DE102009030618B4

DE102009030618B4 - Vorrichtung zur Konditionierung von Biomasse

Info

Publication number: DE102009030618B4
Application number: DE102009030618.8A
Authority: DE
Inventors: Johann Götz
Original assignee: GET Project & Co KG GmbH
Current assignee: GET Project & Co KG GmbH
Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2017-02-16
Anticipated expiration: 2029-06-26
Also published as: DE102009030618A1

Abstract

Vorrichtung (10) zur Konditionierung von Biomasse (20), mit
– einem Förderband (30) zum Transport der Biomasse (20);
– einer oberhalb des Förderbands (30) angeordneten Bewässerungsanlage (40) mit einem Maischwasserzulauf (50), wobei die Bewässerungsanlage (40) nur einen sich in Förderrichtung erstreckenden Teilbereich des Förderbands (30) überdeckt;
– einer unterhalb des Förderbands (30) angeordneten Wanne (60) zum Auffangen des von der Bewässerungsanlage (40) auf das Förderband (30) abgegebenen Maischwassers, wobei die Wanne (60) einen Maischwasserablauf (70) aufweist; und
– seitlich des Förderbands (30) angeordneten flüssigkeitsdurchlässigen Leitstrukturen (80).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Konditionierung von Biomasse.
Vorrichtungen und Verfahren zur Behandlung von Biomasse sind allgemein bekannt, beispielsweise aus der DE 10 2006 010 449 A1 , DE 10 2007 036 729 A1 und der DE 196 14 848 A1 .
Zur energetischen Verwertung von Biomasse werden Energiepflanzen unter Luftabschluss siliert und die gebildete Silage darauf entwässert, wobei der durch die Entwässerung gewonnene Presssaft zur Erzeugung von Biogas in einer entsprechenden Biogasanlage vergärt wird und das entwässerte Pressgut nach Trocknung direkt als Brennstoff zur Verfügung steht.
Zur effizienten energetischen Verwertung von Biomasse ist es daher notwendig, die in den Pflanzen enthaltenen Pflanzeninhaltsstoffe, z.B. Zucker und Stärke sowie Mineralstoffe, in den bei der Entwässerung der Biomasse anfallenden Presssaft zu überführen.
Damit ein hoher Anteil der vorgenannten Pflanzeninhaltsstoffe bei der mechanischen Entwässerung zusammen mit dem Wasser aus der Biomasse ausgetrieben werden kann, wird die Biomasse vor dem Pressen in einem Maischprozess konditioniert, wobei die löslichen Inhaltsstoffe wenigstens teilweise direkt in das Maischwasser überführt werden. Für den Maischvorgang wesentlich ist jedoch, dass der Wassergehalt der Biomasse erhöht wird, sodass beim Pressen mit der dann größeren Wassermenge vermehrt Anteile der Pflanzeninhaltsstoffe zusammen mit dem abgepressten Wasser ausgetragen werden können, wobei die Ausbeute an Pflanzeninhaltsstoffen verbessert werden kann, wenn der Maischvorgang bei erhöhter Temperatur stattfindet.
Zum Maischen wird die Biomasse, d.h. bevorzugt Silage, herkömmlich in einem beheizten Maischbehälter mit warmem Wasser gemaischt. Um die Biomasse an einem den Maischvorgang hinderlichen Aufschwimmen zu hindern, weist der Maischbehälter ein Rührwerk auf, mit dem die Biomasse kontinuierlich gerührt werden muss. Nach einer vorbestimmten Zeit lässt man das Maischwasser ablaufen und die Biomasse abtropfen, die darauf mit dem Rührwerk ausgetragen und der Entwässerungspresse zugeführt wird.
Nachteilig bei dem Verfahren ist jedoch, dass es sich um einen Chargenprozess handelt. Für eine kontinuierliche Beschickung der Entwässerungspresse sind daher zwei Maischbehälter erforderlich, die abwechselnd befüllt und entleert werden müssen.
Nachteilig ist darüber hinaus, dass die Biomasse aufgrund der unterschiedlichen Zeitdauer für die Entwässerung und Verarbeitung einer Charge eine jeweils unterschiedlich lange Verweilzeit im Maischbehälter unter erhöhter Temperatur in feuchter Atmosphäre verbleibt, wodurch uneinheitliche Prozessbedingungen entstehen, die eine Standardisierung und Optimierung des Maischvorgangs erschweren.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Vorrichtung zu schaffen, die eine gleichmäßige, standardisierte und effiziente Maischbehandlung von Biomasse ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
Grundgedanke der Erfindung ist es, den herkömmlich zum Maischen verwendeten Batchprozess in einen linearen, kontinuierlich ablaufenden Vorgang umzugestalten. Dieses wird erfindungsgemäß durch die Vorrichtung zur Konditionierung von Biomasse erreicht, die anhand des in der einzigen 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert wird.
1 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur Konditionierung von Biomasse 20 in einer geschnittenen Seitenansicht (a) und im Querschnitt (b).
Die Vorrichtung 10 weist ein sich in Längsrichtung erstreckendes Förderband 30 zum Transport der Biomasse 20 auf. Das Förderband 30 ist bevorzugt vollständig von einem Gehäuse aufgenommen, das einen oberhalb des einen Endes des Förderbandes 30 angeordneten Einlass zum Zuführen der Biomasse 20 und einen am anderen Ende des Förderbandes 30 angeordneten Auslass zum Abführen der Biomasse 20 aufweist.
Um zu verhindern, dass die auf dem Förderband 30 transportierte Biomasse 20 seitlich vom Förderband 30 in die Wanne 60 fällt, sind seitlich des Förderbandes 30 angeordnete Leitstrukturen 80 vorgesehen, die die Biomasse 20 auf dem Förderband 30 halten und gemeinsam mit dem Förderband 30 eine Art die Biomasse 20 aufnehmenden Trog bilden.
Oberhalb des Förderbands 30 ist eine Bewässerungsanlage 40 angeordnet, die über einen Maischwasserzulauf 50 mit Maischwasser gespeist wird, wobei die Bewässerungsanlage 40 nur einen sich in Förderrichtung erstreckenden Teilbereich des Förderbands 30 überdeckt. Dieser Teilbereich stellt die eigentliche Maischzone MZ dar, wobei die sich in Förderrichtung anschließende Zone, die nicht von der Bewässerungsanlage 40 mit Maischwasser beschickt wird, als Abtropfzone AZ dient.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung kann das Maischen in einem über dem Förderband 30 angeordneten Schacht erfolgen, über den Biomasse 20 dem Förderband 30 zugeführt wird. Die Bewässerungsanlage 40 ist in dem Fall über dem Schacht angeordnet. Der Schacht kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass die Biomasse 20 im Schacht geschichtet, mit Maischwasser durchtränkt und am unteren Ende des Schachts vom Förderband 30 kontinuierlich abgezogen und in die Abtropfzone AZ transportiert wird. Insbesondere kann der Schacht, speziell dessen Wandungen, in einem dem Förderband 30 nahen Bereich flüssigkeitsdurchlässig ausgebildet ist.
Zur besseren Verteilung des Maischwassers auf der Biomasse 20 kann die Bewässerungsanlage 40 zur Verteilung des Maischwassers geeignete Düsen oder Sprinkler aufweisen. Bevorzugt weist die Bewässerungsanlage 40 auch eine (nicht dargestellte) Temperiereinrichtung zum Erwärmen des Maischwassers auf. Bevorzugt zusätzlich oder alternativ kann in der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 auch eine Temperiereinrichtung zur Temperierung der Biomasse 20 vorgesehen sein.
Das Förderband 30 ist vorzugsweise als geschlossenes Band ausgebildet. Mit einem geschlossenen Förderband wird angestrebt dass sich Maischflüssigkeit zur Verbesserung des Maischeffektes auf dem Band staut. Um zu verhindern, dass das angestaute Wasser in den Auslass gelangt, erhält das Förderband eine leichte in Förderrichtung ansteigende Steigung. Abhängig von den Materialeigenschaften kann auch ein perforiertes Band zum Einsatz kommen. Um Verstopfungen der Perforation zu vermeiden wird in dem Fall das Band bevorzugt als dünnes, perforiertes Metallband, z. B. als Siebband, ausgebildet. Die Perforation des Förderbandes 30 kann als runde Löcher oder als siebartige Struktur ausgebildet sein. Es ist sinnvoll, für das Förderband 20 Abstreifer oder rotierende Bürsten vorzusehen, die am Förderband 20 anhaftendes Material entfernen bzw. bei dem perforierten Band die Löcher offen halten.
Das durch das Förderband 30 abgeführte Maischwasser wird in einer unterhalb des Förderbandes 30 angeordneten Wanne 60 aufgefangen, die einen Maischwasserablauf 70 aufweist. Das aufgefangene Maischwasser kann, zumindest mit einem über z.B. ein Ventil regelbaren Teilstrom, über eine bevorzugt ausgebildete Verbindungsleitung zwischen Maischwasserablauf 70 und Maischwasserzulauf 50 wieder der Biomasse 20 zugeführt werden. Im Übrigen wird das in der Wanne 60 aufgefangene, Pflanzeninhaltsstoffe aufweisende Maischwasser mit dem sich aus dem im sich anschließenden Entwässerungsschritt der konditionierten Biomasse 20 ergebenden Presssaft weiter verarbeitet.
Da allerdings ein hoher Flüssigkeitspegel auf dem Förderband 30 auch – wie aus dem herkömmlichen Batchprozess bekannt – zu einem Aufschwimmen der Biomasse 20 und damit zu einer wenig effizienten Konditionierung führen könnte, sind auch die Leitstrukturen 80 flüssigkeitsdurchlässig ausgebildet. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Leitstrukturen 80 als zum unteren Ende des Förderbandes 20 offene Spaltsiebe ausgeführt sind. In die Spalte hinein gelangte Pflanzenfasern werden so durch die vorbeigleitende Biomasse am hinteren Ende ausgetragen.
Der flüssigkeitsdurchlässige Bereich ist bevorzugt nur in einem Teilbereich der Strukturen 80 angeordnet, der in einem vorbestimmten Abstand zum Förderband 30 vertikal beabstandet ist. Der vorbestimmte vertikale Abstand des flüssigkeitsdurchlässigen Bereiches zum Förderband 30 richtet sich dabei nach der vorbestimmten Schichtdicke der auf das Förderband 30 aufgebrachten Biomasse 20, wobei er im Verhältnis zur Schichtdicke so eingerichtet ist, dass ein Aufschwimmen der Biomasse 20 durch seitliches Ablaufen des Maischwassers verhindert wird.

Claims

Vorrichtung (10) zur Konditionierung von Biomasse (20), mit – einem Förderband (30) zum Transport der Biomasse (20); – einer oberhalb des Förderbands (30) angeordneten Bewässerungsanlage (40) mit einem Maischwasserzulauf (50), wobei die Bewässerungsanlage (40) nur einen sich in Förderrichtung erstreckenden Teilbereich des Förderbands (30) überdeckt; – einer unterhalb des Förderbands (30) angeordneten Wanne (60) zum Auffangen des von der Bewässerungsanlage (40) auf das Förderband (30) abgegebenen Maischwassers, wobei die Wanne (60) einen Maischwasserablauf (70) aufweist; und – seitlich des Förderbands (30) angeordneten flüssigkeitsdurchlässigen Leitstrukturen (80).
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein das Förderband (30) aufnehmendes Gehäuse mit einem oberhalb des einen Endes des Förderbands (30) angeordneten Einlass zum Zuführen der Biomasse (20) und einem am andere Ende des Förderbands (30) angeordneten Auslass zum Abführen der Biomasse (20).
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass als Schacht ausgebildet ist und die Bewässerungsanlage (40) im Schacht angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schacht in seinem dem Förderband (30) nahen Bereich flüssigkeitsdurchlässig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der von der Bewässerungsanlage (40) überdeckte Teilbereich des Förderbands (30) entlang 50–80 % der Gesamtlänge des Förderbands (30) erstreckt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderband (30) wenigstens in Teilbereichen flüssigkeitsdurchlässig ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Förderband (30) aus einem perforierten Metallband besteht.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein in einem vorbestimmten Abstand zum Förderband (30) vertikal beabstandeter Teilbereich der Leitstrukturen (80) flüssigkeitsdurchlässig ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teilbereich der Leitstrukturen (80) als horizontal verlaufendes Spaltsieb ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltsiebe am in Förderrichtung angeordneten Ende der Leitstrukturen offen ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitstrukturen (80) nur in einem dem in Förderrichtung angeordneten Ende des Förderbands (30) angeordneten Bereich flüssigkeitsdurchlässig ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine den Maischwasserablauf mit dem Maischwasserzulauf verbindende Leitung.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Temperiereinrichtung zur Temperierung der Biomasse (20).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch das Förderband (30) und/oder die Leitstrukturen (80) von anhaftender Biomasse befreienden Abstreifern.