EP2616530A2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines festen brennstoffs aus biomasse - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines festen brennstoffs aus biomasse

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EP2616530A2
EP2616530A2 EP11813526.8A EP11813526A EP2616530A2 EP 2616530 A2 EP2616530 A2 EP 2616530A2 EP 11813526 A EP11813526 A EP 11813526A EP 2616530 A2 EP2616530 A2 EP 2616530A2
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EP
European Patent Office
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biogas
plant
heating
heating device
fermentation residues
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11813526.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Erich SCHÜRMANN
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Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2616530A2 publication Critical patent/EP2616530A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
    • C10L5/447—Carbonized vegetable substances, e.g. charcoal, or produced by hydrothermal carbonization of biomass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L9/00—Treating solid fuels to improve their combustion
    • C10L9/08—Treating solid fuels to improve their combustion by heat treatments, e.g. calcining
    • C10L9/083—Torrefaction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/06—Treatment of sludge; Devices therefor by oxidation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for producing a solid fuel from biomass.
  • the digestate should be converted into a valuable fuel.
  • a continuous operation, a simple structure and a high profitability are in the foreground.
  • Modern biogas plants with a combined heat and power plant to generate electricity are increasingly equipped or retrofitted with a drying system for the resulting fermentation residues.
  • the fermentation residues are dried with a TS content of about 5 to 10% to a TS content of about 85% using the waste heat of the combined heat and power plant.
  • the dried fermentation residue then has, depending on the type of dryer, a bulk density of 150 to 350 kg / m 3 , which can be increased by a downstream pelleting to about 650 kg / m 3 .
  • the fermentation residues can be labeled as fertilizer and have a fertilizer value of approx. 20, - € / t.
  • the digestate can only be used to a limited extent.
  • a correspondingly prepared and pelleted fermentation residue would be significantly more valuable at about 200 € / t. This economic potential is to be realized with the device according to the invention.
  • a method for producing fuel in a biogas plant is described in DE 10 2008 015 609 A1.
  • the fermentation residue obtained in the process is separated into a liquid fraction and a solid fraction.
  • the solid fraction is suitable after drying as fuel.
  • WO 2005/056723 A1 describes a method and a device for torrefaction of an organic raw material in order to obtain a fuel.
  • the biogas plant is fed biomass.
  • biogas is produced from the biomass, resulting in fermentation residues.
  • At least part of the digestate is fed from the biogas plant to the reactor space of a torrefaction device.
  • the fermentation residues are heated under exclusion of air and thereby torrefiziert, with a solid fuel.
  • At least part of the fermentation residues of the biogas plant is first fed to a drying plant and then passes from the drying to the reactor space of the Torrefiz istsvorraum.
  • Torrefication is a pyrolysis process with a temperature limited to, for example, about 300 ° C.
  • volatile components escape with a total of only low calorific values, with the dried fermentation residues resulting in a reduction in mass of 10 to 25%, leading to a significant increase in the calorific value of about 4 kWh / kg to 6 kWh / kg.
  • the TS content increases from 85% to approx. 95%.
  • the high temperature level of the exhaust gases of the engine is not used directly for the digestate drying, but only indirectly for heating the dry ambient air according to the current state of the art.
  • the device for Torrefizierung can be heated with the exhaust gas of the engine.
  • the energy required for Torrefiz réelle the resulting digestate of a biogas plant at about 300 ° C is measured in terms of the total heat supply of the combined heat and power plant very low.
  • the device for torrefaction of the dried fermentation residues is e.g. equipped with a double jacket, which is flowed through by the exhaust gases of the internal combustion engine of the cogeneration plant.
  • the reactor of the Torrefiz istsvorraum is in this case with the exhaust gas of the internal combustion engine on e.g. heated about 300 ° C.
  • the hot, volatile outgassings that arise during the Torrefiztechnik from the digestate are fed to the digestate dryer to assist with the energy of the exhaust gases from Torrefiz réelle the dryer.
  • the already existing exhaust air cleaning the digestate drying e.g. also used for the volatile outgassing of torrefaction.
  • Object of the present invention it was also to create a biogas plant with combined heat and power plant, their efficiency is significantly increased.
  • a biogas plant with a connected combined heat and power plant a higher quality fuel is to be produced from the dried fermentation residues of the biogas plant.
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of a first embodiment of the Torrefiz istsvortechnisch the system of FIG. 1,
  • Fig. 3 is a schematic sectional view of a second embodiment of the Torrefiz istsvortechnisch the system of FIG. 2.
  • the inventive device is in total with the
  • FIG. 1 shows an embodiment of the device according to the invention
  • a biogas plant or a biogas generator 1 1 a combined heat and power plant 12, a drying apparatus 13 for dewatering and drying of the digestate and a Torrefiz istsvorraum 14 is shown.
  • the fermentation residues, which are produced during the biogas production in the biogas generator 1 1, are fed by means of a line 17 to the drying apparatus 13 and dried.
  • the biogas generator 11 has a filling device 15 for the biomass, a gas line 16 leading to the combined heat and power plant 12, a fermentation residue line 17 to the drying apparatus 13 and a flow line 18th and a return line 19 for hot water between the combined heat and power plant 12 and the biogas generator 1 1 for heating the biogas generator 11 and between the combined heat and power plant 12 and the drying apparatus 13 for heating the drying apparatus thirteenth
  • the block heating plant 12 comprises a gas engine 20 and a generator 21 and has an exhaust pipe 22 which is connected to a heating jacket 23 of the Torrefiz michssensvorraum 14.
  • the heating jacket 23 is connected via a line 32 to the drying apparatus 13.
  • the Torrefiz michmaschinesvortechnisch 14 is heated indirectly with the exhaust gases of the gas engine 20.
  • the heating of the fermentation residues takes place under exclusion of air.
  • the volatile products of Torrefiztechnik be supplied via a line 32 to the drying apparatus 13 in order to use the heat energy and the compulsory integrated in the drying apparatus 13 gas scrubbing system.
  • the torrefaction device 14 is e.g. formed as a screw reactor and in this case comprises a tube housing 25 and an internal screw conveyor 26 with a motor drive, not shown.
  • the Torrefizleitersvoriques 14 has 5 pieces connection openings, the exhaust gas inlet 27, the exhaust outlet 28, the fermentation inlet 29, the fermentation residue outlet 30 and the outlet 31 for the volatile products of Torrefiztechnik.
  • the Torrefiz istsvortechnik 14 is preferably constructed as a screw reactor and consists of a double-walled tube housing 25 with a rotatable screw conveyor 26 with a drive motor 33.
  • the screw space 34 is, for example, only partially filled with material to achieve a certain mixing effect.
  • the speed of the screw conveyor 26 determines the digestate throughput and the residence time of the material in Torrefiz réellesvortechnik 14.
  • the required residence time is for example in the range of several minutes.
  • the tubular housing 25 is formed as a double jacket 35 and serves as a heat exchanger for heating the device with the exhaust gases of the internal combustion engine.
  • the double jacket 35 has an exhaust gas inlet 27 and an exhaust gas outlet 28 for the exhaust gases of the gas engine 20 of the combined heat and power plant 12.
  • the screw space 34 is gas-tight shut off and has at least three
  • the closable opening for the fermentation residue inlet 29 can be realized with a rotary valve 36, with a double flap l o or with a hose valve.
  • the closable opening at the fermentation residue outlet 30 may be a rotary valve 37 or a double flap.
  • the volatile exhaust gases resulting from the Torrefizierung be either the exhaust gas stream of the gas engine 20 or via the line 32 the
  • the Torrefiz istsvortechnik 14 includes a tube housing 25th
  • the screw space 34 should preferably be only partially filled with material in order to achieve a certain mixing effect.
  • the speed of the screw determines the digestate throughput and the residence time of the material in the torrefaction device.
  • the required residence time is in the range of
  • the tubular housing 25 comprises double jackets, which serve as heat exchangers for the heating and for the subsequent cooling of the fermentation residues.
  • the first double jacket 39 in the direction of flow serves as a heat exchanger for heating the device with the exhaust gases of the internal combustion engine and has an exhaust inlet 41 and an exhaust outlet 42 for the engine exhaust gases of the cogeneration plant 12.
  • the other double jacket 40 serves to cool the torrequel faced fermentation residues and is of a cooling medium , preferably flows through the engine cooling water and has a coolant inlet 43 and a coolant outlet 44.
  • the screw space 34 is gas-tight shut off and has at least three
  • the closable opening for the fermentation entry 45 can with a rotary valve 47, with a double flap or with a hose valve will be realized.
  • the closable opening on the material discharge 46 may be a rotary valve 48 or a double flap.
  • the volatile exhaust gases resulting from the Torrefizierung be either a combustion system, the gas engine 20 or the drying apparatus 13 for the wet fermentation residues of the biogas plant 1 1 supplied.
  • the exhaust gases are e.g. the drying apparatus 13 for the digestate, e.g. supplied with a blower 49.
  • the method can also be applied to other woody biomasses, if according to the invention the exhaust gases of an internal combustion engine are used.
  • the first provided for heating double jacket 39 a first tube and the second provided for cooling double jacket 40 may be associated with a second tube, wherein the tubes are interconnected so that the material of the first Pipe can flow into the second pipe.
  • the first tube and the second tube may each have a screw conveyor 26.
  • the Torrefiz istsvornchtung 14 may include, for example, two series-connected screw reactor. The first is z. B. for heating and the second provided for cooling.

Abstract

Die Erfindung betrifft unter anderem eine Vorrichtung zur Herstellung eines festen Brennstoffs aus Biomasse, mit einer Biogasanlage (11), mittels welcher Gärreste und Biogas erzeugbar sind und einer in Materialflussrichtung der Biogasanlage (11) nachgeordneten Trocknungsanlage (13) zur Trocknung von Gärresten der Biogasanlage (11). Die Besonderheit besteht darin, dass in Materialflussrichtung hinter der Biogasanlage (11) eine Torrefizierungsvorrichtung (14) angeordnet ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines festen Brennstoffs aus Biomasse
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines festen Brennstoffs aus Biomasse. Die Gärreste sollen in einen wertvollen Brennstoff überführt werden. Dabei stehen ein kontinuierlicher Betrieb, ein einfacher Aufbau und eine hohe Wirtschaftlichkeit im Vordergrund.
STAND DER TECHNIK
Moderne Biogasanlagen mit einem Blockheizkraftwerk zur Stromerzeugung werden in zunehmendem Maße mit einer Trocknungsanlage für die anfallenden Gärreste ausgerüstet oder nachgerüstet. Bei diesen Trocknungsanlagen werden die Gärreste mit einem TS-Gehalt von etwa 5 bis 10% auf einen TS-Gehalt von etwa 85% unter Nutzung der Abwärme des Blockheizkraftwerks getrocknet. Der getrocknete Gärrest hat dann, je nach Trocknertyp, eine Schüttdichte von 150 bis 350 kg/m3, der durch eine nachgeschaltete Pelletierung auf ca. 650 kg/m3 erhöht werden kann.
Die Gärreste können, entsprechend gekennzeichnet, als Dünger vermarktet werden und besitzen einen Düngerwert von ca. 20,-€/t. Als Brennstoff können die Gärreste nur sehr bedingt verwendet werden. Als Brennstoff wäre jedoch ein entsprechend aufbereiteter und pelletierter Gärrest mit etwa 200,-€/t deutlich wertvoller. Dieses wirtschaftliche Potenzial soll mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung realisierbar werden. Ein Verfahren zur Herstellung von Brennstoff in einer Biogasanlage ist in der DE 10 2008 015 609 A1 beschrieben. Der bei dem Verfahren anfallende Gärrest wird in eine Flüssigfraktion und in eine Festfraktion separiert. Die Festfraktion ist nach der Trocknung als Brennstoff geeignet.
BESTÄTIGUNGSKOPIE In der US 2009/0250331 A1 sind eine Torrefizierungsvorrichtung sowie ein Verfahren zur Torrefizierung beschrieben. Als Ausgangsstoff zur Verwendung in der Torrefizierungsvorrichtung sowie für das Verfahren wird frische Biomasse eingesetzt, die zuvor ggf. erhitzt wird. Der Endstoff nach der Torrefizierung kann als Brennstoff verwendet werden.
In der WO 2005/056723 A1 sind die ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Torrefizierung eines organischen Roh-Materials beschrieben um einen Brennstoff zu erhalten.
Es war Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffs aus Biomasse zu schaffen, welches in Bezug auf seine Wirtschaftlichkeit verbessert ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Der Biogasanlage wird Biomasse zugeführt. In der Biogasanlage wird aus der Biomasse Biogas erzeugt, wobei Gärreste entstehen. Wenigstens ein Teil der Gärreste werden von der Biogasanlage dem Reaktorraum einer Torrefizierungsvorrichtung zugeführt. In dem Reaktorraum werden die Gärreste unter Luftabschluss erhitzt und dabei torrefiziert, wobei ein fester Brennstoff entsteht.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird wenigstens ein Teil der Gärreste der Biogasanlage zunächst einer Trocknungsanlage zugeführt und gelangt anschließend von der Trocknung zu dem Reaktorraum der Torrefizierungsvorrichtung.
Durch die erfindungsgemäße Aufbereitung der Gärreste zu einem Brennstoff wird der fast zehnfache Marktpreis gegenüber dem Marktpreis für Dünger erzielt, ohne jedoch auf die anorganischen Düngersubstanzen verzichten zu müssen, da diese auch nach der energetischen Nutzung des Brennstoffs in der Asche grundsätzlich weiterhin als Dünger zur Verfügung stehen. Die Nutzung der aufbereiteten Gärreste als Brennstoff ermöglicht eine Reduzierung der Überdüngung der Böden.
In einigen Regionen mit hohem Viehbestand gibt es durch Futtermittelimporte ein Überangebot an Dünger. Der mineralische Dünger verbleibt bei der thermischen Nutzung der aufbereiteten Gärreste in der Asche, ist dort hochkonzentriert und transportwürdig. Der Brennstoff kann vermarktet werden oder auch lokal zur Trocknung von weiteren Gärrestmengen genutzt werden. Mit der Möglichkeit einen transportwürdigen und lagerfähigen Brennstoff zu erzeugen werden neben der besseren Wirtschaftlichkeit zwei wesentliche Effekte erreicht. Einerseits wird der energetische Wirkungsgrad der Biogasanlagen verbessert und andererseits wird die lokale Überdüngung der Äcker verhindert. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Brenneigenschaften des erhaltenen Brennstoffs verbessert und der Heizwert deutlich erhöht. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Aufbereitung des Biogases zur Einspeisung in ein Erdgasnetz zu einer ökologisch eher fragwürdigen Alternative bezüglich der Gärreste und der Düngerfrachten.
Die Torrefizierung ist ein Pyrolyseprozess mit einer auf z.B. ca. 300° C begrenzten Temperatur. Dabei entweichen flüchtige Bestandteile mit insgesamt nur geringen Brennwerten, wobei bei den getrockneten Gärresten die Massereduzierung von 10 bis 25% zu einer deutlichen Erhöhung des Heizwertes von ca. 4 kWh/kg auf 6 kWh/kg führt. Der TS-Gehalt erhöht sich dabei von 85% auf ca. 95%. Bei einer Biogasanlage mit Blockheizkraftwerk und angeschlossener Gärresttrocknung wird nach dem heutigen Stand der Technik das hohe Temperaturniveau der Abgase des Verbrennungsmotors nicht direkt für die Gärresttrocknung, sondern nur mittelbar zur Heizung der trockenen Umgebungsluft genutzt. Da die Abgastemperatur eines Blockheizkraftwerkes mit 450 bis 500° C höher ist als die erforderliche Temperatur zur Torrefizierung der getrockneten Gärreste, kann die Vorrichtung zur Torrefizierung mit dem Abgas des Verbrennungsmotors beheizt werden. Der Energiebedarf für die Torrefizierung der anfallenden Gärreste einer Biogasanlage bei ca. 300° C ist gemessen am gesamten Wärmeangebot des Blockheizkraftwerkes sehr gering.
Da die Torrefizierung unter Luftabschluss erfolgen muss, ist die Vorrichtung zur Torrefizierung der getrockneten Gärreste z.B. mit einem Doppelmantel ausgestattet, der von den Abgasen des Verbrennungsmotors des Blockheizkraftwerks durchströmt wird. Der Reaktor der Torrefizierungsvorrichtung wird in diesem Fall mit dem Abgas des Verbrennungsmotors auf z.B. etwa 300° C beheizt. Die heißen, flüchtigen Ausgasungen, die während der Torrefizierung aus dem Gärrest entstehen, werden dem Gärresttrockner zugeführt, um mit der Energie der Abgase aus der Torrefizierung den Trockner zu unterstützen. Darüber hinaus wird die ohnehin vorhandene Abluftreinigung der Gärresttrocknung z.B. auch für die flüchtigen Ausgasungen der Torrefizierung genutzt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es außerdem, eine Biogasanlage mit Blockheizkraftwerk zu schaffen, deren Wirtschaftlichkeit deutlich erhöht ist. In einer Biogasanlage mit einem angeschlossenen Blockheizkraftwerk soll aus den getrockneten Gärresten der Biogasanlage ein hochwertigerer Brennstoff hergestellt werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Biogasanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 2.
Mit der Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 2 kann insbesondere das Verfahren gemäß Anspruch 1 durchgeführt werden. Bezüglich der Vorteile der Biogasanlage gemäß Anspruch 2 wird daher auf die zu Anspruch 1 erwähnten Vorteile (siehe Seite 2, letzter Absatz bis Seite 4, 2. Absatz) verwiesen.
Weitere Vorteile ergeben sich Anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieien. Es zeigen: Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Anlage,
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der Torrefizierungsvorrichtung der Anlage gemäß Fig. 1 ,
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Torrefizierungsvorrichtung der Anlage gemäß Fig. 2. In den Fig. ist die erfindungsgemäße Vorrichtung insgesamt mit dem
Bezugszeichen 10 bezeichnet. Gleiche Bezugszeichen in den unterschiedlichen Fig. bezeichnen entsprechende Teile, auch wenn kleine Buchstaben hinzugefügt sind. Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung
10. In Fig. 1 ist eine Biogasanlage bzw. ein Biogaserzeuger 1 1 , ein Blockheizkraftwerk 12, ein Trocknungsapparat 13 zur Entwässerung und Trocknung der Gärreste und eine Torrefizierungsvorrichtung 14 dargestellt. Die Gärreste, die während der Biogaserzeugung in dem Biogaserzeuger 1 1 anfallen, werden mittels einer Leitung 17 dem Trocknungsapparat 13 zugeleitet und getrocknet. Von dem Trocknungsapparat 13 gelangen die Gärreste mittels einer Leitung 24 in den Schneckenraum 34 der Torrefizierungsvorrichtung 14. Der Biogaserzeuger 11 besitzt eine Befülleinrichtung 15 für die Biomasse, eine Gasleitung 16, die zum Blockheizkraftwerk 12 führt, eine Gärrestleitung 17 zum Trocknungsapparat 13 und eine Vorlaufleitung 18 und eine Rücklaufleitung 19 für Warmwasser zwischen dem Blockheizkraftwerk 12 und dem Biogaserzeuger 1 1 zur Beheizung des Biogaserzeugers 11 sowie zwischen dem Blockheizkraftwerk 12 und dem Trocknungsapparat 13 zur Beheizung des Trocknungsapparats 13. Das Blockheizwerk 12 umfasst einen Gasmotor 20 und einem Generator 21 und besitzt eine Abgasleitung 22, die mit einem Heizmantel 23 der Torrefizierungsvorrichtung 14 verbunden ist. Der Heizmantel 23 ist über eine Leitung 32 mit dem Trocknungsapparat 13 verbunden. Mit den hohen Abgastemperaturen wird zunächst die Torrefizierungsvorrichtung 14 beheizt. Nach der Abkühlung der Abgase in der Torrefizierungsvorrichtung 14 gelangen die Abgase über die Leitung 24 zum Trocknungsapparat 13 und werden für die Trocknung der Gärreste genutzt.
Die Torrefizierungsvorrichtung 14 wird indirekt mit den Abgasen des Gasmotors 20 beheizt. Die Beheizung der Gärreste erfolgt unter Luftabschluss. Die flüchtigen Produkte der Torrefizierung werden mittels einer Leitung 32 dem Trocknungsapparat 13 zugeführt, um die Wärmeenergie und die obligatorisch im Trocknungsapparat 13 integrierte Gaswäscheanlage zu nutzen.
Die Torrefizierungsvorrichtung 14 ist z.B. als Schneckenreaktor ausgebildet und umfasst in diesem Fall ein Rohrgehäuse 25 und eine innen liegende Förderschnecke 26 mit einem nicht dargestellten, motorischen Antrieb. Die Torrefizierungsvorrichtung 14 hat 5 Stück Anschlussöffnungen, dem Abgaseintritt 27, dem Abgasaustritt 28, dem Gäresteeintritt 29, dem Gärresteaustritt 30 und dem Austritt 31 für die flüchtigen Produkte der Torrefizierung.
Eine erste Ausführungsform der Torrefizierungsvorrichtung 14 ist in Fig. 2 dargestellt. Die Torrefizierungsvorrichtung 14 ist vorzugsweise als Schneckenreaktor aufgebaut und besteht aus einem doppelwandigen Rohrgehäuse 25 mit einer drehbaren Förderschnecke 26 mit einem Antriebsmotor 33. Der Schneckenraum 34 ist z.B. nur teilweise mit Material gefüllt, um eine gewisse Mischwirkung zu erzielen. Die Drehzahl der Förderschnecke 26 bestimmt den Gärrestdurchsatz und die Verweilzeit des Materials in der Torrefizierungsvorrichtung 14. Die erforderliche Verweilzeit liegt z.B. im Bereich von mehreren Minuten. Das Rohrgehäuse 25 ist als Doppelmantel 35 ausgebildet und dient als Wärmetauscher für die Beheizung der Vorrichtung mit den Abgasen des Verbrennungsmotors. Der Doppelmantel 35 besitzt einen Abgaseintritt 27 und einen Abgasaustritt 28 für die Abgase des Gasmotors 20 des Blockheizkraftwerks 12.
5 Der Schneckenraum 34 ist gasdicht absperrbar und besitzt mindestens drei
Öffnungen, eine Öffnung für den Gärresteintritt 29, eine Öffnung für den Gärresteaustritt 30 des torrefizierten Gärrestes und mindestens eine Öffnung für den Austritt der flüchtigen Abgase 31 . Die verschließbare Öffnung für den Gärresteintritt 29 kann mit einer Zellenradschleuse 36, mit einer Doppelklappe l o oder mit einem Schlauchventil realisiert werden. Die verschließbare Öffnung am Gärresteaustritt 30 kann eine Zellenradschleuse 37 oder eine Doppelklappe sein.
Die flüchtigen Abgase, die bei der Torrefizierung entstehen, werden entweder dem Abgasstrom des Gasmotors 20 oder über die Leitung 32 dem
15 Trockner 13 für die nassen Gärreste des Biogaserzeugers 1 1 zugeführt. Werden die Abgase aus dem Schneckenraum 34 der Torrefizierungsvorrichtung 14 dem Abgas des Gasmotors 20 zugeführt, kann dies über einen Ejektor oder mit einem Gebläse 38 erfolgen. Werden die Abgase dem Trockner 13 für die Gärreste zugeführt, kann dies mit einem Gebläse 38 erfolgen. Das Verfahren lässt sich 0 ebenso auf andere holzartige Biomassen anwenden, wenn erfindungsgemäß die Abgase eines Gasmotors 20 genutzt werden.
Ein zweites Ausführungsbeispiel der Torrefizierungsvorrichtung 14 ist in Fig. 3 dargestellt. Die Torrefizierungsvorrichtung 14 umfasst ein Rohrgehäuse 25
25 mit einer drehbaren Förderschnecke 26, die von einem Antriebsmotor 33 antreibbar ist. Der Schneckenraum 34 sollte vorzugsweise nur teilweise mit Material gefüllt sein, um eine gewisse Mischwirkung zu erzielen. Die Drehzahl der Schnecke bestimmt den Gärrestdurchsatz und die Verweilzeit des Materials in der Vorrichtung zur Torrefizierung. Die erforderliche Verweilzeit liegt im Bereich von
30 einigen Minuten. Das Rohrgehäuse 25 umfasst Doppelmäntel, welche als Wärmetauscher für die Beheizung und für die anschließende Abkühlung der Gärreste dienen. Der in Flussrichtung erste Doppelmantel 39 dient als Wärmetauscher für die Beheizung der Vorrichtung mit den Abgasen des Verbrennungsmotors und besitzt einen Abgaseinlauf 41 und einen Abgasauslauf 42 für die Motorabgase des Blockheizkraftwerks 12. Der andere Doppelmantel 40 dient zur Abkühlung der torrefizierten Gärreste und wird von einem Kühlmedium, vorzugsweise dem Motorkühlwasser durchströmt und besitzt einen Kühlmitteleinlauf 43 und einen Kühlmittelauslauf 44. Der Schneckenraum 34 ist gasdicht absperrbar und besitzt mindestens drei
Öffnungen, eine Eintragsöffnung 45 für den Gärresteintritt, eine Austragsöffnung 46 für den Austritt des torrefizierten Gärrestes und mindestens eine Öffnung für den Austritt der flüchtigen Abgase 50. Die verschließbare Öffnung für den Gärresteintrag 45 kann mit einer Zellenradschleuse 47, mit einer Doppelklappe oder mit einem Schlauchventil realisiert werden. Die verschließbare Öffnung am Materialaustrag 46 kann eine Zellenradschleuse 48 oder eine Doppelklappe sein.
Die flüchtigen Abgase, die bei der Torrefizierung entstehen, werden entweder einer Verbrennungsanlage, dem Gasmotor 20 oder dem Trocknungsapparat 13 für die nassen Gärreste der Biogasanlage 1 1 zugeführt. Die Abgase werden z.B. dem Trocknungsapparat 13 für die Gärreste z.B. mit einem Gebläse 49 zugeführt. Das Verfahren lässt sich ebenso auf andere holzartige Biomassen anwenden, wenn erfindungsgemäß die Abgase eines Verbrennungsmotors genutzt werden.
Es sei noch erwähnt, dass alternativ zu der dargestellten Ausführungsform der erste zur Beheizung vorgesehene Doppelmantel 39 einem ersten Rohr und der zweite zur Kühlung vorgesehene Doppelmantel 40 einem zweiten Rohr zugeordnet sein kann, wobei die Rohre derart miteinander verbunden sind, dass das Material von dem ersten Rohr in das zweite Rohr strömen kann. Das erste Rohr und das zweite Rohr können z.B jeweils eine Förderschnecke 26 aufweisen. Die Torrefizierungsvornchtung 14 kann z.B. zwei hintereinandergeschaltete Schneckenreaktoren umfassen. Der erste ist z. B. zur Beheizung und der zweite zur Kühlung vorgesehen.

Claims

ANSPRÜCHE
1 Verfahren zur Herstellung eines festen Brennstoffs aus Biomasse, wobei Biomasse in einer Biogasanlage (1 ) vergoren wird, wobei Gärreste und Biogas entstehen, gekennzeichnet dadurch, dass zumindest ein Teil der Gärreste aus der Biogasanlage (1 1 ) einem Reaktorraum (34) einer Torrefizierungsvorrichtung (14) zugeführt werden, wo sie unter Luftabschluss erhitzt und zur Erzeugung eines festen Brennstoffs torrefiziert werden.
2. Vorrichtung zur Herstellung eines festen Brennstoffs aus Biomasse, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , mit einer Biogasanlage (1 1 ), mittels welcher Gärreste und Biogas erzeugbar sind und einer in Materialflussrichtung der Biogasanlage (11) nachgeordneten Trocknungsanlage (13) zur Trocknung von Gärresten der Biogasanlage (1 1 ), gekennzeichnet dadurch, dass in Materialflussrichtung hinter der Biogasanlage (1 1 ) eine Torrefizierungsvorrichtung (14) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, dass ein Reaktorraum (34) der Torrefizierungsvorrichtung (14) eine Heizvorrichtung zur Erwärmung der Gärreste zugeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass die Heizvorrichtung einen dem Reaktorraum (34) zugeordneten Heizmantel (35, 39) zur indirekten Beheizung der im Reaktorraum (34) befindlichen Gärreste umfasst, und dass der Heizmantel von (35, 39) einem heißen Fluid durchströmbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, dass die Heizvorrichtung eine Erwärmungsvorrichtung umfasst und dass das Fluid mittels der Erwärmungsvorrichtung erwärmbar ist, wobei der Erwärmungsvorrichtung Biogas aus der Biogasanlage (11) zur Verbrennung zuführbar ist.
5
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, dass das Biogas der Biogasanlage (1 1 ) einem Blockheizkraftwerk (12) mit Verbrennungsmotor (20) zur Verbrennung zuführbar ist und dass die Erwärmungsvorrichtung von dem Verbrennungsmotor (20) des Blockheizkraftwerks (12) gebildet ist.
i o
/.Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet dadurch, dass die Erwärmungsvorrichtung von einem Gasbrenner gebildet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, dass die 15 Heizvorrichtung wenigstens ein elektrisch betriebenes Heizelement umfasst, mittels welcher die in dem Reaktorraum (34) befindlichen Gärreste erwärmbar sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, dass das Biogas 20 der Biogasanlage (11) einem Blockheizkraftwerk (12) mit Verbrennungsmotor (20) zur Verbrennung zuführbar ist und dass der Heizvorrichtung elektrische Energie zum Betrieb des elektrischen Heizelements von dem Blockheizkraftwerk (12) zuführbar ist.
25 10.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktorraum (34) einen Eingang (29, 45) zum Befüllen mit Gärresten und wenigstens einen ersten Ausgang (30, 46) zur Entnahme der festen torrefizierten Gärreste sowie mindestens einen zweiten Ausgang (31 , 50) zum Entweichen von bei der Torrefizierung entstehenden Abgasen versehen ist.
30
1 1 .Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet dadurch, dass über den zweiten Ausgang (31 , 50) des Reaktorraums (34) Abgase dem Gasbrenner zur Verbrennung zuführbar sind.
12.Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 1 1 , gekennzeichnet dadurch, dass über den zweiten Ausgang (31 , 50) des Reaktorraums (34) Abgase der Trocknungsanlage (13) zuführbar sind.
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