EP2705303A2

EP2705303A2 - Einrichtung und verfahren zur aufbereitung von biomasse

Info

Publication number: EP2705303A2
Application number: EP12765982.9A
Authority: EP
Inventors: Willibald Hergeth; Martin Maul
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-05-03
Filing date: 2012-03-03
Publication date: 2014-03-12
Also published as: WO2012152248A2; WO2012152248A3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten von Biomasse zur Verwendung in einer Heizanlage, eine Einrichtung zum Aufbereiten von Biomasse, eine Einrichtung zum Pressen von Biomasse in Formstücke, eine Verwendung der Einrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Heizanlage.

Description

Einrichtung und Verfahren zur Aufbereitung von Biomasse

Die Erfindung betrifft ein

Verfahren zum Aufbereiten von Biomasse zur Verwendung in einer Heizanlage, eine

Einrichtung zum Aufbereiten von Biomasse, eine

Verwendung der Einrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Heizanlage.

Eine Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Pellets aus Pferdedung ist in der DE 10 2006 006 701 B3 offenbart. Eine geeignete Heizanlage und Verfahren zum Betreiben einer Heizanlage, insbesondere unter Verwendung von Pferdedung ist in der DE 102 26 538 A1 veröffentlicht.

Weiterer Stand der Technik ergibt sich aus den Infoblättern Kältetechnik: Physikalische Grundlagen der Kälteerzeugung in ww . ind ustrie-eneregieeffizienz .de

Nachteilig bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist, dass diese unter hohem energetischen Aufwand Biomasse aufbereiten und der thermischen Verwertung zuführen.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Verfahren sowie Einrichtungen anzugeben, mit welchen der energetische sowie apparative Aufwand zur Aufbereitung der Biomasse minimiert wird.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe durch die in den unabhängigen Patentansprüchen genannten Merkmale gelöst.

Der besondere Vorteil dieser Erfindung liegt darin, dass beim Durchströmen der Prozessluft durch den Verdampfer die Prozessluft kondensiert und somit Feuchtigkeit entzogen wird. Dabei wird der Prozessluft mit der Feuchtigkeit auch in der Prozessluft gebundene Schadstoffe wie z.B. Ammoniak entzogen. Das dabei entstehende Kondensat kann aufgefangen und als landwirtschaftlicher Dünger verwendet werden.

Bestätigungskopiel Die Einrichtung zum Pressen von Biomasse in Formstücke ermöglicht je nach Gestaltung der kopfseitigen Ausformungen an Kolben und Schieber vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten für die Formstücke, ballen-, tonnen-, kugel-, zylinder- eiförmige und viele andere Formen sind darstellbar. Vorteilhaft für die maschinengerechte Förderung sind Körperformen mit runder Kontur, da dort ein Aufbrechen oder Auffasern vermieden wird, was nicht nur die Verschmutzung der Anlage reduziert, sondern den Brennwert der Formstücke erhält.

Die Erfindung kann noch besser verstanden werden, wenn Bezug auf die beiliegenden Figuren 1 bis 4e sowie die Figuren der Seiten 27 bis 43 genommen wird.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Verfahrensablaufplan für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Aufbereitung von Biomasse,

Fig. 2a zeigt eine schematische, Darstellung einer Einrichtung zum Aufbereiten von Biomasse,

Fig. 2b zeigt ein Temperatur-Strecken-Diagramm zur Prozessluft beim Durchströmen durch den Lufttrockner 3

Fig. 2c zeigt eine perspektivische, schematische Ansicht einer Trocknertrommel mit einem Strom von Prozessluft,

Fig. 3 zeigt ein schematisches Prozesschaubild zur Separierung der Biomasse,

Fig. 4 zeigt eine schematische, nicht maßstäbliche perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers für Prozessluft,

Fig. 5 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der Trocknertrommel,

Fig. 6a einen schematischen Querschnitt durch die Trocknertrommel mit Ein- und

Austritt jeweils für Anschlüsse zum Befüllen und zur Entnahme von Biomasse bzw. Anschlüsse zum Zu- und Abführen von Prozessluft am Umfang der Trocknertrommel, Fig. 6b und 6b' einen Querschnitt durch die Trocknertrommel nach Fig. 5,

Fig. 7 Einblick in die Trocknertrommel mit Blick auf Umlenkbleche und Rotor zum

Durchmischen von Biomasse mit Prozessluft und für die Zerkleinerung von Biomasse,

Fig. 8 zeigt perspektivisch den Brennstofftrockner mit Trocknertrommel, Staubfilter und Schneckenförderer zum Abtransportieren der getrockneten Biomasse,

Fig. 9 zeigt die Trocknertrommel in maßstäblicher Darstellung in Seiten-, Grund-, Front- sowie perspektivischer Ansicht,

Fig. 10 zeigt den Lufttrockner mit Einblick ins Innere,

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht eines Brennstofftrockners mit zylindrischer

Trocknertrommel,

Fig. 12 zeigt in einem Detail die für die Durchmischung von Biomasse mit Prozessluft und für die Zerkleinerung von Biomasse in der Trocknertrommel an einer Welle drehfest angebrachten, rotierenden Werkzeuge,

In Fig. 1 ist ein schematischer Verfahrensablaufplan für ein Verfahren zum Aufbereiten von als Haustierdung und Pferdedung mit Einstreu gebildeter Biomasse B dargestellt.

Die Pferdehaltung, insbesondere zur Zucht und als Freizeitsport ist u.a. in Deutschland zu einem wichtigen, wenn auch wenig beachteten Wirtschaftsfaktor geworden. Die Anzahl der alleine in Deutschland für die genannten Zwecke gehaltenen Pferde und Ponys wird auf etwa 1 Million Tiere geschätzt. Der Gesamtumsatz dieses Wirtschaftszweiges bewegt sich in Deutschland bei etwa 6 Milliarden€ jährlich. Pro Pferd fallen jährlich etwa 57 m³ Pferdedung an (pro Tag ca. 25 kg Brennstoff/Pferd), wobei Einstreu in Form von Stroh oder Sägespänen berücksichtigt ist. Der Heizwert von Pferdedung ist interessant und beachtenswert. So kann bei der Verbrennung von 1 kg Pferdedung 3,5 bis 4,0 kWh gewonnen werden. Der Brennwert von 1 kg Pferdedung in für die Verbrennung geeigneter, getrockneter Form ist in etwa vergleichbar mit dem Brennwert von 200 bis 300 ml Heizöl. An Entmistungsstellen von Ställen für Haustiere, wie etwa Pferde, fällt Haustierdung oder Pferdedung zusammen mit dem jeweiligen Einstreumaterial für die Tiere, also beispielsweise Stroh oder Sägespäne auch versetzt noch mit Futterresten, wie Heu als Gemenge an. Eine Einrichtung zur Aufbereitung von Biomasse in Form beispielsweise von Pferdedung sieht daher vorteilhafterweise eine Förderstrecke in Form von einem Förderband oder einer Förderschnecke oder eines Kettenförderers vor, mit Hilfe derer der Pferdedung von den Entmistungsstellen zu einem Trockner zur Trocknung des Pferdedungs transportiert wird, vor.

Nach dem Trocknen des Pferdedunges auf eine Restfeuchte von zumindest 12 % und einer Zerkleinerung der langfaserigen Anteile erfolgt in einem weiteren Verfahrensschritt das Pelletieren. Durch diesen Verfahrensschritt ist der Pferdedung oder die Biomasse für eine kontinuierliche Beschickung eines Brenners einer Heizanlage besser handhabbar. Zudem ist pelletierte Biomasse oder Pferdedung sehr gut lagerfähig, ohne seine physikalisch-chemischen Eigenschaften wesentlich zu verändern. Die Pferdedung- Pellets können in Kurzzeit- oder Langzeitlagerstätten wie etwa Silos zwischengelagert werden. Sie lassen sich zudem auf einfache Weise aufgrund ihrer für die Handhabung mit einem automatischen Fördermittel, günstigen Formgebung als Pellets gut transportieren. So kann eine Förderschnecke oder ein Kettenförderer oder ein Förderband vorgesehen seih um die Pellets aus dem Silo wieder zu entnehmen und einem Brenner einer Heizeinrichtung zuzuführen.

Die in einer Heizeinrichtung entstehende Abwärme lässt sich beispielsweise auf zwei Arten nutzen. Zum einen kann ein Heißwasserkreislauf für ein Wohn- oder Wirtschaftsgebäude oder dergleichen in der Umgebung des Pferdestalles betrieben werden. Zum anderen kann Warmwasser für die Gebäude zur Verfügung gestellt werden. Es kann auch ein Wärmetauscher mit der Heizeinrichtung dahingehend betrieben werden, dass mit Hilfe des Wärmetauschers die Prozessluft zur Entfeuchtung und Trocknung der Biomasse erwärmt wird und ein hohes Sättigungsdefizit damit erreicht wird.

In Fig. 2a, 2c ist in einer schematischen, nicht maßstäblichen, perspektivischen Darstellung eine Einrichtung 13 zum Aufbereiten von Biomasse B zu deren Verbrennung gezeigt. Die Einrichtung 13 besteht im Wesentlichen aus einem Brennstofftrockner 2 mit einer Trocknertrommel 19, die in der Art eines Hohlzylinders mit einer horizontal verlaufenden Längsachse 26 gebildet ist. Die Trocknertrommel 19 ist desweiteren in den Figuren 2b und 3 bis 3c gezeigt. Ferner weist die Einrichtung 13 einen als Ganzes mit 4 bezeichneten Lufttrockner auf zur Trocknung von Prozessluft L für die Trocknung von Biomasse B in der Trocknertrommel 19. Zu der Einrichtung 13 zählt ferner eine Einrichtung 33 zum Pressen von getrockneter Biomasse B zu Formstücken 34, wie etwa zu den in den Figuren 4c bis 4e gezeigten, kugelförmigen Pellets. Lediglich beispielhaft ist zu der Einrichtung 13 gehörig ein als Förderschnecke 49 gebildetes Fördermittel zur Förderung der Formstücke 34 in einen Zwischenspeicher 48 gezeigt, der lediglich schematisch als kubusförmiges Behältnis dargestellt ist.

Die in der Fig. 2a, 2c dargestellte Einrichtung 13 und deren in den Figuren 2a bis 4e dargestellten Einzelkomponenten lässt sich in verschieden großem Maßstab realisieren. So kann es zweckmäßig sein, eine derartige Anlage für eine Heizleistung von weniger als 100 kW oder für eine Heizleistung von mehr als 100 kW auszulegen. Es kann auch zweckmäßig sein, den Lufttrockener 4 und den Brennstofftrockner 2 als mobile Anlagenteile zu konzipieren, die zu Dienstleistungszwecken - etwa bei Lohnunternehmen - einsetzbar sind. Wie in der Beschreibung zu Fig. 1 dargelegt, dient ein Brennstofftrockner 2 in Form einer hohlzylindrischen Trocknertrommel 19 zur Entfeuchtung des Pferdedunges bis zu einer Restfeuchte von etwa 12 %. Zu diesem Zweck ist die auf einem Gestell 50 in Form eines geschweißten Stahlrohrrahmens festgelegte Trocknertrommel 19 vorgesehen. Die Trocknertrommel 19 ist aus zwei Blech-Umformhälften 51 ,51 ' gebildet. Die Hälften 51 ,51 ' der Trocknertrommel 19 sind, wie dies etwa die Figuren 3a, 3b zeigen, entlang eines Umfangsfalzes 52, der eine Längsmittelebene definiert, mit Schrauben verschraubt. An ihrer oberen Mantelfläche 30 weist die Trocknertrommel 19 eine über ihre gesamte axiale Länge sich erstreckende, ovale Einfüllöffnung 53 für Biomasse B auf.

Die Biomasse B in Form von ungetrocknetem Pferdedung wird durch die Einfüllöffnung 53 in einer diskontinuierlichen Weise eingegeben. Die Einfüllöffnung 53 ist mit einem Deckel verschließbar. Diametral gegenüber der Einfüllöffnung 53 ist ein trichterartiger Gehäuse-Abschnitt 54 zum Austrag der in der Trocknertrommel 19 getrockneten Biomasse B an einer unterseitigen Mantelfläche 31 der Trocknertrommel 19 angeflanscht. Der trichterförmige Gehäuseabschnitt 54 erstreckt sich über die gesamte axiale Länge der Trocknertrommel 19 und schließt an eine ovale Öffnung 22' zur Entnahme von Biomasse B aus der Trocknertrommel 19 an. Der trichterartige Gehäuseabschnitt 54 kann zum Austrag und zur Zuführung von getrockneter Biomas- se B in eine Zerkleinerungseinrichtung, wie etwa eine Hammermühle dienen. In den gezeigten Ausführungsbeispielen dient der trichterartige Gehäuseabschnitt 54 zur Zufuhr der getrockneten und in der Trocknertrommel 19 bereits zerkleinerten Biomasse B zu der Einrichtung 33 zum Pressen der Biomasse B in Formstücke 34. Die Einrichtung 33 ist zu diesem Zweck auf einer Plattform unter der Trocknertrommel 19 angeordnet.

Beim Durchströmen der Prozessluft L durch den Lufttrockner 4 ergibt sich ein Temperaturverlauf T(s) wie im Diagramm der Fig. 2b gezeigt. Hierbei tritt die Prozessluft L mit der Temperatur T1 am stromaufwärtigen Anschluss 14 in den Lufttrockner 4 ein, wird sodann durch einen Kondensator 6 abgekühlt und getrocknet, wobei die Temperatur auf das Niveau T2 abfällt. Weiter stromabwärts durchströmt die Prozessluft L einen ersten Wärmetauscher 6 und wird dabei auf die Temperatur T3 erwärmt, die höher ist als die Temperatur T1 am stromaufwärtigen Anschluss 14. Am

stromabwärtigen Anschluss 15 verlässt die Prozessluft L getrocknet und erwärmt den Lufttrockner 4.

Das schematische Prozesschaubild nach Fig.3 illustriert die Separierung der Biomasse B bevor sie in den Brennstofftrockner 2 gelangt. Generell bieten sich drei Betriebsformen zur Aufbereitung der Biomasse B an:

a) Separierung der rohen, unbehandelten Biomasse B in deren Bestandteile Dung und Einstreu, Zuführen des Dungs zum Brennstofftrockner 2, Weiterverarbeitung des Dungs als Dünger,

b) Separierung der rohen, unbehandelten Biomasse B in deren Bestandteile Dung und Einstreu, Zuführen des Einstreus zum Brennstofftrockner 2, Weiterverarbeitung des Einstreus als Brennstoff oder

c) Zuführen der unbehandelten Biomasse B zum Brennstofftrockner 2, Weiterverarbeitung der Biomasse B als Brennstoff.

Wie die Figuren 3a und 3c in verschiedener perspektivischer Darstellung der Trocknertrommel 19 zeigen, ist etwa kongruent zu der Längs mittelachse oder Längsachse 26 der Trocknertrommel 19 eine Welle 55 angeordnet, die an jeweils einer Stirnseite 32 der Trocknertrommel 19 in Wälzlagern gelagert ist. Von der Welle 55 ragen in verschiedenen radiale Richtungen Greifer 24 ab. Die Greifer 24

sind mit axialem Abstand a zueinander an der Welle 55 festgelegt und weisen an ihren, der Welle 55 abgewandten Enden jeweils rechenartige mit jeweils fünf Zinken versehene Misch- und Zerkleinerungswerkzeuge 24' auf. Die Misch- und Zerkleinerungswerkzeuge 24' für Biomasse B bilden zusammen mit einem jeweiligen

Arm 27 in Form eines Vierkant- Stahlprofiles den jeweiligen Greifer 24. In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind an der Welle 55 fünf Greifer 24 angeordnet, die jeweils um etwa 70 ° versetzt zueinander radial von der Welle 55 abragen. Die Welle 55 ist drehfest mit einer Zahnscheibe 56 oder Zahnrad verbunden, die an einem Wellenstummel, der eine Stirnseite 32 der Trocknertrommel 19 durchragt, festgelegt ist. Somit ist insgesamt ein Rotor 23 gebildet, der mit den Greifern 24 ein Misch- und Zerkleinerungswerkzeug für die in die Trocknertrommel 19 gefüllte Biomasse B darstellt.

Über ein schematisch dargestelltes Zugmittelgetriebe mit einem elektromotorischen Drehantrieb 25, wird der Rotor 23 in Drehbewegung versetzt. Die Greifer 24 wirken dabei mit ihren Misch- und Zerkleinerungswerkzeugen 24' mit kammartigen Statoren 57 oder Rechen 29 an der gesamten Trommelinnenseite 28 der Trocknertrommel 19. Die Statoren 57 sind so an der Trommelinnenseite 28 angeordnet, dass deren kammartige Struktur von den Misch- und Zerkleinerungswerkzeugen 24' der Greifer 24 durchstrichen werden kann (vgl. Fig. 3b). Dadurch wird zwischen die Greifer 24 und die Statoren 57 gelangende Biomasse B zerkleinert. We Fig. 3c zeigt, kann ein Kranz von Statoren 57 an einer Trennebene 58 zwischen den Hälften 51 ,51 ' der Trocknertrommel 19 vorgesehen sein. Die Statoren 57 ragen kammartig mit gleichlangen Zinken horizontal ins Innere der Trocknertrommel 19 und stellen so ein Zerkleinerungswerkzeug für Biomasse B dar, das um den gesamten Innenumfang der Trocknertrommel 19 reicht.

Wie insbesondere die Figuren 2a, 2b zeigen, ist an der Stirnseite 32 der Trocknertrommel 19 an welcher die Zahnscheibe 56 gelagert ist, ein Anschluss 20 für ein kreiszylindrisches Rohr 59 zur Zufuhr von Prozessluft L in die Trocknertrommel 19 angeordnet. Auf der gegenüberliegenden Stirnseite 32 der Trocknertrommel 19 ist in Bezug auf die Längsachse 26 radial versetzt zu deren Anschluss 20 ein zweiter Anschluss 21 für ein kreiszylindrisches Rohr 60 zur Abfuhr von Prozessluft L aus der Trocknertrommel 19 angeordnet. Die Rohre 59 und 60 münden in etwa derselben Höhe in die Trocknertrommel 19. Wie die Figuren 2, 2a zeigen, sind die Rohre 59, 60 an einem Lufttrockner 4 zum Erwärmen und Trocknen von, der Trocknertrommel 19 über das Rohr 59 zugeführten Prozessluft L angeschlossen. Zudem sind in dem Lufttrocker 4 die Funktionen Abkühlen der aus der Trocknertrommel 19 strömenden Prozessluft L und Kondensieren und Abführen der in der aus der Trocknertrommel 19 ausströmenden Prozessluft enthaltenen Feuchte, vorgesehen.

Der Lufttrockner 4 ist in den Fig. 2 und 2c insgesamt als kastenförmige Konstruktion dargestellt und weist einen in Betrachtungsrichtung der Fig. 2 linken Anschluss 14 für das Rohr 60 zur Zufuhr von angefeuchteter Prozessluft L aus der Trocknertrommel 19 auf. Die mit Schadstoffen wie Ammoniak und Feuchte aus der Trocknertrommel 19 angereicherte, ausströmende Prozessluft L gelangt zunächst an einen Kondensator 16, der vereinfacht als Platte dargestellt ist. Der Kondensator 16 wird von einem Kältemittel 5 einer Kältemaschine 9 durchströmt und ermöglicht eine Trocknung der Prozessluft L. Das Kältemittel 5 ist R134a. Das dabei an dem Kondensator 16 gewonnene Kondensat wird über eine Abführleitung 61 aus dem Gehäuse 18 des Lufttrockners 4 abgeleitet. Das Kondensat kann als Flüssigdünger weiterverwendet werden.

Die getrocknete Prozessluft L gelangt nach dem Abtrocknen und Abkühlen an den etwa mit einer Temperatur von + 1 ° C betriebenen Kondensator 16 in einen ersten Wärmetauscher 6. Der erste Wärmetauscher 6 ist von der Abwärme eines Verdampfers 8 der Kältemaschine 9 betrieben und erhitzt die Prozessluft L auf beispielsweise 55 °C. Die Prozessluft wird nach Durchströmen des ersten Wärmetauschers 6 im Gehäuse 18 des Lufttrockners 4 an einen zweiten, ebenfalls lediglich schematisch dargestellten Wärmetauscher 10 gelenkt. Der zweite Wärmetauscher 10 ist über einen nicht näher dargestellten Wasserkreislauf 17 eines Abgaswärmetauschers 11 einer Heizanlage 12 angeschlossen. Die Heizanlage 12 wird mit den Formstücken 34 der Einrichtung 13 zum Aufbereiten von Biomasse B beheizt. In dem zweiten Wärmetauscher 10 wird die Prozessluft L beispielsweise auf 60°C erhitzt. Sodann wird die Prozessluft L mit Hilfe eines Gebläses 7 über einen weiteren Anschluß 15 für das Rohr 59 erneut der Trocknertrommel 19 zugeführt. Es ist somit insgesamt ein geschlossener oder weitestgehend geschlossener Kreislauf der Prozessluft L verwirklicht, bei dem diese axial turbulent die Trocknertrommel 19 durchströmt.

In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist ein Brennstofftrockner 2 gezeigt, der in der Lage ist, in einem absätzigen Verfahren etwa 500 kg Biomasse B auf eine Restfeuchte von wenigstens 12 % zu trocknen. Nachdem der Trocknungsvorgang der Biomasse B, der vorzugsweise mit Hilfe eine Steuer- und/oder Regelungseinrichtung automatisiert ist und überwacht ist, abgeschlossen ist, wird die zerkleinerte und ge- trocknete Biomasse B über die Öffnung 22' an der unterseitigen Mantelfläche 31 und dem trichterartigen Gehäuseabschnitt 54 durch Schwerkraft ausgetragen. Zu diesem Zweck weist die ovale Öffnung 22' eine nicht näher dargestellte Verschlusskappe auf, die zu öffnen ist. Die getrocknete Biomasse B gelangt in die Einrichtung 33 zum Pressen von Biomasse B in Formstücke 34, wobei die Formstücke 34 beliebige Gestalt haben können. Grundsätzlich sind beispielsweise ballen-, tonnen-, kugel-, zylinderförmige oder eiförmige Formen der Formstücke 34 denkbar.

Fig. 6a zeigt die Trocknertrommel 19 mit am Umfang angeordneten Anschlüssen (20,21 ) zum Befüllen und zur Entnahme von Biomasse (B), die Einfüllöffnung 22 und die Öffnung 22' zur Entnahme der getrocknete Biomasse. Der Anschluss 21 zum Abführen von Prozessluft L und die Öffnung 22' zur Entnahme der getrocknete Biomasse liegen einander diametral gegenüber, wobei die Öffnung 22' am Boden der Trocknertrommel 19 ausgebildet ist. Somit wird sichergestellt, dass die getrocknete Biomasse von der Prozessluft L getrennt sich im Bereich der Öffunung 22' ablagern und von dort abtransportiert werden kann. Ebenso wird gewährleistet, dass die Pro- zessl ft L nach Austausch mit der Biomasse über den Anschluss 21 weitgehend frei von Biomasse abgeführt werden kann.

Fig. 6b zeigt eine Ausführung der Trocknertrommel 19 bei der innerhalb der Trocknertrommel 19 ein Rotor 23 mit Greifern 24 zum Bewegen der Biomasse B angeordnet ist. Bei Drehbewegung des Rotors 23 wirken die Greifer mit auf der Trommelinnenseite 28 angebrachten Rechen 29 zur wirkungsvollen Umwälzung und Trocknung der Biomasse zusammen. Um den Rotor 23 herum sind die Einfüllöffnung 22, die Öffnung 22' zur Entnahme der getrocknete Biomasse und die Anschlüsse 20,21 zum Zu- und Abführen der Prozessluft L jeweils als Ausschnitt in die Mantelfläche der Trocknertrommel 19 ausgeführt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass durch das Trocknen Prozessluft durch den Verdampfer die Prozessluft kondensiert und somit Feuchtigkeit entzogen wird. Dabei wird der Prozessluft mit der Feuchtigkeit auch in der Prozessluft gebundene Schadstoffe wie z.B. Ammoniak entzogen. Durch die Hinzugabe effektiver Mikroorganismen wird weiter Ammoniak sowie Schwefelwasserstoffe in der Biomasse abgebaut. Damit ist einerseits das sich im Trocknungsprozeß bildende Kondensat geringer belastet. Dies führt zu einer reduzierten Belastung der Trocknertrommel mit Korrosion durch Ammoniak und Schwefelwasserstoffe. Zudem ist der aus der Biomasse gewonnene Brennstoff weitaus weniger durch diese Bestandteile belastet.

Effektive Mikroorganismen ist die Bezeichnung für eine Methode der landwirtschaftlichen Bodenverbesserung und Pflanzen behandlung durch Einbringen von bzw. Besprühen mit einer Mischung von Mikroorganismen. Diese Mischung besteht vor allem aus Milchsäurebakterien, Hefen und Nichtschwefelpurpurbakterien.

Die Nichtschwefelpurpurbakterien sind physiologisch sehr vielfältig. Sie gehören stets den Alpha- oder Betaproteobacteria an und sind in der Lage, Photosynthese mit verschiedenen - darunter auch organischen - Verbindungen als Elektronendonoren zu betreiben. Man findet hier den ungewöhnlichen Stoffwechseltyp der Photohetero- trophie. Anders als ihr Name vermuten lässt, können viele Arten aber auch Sulfid - also eine Schwefelverbindung - als Elektronendonor für die Photosynthese verwenden. Die Fähigkeit der phototrophen Sulfidoxidation wurde lange Zeit übersehen, weil bereits geringe Sulfidkonzentrationen (< 1 mM) für die Bakterien toxisch sind. Manche Vertreter sind in der Lage, bei Lichtmangel durch Atmung oder auch Gärung zu wachsen. Die meisten Nichtschwefelpurpurbakterien können Stickstoff fixieren.

Effektive Mikroorganismen- auch EM genannt- sind eine spezielle Mischung von Mikroorganismen, die regenerative Prozesse unterstützen und fäulnisbildende Prozesse unterdrücken. Diese Mischung wurde vor etwa 30 Jahren auf Okinawa (Japan) entwickelt. Die wichtigsten Mikroorganismen in EM sind Milchsäurebakterien, Hefen und Photosynthesebakterien. Alle Mikroorganismen werden vor Ort in der Natur gesammelt und speziell gezüchtet.

• EM beschleunigen die Umsetzung organischer Materialien und verhindern Fäulnis

• EM beleben den Boden und erhöhen die Aktivität der Bodenlebewesen

• EM verbessern die Erwärmung im Frühjahr und die Speicherkapazität des Bodens

• EM verringern die Keimdauer und fördern die Wurzelbildung

• EM reinigen Wasser

• EM reduzieren umweltrelevante Schadgase und beseitigen schlechte Gerüche Bezugszeichenliste

Brennstofftrockner

Staubfilter

Lufttrockner

Kältemittel

Wärmetauscher, erster

Gebläse

Verdampfer

Kältemaschine

Wärmetauscher, zweiter

Abgaswärmetauscher

Heizanlage

Einrichtung

Anschluss

Kondensator

Wasserkreislauf

Gehäuse

Trocknertrommel

Anschluss

22' Öffnung

Rotor

Greifer

Misch- Zerkleinerungswerkzeug

Drehantrieb

Längsachse

Arm

Trommelinnenseite

Rechen

Mantelfläche, oberseitig

Mantelfläche, unterseitig

Stirnseite

Einrichtung zum Pressen 4 Formstück

5 Zylinder

6 Arbeitskammer

7 Kolben

8 38' Schieber

9 Zylindermantel

0 Fensteröffnung

1 Auswurfschacht

2 Ende

3 Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 4 Ausformung

5 Öffnung

6 Heizkessel

7 Fördermittel

8 Zwischenspeicher

9 Förderschnecke

0 Gestell

1 51 ' Hälfte

52 Umfangsfalz

53 Einfüllöffnung

54 Gehäuseabschnitt

55 Welle

56 Zahnscheibe

57 Stator

58 Trennebene

59 Rohr

60 Rohr

61 Abführleitung

62 Druckmittelbehälter

63 Plattform

64 Druckmittelpumpe

65 Ventilblock

66 Drucklufteinrichtung

a Abstand, axial v. 24

B Biomasse

L Prozessluft

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Aufbereiten von Biomasse (B) zur Verwendung in einer Heizanlage oder als Dünger, bei welchem die Biomasse (B) einem Brennstofftrockner (2) zugeführt wird und durch Umwälzen mit Prozessluft (L) getrocknet wird, wobei die im Brennstofftrockner (2) angefeuchtete Prozessluft (L) einem Lufttrockner (4) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessluft (L)

- im Lufttrockner (4) zunächst durch Wärmetausch mit einem Kältemittel (5) abgekühlt und durch Kondensation Feuchtigkeit entzogen wird,

- sodann in einem ersten Wärmetauscher (6) zum Erhitzen zugeführt wird und

- durch ein Gebläse (7) zwischen Brennstofftrockner (2) und Lufttrockner (4) gefördert wird.

Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Biomasse (B) während oder nach dem Trocknen zerkleinert wird.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Biomasse (B) nach dem Trocknen und Zerkleinern in Formstücke gepresst, insbesondere pelletiert wird.

Verfahren nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetausch mit dem Kältemittel (5) über einen Verdampfer (8) erfolgt, der mit einer Kältemaschine (9) betrieben wird, die dem Verdampfer (8) ein Kältemittel (5) zuführt.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessluft (L) stromabwärts des ersten Wärmetauschers (6) einem zweiten Wärmetauscher (10) zur Erhöhung der Prozesslufttemperatur zugeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmetauscher (10) über einen Wasserkreislauf mit dem Abgaswärmetauscher (11 ) einer Heizanlage (12) versorgt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Biomasse zumindest Einstreu und Dung enthält und die vor dem Zuführen in den Brennstofftrockner (2) in die Bestandteile Einstreu und Dung separiert wird sodass dem Brennstofftrockner (2) als Biomasse (B) lediglich die Bestandteile Einstreu oder Dung zugeführt wird.

8. Einrichtung (13) zum Aufbereiten von Biomasse (B) insbesondere nach dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (13) einen Brennstofftrockner (2) und einen Lufttrockner (4) aufweist, die über einen Prozessluftkreislauf miteinander verbunden sind, wobei der Lufttrockner (4) eine Kältemaschine (9) zur Trocknung der Prozessluft (L) aufweist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufttrockner (4) mit Anschlüssen (14,15) zum Zu- und Abführen von Prozessluft (L), einem Kondensator (16) zum Abkühlen und Trocknen der Prozessluft (L) und einem ersten Wärmetauscher (6) zum Erhitzen der Prozessluft (L) versehen ist, wobei der Wärmetauscher (6) stromabwärts des Kondensators (16) angeordnet ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmetauscher (6) mit einer Kompressorkältemaschine (9) betrieben wird, wobei der Wärmetauscher (6) mit dem hochtemperaturseitigen Anschluss der Kompressorkältemaschine (9) in Verbindung steht.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die

Kompressorkältemaschine (9) innerhalb des Lufttrockners (4) in der Luftströmung L zwischen Kondensator (16) und ersten Wärmetauscher (6) zum Erhitzen der Prozessluft (L) angeordnet ist.

12. Einrichtung einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Lufttrockner (4) einen dem ersten Wärmetauscher (6) nachgeschalteten zweiten Wärmetauscher (10) zum Aufheizen der Prozessluft (L) aufweist.

13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmetauscher (10) über einen Wasserkreislauf (17) mit dem Abgaswärmetauscher (11) einer Heizanlage (12) versorgt wird.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufttrockner (4) in einem vom Brennstofftrockner (2) separaten Gehäuse ( 8) untergebracht ist.

15. Einrichtung zum Aufbereiten von Biomasse insbesondere einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei der Brennstofftrockner (2) eine Trocknertrommel (19), Anschlüsse (22, 22') zum Befüllen und zur Entnahme von Biomasse (B) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren der Trocknertrommel (19) eine Vorrichtung zum Bewegen der Biomasse (B) angeordnet ist, wobei während des Betriebes gleichzeitig ein Trocknen und Zerkleinern der Biomasse (B) erfolgt.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Bewegen der Biomasse (B) einen Rotor (23) mit Greifern (24) sowie einen Drehantrieb (25) zum Drehen des Rotors (23) aufweist.

17. Einrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifer (24) bei Drehbewegung des Rotors (23) mit auf der Trommelinnenseite (28) angebrachten Rechen (29) kämmen.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Einfüllöffnung (22) und/oder die Öffnung (22') zur Entnahme der getrocknete Biomasse und/oder die Anschlüsse (20,21 ) zum Zu- und Abführen von Prozessluft (L) jeweils als Ausschnitt in die Mantelfläche der Trocknertrommel (19) ausgeführt sind.

19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (21 ) zum Abführen von Prozessluft (L) und die Öffnung (22') zur Entnahme der getrocknete Biomasse einander diametral gegenüber liegen.

20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19 dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (22') zur Entnahme der getrockneten und zerkleinerten Biomasse (B) mit einer Einrichtung (33) zum Pressen von Biomasse (B) in Formstücke (34) in Verbindung steht.

21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Anschlusses (21 ) zum Abführen von Prozessluft (L) ein Staubfilter (3) zum Reinigen der Prozessluft (L) vorgesehen ist.

22. Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Trocknertrommel im Bereich des Anschlüsse (22) zum Befüllen von Biomasse (B) Luftleitbleche zum Verwirbeln der Biomasse mit Prozessluft (L) vorgesehen sind.

23. Einrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Staubfilter (3) mit einer Drucklufteinrichtung (66) zum zyklischen Ausblasen des Staubs in die Trocknertrommel (19) versehen ist.

24. Verwendung der Einrichtung (13) nach einem der Ansprüche 8 bis 23 in einer Heizanlage.

25. Verfahren zum Betreiben einer Heizanlage (12) mit einer Einrichtung (13) nach einem der Ansprüche 7 bis 18, bei welcher als Brennstoff Biomasse (B) , insbesondere Haustierdung in einem Brennstofftrockner (2) unter Verwendung von aufgewärmter Prozessluft (L) getrocknet und zerkleinert wird, die Biomasse (B) sodann nach Verpressen in Formkörper (34) einem Heizkessel (46) zur Verbrennung über ein Fördermittel (47) zugeführt wird, wobei die Formkörper (34) nach dem Verpressen zumindest zeitweise einem Zwischenspeicher (48) zugeführt werden.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgaswärme des Heizkessels (46) zum Aufheizen der Prozessluft (L) verwendet wird.

27. Verfahren zur Herstellung von Brennstoffformkörpern aus Biomasse, welches die folgenden Schritte aufweist:

• Zerkleinern der Biomasse, • Trocknen der Biomasse durch Umwälzen mit Prozessluft,

• Entziehen der in der Biomasse gebundene Schadstoffe durch Einbringen effektiver Mikroorganismen,

• Umformen der Biomasse in Brennstoffformkörper.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die effektiven Mikroorganismen eine Mischung aus Milchsäurebakterien und/oder Hefen und/oder Nichtschwefelpurpurbakterien und/oder Wasser aufweist.

29. Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinzugabe der Mikroorganismen durch zeitweises Einsprühen erfolgt.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Umformen der Biomasse ein weiteres Trocknen erfolgt