5 Vorrichtung, deren Verwendung, Verfahren und System zur kontinuierlichen 5 Apparatus, its use, method and system for continuous
Umwandlung von BiomasseConversion of biomass
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, deren Verwendung, ein Verfahren und ein System zur kontinuierlichen Umwandlung von Biomasse, insbesondere betrifft die o vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein System, bei demThe present invention relates to a device, the use thereof, a method and a system for the continuous conversion of biomass, in particular the present invention relates to a device, a method and a system, in which
Biomasse getrocknet, entgast, verkohlt und gesammelt wird.Biomass dried, degassed, carbonized and collected.
Im Folgenden wird der Stand der Technik kurz zusammengefasst.In the following, the prior art is briefly summarized.
5 Die DE 10 2005 038 135 B3 offenbart eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Holzkohle in einem Wanderbett aus Holz oder anderer Biomasse. Die Vorrichtung umfasst eine Zufuhrvorrichtung für Holz oder andere Biomasse, einen Schacht, in dem das Wanderbett aus Holz oder anderer Biomasse aufgenommen, getrocknet, entgast und verkohlt wird, ein oder mehrere im unteren Bereich des Schachts angeordnete o Luftzuführungsmittel und einen im unteren Bereich des Schachts angeordneten Gitterrost.DE 10 2005 038 135 B3 discloses a device for the continuous production of charcoal in a moving bed of wood or other biomass. The apparatus comprises a wood or other biomass feed device, a shaft in which the moving or wood biomass bed is dried, degassed and charred, one or more air supply means located at the bottom of the well and one at the bottom of the well arranged grid.
Die den Gitterrost passierende Holzkohle wird darunter in einem Wasserbecken aufgefangen, abgekühlt, aus dem Wasserbecken gefördert und muss vor der weiteren Verwendung getrocknet werden.The charcoal passing through the grate is collected below it in a water basin, cooled, conveyed out of the water basin and must be dried before further use.
5 Die DE 3517972 Al offenbart eine kombinierte Austrags- und Kühleinrichtung für Holzkohle aus Gegenstromverkohlungsanlagen. Zur Verringerung der thermischen Belastung der Austragsorgane sowie zur Vermeidung von Falschlufteintritt in den Verkohlungsbehälter und damit verbundenem unkontrollierten Abbrand der Holzkohle wird die Holzkohle an den wassergekühlten Wänden eines Troges vorgekühlt, bevor sie in
eine Austragsschnecke im Bodenbereich des Troges gelangt, welche die Holzkohle aus dem seitlich offenen Trog herausfördert.DE 3517972 A1 discloses a combined discharge and cooling device for charcoal from countercurrent carbonization plants. To reduce the thermal load on the discharge and to prevent false air entering the charring and associated uncontrolled burning of the charcoal, the charcoal is pre-cooled on the water-cooled walls of a trough before they a discharge screw reaches the bottom of the trough, which conveys the charcoal from the laterally open trough.
Die EP 1 473 351 Al offenbart eine Verfahren und ein System zur rauchlosen Herstellung von Kohle. Das Ausgangsmaterial, z.B. Holz oder Bambus, wird dabei großer Hitze ausgesetzt. Die Hitze entsteht durch Verbrennen der Gase, die durch Erhitzen des Materials frei werden. Das Material wird nicht vollständig verbrannt, sondern der Abbrand durch Luftzufuhr geregelt. Dieses System umfasst eine Materialladeöffnung, über die das Material eingebracht wird. Das Material wird dann sequentiell in einer Kammer karbonisiert, wobei es zunächst entgast bzw. getrocknet wird. Dabei wird Kohlendioxid,EP 1 473 351 A1 discloses a method and a system for the smokeless production of coal. The starting material, e.g. Wood or bamboo, it is exposed to high heat. The heat is created by burning the gases, which are released by heating the material. The material is not completely burned, but regulated the combustion by air. This system includes a material loading port through which the material is introduced. The material is then sequentially carbonized in a chamber where it is first degassed or dried. This is carbon dioxide,
Kohlenmonoxid und Holzessig frei, wobei die Abgase seitlich am Boden der Kammer in einem parallel zur Kammer verlaufenden Kamin nach oben abgeführt werden. Das poröse Kohlenstoffprodukt (Holzkohle) fällt durch ein Gitter im Boden der Kammer auf eine Führungsrutsche und dann über ein Fördermittel in einen Sammelbehälter. Die Wandung der Rutsche wird von Kühlflüssigkeit durchflössen und kühlt dadurch das poröseCarbon monoxide and wood vinegar freely, the exhaust gases are discharged laterally at the bottom of the chamber in a direction parallel to the chamber fireplace upwards. The porous carbon product (charcoal) falls through a grid in the bottom of the chamber onto a guide chute and then through a conveyor into a sump. The wall of the chute is flowed through by cooling liquid and thereby cools the porous
Kohlenstoffprodukt. Der gefüllte Sammelbehälter ist zum Leeren über eine Klappe nach außen entnehmbar.Carbon product. The filled collection container can be removed to empty via a flap to the outside.
Die EP 1 508 607 offenbart einen Reaktor zur Erzeugung von Holzkohle. Der Reaktor ist in einem kontinuierlichen Betrieb von oben mit Einfüllgut (Holz) beschickbar, und an derEP 1 508 607 discloses a reactor for producing charcoal. The reactor is in a continuous operation from above with Einfüllgut (wood) fed, and at the
Unterseite des Reaktors erfolgt der Austrag verkohlter Produkte durch eine Förderanlage in einen dicht verschließbaren Aufnahmebehälter. Die Verkohlung im Reaktor ist durch eine Luftzutrittseinrichtung steuerbar. Im unteren Teil diese Reaktors ist ein gelochter Korb angeordnet, in dem das Kohlungsgut verkohlt wird. Die Öffnungen des gelochten Korbs ermöglichen Frischluftzufuhr. Der Korb ist konisch ausgeführt und weist eine kleine Öffnung nach unten auf. Die konische Form dient zur Steuerung der Verweilzeit des Kohlungsguts im Bereich des Gitterkorbs. Das beim Kohlungsprozess entstehende Rauchgas wird im oberen Bereich des Reaktors über eine Rauchabzug abgeführt und zu einem Separator geleitet, der Holzöl abscheidet.Bottom of the reactor, the discharge of charred products is carried out by a conveyor in a tightly sealable receptacle. The carbonization in the reactor is controllable by an air inlet device. In the lower part of this reactor, a perforated basket is arranged, in which the Kohlungsgut is charred. The openings of the perforated basket allow fresh air supply. The basket is conical and has a small opening facing down. The conical shape serves to control the residence time of the coal in the region of the mesh basket. The flue gas produced during the carbonization process is removed in the upper part of the reactor via a flue and directed to a separator, which separates wood oil.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte und vereinfachte Vorrichtung, deren Verwendung, ein Verfahren und System zur kontinuierlichen Umwandlung von Biomasse bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Varianten und bevorzugte Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen.The object of the present invention is to provide an improved and simplified apparatus, the use thereof, a method and system for the continuous conversion of biomass. According to the invention, this object is achieved by the subject matter of the independent claims. Variants and preferred embodiments of the invention will become apparent from the claims, the following description and the drawings.
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Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1 umfasst einen Zufiihrbereich zur Aufnahme eines Wanderbetts aus Biomasse, insbesondere Holz, mit: einem oberen Abschnitt zum Trocknen, einem mittleren Abschnitt, einer Flammzone, zum Entgasen und einem unteren Abschnitt, einer Glimmzone, zum Verkohlen der Biomasse zu einem festen o Umwandlungsprodukt, insbesondere Holzkohle; einem Gitterrost, der das Wanderbett abstützt und der für das feste Umwandlungsprodukt nach unten durchlässig ist, wobei ein Sammelbehälter zum Sammeln des festen Umwandlungsprodukts vorgesehen ist, der unter dem Gitterrost angeordnet, gasdicht zur Umgebung mit dem Zufuhrbereich koppelbar ist und einen Wandbereich mit einer Kühleinrichtung aufweist. 5The apparatus according to claim 1 comprises a supply area for receiving a moving bed of biomass, in particular wood, comprising: an upper section for drying, a middle section, a flame zone, for degassing and a lower section, a Glimmzone, for charring the biomass to a solid o conversion product, in particular charcoal; a grate which supports the moving bed and which is permeable to the solid conversion product, wherein a collecting container is provided for collecting the solid conversion product, which is arranged under the grate, gas-tight to the environment with the feed region and has a wall portion with a cooling device , 5
Damit kann ein Wasserbecken zum Stoppen des Verkohlungsprozesses entfallen. Es ist lediglich ein dichter, kühlender Sammelbehälter erforderlich. Das feste Umwandlungsprodukt, ein Kohlenstoffkonzentrat, d.h. ein Umwandlungsprodukt, das im wesentlichen Kohlenstoff umfasst, z.B. Holzkohle, muss also nicht mehr nass aus einem o kühlenden Wasserbecken entnommen werden und anschließend getrocknet werden, sondern kann sofort nach dem Abkühlen im Sammelbehälter weiter genutzt werden.This can eliminate a pool of water to stop the charring process. It is only a dense, cooling sump required. The solid conversion product, a carbon concentrate, i. a conversion product comprising essentially carbon, e.g. Charcoal, so no longer needs to be removed wet from a o cooling pool and then dried, but can be used immediately after cooling in the sump.
Außerdem erlaubt die Anordnung des Sammelbehälters (direkt) unter dem Gitterrost, dass das feste Umwandlungsprodukt allein durch die Schwerkraft in den Sammelbehälter fällt. 5 Ein zusätzliches Fördermittel und eine ggf. dazu erforderliche Kühlung des etwaigenIn addition, the arrangement of the collection container (directly) under the grate allows the solid conversion product to fall into the collection container solely by gravity. 5 An additional funding and possibly necessary cooling of the eventual
Fördermittels, wie es bei der DE 3517972 Al eingesetzt wird, oder einer gekühlten Führungsrutsche wie bei der EP 1 473 351 Al können dadurch ebenfalls entfallen.Conveyor, as used in DE 3517972 Al, or a cooled guide chute as in EP 1 473 351 Al can also be omitted.
Durch den einfachen Aufbau der erfindungsgemäßen Umwandlungsvorrichtung ist auch o die Abdichtung zur Umgebung an der Schnittstelle zwischen Sammelbehälter undOwing to the simple design of the conversion device according to the invention, the seal with the environment at the interface between collecting container and
Zufuhrbereich leicht zu realisieren. Sie bewirkt, dass der Umwandlungsprozess im Sammelbehälter zuverlässig gestoppt wird, indem zum einen die Temperatur herabgesenkt
wird und zum anderen Verbrennungsgase bzw. Luftsauerstoff im Zufuhrbereich verbleiben (Kaminwirkung) und so der Verkohlungsprozess in zweifacher Weise unterbrochen wird.Feed area easy to realize. It causes the conversion process in the sump to be reliably stopped by lowering the temperature and on the other combustion gases or atmospheric oxygen remain in the supply area (chimney effect) and so the charring process is interrupted in two ways.
Im Wesentlichen eignet sich jede Art von biologischen Festbrennstoffen, gemäß DIN 5 preEN 14961-1 :2009 insbesondere die Herkunftsklassen zerkleinertes Wald-, Plantagen-, Industrie-, oder Gebrauchtholz bzw. Mischungen daraus. Diese Herkunftsklassen können hinsichtlich ihrer Handelsform weiter unterschieden werden: Stückholz, z.B. Scheite; Hackschnitzel (im Folgenden auch allgemein als Hackgut bezeichnet), z.B. mit schneidenden Werkzeugen zerkleinertes Holz; Schreddergut, z.B. mit stumpfen, o zertrümmernden Werkzeugen zerkleinertes Holz; Pellets oder Briketts.Essentially any type of biological solid fuel is suitable, according to DIN 5 preEN 14961-1: 2009, in particular the classes of origin comminuted forest, plantation, industrial or used wood or mixtures thereof. These classes of origin may be further distinguished in terms of their commercial form: logs, e.g. logs; Wood chips (hereinafter also referred to generally as wood chips), e.g. shredded wood with cutting tools; Shredded material, e.g. shredded wood with blunt, shattering tools; Pellets or briquettes.
Wald- und/oder Plantagenholz umfasst insbesondere Vollbäume, Stammholz, Waldrestholz, Stümpfe, Rinde und holzartige Biomasse aus der Landwirtschaftspflege. Industrieholz kann chemisch unbehandelte Holzrückstände, chemisch behandelte 5 Holzrückstände und faserige Abfälle aus der Zellstoff- und Papierindustrie umfassen.Forest and / or plantation wood includes in particular full trees, logs, wood residues, stumps, bark and woody biomass from the agricultural sector. Industrial wood may include chemically untreated wood residues, chemically treated wood residues and fibrous waste from the pulp and paper industry.
Gebrauchtholz umfasst im Wesentlichen chemisch behandeltes und unbehandeltes Holz.Used wood essentially comprises chemically treated and untreated wood.
Zerkleinerte holzartige Biomasse ist preiswert, da sie maschinell z.B. aus Abfallprodukten der Forstwirtschaft herstellbar ist. Die zerkleinerte holzartige Biomasse kann weniger o sperrig als unzerkleinerte holzartige Biomasse sein und dadurch leichter zu transportieren.Comminuted woody biomass is inexpensive because it can be machined e.g. can be produced from waste products of forestry. The comminuted woody biomass may be less bulky than un-shredded woody biomass and thus easier to transport.
Neben holzartiger Biomasse ist auch Halmgutartige Biomasse, z.B. Getreide, Gräser etc., und Biomasse von Früchten geeignet.In addition to woody biomass, stalk biomass, e.g. Cereals, grasses, etc., and biomass of fruits suitable.
5 Auch begrenzt lagerungsfähiges Hackgut hoher Feuchtigkeit, insbesondere Hackgut mit einer Feuchtigkeit von > 30%, ist geeignet.5 Also limited storable wood chips high moisture, especially wood chips with a humidity of> 30%, is suitable.
Wird Hackgut beispielsweise aus zerkleinertem erntefrischen Holz hoher Feuchtigkeit von über 30% oder von über 50% hergestellt, so kann sich das angehäufte Hackgut bei o Lagerung durch biologische Umsetzungsprozesse bis zur Selbstentzündung erhitzen.If wood chips are produced, for example, from shredded, freshly harvested wood with a high moisture content of more than 30% or more than 50%, then the accumulated wood chips can heat up to self-ignition when stored by biological conversion processes.
Ferner können gesundheitsschädliche Schimmelpilze entstehen. Holzzersetzende Pilze können bei hoher Feuchtigkeit ebenfalls gute Bedingungen vorfinden und dadurch den Energiegehalt des Hackguts verringern.
Daher wird unzerkleinertes Holz oft vorgetrocknet und als zerkleinertes Hackgut dann weiter getrocknet. Dies ist jedoch zeitaufwendig, erfordert viel evtl. überdachte und durchlüftete Lagerkapazität sowie bereits qualitativ hochwertig hergestelltes Hackgut, d.h. 5 Hackgut mit einer Feuchtigkeit < 30% in grober scharfkantiger Form mit einerFurthermore, unhealthy mold fungi can arise. Wood decomposing fungi can also find good conditions in high humidity and thereby reduce the energy content of the wood chips. Therefore, uncut wood is often pre-dried and then further dried as crushed wood chips. However, this is time consuming, requires much possibly roofed and ventilated storage capacity and already produced high quality wood chips, ie 5 wood chips with a humidity <30% in coarse sharp-edged form with a
Kantenlänge von etwa 5 cm, bei dem Grünanteile und Feinmaterial aussortiert wurden, sodass bei geschütteter Lagerung genügend Zwischenräume zur Luftzirkulierung und weiteren Trocknung bleiben.Edge length of about 5 cm, were sorted out at the green parts and fine material, so that when poured storage enough space for air circulation and further drying remain.
o Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll auch qualitativ schlechter hergestelltes Hackgut, d.h. Hackgut mit einer Feuchtigkeit von > 30% und/oder Feinmaterialanteil und/oder Grünanteilen und/oder zerbreitem Zustand und/oder viel Nadel- und/oder Blattanteil zu wertvoller Holzkohle umwandeln. Dadurch erspart bzw. verringert die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise das Vortrocknen des unzerkleinertes Holzes; das weitere 5 Trocknen des Hackguts; das Aussortieren etwaiger Feinanteile, Grünanteile, Nadel- und Blattanteile; sowie Zeitaufwand und Lagerkapazität. Ferner ist das Gewicht pro Brennwert bei dem Umwandlungsprodukt Holzkohle niedriger als bei Hackgut, sodass im Allgemeinen geringere Transportkosten für Holzkohle anfallen.o The device according to the invention should also lower-quality wood chips produced, ie. Wood chips with a moisture content of> 30% and / or fine material content and / or green parts and / or crumbled state and / or convert much needle and / or leaf content to valuable charcoal. As a result, the device according to the invention saves or reduces, for example, the predrying of the uncrushed wood; the further 5 drying of the wood chips; the sorting out of any fines, green parts, needle and leaf parts; as well as time and storage capacity. Furthermore, the weight per calorific value in the conversion product charcoal is lower than in wood chips, so generally lower transport costs for charcoal incurred.
o Die Größe von Bestandteilen in der Biomasse und/oder die Schüttdichte der Biomasse (d.h. das Gewicht/Volumen der Biomasse im geschütteten Zustand) können unter anderem das Fließverhalten des Wanderbetts aus Biomasse beeinflussen. Insbesondere führt eine hohe Schüttdichte einer Biomasse im Zufuhrbereich zu einem höheren Druck auf den Gitterrost als eine Biomasse mit niedrigerer Schüttdichte - bei gleichem Volumen - verursachen 5 würde. Der Druck auf den Gitterrost kann unter anderem durch folgende Maßnahmen verändert werden: Vergrößern oder Verkleinern des Zufuhrbereichs; hohe oder niedrige Füllhöhe der im Zufuhrbereich aufgenommenen Biomasse; Verdichten oder Auflockern der Biomasse mit einer Verdichtungsvorrichtung (z.B. Häcksler, Presse) oder Auflockerungsvorrichtung (z.B. Rechen) oder Verändern der Größe der Öffnungen des o Gitterrosts. Dazu sind Öffnungen des Gitterrosts im Zufuhrbereich beispielsweise verstellbar ausgeführt, sodass die Kohlengröße bzw. die Fließrate der Biomasse durch die Größe der Öffnungen steuerbar ist. Ferner kann der Gitterrost gegen einen anderen
Gitterrost ausgetauscht oder durch einen zusätzlichen Gitterrost erweitert werden, um verschieden große Öffnungen realisieren zu können.The size of constituents in the biomass and / or the bulk density of the biomass (ie the weight / volume of the biomass in the dumped state) can, among other things, influence the flow behavior of the biomass moving bed. In particular, a high bulk density of a biomass in the feed area results in a higher pressure on the grid than a biomass of lower bulk density - at the same volume - would cause. The pressure on the grate can be changed inter alia by the following measures: increasing or decreasing the feed area; high or low filling level of the biomass absorbed in the supply area; Compacting or loosening the biomass with a compacting device (eg shredder, press) or loosening device (eg rake) or changing the size of the openings of the o grid. For this purpose, openings of the grate in the supply area, for example, are made adjustable, so that the coal size or the flow rate of the biomass is controlled by the size of the openings. Furthermore, the grid can be against another Grid replaced or extended by an additional grid to realize different sized openings can.
Gemäß einer Weiterbildung steht der Sammelbehälter über einen sich zum Zufuhrbereich 5 hin aufweitenden Trichter und/oder eine Rohrleitung mit dem Zufuhrbereich in Verbindung.According to a further development, the collecting container is connected to the supply area via a funnel which widens toward the supply area 5 and / or a pipeline.
Es können drei alternative Ausführungsformen, wie der Sammelbehälter mit dem Zufuhrbereich in Verbindung steht, unterschieden werden: 0There are three alternative embodiments of how the sump communicates with the feed area: 0
Erstens, der Sammelbehälter steht über eine Rohrleitung mit dem Zufuhrbereich in Verbindung. Der Vorteil, dass das feste Umwandlungsprodukt durch die Schwerkraft in den Sammelbehälter fällt und dort gesammelt werden kann, bleibt erhalten. Durch die Rohrleitung, ggf. mit geringerem Querschnitt, wird aber die Temperaturdifferenz zwischen 5 dem gekühlten Sammelbehälter und der Glimmzone im Zufuhrbereich erhöht, da so die Strahlungswärme aus der Glimmzone besser abgeschirmt wird. Damit wird die Kühlung im Sammelbehälter erleichtert und auch der Umwandlungsprozess im Zufuhrbereich erfolgt mit geringeren thermischen Verlusten.First, the sump communicates with the feed area via a conduit. The advantage that the solid conversion product falls by gravity into the sump and can be collected there remains intact. Through the pipeline, possibly with a smaller cross-section, but the temperature difference between the 5 cooled collecting container and the Glimmzone is increased in the feed, as the radiant heat from the Glimmzone is better shielded. This facilitates the cooling in the collecting container and also the conversion process in the supply area takes place with lower thermal losses.
o Zweitens, der Sammelbehälter kann über einen sich zum Zufuhrbereich hin aufweitenden Trichter mit dem Zufuhrbereich in Verbindung stehen. Das hat den Vorteil, dass der Behälter nur eine kleine abzudichtende Öffnung braucht und trotzdem das feste Umwandlungsprodukt durch die Schwerkraft in den Sammelbehälter fällt und dort gesammelt werden kann. Dies vereinfacht die Konstruktion und verbessert ebenfalls die 5 thermische Entkopplung zwischen Sammelbehälter und Zufuhrbereich.o Secondly, the sump can communicate with the feed area via a funnel that widens toward the feed area. This has the advantage that the container needs only a small opening to be sealed and yet the solid conversion product falls by gravity into the sump and can be collected there. This simplifies the construction and also improves the thermal decoupling between collecting container and supply area.
Drittens, der Sammelbehälter kann über eine Rohrleitung und einen sich an die Rohrleitung anschließenden und zum Zufuhrbereich hin aufweitenden Trichter mit dem Zufuhrbereich in Verbindung stehen. Dadurch können die zu Erstens und Zweitens o genannten Vorteile kombiniert werden.Third, the sump may communicate with the supply area via a conduit and a funnel adjoining the conduit and expanding to the supply area. As a result, the advantages referred to first and second o can be combined.
Weiterhin können im Trichter- und Rohrleitungsbereich weitere Einrichtungen (Austragmittel, Belüftung, Temperaturmessung etc.) angeordnet werden.
Gemäß einer Weiterbildung ist der Sammelbehälter abnehmbar mit dem Zufuhrbereich gekoppelt und/oder eine Entladevorrichtung ist am Sammelbehälter angeordnet, um das feste Umwandlungsprodukt auszutragen. Vorzugsweise kann der Sammelbehälter auch mit 5 einem Wechseleinsatz versehen.Furthermore, further devices (discharge means, ventilation, temperature measurement, etc.) can be arranged in the funnel and pipeline area. According to a further development, the collecting container is detachably coupled to the supply region and / or an unloading device is arranged on the collecting container in order to discharge the solid conversion product. Preferably, the collecting container can also be provided with a removable insert.
Der Sammelbehälter kann durch bekannte Mechanismen (wie z.B. Muffe, Dichtleiste, Manschette) mit dem Zufuhrbereich gekoppelt sein. Bei Bedarf wird der Mechanismus geöffnet bzw. entfernt, um den Sammelbehälter vom Zufuhrbereich zu entkoppeln. 0The sump may be coupled to the feed area by known mechanisms (such as sleeve, sealing strip, cuff). If necessary, the mechanism is opened or removed to decouple the sump from the feed area. 0
Der Sammelbehälter kann außerdem mit Rädern, Rollen oder dergleichen ausgestattet sein, sodass ein erster Sammelbehälter, wenn er mit dem festen Umwandlungsprodukt gefüllt und dieses darin abgekühlt ist, gegen einen zweiten leeren Sammelbehälter ausgetauscht werden kann. Ein Vorteil austauschbarer Sammelbehälter liegt darin, dass solche Behälter 5 zugleich als Transportbehälter dienen können.The collecting container may also be provided with wheels, rollers or the like, so that a first collecting container, when filled with the solid conversion product and cooled therein, can be exchanged for a second empty collecting container. An advantage of exchangeable collecting containers is that such containers 5 can simultaneously serve as transport containers.
Ferner kann das im Sammelbehälter gesammelte und abgekühlte feste Umwandlungsprodukt durch eine am oder im Sammelbehälter angeordnete Entladevorrichtung, wie z.B. eine Klappe, ein Schieber, eine Zellenradschleuse oder o dergleichen ausgetragen werden.Further, the solid conversion product collected in the sump and cooled may be discharged through an unloading device disposed on or in the sump, such as a sump. a flap, a slide, a rotary valve or the like are discharged.
Außerdem kann der Sammelbehälter einen entnehmbaren Einsatz umfassen. Der Einsatz kann als ein nach oben offener Behälter (Trog) ausgelegt sein, der im Sammelbehälter so angeordnet ist, dass er das feste Umwandlungsprodukt sammeln und/oder abkühlen kann. 5 Der Einsatz kann aus dem Sammelbehälter durch eine dort angeordnete gasdicht zurIn addition, the collection container may include a removable insert. The insert may be designed as an upwardly open container (trough), which is arranged in the sump so that it can collect and / or cool the solid conversion product. 5 The insert can from the sump by a arranged there gas-tight for
Umgebung verschließbare Klappe oder dergleichen entnommen werden und gegen einen anderen leeren Einsatz ausgetauscht werden. Der Zwischenraum zwischen Sammelbehälter und Einsatz kann dann zusätzlich ein Kühlmedium aufnehmen.Close closable flap or the like can be removed and replaced with another empty use. The space between the collecting container and use can then additionally receive a cooling medium.
o Beispielsweise kann der Sammelbehälter auch als drehbares Wechselmagazin ausgeführt sein. In diesem Fall kann ein Magazinteil, wenn er mit dem festen Umwandlungsprodukt gefüllt ist und das feste Umwandlungsprodukt darin abgekühlt ist, von der Rohrleitung, dem Trichter und/oder dem Zufuhrbereich weggedreht werden und gleichzeitig ein leeres
Magazinteil hingedreht werden und gasdicht zur Umgebung angekoppelt werden. Damit ist ein weitgehend kontinuierlicher Betrieb ohne Entnahmeverluste möglich.o For example, the sump can also be designed as a rotatable removable magazine. In this case, a magazine part, when filled with the solid conversion product and the solid conversion product cooled therein, can be rotated away from the pipe, the hopper and / or the supply area and at the same time empty Magazine part are turned and coupled gas-tight to the environment. This allows a largely continuous operation without withdrawal losses.
Gemäß einer Weiterbildung ist eine Luftzufuhr zwischen Gitterrost und Sammelbehälter 5 vorgesehen, über welche eine steuerbare Luftmenge zuführbar ist. Die Luftzufuhr ist vorzugsweise durch zwei passend ineinander angeordnete Rohrstücke ausgebildet, die jeweils in Ihrer Wandung Längsschlitze aufweisen.According to one embodiment, an air supply between grate and reservoir 5 is provided, via which a controllable amount of air can be supplied. The air supply is preferably formed by two fittingly arranged in one another pipe sections, each having in their wall longitudinal slots.
Ein Rohrstück, z.B. das innenliegende Rohrstück, kann zum anderen, z.B. das äußere o Rohrstück, drehbar und/oder längsverschiebbar angeordnet sein. Eines der Rohrstücke ist an einer Stirnseite verschlossen. Die Längsschlitze der beiden Rohrstücke können so in den Seitenwänden angeordnet sein, dass sie bei einer bestimmten Stellung der Rohrstücke zueinander fluchten. Die Luftzufuhr ist geöffnet. In einer anderen Drehstellung können jeweils die Zwischenräume des einen Rohrstücks die Schlitze des anderen überdecken. Die 5 Luftzufuhr ist verschlossen.A piece of pipe, e.g. the inner tube piece, on the other hand, e.g. the outer tube piece o, be rotatable and / or longitudinally displaceable. One of the pipe sections is closed at one end face. The longitudinal slots of the two pipe sections can be arranged in the side walls so that they are aligned with each other at a certain position of the pipe sections. The air supply is open. In another rotational position in each case the interstices of a pipe section can cover the slots of the other. The 5 air supply is closed.
Fluchten die Schlitze der beiden Rohrstücke miteinander, so wird eine maximale Öffnung zum Einlass von Luft in die Vorrichtung gebildet. Wird dann beispielsweise das innenliegende Rohrstück verdreht oder längsverschoben, so verringern sich die o Überlappungen der Schlitze und damit die Öffnung zum Einlass von Luft in dieIf the slots of the two pipe pieces are in alignment with each other, a maximum opening for the admission of air into the apparatus is formed. If, for example, the inner tube piece is then twisted or longitudinally displaced, the overlaps of the slots and thus the opening for the admission of air into the tubes are reduced
Vorrichtung. Das innenliegende Rohrstück kann so weit verdreht oder verschoben werden, dass keine Überlappung der Schlitze mehr vorliegt, d.h. keine Öffnung zum Einlass von Luft mehr zur Verfügung steht.Contraption. The inner tube piece can be twisted or shifted so far that there is no longer any overlapping of the slots, i. no opening to the inlet of air is more available.
5 Die Luftzufuhr kann die in die Vorrichtung einströmende Luftmenge und dadurch den5 The air supply can be the amount of air flowing into the device and thereby the
Prozess der Verkohlung von Biomasse im Zuftihrbereich steuern.Controlling the process of carbonization of biomass in the tuff area.
Als weitere Implementierungen der Luftzufuhr kann beispielsweise eine Klappe, ein Ventil oder dergleichen verwendet werden. Auch bekannte Belüftungsrosetten können o vorgesehen werden.
Gemäß einer Weiterbildung ist die Kühleinrichtung ein passivesAs further implementations of the air supply, for example, a flap, a valve or the like may be used. Also known ventilation rosettes o can be provided. According to a development, the cooling device is a passive
Wärmeübertragungsmittel, wie eine bestimmte Form oder Oberfläche des Wandbereichs, und/oder ein aktives Wärmeübertragungsmittel, wie eine elektrische Kühleinrichtung.Heat transfer means, such as a particular shape or surface of the wall portion, and / or an active heat transfer means, such as an electric cooling device.
5 Der Vorteil einer Kühleinrichtung, die durch die Form oder Oberfläche des Wandbereichs, wie z.B. Sicken und Ausbuchtungen, gebildet wird, liegt darin, dass die passive Kühlwirkung der Umgebung optimal nutzbar ist (Wind, kalte oder feuchte Luft, Regen etc.). Eine solche Form kann z.B. eine mit dem Wandbereich integral ausgebildete bzw. thermisch gekoppelte Kühlrippe oder dergleichen sein. Die Oberfläche des gesamten o Wandbereichs des Sammelbehälters kann z.B. im Verhältnis zu dessen Volumen maximiert sein, um z.B. von Umgebungsluft umströmt als Kühleinrichtung zu wirken.5 The advantage of a cooling device that is defined by the shape or surface of the wall area, such as the wall. Beading and bulges is formed, is that the passive cooling effect of the environment is optimally usable (wind, cold or humid air, rain, etc.). Such a form may e.g. be a integrally formed with the wall portion or thermally coupled cooling fin or the like. The surface of the entire wall portion of the collecting container may be e.g. be maximized in relation to its volume, e.g. Surrounding air flows around to act as a cooling device.
Vorzugsweise kühlt die Kühleinrichtung das im Sammelbehälter gesammelte feste Umwandlungsprodukt wenigstens so stark ab, dass es gefahrlos, d.h. ohne sich bei der 5 Entnahme selbst zu entzünden, der Umgebungsluft ausgesetzt werden kann. DiePreferably, the cooling device at least cools the solid conversion product collected in the collection container so that it is safe, i. without igniting itself at the time of removal, which can be exposed to ambient air. The
Zündtemperatur ist dabei die Temperatur, bei der sich das feste Umwandlungsprodukt in Umgebungsluft gerade noch selbst entzünden würde.Ignition temperature is the temperature at which the solid conversion product in ambient air would just ignite itself.
Gemäß einer Weiterbildung ist die Kühleinrichtung eine Fluidkühleinrichtung, die o vorzugsweise am Wandbereich angeordnet ist. Die Fluidkühleinrichtung kann aktiv, z.B. mit einer Umwälzpumpe, oder passiv, z.B. durch Konvektion, betrieben werden.According to a development, the cooling device is a fluid cooling device, which is preferably arranged on the wall region. The fluid cooling device may be active, e.g. with a circulation pump, or passive, e.g. by convection.
Gemäß einer Weiterbildung ist wenigstens im Inneren der Vorrichtung unterhalb des Wanderbetts wenigstens eine Auffangeinrichtung vorgesehen, insbesondere eine Rinne, 5 zum Auffangen und Ableiten eines an einer vertikalen Seitenwand der Vorrichtung kondensierten flüssigen Umwandlungsprodukts, insbesondere Holzessig, Wasser, Essigsäure, Aceton, Essigsäuremethylester, Acetaldehyd oder Methanol, nach außen.According to a development at least in the interior of the device below the moving bed at least one collecting device is provided, in particular a channel 5 for collecting and discharging a condensed on a vertical side wall of the device liquid conversion product, in particular wood acetic acid, water, acetic acid, acetone, methyl acetate, acetaldehyde or Methanol, to the outside.
Über so eine Auffangeinrichtung kann neben dem festen Umwandlungsprodukt ein o flüssiges Umwandlungsprodukt entnommen werden. Bei der Umwandlung von Biomasse können auch direkt flüssige Umwandlungsprodukte anfallen oder zunächst gas- /dampfförmig entstehen und dann wenigstens teilweise kondensieren; meist an kühleren Bereichen, insbesondere den Seitenwänden des Zufuhrbereichs. Das flüssige
Umwandlungsprodukt fließt dann nach unten und gelangt in die Auffangeinrichtung. Die Auffangeinrichtung, z.B. eine Rinne, kann in sich so geneigt sein, dass das flüssige Umwandlungsprodukt/-e darin zu deren tiefstliegenster Stelle fließen und von dort abgeleitet werden kann/können.About such a catcher can be taken in addition to the solid conversion product o liquid conversion product. In the conversion of biomass, liquid conversion products can also be obtained directly or initially formed as gas / vapor and then at least partially condensed; mostly in cooler areas, especially the sidewalls of the feed area. The liquid Conversion product then flows down and enters the catcher. The collecting means, eg a gutter, may be inclined in itself such that the liquid conversion product (s) flow therein to its lowest point and can be discharged therefrom.
Vorzugsweise ist die Rinne innerhalb der Vorrichtung unterhalb des Gitterrosts am Trichter und/oder am Rohr vorgesehen. Die Rinne kann auch am oder nahe dem Gitterrost vorgesehen sein. Ferner können mehrere Rinnen an mehreren Stellen innerhalb der Umwandlungsvorrichtung vorgesehen sein.Preferably, the channel is provided within the device below the grate on the hopper and / or on the pipe. The gutter may also be provided at or near the grate. Furthermore, a plurality of grooves may be provided at multiple locations within the conversion device.
Gemäß einer Weiterbildung leitet ein Ableitmittel, insbesondere ein Siphon, das flüssige Umwandlungsprodukt ab. Der Siphon, z.B. ein Röhrensiphon oder Flaschensiphon, kann den Eintritt von Gasen, z.B. Luftsauerstoff, in die Umwandlungsvorrichtung und den Austritt eines gasförmigen Umwandlungsprodukts aus der Umwandlungsvorrichtung verhindern und gleichzeitig das flüssige Umwandlungsprodukt ableiten.According to one embodiment, a discharge means, in particular a siphon, discharges the liquid conversion product. The siphon, e.g. a tube siphon or bottle siphon, may prevent the entry of gases, e.g. Intake of atmospheric oxygen into the conversion device and the exit of a gaseous conversion product from the conversion device while deriving the liquid conversion product.
So werden Flüssigkeiten nur in eine Richtung aus der Vorrichtung abgeleitet, wobei jedoch weder Gas von außen durch das Ableitmittel in die Vorrichtung gelangt, noch etwaige gasförmige Umwandlungsprodukte aus der Vorrichtung nach außen.Thus, liquids are discharged from the device in one direction only, but neither gas enters the device from outside through the discharge means, nor any gaseous conversion products from the device to the outside.
Gemäß einer Weiterbildung werden im Betrieb Abgase nach oben durch den Zufuhrbereich abgeführt und oberhalb des Zufuhrbereichs in eine Kolonne oder einen Destillator geleitet. Dort ist wenigstens ein flüchtiges Umwandlungsprodukt wenigstens teilweise abscheidbar. Dazu ist ein Ableitmittel (z.B. Siphon) vorgesehen, welches das abgeschiedene Umwandlungsprodukt ableitet.According to a further development, exhaust gases are discharged upwards through the feed region during operation and are conducted above the feed region into a column or a distillator. There at least one volatile conversion product is at least partially separable. For this purpose, a drainage means (e.g., siphon) is provided which dissipates the deposited conversion product.
So kann die Vorrichtung sowohl feste, flüssige als auch gasförmige bzw. flüchtige Umwandlungsprodukte aus der Umwandlung von Biomasse extrahieren und diese austragen bzw. ableiten.Thus, the device can extract both solid, liquid and gaseous or volatile conversion products from the conversion of biomass and dissipate or derive.
Der Vorteil einer Kolonne, d.h. eines Mehrfachdestillators zur Destillation und Fraktionierung von Gasen mit unterschiedlichen Kondensationstemperaturen, liegt darin, verschiedene, während der Umwandlung vorliegende gas-/dampfförmige
Umwandlungsprodukte zu destillieren und zu fraktionieren bzw. abzuscheiden, wie z.B. Wasser, Essigsäure, Aceton, Essigsäuremethylester, Acetaldehyd oder Methanol. Der Vorteil eines (einfachen) Destillators liegt darin, ein flüchtiges Gemisch aus Umwandlungsprodukten abzuscheiden, z.B. Holzessig, der im Wesentlichen Essigsäure 5 und Wasser umfasst.The advantage of a column, ie a multiple distillator for the distillation and fractionation of gases with different condensation temperatures, lies in it, different, present during the conversion gas / vapor Distillate conversion products and to fractionate or precipitate, such as water, acetic acid, acetone, methyl acetate, acetaldehyde or methanol. The advantage of a (simple) distiller is to deposit a volatile mixture of conversion products, for example wood acetic acid, which essentially comprises acetic acid 5 and water.
Gemäß einer Weiterbildung destilliert die Kolonne oder der Destillator Holzessig.According to a further development, the column or distillator distills wood vinegar.
Der Holzessig oder die darin umfasste Essigsäure kann beispielweise einer Biogasanlage zur Methanogenese zugeführt werden. 0The wood vinegar or the acetic acid contained therein can be supplied to a biogas plant for methanogenesis, for example. 0
Ein Verfahren zur kontinuierlichen Umwandlung von Biomasse weist gemäß Anspruch 13, die Schritte auf: Zuführen eines Wanderbetts aus Biomasse, insbesondere Holz, in einen Zufuhrbereich; Trocknen des Wanderbetts in einem oberen Abschnitt des Zufuhrbereichs; Entgasen des Wanderbetts in einer Flammzone in einem mittleren Abschnitt des 5 Zufuhrbereichs; Verkohlen des Wanderbetts in einer Glimmzone in einem unteren Abschnitt des Zufuhrbereichs zu einem festen Umwandlungsprodukt, insbesondere Holzkohle; Abstützen des Wanderbetts auf einem im unteren Bereich des Schachts angeordneten Gitterrost und Durchlassen des festen Umwandlungsprodukts nach unten; gekennzeichnet durch Sammeln das festen Umwandlungsprodukts in einem o Sammelbehälter, Anordnen des Sammelbehälters unter dem Gitterrost, Koppeln des Sammelbehälters mit dem Zufuhrbereich gasdicht zur Umgebung und Kühlen eines Wandbereichs des Sammelbehälters.A method for the continuous conversion of biomass according to claim 13, comprising the steps of: supplying a moving bed of biomass, in particular wood, in a feed area; Drying the moving bed in an upper portion of the feeding area; Degassing the moving bed in a flame zone in a central portion of the supply area; Charring the moving bed in a smoldering zone in a lower portion of the feed area to a solid conversion product, especially charcoal; Supporting the moving bed on a grid arranged in the lower area of the shaft and passing the solid conversion product downwards; characterized by collecting the solid conversion product in a collection container, placing the collection container under the grid, coupling the collection container to the supply region in a gastight manner to the environment, and cooling a wall region of the collection container.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Biomasse für das erfindungsgemäße Verfahren 5 zerkleinertes Wald- und/oder Plantagenholz und/oder Industrieholz und/oderAccording to a further development, the biomass for the process according to the invention comprises 5 comminuted forest and / or plantation wood and / or industrial wood and / or
Gebrauchtholz oder Mischungen daraus.Used wood or mixtures thereof.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Biomasse für das erfindungsgemäße Verfahren zerkleinertes begrenzt lagerungsfähiges Hackgut hoher Feuchtigkeit, insbesondere Hackgut o mit einer Feuchtigkeit von > 30%.According to a further development, the biomass for the method according to the invention comprises comminuted, finely storable wood chips of high moisture content, in particular wood chips o with a moisture content of> 30%.
Anspruch 16 betrifft ein System mit einer erfindungsgemäßen Umwandlungsvorrichtung, in der das Verfahren zur kontinuierlichen Umwandlung von Biomasse gemäß Anspruch 13
durchführbar ist und einer Biogasanlage und/oder einem Blockheizkraftwerk, wobei ein flüssiges Umwandlungsprodukt aus der Umwandlung von Biomasse, insbesondere Holzessig oder Essigsäure, der Biogasanlage zuführbar ist und/oder ein festes Umwandlungsprodukt aus der Umwandlung von Biomasse, insbesondere Holzkohle, 5 einem Blockheizkraftwerk zuführbar ist.Claim 16 relates to a system with a conversion device according to the invention, in which the method for the continuous conversion of biomass according to claim 13 is feasible and a biogas plant and / or a combined heat and power plant, wherein a liquid conversion product from the conversion of biomass, in particular wood acetic acid or acetic acid, the biogas plant can be fed and / or a solid conversion product from the conversion of biomass, especially charcoal, 5 a cogeneration plant can be fed ,
So eine Kombination aus Umwandlungsvorrichtung, Biogasanlage und Blockheizkraftwerk führt zu einem flexiblen System, das unter Nutzung erneuerbarer Energien mit hohem Wirkungsgrad Wärmeenergie und elektrischen Strom erzeugen kann. o Die Umwandlungsvorrichtung kann neben Holzkohle für das Blockheizkraft, das seinerseits u.a. elektrischen Strom erzeugt, auch Holzessig oder Essigsäure zur Verwendung in einer Biogasanlage erzeugen. Die Essigsäure kann der Biogasanlage zur Methanogenese zugeführt werden. Im Blockheizkraftwerk ist die nahezu rußfreie Verbrennung von Holzkohle nützlich, da insbesondere deren Brennkammer und 5 Wärmetauscher nicht mehr so stark verrußen und daher seltener gewartet werden müssen. Die Biogasanlage kann ebenfalls von einem Nebenprodukt der Holzkohleherstellung profitieren, indem ihr der Holzessig oder Essigsäure zur Steuerung der bei ihr ablaufenden chemischen Reaktionen zugeführt wird.Such a combination of conversion device, biogas plant and combined heat and power plant results in a flexible system that can generate heat energy and electricity using high efficiency renewable energy sources. o The conversion device can, in addition to charcoal for the block heating, which in turn u.a. produced electrical power, also produce wood acetic or acetic acid for use in a biogas plant. The acetic acid can be fed to the biogas plant for methanogenesis. In combined heat and power plant, the almost soot-free combustion of charcoal is useful because in particular their combustion chamber and 5 heat exchanger no longer so much sooted and therefore need to be maintained less frequently. The biogas plant can also benefit from a byproduct of charcoal production by feeding it with wood acetic acid or acetic acid to control its chemical reactions.
o Anspruch 17 betrifft eine Verwendung der erfϊndungsgemäßen Umwandlungsvorrichtung zur Umwandlung von Holzhackgut in Holzkohle.o Claim 17 relates to a use of the inventive conversion device for the conversion of wood chips in charcoal.
Nachstehend werden weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen: 5Hereinafter, further embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to schematic drawings. Show: 5
Fig. 1 eine schematische Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßenFig. 1 is a schematic longitudinal sectional view of an inventive
Vorrichtungcontraption
Fig. 2a und 2b jeweils eine Ansicht einer Luftzufuhr und2a and 2b are each a view of an air supply and
Fig. 3 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Systems 03 is a block diagram of a system 0 according to the invention
Fig. 1 zeigt eine Umwandlungsvorrichtung 100 zur kontinuierlichen Umwandlung von Biomasse 102 mit einem senkrecht stehenden, zylinderförmigen Zufuhrbereich 104, der einen Innenraum 106 definiert, einer Wandung 108 und einem einen Boden bildenden
Gitterrost 110 und ein am Deckel 112 des Zufuhrbereichs 104 angeordneten Einfülltrichter 1 14, der durch eine Klappe 1 16 gasdicht zur Umgebung verschließbar ist. Der Einfülltrichter 1 14 steht mit dem Innenraum 106 des Zufuhrbereichs 104 in Verbindung.1 shows a conversion apparatus 100 for continuously converting biomass 102 having a vertical, cylindrical feed area 104 defining an interior space 106, a wall 108, and a floor forming one Grating 110 and arranged on the cover 112 of the feed section 104 hopper 1 14, which is closed by a flap 1 16 gas-tight to the environment. The hopper 1 14 is in communication with the inner space 106 of the feed area 104.
5 Ferner ist am Deckel 1 12 eine Kolonne 1 18 angeordnet, die mit dem Zufuhrbereich 104 in Verbindung steht. Unter dem Gitterrost 1 10 ist ein sich nach unten verjüngender Trichter 120 mit seiner Trichterwandung 122 mit dem Zufuhrbereich 104 verbunden.Furthermore, a column 1 18, which is in communication with the supply region 104, is arranged on the cover 12. Under the grate 110, a downwardly tapering hopper 120 is connected with its hopper wall 122 to the feed area 104.
Innen an der Trichterwandung 122 ist eine umlaufende Auffangrinne 124 angeordnet. Sie o ist in sich so geneigt, dass sie eine tiefste Stelle 126 hat. An dieser tiefsten Stelle 126 führt ein Leitung durch die Trichterwandung 122 nach außen zu einem Siphon 128.Inside the hopper wall 122, a circumferential collecting channel 124 is arranged. It is so inclined in itself that it has a lowest point. At this lowest point 126, a conduit through the funnel wall 122 leads outwards to a siphon 128.
An das untere enge Ende des Trichters 120 ist eine weiter nach unten führende Rohrleitung 130 angeschlossen. Die Rohrleitung 130 hat eine Rohrwandung 132, in die auf halber 5 Höhe von einer Luftzufuhr 134 eingesetzt ist. An die Rohrleitung 130 schließt nach unten ein quaderförmiger Sammelbehälter 136 an, der entfernbar und gasdicht von der Umgebung mit der Rohrleitung 130 koppelbar ist. Stützen 138, von den zwei in Fig. 1 sichtbar sind, tragen die Umwandlungsvorrichtung 100. Wandbereiche des Sammelbehälters 136 sind mit Kühlrippen 160 versehen. 0At the lower narrow end of the hopper 120, a further downwardly leading pipe 130 is connected. The pipe 130 has a pipe wall 132, in which halfway 5 height of an air supply 134 is inserted. Downstream of the pipeline 130, a cuboid collecting container 136 connects to the bottom, which can be removably and gas-tightly coupled to the pipeline 130 from the environment. Supports 138, two of which are visible in FIG. 1, support the conversion device 100. Wall portions of the collection container 136 are provided with cooling fins 160. 0
Durch den Einfülltrichter 114 gelangt Biomasse 102, z.B. Holz, Holzpellets, Holzhackschnitzel oder andere kohlenstoffhaltige Ausgangsprodukte, kontinuierlich oder chargenweise in den Innenraum 106. Beim Anfahren wird die Vorrichtung zu etwa 3A mit Biomasse 102 gefüllt, die dann entzündet wird. Hat die Biomasse 102 eine niedrige 5 Schüttdichte, wie z.B. Hobelspäne oder Stroh (z.B. Schüttdichte von 100 kg/m3), so wird die Biomasse 102 durch eine Presse gepresst, dann durch den Einfülltrichter 114 zugeführt und der Innenraum 106 nahezu vollständig gefüllt. Im eingefahrenen Betrieb weist der Zufuhrbereich 104 drei Abschnitte auf: einen oberer Abschnitt 140, in der die Biomasse 102 durch aufsteigende warme Dämpfe und Gase 144 im Zufuhrbereich 104 getrocknet o wird. Unter dem oberen Abschnitt 140 schließt ein mittlerer Abschnitt 142 an, eineThrough the hopper 114 biomass 102, such as wood, wood pellets, wood chips or other carbonaceous raw materials, continuously or batchwise enters the interior 106. When starting the device is filled to about 3 A with biomass 102, which is then ignited. If the biomass 102 has a low bulk density, such as, for example, wood shavings or straw (eg bulk density of 100 kg / m.sup.3 ), the biomass 102 is pressed through a press, then fed through the feed hopper 114 and the interior space 106 is almost completely filled. In retracted operation, the feed section 104 has three sections: an upper section 140 in which the biomass 102 is dried by rising warm vapors and gases 144 in the feed section 104. Below the upper portion 140 is a middle portion 142, a
Flammzone, in der die Dämpfe, z.B. Holzdämpfe bzw. -gase 144 aus der Biomasse entweichen und teilweise an der von unten durch die Luftzufuhr 134 einströmenden Luft verbrennen. Unter dem mittleren Abschnitt 142 schließt ein unterer Abschnitt 146 an, eine
Glimmzone, in der die Temperatur durch einströmende Luft durch die gesteuerten Luftzufuhr 134 auf eine Temperatur von 500 - 600°C reguliert wird und in der weiter in der Biomasse vorhandene Produkte verbrannt und/oder verdampft werden, wobei dabei im Wesentlichen ein Kohlenstoffkonzentrat 158, z.B. Holzkohle, übrigbleibt, das so bröckelig 5 ist, dass er durch den Gitterrost 1 10 fällt.Flame zone in which the vapors, eg wood vapors or gases 144 escape from the biomass and burn partially at the air flowing from below through the air supply 134 air. Below the central portion 142, a lower portion 146, a Glimmzone, in which the temperature is regulated by inflowing air through the controlled air supply 134 to a temperature of 500-600 ° C and in the further present in the biomass products are burned and / or vaporized, while substantially a carbon concentrate 158, eg Charcoal left over that is so friable 5 that it falls through the grate 1 10.
Der Kohlenstoff 158 fällt durch den Druck der darüber befindlichen und kontinuierlich nachrückenden Biomasse 102 sowie durch die Schwerkraft bedingt durch den Gitterrost 1 10 hindurch. Öffnungen des Gitterrosts 1 10 sind verstellbar ausgeführt, sodass die o Kohlengröße bzw. die Fließrate der Biomasse 102 und des Kohlenstoffs 158 durch dieThe carbon 158 passes through the pressure of the overlying and continuously moving biomass 102 as well as by gravity due to the grid 1 through 10. Openings of the grid 1 10 are made adjustable, so that the o coal size or the flow rate of the biomass 102 and the carbon 158 through the
Größe der Öffnungen steuerbar ist. Kleine Öffnungen mit etwa 5 mm lichter Weite eignen sich z.B. für Kohle aus P16A Holzhackschnitzeln (s. Tabelle 1). Große Öffnungen mit einer lichten Weite von etwa 10 mm z.B. für Kohle aus P45A Holzhackschnitzeln (s. Tabelle 1). Der Kohlenstoff 158 fällt aufgrund der Schwerkraft durch den Trichter 120 und 5 die Rohrleitung 130 direkt in den Sammelbehälter 136. Ist der Sammelbehälter 136 voll, wird er gegen einen anderen leeren Sammelbehälter (nicht gezeigt) ausgetauscht.Size of the openings is controllable. Small openings about 5 mm in width are suitable, e.g. for coal from P16A wood chips (see Table 1). Large openings with a clear width of about 10 mm, e.g. for coal from P45A wood chips (see Table 1). The carbon 158, due to gravity through the funnels 120 and 5, falls directly into the sump 136. When the sump 136 is full, it is exchanged for another empty sump (not shown).
Die in Fig. 1 gezeigte Luftzufuhr 134 in der Rohrleitung 130 steuert die Zufuhr von Luft bzw. Sauerstoff in den Innenraum 106. Durch die konvektiv erzeugte Gasströmung nach o oben im Zufuhrbereich 104 wird durch die geöffnete Luftzufuhr 134 Umgebungsluft angesaugt und durch die Rohrleitung 130 und den Trichter 120 nach oben in den Innenraum 160 gezogen. In den Sammelbehälter 136 gelangt keine Luft, da er selbst gasdicht zur Umgebung ausgebildet und gasdicht zur Umgebung mit der Rohrleitung 130 gekoppelt ist und daher kein Zug oder Kamineffekt entstehen kann, der Umgebungsluft 5 nach unten in den Sammelbehälter 136 fördern könnte. Die Holzkohle 158 bzw. derThe air supply 134 in the pipeline 130 shown in FIG. 1 controls the supply of air or oxygen into the interior 106. The convection-generated gas flow to the top in the supply region 104 draws in ambient air through the opened air supply 134 and through the pipeline 130 and the funnel 120 pulled up into the interior 160. No air enters the sump 136 since it is itself gas-tight to the environment and gas-tightly coupled to the environment with the conduit 130 and therefore no draft or chimney effect can occur which could promote ambient air 5 down into the sump 136. The charcoal 158 or the
Kohlenstoff wird also im Sammelbehälter weitgehend unter Luftabschluss gekühlt. Dadurch klingt der Verkohlungsprozess im Sammelbehälter schnell ab.So carbon is largely cooled in the sump under exclusion of air. As a result, the charring process in the sump stops quickly.
Teilweise kondensieren die bei der Umwandlung entstehenden gasförmigen o Umwandlungsprodukte 144 an der Wandung 108 und fließen gemeinsam mit anderen flüssigen Umwandlungsprodukten 156 (gepunktete Linien) entlang der Wandung 108 aufgrund der Schwerkraft nach unten, durch den Gitterrost 1 10 hindurch und von dort im oberen Bereich des Trichters 120 in die Rinne 124. Dort fließen alle flüssigen
Umwandlungsprodukte 156 zur tiefsten Stelle 126 und werden von dort über den Siphon 128 aus der Umwandlungsvorrichtung 100 abgeleitet. Im Siphon 128 stehende Flüssigkeit bildet einen gasdichten Verschluss zwischen Umgebung und dem Innenraum des Trichters 120.Partially, the gaseous conversion products 144 resulting from the conversion condense on the wall 108 and, together with other liquid conversion products 156 (dotted lines), flow down the wall 108 by gravity down through the grate 110 and from there to the top of the wall Funnel 120 in the channel 124th There all flow liquid Conversion products 156 to the lowest point 126 and are derived therefrom via the siphon 128 from the conversion device 100. Liquid in the siphon 128 forms a gastight seal between the environment and the interior of the funnel 120.
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Der Sammelbehälter 136 ist von lamellenartigen Kühlrippen 160 umgeben, die an Wandbereichen des Sammelbehälters 136 ausgebildet sind. Die Kühlrippen 160 vergrößern die Wandoberfläche, die effektiv mit der Umgebung in Kontakt steht. Da der Sammelbehälter 136 heiße Kohlestücke 158 sammelt, wird die in ihm vorhandene Wärme o über die Wandbereiche und die Kühlrippen 160 an die Umgebung abgegeben.The sump 136 is surrounded by lamellar cooling fins 160 formed on wall portions of the sump 136. The cooling fins 160 increase the wall surface which is effectively in contact with the environment. Since the sump 136 collects hot pieces of coal 158, the heat o present in it is discharged through the wall portions and the cooling fins 160 to the environment.
Dämpfe, bzw. flüchtige Umwandlungsprodukte 144 steigen teilweise im Innenraum 106 mit den Abgasen weiter nach oben in die Kolonne 118 und werden dort zum Teil abgeschieden und zu Stoffen 148 - 154 fraktioniert (Anzahl beispielhaft). Die 5 fraktionierten Stoffe 148 - 154 werden jeweils über Siphons (nicht gezeigt) aus derVapors 144 rise partially in the interior space 106 with the exhaust gases further up into the column 118 where they are partially separated and fractionated into substances 148-154 (number exemplified). The 5 fractionated substances 148-154 are each discharged via siphons (not shown) from the
Kolonne 118 abgeleitet. Die so gereinigten Restabgase treten aus der Kolonne 118 aus und werden in die Umgebung abgegeben oder ggf. weiter behandelt.Column 118 derived. The residual gases thus purified exit from the column 118 and are discharged into the environment or, if appropriate, further treated.
Als Biomasse 102 können alle Arten von Holzhackschnitzel eingesetzt werden. Die o Herkunft, Handelsform und Eigenschaften von Holzhackschnitzeln sind in der DIN prENAs biomass 102, all types of wood chips can be used. The origin, type of trade and characteristics of woodchips are in DIN prEN
14961-1 :2009 bzw. der bisher üblichen österreichischen Norm ÖNORM M 7133 klassifiziert, siehe Tabellen 1 und 2.14961-1: 2009 or the Austrian standard ÖNORM M 7133, see Tables 1 and 2.
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Tabelle 1 : Holzhackschnitzelklassen - Korngrößenverteilung, gemäß DIN prEN 14961-1 :20090 Table 1: Wood chips classes - particle size distribution, according to DIN prEN 14961-1: 2009
Tabelle 2: Wassergehalt gemäß DIN prEN 14961-1 :2009Table 2: Water content according to DIN prEN 14961-1: 2009
Die Umwandlungsvorrichtung 100 wandelt sowohl kleine und trockene Hackschnitzel, d.h. solche der Klassen P16A bis P45A bzw. MIO bis M30, in Holzkohle um als auch große
und feuchte Hackschnitzel, d.h. solche der Klassen P45B bis PlOO bzw. M35 bis M55 oderThe conversion device 100 converts both small and dry wood chips, ie those of the classes P16A to P45A or MIO to M30, into charcoal as well as large ones and moist wood chips, ie those of the classes P45B to PlOO or M35 to M55 or
M55+ .M55 +.
Da bei der Umwandlung im Zufuhrbereich 104 gleichzeitig eine schnelle Trocknung der 5 Hackschnitzel erfolgt, ist der anfängliche Wassergehalt bzw. die Feuchtigkeit derSince during the conversion in the feed region 104 at the same time a rapid drying of the 5 wood chips takes place, the initial water content or moisture is the
Hackschnitzel nachrangig. Die Form (z.B. mit Feinanteilen, Grünanteilen, Nadel- und Blattanteilen) und Größe (z.B. P63, PlOO) der in der Umwandlungsvorrichtung 100 umzuwandelnden Hackschnitzel ist - sofern der Einfülltrichter 114 und der Innenraum 106 groß genug sind - nachrangig , da die daraus hergestellte Holzkohle beispielsweise o gemahlen und zu Holzkohlebriketts gepresst, unabhängig von der Ausgangsform undSubsequent woodchips. The shape (eg with fines, green parts, needle and leaf portions) and size (eg P63, PlOO) of the chips to be converted in the conversion device 100 is - provided that the hopper 114 and the interior 106 are large enough - subordinate because the charcoal produced therefrom For example, o ground and pressed into charcoal briquettes, regardless of the initial shape and
-große der Hackschnitzel ist.-large is the wood chips.
Fig. 2a zeigt eine perspektivische Explosionszeichnung einer Luftzufuhr 200. Die Luftzufuhr 200 ist einer Rohrleitung 201 angeordnet und durch zwei passend ineinander 5 angeordnete Rohrstücke 202, 204 ausgebildet, die jeweils in Ihrer SeitenwandFig. 2a shows an exploded perspective view of an air supply 200. The air supply 200 is a pipe 201 arranged and formed by two fitting into each other 5 arranged pipe sections 202, 204, each in its side wall
Längsschlitze 206 aufweisen. Das innenliegende Rohrstück 202 ist am von der Rohrleitung 201 abgewandten Ende durch einen Deckel 207 verschlossen. Die der Rohrleitung 201 zugewandten Enden der Rohrstücke 202, 204 sind offen.Have longitudinal slots 206. The inner tube piece 202 is closed at the end remote from the pipe 201 end by a cover 207. The pipe 201 facing ends of the pipe sections 202, 204 are open.
o Das innenliegende Rohrstück 202 kann relative zum äußeren Rohrstück 204 so verdreht werden, dass die Längsschlitze 206 beider Rohrstücke 202, 204 miteinander fluchten, oder so, dass die Zwischenräume zwischen den Längsschlitzen 206 eines Rohrstücks 202, 204 die des anderen teilweise oder ganz überdecken.The inner tube piece 202 may be rotated relative to the outer tube piece 204 such that the longitudinal slots 206 of both tube pieces 202, 204 are aligned, or such that the spaces between the longitudinal slots 206 of one tube piece 202, 204 partially or completely cover the other.
5 Alternativ oder zusätzlich kann dass innere Rohrstück 202 relativ zum äußeren Rohrstück 206 in Längsrichtung verschoben werden. Auch dadurch können die Längsschlitze 202 der beiden Rohrleitungen 202, 206 miteinander gefluchtet werden oder durch die Zwischenräume zwischen den Längsschlitzen 202 des jeweils anderen Rohrstücks 202, 204 abgedeckt werden. 0Alternatively or additionally, the inner tube piece 202 may be displaced longitudinally relative to the outer tube piece 206. This also allows the longitudinal slots 202 of the two pipes 202, 206 are aligned with each other or covered by the spaces between the longitudinal slots 202 of the other pipe section 202, 204. 0
Durch das Drehen und Verschieben des inneren Rohrstücks 202 werden so der effektive Öffnungsquerschnitt zur Umgebung eingestellt und kann die in die Umwandlungsvorrichtung eingesaugte Luftmenge gesteuert.
Zum Drehen des innenliegenden Rohrstücks 202 kann ein Betätigungshebel (nicht gezeigt) vorgesehen sein. Außerdem kann das innere Rohrstück an der Rohrleitung 201 angeordnet sein, und das äußere Rohrstück um das innere herum verdrehbar und verschiebbar 5 angeordnet sein. Der Deckel 207 ist dementsprechend dann am äußeren Rohrstück an dem der Rohrleitung 201 abgewandeten Ende angeordnet.By rotating and displacing the inner tube piece 202, the effective opening area is set to the environment and the amount of air sucked into the conversion device can be controlled. For rotating the inner tube piece 202, an actuating lever (not shown) may be provided. In addition, the inner tube piece can be arranged on the pipeline 201, and the outer tube piece can be arranged rotatable and displaceable around the inner one. The cover 207 is accordingly arranged on the outer pipe piece at the end facing away from the pipe 201.
Fig. 2b zeigt eine weitere Luftzufuhr 208 in einer Draufsicht. Die Luftzufuhr 208 ist als Platte 210 mit radial angeordneten Schlitzen 212 ausgelegt. Die Platte 210 ist in der o Rohrleitung 211 angeordnet. Hinter der Platte 210 ist eine Verschlussplatte 214 angeordnet, die drehbar zur Platte 210 gelagert ist. Die Verschlussplatte 214 liegt flächig an der Platte 210 an und weist einen Drehknauf 216 auf, der von hinten durch die Platte 210 hindurch auf die Vorderseite der Platte 210 führt, wie in Fig. 2 gezeigt. Die Verschlussplatte 214 hat die gleichen Schlitze wie die Platte 210. In einer bestimmten 5 Drehstellung der Verschlussplatte 214 relativ zur Platte 210 fluchten die Längsschlitze Platten miteinander, sodass eine maximale Öffnung der Luftzufuhr entsteht und viel Luft in die Umwandlungsvorrichtung 100 eingesaugt werden kann. In einer anderen Drehstellung der Verschlussplatte 214 überdecken Zwischenräume zwischen den Schlitzen 212 der Platten 210, 214 gegenseitig ihre Schlitze 212 teilweise oder ganz, sodass wenig o oder keine Luft zugeführt wird. In einem Bereich zwischen den genannten beidenFIG. 2b shows a further air supply 208 in a plan view. The air supply 208 is designed as a plate 210 with radially arranged slots 212. The plate 210 is disposed in the pipe 211. Behind the plate 210, a closure plate 214 is arranged, which is rotatably mounted to the plate 210. The closure plate 214 bears flat against the plate 210 and has a rotary knob 216 which leads from behind through the plate 210 to the front of the plate 210, as shown in Fig. 2. The closure plate 214 has the same slits as the plate 210. In a certain rotational position of the closure plate 214 relative to the plate 210, the longitudinal slots are aligned with each other so that maximum opening of the air supply occurs and much air can be drawn into the conversion device 100. In another rotational position of the closure plate 214, gaps between the slots 212 of the plates 210, 214 partially or completely overlap their slots 212, so that little or no air is supplied. In an area between the two mentioned
Drehstellungen ist die Öffnung zur Luftzufuhr variabel. Über den wirksamen Öffnungsquerschnitt wird die in Umwandlungsvorrichtung 100 einströmende Luftmenge gesteuert. Die Luftzufuhr 134 kann neben der erläuterten Anordnung in der Rohrleitung 130, 201, 211 auch an anderen geeigneten Stellen in der Umwandlungsvorrichtung 100 5 vorgesehen werden, z.B. im Trichter 120 oder in der Wandung 108. Es können auch an mehreren Stellen eine Luftzufuhr vorgesehen werden.Rotary positions, the opening to the air supply is variable. Over the effective opening cross-section, the amount of air flowing in the conversion device 100 is controlled. The air supply 134, in addition to the illustrated arrangement in the pipeline 130, 201, 211, may also be provided at other suitable locations in the conversion apparatus 100 5, e.g. in the hopper 120 or in the wall 108. It can also be provided in several places an air supply.
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Systems 300. In der Umwandlungsvorrichtung 302 wird Biomasse 304 in feste, flüssige und gasförmige o Produkte umgewandelt, darunter Holzkohle 306 und Holzessig 308. Mit der Holzkohle 308 wird ein Blockheizkraftwerk 310 betrieben, das daraus elektrische und/oder Wärmeenergie 312 erzeugt.
Der Holzessig 308 wird in einer Biogasanlage 314 zur Methanogenese genutzt. Die Biogasanlage 314 erzeugt Biogas 316. Das Biogas 316 kann neben der Holzkohle 308 im Blockheizkraftwerk 310 verfeuert werden und ebenfalls zur Erzeugung von elektrischer Energie 312 dienen.
FIG. 3 shows a block diagram of a system 300 according to the invention. In the conversion device 302, biomass 304 is converted into solid, liquid and gaseous products, including charcoal 306 and wood vinegar 308. The charcoal 308 operates a combined heat and power plant 310 that converts electrical and / or gaseous products therefrom. or heat energy 312 generated. The wood vinegar 308 is used in a biogas plant 314 for methanogenesis. The biogas plant 314 generates biogas 316. The biogas 316 can be burned next to the charcoal 308 in the cogeneration plant 310 and also serve to generate electrical energy 312.