WO2007093143A1 - Einrichtung und verfahren zur herstellung brennbarer pellets aus pferdemist - Google Patents

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WO2007093143A1
WO2007093143A1 PCT/DE2007/000114 DE2007000114W WO2007093143A1 WO 2007093143 A1 WO2007093143 A1 WO 2007093143A1 DE 2007000114 W DE2007000114 W DE 2007000114W WO 2007093143 A1 WO2007093143 A1 WO 2007093143A1
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manure
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Axel Modrow
Fabian Modrow
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Axel Modrow
Fabian Modrow
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    • 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
    • C10L5/42—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on animal substances or products obtained therefrom, e.g. manure
    • 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
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    • 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 device and a method for producing combustible pellets from horse manure.
  • horse manure is used as fertilizer, which is distributed on meadows, pastures and fields.
  • horse manure is used on mushroom plantations.
  • horse manure is disposed of in waste incineration plants.
  • a fermentation device for organic waste for the reduction of large output which has a closed container, a filling opening, an outlet opening, a stirring means and exhaust means for exhaust gas.
  • DE -198 60 983 A1 discloses a reactor for composting biodegradable substances, such as manure, with an air guide from bottom to top.
  • DE 36 30 637 C2 describes a device for carrying out a biological conversion of organic substances within a collecting container, which has at least one seepage water receiving deposition chamber.
  • DE 10 2004 029 854 A1 proposes compressing the horse manure together in a collecting container and predrying under forced ventilation. After admixture of aggregates then briquettes or pellets are to be produced as energy sources.
  • the object of the invention is therefore to provide an improved process for the production of combustible pellets from horse manure as well as an improved device carrying out the process.
  • the object is achieved by the method of the type mentioned by the steps:
  • the pre-drying step is preferably ended only when the average residual moisture content is in the range of 15% to 30% and preferably in the range of 15% to 20%. However, this is weather dependent. While in the warm season by the increase of the saturation deficits of the outside air a residual moisture content of 15% to 20% can be achieved by self-heating of the deposited horse manure, sets the ventilation cycle in the cold season only from a temperature difference of 5 0 C to 10 0 C. Due to the decreasing self-heating and slowing down of the drying process with increasing drying time, only a residual water content of 30% to 40% may be achieved during pre-drying in the cold season.
  • Predrying should be carried out at rest for at least 48 hours. It is advantageous if a temperature of over 70 0 C is achieved without ventilation, for example, by the ventilation system of the collecting container is controlled accordingly. Due to the heat of the horse manure, which is in the range of 80 0 C to 90 0 C, then takes place a sterilization of the fresh horse manure, so that harmful contamination by bacteria and fungi is prevented or at least reduced.
  • the dried horse manure should be crushed to a maximum grain size of 2 mm using, for example, a hammer mill. This is a prerequisite for so-called “biofuel pellets”, which are crushed into powder before combustion and blown through special nozzles in a combustion chamber and burned and optionally converted into electrical energy.
  • the object is further achieved by the device of the type mentioned by:
  • a shredder for shredding the horse manure predried in at least one collecting container to a middle one
  • a post-drying unit communicating with the output of the shredder for post-drying the comminuted horse manure to a residual moisture content in the range of 4% to 12%;
  • a moistening device for moistening the after-dried and shredded horse manure to a water content in the range of 14% to 24%;
  • a pelleting press for producing pellets from the moistened horse manure.
  • it is essential to dry the pre-dried and shredded horse manure and moisten again before pelleting.
  • a cyclone for pneumatically conveying the shredded horse manure is arranged at the outlet of the shredder. With the help of the cyclone in addition to the pneumatic transport and a water discharge for drying.
  • the actual post-drying itself is preferably carried out with a belt dryer, on which the pre-dried and shredded material is transported.
  • a belt dryer on which the pre-dried and shredded material is transported.
  • the air flowing through the conveyor belt of the belt dryer air at a temperature of in the range of 40 0 C to 90 0 C, the moisture is absorbed and sucked up with a forced ventilation. Due to the low bulk density of less than 50 kg / m 3 , only a forced ventilation, but not a pressure vent should be made.
  • the after-dried material can then be reduced to a maximum particle size of 2 mm, so that the material can then be injected into a combustion chamber.
  • the pellets At the outlet of the pelleting press, the pellets have a relatively high temperature. It then turned out that the quality may suffer as a result of the rapid absorption of outside air humidity, which the pellets can absorb due to their high temperature. It is therefore advantageous if a cooling and drying unit is arranged at the outlet of the pelleting press to dry the pellets to a residual moisture content of less than 10% and to cool down to a temperature of below 40 0 C with preheated outside air, wherein the outside air is at a temperature should have in the range of 20 0 C to 40 0 C.
  • Figure 1 - a schematic block diagram of a device for
  • FIG. 1 shows a block diagram of a device 1 for producing pellets of horse manure.
  • the horse manure is collected at the place of origin, ie locally in the horse farms in storage tanks 2 and pre-dried.
  • the collected horse manure should be filled in fresh form without intermediate storage in the collection container 2.
  • the material should be fed through a screw compactor for mechanical drying before or during filling in the sump 2 by compaction to a residual moisture content of 45% to 55%, for compaction, mixing and crushing of larger balls and moisture in the sump 2 is the Horse manure then kept in its original state without ventilation at more than 70 0 C to be subjected to its own heat (80 0 C to 90 0 C) a sterilization process.
  • the mechanical drying (compression) liquid is continuously discharged and collected by a drainage system.
  • a ventilation process with forced ventilation is followed by a drying process.
  • the ventilation cycle is temperature-controlled and begins in the cold season only from a temperature difference of about 5 0 C to 10 0 C. Dewatering is lower in this season than in the warm season, when the saturation deficit of outdoor air increases with increasing temperature. The self-heating decreases with increasing drying time, so that the drying process slows down.
  • the horse manure deposited in the collecting containers 2 has the property that the structure of the Halmgurt is greatly weakened (decomposed) by urea (H 2 N - CO - NH 2 ).
  • the minimum residence time for the structural weakening and drying of the horse manure in the collecting container 2 is 48 hours.
  • ammonia (NH3) is prevented by ventilation of the horse manure in the collection container 2. Ammonia is produced only under exclusion of oxygen. Nitrogen is released into the ambient air during predrying.
  • the filled sump 2 are picked up with trucks 3 in exchange at the horse farms and brought to a central pelleting plant.
  • the collection container 2 may be collection containers or Polyflex bag.
  • Polyflex bags are flexible bags made from a fabric made of polyethylene-containing material.
  • the pre-dried in the collection container 2 horse manure is transported by a truck 3 for pelleting and in a task bunker 4th tilted with discharge system.
  • a Austragsdosierschnecke 5 and inclined screw conveyor 6 the material is then fed to a shredder 7.
  • a comminution of the stalk crops to a maximum of 120 mm and a crushing of balls and solid lumps of pre-dried horse manure.
  • the raw material is homogenized.
  • the shredder 7 preferably has four triangular flat iron (knife) on a rotating disk.
  • the comminuted material is then fed via a pneumatic conveying path 8 via a cyclone 9, which is connected to a filter 10 and fan 11, a reservoir 12.
  • a metering screw 13 the material is then fed to a post-drying unit 14. Furthermore, a return screw 15 is provided, which opens into the reservoir 12 to provide a circulation system and to ensure that the material is circulated in the reservoir 12.
  • the reservoir also has a stirrer.
  • the post-drying unit 14 is a belt dryer with an air-permeable belt.
  • the nachzutrocknende, shredded and pre-dried material is evenly distributed on the air-permeable belt using the metering screw 13. Outside air is sucked in at the side of the belt dryer. Under the air-permeable belt are large-scale heat exchangers, the
  • the heated air then flows through the bottom of the belt and the nachzutrockenden thereon
  • the heated air takes the moisture from the nachzutrocknenden
  • the after-dried material is fed by means of an inclined screw conveyor 16 via an elevator 17, a further storage container 18 with stirrer.
  • the raw material to be processed should, if possible, not come to a standstill up to the reservoir 18. With a moisture content of over 15%, it provides an ideal breeding ground for bacteria and fungi. With the help of the return screw 15, a standstill in the first reservoir 12 and the post-drying unit 14 is ensured. At the outlet of the post-drying unit 14, by contrast, the material is sterile with a residual moisture content of less than 10% and can be stored for a longer period of time.
  • the dried material is fed via a metering screw 19 of a hammer mill 20.
  • This has a filter, a collection container, a discharge check and a lock.
  • the hammer mill 20 With the hammer mill 20, the after-dried material is comminuted to a maximum grain size of 2 mm.
  • a discharge screw 21 and a collecting container 22 are provided at the outlet of the discharge screw 21.
  • the material comminuted with the hammer mill 20 is supplied via an elevator 23, a moistening unit (conditioner) 24.
  • the moisture content of the post-dried and further comminuted material of less than 10% is increased with steam to a residual moisture content of in the range of 16% to 22%.
  • the moistened material is then fed to another storage vessel 25 with agitator and passed through a metering screw 26 in a pelleting press 27.
  • the material has a very low density of less than 50 when loose kg / m 3 , so that the metering screw 26 is provided for conveying the material into the pelleting space of the pelleting press 27.
  • the horse manure pretreated as described above can be pelletized without additives because sufficient strength is achieved by the composition of the ingredients and the drying treatment.
  • the calorific values are suitable for use as fuel on a small and industrial scale.
  • the pellets are fed to a cooling and drying unit 30.
  • a pressure drop to over 1000 Pa is preferably enforced.
  • the pellets are then stored in silos 34a, 34b, which are controlled by a distribution controller. Via outlet slides 37a, 37b, 37c and a pellet controller 38, the pellets are then loaded into trucks 39, rail vehicles or ships.
  • the pellets are guided by the pellet controller 38 via an elevator 40 under an aspiration filter 41 into the truck 39.
  • the device 1 preferably has a combined heat and power plant 42 with a buffer memory 43 for storing thermal energy.
  • the combined heat and power plant 42 is connected to a public power grid 44 to at least when switching off the device 1 to feed the electrical energy generated in the power grid.
  • the combined heat and power plant 42 can be operated with the pellets produced or with other fuels, such as vegetable oils.

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung von Pellets aus Pferdemist hat die Schritte: a) Deponieren von frischem Pferdemist in einem allseits geschlossenem Sammelbehälter (2), der eine definierte Luftführung aufweist; b) Vortrocknen des frischen Pferdemistes in dem Sammelbehälter (2) derart, dass der Pferdemist mindestens über einen Zeitraum von einer Stunde einer Temperatur von mehr als 700C ausgesetzt ist; c) Zerkleinern des auf einen Restfeuchtegehalt von maximal 45 % bezogen auf die Gesamtmasse des vorgetrockneten Pferdemistes derart, dass der Pferdemist eine mittlere Faserlänge von maximal 120 mm aufweist; d) Nachtrocknen des zerkleinerten Pferdemistes auf einen Restfeuchtegehalt im Bereich von 4 % bis 12 % bezogen auf die Gesamtmasse des zerkleinerten Pferdemistes; e) Befeuchten des nachgetrockneten und zerkleinerten Pferdemistes derart, dass der Wassergehalt des resultierenden befeuchteten Pferdemistes im Bereich von 14 % bis 24 % bezogen auf die Gesamtmasse beträgt; f) Pelletieren des im Schritt e) befeuchteten Pferdemistes.

Description

Einrichtung und Verfahren zur Herstellung brennbarer Pellets aus Pferdemist
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur Herstellung brennbarer Pellets aus Pferdemist.
Die Lagerung und Entsorgung von Pferdemist erfolgt herkömmlicherweise auf Misthaufen, die auf fest installierten Mistplatten mit einem Ablauf zum Schutz des Grundwassers gelagert werden. Durch Regenwasser wird Jauche ausgespült, und zusätzliches Tageslicht beschleunigt die Verwesung. Zudem hat Ungeziefer freien Zugang und kann sich ungestört ernähren und vermehren. Von Pferden ausgeschiedene Pferdeparasiten, die in den Misthaufen gelangen, können sich in einem solchen Klima hervorragend weiter entwickeln. Zudem ist die große Entwicklung unangenehm.
Der Pferdemist wird als Dünger verwertet, der auf Wiesen, Weiden und Äcker verteilt wird. Zudem wird Pferdemist auf Champignon-Plantagen eingesetzt. Weiterhin wird Pferdemist in Müllverbrennungsanlagen entsorgt.
Ein Problem bei der Verbrennung von Pferdemist stellt sich jedoch darin, dass der Brennwert üblicherweise reduziert und durch die Verunreinigung durch Bakterien sowie den relativen hohen Feuchtigkeitsgehalt nicht vorhersagbar ist.
Aus der DE 693 14 286 T 2 ist eine Fermentationsvorrichtung für organische Abfälle zur Verminderung von Großabgabe bekannt, die einen geschlossenen Behälter, eine Befüllöffnung, eine Austrittsöffnung, ein Rührmittel und Abzugsmittel für Abgas aufweist.
Die DE -198 60 983 A1 offenbart einen Rottereaktor zur Kompostierung biologisch abbaubarer Stoffe, wie beispielsweise Stallmist, mit einer Luftführung von unten nach oben. DE 36 30 637 C2 beschreibt eine Vorrichtung zur Durchführung einer biologischen Umwandlung von organischen Stoffen innerhalb eines Sammelbehälters, der mindestens eine Sickerwasser aufnehmende Abscheidekammer hat.
In der DE 102 26 538 A1 und der DE 202 13 113 U1 ist eine Heizanlage zur Verbrennung von Pferdedung beschrieben, die einem Kurz- oder Langzeitlager als Zwischenlager zugeführt und anschließend in den Heizkessel gefördert und verbrannt wird. Der Pferdedung wird von Entmistungsställen über eine pneumatische Transporteinrichtung zu einer Trocknungseinrichtung transportiert, dort getrocknet und zwischengespeichert. Der getrocknete Pferdedung kann zu Briketts verpresst werden.
Zur Verbrennung von Brennstoffen sind jedoch Randbedingungen einzuhalten. Zudem ist der Wirkungsgrad der Briketts nicht optimal.
In der DE 10 2004 029 854 A1 wird vorgeschlagen, den Pferdemist in einem Sammelcontainer zusammen zu verdichten und unter Zwangsbelüftung vorzutrocknen. Nach Zumischung von Zuschlagsstoffen sollen dann Briketts oder Pellets als Energieträger hergestellt werden.
Auch hier stellt sich das Problem, dass die vorgeschriebenen Randbedingungen, wie z.B. Wassergehalt, Aschegehalt, Kohlenstoff- und Wasserstoffgehalt, Stickstoffgehalt, Schwefelgehalt sowie der Verbrennungswirkungsgrad nicht eingehalten bzw. nicht zuverlässig vorherbestimmt werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es daher ein verbessertes Verfahren zur Herstellung brennbarer Pellets aus Pferdemist sowie eine das Verfahren ausführende verbesserte Einrichtung zu schaffen. Die Aufgabe wird mit dem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst durch die Schritte:
a) Deponieren von frischem Pferdemist in einem allseits geschlossenem Sammelbehälter, der eine definierte Luftführung aufweist; b) Vortrocknen des frischen Pferdemistes in dem Sammelbehälter derart, dass der Pferdemist mindestens über einen Zeitraum von einer Stunde einer Temperatur von mehr als 70 0C ausgesetzt ist; c) Zerkleinern des auf einen Restfeuchtegehalt von maximal 45 % bezogen auf die Gesamtmasse des vorgetrockneten Pferdemistes derart, dass der Pferdemist eine mittlere Faserlänge von maximal 120 mm aufweist; d) Nachtrocknen des zerkleinerten Pferdemistes auf einen Restfeuchtegehalt im Bereich von 4 % bis 12 % bezogen auf die
Gesamtmasse des zerkleinerten Pferdemistes; e) Befeuchten des nachgetrockneten und zerkleinerten Pferdemistes derart, dass der Wassergehalt des resultierenden befeuchteten Pferdemistes im Bereich von 14 % bis 24 % bezogen auf die Gesamtmasse beträgt; und f) Pelletieren des im Schritt e) befeuchteten Pferdemistes.
Es hat sich überraschend gezeigt, dass es nicht ausreicht, den Pferdemist zu trocknen und nach Zerkleinerung zu verpressen. Vielmehr ist es unbedingt erforderlich, nach der Deponierung des frischen Pferdemistes in einem allseits geschlossenen Sammelbehälter und der entsprechenden Vortrocknung und einer Vorzerkleinerung den zerkleinerten Pferdemist auf einen Restfeuchtegehalt im Bereich von 4 % bis 12 % nachzutrocknen, d.h. eine Trockenmasse von mindestens 88 % zu erreichen. Es muss nämlich beachtet werden, dass der vorgetrocknete und zerkleinerte Pferdemist bei einem Restfeuchtegehait von über 15 % einen idealen Nährboden für Bakterien und Pilze bildet und zur Sicherstellung eines brauchbaren Ausgangsmaterials durch die Nachtrocknung auf einen Restfeuchtegehalt von unter 12 %, vorzugsweise unter 10 %, dieses steril wird.
Zur Pelletierung ist es dann erforderlich, das zu pelletierende Material auf eine Trockenmasse im Bereich von 36 % bis 86 % zu bringen. Das zur Sterilisierung stärker getrocknete Material hat sich als nicht geeignet zur Pelletierung herausgestellt.
Der Schritt des Vortrocknens wird vorzugsweise erst dann beendet, wenn der mittlere Restfeuchtegehalt im Bereich von 15 % bis 30 % und bevorzugt im Bereich von 15 % bis 20 % liegt. Dies ist allerdings witterungsabhängig. Während in der warmen Jahreszeit durch das Ansteigen der Sättigungsdefizite der Außenluft ein Restfeuchtegehalt von 15 % bis 20 % durch Selbsterwärmung des deponierten Pferdemistes erreicht werden kann, setzt der Belüftungszyklus in der kalten Jahreszeit erst ab einer Temperaturdifferenz von 5 0C bis 10 0C ein. Aufgrund der mit zunehmender Trocknungsdauer abnehmenden Selbsterwärmung und Verlangsamung des Trocknungsprozesses kann bei der Vortrocknung in der kalten Jahreszeit unter Umständen nur ein Restwassergehalt von 30 % bis 40 % erreicht werden.
Vorteilhaft ist es, wenn vor der Deponierung beispielsweise durch einen Schneckenverdichter in der Einfüllöffnung des Sammelcontainers eine Verdichtung und mechanische Trocknung des frischen Pferdemistes auf einen Restfeuchtegehalt im Bereich von 45 % bis 55 % durchgeführt wird.
Die Vortrocknung sollte im Ruhezustand über einen Zeitraum von mindestens 48 Stunden durchgeführt werden. Vorteilhaft ist es, wenn dabei ohne Be- und Entlüftung eine Temperatur von über 70 0C erreicht wird, indem beispielsweise das Lüftungssystem des Sammelcontainers entsprechend angesteuert wird. Durch die Eigenwärme des Pferdemistes, die im Bereich von 80 0C bis 90 0C liegt, erfolgt dann eine Sterilisation des frischen Pferdemistes, so dass schädliche Kontamination durch Bakterien und Pilze verhindert bzw. mindestens reduziert wird.
Der nachgetrocknete Pferdemist sollte auf eine Korngröße von maximal 2 mm beispielsweise mit Hilfe einer Hammermühle zerkleinert werden. Dies ist eine Voraussetzung für so genannte „Biofuel-Pellets", die vor der Verbrennung zu Pulver zerrieben und über spezieile Düsen in einen Brennraum eingeblasen und verbrannt sowie gegebenenfalls in elektrische Energie umgewandelt werden.
Die Aufgabe wird weiterhin durch die Einrichtung der eingangs genannten Art gelöst durch:
- mindestens einen allseits geschlossenen Sammelbehälter mit definierte Luftführung zur Deponierung von frischem Pferdemist und Vortrocknung derart, dass der Pferdemist mindestens über einen Zeitraum von einer Temperatur von mehr als 70 0C ausgesetzt werden kann;
- einem Schredder zur Zerkleinerung des im mindestens einen Sammelbehälter vorgetrockneten Pferdemistes auf eine mittlere
Faserlänge von maximal 120 mm;
- einer mit dem Ausgang des Schredders kommunizierende Nachtrocknungseinheit zur Nachtrocknung des zerkleinerten Pferdemistes auf einen Restfeuchtgehalt im Bereich von 4 % bis 12 %;
- einer Befeuchtungseinrichtung zur Befeuchtung des nachgetrockneten und zerkleinerten Pferdemistes auf einen Wassergehalt im Bereich von 14 % bis 24 %; und
- einer Pelletierpresse zum Herstellen von Pellets aus dem befeuchteten Pferdemist. Zur Herstellung von brennbaren Pellets aus Pferdemist ist es wesentlich, den vorgetrockneten und geschredderten Pferdemist nachzutrocknen und vor der Pelletierung wieder zu befeuchten.
Vorteilhaft ist es, wenn am Ausgang des Schredders ein Zyklon zur pneumatischen Förderung des zerkleinerten Pferdemistes angeordnet ist. Mit Hilfe des Zyklons erfolgt neben dem pneumatischen Transport auch ein Wasseraustrag zur Nachtrocknung.
Die eigentliche Nachtrocknung selbst wird jedoch vorzugsweise mit einem Bandtrockner durchgeführt, auf dem das vorgetrocknete und geschredderte Material transportiert wird. Mit der durch das Transportband des Bandtrockners durchströmenden Luft mit einer Temperatur von im Bereich von 40 0C bis 90 0C wird die Feuchtigkeit aufgenommen und mit einer Zwangsentlüftung nach oben abgesogen. Aufgrund der geringen Schüttdichte von weniger als 50 kg/m3 sollte nur eine Zwangsentlüftung, nicht jedoch eine Druckentlüftung vorgenommen werden.
Mit einer Hammermühle kann das nachgetrocknete Material dann auf eine Korngröße von maximal 2 mm zerkleinert werden, so dass sich das Material dann in einen Brennraum eindüsen lässt.
Am Ausgang der Pelletierpresse haben die Pellets eine relativ hohe Temperatur. Es hat sich dann herausgestellt, dass die Qualität durch rapide Aufnahme von Außenluftfeuchte, die die Pellets aufgrund ihrer hohen Temperatur aufnehmen können, unter Umständen leidet. Es ist daher vorteilhaft, wenn am Ausgang der Pelletierpresse eine Kühl- und Trocknungseinheit angeordnet ist, um die Pellets auf einen Restfeuchtegehalt von weniger als 10 % zu trocknen und auf eine Temperatur von unter 40 0C mit vorgewärmter Außenluft herabzukühlen, wobei die Außenluft eine Temperatur im Bereich von 20 0C bis 40 0C haben sollte. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 - schematisches Blockdiagramm einer Einrichtung zur
Herstellung brennbarer Pellets mit Verfahrensflussdiagramm.
Die Figur 1 lässt ein Blockdiagramm einer Einrichtung 1 zur Herstellung von Pellets aus Pferdemist erkennen. Der Pferdemist wird am Ort der Entstehung, d.h. vor Ort in den Pferdebetrieben in Sammelbehältern 2 gesammelt und vorgetrocknet. Der eingesammelte Pferdemist sollte dabei unbedingt in frischer Form ohne Zwischenlagerung in den Sammelbehälter 2 gefüllt werden. Vorzugsweise sollte das Material durch einen Schneckenverdichter zur mechanischen Trocknung vor oder während des Einfüllens in den Sammelbehälter 2 geführt werden Durch Verdichtung auf einen Restfeuchtegehalt von 45 % bis 55 %, zur Verdichtung, Vermischung und Zerkleinerung von größeren Knäueln und Feuchtigkeitsnestern in dem Sammelbehälter 2 wird der Pferdemist dann im Urzustand ohne Be- und Entlüftung bei über 70 0C gehalten, um durch seine Eigenwärme (80 0C bis 90 0C) einem Sterilisationsprozess unterzogen zu werden. Während der Lagerung des gesammelten Pferdemistes im Sammelbehälter 2 wird durch die mechanische Trocknung (Verdichtung) Flüssigkeit durch ein Ablaufsystem kontinuierlich abgegeben und aufgefangen. Zudem erfolgt durch eine Belüftung mit Zwangsentlüftung ein Trocknungsprozess.
Bei frischem, feuchtem Pferdemist kommt es aufgrund der biologischen Aktivität zu einer Erwärmung im Inneren der Schüttung des Sammelbehälters 2. Die gezielte Ausnutzung dieser Energie, die aus dem Substan∑abbau stammt, ist mit einer aktiven Belüftung des Sammelbehälters 2 möglich. Dies geschieht mit kalter Außenluft (Belüftungskühlung). Die Selbsterwärmung im deponierten Pferdemist erhöht das Wasseraufnahmevermögen der Luft. Durch intermittierende Belüftung wird die feuchte Luft im Pferdemist durch die Zwangsentlüftung abgeführt, wobei der Pferdemist abkühlt.
Der Belüftungszyklus ist temperaturgesteuert und setzt in der kalten Jahreszeit erst ab einer Temperaturdifferenz von ca. 5 0C bis 10 0C ein. In dieser Jahreszeit ist der Wasserentzug geringer als in der warmen Jahreszeit, in der das Sättigungsdefizit der Außenluft mit steigender Temperatur ansteigt. Die Selbsterwärmung nimmt mit zunehmender Trocknungsdauer ab, so dass sich der Trocknungsprozess verlangsamt.
Im Ergebnis werden ein Restwassergehalt von 15 % bis 20 % in der warmen Jahreszeit und ein Restwassergehalt von 30 % bis 40 % in der kalten Jahreszeit erreicht.
Der in den Sammelbehältern 2 deponierte Pferdemist hat die Eigenschaft, dass die Struktur des Halmgurtes durch Harnstoff (H2N - CO - NH2) stark geschwächt (zersetzt) ist. Die Mindestverweildauer für die Strukturschwächung und Trocknung des Pferdemistes im Sammelbehälter 2 beträgt 48 Stunden.
Die Entstehung von Ammoniak (NH3) wird durch Be-/Entlüftung des Pferdemistes im Sammelbehälter 2 verhindert. Ammoniak entsteht nur unter Sauerstoffausschluss. Stickstoff wird bei der Vortrocknung in die Umgebungsluft abgegeben.
Die gefüllten Sammelbehälter 2 werden mit Lastwagen 3 im Austausch bei den Pferdebetrieben abgeholt und zu einer zentralen Pelletieranlage gebracht. Die Sammelbehälter 2 können Sammelcontainer oder Polyflex-Beutel sein. Polyflex-Beutel sind flexible Beutel aus einem Gewebe, das aus polyethylenhaltigem Material besteht.
Der im Sammelbehälter 2 vorgetrocknete Pferdemist wird mit einem Lastkraftwagen 3 zur Pelletieranlage transportiert und in einen Aufgabebunker 4 mit Austragungssystem gekippt. Über eine Austragsdosierschnecke 5 und Schrägförderschnecke 6 wird das Material dann einem Schredder 7 zugeführt. In dem Schredder erfolgt eine Zerkleinerung der Halmgüter auf maximal 120 mm und eine Zerkleinerung von Knäueln und festen Klumpen des vorgetrockneten Pferdemistes. Zudem wird der Rohstoff homogenisiert. Der Schredder 7 weist vorzugsweise vier dreieckige Flacheisen (Messer) auf einer rotierenden Scheibe auf.
Das zerkleinerte Material wird dann über eine pneumatische Förderstrecke 8 über einen Zyklon 9, der an einem Filter 10 und Ventilator 11 angeschlossen ist, einem Vorratsbehälter 12 zugeführt.
Über eine Dosierschnecke 13 wird das Material dann einer Nachtrocknungseinheit 14 zugeführt. Weiterhin ist eine Rückführschnecke 15 vorgesehen, die in den Vorratsbehälter 12 mündet, um ein Kreislaufsystem zu schaffen und zu gewährleisten, dass das Material im Vorratsbehälter 12 umgewälzt wird. Hierzu hat der Vorratsbehälter zudem ein Rührwerk.
Die Nachtrocknungseinheit 14 ist ein Bandtrockner mit einem luftdurchlässigen Band. Das nachzutrocknende, zerkleinerte und vorgetrocknete Material wird auf dem luftdurchlässigen Band mit Hilfe der Dosierschnecke 13 gleichmäßig verteilt. An der Seite des Bandtrockners wird Außenluft angesogen. Unter dem luftdurchlässigen Band befinden sich großflächige Wärmetauscher, die den
Luftstrom wahlweise zwischen 40 0C bis 90 0C erwärmen. Die erwärmte Luft durchströmt dann unten das Band und das daraufliegende nachzutrocknende
Material. Die erwärmte Luft nimmt die Feuchtigkeit aus dem nachzutrocknenden
Pferdemist auf und wird mit einer Zwangsentlüftung nach oben abgesogen.
Mindestens vor und nach dem Bandtrockner wird eine kontinuierliche Feuchtigkeitsmessung durchgeführt und in Abhängigkeit von dem
Feuchtegehalt des Eingangsmaterials die Geschwindigkeit des Bandes und die Temperatur des Luftstroms geregelt, so dass das nachgetrocknete Material eine Trockenmasse von bevorzugt 92 % (± 1 %) hat.
Das nachgetrocknete Material wird mit einer Schrägförderschnecke 16 über einen Elevator 17, einem weiteren Vorratsbehälter 18 mit Rührwerk zugeführt.
Das zu verarbeitende Rohmaterial sollte nach Möglichkeit bis zu dem Vorratsbehälter 18 nicht zum Stillstand kommen. Es bietet mit einem Feuchtigkeitsgehalt von über 15 % einen idealen Nährboden für Bakterien und Pilze. Mit Hilfe der Rückführschnecke 15 wird ein Stillstand im ersten Vorratsbehälter 12 und der Nachtrocknungseinheit 14 sichergestellt. Am Ausgang der Nachtrocknungseinheit 14 ist das Material hingegen mit einem Restfeuchtegehalt von unter 10 % steril und kann über einen längeren Zeitraum gelagert werden.
Das nachgetrocknete Material wird über eine Dosierschnecke 19 einer Hammermühle 20 zugeführt. Diese hat einen Filter, einen Sammelbehälter, eine Austragungsschecke und eine Schleuse. Mit der Hammermühle 20 wird das nachgetrocknete Material auf eine Korngröße von maximal 2 mm zerkleinert.
Zum Abscheiden von Schwergut und Metall sind eine Austragungsschnecke 21 und ein Auffangbehälter 22 am Ausgang der Austragungsschnecke 21 vorgesehen.
Das mit der Hammermühle 20 zerkleinerte Material wird über einen Elevator 23, einer Befeuchtungseinheit (Konditioneur) 24 zugeführt. In der Befeuchtungseinheit 24 wird mit Wasserdampf der Feuchtigkeitsgehalt des nachgetrockneten und weiter zerkleinerten Materials von unter 10 % auf einen Restfeuchtegehalt von im Bereich von 16 % bis 22 % heraufgesetzt. Das befeuchtete Material wird dann einem weiteren Vorratsbehälter 25 mit Rührwerk zugeführt und über eine Dosierschnecke 26 in eine Pelletierpresse 27 geleitet. Das Material hat im losen Zustand eine sehr geringe Dichte von weniger als 50 kg/m3, so dass die Dosierschnecke 26 zur Förderung des Materials in den Pelletierraum der Pelletierpresse 27 vorgesehen. Im Unterschied zu anderen Brennstoffen kann der, wie oben beschrieben, vorbehandelte Pferdemist ohne Zusatzstoffe pelletiert werden, da durch die Zusammensetzung der Inhaltsstoffe und die Trocknungsbehandlung eine ausreichende Festigkeit erzielt wird. Zudem sind die Brennwerte zur Verwendung als Brennstoff im kleinen und industriellen Maßstab geeignet.
Über eine Schrägförderschnecke 28 und einen Elevator 29 werden die Pellets einer Kühl- und Trocknungseinheit 30 zugeführt. In der Trocknungseinheit wird vorzugsweise ein Druckabfail auf über 1000 Pa erzwungen.
Durch die Reibung und Verdichtung des zu pelletierenden Materials in der Ringmatrize der Pelletierpresse 27 erreichen die Pellets beim Austritt Temperaturen zwischen 80 0C und 100 0C. Da die Pellets in diesem Zustand einen höheren Feuchtigkeitsgehalt als vergleichbarer Brennstoff-Pellets aus anderen Materialien haben, wird die Kühleinheit mit vorgewärmter Außen luft (20 0C bis 40 0C) geschickt, um die Pellets auf unter 10 % Feuchtigkeitsgehalt zu trocknen.
Über eine Siebmaschine 31 und ein Pelletförderband 32 sowie einen weiteren Elevator 33 werden die Pellets dann in Silos 34a, 34b gelagert, die über einen Verteilregler angesteuert werden. Über Auslaufschieber 37a, 37b, 37c und ein Pelletregler 38 werden die Pellets dann in Lkws 39, Schienenfahrzeuge oder Schiffe verladen.
Hierzu werden die Pellets von dem Pelletregler 38 über einen Elevator 40 unter einem Aspirationsfilter 41 in den Lastkraftwagen 39 geleitet.
Die Einrichtung 1 hat vorzugsweise ein Blockheizkraftwerk 42 mit einem Pufferspeicher 43 zur Speicherung von thermischer Energie. Das Blockheizkraftwerk 42 ist mit einem öffentlichen Stromnetz 44 verbunden, um mindestens bei Abschaltung der Einrichtung 1 die erzeugte elektrische Energie in das Stromnetz zu speisen.
Das Blockheizkraftwerk 42 kann mit den erzeugten Pellets oder mit sonstigen Kraftstoffen, wie zum Beispiel Pflanzenölen, betrieben werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung brennbarer Pellets aus Pferdemist mit den
Schritten:
a) Deponieren von frischem Pferdemist in einem allseits geschlossenem Sammelbehälter (2), der eine definierte Luftführung aufweist; b) Vortrocknen des frischen Pferdemistes in dem Sammelbehälter (2) derart, dass der Pferdemist mindestens über einen Zeitraum von einer Stunde einer Temperatur von mehr als 7O0C ausgesetzt ist; c) Zerkleinern des auf einen Restfeuchtegehalt von maximal 45 % bezogen auf die Gesamtmasse des vorgetrockneten Pferdemistes derart, dass der Pferdemist eine mittlere Faserlänge von maximal 120 mm aufweist; d) Nachtrocknen des zerkleinerten Pferdemistes auf einen Restfeuchtegehalt im Bereich von 4 % bis 12 % bezogen auf die Gesamtmasse des zerkleinerten Pferdemistes; e) Befeuchten des nachgetrockneten und zerkleinerten Pferdemistes derart, dass der Wassergehalt des resultierenden befeuchteten
Pferdemistes im Bereich von 14 % bis 24 % bezogen auf die Gesamtmasse beträgt; f) Pelletieren des im Schritt e) befeuchteten Pferdemistes.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vortrocknen im .Schritt b) beendet wird, wenn der Pferdemist einen mittleren Feuchtegehalt im Bereich von 15 % bis 30 % bezogen auf die Gesamtmasse und bevorzugt im Bereich von 15 bis 20 % aufweist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgetrocknete Pferdemist im Schritt d) auf einen Restfeuchtegehalt in Bereich von 6 % bis 10 % bezogen auf die Gesamtmasse und bevorzugt auf einen mittleren Restfeuchtegehalt im Bereich von 8 % bezogen auf die Gesamtmasse nachgetrocknet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Befeuchten im Schritt d) auf einen
Restfeuchtegehalt im Bereich von 16 % bis 22 % und bevorzugt im Bereich von 18 % bezogen auf die Gesamtmasse erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Verdichten des frischen Pferdemistes vor der Deponierung im
Schritt a), so dass der Restfeuchtegehalt im Bereich von 45 % bis 55 % bezogen auf die Gesamtmasse liegt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, durch gekennzeichnet, dass das Vortrocknen im Sammelbehälter (2) über einen Zeitraum von mindestens 48 Stunden erfolgt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Zerkleinern des nachgetrockneten Pferdemistes auf eine Korngröße von maximal 2 mm.
8. Einrichtung (1) zur Herstellung brennbarer Pellets aus Pferdemist mit dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch
- mindestens einen allseits geschlossenen Sammelbehälter (2) mit definierter Luftführung zur Deponierung von frischem Pferdemist und Vortrocknung derart, dass der Pferdemist mindestens über einen Zeitraum von einer Temperatur von mehr als 70 0C ausgesetzt werden kann; - einem Schredder (7) zur Zerkleinerung des im mindestens einen Sammelbehälter (2) vorgetrockneten Pferdemistes auf eine mittlere Faserlänge von maximal 120 mm;
- einer mit dem Ausgang des Schredders (7) kommunizierende Nachtrockungseinheit (14) zur Nachtrockung des zerkleinerten
Pferdemistes auf einen Restfeuchtegehalt im Bereich von 4 % bis 12 %;
- einer Befeuchtungseinrichtung zur Befeuchtung des nachgetrockneten und zerkleinerten Pferdemistes auf einen Wassergehalt im Bereich von 14 % bis 24 %;
- einer Pelletierpresse zum Herstellen von Pellets aus dem befeuchteten Pferdemist.
9. Einrichtung (1) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Zyklon (9) am Ausgang des Schredders (7) zur pneumatischen Förderung des zerkleinerten Pferdemistes.
10. Einrichtung (1) nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch einen Bandtrockner als Nachtrocknungseinheit (14) zur Nachtrocknung des zerkleinerten Pferdemistes, wobei der Bandtrockner zur Herstellung einer Trockenmasse von 90 bis 94 % eingerichtet ist.
11. Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch eine Hammermühle (20), die mit dem Ausgang der Nachtrocknungseinheit (14) in Verbindung steht und zur Zerkleinerung des nachgetrockneten Pferdemistes auf eine Korngröße von maximal 2 mm eingerichtet ist.
12. Einrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Befeuchtungseinheit (24) eingerichtet ist, um den Restfeuchtegehalt des nachgetrockneten und zerkleinerten Pferdemistes auf einen Bereich von 16 % bis 22 % heraufzusetzen.
3. Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgang der Pelletierpresse (27) eine Kühl- und Trocknungseinheit angeordnet ist, um die Pellets auf einen Restfeuchtegehalt von weniger als 10 % zur Trocknung und auf eine Temperatur von weniger 40 0C herabzukühlen.
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