AT513407B1 - Verfahren zum Reinigen eines Produktgases sowie Feinfilter hierfür - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Feinfilter (29) zum Reinigen eines aus Biomasse erzeugten Produktgases, wobei ein Filtermedium Biomasse enthält. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Filtermedium auf mehreren Lagen (38, 39, 40, 41) im Filter auf porösen Böden verteilt liegt, wobei die einzelnen Lagen (38, 39, 40, 41) seriell vom Produktgas durchströmbar sind.Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren, bei welchem ein Feinfilter (29) eingesetzt wird sowie eine Verwendung eines Feinfilters (29).

Description

österreichisches Patentamt AT513 407 B1 2014-06-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft einen Feinfilter zum Reinigen eines aus Biomasse erzeugten Pro-duktgases, wobei ein Filtermedium Biomasse enthält.

[0002] Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Reinigen eines Produktgases mit einem Feinfilter, wobei als Filtermedium Biomasse eingesetzt wird.

[0003] Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Verwendung eines derartigen Feinfilters.

[0004] Biomassevergaser sind als solche aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise ist aus der WO 2008/004070 A1 eine Vorrichtung bekannt, mit der Biomasse wie Holz, Stroh oder biologische Abfälle in einem Reaktor vergast und ein dabei entstehendes Gas anschließend in einen gasbetriebenen Motor geleitet wird, wo dieses Gas durch Verbrennung in mechanische Energie gewandelt wird. Der Motor ist dabei mit einem Generator verbunden, mit dem die mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird.

[0005] Vorrichtungen des Standes der Technik haben die Nachteile, dass eine Anlageneffizienz nur gering ist, da einerseits Produktgas mit hohen Temperaturen aus dem Reaktor austritt, worunter eine Effizienz einer nachgeschalteten Verbrennungskraftmaschine leidet, andererseits eine Konsistenz der Biomasse häufig zu Verklebungen im Reaktor führt, sodass häufige und teure Wartungen die Folge sind. Weiter wirkt sich auch ein hoher Aufwand zur Entsorgung von Filtermedien, die für eine Produktgasreinigung erforderlich sind, negativ auf die Anlageneffizienz aus.

[0006] Aus der US 4,431,405 A ist es bekannt, Hackschnitzel als Filtermedium in einem Filter für ein Verbrennungsgas einzusetzen. Weiter ist es aus der WO 2006/017636 A1 bekannt geworden, ein brennbares Gas mittels Hackschnitzeln zu reinigen.

[0007] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Feinfilter anzugeben, welcher eine Effizienz eines Verfahrens zur Vergasung von Biomasse in einem Reaktor weiter erhöht.

[0008] Des Weiteren soll ein Verfahren der eingangs genannten Art gegeben werden, mit dem ein Produktgas effizient reinigbar ist.

[0009] Ziel ist es weiter, eine Verwendung eines derartigen Feinfilters anzugeben.

[0010] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, wenn bei einem Feinfilter der eingangs genannten Art das Filtermedium auf mehreren Lagen im Filter auf porösen Böden verteilt vorliegt, wobei die einzelnen Lagen seriell vom Produktgas durchströmbar sind. Bevorzugt kann diese Biomasse Hackgut nach ÖNORM M7133 G50 oder G30 sowie Sägespäne beinhalten. Vorteil dieser Ausbildung ist, dass das Filtermedium nach längerer Einsatzdauer in das Brennstofflager transportiert und im Reaktor wie Biomasse verarbeitet werden kann, sodass dieses Filtermedium auf einfachste Weise recycelbar ist. Dieses Filtermedium wird im Feinfilter bevorzugt von unten nach oben vom Produktgas durchströmt, wobei sich im Produktgas befindliche Verunreinigungen, insbesondere Teer, an der Biomasse absetzen. Dabei kann die Biomasse auf einer oder mehreren Ebenen gelagert sein. Es kann auch ein Sensor vorgesehen sein, der einen Druckverlust über den Filter misst und so den optimalen Zeitpunkt zu einem Transfer der verschmutzen Biomasse in das Brennstofflager und einem Auffüllen des Filters mit neuer Biomasse bestimmt. Alternativ ist eine zeitbasierte Neubefüllung mit Biomasse möglich.

[0011] Anstatt Hackgut und Sägespänen kann selbstverständlich auch eine andere Art von fester Biomasse eingesetzt werden, wobei sich die Filtrationswirkung mit dem Filtermedium ändert. Vorteilhaft ist es, dass das Filtermedium auf mehreren Ebenen im Filter auf porösen Lochböden, bevorzugt gelochten Blechen, liegt und seriell vom Produktgas von unten nach oben durchströmbar ist. Dabei weist eine unterste Lage etwa 20 % Hackgut und etwa 80 % Sägespäne und eine oberste Lage etwa 70 % Hackgut und etwa 30 % Sägespäne auf. Bei dazwischenliegenden Lagen liegt ein Anteil an Hackgut über dem der untersten Lage und steigt bis zur obersten Lage an. Bevorzugt ist, dass Hackgut und Sägespäne aus Fichtenholz sind. 1 /9 österreichisches Patentamt AT513 407B1 2014-06-15 [0012] Die verfahrensmäßige Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Varianten sind Gegenstand der Ansprüche 10 bis 14.

[0013] Die weitere Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein erfindungsgemäßer Feinfilter zum Reinigen eines aus Biomasse erzeugten Produktgases, insbesondere zu Abscheidung von Teer, verwendet wird. Damit lässt sich eine besonders kostengünstige und umweltschonende Art einer Produktgasreinigung erreichen.

[0014] Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich anhand des nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiels. In den Zeichnungen, auf welche dabei Bezug genommen wird, zeigen: [0015] Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Reaktors zum Vergasen von Biomasse; [0016] Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Produkt gases aus Biomasse; [0017] Fig. 3 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Feinfilters mit Biomasse als Filterme dium.

[0018] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Reaktors 1 zum Vergasen von Biomasse, insbesondere Holz. Über eine Schleuse 6 kann die Biomasse mit einem kopfseitigen Keilschieber in den Reaktor 1 bzw. einen Füllschacht 7 eingebracht werden, wobei dieser mittels einer temperaturbeständigen Graphitdichtschnur gasdicht abgedichtet ist, um einen Sauerstoffgehalt im Reaktor 1 genau kontrollieren zu können. Der Keilschieber ist mit Positionssensoren ausgeführt, sodass für einen automatischen Betrieb eine aktuelle Position einer Schieberplatte jederzeit erfasst werden kann. Ein Antrieb der Schieberplatte erfolgt mittels eines Elektromotors. Seitlich am Reaktor 1 angebracht ist eine Rütteleinrichtung 8, mit der am Füllschacht 7 anhaftende Biomasse lösbar ist. Eine Rüttelbewegung ist dazu von der Rütteleinrichtung 8 über ein oder mehrere Formrohre 9 an den Füllschacht 7 übertragbar. Auch eine Übertragung der Rüttelbewegung mit anderen konstruktiven Bauteilen anstatt eines Formrohres 9 ist möglich, beispielsweise mechanisch weicheren oder steiferen Bauteilen, um ein optimales Rüttelergebnis zu erzielen. Bei dem im Ausführungsbeispiel gezeigten Reaktor 1 wird die Rütteleinrichtung 8 regelmäßig alle 20 Minuten für etwa 5 Sekunden aktiviert, um anhaftende Biomasse vom Füllschacht 7 zu lösen. Die Wahl längerer Intervalle zwischen den Rüttelintervallen sowie längerer Rüttelintervalle sind genauso möglich, wie die Wahl kürzerer Zeiten für diese Intervalle. Auch ist die Regelung der Rütteleinrichtung 8 über einen Sensor möglich, der ein Volumen oder eine Masse einer anhaftenden Biomasse erkennt und darauf abgestimmt die Rütteleinrichtung 8 aktiviert. Alternativ ist es auch möglich, anhaftende Biomasse mittels anderer mechanischer Verfahren zu lösen, wie beispielsweise direkte oder indirekte Beaufschlagung mit einem festen, flüssigen oder gasförmigen Medium.

[0019] Der Füllschacht 7 wird von einem ersten Mantel 23 gebildet, in welchem die Biomasse im Betrieb von einem ersten Ende in einem oberen Bereich 10 bis zu einer Einschnürung 17 mittels Schwerkraft bewegt wird. Während der Bewegung laufen in der Biomasse chemische Prozesse ab. Aufgrund der chemischen Prozesse und der dabei anfallenden chemischen Bestandteile ist der erste Mantel 23 zumindest im unteren Bereich 12 aus einem austenitischen Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl gefertigt. Alternativ dazu können andere hitze- und säurebeständige Materialien eingesetzt werden. Der im oberen Bereich 10 und einem mittleren Bereich 11 zylindrische erste Mantel 23 wird dabei von einem konzentrisch dazu liegenden zweiten Mantel 24 umschlossen. Dieser zweite Mantel 24 wird weiter von einem konzentrisch dazu liegenden dritten Mantel 25 umschlossen. An einer Außenseite des dritten Mantels 25 ist eine Dämmschicht 26 bestehend aus wärmedämmendem Material angeordnet, die eine Wärmeabgabe von Oxidationsluft an eine Umgebung minimiert. Erster Mantel 23, zweiter Mantel 24 und dritter Mantel 25, die bevorzugt aus Stahl bestehen, sind im Wesentlichen rotationssymmetrisch, der zweite Mantel 24 und dritte Mantel 25 im Wesentlichen durchgehend zylindrisch ausgebildet. Im unteren Bereich 12 und einem untersten Bereich 14 des Füllschachtes 7 ist der erste Mantel 23 teilweise konisch ausgebildet, wobei ein Winkel zwischen einer Kegelachse und einem Kegel- 2/9 österreichisches Patentamt AT513 407B1 2014-06-15 mantel etwa 40° beträgt. Die konische Ausbildung ist dabei von einer zylindrisch ausgebildeten Feuerzone 13 unterbrochen und endet an einer Einschnürung 17, an welcher die Biomasse im Betrieb aus dem Füllschacht 7 zu einem Aschebett austreten kann. Ein Einschnürungsverhältnis eines Feuerzonenquerschnittes zu einem Füllschachtquerschnitt beträgt etwa 1:1,9, wobei das Einschnürungsverhältnis mit dem Querschnitt des Füllschachtes 7 im zylindrischen oberen Bereich 10 gebildet wird. Dieses Einschnürungsverhältnis sowie der Winkel sind abhängig von einer Zusammensetzung der Biomasse und können je nach Anwendung auch kleiner oder größer sein. So beträgt das Einschnürungsverhältnis etwa 1:1,8 bei einem Weichholz als einem Hauptbestandteil der Biomasse und etwa 1:2 bei Hartholz als einem Hauptbestandteil der Biomasse. Dieses kann sich allerdings je nach verwendeter Biomasse oder verwendeter Holzart nach unten oder oben verändern. So sind auch Einschnürungsverhältnisse von 1:4 bis 1:1,1 je nach Anwendung möglich.

[0020] Im unteren Bereich 12 des Füllschachtes 7 ist um den Füllschacht 7 ein Oxidationsluftring 15 angeordnet, der über einen Kompensator, der Wärmedehnungen ausgleichen kann, mit dem Zwischenbereich verbunden ist. Vom Oxidationsluftring 15 ragen Oxidationsluftdüsen 16 in einer Ebene in die Feuerzone 13. Im Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Oxidationsluftdüsen 16 derart gewählt, dass über einen Umfang der Feuerzone 13 zwischen den Mittelpunkten der Oxidationsluftdüsen 16 ein Abstand von etwa 10 bis 12 cm in Umfangsrichtung bestehen bleibt. Der Querschnitt der Oxidationsluftdüsen 16 ist dabei derart gewählt, dass die Summe aller Querschnitte etwa 4 % eines Einschnürungsquerschnittes entspricht. Die Funktion ist allerdings auch bei anderen Querschnittsverhältnissen, beispielsweise 1 % bis 20 %, oder Abständen zwischen den Oxidationsluftdüsen 16, beispielsweise 1 bis 30 cm, zumindest eingeschränkt gegeben. Der Einschnürungsquerschnitt ist jener kleinste Querschnitt des Füllschachtes 7, über den die Biomasse vom Füllschacht 7 zum Aschebett austritt.

[0021] Unterhalb der Einschnürung 17 befindet sich das Aschebett, auf welches die Biomasse nach Durchlaufen des Reaktors 1 fällt. Das Aschebett umfasst dabei einen Drehrost 18, der über ein Antriebsgestänge mit einem Motor, bevorzugt einem Linearmotor 20, verbunden ist und von diesem angetrieben werden kann. Eine gasdichte Durchführung des Antriebsgestänges vom Drehrost 18 zum außerhalb des Reaktors 1 liegenden Motor wird über eine Stopfbuchse erreicht, die mit einer temperaturbeständigen Graphitdichtschnur abgedichtet ist.

[0022] Auf dem Drehrost 18 sind Rührstifte 19 angeordnet, mit denen am Drehrost 18 anhaftende Biomasse lösbar ist. Anhaftende Biomasse behindert einen Ascheaustrag in eine unter dem Drehrost 18 angeordnete Aschetonne 21 und bedingt durch einen erhöhten Druckverlust am Drehrost 18 ein ungehindertes Ausströmen des Produktgases. Über eine Druckdifferenzmessung wird der optimale Zeitpunkt ermittelt, an dem die Rührstifte 19 aktiviert und Biomasse vom Drehrost 18 gelöst werden. Dadurch wird auch eine Funktion des Reaktors 1 ständig überwacht.

[0023] In einem Raum zwischen erstem Mantel 23 und zweitem Mantel 24 strömt im Betrieb ein Produktgas von der Einschnürung 17 nach oben aus dem Reaktor 1 aus. Im Raum zwischen zweitem Mantel 24 und drittem Mantel 25 strömt eine Oxidationsluft von einer Oxidationsluftzufuhr 43 zu einem Oxidationsluftring 15. Im Füllschacht 7 befindet sich Biomasse, die vom Keilschieber in den Füllschacht 7 eingebracht wird und diesen von oben nach unten durchläuft. Dabei gibt das Produktgas Wärme über den ersten Mantel 23 an die im Füllschacht 7 befindliche Biomasse und über den zweiten Mantel 24 an die Oxidationsluft ab. Am Füllschacht 7 anhaftende Biomasse wird dadurch gelöst, dass die Rütteleinrichtung 8 nach jeweils 20 Minuten für 5 Sekunden aktiviert wird. Die Biomasse wird im oberen Bereich 10 des Füllschachtes 7 durch eine Wärme des Produktgases getrocknet und vorgewärmt. Im mittleren Bereich 11 beginnt die Pyrolyse, bei der im Zuge einer thermischen Zersetzung unter anderem organische Säuren wie Essigsäure, Methylalkohol und Teer entstehen. Weiter zersetzt sich in diesem mittleren Bereich 11 bei einer Temperatur von 200 °C bis 300 °C Hemicellulose, die allenfalls in der Biomasse enthalten ist. Bei weiterer Erwärmung wird zwischen 325 °C und 375 °C in der Biomasse enthaltene Cellulose aufgespalten und es entsteht Kohlendioxid, Methan sowie organische Säuren, insbesondere auch Essigsäure. Bei weiterer Temperaturerhöhung über 375 °C 3/9 österreichisches Patentamt AT513 407 B1 2014-06-15 zerbricht Lignin in kleinere chemische Verbindungen. Weiter fallen Kohlenwasserstoffe und Teere in diesem mittleren Bereich 11 an. In einem unteren Bereich 12 des Füllschachtes 7 setzt die Oxidation der Biomasse ein. Eine kontinuierliche Fließgeschwindigkeit und ein hoher Druck, die in diesem Bereich aufgrund eines sinkenden Feststoffvolumens der Biomasse über die konische Ausbildung des Füllschachtes 7 erreicht werden, sind erforderlich, um einen optimalen Ablauf der Oxidation zu gewährleisten. In der Feuerzone 13 wird der Biomasse über die Oxidationsluftdüsen 16 die Oxidationsluft zugeführt und es verbrennen unterstöchiometrisch Kohlenstoff und Wasserstoff unter Energieabgabe. Eine Temperatur beträgt dabei ca. 650 °C bis 850 KD, wobei Kohlendioxid, Wasser und Methan entstehen. Ein Temperaturbereich lässt sich über die Menge der zugeführten Oxidationsluft sowie eine Geschwindigkeit, mit welcher die Oxidationsluft eindringt, besonders günstig steuern. Unterhalb der Feuerzone 13 im untersten Bereich 14 des Füllschachtes 7 findet eine chemische Reduktion statt. Hier wird die Entstehung von brennbarem Gas unter anderem durch ein Vergasen von Kohlenstoff ermöglicht. In diesem untersten Bereich 14 werden die bei der Oxidation entstandenen Zwischenprodukte wie Kohlendioxid und Wasser an heißen Stellen reduziert, wobei Kohlenmonoxid, Wasserstoff und höhere Kohlenwasserstoffe entstehen. Aufgrund der besonderen Ausbildung des Reaktors 1 in diesem untersten Bereich 14 werden hier, insbesondere auch im Bereich der Einschnürung 17, ideale Temperaturen zwischen 1220 °C und 1470 °C erreicht, die nahe dem Ascheschmelzpunkt der Biomasse liegen. Eine eingeschränkte Funktion ist auch in einem Temperaturbereich von 1000 °C bis 1600 °C möglich. Durch die konische Ausbildung des Füllschachtes 7 im untersten Bereich 14 lässt sich insbesondere im Bereich der Einschürung 17 über einen Großteil des Volumens der Biomasse eine gleichbleibende Temperatur erreichen, mit der ein Cracken von langkettigen Kohlenwasserstoffen (Teeren) gewährleistet und damit Anlagerungen von Teeren insbesondere in Rohrleitungen minimiert werden. Aufgrund der Temperaturen nahe eines Ascheschmelzpunktes von Biomasse kommt es im Betrieb zu am Drehrost 18 anhaftender Biomasse, die mit den Rührstiften 19 gelöst wird. Da die richtige Wahl von Rührintervallen bzw. Pausen zwischen den Rührintervallen relevant ist, um zu einem optimalen Ergebnis der chemischen Reaktion in der Reduktionszone zu kommen, werden die Rührstifte 19 genau in dem Maße betätigt, wie es notwendig ist, um anhaftende Biomasse zu lösen. Dazu wird eine Druckdifferenz vor und nach dem Drehrost 18 gemessen und diese Werte für eine Regelung der Rührstifte 19 verwendet. Mittels einer Bewegung des Drehrostes 18 wird Asche besonders günstig in die Aschetonne 21 ausgetragen, von wo aus diese automatisch mittels eines Ascheförderers 22 in einen Ascheaufbewahrungsbehälter 42 befördert wird. Bei diesem Verfahren ergibt sich eine Gasausbeute von bis zu 2 Normkubikmetern Produktgas je Kilogramm zugeführter Biomasse.

[0024] Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung 2, in welche der Reaktor 1 eingebettet ist, um ein Produktgas aus Biomasse zu erzeugen. Dabei kann die Biomasse aus einem Brennstofflager 3 mittels eines Fördermittels 4 über einen Biomassetrockner 5 in den Reaktor 1 transportiert werden. Ein Gasauslass des Reaktors 1 ist mit Zyklonfiltern 27 verbunden, wo das Produktgas von Staub und Flugasche befreit werden kann. Dabei sind drei parallele Zyklonfilter 27 vorgesehen, die gleichmäßig und parallel von Gas durchströmbar sind. In den Zyklonfiltern 27 ist das Produktgas mit einer sehr hohen Geschwindigkeit in einer kreisförmigen Bahn führbar, sodass aufgrund einer Zentrifugalkraft Staub und Asche radial nach außen gedrückt werden, von wo diese nach unten in einen Zyklonfilteraschebehälter 28 ausgetragen werden können.

[0025] Dem Zyklonfilter 27 nachgeschaltet ist ein erfindungsgemäßer Feinfilter 29, in dem das Produktgas mittels Hackschnitzeln und Sägespänen gereinigt wird. Besonderer Vorteil der Hackschnitzel als Filtermaterial in diesem Feinfilter 29 ist, dass die Hackschnitzel, nachdem diese mit Verunreinigungen gesättigt sind, dem Brennstofflagerraum zugeführt und damit direkt recycelt werden können. Auf diesem Weg entstehen keinerlei Filterabfälle. Bevorzugt ist der Feinfilter 29 derart ausgebildet, dass dieser im Betrieb vom Produktgas von unten nach oben durchströmt wird, wobei sich Schmutz und Teer an den Hackschnitzeln ansetzen können. Es kann ein Drucksensor vorgesehen sein, über den ein optimaler Zeitpunkt zum Entleeren dieses Filters ermittelbar ist. Alternativ wäre auch eine rein zeitbasierte Entleerung des Filters möglich. 4/9 österreichisches Patentamt AT513 407 B1 2014-06-15 [0026] Ein Gasauslass des Feinfilters 29 ist mit einem Vierzylinder-Ottomotor bzw. allgemein einem Verbrennungsmotor 30 verbunden, welcher einen Generator 31 antreibt und damit die Energie des Gases in elektrische Energie umwandeln kann. Alternativ ist auch die Verwendung einer Gasturbine oder anderer Maschinen möglich, die eine chemische Energie eines Produktgases in mechanische Energie und in der weiteren Folge in elektrische Energie wandeln können. Dem Gasmotor nachgeschaltet ist ein Abwärme- Wärmetauscher 32, der eine Abwärme des Gasmotors zur Vorwärmung der Biomasse sowie für allfällige Heizzwecke nutzbar macht. Zu erkennen ist in Fig. 2 auch eine Biomassevorwärmeleitung 33, von der zumindest ein Teil der Restwärme des Produktgases für die Vorwärmung von Biomasse im Biomassetrockner 5 verwendbar ist. Es ist auch ein Wärmespeicher 34 für eine Zwischenspeicherung von Abwärme vorgesehen.

[0027] Das Verfahren zum Reinigen von aus Biomasse gewonnenem Produktgas sowie eine Weiterverarbeitung zu elektrischer Energie funktioniert mit der Vorrichtung 2 derart, dass die Biomasse von dem Brennstofflager 3 mittels des Fördermittels 4 über die Schleuse 6 dem Füllschacht 7 zugeführt wird. Anschließend wird die Biomasse wie oben beschrieben im Reaktor 1 zu Produktgas vergast. Nach Austritt aus dem Reaktor 1 wird das Produktgas in den Zyklonfiltern 27 sowie im Feinfilter 29 gereinigt, bevor es in den Verbrennungsmotor 30 geleitet wird. Dort wird die chemische Energie des Gases in mechanische Energie umgewandelt, die in der Folge in einem Generator 31 in elektrische Energie umgewandelt wird. Dabei wird der Gasmotor bei Verbrennung des Produktgases auf ein Luftverhältnis von Lambda gleich 1,15 geregelt. Damit werden besonders günstige Schadstoffwerte im Abgas erreicht. Eine Abwärme des Verbrennungsmotors 30 wird über den Abwärme-Wärmetauscher 32 an ein Wärmeträgermedium abgegeben und teilweise zu Heizzwecken im Wärmespeicher 34 zwischengespeichert und teilweise über die Biomassevorwärmeleitung 33 zur Trocknung der Biomasse im Biomassetrockner 5 vor Eintritt in den Reaktor 1 verwendet. Ein hoher Wartungs- sowie Entsorgungsaufwand wird bei diesem Verfahren dadurch vermieden, dass der Füllschacht 7 regelmäßig durch Rütteln von anhaftender Biomasse befreit und der Füllschacht 7 durch regelmäßiges Rühren mit Rührstiften 19 von Anpackungen gereinigt wird und dass verunreinigte Hackschnitzel im Feinfilter 29 auf besonders günstige Weise durch Rückführung in das Brennstoff lager 3 recycelt werden.

[0028] Fig. 3 zeigt eine Darstellung des erfindungsgemäßen Feinfilters 29, in dem Biomasse als Filtermaterial eingesetzt wird. Dabei kann das Produktgas über einen Produktgaseintritt 35 an einem unteren Ende in den Feinfilter 29 eintreten. Das Filtermedium liegt dabei verteilt auf vier Lagen 38, 39, 40, 41 auf Lochböden 37, durch die das Produktgas strömen kann. Die Lochböden 37 sind dabei bevorzugt aus Blechen mit einer Vielzahl von Bohrungen ausgebildet, es kann allerdings auch eine andere Art eines porösen Bodens gewählt werden, der bevorzugt temperaturbeständig ausgebildet ist. Alternativ ist natürlich auch die Verwendung von mehr als vier Lagen möglich. Das Produktgas durchströmt dabei den Feinfilter 29 im Betrieb von unten nach oben und strömt seriell durch die einzelnen Ebenen, bis es am Produktgasaustritt 36 den Feinfilter 29 gereinigt verlässt. Bei Durchströmen der einzelnen Lagen werden im Produktgas befindliche Partikel insbesondere Teere, Staub und Verunreinigungen großteils an dem Filtermaterial angelagert. Dabei besteht das Filtermedium der Lage 38 zu 20 % aus Hackgut und zu 80 % aus Sägespänen, das Filtermedium der Lage 39 zu 30 % aus Hackgut und zu 70 % aus Sägespänen, das Filtermedium der Lage 40 zu 50 % aus Hackgut und zu 50 % aus Sägespänen und das Filtermedium der Lage 41 zu 70 % aus Hackgut und zu 30 % aus Sägespänen. Hackgut und Sägespäne werden bevorzugt aus Fichtenholz hergestellt, es ist allerdings auch eine Verwendung anderer Arten von Biomasse denkbar, wobei eine Filterleistung von der verwendeten Biomasse abhängig ist. Besonderer Vorteil des Einsatzes von Biomasse als Filtermedium ist, dass die Biomasse nach Verunreinigung im Feinfilter 29 dem Brennstofflager 3 zugeführt und damit auf einfachste Weise recycelt werden kann. Ein optimaler Zeitpunkt zum Tausch der Filtermedien aufgrund Verschmutzung kann über eine Druckdifferenzmessung ermittelt werden, wobei ein Druckverlust über den Feinfilter 29 gemessen wird. Alternativ ist auch ein rein zeitabhängiges Tauschen der Filtermedien möglich. Werden die Filtermedien zeitabhängig getauscht, ist ein Tausch nach etwa 100 Betriebsstunden empfehlenswert. 5/9

Claims (15)

1. österreichisches Patentamt AT513 407B1 2014-06-15 Patentansprüche 1. Feinfilter (29) zum Reinigen eines aus Biomasse erzeugten Produktgases, wobei ein Filtermedium Biomasse enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium auf mehreren Lagen (38, 39,40,41) im Filter auf porösen Böden verteilt liegt, wobei die einzelnen Lagen (38, 39, 40, 41) seriell vom Produktgas durchströmbar sind.
2. 2. Feinfilter (29) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Biomasse Hackgut sowie Sägespäne, insbesondere bestehend aus Fichtenholz, enthält.
3. 3. Feinfilter (29) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium im Feinfilter (29) derart angeordnet ist, dass das Produktgas in einem Betrieb von unten nach oben durch das Filtermedium strömt.
4. 4. Feinfilter (29) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium auf vier Lagen (38, 39, 40, 41) im Filter verteilt liegt.
5. 5. Feinfilter (29) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die porösen Böden als temperaturbeständige Lochböden (37), insbesondere als Bleche mit einer Vielzahl von Bohrungen, ausgebildet sind.
6. 6. Feinfilter (29) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen (38, 39, 40, 41) übereinander angeordnet sind, wobei eine unterste Lage A (38) etwa 20 % Hackgut und etwa 80 % Sägespäne aufweist und eine oberste Lage D (41) etwa 70 % Hackgut und etwa 30 % Sägespäne aufweist.
7. 7. Feinfilter (29) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Lagen (39, 40), die zwischen der obersten Lage D (41) und der untersten Lage A (38) angeordnet sind, einen Anteil an Hackgut in der Biomasse aufweisen, der über einem Anteil an Hackgut der untersten Lage A (38) liegt, wobei insbesondere ein Anteil an Hackgut in der Biomasse von der untersten Lage A (38) bis zur obersten Lage D (41) ansteigt.
8. 8. Feinfilter (29) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor vorgesehen ist, mit dem ein Druckverlust über den Feinfilter (29) messbar ist.
9. 9. Verfahren zum Reinigen eines Produktgases mit einem Feinfilter (29), insbesondere einem Feinfilter (29) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei als Filtermedium Biomasse eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermedium auf mehreren Lagen (38, 39, 40, 41) im Feinfilter (29) verteilt angeordnet ist, die seriell vom Produktgas durchströmt werden.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Biomasse nach einer Verunreinigung mittels Verbrennen oder Vergasen recycelt wird.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Produktgas den Feinfilter (29) von unten nach oben durchströmt.
12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf vier Lagen (38, 39, 40, 41) im Feinfilter (29) verteiltes Filtermedium eingesetzt wird.
13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein optimaler Zeitpunkt zu einem Tausch der Biomasse über eine Druckdifferenzmessung ermittelt wird.
14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Biomasse in regelmäßigen Zeitabständen getauscht wird.
15. 15. Verwendung eines Feinfilters (29) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Reinigen eines aus Biomasse erzeugtem Produktgases, insbesondere zur Abscheidung von Teer. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 6/9