NL1007299C2 - Werkwijze en inrichting voor het door warmte omzetten van materiaal. - Google Patents

Description

S HvdH/sb/CE-1

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET DOOR WARMTE OMZETTEN VAN MATERIAAL

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het door warmte omzetten van materiaal.

Het door warmte omzetten van materiaal kent veelal twee fasen; een endotherme fase en een exotherme fase.

5 Een voorbeeld hiervan is de omzetting van hout tot houtskool. Tijdens de eerste, endotherme, fase wordt onder andere het in het hout aanwezige vocht verwijderd. De verkoling vindt plaats tijdens de tweede, exotherme, fase. De bestaande werkwijze voor dergelijke 10 materiaalomzetting bestaat uit het om te zetten materiaal in een oven te plaatsen. In de meest eenvoudige vorm wordt een dergelijke oven uit aarde opgeworpen rond een stapel om te zetten materiaal. Met een brandstof, bijvoorbeeld olie, wordt bij houtskoolproduktie het hout 15 in de oven aangestoken waarna de oven, mede afhankelijk van de grootte van de gebruikte oven, in drie tot zes weken hout omzet tot houtskool. Tijdens dit proces komt veel rook vrij. Een verbeterde werkwijze voor houtskoolproduktie maakt gebruik van een stalen 20 manteloven die over een stapel om te zetten hout wordt geplaatst. Ook bij deze materiaalomzetting dient de oven ontstoken te worden met behulp van een afzonderlijke brandstof, bijvoorbeeld olie. De materiaalomzetting duurt vervolgens ongeveer 50 uur. Op de manteloven kan een 25 brander worden geplaatst voor het affakkelen van de ontstane gassen.

De onderhavige uitvinding heeft tot doel het verschaffen van een verbeterde werkwijze en inrichting voor materiaalomzetting door warmte waarmee met relatief 30 hoog rendement het proces beheersbaar is.

1007299 2

De uitvinding verschaft daartoe een werkwijze voor het door warmte omzetten van materiaal door de stappen: - het in een retort plaatsen van te bewerken materiaal, en 5 - het ten minste met behulp van warmte afkomstig van een produkt van een nabijgelegen omzettingsproces starten van materiaalomzetting tijdens een endothermische fase van het omzettingsproces.

De warmte afkomstig van een tijdens een exotherme 10 fase vrijkomend produkt van het omzettingsproces wordt aangewend voor het ten minste ondersteunen van een endothermische fase van materiaalomzetting van het nabijgelegen omzettingsproces. Het vrijkomend produkt kan bjivoorbeeld een brandbaar gas zijn dat door verbranding 15 de gewenste warmte verschaft ter ondersteuning van een endothermische fase van het proces van materiaalomzetting. Door koppeling van twee materiaalomzettingsprocessen die uit fasen met elkaar verlopen kan een tot op heden niet gebruikt restprodukt 20 worden aangewend voor ondersteuning van het andere omzettingsproces. Hierdoor is het omzettingsproces overeenkomstig de uitvinding energetisch gunstiger dan de bovengaand beschreven omzettingsprocessen. Tevens levert de werkwijze voor materiaalomzetting overeenkomstig de 25 uitvinding minder milieuoverlast, hetgeen tot verbeterde werkwijze leidt van het bedienend personeel.

De uitvinding verschaft tevens een inrichting voor het door warmte omzetten van materiaal, zoals bijvoorbeeld houtomzetting tot houtskool, omvattende: 30 - ten minste twee retorten, beide voorzien van een afvoer, en - warmte uitwisselende middelen die in verbinding staan met een afvoer van een retort voor warmte-overdracht naar een retort anders dan het retort van de afvoer.

35 Met behulp van een dergelijke inrichting kan de werkwijze zoals bovengaand beschreven eenvoudig worden geëffectueerd. In een retort vindt geen verbranding plaats, waardoor het proces beter beheersbaar wordt en 1007299 3 energetisch gunstiger verloopt. De ontwijkende gassen bij de materiaalomzetting worden afgevoerd vanuit het retort en vervolgens naar een warmtewisselaar gevoerd, waarbij de aanwezige restwarmte kan worden aangewend ter 5 verwarming van een ander retort.

Wanneer een afvoer van een retort tevens aansluit op een schoorsteen en de inrichting is voorzien van een klep voor het variëren van de af te leggen weg door de vanuit de retort afkomstige gassen, kan afhankelijk van de 10 gebruikssituatie gekozen worden voor het aan de warmtewisselaar toevoeren van de ontwijkende gassen of voor directe afvoer van deze gassen. Aldus kan worden voorkomen dat een retort nodeloos wordt verwarmd terwijl daar geen behoefte aan is.

15 De klep kan bijvoorbeeld zijn geplaatst in een schoorsteen, waardoor de schoorsteen met behulp van een klep afsluitbaar is. Door het afsluiten van een schoorsteen wordt uit een retort afkomstig gas gedwongen zich door de inrichting te verplaatsen naar een andere, 20 wel geopende, schoorsteen.

De warmte uitwisselende middelen zijn bij voorkeur verbonden met een uitwendige gastoevoer. In deze uitwendige gastoevoer zijn bij voorkeur verwarmingsmiddelen opgenomen voor verwarming van aan 25 warmte uitwisselende middelen toe te voeren gas. Door uitwendige gastoevoer kan een brandbaar mengsel worden gecreëerd in de inrichting dat door verbranding extra warmte oplevert die nuttig kan worden aangewend ter verwarming van een bepaald retort. Wanneer tevens 30 uitwendige verwarmingsmiddelen in de gastoevoer zijn opgenomen, is het mogelijk de gastoevoer extern te verwarmen, zodat een inrichting kan worden opgestart wanneer de inrichting nog koud is. De warmte voor het de eerste keer opstarten van de inrichting of voor het 35 opstarten van de inrichting na stilstand dient immers van buiten aan de inrichting te worden toegevoerd, daar de start van het omzettingsproces endothermisch verloopt.

Nog meer bij voorkeur is tussen ten minste één retort en 1007233 f 4 bijbehorende warmte uitwisselende middelen een verbrandingskamer geplaatst. Op de verbrandingskamer sluit bij voorkeur een uitwendige gastoevoer aan. De verbrandingskamer sluit tevens bij voorkeur aan op een 5 schoorsteen welke door middel van een klep afsluitbaar is. Met behulp van de verbrandingskamer is gecontroleerde verbranding van uit een retort afkomstige gassen mogelijk. Naast het opwekken van extra warmte die kan worden aangewend bij het opstarten van een gekoppeld 10 materiaalomzettingsproces heeft dit tevens als voordeel dat de ontwijkende gassen na verbranding weinig milieuonvriendelijk zijn. Hierdoor komt er weinig rook vrij bij materiaalomzetting in een dergelijke inrichting. Met de inrichting is het mogelijk uit vier kilo hout één 15 kilo houtskool te produceren, terwijl dit bij gebruik van uit zand opgeworpen ovens tien tot vijftien kilo hout behoeft. Een metalen mantelover zoals voorgaand eveneens beschreven behoeft zeven tot acht kilo hout voor de produktie van één kilo houtskool. Met behulp van de 20 inrichting overeenkomstig de uitvinding kan dus onder zeer gunstige voorwaarden houtskool worden geproduceerd, hetgeen, in het bijzonder in ontwikkelingslanden, een drastische beperking van houtkap mogelijk maakt. Hierdoor kan de onderhavige uitvinding een aanzienlijke bijdrage 25 leveren tot beperking van wereldwijde ontbossing.

De warmte uitwisselende middelen kunnen worden gevormd door ten minste een dubbelwandig deel van het retort. Een dergelijke warmtewisselaar is relatief eenvoudig te produceren en weinig onderhoudsgevoelig.

30 Bij voorkeur wordt het retort gevormd door een door middel van een deur afsluitbare ruimte. Aldus kan een te bewerken batch materiaal eenvoudig in het retort worden geplaatst. Na materiaalomzetting is het mogelijk het bewerkte materiaal weer eenvoudig te verwijderen uit het 35 retort.

De uitvinding verschaft tevens een samenstel van een inrichting zoals bovenstaand beschreven met ten minste één in een retort plaatsbare houder voor het bevatten van 1007299 5 om te zetten en omgezet materiaal. De uitwisselbare houders maken het mogelijk een inrichting snel te laden en lossen, waardoor er de stilstandtijden zeer beperkt kunnen blijven. Een ander voordeel is dat de 5 werkomstandigheden door toedoen van de houders aanzienlijk verbeteren.

De onderhavige uitvinding zal verder worden verduidelijkt aan de hand van het in navolgende figuur weergegeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeeld.

10 De figuur een inrichting 1 overeenkomstig de uitvinding voorzien van twee retorten 2,3 die door middel van deuren 4,5 afsluitbaar zijn. In de retorten 2 zijn houders 6,7 plaatsbaar voor het bevatten van om te zetten respectievelijk omgezet materiaal 8. Dit materiaal 8 kan 15 bijvoorbeeld bestaan uit hout dat wordt omgezet tot houtskool maar het is ook mogelijk verontreinigd materiaal zoals bijvoorbeeld slib of ander materiaal te ontgassen. Dit proces is ook bekend onder de naam "devolatizing". Op het linker retort 2 sluit een 20 gasafvoer 9 aan voor afvoer van uit het materiaal 8 ontwijkend gas. De gasafvoer 9 mondt uit in een verbrandingskamer 10. Ook het rechter retort 3 is voorzien van een gasafvoer 11, welke eveneens leidt naar de verbrandingskamer 10. In de verbrandingskamer 10 kan 25 een, in deze figuur niet zichtbare, ontsteker zijn aangebracht voor het initiëren van een verbranding van het toegevoerde gas. Voor goede verbranding kan op de verbrandingskamer 10 tevens een extra gastoevoer 12 aansluiten voor het inblazen van omgevingslucht. In deze 30 figuur is tevens een brander 13 weergegeven die is geplaatst in de gastoevoer 12. Met deze brander 13 kan zeer warme lucht in de verbrandingskamer 10 worden geblazen voor het opstarten van de inrichting 1. Wanneer echter de inrichting 1 in bedrijf is, dient het overbodig 35 te zijn een middels de brander 13 nog extra warmte aan de inrichting 1 toe te voeren. Middels gaskanalen 14,15 kunnen uit de verbrandingskamer 10 afkomstige gassen worden toegevoerd aan de tussenwandruimte 16 van het 1007299 6 linker retort 2 respectievelijk de tussenwandruimte 17 van het rechter retort 3. Op de tussenwandruimte 16 van het linker retort 2 sluit een schoorsteen 18 aan, welke door middel van een klep 19 naar keuze afsluitbaar of te 5 openen is. Op de tussenwandruimte 17 van het rechter retort 3 sluit overeenkomstig een schoorsteen 20 aan afsluitbaar met behulp van een klep 21. Door openen en sluiten van de kleppen 19,21 is de doorstroming van de inrichting 1 regelbaar. Wanneer bijvoorbeeld het proces 10 in het rechter retort 3 zich bevindt in een exothermische fase zal het uit het retort 3 ontwijkend gas middels gasafvoer 11 naar de verbrandingskamer 10 worden gedrongen. Na verbranding van dit gas in de verbrandingskamer 10 zal het gas door gaskanaal 14 naar 15 de tussenwandruimte 16 van het linker retort 2 stromen na warmteuitwisseling van het gas met het linker retort 2 zal het gas ontwijken via schoorsteen 18. Het moge duidelijk zijn, dat de klep 19 zich daartoe in een geopende stand dient te bevinden, terwijl de klep 21 op 20 de rechter schoorsteen 20 juist in een gesloten stand geplaatst zal dienen te zijn.

Ook op de verbrandingskamer 10 sluit een schoorsteen 22 aan door middel van een klep 23 naar keuze af te sluiten of te openen. Bij overmatige gasproduktie of bij 25 overmaat van warmte aanwezig in inrichting 1 kan de klep 23 worden geopend voor het laten ontsnappen van verbrande gassen uit de verbrandingskamer 10. Opgemerkt wordt, dat in deze figuur een systeem met twee retorten 2,3 is weergegeven maar dat een dergelijk principe ook 30 uitvoerbaar is met meer dan twee retorten 2,3.

* * * * ★ 1007209

Claims (3)

1. Werkwijze voor het door warmte omzetten van materiaal door de stappen: - het in een retort plaatsen van te bewerken materiaal, en 5. het ten minste met behulp van warmte afkomstig van een produkt van een nabijgelegen omzettingsproces starten van materiaalomzetting tijdens een endothermische fase van het omzettingsproces.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij warmte 10 afkomstig van een tijdens een exothermische fase vrijkomend produkt van het omzettingsproces wordt aangewend voor het ten minste ondersteunen van een endothermische fase van materiaalomzetting van een materiaal van een nabijgelegen omzettingsproces.

3. Inrichting voor het door warmte omzetten van materiaal, zoals bijvoorbeeld houtomzetting tot houtskool, omvattende: - ten minste twee retorten, beide voorzien van een afvoer, en 20. warmte uitwisselende middelen die in verbinding staan met een afvoer van een retort voor warmte-overdracht naar een retort anders dan het retort van de afvoer.

4. Inrichting volgens conclusie 3, waarbij een afvoer van een retort tevens aansluit op een schoorsteen 25 en de inrichting is voorzien van een klep voor het variëren van de af te leggen weg door de vanuit een retort afkomstige gassen.

5. Inrichting volgens conclusie 4, waarbij de schoorsteen met behulp van een klep afsluitbaar is. 1007299 o o i tv) IV) H H UI O LD O ΓΌ CD , 3l—'O 0)0) O 0) P· 0) CD 0) P- ViJ IX) 0> 3 PO) Oil) CL Hi Ό Π 0)0)0 3 3 3 CL < tr PJ ζ n rr t—* cl tr σ Φ0) 3 0) p· 0) 0) 3 HO) P· Η ΓΤ P- Η I—'3 Η 0) Ί3 0) 0) οσ'ιβωί'-'-ΜΐΙΐ'-'-Η tf o 3 · rr 0)

0. P- 3 .3 · < 3 · CL 0)0) 3 3 0) 3" CL'SDO) p* i—1 cr t—1 0)0>o)C/)0)0>h30)pi33ph33· o> rr J) Hi ο 3 p- 3 d 3 iQ ti 3 0) 3* u) 3 o) 33€30>p-30)p- cl h(o 1 0)h3p-ü)0ip-0)3p-;vo o> ρ-3Η330)ΟγΤ3Ο3ιΧ1Π0)3' 0)CLtv)0)P-rr3Jo>3 3' O) 3“ 3 rr 3 0) O) rrrrorr rr rr (V )V rr 0) p- p· H330>33P-0)0>P-P-'0)P-33 CL 0. h 0) rr 3 0) 3 0) 3 3 tX) CL < rr 3 tX)33(X!,aO)(X!0> 0) o < o) £ p- 3 o) < h O rr 0) O < Pi ft < ai <30 0) 30>33303£OHhO>0 I—1 3

3. CLi—'CTH'i—1 0) 0) 1—‘310 3' 0)H-rtU3Ö'(/)lQHJ3LQH-0) 0) 0)30)3 0)0)0)0)3 0) rr 3 a> γτρ·3γτιΟ3η·0)3η·0)3€0) 3 * 3 0)0)0)^1-^0)300)0) O' 0) P- · < 0)0) O' 3" 30 < Z 0) rr 3 OOK 33 0))$DOOCLO 0) Z <0)3 3 0)' CL CL 0)' 0) O O H· 3 3 Z 0) 3- 33P-0)3333<X)O O' rr o>\ O CL (X) 0) O Π) H1 3 rro»3' CL 3 CL H· rr 1—1 3 ju 0) 3 rr CL0)CLP-0>0)0>3i£iü) 3

3 P· 000)(Χ3·0)0)0)Ρ· CL P- 3 O 0) CL 3 P- 0) 0) P- <33! 3 O H1 0> O 0) rr 3

0. O MO 0) O 00 10 3 0) < 0) 3 < 0) 3 (1)000)- 0) 0)0 0)00)30 3 < X O 3 H1 3H>3 H1 0) O O £ 0) 3 3) 3 €3 I—1 Hh 0) 0> 3 30. a o) cr o o) 3 30) o) rr 0) 3 O P- 0) 3 P- P- 10 3 3 (D rr et) O 0) rr CL 0) rr - 0) O' O 3 0) 0) 0) 0) P· P- N 3 0) 33 £ £ 3 n. 0) 0)rrO) 33>0) w 0>0)0) rr 3 p irricji hj0)pjO rr CL CL H O 0) H 3 3 Ό 0) 0) CLH3<o (0 CT P- 3 3 (D - rr o ' p-rrCL Π) 1—1 -3 CL ή. · (D 0) 3 0 3 < CL O O 0) 3 Ό 3