DE8107757U1

DE8107757U1 - "vorrichtung zur verarbeitung organischer materialien"

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Publication number: DE8107757U1
Application number: DE19818107757U
Authority: DE
Original assignee: DEPEW THOMAS N SUNNINGDALE US; REED ROGER D 63664 POTOSI MO US
Current assignee: DEPEW THOMAS N SUNNINGDALE US; REED ROGER D 63664 POTOSI MO US
Priority date: 1981-03-17
Filing date: 1981-03-17
Publication date: 1981-11-26

Description

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Patentanwälte:. : *·.**..' '..' .

TISCHER ■ KERN & BREHM

haupter-Straase 66 · D 8000 München 70 ■ Telefon (089) 7605520 Telex 05-212284 pa'ad ■ Telegramme Kernpatent München

Vorrichtung zur Verarbeitung organischer Materialien

Die Erfindung betrifft die Verarbeitung verschiedener organischer oder organische Stoffe enthaltender Materialien und bezieht sich insbesondere auf solche Verarbeitung, bei der die Materialien auf höchst wirksame und energieeffiziente Weise erhitzt werden, während sie unter gesteuerten und kontrollierten Bedingungen gehalten werden, um auf diese Weise die Materialien in vorteilhaftere Zustände zu verwandeln.

Es sind bereits verschiedenartige Vorrichtungen zur Behandlung von Materialien bei Verwendung von Wärme bekanntgeworden, in denen die Materialien entweder diskontinuierlich oder kontinuierlich einer Retorte bzw. einer Koksofenkammer oder einem Heizgefäß zugeführt werden. So ist beispielsweise die Carbonisierung solcher Materialien zu Holzkohle bisher entweder in trommeiförmigen oder zylindrischen Retorten durchgeführt worden, deren Hauptachse entweder waagrecht oder einem Winkel zur Horizontalen angeordnet war.

In typischer Weise wird für diese bekannten Anordnungen eine von zwei Haupttechniken zur Bewegung des Materials durch die Retorte oder das Gefäß benutzt, wenn das Material erhitzt wird. Die eine Technik verwendet eine Schraubenspindel, Fördererwendel, Schnecke oder einen

anderen herkömmlichen mechanischen Förderer, um das Material 1n der Retorte entlangzufordern. Bei der anderen Technik ist die Retorte selbst drohbar gelagert, beispielsweise auf Rollen, und FlUgel odor andere VorsprUnge werden in der Retorte benutzt, um das Material,in ihr entlangzutransportieren, wenn sie 1n Drehung versetzt wird, und zwar 1n Art eines Zementmischers. Beide dieser Möglichkeiten sind jedoch mit einer Reihe Nachteilen behaftet, zu denen die mechanische Komplexität und die Verwendung von komplizierten oder teueren maschinellen Vorrichtungen gehören, die den Einsatz von Wellen, Getrieben, Ketten, Riemen, Transmissionen oder anderen herkömmlichen Maschinenelementen erfordern, um die Transportschnecke oder den Förderer oder die Retorte selbst 1n Umdrehung zu versetzen.

Unabhängig von solchen nachteiligen, komplizierten und wartungsaufwendigen mechanischen Anordnungen besteht eine Schwierigkeit auch darin, in dem begrenzten Raum der Retorte eine ausreichende Behandlungslänge sicherzustellen, während der die zu erhitzenden Materialien bei ihrem Durchgang durch die Retorte der Wärme ausgesetzt werden. Darüberhinaus hat es sich in jedem Fall als außerordentlich schwierig erwiesen, das zu behandelnde Material in einer solchen bekannten Vorrichtung vollständig und gleichmäßig zu behandeln, und zwar aufgrund der Tatsache, daß das eintretende Agglomeration des Materials zumindest einen Teil dieses Materials davon abhält, der heißen

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Umgebung ausgesetzt zu werden, und daß Innerhalb der Retorte oder des Erhitzungsgefä'ßes verschiedenartige heiße Flecke oder Temperaturgradienten auftreten, so daß ein Teil des Materials anderen Temperaturen ausgesetzt wird als der andere Materialtei1. Die Materialbehandlung Innerhalb des Material körpers 1st deshalb nicht gleichmäßig und auch nicht homogen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung und eine verbesserte Behandlungswelse des Materials durch Erhitzen zu schaffen, und zwar sowohl organischen als auch anorganischen Materials.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer neuartigen Vorrichtung und eines neuartigen Verfahrens zur Behandlung verschiedener organischer Materialien oder Materialien, die organische Bestandteile enthalten, um diese Materalien in vorteilhaftere Formen zu bringen, so beispielsweise in Kohlenstoff, Holzkohle, Koks, Ruß oder deren gasförmige Bestandteile zu verwandeln.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Erzeugung von Holzkohle oder Kohlenstoff extrem hoher Qualität aus Holz oder anderen Lignozel1ulosematerialien zu schaffen, einschließlich Forstprodukten, beispielsweise Holzabfall, Holzspäne, Sägespäne, Holzstaub, Rinde, Hobelspäne, Holzschnitzel, einschließlich verschiedener Biomassenmaterialien, wie Zuckerrohr-

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rückstände, Gräser, verschiedene Schnitzel, Getreidehalme und Getreideabfälle, Kaffeesatz, Blätter, Stroh, Fallobst, Hüllen, Schalen, Stengel, Hlilsen, Maiskolben und Abfallmaterialien, einschließlich tierischen Mists und Dünger, wobei solche verschiedenartigen Materialien 1n eine der oben genannten gewünschten Formen verwandelt werden sollen.

Des weiteren sollen erfindungsgemäß eine Vorrichtung sowie ein Verfahren geschaffen werden, die in der Lage sind, organische sowie anorganische Materialien zu behandeln, welche in unterschiedlichsten Zusammenbau ungen oder Haufenformen vorliegen, beispielsweise in Form von Schnitzeln, kleinen Stücken, Pellets, Bruchstücken, Körnern, Teilchen, Staub, Schalen, Pulver, Flocken, Klumpen, etc.

Die zu schaffende erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren sollen darüberhinaus verwendbar sein, um verschiedene industrielle Brennstoffe, einschließlich Gase mit niedrigem oder hohem Heizwert (BTU) aus solchen Holzprodukten oder Biomassenmaterialien zu erhalten, wobei die Gase als Industriebrennstoff brauchbar sein sollen.

Darüberhinaus sollen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem Verfahren Gummireifenabfälle in Ruß oder ein anderes einen hohen Kohlenstoffgehalt auf- · weisendes Material verwandelbar sein. Dazu kommt, daß mit den genannten Mitteln auch Holzkohle in Aktivkohle

verwandelt werden soll und daß die Herstellung von Koks aus Kohle möglich sein soll, die auch die Vergasung von Kohle und die Extraktion von Kerosin, also einem organischen, ölhaltigen Stoff, aus ölschiefer, oder Pitumen aus Olsanden.

Die erfindungsgemäß zu schaffende Vorrichtung soll ferner nicht nur zum Erhitzen, sondern auch zum Trocknen und Mischen der verschiedenartigen Materialien einsetzbar sein.

Dazu kommt, daß die zu schaffende Vorrichtung darüberhinaus zur Behandlung bzw. Verarbeitung der unterschiedlichen Materialien und zur Durchführung der verschiedenen Prozesse der oben genannten Art in einer Weise einsetzbar sein soll, die es ermöglicht, daß diese Materialien außerordentlich gleichmäßig einer bestimmten Umgebung ausgesetzt werden, die ferner ermöglicht, daß diese Materialien in Stlick- oder Teilchenform außerordentlich gleichmäßig und steuerbar erhitzt werden, und die eine Handhabung der Materialstücke verschiedener Größe, Maschenweite, Güte und Textur zuläßt, angefangen vom Pulver bis zu großen Klumpen, und die darüberhinaus ein sehr hohes Maß an Präzision und Einstellung über einen weiten Bereich von Behandlungszeiten und Behandlungsgeschwindigkeiten bzw. -mengen ermöglicht.

Des weiteren hat sich die Erfindung zur Aufgabe gemacht, eine Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, die relativ kompakt ist, obgleich sie die Materialbehandlung

längs eines relativ langen Weges zuläßt, die außerdem einen außerordentlich effizienten Betrieb ermöglicht, wobei die Behandlung der Materialien mit relativ geringer Energie und mit einem solch geringen, fast vernachlässigbaren Krafteinsatz erfolgen soll, der nur fur die Handhabung und den Transport des Materials zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung hin und von dieser Vorrichtung weg benötigt wird.

Schließlich soll die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren, bei dem die Vorrichtung verwendet wird, keine herkömmlichen rotierenden Wellen, Schrauben und Wendeln benötigen» auch keine wartungsaufwendigen, komplizierten oder teueren Maschinenelemente, sondern den Einsatz einer stationären Behandlungs- oder Bearbeitungskammer ermöglichen, so daß die Behandlung des Materials längs eines senkrechten Weges innerhalb der Kammer erfolgen kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten AusfUhrungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine teilweise schematisierte

Vorderansicht des erfindungsgemäßen Systems mit dem Heiz- und Kühlapparat,

Fig. 2 eine vereinfachte schematische

Darstellung des Heizapparates mit gewissen Gasströmungs-Installations- und Steuervorrichtungen ,

Fig. 3 eine vereinfachte Querschnittsansicht

eines erfindungsgemäßen Heizapparates, und zwar in etwa in Form eines senkrechten Querschnittes durch die Heizungsteile des Systems von Fig. 1,

F1g. 4 eine ähnliche Querschnittsansicht des

erfindungsgemäßen KUhlapparates,

Fig. 5 eine Querschnittsansicht längs der

Linie VI-VI in Fig. 3,

Fig. 6 eine senkrechte Teilquerschnittsansicht mit bestimmten schwingungsgetriebenen Förderelementen des Apparates von Fig. 3 und 5,

Fig. 7 eine Querschnittsansicht längs der ·

Linie VII-VII 1n Fig. 7, ähnlich der von Fig. 5,

Fig. 8 eine vergrößerte waagrechte Teilansicht der Abschnitte einer Förderrinne des erfindungsgemäßen Apparates, aus der die Bewegung der Materialteile auf der Rinne hervorgeht, und

Fig. 9 eine vereinfachte schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Apparates, die bestimmte zusätzliche Verwendungsmöglichkeiten des Apparates zeigt.

In den einzelnen Zeichnungsfiguren sind die entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist ganz allgemein mit 11 ein System oder eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verarbeitungsverfahrens für verschiedenartige organische Materialien dargestellt. Dieses Verarbeitungsverfahren soll die verschiedenartigen Materialien in einen vorteilhafteren Zustand überführen, und zwar durch Erhitzen der Materialien, so daß flüchtige Kohlenwasserstoffbestandtei1e dieser Materialien in einen gasförmigen Zustand verwandelt werden. Die Vorrichtung 11 weist eine zylindrische Einheit 12 auf, unter der eine Verbrennungskammer 14 angeordnet ist, welche mit verbrennbaren Brennstoffgasen beheizt werden kann, wie dies im folgenden im einzelnen erläutert wird. Verschiedenartige organische oder auch anorganische Materialien werden der Heizeinheit 12 in Feststofform zugeführt, also beispielsweise in Form von Schnitzeln, kleinen Stücken, Peletts, Bruchstücken, Körnern, Teilchen, Staub, Schalen, Pulver, Flocken, Klumpen u. dgl. und zwar mit Hilfe einer Zufuhrschurre 15. Letztere kann an einen geeigneten Trichter, einen Bunker, einen herkömmlichen Förderer o.dgl. angeschlossen werden, um das Schüttgut oder Haufenmaterial zur Schurre 15 zu transportieren, so daß es in der Heizeinheit 12 behandelt werden kann.

In der Heizeinheit 12 befindet sich eine Heizkammer (Fig. 2), welche im folgenden im einzelnen beschrieben wird. Das durch die Zufuhrschurre 15 geförderte Material wird über der senkrechten Länge der Kammer 17 behandelt,

wobei es gemäß einer neuartigen Anordnung, die im folgenden erläutert wird, durch die Kammer gefördert wird, und wird dann mit Hilfe einer übergabeschurre 18 vom Kopf der Heizeinheit an eine Stelle am unteren Ende einer Kühleinheit 20 abgegeben, in der sich eine Kühlkammer 21 befindet.

In der Kühlkammer wird das Material gekühlt, während es in der gegen die Umgebung abgeschlossenen Kühlkammer 21 gehalten wird, wobei es über die senkrechte Länge letzterer mit Hilfe einer Einrichtung aufwärts gefördert wird, die derjenigen ähnlich ist, die in der Heizeinheit 12 Verwendung findet. Das gekühlte Material, das umgewandelt oder in anderer Weise behandelt worden ist, wird dann mit Hilfe einer Austrags- oder Abgabeschurre 23 ausgetragen, die das Material in einen passenden Aufnahmebehälter oder zu einem herkömmlichen Förderer transportiert, wo es gelagert oder weiterbehandelt wird. Die Kühleinheit 20 wird auf einer geeigneten Plattform 24 getragen, wodurch die Höhe der Kühleinheit derjenigen der Heizeinheit 11 entspricht. Eine Beobachtungsöffnung 22 in der Vorderwand der Kühleinheit 20 ermöglicht die Beobachtung des heißen, behandelten Materials, das von der Schurre 23 der Kühleinheit zugeführt wi rd.

Ganz allgemein enthält die Heizeinheit 12 und auch die Kühleinheit 20 einen Schwingförderer, der im folgenden beschrieben wird, wobei ein solcher Schwingförderer mit metallenen Säulen 26, 27 versehen ist,

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die oben aus den Einheiten herausragen und entsprechende Flansche 29, 30 tragen, welche an den Plattformen 32, 33 aufgehängt sind, auf denen Vibrations-, oder Schwingeinheiten gelagert sind, welche mit 35 und 36 bezeichnet sind. Die Einheiten 35, 36 sind identisch, wobei jede ein Paar Elektromotoreinheiten 38, 38' aufweist, die an den gegenüberliegenden Seiten der Tragkonstruktionen 39, 40 des Förderers befestigt sind und sich von den entsprechenden Plattformen 32, 33 aus nach oben erstrecken, um auf diese um die senkrechte Achse der Säulen 26, 27 Schwingungen zu übertragen.

Jede Plattform 32, 33 ist durch Federn 42 auf Stützarmen 43 federnd abgestützt, welche an ihren gegenüberliegenden Enden durch geeignete Träger, wie sie bei 45 gestrichelt dargestellt sind, getragen werden. Die Träger werden zwischen den Ständern 46, 47 getragen. Somit läßt sich erkennen, daß das Gewicht jeder Schwingeinheit 35, 36 von dem Träger und der Ständerkonstruktion aufgenommen wird und nicht von den entsprechenden Heiz- und Kühleinheiten 12, 20, die deshalb frei in bezug auf den Träger und die Ständerkonstruktion schwingen können.

Die Elektromotoreinheiten 38, 38" der Schwingeinheiten 35, 36 sind mit einer geeigneten Wechselstromquelle verbunden, welche aus einem herkömmlichen Wechselstromnetz gespeist wird. Das Einschalten des Stroms wird mit Hilfe der Energiesteuereinrichtung gesteuert bzw. kontrolliert, welche eine Kerkömmliche Schaltvorrichtung zur Steuerung der Stromzufuhr für

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die Elektromotoreinheiten 38, 38' fllr eine oder beide Schwingeinheiten 35, 36 1st.

Die Heizkammer 17 ist so ausgebildet, daß die Menge an in ihr befindlichem Sauerstoff gesteuert werden kann, wobei die Kammer im wesentlichen geschlossen 1st, um das Eindringen von Verbrennungsluft zu verhindern. Zu diesem Zweck kann die Zufuhrschurre 15, wie dargestellt, mit einem Steuerventil 51 zum Verschließen des Luftweges durch die Schurre 15 versehen werden, um dadurch die Luft am Eintreten in die Heizkammer zu hindern. Zum Verschließen der Schurre 23 ist ein ähnliches Steuerventil 51' vorgesehen.

Während der Erwärmung des Materials 1n der Kammer werden durch die der Heizkammer durch Verbrennung innerhalb der Verbrennungskammer 14 zugefUhrte Wärme fluchtige Bestandteile des organischen Materials, das durch die Schurre 15 eingefüllt wird, freigesetzt. Diese flüchtigen Bestandteile werden mit Hilfe einer Leitung 52 als heißes Abgas herausgeführt. Die Leitung 52 ist über ein Ventil 53 an einer weiteren Leitung 54 angeschlossen. Die letztgenannte Leitung kann mit der Atmosphäre verbunden sein, um das Abgas in die Atmosphäre zu entlassen, falls dies notwendig ist. Vorzugsweise ist jedoch die Leitung 54 an einen herkömmlichen Fakelkamin (Fig. 2) angeschlossen, der das Abgas, das freigesetzt werden muß, abbrennt.

Die Leitung 52 steht außerdem mit einer Leitung 57 in Verbindung, die es den fluchtigen Komponenten oder

Bestandteilen ermöglicht, zu einem Gebläse 59 (Flg. 2) zu gelangen, um das Abgas unter Druck zu setzen und dann durch die Leitung 60 einer DUse 62 zuzuführen und 1n die Verbrennungskammer 14 hineinzulenken. Somit versteht sich, daB das oder die Abgase Brennstoffgase sind, die sich in der Kammer 14 verbrennen lassen, um dadurch kontinuierlich und gewissermaßen sich selbst unterhaltend das Material in der Kammer 17 zu erhitzen.

Aus Fig. 2 geht hervor, daß die Heizkammer 17 von einem ringförmigen Raum 64 umgeben ist, wodurch die heißen Gase, die von der Verbrennungskammer 14 aufsteigen, rund um den Umfang der Heizkammer gelenkt werden und dann durch einen Kamin 65 in die Atmosphäre entlassen werden. Dieser Vorgang findet statt, wenn das Material in die Kammer 17 eingeführt wird, in ihr nach oben wandert, wie durch die Pfeile angedeutet, um einer Behandlung unterzogen zu werden, und dann die Kammer verläßt.

Vorzugsweise wird ein Brenner 66 eines im Handel erhältlichen Typs verwendet, um unter Druck stehende Luft und verbrennbaren, gasförmigen Brennstoff der Verbrennungskammer 14 zuzuführen. Obgleich die Abgase aus der Kammer 17 zur Unterstützung der in ihr stattfindenden Verbrennung herangezogen werden, kann für das anfängliche Heizen oder als Zusatzheizung LT, öl, Naturgas oder Propangas verwendet werden.

Zu diesem Zweck wird eine Leitung 67 und ein daran befindliches Ventil 68 vorgesehen werden, um das

Flüssiggas (LP) oder Propangas durch eine Düse dem Brenner zuzuführen. Durch eine Leitung 72 wird einem Gebläse 73 Luft zugeführt, die dann unter Druck durch eine weitere Leitung 74 in einen Luftkasten 76 des Brenners 66 gelangt. Die Luft wird dann der Verbrennungskammer 14 unter Druck durch ein Brennrohr 77 zugeführt, das die Düsen 62 oder umgibt und sich in die Verbrennungskammer 14 hinein erstreckt. Die Ausrichtung der Düsen 62 bzw. 70 ist in Fig. 1 zu sehen. Dort wird erkennbar, daß die Düse 70 von einem Stützarm 79 getragen wird, der sich aus der Verbrennungskammer 14 heraus erstreckt.

Man erkennt, daß heißes Brennstoffgas, das von dem Gebläse 59 über die Leitung 60 zugeführt wird, direkt durch die Düse 62 abgegeben wird, um in der Verbrennungskammer 14 verbrannt zu werden. Gewisse Arten organischer Stoffe erzeugen jedoch, wenn sie dem erfindungsgemäßen Verfahren unterzogen werden, ausreichende Mengen an Brennstoffgas mit niedrigem Heizwert (BTU), so daß mehr Gas erzeugt wird, als effektiv in der Verbrennungskammer 14 verbrannt werden kann. Demzufolge ist eine weitere Leitung 81 vorgesehen, die mit der Leitung 60 verbunden ist und unter Druck stehendes, heißes Brennstoffgas aus dem Kopf der Heizkammer 17 aufnimmt. Die Leitung 81 enthält ein Ventil 82, das geöffnet werden kann, um wenigstens einen Teil des heißen Brennstoffgases für die weitere Behandlung abzugeben, beispielsweise zum Verbrennen zwecks Beheizung einer HiIfsapperatur,

ferner zwecks Kondensation zur Lagerung oder zwecks Behandlung zur Entfernung gewisser in 1hm befindlicher Komponenten, bevor das Gas für andere Zwecke verwendet wird. Die Leitung 81 und der Fakelkamin werden durch eine weitere Leitung 84 verbunden, die ein Druckentspannungsventil 85 enthält, das sich
öffnet fUr den Fall eines ungewöhnlichen oder unzulässig hohen Druckes in der Leitung 81, um dadurch
eine Verbindung zwischen der Leitung 81 und dem Fakelkamin 55 herzustellen. In Abhängigkeit von der Art
des organischen Materials, das in der Kammer 17 erhitzt wird, werden verschiedenartige Brennstoffgase mit niedrigem oder hohem Heizwert (BTU) durch freigesetzte Abgase während der Verflüchtigung von Bestandteilen des erhitzten organischen Materials erzeugt. In den Fällen, in denen das Material aus Holz oder anderen ze!lolosehaltigen oder 1ignozel1ulosehaltigen Stoffen gebildet wird, werden während der
Erhitzung des Materials verschiedene Pyroligningase freigesetzt, zu denen Methan, Aldehyde, Ameisensäure, Formaldehyde sowie verschiedene andere kondensierbare und nicht-kondensierbare Gase unterschiedlichster Arten gehören, einschlieBlich Äthylen, Propyläen, Butyläen, nicht zu vergessen Kohlenstoffdioxyd, Monoxyd,, Wasserstoff und andere Verbindungen und
Fraktionen.

Dazu kommt, daß beim Erhitzen von Holz und verschiedener anderer organischer Materialien Wasserdampf in den Abgasen auftritt, der sich schnell kondensieren oder von dem Gasstrom abtrennen läßt.

In Fig. 3 sind Einzelheiten der Heizeinheit 12 und der in ihr befindlichen Schwingförderanordnung dargestellt. Im einzelnen befindet sich in der Heizkammer 17 ein spiralförmiger Schwingförderer, der allgemein mit 87 bezeichnet ist. Dieser Schwingförderer weist eine Vielzahl von Wendeln oder Windungen 88 auf, die von einer kontinuierlichen, spiralförmigen Rinne 90 gebildet werden, welche aus Stahl ,verschiedenen Legierungen oder vorzugsweise aus rostfreiem Stahl bestehen kann. Diese Rinne 90 ist, wie bei 91 gezeigt, rund um ihre Außenränder mit einer Lippe versehen. Die ganze Rinne 90 verläuft spiralförmig und um die Säule 26, an der sie befestigt ist und die, wie aus Fig. 6 ersichtlich, eine hohle, zylindrische Form besitzen kann und einen sich von dem Flansch 29 aus abwärts erstreckenden Material körper durchgehender Länge bildet, wobei der Flansch 29 seiner- \ seits an der Unterseite der Plattform 24 befestigt ist, auf der die Schwingeinheit 35 angeordnet ist. Die Säule 26 erstreckt sich Über die gesamte senkrechte Länge der Heizkammer 17 abwärts, berührt jedoch die Bodenwand oder den Boden 93 der Heizkammer nicht. An dem unteren Ende des Spiralförderers 87 befindet sich eine Rinne 94 größeren Durchmessers, die an dem Bodenende der Säule 26 befestigt ist. Die Zufuhrschurre 15 weist eine sich verjüngende Form auf, deren eines Ende 96 in der Heizkammer 17 sich über eine Lippe 97 der den größeren Durchmesser besitzenden Bodenrinne 94 erstreckt, so daß das Material in die Rinne hineingeführt wird, wobei ersichtlich ist, daß die spiralförmige Rinne 88 sich von der Bodenrinne 94 aus spiralförmig nach oben erstreckt.

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In ähnlicher Weise ist eine oberste Windung oder Wendel 97 der Rinne 90 vorgesehen, die mit einem inneren Ende 99 einer Schurre 101 in Verbindung steht, welche wiederum mit der Förderschurre 18 verbunden ist. Zu diesem Zweck ist an dem oberen Ende der äußeren Oberfläche der Heizeinheit 12 (siehe Fig. 1) ein Gehäuse 102 vorhanden und ein weiteres Gehäuse 102 erstreckt sich von letzterem nach außen. Mit diesem Gehäuse ist die Förderschurre 18 verbunden. Das Gehäuse 103 kann vorzugsweise mit einem Beobachtungsfenster 105 versehen werden, um die Abgabe des erhitzten Materials an die Förderschurre 18 beobachten zu können. Es weist an seinem oberen Ende eine VerschlußtUr oder Klappe 106 auf, die eine Entnahme von Proben des Materials, welches aus der Schurre 101 in das Gehäuse 103 fließt zu Test- und Meßzwecken ermöglicht. Bei einer praktischen AusfUhrungsform der Vorrichtung besteht die spiralförmige Rinne 90 aus annähernd zweiundzwanzig Windungen, die Steigung der spiralförmigen Rinne beträgt annähernd 7°, und der Rinnendurchmesser beträgt etwa 75 cm, während der Durchmesser der Säule 26 annähernd 30 cm beträgt. Nimmt man an, daß der Durchmesser der Rinne 75 cm beträgt, dann stellt die Gesamtlänge der Rinne 90 vom Boden bis zum oberen Ende entlang der spiralförmigen Bahn, die von der Rinne gebildet wird, eine effektive Förderentfernung von annähernd 51,9 m dar, gemessen also vom Boden bis zum Kopf der spiralförmigen Rinne entlang einer durchgehenden Weglänge, annähernd am Außenumfang der Rinne. Dariiberhinaus ist der Durch-

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messer der Heizkammer 17 relativ kompakt, indem er bei einer praktischen Ausführungsform etwa 95 cm beträgt, wobei die Gesamthöhe des spiralförmigen Rinnenabschnittes des Förderers nur geringfügig größer ist als 1,8 m. Bei einer solchen Ausführungsform ist die Lippe 91 rund um den Außenumfang der spiralförmigen Rinne 88 annähernd 5 cm hoch. Demzufolge ergibt sich ein sehr kompakter Apparat, der jedoch in einem solchen kompakten Raum eine außerordentlich große Prozeß- oder Behandlungslänge für die bewegung des Materials schafft, das dem Förderer 87 von der Lieferschurre 15 zugeführt wird und aus dem Förderer mit Hilfe der Schurre 101 ausgetragen wird.

Die Heizkammer 17 besitzt zylindrische Form mit einer senkrechten Seitenwand 108. Sie ist am unteren Ende durch den Boden 93 der Kammer vollständig verschlossen, der zur Verhinderung von Verformung konvex ausgebildet ist. Rund um den Umfang der Seitenwand 108 erstreckt sich ein Umfangsf1ansch 109 radial nach außen, der die Seitenwand 108 mit dem Boden fest verbindet, so daß eine indegrale Einheit 110 entsteht, die konzentrisch in einem zylindrischen, hitzebeständigen Gehäuse 111 angeordnet ist. Dieses Gehäuse 111 wird von einer zylindrischen Außenwand 113 begrenzt, die vorzugsweise aus Stahl besteht, sowie von einer konzentrischen Innenwand 114, die vorzugsweise aus Stahl oder rostfreiem Stahl besteht, wobei sich zwischen den genannten Wänden ein geeignetes hitzebeständiges Material 115 befindet.

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Die Innenwand 114 erstreckt sich an einer ebenen, waagrechten Platte 117, die den Boden der Verbrennungskammer 14 bildet, senkrecht nach oben, wobei in ähnlicher Weise eine Metallplatte 118 den gesamten Boden des hitzebeständigen Gehäuses 118 verschließt und zwischen den Platten 117 und 118 ein hitzebestä'ndiges Material 120 angeordnet ist. Das Äußere der Verbrennungskammer 14 wird von einer zylindrischen oder rechteckigen Außenwand 121 umgeben, die wenige Zentimeter außerhalb der Außenwand 113 liegt, um auf diese Weise eine relativ dicke Zone 123 hitzebeständigen Materials rund um die Verbrennungskammer 14 zu schaffen.

Somit ist ersichtlich, daß das Gefäß 113 von einem Ringraum 124 von wenigen Zentimeter Breite umgeben ist, der sich zwischen der Innenwand 114 des hitzebeständigen Gehäuses 111 und der Wand 108 des Heizgefäßes oder Kessels 110 befindet. Dieser Ringraum wird an dem oberen Ende durch den Umfangsflansch verschlossen, so daß tatsächlich die Verbrennungskammer 14 mit dem Ringraum 124 so in Verbindung steht, daß ein Strom aus heißen Gasen von der Verbrennungskammer nach oben und rund um das Gefäß 110 erzeugt wird, um auf diese Weise das Material vollständig zu erhitzen, wenn es von dem Förderer 87 im Gefäß 110 transportiert wird.

Der Kamin 65 steht mit dem Ringraum 124 in der Nähe dessen oberen Endes in Verbindung, wodurch die heißen aufsteigenden, sich verwirbelnden Gase, die

von der Verbrennung in der Verbrennungskammer 14 herrühren, nach oben und um das Gefäß 110 gezogen werden und durch den Kamin 65 das Gefäß verlassen. Um den Zug zu verstärken, kann der Kamin 65 an einen Schornstein 126 angeschlossen werden, in dem sich ein Gebläse 127 befindet, so daß auf die heißen Verbrennungsgase eine Zugkraft ausgeübt wird.

Das obere Ende des hitzebeständigen Gehäuses 111 ist durch eine flache, waagrechte Innenplatte 129 aus Stahl oder rostfreiem Stahl verschlossen, die zusammen mit der Gehäuseinnenwand 114 wirksam das obere Ende des Heizgefäßes abschließt. Eine flache, waagrechte Außenseite 130 erstreckt sich ebenfalls Über das obere Ende des hitzebeständigen Gehäuses 111 und ist von der Platte 129 nach oben zu mit Abstand getrennt, wobei sich zwischen den Platten und 130 ein hitzebeständiges Material 131 befindet. Die Außenwand 113 kann sich über die Platte 130 nach oben hinaus erstrecken, um dadurch einen Flansch 113 zur Aufnahme von zusätzlichem hitzebeständigen Material 134 zu bilden.

Eine neuartige Anordnung zur Schaffung einer Abdichtung zwischen dem oberen Ende des hitzebeständigen Gehäuses 111 und der Förderersäule 125 weist eine Grube 135 auf, die von einem Kragen 137 gebildet wird, der sich von der Platte 130 konzentrisch zur Säule nach oben erstreckt, sowie eine Metallhülse 139, die die Säule 26 eng umgibt und sich zwischen den Platten 129 und 130 sowie nach oben zu über die Platte 30

hinaus erstreckt. In der Grube 136 befindet sich ein Sandbett 140. Im Sand 140 erstreckt sich ein nach unten ragender Flansch 142, der eine Verlängerung eines Kragens 143 bildet, welcher an den Umfang der Säule 26 angeklemmt ist. Demzufolge ist eine verhältnismäßig gasdichte Dichtung rund um die Säule 26 vorhanden, die das Entweichen von Gasen, welche innerhalb der Heizkammer 17 erzeugt werden, rund um die Säule 26 verhindert. Diese Gase werden statt dessen durch die Leitung 52 abgesaugt, die sich durch die hitzebeständigen Gehäusewände 113 und 114 erstreckt und mit einem Raum 145 am oberen Ende des Förderers in Verbindung steht.

Zwischen der Außenwand 113 und der Innenwand 114 des hitzebeständigen Gehäuses 147 erstreckt sich auch ein Rohr 147, in dem sich die Sonde 148 eines Pyrometers oder eines anderen Temperaturmeßgerätes 150 befindet. Die Sonde 148 besitzt eine Temperaturmeßspitze 151, die sich durch eine passende öffnung in der Wand 108 des hitzebeständigen Gefäßes erstreckt und die zwischen zwei Wendeln oder Windungen 88 der spiralförmigen Rinne 87 liegt, um in dem Heizgefäß genaue Temperaturmessungen vornehmen zu können. Obgleich vorzugsweise wenigstens eine solche Temperaturmeßvorrichtung 150 angeordnet wird, wie in Fig. 3 dargestellt, können zusätzliche Tempera· turmeßeinrichtungen in ähnlicher Weise an Stellen oberhalb entlang der senkrechten Länge des Förderers 87 installiert werden, um Temperaturmessungen an verschiedenen Orten entlang der Länge des Förderers durchführen zu können.

Die Anordnung des Förderers für die Heizeinheit und für die Kühleinheit 20 ist im wesentlichen iden-

tisch. Demzufolge reicht die Beschreibung des Förderers 87 im Heizgefäß 17 zur Erläuterung einer im wesentlichen identischen Fördereranordnung innerhalb der Kühlkammer 21 aus. In ähnlicher Weise sind die Vibrator- oder Schwingeinheiten 35, 36 identisch, so daß diese Einheiten unter Bezugnahme auf die Schwing· einheit 35 beschrieben werden, die sich auf der Heizeinheit 12 befindet. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, weist die Stützkonstruktion 39 eine rechteckige, kastenä'hnliche oder rechteckige, geschweißte Einheit auf, die sich unmittelbar über der Säule 26 befindet, so daß die Stützkonstruktion 39 im wesentlichen koaxial zur Längsachse oder Mittellinie der Säule 26 liegt, wie dies durch die Bezugslinie 152 gezeigt wird.

Die Elektromotoreinheiten 38, 38' sind einfache Schwingungsgeneratoren des Motorgewichtstyps, die 1m Handel von der FMC Corporation in Homercity, Pensylvenia, erhältlich sind und unter dem Warenzeichen SYNTRON verkauft werden, wobei eine bevorzugte Art der Anwendung dieser Generatoren in dem Spurlin-US-Patent 3 053 380 beschrieben ist. Solche Einheiten wurden für eine praktische, experimentelle Ausführungsform der Erfindung eingesetzt und haben eine Leistung von je 2 PS.

Jede dieser Einheiten weist ein Paar Füße 154, 155 auf, die sich von einem zylindrischen Körperteil der entsprechenden Einheit radial nach außen erstrecken und mit einer Platte 158 verschraubt sind, welche durch Schrauben gesicherte Klemmkörper 160, 161 an einer entsprechenden Fläche 163 der Stütz-

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konstruktion 39 angeklemmt ist, wodurch die Motoreinheit einfach auf einer Achse 164 gedreht werden kann, die sich rechtwinklig zur Achse 152 und rechtwinklig zur Stützkonstruktion erstreckt. Die Geschwindigkeit, mit der die Materialien über die Lange der Förderrinne 90 transportiert werden können, kann durch Lösen der Klemmen 160, 161 und durch Drehen der Motoreinheit um einen entsprechenden Betrag variiert werden, wodurch die Schwinggeschwindigkeit verändert wird, so daß das Material zwischen einem geeigneten Minimalwert und einem geeigneten Maximalwert gefördert wird, wobei jedoch die Motoreinheiten 38, 38' in jedem Fall entgegengesetzt ausgerichtet sind, wie dies allgemein in Fig. 3 dargestellt ist. Man erkennt, daß eine Veränderung der Winkel der Motoreinheiten 38, 38' der oben beschriebenen Weise direkt die Zeitlänge bestimmt, während der das Material veranlaßt werden kann, vom unteren Ende zum oberen Ende des Förderers 87 zu wandern, um durch die Schurre 101 ausgetragen zu werden. Somit bestimmen die Motorwinkel die Länge der Behandlungszeit des Materials innerhalb der Heizkammer 17 und in gleicher Weise innerhalb der Kühlkammer 21.

Dieser tatsächliche Transport des Materials ist das Ergebnis der Schwingwirkung um die Achse 152 der Säule 26, die von den einzelnen Motoreinheiten 38, 38', die zusammenwirken, ausgeübt wird. Somit haben die Federn 42 ersichtlich die Aufgabe, die Schwingbewegung der Plattform 24 zu ermöglichen. Des weiteren ermöglicht der in der Grube 136 vorhandene Sand 140 eine Relativbewegung der Säule 26, wenn diese in

Schwingung gerät, in bezug auf die rohrförmige Verlängerung 139, die sich zwischen den Platten 129, erstreckt, wobei keine wesentliche Menge an Gas, das sich in der Heizkammer 17 befindet rund um den Umfang der Säule 26 entweichen kann und auch keine Luft in die Heizkammer 17 eintreten kann.

Die Schwingwirkung, welche auf die Stücke 66 ausgeübt wird, die von dem Förderer 87 transportiert werden, ist in den Figuren 5 bis 8 dargestellt. Die Verteilung der typischen Materialstücke auf einer einzelnen Wendel 88 der Rinne 90 ist in Fig. 5 zu sehen, woraus hervorgeht, daß die Stücke gewöhnlich gleichmäßig über die Oberfläche der Rinne 90 verteilt werden und eine große Wahrscheinlichkeit dafür besteht, daß irgendein beliebiges Stück der Säule 26 genauso nahekommt wie der Lippe 91 der Rinne. In Fig. 7 sind die Materialstücke 166', die mit Hilfe der Schurre 1n die Heizkammer 17 eingeführt werden, auf der den größeren Durchmesser aufweisenden Bodenrinne 97 gelegen dargestellt. Durch die Schwingwirkung, die den Materialstücken durch Drehung um die Achse 152 der Säule 26 erteilt wird, werden die Materialstücke laufend veranlaßt, längs des Weges der Rinne 90 aufwärts zu schwingen, bis sie gleichmäßig über der Oberfläche der Rinne verteilt sind, wie dies in den Figuren 5 und 6 zu sehen ist, d.h. also in radialer Richtung normal zur Achse 152 und damit waagrecht. Aufgrund der Schwingbewegung, die den Stücken erteilt wird, nehmen diese eine willkürliche Bahn ein, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist. Darüber hinaus zeigt eine Beobachtung der Materialstücke auf der Oberfläche der Rinne, daß dann, wenn das Material in ausreichender Menge vorhanden ist, sich an jeder beliebigen Stelle der Rinne eine Material schicht oder Material dicke bildet, die in senkrechter Richtung gleichermaßen

	•	* ·	ständig	• ■ ·
		*• · ·**	gerührt und im wesentlichen dazu
		Material
willkürlich	ist, wodurch das		gebracht
umgewendet,

wird, Schwingungen auszuführen, so daß derselbe Richtungssinn der willkürlichen Bewegung des Materials sowohl vertikal als auch entlang der gebogenen Länge der Rinne 90 auftritt. Demzufolge wird das Material vollständig der erhitzten Umgebung in der Kammer 17 ausgesetzt, wodurch die Behandlung des Materials in einheitlicher und ungewöhnlich gleichmäßiger Form erfolgt, ohne daß auch nur irgendein Teil des Materials heißen Stellen ausgesetzt wird oder sich über die Länge des Förderers in einer Weise bewegen kann, die sich von irgendeinem anderen Material stück unterscheidet. Demzufolge besteht ein ungewöhnlich hohes Maß an Wahrscheinlichkeit dafür, daß jedes beliebige Materialstück genau denselben Bedingungen in der Heizkammer 17 ausgesetzt wird wie irgendein anderes Material stück, das vorher behandelt wurde. Das gleiche gilt auch für das Material, das durch die Kühlkammer 21 transportiert wird.

Bei einer praktischen Erprobung der hier beschriebenen Vorrichtung wurde gefunden, daß zwei PS-Motoreinheiten 38, 38' ausreichen, um 1350 kp Material pro Stunde durch die Heizeinheit oder Kühleinheit zu fördern.

In Fig. 4 ist im einzelnen die Kühleinheit 20 dargestell sowie die in ihr befindliche Schwingförderanordnung. Die Kühlkammer 21 weist ein zylindrisches Gehäuse mit einer senkrechten Wand 168auf, das die Kammer umgibt und am Kopf durch flache, waagrechte obere und untere Platten 170, 171 verschlossen ist. Die Elemente 168, und 171 können aus Flußstahl in Blechform bestehen und 1n geeigneter Weise geschweißt sein. Die Plattform 24 weist vorzugsweise vier Füße 173 auf sowie horizontale Glieder, wie bei 174 gezeigt und Streben 175, die

zwischen den Füßen und den horizontalen Gliedern verlaufen. Eine solche Konstruktion läßt sich am einfachsten aus Winkeleisen herstellen, die in geeigneter Weise verschweißt werden.

Ein spiralförmiger Schwingförderer, der allgemein mit 177 bezeichnet ist, befindet sich in der zylindrischen Kühlkammer 21. Die Form des Förderers 177 entspricht genau derjenigen des Förderers 87 der Heizkammer 12. In ähnlicher Weise ist eine kontinuierlic mit einer Lippe versehene, spiralförmige Rinne 178 vorhanden, die vorzugsweise dieselbe Anzahl einzelner Windungen oder Wendeln 180 aufweist wie der Förderer

In gleicher Weise ist auch eine Rinne 181 größeren Durchmessers vorhanden, die in geringem Abstand über dem Boden 171 der Kammer 21 liegt und von der aus sich die Rinne 178 schraubenförmig nach oben erstreckt.

Bei einer praktischen VersuchsausfUhrung der neuartigen Vorrichtung weist der Förderer 177 genau dieselbe Konstruktion auf wie der Förderer 87. Die Transportschurre 18 gibt das Material aus der Heizkammer 17 in die Rinne 181 ab. Dieses Material wird entlang der Rinne 178 nach oben gefördert, wobei eine gesamte möglicheKühl strecke geschaffen wird, die außerordentlich lang ist, obgleich die Kammer 2Ί relativ kompakt gebaut ist, so daß das zu kühlende Material in dem geschlossene Innenraum 183 der Kammer 21 gekühlt werden kann, bevor es von der obersten Windung 180" des Förderers an eine Verlängerung 184 der Austragsschurre 23 abgegeben wird.

Von der oberen Endplatte 170 aus erstreckt sich ein kurzer Kragen 186 nach oben, wodurch rund um die Säule 27 ein loser Sitz geschaffen wird, und zwar im wesentli« wie bei dem Kragen 139, der sich rund um die Säule

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der Heizeinheit erstreckt. Ein Kragen 187 größeren Durchmessers umgibt koaxial den Kragen 186, so daß eine Grube 188 gebildet wird, in der sich ein Sandbett 190 befindet. In den Sand erstreckt sich nach unten ein Flansch 192, der eine Verlängerung eines Kragens 193 bildet, welcher mit dem Umfang der Säule in Klemmberührung steht. Eine solche Konstruktion bildet eine gasdichte Strömungsmitteldichtung rund um die Säule 27, durch die ein Entweichen von Gasen, die sich im Kühlgefäß 21 befinden, oder ein Eintritt von Luft rund um die Säule verhindert wird, während gleichzeitig eine Schwingbewegung der Säule 27 innerhalb des Kragens 186 beim Betrieb der Motoreinheiten 38, 38' der Schwingeinheit 36 ermöglicht wird, deren Konstruktion derjenigen der Einheit 35 entspricht und deshalb hier nicht im einzelnen beschrieben wird. Die Motoreinheiten 38, 38' können jedoch bezüglich ihrer Winkellage in derselben Weise eingestellt werden wie diejenigen, die in der Schwingeinheit 35 Verwendung finden, um dadurch die Schwingfördergeschwindigkeit des Materials über die Länge der Förderrinne 178 zu variieren, wodurch wiederum die Zeit verändert wird, während der dieses Material von der unteren Rinne zur oberen Rinne 180' zwecks Ausgabe durch die Schurre 2! transportiert wird.

Bei einer praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden 2 PS-Motoreinheiten 38, 38' in der Schwingeinheit 36 verwendet. Bei einem derartigen experimentellen Apparat betragen die Abmessungen der Kühlkammer 21 etwa 1 m im Durchmesser und 19 m in der Höhe.

FUr viele Anwendungsfälle hat es sich zur Kühlung des in der Heizkammer 17 erhitzten Materials als geeignet erwiesen, eine, wie aus der Zeichnung ersichtliche, freistehende Kühlkammer 21 zu verwenden, wodurch die

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Kühlkammer effektiv mit Luft gekühlt werden kann. Für gewisse Anwendungsfälle der Vorrichtung jedoch,'bei

denen in der Heizkammer 17 extrem hohe Temperaturen auftreten, läßt sich vorzugsweise die Kühlkammer 21 mit einem doppelwandigen Gehäuse umgeben, durch das Kühlwasser geschickt werden kann, um zur Kühlung des in der Kühlkammer befindlichen Materials einen effizenten Wärmeübergang von der Kühlkammer 21 zu bewirken. In jedem Fall wird das Material auf dem spiralförmigen Förderer 177 in derselben Weise transportiert wie das Material auf dem Förderer 88, wodurch eine willkürliche Bewegung über die Länge des Förderers bewirkt wird, was zur Folge hat, daß jedes Material stück gleichmäßig und vollständig der kühlenden Umgebung innerhalb des Raumes 183 ausgesetzt wird, wodurch wie bei der Heizeinheit eine außerordentlich gleichmäßige Behandlung des Materials ermöglicht wird, und zwar trotz der ungewöhnlichen Länge der spiralförmigen Rinne 178. Genau wie in der Heizeinheit so erfährt auch hier jedes Material stück eine willkürliche Bewegung, und zwar sowohl waagrecht zur Rinne als auch senkrecht beziehungsweise in Richtung auf-und abwärts, aufgrund des konstanten Antriebs des Materials, der aus der Schwingwirkung resultiert, welche auf das Material auch mit Hilfe der Schwingeinheit 40 dadurch ausgeübt wird» daß die Rinne 178 durch die Säule 27 in Schwingung versetzt wird.

Es ist nicht beabsichtigt, die zahlreichen Möglichkeiten die die Erfindung bietet, auf die Behandlungsverfahren für die unterschiedlichsten Arten organischer Materialie durch die Verwendung der neuartigen Vorrichtung zu beschränken, einschließlich der Umwandlung von Holzabfallprodukten, wie Sägemehl, Holzschnitzel, Holzschwarten, Rindenschnitzel und verschiedene Formen von Lignozel1ulosematerial , das normalerweise das Abfallprodukt von Sägewerken bildet, zu Holzkohle hoher Qualität mit einem hohen Prozentsatz an gebundenem Kohlenstoff. Dazu kommt die Umwandlung von Reifen-

schnitzeln zu Ruß, die Umwandlung von Kohle zu Koks und die Extraktion von öl in Form von Kerosin oder Bitumen aus den verschiedenartigsten ölhaltigen Schiefern oder Sanden.

Dazu kommt, daß verschiedenartige Biomassenmaterialien,

einschließlich tierischen und Fauldüngers, Stroh, Pilzkompost und verschiedenartige andere Abfallmaterialien, wie Küchenabfall und dergleichen, sich in qualitativ hochwertige Holzkohle verwandeln lassen oder vergast werden können.

Bei der Herstellung von Holzkohle geht der Grundcharakter der Stücke des Ausgangsmaterials durch die Behandlung in der hier beschriebenen, erfindungsgemä'ßen Vorrichtung auf die hier beschriebene Weise nicht verloren. Das bezieht sich auch auf die Form des Materials, seien es nun Schnitzel, Pellets, Bruchstücke, Körner, Teilchen, Staub, Schalen, Pulver, Flocken, Klumpen oder irgendeine andere Form, die ein Haufenwerk oder eine Materialansammlung bilden kann. . Alle genannten Formen, die hier der Einfachheit halber als Materialstücke bezeichnet werden, werden in einer solchen Weise durch das Verfahren behandelt, daß der ursprüngliche Charakter des Materials bewahrt bleibt

j da die Materialstücke im wesentlichen nicht verformt

ι ' werden, zerbrochen oder abgeschliffen werden und auch

keinen zerstörerischen oder exzessiven physikalischen

Kräften ausgesetzt werden, während sie die Behandlung im Prozeß erfahren. Wenn beispielsweise das Ausgangsniateria Holzschnitzel sind, dann dient das erfindungsgemäße Verfahren dazu, die Holzschnitzel in hochkunststoffhaltige Holzkohle zu verwandeln, die die Schnitzel form beibehält. Die Vorrichtung kann jedoch unter solchen Bedingungen betrieben werden, daß das Material zu Kügelchen oder Staub verwandelt wird. Wenn beispiels-

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weise Gummireifenspäne oder ebensolche Schnitzel erfindungsgemäß behandelt werden, dann wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Umwandlung der Späne oder Schnitzel in Ruß bewirkt, der vorzugsweise in Form von Kügelchen oder Staub anfällt.

Ganz allgemein gesprochen wird durch das erfindungsgemäße Verfahren organisches Material in einen gebräuchlicheren oder vorteilhafteren Zustand gebracht, wobei ganz allgemein das Material in Haufenform in einer Kammer eingeschlossen wird, die eine senkrechte Erstreckung aufweist. Es versteht sich, daß die hier beschriebenen Heiz- und Kühlkammern in dieser Hinsicht nur als Beispiele zu verstehen sind, jedoch keine Beschränkung der Form der Kammern bilden sollen, in denen das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird. Des weiteren enthält das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt des zumindest teilweisen Verschließens der Kammer gegen Luft, um die in der Kammer befindliche Sauerstoffmenge zu steuern, sowie den Schritt der Förderung der angehäuften Material stücke über die senkrechte Länge der Kammer in einer bestimmten Zeitspanne durch stetiges Einwirken und Schwingungen. Wie bereits festgestellt, hat die Schwingwirkung ein Antreiben der einzelnen Stücke zur Folge, so daß eine willkürliche Bewegung der Stücke entsteht, wobei die Stücke den in der Kammer herrschenden Umgebungstemperaturen ausgesetzt werden. Ein solcher Transport wird durchgeführt, während die Kammer auf eine gewählte Temperatur erhitzt wird, die ausreicht, um flüchtige KuhlenwasserstoffbestandteiIe des Materials in eine gasförmigen Zustand zu verwandeln, wodurch aus dem Material Abgase gewonnen werden. Wie bereits festgestellt wurde, werden diese Abgase zwecks Weiterverwendung aus der Kammer entfernt und dabei

vorzugsweise durch das Gebläse 59 und die Leitung 60 zurückgeführt, um in der Verbrennungskammer verbrannt zu werden, um dadurch zumindest teilweise die Heizkammer aufzuheizen. Im Falle von vielen Materialien, die erfindungsgemäß behandelt werden können, werden ausreichende Abgasmengen erhalten, so daß die Verbrennung sich vollständig selbst trägt, während gleichzeitig ein Gasüberschuß erzeugt wird, der der weiteren Nutzung zugeführt werden kann, beispielsweise für industrielle oder häusliche Heizzwecke oder zur gleichzeitigen Erzeugung von Elektrizität, oder der kondensiert, destilliert, gecrackt, usw. werden kann.

Wenn die Atmosphäre in der Heizkammer zumindest auf eine Zusammensetzung beschränkt wird oder in einer solchen Zusammensetzung gehalten wird, die eine ursprüngliche Saue rs to ffmeη ge enthält, so reicht das Erhitzen der Kammer auf die vorher festgelegte erhöhte Temperatur erfindungsgemäß aus, um wenigstens einen teilweisen Abbau des organischen Materials zur Erzeugung der verlangten Verflüchtigung von bestimmten Bestandteilen des Materials zu bewirken. Durch eine solche Zerlegung wird das Material wirksam so verwandelt, daß es einen höheren prozentualen Kohlenstoffgehalt erhält, wenn die flüchtigen Bestandteile freigesetzt werden, welche in einen gasförmigen Zustand umgesetzt werden, in dem sie aus der Heizkammer entfernt werden.

Gemäß einer bevorzugten kontinuierlichen erfindungsgemäßen Verfahrensweise werden die organischen Materialstücke kontinuierlich durch die Schurre 15 der Heizkammer 17 zugeführt, in ihr mit Hilfe des spiralförmigen Förderers 87 nach oben gefördert, kontinuierlicf durch die Transportschurre 18 an die Kühleinheit 20 abgegeben und dort in der Kühlkammer 21 gekühlt, indem sie auch dort durch die Kammer 21 mit Hilfe

des spiralförmigen Förderers 177 inder Kammer nach oben transportiert werden, um kontinuierlich durch die Schurre 23 ausgetragen zu werden.

Bei der Durchführung der Umwandlung der verschiedenartigen, oben genannten organischen Materialien in Holzkohle mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Material stücke, die, allgemein gesprochen, eine Größe zwischen Granulat bis zu einigen Zentimetern Maschenweite aufweisen, jedoch vorzugsweise Granulatform bis annähernd 3,8 cm Maschenweite besitzen, ausgesucht. Das Haufen- oder SchUttgutmaterial, was hier soviel bedeuten soll wie diskrete oder bestimmte, einzelne Stücke eines

Massenkörpers aus diesem Material, die ohne Kraftaufwand sich rasch von dem Massenkörper trennen lassen, wird vorzugsweise kontinuierlich durch die Lieferschurre^ in die Heizkammer 17 gefördert, und zwar mit Hilfe der Schwingeinheiten 39, obgleich auch eine chargenweise Förderung möglich ist. Dabei ist die Heizkammer auf eine bestimmte Temperatur vorgeheizt worden, welche von der Vorrichtung 150 gemessen wird und erzeugt wird durch Verbrennung von LP, Propan, öl, Erdgas oder sogar Alkohol. Unabhängig vonseiner Art wird der Brennstoff durch die Brennerdüse 70 in der Kammer 14 eingedüst. Das auf diese Weise in die Heizkammer gelangte Material wird mit keiner größeren Geschwindigkeit gefördert, als das Füllen der Förderrinne 90 erfordert.

Obgleich in der Zeichnung nicht dargestellt, kann der Brener 66 durch einen sogenannten Conifer-Brenner ersetzt werden, der sich zum Verbrennen von Sägemehl, Holzschnitzeln, Rinde, Schalen etc. eignet. Derartige Conifer-Brenner sind im Handel erhältlich und

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lassen sich so betreiben, daß eine vollständige Verbrennung beispielsweise des Sägemehls ohne sichtbare Kaminemissionen erreicht wird.

Ganz allgemein liegt die Temperatur in der Heizkammer an der Stelle der Sondenspitze 91 zwischen den Rinnenwindungen 88 etwa 149° C bis etwas 1093° C und vorzugsweise etwa 371° C bis 871° C. Ein repräsentativer Bereich der Betriebstemperaturen zu Umwandlungen j von Lignozel1ulosematerialien , beispielsweise Holz-

schnitzel, in Holzkohle, ist 427° bis 649° C. Bei

einer solchen Temperatur an der Sondenspitze 151

ist nicht zu erwarten, daß die Temperaturdifferenz

in der Kammer 17 110° bis 166° C übersteigt, sondern

es ist zu erwarten, daß die Temperatur am Kopf der

Kammer 17 in jedem Fall etwas tiefer liegen wird als

am Kammerboden, und dies ist auch erwünscht, weil

die eintretenden Materialstücke einer höheren Temperatur ' ausgesetzt werden als die austretenden Materialstücke.

Während der Erhitzung des Materials vermindern sich

Gewicht und Größe aufgrund der Verflüchtigung von

ί Materialbestandteilen. Deshalb kann die Transport- oder

Förderzeit für die Bewegung der Materialstücke vom

: Boden bis zum Kopf eines Förderers 87 kleiner sein

als für den Förderer 177, so daß die Kühlung eine größere Zeit in Anspruch nimmt als die Erhitzung des

Materials, ohne daß eine überfüllung oder überladung

des Förderers 177 erfolgt. Aus diesem Grunde soll

|; zunächst die Einstellung der Motoreinheiten 38, 38'

f der Schwingeinheit 35 so erfolgen, da3 jede einen

Einstel1winkel aufweist, der eine Förder- oder Übertragungszeit für den Förderer 87 innerhalb des ganz all' mein bevorzugten Bereiches von weniger als etwa drei Minuten bis etwa dreißig Minuten bedeutet, insbesondere

aber zwischen etwa fünf und sieben Minuten liegt.

Die Einstellung der Motoreinheiten 38 und 38' der Schwingeinheit 36 erfolgt dann für eine Transportoder Übertragungszeit innerhalb der Kühlkammer 21 oder allgemein für annähernd einen Dereich von drei bis dreißig Minuten und vorzugsweise auf dieselbe Transportzeit oder eine längere Transportzeit als sie für die Heizkammer 17 eingestellt worden ist. Die Kühlzeit läßt sich auchdurchdie Temperatur des gekühlten Materials, das von der Schurre 23 ausgetragen wird, festlegen, wobei angenommen wird, daß diese Temperatur gemessen wird, nachdem das System als kontinuierlicher Prozeß in Betrieb gesetzt worden ist, bis sich eine thermische Stabilität oder ein thermisches Gleichgewicht eingestellt hat. Bei der Bearbeitung von Holzkohle soll die Temperatur des Holzkohlenaustrags vorzugsweise nicht über 37,8 bis 52° C liegen, also gewissermaßen handwarm sein, jedoch in jedem Fall unter einer Temperatur liegen, bei der sich die ergebende Holzkohle sich in der Atmosphäre selbstentzündet, d.h. etwa unter 66° C. Demzufolge lassen sich für die Holzkohlebehandlung die Heiztemperatur, die Heizzeit und die Strömungsgeschwindigkeiten in geeigneter Weise so ändern, daß ein kontinuierlicher Betrieb erreicht wird, so daß die Temperatur des behandelten Materials beim Materialaustrag 76° C nicht übersteigt.

Das durch die Zufuhrschurre 15 der Heizkammer 17 lugeführte Material braucht nicht speziell vorbereitet zu sein und kann tatsächlich entweder trocken ©der ziemlich feucht sein, wobei jedoch der Feuchtigkeitsgrad die gewünschte Transportzeit und die bevorzugte Temperatur für die Behandlung in der Kammer 17 ersichtlich beeinflußt. Beispielsweise läßt sich trockenes Stroh schnell bei niedrigen Temperaturen, d.h. bei etwa 204° C und bei kurzen

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Transportzeiten, d.h. in etwa drei bis fUnf Minuten, ?:

in Holzkohle umwandeln, während feuchtes, in

einer Grube gesammeltes Sägemehl sich leicht unter ■

Verwendung höherer Temperaturen, d.h. bei etwa ■■■

538° C und längerer Prozeßzeiten, d.h. in etwa

sieben Minuten,umwandelη läßt. \

Wenn das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung von Holzkohle eingesetzt wird, dann macht es ganz allgemein von der Pyrolyse oder Carbonisation Gebrauch, wobei die verwendeten Temperaturen so hoch sind, daß sich Holzkohle bildet, die ihrerGUte und Qualität nach für den beabsichtigten Gebrauch geeignet ist. Holzkohle, die einen hohen Prozentsatz an ortsfestem Kohlenstoff aufweist, läßt sich leicht erfindungsgemäß herstellen und weist dabei eine hohe Qualität auf, die sich für verschiedenartige industrielle Verwendungszwecke eignet. Unabhängig von der Vor- ! Wendung oder der Qualität der herzustellenden Holz- ..'■; kohle bietet jedoch das erfindungsgemäße Verfahren eine außerordentlich effektive und unbegrenzt variable Steuerung der Prozeßzeiten, Temperaturen, Geschwindigkeiten und Bewegung, wodurch jeder dieser Parameter wahlweise variiert werden kann, um ein gewünschtes Ergebnis zu erhalten, was ganz allgemein in scharfem Gegensatz zur bekannten, althergebrachten Technologie steht.

Was im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung mit der Umwandlung von organischen Materialien zu Holzkohle anbelangt, so wird darauf hingewiesen, daß das Offenbarungsdokument 076842 mit dem Titel "Charcoal Producing Equipment and Method for Producing Charcoal" im Auftrag der hier genannten Erfinder am 2. Januar 1979 eingereicht worden ist, wobei eine Fortsetzung des Schutzes dieses Offenbarungsdokumentes durch das

US-Patent-und Markenamt, beantragt wurde.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Vergasung von organischen Materialien und nicht nur ihre Umwandlung in Holzkohle. Somit können Holz und verschiedenartige Zellulose-, Lignozellulose-, Biomassen- und organische Abfallmaterialien einschließlich Dünger, Bagasse, Blätter, Stroh, Spreu, Hülsen, Schalen und andere land- und forstwirtschaftliche sowie Sägemühlenabfälle, wie Sägemehl, Schwarten, Schnittabfälle, Reste, etc. sowie Kohle alle durch Erhitzen auf ausreichende und geeignete Vergasungstemperaturen in der Heizeinheit 12 vergast werden, wobei nur Asche, Koks oder mineralische Reste übrigbleiben und über die Schurre 15 von dem Förderer 87 ausgetragen werden. Diese Aschen, Kokse oder Überreste lassen sich über die Kühleinheit 20 gewünschtenfal1s kühlen. Für die Vergasung können höhere Temperaturen, die in typischer Weise über 1093° C liegen, jedoch vorzugsweis zwischen 538 und 760 C in der Heizkammer 17 verwendet werden, während die Behandlungszeiten bei etwa fünf Minuten oder darüber und bis zu etwa zwanzig Minuten liegen, wobei eine repräsentative Behandlungszeit elf Minuten beträgt. Alternativ dazu lassen sich auch niedrigere Temperaturen mit längeren Behandlungszeiten beispielsweise bis.zu etwa zwanzig bis dreißig Minuten, verwenden.

Für die Vergasung können Abgase aus der Heizkammer in der Brennkammer 17 verbrannt werden, so daß sich der Betrieb selbst unterhält, und die überschüssigen Gase lassen sich der weiteren Verwendung zuführen, beispielsweise lagern, im Prozeß behandeln, zur Erzeugung von Elektrizität oder zur Außenheizung einset

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Selbst wenn die Erfindung für die Holzkohleproduktion benutzt wird, erzeugen Lignozellulosematerialien» die der Heizkammer zugeführt werden, beim Erhitzen überschüssige Brennstoffgase. Wenn beispielsweise Holzschnitzel mit einer Feuchte von 50 % in der Heizkammer 17 in einer Menge von 1350 kp/h behandelt werden, dann werden annähernd 2 Millionen kcal Abgas erzeugt, während nur etwa 250.000 bis 500.000 kcal Gas für die Verbrennung in der Brennkammer erforderlich ist. Der Unterschied von 1,5 - 1,75 Millionen kcal ist zurückgewinnbar und steht für weitere Verwendungszwecke zur Verfügung, wobei diese Wärmemenge etwa 1,7 bis 2 kWh beträgt. Der Heizwert von trockenem Holz ist sogar noch größer und führt möglicherweise zu einem Gewinn von mehr als 5 Millionen kcal bei der oben genannten kontinuierlichen Zufuhrmenge von 1350 kp/h.

Unter gewissen Umständen kann das Material, das zu Holzkohle verarbeitet werden soll, einen so hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen, daß vor der Aufheizung auf Carbonisationstemperatur eine Trocknung des Materials erwünscht ist. Zu diesem Zweck kann die erfindungsgemäße Vorrichtung so gebaut sein, daß sie eine Vorheizung oder Vorwärmung des Materials, beispielsweise feuchten Sägemehls oder feuchter Holzschnitzel ermöglicht, bevor das Material der erforderlichen Carbonisierungstemperatur ausgesetzt wird, bei der eine effiziente Umwandlung zu Holzkohle rasch vor sich geht.

Fig. 9 zeigt eine Anordnung mit einer Vorwärmeinheit einschließlich einer Trockenkammer 196 zur Aufwärmung

\ der zu behandelnden Materialien und eine Schurre

oder eine andere Fördervorrichtung. Die Kammer 196 kann so gebaut und bemessen sein, daß sie der Heiz-

kammer 17 ähnlich oder mit ihr identisch ist, einschließlich eines ähnlichen Schwingförderers 200 mit einer spiralförmigen Kammer d.h. schraubenförmigen Rinne 201, auf die Schwingkräfte mit Hilfe der nichtdargestellten Schwingungserzeugungsvorrichtung derselben Art, wie sie im obigen beschrieben wurde übertra gen werden und durch die das Material über eine senkrechte Länge der Kammer 196 in einer gewählten Transport- oder Behandlungszeit aufwärts oder abwärts gefördert wird, woraufhin das Material einer Übertragungsschurre 203 zugeführt wird, die vorzugsweise wie die Schurre 18 geschlossen ist, um das vorgewärmte, teilweise getrocknete Material der Heizkammer 17 zuzuführen.

Die Trockenkammer 196 ist von einem Mantel oder einem äußeren Gehäuse 205 umgeben, dem ein Kamin 206 erhitzte Gase zuführt, die bei der Verbrennung in der Kammer 14 der Heizeinheit 12 entstehen und die durch den die Kammer 17 umgebenden Raum strömen. Diese Verbrennungsgase strömen etwas abgekühlt rund um die Kammer 196 in einem Raum 208 nach oben und werden dann durch einen Kamin 209 mit Hilfe eines Gebläses 127 abgesaugt und dem Schornstein 126 zugeführt. Ein Eintritt 211 und Austritt 212 ermöglicht die Umwälzung der Trockenluft durch die Kammer 196. Es sind jedoch auch andere Belüftungsanordnungen möglich, einschließlich der Zufuhr von Abgasen aus der Kammer 196 zur Verbrennungskammer über den Brenner 16 mit Hilfe eines Gebläses oder dergleichen, und zwar auf dieselbe Weise, wie die Leitung 57 Abgase dem Brenner aus der Kammer 17 zuführt.

Zur Illustration ist die Kühleinheit 20 mit einer

modifizierten Kühlkammer 21' dargestellt, in der sich

ein Schwingförderer 177' befindet, der so ausgerichtet

ist, daß er das Material nicht aufwärts sondern abwärts

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fördert, und zwar aufgrund der Betriebsweise seines nichtdargestellten Schwingungserzeugers.

Die in Fig. 9 gezeigte Anordnung oder Vorrichtung kann auch zum Mischen verschiedenartiger Materialien Verwendung finden. So läßt sich eine zusätzliche oder eine mit einem zu erhitzenden Zufuhrmaterial zu vermischende Substanz an der Stelle X einführen, woraufhin die Schwingwirkung des Förderers 87 für eine rasche Durchini schung sorgt, wenn die Substanz in der Heizkammer 17 nach oben gefördert wird. Ferner läßt sich die zugesetzte Substanz auch an der Stelle Y in das eintretende Material vor der Trocknung einführen, woraufhin das Vermischen erfolgt, sobald das Material in der Trockenkammer 196 vorgewärmt wird.

Das hier beschriebene Verfahren erfordert ständig während der Behandlung der verschiedenen Materialien und insbesondere für die Umwandlung der Materialien zu Holzkohle und zum Verkoken ein wenigstens teilweises Schließen der Heizkammer 17 und der Kühlkammer 21 zur Steuerung der Menge des in ihnen befindl ichen Sauerstoffs. Eine solche Steuerung läßt sich durch den geeigneten Betrieb der Steuereinrichtungen51 , 51' erreichen, wobei jedoch die Verwendung verschiedenartiger bekannter Luftklappen und Dämpfungseinrichtungen in Betracht zu ziehen ist.

Die Erfindung eignet sich zur Umwandlung von Reifenschnitzeln in hochqualitativen Ruß in Form von Kügelchen oder Pulver und damit in eine Form, die einer leichten Weiterverwendung und weiteren Handhabung zugänglich ist. Allgemein gesprochen sind die Temperaturen für eine solche Umwandlung dieselben wie für die Holzkohleproduktion oder etwas höher, und ein speziellerbevor-

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zugter Temperaturbereich ist der von 538° C bis 760° C, wobei die Behandlungs- oder Verweilzeit in der Heizkammer etwa sieben Minuten beträgt. Der Reifenabfall kann ganz allgemein in Form von Schnitzeln, kleinen Stücken oder Spänen der Abfallreifen vorliegen. Die Abgase werden zurückgewonnen und weiterbehandelt, umgewandelt oder verbrannt.

Kohle läßt sich erfindungsgemäß rasch auf unterschiedliche Weise behandeln. Beispielsweise läßt sie sich vergasen, um die in ihr befi ndl ichen nützlichen flucht Bestandteile wieder zu gewinnen, wobei die Temperaturen allgemein etwa zwischen 538° C und 1093° C liegen können und insbesondere bei 760 C. Brauchbare Heiz- und Kühlzeiten können zwischen fünf und dreißig Minuten betragen. Die Größe der Holzstücke, die vergast werden sollen, reicht von Staub bis zur Größe von etwa 7,5 cm Maschenweite, vorzugsweise jedoch 3,75 cm oder weniger.

Alternativ oder zusätzlich dazu läßt sich Kohle zu Koks verschiedener Gütegrade umwandeln, einschließlich solcher Gütegrade, die für die Verwendung in Verblasöfen geeignet sind. Zu diesem Zweck können die Heiztemperaturen gewöhnlich zwischen 649° und 1316° C liegen, um eine Verflüssigung der Kohle zwecks Umwandlung zu Stücken mit einem glasigen, im wesentlichen kristal1inen-oder korallenähnlichen Zustand zu erreichen. Die Erfindung befaßt sich des weiteren mit der Extraktion von flüchtigen Bestandteilen aus sogenannten Ölschiefern und ölsanden. ölschiefer ist ein Sedimentgestein mit einem hohen Prozentsatz an flüchtigen Stoffen und festeingebauteni Kohlenstoff, die als sogenanntes Kerosin oder Naphtha, welche ein olefinische Rohöl bilden, extrahiert werden können, wobei bis zu etwa 230 1 pro Tonne Schiefer gewonnen werden. In

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ähnlicher Weise enthalten ölsande teerähnliches öl, genannt Bitumen, das mehr als 10 Gew.-% bilden kann und mehr als 50 % öl enthält. Diese verschiedenen ölewerden durch Verdampfung durch Beheizung der jeweiligen ölhaltigen Schiefer oder Sande in der Heizkammer 17 bei Temperaturen und während Behandlungszeiten extrahiert, die mit denjenigen vergleichbar sind, welche für die Vergasung oder Kohleumwandlung verwendet werden. Sogar der sogenannte Ausschußölschiefer läßt sich erfindungsgemäß behandeln. Allgemein gesprochen werden Temperaturen im Bereich von etwa 427° bis 1093° C benötigt und Behandlungszeiten von weniger als drei Minuten bis zu etwa 20 Minuten und darüber. Eine repräsentative Heiztemperatur ist 593 C, wobei sowohl das Heizen als auch das Kühlen nominal fünf Minuten dauern.

Die durch das erfindungsgemäße Verfahren aus Ölschiefern und ölsanden extrahierten flüchtigen Bestandteile werden mit an sich bekannten Techniken behandelt» zu denen Kondensation, fraktionelle Destillation und Cracken, etc. gehören.

Es wird darauf hingewiesen, daß bei der Behandlung verschiedener organischer Materialien mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Materialien gewöhnlich nur einmal in der Hei ζ kammer 17 erhitzt und danach in der Kühlkammer 21 abgekühlt werden. Es besteht jedoch grundsätzlich auchdie Möglichkeit diese Materialien wiederholt, also nicht nur einmal, sondern mehrere Male zu behandeln. So läßt sich beispielsweise Holzkohle mit einem hohen fixen Prozentsatz an Kohlenstoff, beispielsweise 70 % oder darüber, durch einmaliges Behandeln von organischem Material, beispielsweise Holzspänen, in der neuartigen Vorrichtung herstellen. Nach einer weiteren Behandlung des umgewandelten Materials läßt sich der

-.Affixe Kohlenstoffgehalt auf mehr als 90 % steigern, wodurch eine qualitativ hochwertige Form aktivierter Holzkohle mit einem hohen Kohlenstoffgehalt und einer hohen Porösität ohne wesentlichen strukturellen Abbau erhalten wird.

Des weiteren kann die Behandlung von Materialien unter Verwendung der neuartigen Vorrichtung auch die Verwendung mehrerer Heizkammern oder mehrerer Kühlkammern oder beides einschließen. Mehrere Heiz- und/oder Kühlkammern können in .Reihe oder parallel oder in Kombination sowohl in Reihe als auch parallel geschaltet werden. Darüber hinaus sind gewisse erfindungsgemäße Behandlungsmöglichkeiten denkbar, bei denen die Benutzung der Kühleinheit 20 unterbleibt; so beispielsweise bei der Vergasung gewisser organischer Substanzen und in dem Fall, wo das nach dem Durchgang durch die Heizeinheit 12 übrigbleibende behandelte Material heiße Asche oder Materialreste sind, die keine gesteuerte oder begrenzte Kühlung erfordern.

Obgleich die erfindungsgemäße Vorrichtung hauptsächlich zur Behandlung von organischem Materialien der erwähnten Arten dient, kann sie erfolgreich auch zur Heizung oder Heizung und Kühlung verschiedener Verbindungen und Gemische einschließlich verschiedener anorganischer Materialien Anwendung finden. Beispielsweise läßt sich die Erfindung erfolgreich auch zur Wärmebehandlung oder zum Glühen verschiedener Materialie

sowie zur Gasbehandlung oder für Diffusion-Prozesse verwenden.

Eine andere Anwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bietet das Trocknen verschiedener Materialien, und zwar nicht nur der hier erwähnten und •nderer Mineralien, sondern auch verschiedenartiger Pflanzen, wie Getreide, Bohnen und anderer Pflanzen, die

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in typischer Weise bei Temperaturen von etwa 10,0 bis f 150° C gründlich und gleichmäßig getrocknet werden : müssen, Eigenschaften, die sich durch die Schwing- . f behandlung des zu trocknenden Materials einstellen. | In eine Vorheiz- oder Behandlungskammer der Vorrichtung ■: kann Luft eingeführt werden, um dadurch die Temperaturen zusätzlich zu steuern. Für andere Materialien können die Trocknungstemperaturen oberhalb 150° C bis bei 1093° C liegen.

Es kann auch die Möglichkeit bestehen, daß zwei ;_: Heizeinheiten gemäß der Erfindung einer einzigen Kühleinheit erhitztes Material zuführen. Dazu kommt, daß verschiedene Heiz- und/oder Kühleinheiten der erfindungsgemäßen Art auf derselben Achse übereinandergesetzt sein können. Ferner kann, obgleich sowohl die Heizeinheit 12 als auch die Kühleinheit 20 so dargestellt sind, daß der Materialtransport von unten nach oben erfolgt, die Bewegung statt dessen in umgekehrter Richtung verlaufen. Beispiels weise kann, wie in Fig. 9 vorgeschlagen das Material durch die Schwingwirkung in der Heizkammer 12 nach oben und in der Kühlkammer 20 nach unten gefördert werden. Dazu kommt, daß verschiedenartige Formen und Konfigurationen von Kammern sowohl für die Heizung als auch für die Kühlung möglich sind, einschließlich der Verwendung von künstlichen oder natürlichen geologischen Hohlräumen oder Gängen.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele erläutert:

Beispiel I

Die Erfindung wird verwendet zur Umwandlung von Eichenschnitzel zu Holzkohle. Die Schnitzel haben eine Maschenweite von 1,9 cm und einen Feuchtigkeitsgehalt

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von etwa 40 X. Der in der Zeichnung dargestellte Apparat wird so eingestellt, daß er eine Heizprozeßzeit oder eine Verweilzeit von sieben Minuten, eine Klihlungsverweilzeit von zehn Minuten und eine Heiztemperatur von 649° C aufweist. Die Schnitzel werden der Heizkammer 17 mit einer Geschwindigkeit bzw. Menge von etwa 900 kp/h zugeführt. Die Schrumpfung der Größe der Schnitzel stücke beträgt etwa 33 % und der Schnitzelcharakter bleibt erhalten. Es ergibt eine Holzkohlenausbeute von 20 bis 30 %. Eine Trockenanalyse der Holzkohle ergibt, daß sich die Holzkohle wie folgt zusammensetzt:

Flüchtige Bestandteile 27,7 Gew.-X Asche 7,6 Gew.-X

fester Kohlenstoff 64,7 Gew.-X

100,0

Die sich ergebende Holzkohle weist eine gute Brikettqualität auf und hat einen festen KohlenstoffProzentsatz, der für industrielle Zwecke geeignet ist.

Beispiel II

Die Erfindung wird zur Umwandlung eines Gemisches aus Hartholzschnitzeln, Rinde, Schalen und Sägemehl mit etwa 25 % Feuchte verwendet. Prozeßzeiten und Temperaturen entsprechen denjenigen in Beispiel I. Die Trockenbasisanalyse der Holzkohle zeigt, daß die Holzkohle enthält:

Flüchtige Bestandteile 22,1 Gew.-X

Asche 23,0 Gew.-X

fester Kohlenstoff 54,9 Gew.-X

100,0

Die sich ergebende Holzkohle weist eine gute Brikett-

auf. Die Ausbeute wird auf 20 bis 30 % geschätzt. Beispiel III

Die Erfindung wird zur Umwandlung von Eichenschnitzeln der 1m Beispiel I beschriebenen Art einschließlich einiger kleiner Stücke zu Holzkohle verwendet. Die Prozeß- bzw. Bearbeitungstemperatur beträgt 482° C, die Heizzeit sieben Minuten, die Kühl zeit zehn Minuten. Nur die kleineren Stücke sind zu Holzkohle verwandelt worden.

Beispiel IV

Die folgende Tabelle faßt die Umwandlung verschiedener Materialien zu Holzkohle unter verschiedenen Bedingungen 1n Übereinstimmung mit der Erfindung und unter Verwendung der hier beschriebenen Vorrichtung und des hier beschriebenen Verfahrens zusammen:

Material- Heizbeschreibung temperatur

Stroh 204⁰C

Sägemehl 149⁰C verfaultes Eichensägemel

(Alter 25 Jahre) 538⁰C

grüne Fichten- 538⁰C späne

grüne Eichen- 538⁰C 7 10

rinde

[■ grüne Eichen-

schnitzel 621°-649°C 7 10 Sägemehl und Späne

von grünen

j . Eichen 427⁰C 7 10

grüne Fichten-

! schnitzel 593⁰C 7 10

Heiz	KUhI-
zeit	zeit
7 Min.	7 Min
30	10
7	10
7	10

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Material	Heiz	Heiz	KUhI-
beschreibung	temperatur	zelt	zei t
HUhnerdung	593⁰C	7 Min.	10 Min
Pferdedung	593⁰C	7	10
Eichenschnitzel	982⁰C	5	8
Sägemehl	371⁰C	7	10
Sägemehl	871⁰C	3	5
Beispiel V

Die Erfindung wird zum Vergasen von Holz angewendet. Eichenschnitzel mit einer Größe von etwa 1,9 cm Maschenweite und einem Feuchtegehalt von etwa 50 % werden kontinuierlich der Heizeinheit zugeliefert, die sich auf einer Temperatur von 1093° C befindet und auf eine Heizzeit und Kühlzeit von je 5 Minuten eingestellt ist. Die Schnitzel werden vollständig vergast, wobei nur eine weiße Asche oder ein aschenhaltiger Rest übrigbleiben,die durch die Kühleinheit ausgetragen werden.

Beispiel VI

Reifenschnitzel werden durch Anwendung der Erfindung in Ruß verwandelt. Automobi1reifenschnitzel werden der Heizkanuner 17 zugeliefert, in der eine Temperatur von 593° C herrscht, wobei die Heizzeit und die Kühlzeit sieben bzw. zehn Minuten betragen. Die flüchtigen Bestandteile des zerschnitzelten Reifenmaterials werden vollständig abgetrennt und aus der Heizkammer 17 zwecks Weiterbehandlung abgezogen. Die Kühleinheit erzeugt Ruß in Form eines feinen Pulvers oder kleiner Kügelchen.

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Beispiel VII

ölhaltiger Schiefer wird durch Erhitzen in der in der Zeichnung dargestellten Apparatur behandelt, die so eingestellt ist, daß sie eine Heiztemperatur von 593° C aufrechterhält, wobei die Heiz- und die Kühlzeit je fünf Minuten betragen. Zwei verschiedene Gütegrade wurden getestet, nämlich ein sogenannter hochqualitativer Abfal1 schiefer und ein geringerwertiger Abfal1 schiefer. Von jedem Gütegrad wurden annähernd 7,36 kp Schiefer in der Apparatur behandelt. Von dem qualitativ hochwertigen Abfal1 schiefer wurden annähernd 6,0 kp aus der Kühleinheit 20 zurückgewonnen, während von dem geringerwertigen Abfal1 schiefer annähernd 5,5 kp zurückgewonnen wurden. In jedem Fall ist die Gewichtsdifferenz auf das Entfernen der flüchtigen Bestandteile aus dem Schiefer durch Erhitzen in der Erhitzungseinheit 12 zurückzuführen.

Beispiel VIII

Kohle wird durch Ausrösten von flüchtigen Bestandteilen in dem dargestellten Apparat vergast, der so eingestellt ist, daß er eine Erhitzungstemperatur von 760° C beibehält bei einer Erhitzungszeit von fünf Minuten und einer Kühlzeit von fünf bis zehn Minuten. Eine Volumenmenge von annähernd 45,5 1, entsprechend einem Gewicht von etwa 31,7 kp aus Kohleklumpen mit einer Größe von 1,27 bis 7,5 cm, vorzugsweise etwa 3,74 cm Maschenweite wird in die Heizeinheit 12 geschickt. Annähernd nur 9 kp koksähnlicher Stücke oder Klumpen werden aus der Kühleinheit 20 gewonnen. Die Gewichtsdifferenz ist auf die Verdampfung oder Verflüchtigung von Bestandteilen der Kohle zurückzuführen. Die zurückgewonnenen Stücke lassen sich als porös als korallenähnlich kennzeichnen; sie weisen ein verhältnismäßig geringes Gewicht auf im

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Vergleich zu der Kohle, mit der die Heizeinheit beschickt worden ist. Der Heizwert der Kohle wird analysiert und zu 6,67 kcal/kp ermittelt. Der Heizwert der rückgewonnenen Stücke wird analysiert und zu 6,12 kcal/kp ermittelt.

Obgleich die obigen Ausführungen eine Beschreibung der besten Art und Weise zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhalten, sind verschiedene Abänderungen möglich.

Ebenfalls verschiedene Abänderungen könnten im Hinblick auf die im obigen beschriebene und dargestellte Konstruktion vorgenommen werden, ohne daß dadurch im Grunde genommen von der Erfindung abgewichen wird. Insofern sind die in der obigen Beschreibung und nach den zugehörigen Zeichnungen angegebenen Merkmale nur als Beispiele zu verstehen, die keinerlei begrenzenden Charakter haben sollen.

Claims

( fill «· · « I · « TlSCHfER -KERN & BREHM Albert-Ro88haupter-3tra886 85 ■ D 6000 München 70 ■ Telefon (089) 76OSS2O ■ Telex 05-212284 patad ■ Telegramme Kernpatent München De-6873/Gbm Ke/hö DEPEW Thomas N. ,u.a. Neue Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Behandlung von Materialstücken durch Erhitzen, mit einer Behandlungskammer und einer Einrichtung zur Steuerung der in ihr befindlichen Sauerstoffmenge, gekennzeichnet durch eine Fördereinrichtung mit einer !anggestreckten Material behänd! ungsrinne (90), welche eine kontinuierliche Spirale bildet, die in der Behandlungskammer (17) senkrecht angeordnet ist, ferner durch eine Schwingungserzeugungsvorrichtung (38,38'), die mit der Materialbehandlungsrinne in Schwingungen übertragender Verbindung steht und die auf der Materialbehandlungsrinne befindlichen, zu fördernden und zu behandelnden Materialstücke in wahlweise einstellbare Bewegung versetzt und durch eine Verbrennungskammer (14) unter dem Boden (93) der Behandlungskammer (17) zur Erhitzung der Behandlungskammer und der auf der Material· behänd!ungsrinne (90) liegenden Materialstücke während

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deren Bewegung vom unteren zum oberen Rinnenende, wobei die Temperatur in der Behandlungskammer (17) am unteren Rinnenende höher ist als am oberen Rinnenende.

2.Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungserzeugungsvorrichtung (38,38') eine langgestreckte, senkrechte Säule (26,27) aufweist, sowie eine federnde Abstützung (42,43) auf die Behandlungskammer (17) umgebenden Ständern (46,47).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungskammer (17) einen Kopf (130) mit einer Öffnung aufweist, durch die sich die Säule (26,27) hindurcherstreckt, und daß die Säule im Bereich des Kopfes von einer Gasdichtung (140) umgeben ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdichtung (140) eine ringförmige, die Säule (26,27) umgebende Grube (136) bildet, in der sich eine fließfähige Dichtungsmasse befindet, und daß die Gasdichtung ferner einen den Umfang der Säule umgebenden Flansch (142) besitzt, der sich in die Dichtungsmasse hineinerstreckt.

5. Vorrichtung nach Anspruch !,gekennzeichnet durch eine zweite Behänd!ungskammer (21) zur Kühlung des aus der ersten Behandlungskammer (17) austretenden, erwärmten Materials, mit einer Fördervorrichtung in Form einer langgestreckten, senkrechten, spiralförmig verlaufenden Materialbehandlungsrinne (180), auf die durch eine an die Säule (38¹) angeschlossene Vibratorvorrichtung (36) Schwingungen zum Materialtransport auf der Materialbehandlungsrinne (180)

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übertragbar sind, ferner mit einer in die Behandlungsrinne mündenden Zufuhreinrichtung (18) für das aus der ersten Behandlungskammer (17) austretende, erwärmte Material und einer Austragsvorrichtung (23) am oberen Ende der Materialbehandlungsrinne (180) für das abgekühlte Material.

6. Vorrichtung nach Anspruch !,gekennzeichnet durch eine dritte Behandlungskammer (196) zur Vorwärmung der ersten Behandlungskammer (17) zuzuführenden Materials, mit einer Fördervorrichtung in Form einer langgestreckten, senkrechten Materialbehandlungsrinne (201), einer Einrichtung, mit der die Materialbehandlungsrinne in Schwingung versetzbar ist zur Vorwärtsbewegung der in der Rinne befindlichen Materialstücke, ferner durch eine Einrichtung (198) zur Zuführung der vorzuwärmenden Materialstücke zu dem einen Rinnenende, einer Einrichtung zur Abgabe der vorgewärmten Materialstücke von dem anderen Rinnenende (203) an das Ende der ersten Rinne und durch eine Vorrichtung (205,206,208) zur Übertragung von Wärme in die dritte Behandl ungskammer (196) von der Einrichtung (14) zur Erhitzung der ersten Behandlungskammer (17).

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Behandlungskammer (17) und die Verbrennungskammer (14) von einem hitzebeständigen Gehäuse (114) umschlossen sind, das einen Raum (16) bildet, der mit der Verbrennungskammer (14) in Verbindung steht, und daß die Behandlungskammer (17) zylindrisch ist und einen unebenen Boden (93) aufweist.

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8. Vorrichtung nach Anspruch !,gekennzeichnet durch eine Einrichtung (65 ,126,127) zur Entfernung von Abgasen aus der Behandlungskammer (17).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e kennzei chnet, daß die Einrichtung zur Entfernung von Abgasen aus der Behandlungskammer (17) ein Sauggebläse (127) aufweist, und daß die Verbrennungskammer (14) mit einem Gasbrenner (66) ausgerüstet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch g e kennzei chnet, daß ein zweites Gebläse (73) vorhanden ist, durch das über eine Leitungseinrichtung (72,74,76) dem Gasbrenner (66) Luft durch ein Brennrohr (77) zuführbar ist, das sich in die Verbrennungskammer (14) hineinerstreckt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Aufnahme von überschüssigem, in der Verbrennungskammer (14) nicht verbranntem, durch das erste Gebläse (59) gefördertem Abgas, mit einem Druckentspannungsventil (82) in einer das erste Gebläse und den Abgasabzug miteinander verbindenden Leitung (81).

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungserzeugungsvorrichtung (38,38') auf einer Säule (26,27) angeordnet ist, welche in der jeweiligen Kammer elastisch abgestützt ist und die Materialbehandlungsrinne (90,180) trägt, und daß die Schwingungserzeugungsvorrichtung eine Schwingmotoreinheit aufweist, die außerhalb der Kammer angeordnet und mit der Säule einstellbar verbunden ist.

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13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stützet 26,27) mit einem Flansch (29,30) versehen ist, der an einer Plattform (32,33) aufgehängt ist, auf der eine
Vibrationseinheit (35,36) gelagert ist, an der die Schwingungserzeugungsvorrichtung (38,38') in Bezug auf die Lä'ngsache der Säule (26,27) um eine Schwenkachse einstellbar befestigt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse normal zur Längsachse der Säule (26,27) angeordnet ist, und daß jede Schwingungserzeugungsvorrichtung (38,38') mit zwei Schwingmotoreinheiten versehen
ist, die auf gegenüberliegenden Seiten der Längsachse der Säule angeordnet sind und wahlweise um die
Schwenkachse ausrichtbar sind.