszustand ohne Zwischenlagerung in das Kraftwerk:
Wassergehalt 43%
Holzhackschnitzelzusammensetzung
Nadeln ≦ 5%
Rinde ≦ 15%
Splintholz ≦ 80%
Kernholz ≦ 15%
Holzhackschnitzelgröße 5 mm bis 40 mm (einschließlich eines nicht quantifizierten Feinkornantei­ les)
Dichte 250-350 kg/m3
Bevor die Holzhackschnitzel im Kraftwerk für den Lager- und Trocknungsprozeß aufbereitet werden, sind diese über eine Feinstaub- und Magnetabscheidung zu fördern. Dadurch werden Feinkorn und evtl. eingetragene metallische Teile abge­ schieden, so daß der Nachfolgeprozeß nicht gestört wird. Danach wird abgeschätzt, wie sich aufgrund des Anliefe­ rungszustandes der Holzhackschnitzel die Lagerzeit (Troc­ kenzeit) und der Wassergehalt entwickeln werden.
Diese Abschätzung erfolgt nach der mathematischen Bezie­ hung:
x = at + xo
mit den Bereichen
30 ≦ x ≦ xo
und
0 ≦ t ≦ 40
Dabei bedeuten:
t = Trocknungszeit in Tagen
x = Wassergehalt in %
a = Gradient der Wassergehaltsänderung in % pro Tag
xo = Wassergehalt im Anlieferungszustand
Für die angelieferte Holzhackschnitzel-Charge ergibt sich dabei folgendes zeitliches Verhalten des Wassergehaltes im Innern des Haufwerkes: mit
x - 0,3 t + 42
Die Holzhackschnitzel werden im Kraftwerk auf die vorberei­ tete Betonfläche 1 z. B. mittels Greifer eines Kranes aus minimaler Höhe als lockeres Haufwerk 3 aufgeschüttet (Fig. 1).
Diese Aufschüttung in Form des Dammes 2 bis zu einer Schütthöhe von ca. 6 m erfolgt unter einem Schüttwinkel von ca. 45°.
Aufgrund der aufzuschüttenden Menge (ca. 75 Tonnen) ergibt sich das Haufwerk 3 mit den Basisabmessungen von 12 m Länge und 8 m Breite.
Eine Überdachung ist bei normalen Wetterbedingungen nicht erforderlich. Ist mit sehr starken Niederschlägen zu rech­ nen, so sollte eine Abdeckung des Haufwerkes 3, z. B. mit einer speziellen Folie erfolgen. Das so aufgebaute Haufwerk 3 stellt die Durchlauf- und Puffer-Anordnung dar, durch die die dynamische Lagerung und Trocknung erfolgt. Das Haufwerk 3 bleibt nach dem Aufbau der Durchlauf- und Puffer- Anordnung geschlossen.
Im geschlossenen Haufwerk 3 erfolgt aufgrund der Tempera­ turerhöhung im Inneren ein Ausdampfen des in den Hack­ schnitzeln enthaltenen Wassers und Einleiten des Wasserdampfes in die von der kühleren Umgebungsluft durchströmten Hohlräume des Haufwerkes 3. Aufgrund der losen Schüttung wird die warme feuchte Luft über natürliche Drainagen im Haufwerk 3 in die Umgebung freigesetzt. Die Minderung des Wassergehaltes im Haufwerk 3 ist mit den Stoffströmen ver­ knüpft, die durch die Temperaturunterschiede des Haufwer­ kes 3 zur Umgebungsluft eintreten und zur Veränderung der Holzfeuchte in Richtung der Wanderbewegung (Drainagen) der warmen Feuchtluft führen. Dazu wird die kühlere Umgebungs­ luft von den Seiten her über die natürlichen Drainagen an­ gesaugt. Nach 40 Tagen Lagerzeit hat sich der Wassergehalt um ca. 30% verringert (Fig. 2).
Eine Verlängerung der Lagerzeit ergibt keine wesentliche weitere Verminderung des Wassergehaltes der Holzhackschnit­ zel.
Vielmehr sind die Bedingungen für die Verbrennung der Holz­ hackschnitzel erreicht, die eine technische, umweltschonen­ de und wirtschaftliche Betriebsweise gewährleisten. Das Haufwerk 3 wird entsprechend dem Förder- und Dosierregime der Feuerung abgetragen. Für den kontinuierlichen Betrieb der Feuerung mit Holzhackschnitzeln ist es erforderlich, eine bestimmte Anzahl von Durchlauf- und Puffer-Anordnungen aufzubauen und zu betreiben.

Claims (7)

1. Verfahren zur Trocknung von Holzhackschnitzeln aus Na­ delholz, insbesondere aus Kiefernholz, gekennzeichnet dadurch, daß
  • a) die Holzhackschnitzel im Anlieferungszustand in einem lockeren, natürliche Drainagen ausbildenden, auf einen festen Untergrund aufgeschütteten Haufwerk zeitlich ge­ steuert gelagert sowie getrocknet werden,
  • b) das Haufwerk in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Holzhackschnitzel, dem Wassergehalt, den Außentem­ peraturen sowie den Niederschlagsmengen zeitlich be­ grenzt betriebene und daß
  • c) das Haufwerk locker und insbesondere unter folgenden Randbedingungen mit
    • - einer Mindesthöhe von 2,5 m
    • - einer Dichte von 250-350 kg/m3 von der Sohle bis zur Krone
    • - einer Teilchengröße von 5 mm bis 40 mm bei geringem Feinkornanteilaufgeschüttet wird, so daß die Bildung von natürlichen Drainagen im Haufwerk und eine Trocknung ohne eine Energiezufuhr von außen gewährleistet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Haufwerk mit Hackschnitzeln aus Kiefern-Ganzbäumen und -Dünnholz folgender Parameter
Art Anteil Nadeln ≦ 5% Rinde ≦ 15% Splintholz ≦ 80% Kernholz ≦ 15%
aufgeschüttet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Wassergehalt für das Zentrum des Haufwerkes nach der mathematischen Beziehung
x = at + xo
für die Bereiche
30 ≦ x ≦ xo
und
0 ≦ t ≦ 40
ermittelt wird; dabei bedeuten:
t = Trocknungszeit in Tagen
x = Wassergehalt in %
a = Gradient der Wassergehaltsänderung in % pro Tag
xo = Wassergehalt im Anlieferungszustand in %
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Hackschnitzel über einen Feinkornabscheider geför­ dert werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Hackschnitzel über einen Magnetabscheider gefördert werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Haufwerk mit oder ohne Überdachung betrieben wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die getrockneten Hackschnitzel als Brennstoff oder in einem Mischbrennstoff für Feuerungen verwendet werden.
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