NL2003238C2

NL2003238C2 - Inrichting voor het behandelen van organisch materiaal.

Info

Publication number: NL2003238C2
Application number: NL2003238A
Authority: NL
Inventors: Daan Assink; Robertus Hendrikus Venderbosch
Original assignee: Btg Biomass Technology Group B V
Priority date: 2008-07-19
Filing date: 2009-07-18
Publication date: 2010-07-13
Also published as: WO2010011137A2; WO2010011137A3; NL2003238A1

Description

INRICHTING VOOR HET BEHANDELEN VAN ORGANISCH MATERIAAL

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor bij verhoogde proces-temperatuur behandelen van organisch materiaal, bijvoorbeeld biomassa en/of al dan niet kunststof bevattend afval, welke 5 inrichting omvat: een reactor met een toevoer voor te behandelen materiaal, een eerste afvoer voor behandeld materiaal, en een tweede afvoer voor bij het behandelen ontstaan brandbaar gas; 10 een verbrandingskamer, waarin het brandbare gas met zuurstof, bijvoorbeeld met lucht, wordt verbrand, aan welke verbrandingskamer een afvoer voor het ontstane rookgas aansluit.

Volgens de uitvinding vertoont de inrichting 15 temperatuurinstelmiddelen voor het instellen van de temperatuur van dat rookgas ter verkrijging van verwarmingsgas; en verwarmingsmiddelen voor het met het verwarmingsgas verwarmen van de wand van de reactor en 20 daarmee tevens het daarin aanwezige materiaal; zodanig, dat het proces in de reactor, na een initiële opwarming met externe energie, autotherm plaatsvindt.

De inrichting is bedoeld om voeding (organisch 25 materiaal), onder andere biomassa, maar ook afvalstoffen die plastics en dergelijke bevatten, bij verhoogde temperatuur (> 100°C) te behandelen en een beter bewerkbaar materiaal te produceren. Deze behandeling heeft als doel, het materiaal te drogen of anderszins te 30 bewerken, bijvoorbeeld om het materiaal geschikt te maken 2 ora door middel van bestaande koolmolens eenvoudiger en goedkoper te kunnen malen.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van bijgaande tekeningen. Hierin tonen: 5 figuur 1 een blokschematische weergave van een inrichting voor het behandelen van organisch materiaal; figuur 2 een blokschematische weergave van een dergelijke inrichting die een droger omvat; figuur 3 een blokschematische weergave van een 10 dergelijke inrichting die een droger en een configuratie voor externe warmtewisseling omvat; en figuur 4 een blokschematische weergave van een dergelijke inrichting die een droger, een configuratie voor externe warmtewisseling en een bypass voor heet gas 15 omvat.

De inrichting omvat een samenstel van minimaal twee vaten (reactor 1 en verbrandingskamer 2), schematisch weergegeven in figuur 1, waarin de kamers zodanig aan elkaar geschakeld zijn, dat brandbare gassen 20 die uit de reactorkamer worden onttrokken (stookgas 8), door middel van pijpen naar de verbrandingskamer worden geleid, daar samen met separaat ingebrachte zuurstof (verbrandingslucht, bij voorkeur omgevingslucht 5) tot ontbranding worden gebracht, waarna de uit de 25 verbrandingskamer ontwijkende gassen (rookgas 7) via een stelsel van pijpen zodanig in warmtewisselend contact met de reactorwand om de reactor 1 worden geleid, dat de reactor wordt opgewarmd en de reacties die leiden tot productie van brandbaar gas in stand worden gehouden, 30 zonder toevoer van externe energie.

Het proces in de reactor kan autotherm plaatsvinden, dat wil zeggen, dat na een initiële opwarmstap het proces zelf de warmte kan leveren voor het instandhouden voor het proces, en indien gewenst ook voor 35 een (voor-)droging van de voeding. De processen in de reactor vinden plaats zodat zuurstof aan het systeem wordt toegevoerd, zodanig dat verbranding van de organische stof in de reactor zoveel mogelijk wordt 3 voorkomen.

Om te voorkomen, dat het rookgas (sporen van) organische verontreinigingen bevat, is de temperatuur in de verbrandingskamer hoger dan 800°C, bij voorkeur hoger 5 dan 850°C. De temperatuur in de reactor kan, samen met de verblijftijd van organische stof in de reactor, onafhankelijk van andere procesparameters worden ingesteld. In een specifieke uitvoeringsvorm kan dat door de hoeveelheid lucht 5 naar de verbrandingskamer in te 10 stellen.

De temperatuur van de reactor kan worden ingesteld in een bereik van 100°C tot in de orde van 850°C door het gas afkomstig van de verbrandingskamer te koelen door er extra omgevingslucht of water in de vorm 15 van een stroom 6 koellucht, water, of verneveld water, bij te mengen. De verblijftijd in de reactor kan worden ingesteld in een gebied van circa 1 tot 15 minuten.

Een bijzonderheid van de inrichting is bovendien dat, teneinde de verschillende gasstromen van 20 reactor naar verbrandingskamer te laten stromen van reactor naar verbrandingskamer, en vervolgens naar de buitenkant van de reactor, er een zuiginrichting aan de rookgasafvoer 18 is gekoppeld, en de absolute druk in de reactor-verbrandingskamer lager is dan die van de 25 buitendruk. Bij voorkeur is de onderdruk circa -5 mbar tot -0,5 mbar. Het gas dat vrijkomt uit de zuiginrichting 9 kan worden afgevoerd naar de atmosfeer.

In een speciale uitvoering omvat de inrichting een droger 14, waarbij de hete stookgassen, afkomstig van 30 de verbrandingskamer, eerst de reactor verwarmen en vervolgens worden aangewend als stroom 16 om de ingaande organische stof 3 te drogen onder productie van een droge voeding 1 (schematisch weergegeven in figuur 2). De warmte die aanwezig is in de gassen kan ook indirect naar 35 de droger worden geleid, via heet gas of stoom 12 (bijvoorbeeld via een lucht/lucht-warmtewisselingsysteem of een lucht/heetwater-systeem), waarbij voor de overdracht van warmte een separate kamer 13 aanwezig is 4 (schematisch weergegeven in figuur 3). Hierin wordt een stroom 16 warmtedrager 11 (water of lucht) opgewarmd door de (nog hete) lucht gebruikt om de reactor te verwarmen, welke warmtedrager vervolgens naar de droger geleid wordt 5 als warme stoom 12. De afgekoelde warmtedrager wordt dan bij voorkeur weer wordt teruggevoerd naar de warmteverdrachtskamer.

Onder gecontroleerde condities is de hoeveelheid warmte in de stroom 16 zo hoog, dat hij 10 gebruikt kan worden voor andere toepassingen. Een uitvoering kan zijn, dat hij wordt gebruikt om meer natte organische stof te drogen dan noodzakelijk is voor de betreffende installatie. In dit geval kan slechts een deel van de gedroogde organische stof naar de reactor 15 worden geleid, terwijl het andere deel 10 separaat wordt opgeslagen of gebruikt (weergegeven in de figuren 2 en 3 met stroom 10).

Tenslotte kan de installatie zo worden bedreven, dat slechts een deel van het op gewenste 20 temperatuur gebrachte gas (stroom 20) naar de reactor wordt geleid, en het resterende deel om de reactor heen wordt geleid (stroom 15) en wordt gebruikt voor verdere droging in droger 14, direct of indirect, of anderszins buiten het proces wordt aangewend (stroom 19 zoals 25 aangegeven in figuur 4), in het geval, dat er wordt gekozen voor een indirecte droging.

30

Claims

1. Inrichting voor bij verhoogde proces-temperatuur behandelen van organisch materiaal, 10 bijvoorbeeld biomassa en/of al dan niet kunststof bevattend afval, welke inrichting omvat: een reactor met een toevoer voor te behandelen materiaal, een eerste afvoer voor behandeld materiaal, en een tweede afvoer voor bij het behandelen ontstaan 15 brandbaar gas; een verbrandingskamer, waarin het brandbare gas met zuurstof, bijvoorbeeld met lucht, wordt verbrand, aan welke verbrandingskamer een afvoer voor het ontstane rookgas aansluit; 20 gekenmerkt door temperatuurinstelmiddelen voor het instellen van de temperatuur van dat rookgas ter verkrijging van verwarmingsgas; en verwarmingsmiddelen voor het met het 25 verwarmingsgas verwarmen van de wand van de reactor en daarmee tevens het daarin aanwezige materiaal; zodanig, dat het proces in de reactor, na een initiële opwarming met externe energie, autotherm plaatsvindt. 30

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarin de temperatuurinstelmiddelen zijn ingericht voor het aan het rookgas toevoeren van koelmedium.

3. Inrichting volgens conclusie 2, waarin het koelmedium lucht is.

4. Inrichting volgens conclusie 2, waarin het O koelmedium water is.

5. Inrichting volgens conclusie 4, waarin de temperatuurinstelmiddelen zijn ingericht voor het afgeven 5 van verneveld water.

6. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarin de procestemperatuur in de reactor 100 - 900°C bedraagt. 10

7. Inrichting volgens conclusie 6, waarin de procestemperatuur in de reactor 250 - 450°C bedraagt.

8. Inrichting volgens een der voorgaande 15 conclusies waarin de procestemperatuur wordt gekozen in afhankelijkheid van de aard van het te behandelen materiaal.

9. Inrichting volgens een der voorgaande 20 conclusies, omvattende een droger, waarin het te behandelen materiaal wordt gedroogd, bijvoorbeeld van ongeveer 30 - 50% RH tot maximaal 20% RH, bij voorkeur maximaal 10% RH, welke droger wordt verwarmd door een deel van het afvoergas uit de reactor. 25

10. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarin de reactor een in hoofdzaak horizontale buis met een transportschroef omvat.

11. Inrichting volgens conclusie 10, waarin de reactor ten minste twee met een hoogteverschil via een stortbuis aan elkaar aansluitende buizen met transportschroeven omvat, zodanig dat het materiaal vanuit een buis door de of elke stortbuis naar de 35 volgende buis wordt gestort.

12. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, omvattende onderdrukmiddelen voor het creëren en in stand houden van een onderdruk in de reactor van ongeveer -5 tot -0,5 mbar. 5