DK177284B1

DK177284B1 - Process for CO2-neutral drying of biomass.

Info

Publication number: DK177284B1
Application number: DKPA201100390A
Authority: DK
Inventors: Svend Erik Thomsen
Original assignee: Thomsen Holding Aps
Priority date: 2011-05-21
Filing date: 2011-05-21
Publication date: 2012-10-08
Also published as: DK201200070A

Abstract

Opfindelsen angår en fremgangsmåde samt et anlæg til C0 tørring af biomasse, eksempelvis træflis fra skovproduktion og piledyrkning, og biomasse af den art, som fremkommer som restprodukt (fiberfraktion) fra biogasanlæg. Endvidere skaller, kerner og andre restfraktioner fra fødevareindustrien, etc. Biomasse af denne art forekommer sædvanligvis i fintdelt eller granuleret form og med et relativt højt vandindhold. Biomassen skal normalt tørres inden den kan anvendes, eksempelvis som brændsel i stokerfyr. Opfindelsen er ejendommelig ved en fremgangsmåde, som i hovedtrækkene består i: En indledende forvarmning af biomassen i en forbeholder (1). En efterfølgende indføring af den forvarmede biomasse i et lukket, nærmest lufttæt tørrekammer (2), hvori der med tilnærmelse opretholdes atmosfæretryk, og hvor luft udefra hindres adgang. En opvarmning af biomassen i tørrekammeret til en temperatur på mellem 100°C og 150°C. En afsluttende udtagning af den tørrede biomasse fra tørrekammeret, og evt efterfølgende forarbejdning af biomassen til piller eller lignende. Under terreprocessen ledes den fra biomassen afgivne, overhedede vanddamp til en varmeveksler (6), hvor dampens enthalpi afgives til et andet varmebærende medie. Dette medie kan eksempelvis indgår i et fjemvarmesystem (7). Det i varmeveksleren ved dampens kondensering frembragte kondensat opsamles i en særskilt beholder (8) for efterfølgende håndtering/behandling på miljømæssig korrekt vis. Den tørrede biomasse udtages med et vandindhold på 15% eller mindre.The invention relates to a method as well as a plant for drying biomass, for example wood chips from forest production and willow cultivation, and biomass of the kind which emerges as a residual product (fiber fraction) from biogas plants. Furthermore, shells, kernels and other residues from the food industry, etc. Biomass of this kind usually occurs in finely divided or granular form and with a relatively high water content. The biomass must normally be dried before it can be used, for example as fuel in stoker boilers. The invention is characterized by a method which in the main features consists of: An initial preheating of the biomass in a reservoir (1). Subsequent introduction of the preheated biomass into a closed, almost airtight drying chamber (2), in which atmospheric pressure is maintained approximately and where air from outside is prevented from entering. A heating of the biomass in the drying chamber to a temperature between 100 ° C and 150 ° C. A final removal of the dried biomass from the drying chamber, and possibly subsequent processing of the biomass into pellets or the like. During the terre process, the superheated water vapor emitted from the biomass is led to a heat exchanger (6), where the enthalpy of the vapor is given off to another heat-carrying medium. This medium can, for example, be part of a district heating system (7). The condensate produced in the heat exchanger during the steam condensation is collected in a separate container (8) for subsequent handling / treatment in an environmentally correct manner. The dried biomass is extracted with a water content of 15% or less.

Description

DK 177284 B1 iDK 177284 B1 i

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til CCVneutral tørring af biomasse, eksempelvis træflis fra piledyrkning og fiberfraktion (restfraktion) fra biogasanlæg, og nærmere bestemt af den i indledningen til krav 1 anførte art.The present invention relates to a method for CCV neutral drying of biomass, for example wood chips from willow cultivation and fiber fraction (residual fraction) from biogas plants, and more particularly of the kind set out in the introduction to claim 1.

5 I bestræbelserne på at mindske afhængigheden af fossile brændstoffer søger man i dag at udnytte biomasse på den mest effektive måde, primært som energikilde (brændsel) i fyringsanlæg, alternativt som råmateriale i forgasningsanlæg. Samtidig tilstræber man at behandle biomassen på en sådan (skånsom) måde, at de plantenæringsstoffer, især kali og fosfor, som er indeholdt i biomassen, bevares i asken eller slaggen efter biomasses 10 forbrænding eller forgasning. Asken eller slaggen kan da efterfølgende nyttiggøres som gødningsmiddel og jordforbedringsmiddel i landbruget og skovbruget, hvilket er af stor miljømæssig betydning. En effektiv udnyttelse af biomassens energipotentiale indebærer samtidig den fordel, at udledningen af CO2 til atmosfæren begrænses. Også dette forhold er en miljømæssig gevinst.5 In an effort to reduce the dependence on fossil fuels, biomass is currently being used in the most efficient way, primarily as an energy source (fuel) in combustion plants or alternatively as raw material in gasification plants. At the same time, efforts are made to treat the biomass in such a (gentle) way that the plant nutrients, especially potassium and phosphorus contained in the biomass, are retained in the ash or slag after the combustion or gasification of biomass 10. The ash or slag can then subsequently be used as fertilizer and soil improver in agriculture and forestry, which is of great environmental importance. Effective utilization of the biomass's energy potential also has the advantage of limiting CO2 emissions to the atmosphere. This relationship is also an environmental gain.

1515

Et generelt problem ved biomasse er vandindholdet, som ofte er på mere end 30 - 40%.A general problem with biomass is the water content, which is often more than 30 - 40%.

Et stort vandindhold, eksempelvis i træflis, forudsætter forbrænding i kondenserende kedelanlæg specielt indrettet til formålet, idet biomassen afgiver vandindholdet som overhedet vanddamp under forbrændingsprocessen. Vanddampen har et stort 20 energiindhold, og for at opnå en acceptabel termisk virkningsgrad er det derfor IA large water content, for example in wood chips, requires combustion in condensing boiler systems specially designed for the purpose, since the biomass emits the water content as superheated water vapor during the combustion process. The water vapor has a high energy content and therefore to obtain an acceptable thermal efficiency it is I

nødvendigt, at kondensere dampen i selve anlægget ved at lade røggasserne passere en varmeveksler, hvor genindvinding af varmeenergien (fordampningsvarmen) sker under dampens kondensering.it is necessary to condense the steam in the plant itself by passing the flue gases to a heat exchanger where the recovery of the heat energy (the evaporation heat) takes place during the condensation of the steam.

25 Kedelanlæg af denne type er komplicerede, og medfører store anlægs- og vedligeholdelsesomkostninger bl. a. som følge af kondensatets indhold af aggressive syrer. Endvidere betyder forbrændingen ved høj temperatur, at en del af biomassens kali-og fosforindhold går tabt eller omdannes til tungt nedbrydelige forbindelser, der er vanskeligt optagelige for planterne. Dvs. at askens værdi som gødnings- og 30 jordforbedringsmiddel reduceres.25 Boiler systems of this type are complicated and entail large installation and maintenance costs. a. due to the condensate content of aggressive acids. Furthermore, the high temperature combustion means that part of the potassium and phosphorus content of the biomass is lost or transformed into heavily degradable compounds which are difficult to absorb for the plants. Ie reducing the value of the ash fertilizer and soil improvement agent.

Alternativt kan træflis og andre deraf frembragte træprodukter, eksempelvis træpiller og træbriketter, udnyttes som brændsel i traditionelle, ikke kondenserende kedler (eksempelvis stokerfyr og pillefyr). I disse tilfælde er det imidlertid nødvendigt, at 35 nedtørre biomassen til et vandindhold på maks. 15% inden forbrændingen. Ved forbrænding af et brændsel med større vandindhold end 15% opstår problemer med kondensat i kedlen og skorstenen, og deraf følgende tjæredannelse og korrosion.Alternatively, wood chips and other wood products produced, such as wood pellets and wood briquettes, can be utilized as fuel in traditional, non-condensing boilers (e.g. stoker and pellet stove). In these cases, however, it is necessary to 35 dry the biomass to a water content of maximum 15% before combustion. When burning a fuel with water content greater than 15%, problems with condensate in the boiler and chimney, resulting in tar formation and corrosion.

Tørringen foregår sædvanligvis ved konventionel varmlufttørring. Dette er en energikrævende og omstændelig proces, ikke mindst når der er tale om nyhøstet, dvs.The drying is usually done by conventional hot air drying. This is an energy-intensive and laborious process, not least in the case of a new harvest, ie.

40 ikke lagret, flis fra skovbrug og piledyrkning, hvor vandprocenten ofte er 30 - 40%.40 not stored, woodland and willow cultivation, where the water percentage is often 30 - 40%.

Omkostningerne ved tørringen gør processen urentabel, og den miljømæssige gevinst ved metoden er diskutabel.The cost of drying makes the process unprofitable and the environmental benefit of the method is debatable.

En interessant og meget lovende nyudviklet metode til nyttiggørelse af biomasse er den 45 såkaldte lavtemperatur-forgasningsproces. Denne proces er en form for pyrolyse, hvor biomassen omdannes til gas samt et fast restprodukt (aske eller slagge). Set i forhold til en traditionel forbrændingsproces foregår pyrolysen ved en relativ lav temperatur (700 - jAn interesting and very promising newly developed method for the recovery of biomass is the 45 so-called low temperature gasification process. This process is a form of pyrolysis in which the biomass is converted into gas as well as a solid residual product (ash or slag). Compared to a traditional combustion process, pyrolysis takes place at a relatively low temperature (700 - j

750°C), hvilket indebærer, at de næringsstoffer, som er indeholdt i biomassen, ikke I750 ° C), which means that the nutrients contained in the biomass do not I

2 DK 177284 B1 omdannes til forbindelser, der er tungt omsættelige i jorden, og som planterne derfor ikke kan optage.2 DK 177284 B1 is transformed into compounds which are heavily marketable and which the plants cannot therefore absorb.

Den udviklede gas kan nyttiggøres på flere forskellige måder, eksempelvis til 5 elektricitetsproduktion, eller gassen kan renses og bruges i naturgasnettet. Asken eller slaggen fra processen genanvendes som gødning og jordforbedringsmiddel i landbruget, og indeholder næringssalte (kalium og fosfor) i en form, som er lettilgængelig for planterne. Pyrolyseprocessen forudsætter, at den anvendte biomasse har et relativt lavt vandindhold, hvorfor eksempelvis nyhøstet skovflis og piletræsflis, gyllefibre ffa 10 biogasanlæg, og lignende ’’våde” biomasseprodukter skal nedtørres inden behandling i pyrolyseanlægget. Tørringsomkostningeme belaster imidlertid processen i en sådan grad, at anvendelsen af de pågældende typer biomasse til gasproduktion endnu ikke er rentabel.The developed gas can be utilized in several different ways, for example for electricity production, or the gas can be purified and used in the natural gas network. The ash or slag from the process is recycled as fertilizer and soil improver in agriculture, and contains nutrients (potassium and phosphorus) in a form readily available to the plants. The pyrolysis process assumes that the biomass used has a relatively low water content, which is why freshly harvested wood chips and willow wood chips, slurry fibers ffa 10 biogas plants, and similar '' wet 'biomass products must be dried before treatment in the pyrolysis plant. However, the cost of drying burdens the process to such an extent that the use of the types of biomass for gas production is not yet profitable.

15 Forudsat man kan løse problemet med biomassens nedtørring på en CCV neutral og energibesparende måde åbner pyrolyseprocessen op for nyttiggørelse af en lang række affaldsprodukter, som i dag kun udgør et omkostningskrævende affaldsproblem. Her tænkes på gyllefibre, karto ffe!pulp, husholdningsaffald, kasserede madvarer fra supermarkeder, slam fra rensningsanlæg, grøde fra grødeskæring i vandløb, og en lang 20 række andre affaldsprodukter blandt andet fra fødevareproduktionen. Ved pyrolysebehandlingen af de pågældende affaldsprodukter omdannes disse fra at være et miljømæssigt problem til at være en resurse, af hvilken der kan produceres værdifuld gas. Foruden gassen fremkommer et let håndterbart, fast restprodukt i form af aske eller slagge. Det faste restprodukt kan i langt de fleste tilfælde udnyttes som 25 jordforbedringsmiddel.15 Assuming that the problem of biomass desiccation can be solved in a CCV neutral and energy-saving manner, the pyrolysis process opens up the recovery of a large number of waste products, which today constitute only a costly waste problem. These include manure fibers, cardboard pulp, household waste, discarded food from supermarkets, sludge from wastewater treatment plants, crop from crop cutting in streams, and a host of 20 other waste products, among other things from food production. In the pyrolysis treatment of the waste products concerned, these are transformed from an environmental problem to a resource from which valuable gas can be produced. In addition to the gas, an easily manageable solid residual product is produced in the form of ash or slag. The solid residual product can in most cases be utilized as a soil conditioner.

Man har forsøgt at løse problemet med nedtørring af biomasse ved at behandle biomassen i et anlæg, som omfatter en forvarmeanordning for biomassen, et lukket tørrekammer med en varmekilde, og en varmeveksler med tilhørende beholder til 30 kondensat. Et eksempel på et sådant anlæg og den fremgangsmåde, der er knyttet til dette anlæg, fremgår af beskrivelsen til WO 84/01207 Al.Attempts have been made to solve the problem of biomass desiccation by treating the biomass in a plant which includes a biomass preheater, a closed drying chamber with a heat source, and a heat exchanger with associated condensate container. An example of such a plant and the method associated with this plant is given in the description of WO 84/01207 A1.

Kort fortalt består tørreprocessen i at indføre den våde biomasse i et lukket tørrekammer, hvor biomassen fordeles i et jævnt lag på en kæderist-transportør. Transportøren fører 35 biomassen langsom gennem tørrekammeret samtidig med, at der ledes overhedet damp op igennem biomassen. Den overhedede damp får biomassen til at ’’koge”, således at vandindholdet forlader biomassen som mættet damp. Den mættede damp genopvarmes til overhedet damp Ϊ en varmeveksler placeret udenfor tørrekammeret. Varmeveksleren forsynes med varmeenergi fra et eksternt kedelanlæg. Den genopvarmede, overhedede 40 damp føres retur til tørrekammeret. En del af den mættede damp udtages til en kondensator, hvor dampen kondenserer. Varmen fra kondensatoren kan nyttiggøres til opvarmningsformål.Briefly, the drying process consists of introducing the wet biomass into a closed drying chamber, where the biomass is distributed in an even layer on a chain grate conveyor. The conveyor passes the biomass slowly through the drying chamber while conducting superheated steam through the biomass. The superheated steam causes the biomass to '' boil '' so that the water content leaves the biomass as saturated steam. The saturated steam is reheated to superheated steam Ϊ a heat exchanger located outside the drying chamber. The heat exchanger is supplied with heat energy from an external boiler system. The reheated, superheated steam is returned to the drying chamber. A portion of the saturated vapor is taken out to a condenser where the vapor condenses. The heat from the capacitor can be utilized for heating purposes.

Den tørrede biomasse fjernes fra tørrekammeret vha. af et system af snegletransportører, 45 der fører biomassen inkl. et mindre indhold af damp til en lukket opsamlingsbeholder, hvorfra den overskydende damp bortledes. Opsamlingsbeholderen har form som en cyklon, hvis formål er at hindre, at pulveriseret biomasse følger med dampstrømmen ud 3 DK 177284 B1 fra opsamlingsbeholderen. Tørrekammeret arbejder under tryk, og biomassen indtages og udledes via damptætte sluser, der er indsat i tilslutning til tørrekammeret.The dried biomass is removed from the drying chamber by means of a system of snail conveyors, which feed the biomass incl. a smaller vapor content to a closed collection vessel from which the excess vapor is discharged. The collection vessel takes the form of a cyclone, the purpose of which is to prevent powdered biomass from accompanying the vapor stream out of the collection vessel. The drying chamber operates under pressure, and the biomass is ingested and discharged via vapor-tight locks inserted into the drying chamber.

Når tørrekammeret arbejder under tryk hænger det sammen med, at man ønsker at 5 overtrykket i sig selv skal drive dampen rundt i systemet, dvs. gennem tørrekammeret og ; frem til den eksterne varmeveksler, således at tørreprocessen kan gennemføres uden anvendelse af særlige drivmidler for dampen, eksempelvis i form af indbyggede blæsere i anlægget eller lignende drivanordninger.When the drying chamber operates under pressure, it is related to the desire that the overpressure itself should drive the steam around the system, ie. through the drying chamber and; to the external heat exchanger, so that the drying process can be carried out without the use of special propellants for the steam, for example in the form of built-in fans in the system or similar drive devices.

10 Det forhold, at tørreprocessen foregår under tryk medfører imidlertid store ekstraomkostninger til tørrekammerets fremstilling, ligesom overtrykket stiller store tekniske krav til de sluser, biomassen skal passere for at komme ind i og ud af tørrekammeret. Sluserne skal nødvendigvis være tryktætte for at hindre, at der sker udslip af damp via sluserne. Dette problem sammenholdt med biomassens granulatagtige 15 struktur stiller store krav til slusernes konstruktion, og det må forventes, at der opstår driftsmæssige problemer, når biomassen sætter sig fast i sluserne eller på anden måde blokerer disse.10 However, the fact that the drying process is under pressure entails large additional costs for the preparation of the drying chamber, just as the overpressure places great technical demands on the locks that the biomass must pass to enter and exit the drying chamber. The locks must necessarily be pressure-tight to prevent the release of steam through the locks. This problem in conjunction with the granular structure of the biomass places great demands on the design of the sluices, and it is expected that operational problems will arise when the biomass gets stuck in the sluices or otherwise blocks them.

Den direkte opvarmning i tørrekammeret med overhedet damp er problematisk i den 20 henseende, at dampen kan kondensere i biomassen, hvis dennes forvarmetemperatur er for lav. Man er derfor nødt til at arbejde med en relativt høj temperatur i anlæggets forvarmeanordning. Den høje forvarmetemperatur har en negativ indvirkning på anlæggets termiske virkningsgrad.The direct heating in the superheated steam drying chamber is problematic in that the steam can condense into the biomass if its preheating temperature is too low. It is therefore necessary to work with a relatively high temperature in the system's preheating device. The high preheating temperature has a negative effect on the thermal efficiency of the system.

25 Formålet med den foreliggende opfindelse er at anvise en forbedret metode til CO2-neutral og energibesparende tørring af biomasse, som ikke er behæftet med de mangler og ulemper, der er omtalt ovenfor i forbindelse med den kendte teknik på området. Især tilstræbes en fremgangsmåde som sikrer, at biomassens energipotentiale udnyttes bedst muligt og samtidig på en sådan måde, at biomassens indhold af plantenæringsstoffer 30 bevares under tørringen.The object of the present invention is to provide an improved method for CO2-neutral and energy-saving drying of biomass which is not beset with the shortcomings and disadvantages mentioned above in the prior art. In particular, a process is sought which ensures that the energy potential of the biomass is utilized to the best possible extent and at the same time in such a way that the biomass content of plant nutrients 30 is preserved during drying.

Den foreliggende opfindelsen består i en fremgangsmåde, som omfatter følgende successive procestrin: - en indledende forvarmning af biomassen, 35 - en efterfølgende indføring af den forvarmede biomasse i et lukket tørrekammer, - en tørring af biomassen ved opvarmning til en temperatur på mellem 100°C og 150°C ved tilførsel af varme til tørrekammeret fra en ekstern varmekilde, - en samtidig udtagning af den fra biomassen afgivne vanddamp og indføring af dampen i en varmeveksler, 40 - en afgivelse af varmeenergi fra varmeveksleren til procesformål eller til andet opvarmningsformål, - en opsamling af kondensat fra varmeveksleren i en særskilt beholder, og - en afsluttende udtagning af biomassen fra tørrekammeret i tørret tilstand.The present invention consists in a process comprising the following successive process steps: - an initial preheating of the biomass, 35 - a subsequent introduction of the preheated biomass into a closed drying chamber, - a drying of the biomass by heating to a temperature of between 100 ° C. and 150 ° C by supplying heat to the drying chamber from an external heat source, - simultaneously extracting the steam from the biomass and introducing the steam into a heat exchanger, 40 - delivering heat energy from the heat exchanger for process or other heating purposes, - a collecting condensate from the heat exchanger in a separate container; and - final withdrawal of the biomass from the drying chamber in a dried state.

45 Det nye ved opfindelsen består i, at den forvarmede biomasse indføres i et lukket tørrekammer, som arbejder ved atmosfærisk tryk, dvs. uden overtryk, og hvor der ikke, eller kun i meget begrænset omfang, er mulighed for tilgang af luft udefra under tørreprocessen. Endvidere ved, at der til fremdrivning af den i tørrekammeret udviklede 4 DK 177284 B1 damp i retning mod varmeveksleren er indsat en blæser eller ventilator i den rørforbindelse, der forbinder tørrekammeret med varmeveksleren.The new feature of the invention is that the preheated biomass is introduced into a closed drying chamber operating at atmospheric pressure, i.e. without overpressure and where there is not, or only to a very limited extent, the possibility of supplying air from outside during the drying process. Further, in order to propel the steam developed in the drying chamber 4 a steam in the direction towards the heat exchanger, a blower or fan is inserted in the pipe connection connecting the drying chamber with the heat exchanger.

Metoden udmærker sig især ved at muliggøre anvendelse af et tørrekammer, som ikke 5 skal dimensioneres til overtryk, og som derfor kan fremstilles langt enklere og billigere end tidligere. Tilsvarende gælder for de sluser, der indgår i tørrekammeret. Disse kan være simple åbninger i tørrekammeret, som i størrelse er tilpasset tværsnittet af transportbåndet og det på transportbåndet liggende lag af biomasse, således at luftspalten mellem biomassen/transportbåndet og åbningerne bliver mindst mulig. Formålet er, at 10 minimere utætheden i sluserne. Det forhold, at tørrekammeret arbejder ved atmosfæretryk og at sluserne for transportbåndet er simple åbninger betyder, at anlægget som helhed kan fremstilles til en relativ lav pris. Den enkle slusekonstruktion betyder endvidere, at man undgår driftsmæssige problemer i forbindelse med ind- og udslusning af biomassen i tørrekammeret.The method is particularly distinguished by enabling the use of a drying chamber which is not to be dimensioned for overpressure and which can therefore be made much simpler and cheaper than before. The same applies to the locks included in the drying chamber. These can be simple openings in the drying chamber, which are sized to fit the cross section of the conveyor belt and the layer of biomass lying on the conveyor belt, so that the air gap between the biomass / conveyor belt and the openings becomes as small as possible. The purpose is to minimize leakage in the locks. The fact that the drying chamber works at atmospheric pressure and that the conveyor belt locks are simple openings means that the system as a whole can be manufactured at a relatively low price. The simple sluice design also means avoiding operational problems in connection with the entrainment and extinction of the biomass in the drying chamber.

1515

Den i rørforbindelsen mellem tørrekammeret og varmeveksleren indsatte blæser har til formål, at fremme transporten af den overhedede damp fra tørrekammeret til varmeveksleren, og derved bidrage til anlæggets effektivitet. Blæseren skaber samtidig et minimalt undertryk på nogle fa millibar i tørrekammeret. Dette undertryk hindrer 20 effektivt udtrængning af overhedet damp fra tørrekammeret via sluseåbningeme til omgivelserne.The purpose of the blower inserted in the pipe connection between the drying chamber and the heat exchanger is to promote the transport of the superheated steam from the drying chamber to the heat exchanger, thereby contributing to the efficiency of the plant. At the same time, the fan creates a minimum negative pressure of a few millibars in the drying chamber. This negative pressure prevents the effective evaporation of superheated steam from the drying chamber via the sluice openings to the surroundings.

Ved at opvarme biomassen indirekte i tørrekammeret ved hjælp af en i tørrekammeret indsat kalorifer jævnfør krav 2, undgår man brugen af overhedet damp, der ledes ind i 25 tørrekammeret udefra, og som virker som et direkte tørremiddel på biomassen.By indirectly heating the biomass in the drying chamber by means of a calorifier inserted in the drying chamber according to claim 2, the use of superheated steam which is fed into the drying chamber from outside and which acts as a direct drying agent on the biomass is avoided.

Kaloriferen tilføres varmeenergi fra en ekstern varmekedel via et lukket varmefordelingssystem, som arbejder ved overtryk med overhedet damp med en temperatur over 100°C, fortrinsvis 130 - 140°C og 3,5 bar. Varmen fra kaloriferen fordeles rundt i tørrekammeret ved hjælp af en eller flere blæsere, der frembringer en 30 tvungen dampcirkulation i tørrekammeret. Metoden er effektiv, og man undgår problemer med damp, som kondenserer i biomassen.The calorifier is supplied with heat energy from an external boiler via a closed heat distribution system, which operates under superheated steam pressure with a temperature above 100 ° C, preferably 130-140 ° C and 3.5 bar. The heat from the calorifier is distributed around the drying chamber by one or more blowers which produce a forced vapor circulation in the drying chamber. The method is effective and avoids problems with steam condensing in the biomass.

Ved at frembringe den varmeeffekt, som udefra tilføres kaloriferen, i en ekstern kedel ved forbrænding af et miljøvenligt, ikke fossilt brændstof, eksempelvis træflis, 35 affaldstræ, halm eller tørret fiberfraktion fra et biogasanlæg jævnfør krav 3, opnår man, at tørreprocessen som helhed bliver C02-neutral. I forhold til konventionel tørring med varmluft giver den nye tørringsmetode en energibesparelsen på helt op til 85%.By generating the heat effect from outside the calorifier in an external boiler by combustion of an environmentally friendly, non-fossil fuel, for example wood chips, waste wood, straw or dried fiber fraction from a biogas plant according to claim 3, the drying process as a whole is obtained. C02 neutral. Compared to conventional hot air drying, the new drying method provides energy savings of up to 85%.

Den frembragte nedtørrede biomasse er anvendelig til en lang række forskellige formål, 40 alt afhængig af den type biomasse, der benyttes i processen. Er der tale om træflis, kan det tørrede materiale anvendes i et traditionelt stokerfyringsanlæg umiddelbart. Benyttes fiberfraktionen (restproduktet) fra biogasanlæg eller lignende materiale, som forefindes i løst travet, pulveragtig eller granuleret form (savsmuld, skaller, kerner, etc) vil den tørrede biomasse med fordel kunne forarbejdes til pilleform. Dette sker mest 45 hensigtsmæssigt ved at sende materialet igennem en pillepresse umiddelbart efter tørreprocessen, dvs. medens biomassen stadig er varmt. I denne tilstand, hvor biomassen er varm og luftig/gennemdampet, er materialet specielt velegnet til presning i piller, briketter eller baller. De frembragte brændselspiller (eller gødningspiller) er lagerfaste.The dehydrated biomass produced is useful for a wide variety of purposes, depending on the type of biomass used in the process. In the case of wood chips, the dried material can be used immediately in a traditional stoker firing plant. If the fiber fraction (residue) is used from biogas plants or similar material, which is present in loosely trotted, powdery or granulated form (sawdust, shells, cores, etc.), the dried biomass can advantageously be processed into pill form. This is most conveniently done by passing the material through a pellet press immediately after the drying process, ie. while the biomass is still warm. In this state where the biomass is hot and airy / evaporated, the material is especially suitable for pressing in pellets, briquettes or bales. The generated fuel pellets (or fertilizer pellets) are stock solid.

5 DK 177284 B15 DK 177284 B1

Som følge af den relativt lave temperatur i tørrekammeret vil indholdet af lettilgængelige i plantenæringsstoffer i biomassen, især kali og fosfor, være intakte efter tørringen.Due to the relatively low temperature in the drying chamber, the content of readily available plant nutrients in the biomass, especially potassium and phosphorus, will remain intact after drying.

Eftersom tørringen gennemføres i et lukket tørrekammer vil der ikke forekomme udslip 5 af hverken gas, støv eller lugt fra processen. Dvs. at processen er uden nogen form for miljømæssig påvirkning af omgivelserne. Kondensatet fra den varmeveksler, hvor tørredampen afgiver sit varmeindhold til fjernvarmen, opsamles som anført i en separat beholder. Kondensatet kan, afhængig af den type biomasse, der behandles, indeholde forskellige skadelige eller uskadelige stoffer, der stammer fra biomassen. Alt afhængig af 10 indholdet anvendes kondensatet til udspredning på marken som gødning, alternativt deponeres kondensatet.Since the drying is carried out in a closed drying chamber, no gas, dust or odor will escape from the process. Ie that the process is devoid of any environmental impact on the environment. The condensate from the heat exchanger where the drying vapor delivers its heat content to the district heating is collected as stated in a separate container. The condensate may, depending on the type of biomass being treated, contain various harmful or harmless substances derived from the biomass. Depending on the content, the condensate is used for spreading in the field as fertilizer, or alternatively the condensate is deposited.

Opfindelsen skal forklares nærmere i det følgende i forbindelse med tegningen, hvor fig. 1 viser et komplet tørreanlæg til brug ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, vist 15 skematisk i sidebillede, og fig. 2 et forstørret lodret tværsnit (skematisk) gennem anlæggets tørrekammer.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing, in which: FIG. 1 shows a complete drying system for use in the method according to the invention, shown schematically in side view, and fig. 2 is an enlarged vertical cross-section (schematic) through the drying chamber of the system.

I den på tegningens fig. 1 og 2 viste udførelsesform består tørreanlægget i det væsentlige af en forbeholder 1 til forvarmning af biomassen M, et lukket tørrekammer 2, et på langs 20 gennem dette forløbende transportbånd 3, en i tørrekammeret indbygget kalorifer 4 med tilhørende blæser 5, en damp-varmeveksler 6 indsat i tilslutning til et fjern varmesystem 7, en opsamlingsbeholder for kondensat 8, og en ekstern varmekedel 9 til varmeforsyning af kaloriferen 4.In the FIG. 1 and 2, the dryer consists essentially of a reservoir 1 for preheating the biomass M, a closed drying chamber 2, a longitudinal 20 through this conveyor belt 3, a radiator 4 built into the drying chamber 4 with associated blower 5, a steam heat exchanger 6 inserted in connection with a remote heating system 7, a condensate 8 collection vessel, and an external heat boiler 9 for heat supply of the calorifier 4.

25 Forbeholderen 1 er forsynet med en udvendig varmekappe 10, som forsynes med damp fra tørrekammeret 2 via en rørforbindelse 11 og en reguleringsventil 12. Under varmeafgivelse til biomassen M i forbeholderen kondenserer dampen. Kondensatet opsamles i en beholder 13.The reservoir 1 is provided with an external heating jacket 10 which is supplied with steam from the drying chamber 2 via a pipe connection 11 and a control valve 12. During heat release to the biomass M in the reservoir, the steam condenses. The condensate is collected in a container 13.

30 Tørrekammeret 2 udgøres af et aflangt, vandret kammer forsynet med en effektiv udvendig isolering 14.1 hver ende af dette kammer er der udformet en sluseåbning 15 og 16. Sluseåbningeme gør det muligt at føre transportbåndet 3 på langs hele vejen igennem tørrekammeret 2, således at den fugtige, forvarmede biomasse M fra forbeholderen 1 kan udlægges i et jævnt lag på båndet i den ene ende af dette (udenfor tørrekammeret), og den 35 færdigtørrede biomasse aftages i den anden ende af transportbåndet (ligeledes udenfor tørrekammeret). Til kontrolleret udlægning af biomasse på transportbåndet er der mellem dette og forbeholderen indsat en snegletransportør 17.The drying chamber 2 is constituted by an oblong horizontal chamber provided with an effective external insulation 14.1 At each end of this chamber a lock opening 15 and 16. The lock openings allow the conveyor belt 3 to pass along the drying chamber 2 all along the way. moist, preheated biomass M from the reservoir 1 can be applied in an even layer on the belt at one end thereof (outside the drying chamber), and the finished biomass is removed at the other end of the conveyor belt (also outside the drying chamber). For controlled application of biomass to the conveyor belt, a screw conveyor 17 is inserted between this and the container.

Den i tørrekammeret 2 udviklede overhedede damp cirkulerer rundt i tørrekammeret.The superheated steam developed in the drying chamber 2 circulates in the drying chamber.

40 Dette forklares senere i forbindelse med fig. 3. Dampen udtages successivt fra tørrekammeret via et antal dromer 18, hvortil en fælles rørforbindelse 19 er tilsluttet.40 This is explained later in connection with FIG. 3. The steam is successively taken out of the drying chamber via a number of dreams 18 to which a common pipe connection 19 is connected.

Rørforbindelsen leder dampen til varmeveksleren 6, hvor dampen kondenserer under afgivelse af sit varmeindhold. Kondensatet opsamles i beholderen 8. For at hindre dampen i at undslippe fra tørrekammeret via sluseåbningeme 15 og 16, er der i 45 rørforbindelsen 19 mellem tørrekammeret 2 og varmeveksleren 6 indsat en blæser 20, som driver dampen frem mod varmeveksleren 6 med et svagt overtryk. Samtidig skabes et mindre undertryk i tørrekammeret, hvilket effektivt hindrer dampen i at trænge ud fra 6 DK 177284 B1 tørrekammeret via sluseåbningeme. Undertrykket er af størrelsesordenen nogle fa millibar.The pipe connection conducts the steam to the heat exchanger 6, where the steam condenses during release of its heat content. The condensate is collected in the container 8. In order to prevent the steam from escaping from the drying chamber via the sluice openings 15 and 16, in the pipe connection 19 between the drying chamber 2 and the heat exchanger 6, a blower 20 is applied which drives the steam towards the heat exchanger 6 with a slight overpressure. At the same time, a smaller negative pressure is created in the drying chamber, which effectively prevents the steam from escaping from the drying chamber via the sluice openings. The suppression is of the order of a few millibars.

Varmekedlen 9 er en traditionel stokerkedel til fyring med eksempelvis flis eller 5 træpiller. Kedlen er tilsluttet et brændselsmagasin 21, og er forsynet med en stoker 22.The boiler 9 is a traditional stove boiler for firing with, for example, wood chips or 5 pellets. The boiler is connected to a fuel reservoir 21, and is provided with a stoker 22.

Varmen transmitteres fra kedlen til kalorifererne 4 i tørrekammeret i form af overhedet damp. Driftsbetingelserne kan eksempelvis være: 3,5 bar og 139 °C. Transmissionen sker via et lukket trykrørssystem 23 med tilhørende kondensatbeholdere 24 og cirkulationspumpe 25.The heat is transmitted from the boiler to the calorifiers 4 in the drying chamber in the form of superheated steam. The operating conditions may be, for example: 3.5 bar and 139 ° C. The transmission is via a closed pressure pipe system 23 with associated condensate containers 24 and circulation pump 25.

1010

Den færdigtørrede biomasse M afleveres af transportbåndet 3 udenfor sluseåbningen 16 på et andet transportbånd 26. Dette andet transportbånd er skråtstillet, og har til formål at aflæsse biomassen i en bunke 27. Alternativt kunne anlægget være tilsluttet en efterfølgende pillepresse beregnet til presning af biomassen i pilleform eller granulat.The finished dried biomass M is delivered by the conveyor belt 3 outside the sluice opening 16 of another conveyor belt 26. This second conveyor belt is inclined, and is intended to read the biomass in a pile 27. Alternatively, the plant could be connected to a subsequent pill press intended for pressing the biomass in pill form. or granules.

15 I fig. 2 er tørrekammeret 2 vist i skematisk tværsnit. På tegningen angiver 2a tørrekammerets isolerede ydervæg (bund, top og sider), 3 transportbåndet, 4 kaloriferen, og 5 den til kaloriferen hørende blæser. Blæseren 5 er indbygget i en på langs gennemgående, lodret skillevæg 28, som for neden er forsynet med 20 gennemgangsåbninger 29 for det cirkulerende tørremedie (overhedet damp). Blæseren 5 drives af en elektrisk motor 30, som er monteret på ydersiden af tørrekammeret.In FIG. 2, the drying chamber 2 is shown in schematic cross section. In the drawing, 2a shows the insulated outer wall (bottom, top and sides) of the drying chamber, 3 conveyor belt, 4 calorifier, and 5 the fan associated with the calorifier. The fan 5 is built into a longitudinal vertical partition 28, which is provided below with 20 passage openings 29 for the circulating drying medium (superheated steam). The fan 5 is driven by an electric motor 30 mounted on the outside of the drying chamber.

Blæseren 5 skaber en tvungen cirkulation af tørremediet internt i tørrekammeret.The fan 5 creates a forced circulation of the drying medium internally in the drying chamber.

Cirkulationen er illustreret med de på figuren anførte pile 31. Nærmere bestemt ledes et 25 flow af overhedet (tør) damp ned ovenfra gennem kaloriferen 4 og videre ned gennem transportbåndet 3, hvilket til formålet er forsynet med et bånd 3a, som er passabelt for tørremediet. Båndet 3a kan eksempelvis være sammensat af lameller eller åbne kædeled.The circulation is illustrated by the arrows 31 shown in the figure. Specifically, a flow of superheated (dry) steam is conducted downwards from above through the calorifier 4 and further down through the conveyor belt 3, which for this purpose is provided with a belt 3a which is suitable for the drying medium. . The belt 3a may, for example, be composed of slats or open chain links.

Flowet returnerer herefter til blæseren 5 via gennemgangsåbningen 29.The flow then returns to the fan 5 via the through opening 29.

30 Den under tørreprocessen successivt frembragte overhedede damp udtages via dronen 18 anbragt øverst i tørrekammeret. Dronen er tilsluttet rørforbindelsen 19 til varmeveksleren 6, som forklaret i det foregående.The superheated steam generated during the drying process is extracted via the drone 18 located at the top of the drying chamber. The drone is connected to the pipe connection 19 to the heat exchanger 6, as explained above.

Claims

1. Process for CCV neutral drying of biomass, for example wood chips from forest production and willow cultivation, and biomass of the kind that emerges as residual product (fiber fraction) from 5 biogas plants, as well as shells, cores and other residual fractions from the food industry, etc, and where the biomass is in finely divided or granulated form is dried before the biomass is subsequently used as a fuel or fertilizer and the process consists of a series of successive process steps which include: - preheating the biomass in a preheating device (1), 10. introducing the preheated biomass into a closed drying chamber (2 - drying of the biomass in the temperature range 100 - 150 ° C by means of a heat source, - simultaneously removing the superheated steam from the biomass from the drying chamber, and supplying the superheated steam to a heat exchanger (6), and - collecting condensate from the heat exchanger in a separate container (8),

15 characterized in that - the preheated biomass is introduced into a closed drying chamber (2) operating at atmospheric pressure and where, or only to a very limited extent, it is possible to supply outside air during the drying process, and - that For propelling the steam developed in the drying chamber (2) in the direction towards the heat exchanger 20 (6), a blower or fan (20) is inserted into the pipe connection (19) connecting the drying chamber (2) to the heat exchanger (6).

Process according to claim 1, characterized in that a radiator (4) is inserted into the drying chamber for heating the biomass, which radiator is supplied with heat energy from an external heating boiler (9) via a closed heat distribution system (23, 24,25). which operates under superheated steam pressure at a temperature above 100 ° C, preferably 130-140 ° C and 3.5 bar, and a fan (5) is inserted adjacent to the calorifier to produce a forced vapor circulation in the drying chamber ( 2).

Method according to claim 1, characterized in that the heat effect supplied to the calorifier (4) is produced in an external boiler (9) by combustion of an environmentally friendly, non-fossil fuel, for example wood chips, waste wood, straw or dried fiber fraction from a biogas plant. ___ DK 177284 B1 Α = ί_ϊ t ifliflir-f Π — 0 <l— V) K. j \\ X ^ Sv ^ U nV ^ 1 o ^ ^ ljj> Π -vA nH Vn I ct v IH-) $ TE '- ^ "" _> J 11, É ^ - TI --- j [J! <ti-1 ~ s \ t CT J * CO-1- '' L = rr ^ p- ^ ½- Ι ^ λΙ) (lj JI λ ^ ό i; \ 5: \ W-AÉ ^! p - -r Jj o L —Æ- ^? DK 177284 B1 •% · · \ MV /// A /////// Å 7 ///////////// ^ (s WN « Fig. 2