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WO2011079948A1 - Vorrichtung zur kontinuierlichen umwandlung von biomasse und system zur energiegewinnung daraus - Google Patents

Vorrichtung zur kontinuierlichen umwandlung von biomasse und system zur energiegewinnung daraus Download PDF

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WO2011079948A1
WO2011079948A1 PCT/EP2010/007964 EP2010007964W WO2011079948A1 WO 2011079948 A1 WO2011079948 A1 WO 2011079948A1 EP 2010007964 W EP2010007964 W EP 2010007964W WO 2011079948 A1 WO2011079948 A1 WO 2011079948A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
reactor battery
biomass
reactor
cells
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2010/007964
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bernd Schottdorf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
European Charcoal AG
Original Assignee
European Charcoal AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by European Charcoal AG filed Critical European Charcoal AG
Priority to DE102011011521A priority Critical patent/DE102011011521A1/de
Publication of WO2011079948A1 publication Critical patent/WO2011079948A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B1/00—Retorts
    • C10B1/02—Stationary retorts
    • C10B1/04—Vertical retorts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
    • C10B49/02—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge
    • C10B49/04—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge while moving the solid material to be treated
    • C10B49/06—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge while moving the solid material to be treated according to the moving bed type
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • 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 OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/34—Other details of the shaped fuels, e.g. briquettes
    • C10L5/36—Shape
    • C10L5/363—Pellets or granulates
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a reactor battery for the continuous conversion of biomass and a system for generating energy from biomass.
  • DE 10 2005 038 135 B3 discloses an apparatus for the continuous production of charcoal in a moving bed of wood or other biomass.
  • the apparatus comprises a wood or other biomass feed device, a well receiving, drying, degassing and carbonizing the moving bed of wood or other biomass, one or more air supply means located at the bottom of the well 5 and one at the bottom of the well arranged grid.
  • the charcoal passing through the grate is collected below it in a water basin, cooled, conveyed out of the water basin and must be dried before further use.
  • FR 2 677 661 describes a plant for the carbonization of wood to coal without smoke emission.
  • the EP 153 982 AI also describes the use of a grid in the bottom of the combustion chamber, as well as several openings in the ground. This arrangement serves to provide and burn off an additional fuel which treats the raw material to be processed in the combustion chamber in a high temperature refining step
  • the object of the present invention is to provide an energy-efficient and simple device for the continuous conversion of biomass and a system for obtaining energy from biomass. According to the invention, this object is achieved by the subject matter of the independent claims. Variants and preferred embodiments of the invention will become apparent from the claims, the following description and the drawings.
  • the reactor battery according to claim 1 for the continuous conversion of biomass comprises a plurality of cells each having a supply area for drying,
  • the conversion takes place pyrolytically in the feed region of each cell.
  • the feeding area of a cell takes e.g. a moving bed of biomass, in particular wood, and is subdivided into an upper section for drying, a middle section for degassing and for pyrolytic conversion of the biomass.
  • a lower portion of the cell forms a flame zone for charring the biomass into a solid conversion product, especially charcoal.
  • Flame region may be arranged, for example, a grid, which supports the moving bed and which is permeable to the solid conversion product down.
  • Continuous conversion offers time advantages over batch or batch processes. In such processes, a portion of biomass is first fully processed before the next position can be processed. If necessary, the system must always be restarted.
  • the device according to the invention enables a continuous operation; So also when supplying biomass and the discharge or removal of conversion products.
  • moist biomass is largely dehumidified or dried by charring hot gases upstream of the charring in the flame area. This increases the calorific value of the solid conversion product.
  • the temperature in the feed area can be between 500 - 900 ° C. Such temperatures allow for largely oxygen-free conditions pyrolytic decomposition of biomass. Pyrolysis is generally the term for the thermal cleavage of organic compounds.
  • the pyrolytic transformation takes place more or less completely (partial pyrolysis). At longer residence time more bicimbaies gas is generated. With shorter residence time, more unconverted biomass reaches the flame area.
  • the arrangement of a plurality of cells, each carrying out the processes described above, in a reactor battery enables improved process control, in that the oxygen or air supply can each be adjusted to a relatively small range.
  • pyrolysis or partial pyrolysis and charring can be reliably controlled for each cell.
  • the reactor comprises an adjustable air supply per cell.
  • the supply of air from below the grid is such that a desired amount of air enters the flame area of each cell.
  • the biomass is charred in substoichiometric oxygen supply or relative lack of oxygen, for example to charcoal.
  • partial combustion of volatiles of the biomass occurs while carbon (eg, charcoal) falls down through the grid.
  • the released waste heat increases the volume of the combustion gases, which are driven so convectively in the cell upwards and dry and degas the biomass in the feed area.
  • the oxygen supplied via the air supply is almost completely consumed for decomposition in the flame region.
  • the upward driven o combustion gases are thus largely free of oxygen or oxygen and thus create temperatures and conditions for a pyrolytic or teilpyrolytician conversion of biomass in the feed.
  • the reactor battery comprises a control device for
  • a reactor battery can also be partially started or stopped by cell-controlled air supply.
  • a desired temperature gradient can be generated by cell-controlled air supply.
  • an elevated temperature may be required in the outer cells of the reactor battery to compensate for heat losses to the environment.
  • so too in one Part of the cells of the reactor battery conditions for higher gas production and in another part of the cells conditions for a higher production of solid conversion products can be set.
  • the reactor battery comprises a central exhaust gas removal device.
  • the temperature can be detected, for example, centrally to the collected exhaust gases to obtain a common control variable for the control device for controlling all air supplies.
  • the reactor battery comprises a supply device for the continuous supply of biomass, in particular wood chips.
  • the feeder has e.g. a rotary valve on to promote biomass largely under exclusion of gas continuously into the individual cells.
  • the supply device may also comprise distributor tubes which convey the biomass from a biomass store via the rotary feeder to the individual cells.
  • the reactor battery comprises one discharge device per cell in order to discharge the solid conversion product.
  • the reactor battery comprises one discharge device per cell in order to discharge the solid conversion product.
  • headers which lead starting from the areas of the reactor battery, which are below the grid of each cell, in a slight gradient to a gas-tight container in which the solid conversion product is taken up and cooled.
  • the discharge device can be designed as a rotary valve, with which the solid conversion product is discharged continuously or batchwise, and which is arranged in or on the cell.
  • the amount output is then controlled by simple means
  • the discharge device can be arranged below a collecting funnel, which in turn is arranged below a cell or in the lower region of a cell. In the collection funnel can also be a Nachverschwelung done. Between collection hopper and discharge device can also be interposed a manifold.
  • the reactor battery is thermally insulated on its outer side.
  • the cells are designed in their structure or arrangement so that the reactor is a teilpyrolytician conversion of biomass into a solid conversion product and a combustible gas.
  • the individual cells can be thermally isolated to the outside.
  • the individual containers are each completely insulated.
  • rockwool has been found to be suitable, but other suitable insulating materials can be used.
  • the cells may each comprise, individually or jointly, a downstream fluid distribution device. Also, the cells may each comprise, individually or jointly, a downstream fluid distribution device. Also, the
  • Fluid distribution device integrally formed in the cells.
  • the fluid distribution device comprises a mixing device arranged in a mixing chamber and a moistening device.
  • the mixing device can be designed as a mixer or stirring iron.
  • the mixer may be below the reactor space in a mixing chamber
  • the resulting charcoal is sprayed / moistened or mixed and mixed with water via spray nozzles arranged in the walls or in the ceiling of the mixing chamber.
  • the mixer can allow a defined supply of water into the charcoal, so that minus any evaporating water, a desired suitable water content, for example
  • Discharge conveyor not necessarily be made fireproof.
  • the reactor battery may also comprise an adjustable exhaust gas removal device per cell.
  • an exhaust pipe for the removal of gases from the reactor space of a cell, which is provided with a fan.
  • the reactor battery or each individual cell may comprise a control device for measuring the pressure, in particular the pressure of gases in the individual cells and / or in the reactor battery, and for controlling the amount of exhaust gas discharged via the exhaust gas removal device.
  • the speed of the fan can be controlled by the pressure conditions in the upper region of the reaction space. Only through this speed control o the entire Verschwelungsvon is controllable.
  • Dehumidification or drying of the supplied biomass can also be controlled via the control of the exhaust gas removal, so that the process for biomass of different composition (eg variable water content)
  • the reactor battery is modularly formed from individual reactor cells with a rectangular cross-section.
  • Such individual reactors can be assembled in a particularly simple manner by juxtaposing them with a likewise cuboid reactor battery.
  • a honeycomb structure is also possible.
  • Such a modular design allows to add or remove individual cells.
  • the cells of the reactor battery are single-walled and double-walled. 5
  • the individual cells are overseas containers
  • Such container batteries are inexpensive and can consist of one or more cells. Also, the individual containers are easy to transport by conventional means and can be assembled on site. These can be set upright or transversely and via a suitable o suitable connecting means or compound, for example a scaffold, a
  • Each container can be a cell with a feed hopper in one
  • Rotary valve opens, a reaction space or reactor space below the rotary valve, a discharge funnel below the reactor chamber, which opens into a rotary valve, a mixer below the above
  • the cells When a reactor battery is made by a common outer wall of the reactor and several intermediate or partition walls, the cells may be designed outwardly and to one another in a single-walled manner. This variant is more material-saving.
  • a biomass energy recovery system comprises a reactor battery according to the invention, a combined heat and power plant for burning the combustible gas, and a press for pelleting or briquetting the solid conversion product, especially charcoal.
  • the system also includes a kiln for burning the pressed conversion product.
  • the furnace, the reactor battery o and / or the pelleting or briquetting can also separated öiigcOidiic 'be i.
  • Such a system allows a high energy yield of the biomass with high spatial flexibility, since the gases resulting from the conversion, e.g. can be used on site in a cogeneration plant, while the solid conversion product is easily transported and metered by pelleting or briquetting and in remote plants, for example. can be used in households.
  • Fig. 1 shows a schematic view of an embodiment of the reactor battery according to the invention
  • Fig. 2 shows a partially broken side view of an embodiment of the reactor battery according to the invention
  • Fig. 1 shows a reactor battery 100 according to the invention for continuous
  • the reactor battery 100 here comprises seven by six individual reactors, hereinafter referred to as cells 102, which are arranged in a cuboid.
  • the reactor battery is surrounded by a common reactor outer wall 104.
  • six transverse and five longitudinal dividing walls 106 run within the reactor outer walls 104.
  • All cells 102 are continuously supplied wood chips, as indicated schematically by the arrow 108 in Fig. 1. Wood chips from a wood chip storage are (not shown) via pipes to a rotary valve and from there via 5 distribution pipes (not shown) to the individual cells.
  • the reactor outer wall 104 is thermally insulated with rockwool or other suitable insulating material. Within the reactor battery wall heat exchange takes place through the transverse and partitions 106 therethrough. The cells 102, however, remain materially isolated from each other. This causes lower heat losses compared to thermally decoupled cells.
  • Each cell 102 is provided with an o controllable / adjustable / adjustable air supply, the z. B. is controllable via a the exhaust gas temperature sensing control. The control can take place cell by cell (locally) or by reactor (globally). It is also possible to make a local manual or automatic presetting (eg border cells other than central Cells) and in operation then a globally controlled air supply control - but cell by cell - make.
  • FIG. 2 shows a reactor battery 200 according to the invention which, like the reactor battery 100 shown in FIG. 1, comprises a plurality of reactors, which are referred to below as cells 202.
  • the cells 202 are each provided with their own cell wall 204a, 204b. Between cell walls 204b of juxtaposed cells 202, a schematic distance is visible in FIG. 2, but this does not actually have to be present.
  • the cells are as close to each other as possible to allow good heat exchange between the cells 202.
  • Outer cells in the reactor battery 200 are thermally insulated at their outer cell walls 204a, but not at their inner cell walls 204b.
  • a honeycomb structure can improve the thermal properties (smaller outer surface).
  • woodchips are charred with bottom stoichiometric oxygen supply to charcoal.
  • the resulting hot gases rise up the supply area 208.
  • the hot gases themselves contain little or no oxygen, as this is almost used up in the charring.
  • these hot gases cause drying, degassing and pyrolytic or partially pyro- lytic conversion of wood chips to combustible gases at temperatures of 500 to 900 ° C.
  • This so-called wood gas essentially comprises hydrogen, carbon monoxide, methane, carbon dioxide and nitrogen.
  • a grid 214 supports the reaction material, i.e. the biomass.
  • air is passed through e.g. Feeder tube 210 is approximately centrally supplied to a respective single cell 202.
  • the amount of air is precisely controlled and z. B. 5 regulated by the temperature of an exhaust stream.
  • the biomass wood, etc.
  • carbonization of the biomass takes place with substoichiometric oxygen supply.
  • the relative lack of oxygen due to restricted air supply leads to the combustion (or partial combustion) of the volatile constituents of the reaction material, while the solid carbon in the form of carbon atoms falls down through the grid 214 out of the cell.
  • the now largely oxygen-free reaction gas which contains mainly nitrogen and C0 2 leaves the oxygen zone up at a temperature of about 500 to 600 ° C. Biomass that reaches on this way from above into this area o contains virtually no more water. It is heated under these conditions and wood gas is expelled pyrolytically. This continues to rise and up can be led out of the cell 202 led into a combined heat and power plant or the like and used for energy or as district heating.
  • Overseas container trained. Overseas containers are typically sea freight containers and ISO containers, which are 20 and 40 feet long and 8 feet wide. Such overseas containers are not only ideal for transport on container ships, but also for transport by truck or rail. With o use of overseas containers they can be thermally insulated on all outer walls and then be coupled together, for example, via a skeleton, screwed or otherwise suitably connected. In this case, then only a small or no heat exchange through the transverse and partitions therethrough. 5 Each container contains one cell. Each cell may have an upper feed hopper which opens into a rotary valve, a reaction space below the
  • an exhaust pipe may be arranged in the upper region of each cell, which is coupled to a fan, wherein the rotational speed of the fan is controlled by the pressure conditions in the upper region of the reactor space.
  • the individual overseas containers or the cells arranged therein are continuously or batchwise supplied wood chippings or other biomass via a feed device, for example via a feed conveyor, directly or via distribution pipes.
  • a feed device for example via a feed conveyor, directly or via distribution pipes.
  • the biomass is in the
  • an opening and / or a rotary feeder is arranged, via which the biomass is introduced or transported further into a reactor space arranged underneath.
  • a reactor space In the reactor room then takes place a previously described teilpyrolytician and / or pyrolytic conversion and charring of the biomass.
  • the reactor space is coupled to an exhaust pipe for the discharge of exhaust gases.
  • the exhaust pipe is in turn coupled to a fan.
  • an exhaust gas removal device via an exhaust gas removal device, a pressure measurement in the reactor chamber at the reactor end, preferably in the upper region close to the feed hopper via a correspondingly suitable sensor device.
  • the exhaust gas removal device controls the speed or speed of the fan and thus the amount of exhaust gas discharged to the outside. Only through this speed control, the entire Verschwelungsske is controllable.
  • the dehumidification or drying of the biomass which has already been described above, can be further controlled via the control of the exhaust gas removal, so that the process for biomass of different composition (eg, variable biomass)
  • Water content is adjustable.
  • the lower end of the reactor space is provided with a collecting funnel and comprises a funnel opening in which a further rotary valve can be arranged.
  • a Nachverschweiung can take place.
  • solid conversion products are transported in a downstream mixing chamber.
  • a filling height switch may be provided which defines the rotary feeder for a defined
  • Period of time turns on, so that a defined discharge volume is discharged.
  • the mixing space comprises a mixer, for example a stirrer or a similar suitable device, which mixes the introduced conversion products.
  • a mixer for example a stirrer or a similar suitable device, which mixes the introduced conversion products.
  • In an appropriate position are in the ceiling and / or in the walls of the mixing room
  • spray nozzles which direct a defined amount of water to the conversion products or spray.
  • the amount of water sprayed accordingly vary.
  • the spray water also cools the conversion product so that it can be further processed, for example transported, packed or portioned.
  • the moistened conversion product may fall out of the lower end of the container, which may comprise a previously described grid, and / or be removed via a conveyor belt disposed inside or outside the container. Since the conversion product has cooled down, the downstream discharge conveyor belt does not necessarily have to be fireproof.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reaktorbatterie (100; 200) zur kontinuierlichen Umwandlung von Biomasse, mit mehreren Zellen (102; 202), welche jeweils einen Zufuhrbereich (208) zum Trocknen, Entgasen und Umwandeln der Biomasse zu einem brennbaren Gas und einen Flammbereich (206) zum Umwandeln der Biomasse zu einem festen Umwandlungsprodukt umfassen, wobei die Umwandlung pyrolytisch im Zufuhrbereich jeder Zelle (102; 202) erfolgt.

Description

Vorrichtung zur kontinuierlichen Umwandlung von Biomasse und System zur 5 Energiegewinnung daraus
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reaktorbatterie zur kontinuierlichen Umwandlung von Biomasse und ein System zur Energiegewinnung aus Biomasse. o Die DE 10 2005 038 135 B3 offenbart eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Holzkohle in einem Wanderbett aus Holz oder anderer Biomasse. Die Vorrichtung umfasst eine Zufuhrvorrichtung für Holz oder andere Biomasse, einen Schacht, in dem das Wanderbett aus Holz oder anderer Biomasse aufgenommen, getrocknet, entgast und verkohlt wird, ein oder mehrere im unteren Bereich des Schachts 5 angeordnete Luftzuführungsmittel und einen im unteren Bereich des Schachts angeordneten Gitterrost. Die den Gitterrost passierende Holzkohle wird darunter in einem Wasserbecken aufgefangen, abgekühlt, aus dem Wasserbecken gefördert und muss vor der weiteren Verwendung getrocknet werden. o Die FR 2 677 661 beschreibt eine Anlage zur Karbonisierung von Holz zu Kohle ohne Rauchemission. Die Kohle wird nach der Karbonisierung automatisch aus der Anlage ausgetragen. Zur Karbonisierung werden mehrere voneinander getrennte Öfen eingesetzt. Die Böden der Öfen sind zu einer Bodenklappe hin geneigt. Werden diese Bodenklappen geöffnet, kann eine Charge Holzkohle aus den Öfen in einen gemein- 5 samen Behälter rutschen. Die Luftversorgung der einzelnen Öfen führt zu mehreren Stellen in den Öfen und wird durch Schließmechanismen gesteuert. Bei der Karbonisierung entstehender Rauch wird in einem Kamin verbrannt Die EP 153 982 AI beschreibt eine Vorrichtung mit einem Brennraum zur chargenweisen Herstellung von Holzkohle. Für die Vorrichtung ist eine steuerbare Ventilationsöffnung vorgesehen, die Luft durch ein zweiläufiges Rohrsystem in den oberen Bereich des Brennraums leitet. Im Brennraum entstehender Rauch wird im unteren 5 Bereich des Brennraums abgeführt und durch einen Kamin ausgeblasen. Die EP 153 982 AI beschreibt außerdem die Verwendung eines Gitters im Boden des Brennraums, sowie mehrere Öffnungen im Boden. Diese Anordnung dient dem Bereitstellen und Abbrennen einer zusätzlichen Brennkohle, die das im Brennraum zu verarbeitende Rohmaterial in einem Hochtemperaturverfeinerungsschritt behandelt.0
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine energieeffiziente und einfache Vorrichtung zur kontinuierlichen Umwandlung von Biomasse und ein System zur Energiegewinnung aus Biomasse bereitzustellen. 5 Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Varianten und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen.
Die Reaktorbatterie gemäß Anspruch 1 zur kontinuierlichen Umwandlung von Bio- o masse umfasst mehrere Zellen, welche jeweils einen Zufuhrbereich zum Trocknen,
Entgasen und Umwandein (eines Teiis) der Biomasse zu einem brennbaren Gas und einen Flammbereich zum Umwandeln der Biomasse zu einem festen Umwandlungsprodukt aufweisen. Dabei erfolgt die Umwandlung im Zufuhrbereich jeder Zelle pyrolytisch.
5
Der Zufuhrbereich einer Zelle nimmt dabei z.B. ein Wanderbett aus Biomasse, insbesondere Holz, auf und ist in einen oberen Abschnitt zum Trocknen, einen mittleren Abschnitt zum Entgasen sowie zum pyrolytischen Umwandeln der Biomasse unterteilt. Ein unterer Abschnitt der Zelle bildet einen Flammbereich zum Verkohlen der o Biomasse zu einem festen Umwandlungsprodukt, insbesondere Holzkohle. Unter dem
Flammbereich kann z.B. ein Gitterrost angeordnet sein, der das Wanderbett abstützt und der für das feste Umwandlungsprodukt nach unten durchlässig ist. Die kontinuierliche Umwandlung bietet gegenüber chargenweisen oder diskontinuierlichen Prozessen Zeitvorteile. Bei solchen Prozessen wird zunächst eine Portion Biomasse vollständig verarbeitet, bevor die nächste Position verarbeitet werden kann. Die Anlage muss dazu ggf. immer neu angefahren werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht jedoch einen durchgehenden Betrieb; also auch beim Zuführen von Biomasse und beim Austragen oder Abführen von Umwandlungsprodukten.
Im Zufuhrbereich wird dabei feuchte Biomasse vor der Verkohlung im Flammbereich durch aufsteigende heiße Gase weitgehend entfeuchtet bzw. getrocknet. Dies erhöht den Heizwert des festen Umwandlungsprodukts. Die Temperatur im Zufuhrbereich kann zwischen 500 - 900°C liegen. Solche Temperaturen ermöglichen bei weitgehend sauerstofffreien Bedingungen eine pyrolytische Zersetzung von Biomasse. Pyrolyse ist im Allgemeinen die Bezeichnung für die thermische Spaltung organischer
Verbindungen, wobei durch hohe Temperaturen (500-900°C) Bindungen innerhalb großer Moleküle aufgebrochen werden. Meistens geschieht dieses unter Sauerstoffab- schluss (anaerob), um eine Verbrennung zu verhindern. Man spricht auch von einer Verschwelung.
Je nach Fließgeschwindigkeit des Wanderbetts aus Biomasse findet die pyrolytische Umwandlung mehr oder weniger vollständig (Teilpyrolyse) statt. Bei längerer Verweildauer wird mehr bicimbaies Gas erzeugt. Bei kürzerer Verweildauer gelangt mehr nicht umgewandelte Biomasse in den Flammbereich.
Die Anordnung mehrerer Zellen, in denen jeweils die oben beschriebenen Prozesse ablaufen, in einer Reaktorbatterie ermöglicht eine verbesserte Prozesssteuerung, indem die Sauerstoff- bzw. Luftzufuhr jeweils auf einen relativ kleinen Bereich abgestimmt werden kann. So kann zuverlässig für jede Zelle die Pyrolyse bzw. die Teilpyrolyse und die Verkohlung gesteuert werden. Bei größeren ungeteilten Reaktoren kann es dagegen zu ungeregelten, lokalen Kamin- und Verbrennungseffekten kommen, die den angestrebten teilpyrolytischen Zersetzungseffekt behindern.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst der Reaktor eine einstellbare Luftzufuhr je Zelle. Vorzugsweise erfolgt die Zufuhr von Luft von unterhalb des Gitters so, dass eine gewünschte Luftmenge in den Flammbereich jeder Zelle gelangt. Im Flammbereich wird die Biomasse bei unterstöchiometrischer Sauerstoffzufuhr oder bei relativem Sauerstoffmangel verkohlt, z.B. zu Holzkohle. Bei entsprechenden Temperaturen findet eine Teilverbrennung flüchtiger Bestandteile der Biomasse statt, während Kohlenstoff (z.B. Holzkohle) nach unten durch das Gitter fällt.
5
Die frei werdende Abwärme erhöht das Volumen der Verbrennungsgase, die so kon- vektiv in der Zelle nach oben getrieben werden und im Zufuhrbereich die Biomasse trocknen und entgasen. Der über die Luftzufuhr zugeführte Sauerstoff wird zur Zersetzung im Flammbereich nahezu vollständig verbraucht. Die nach oben getriebenen o Verbrennungsgase sind also weitgehend sauerstofffrei oder sauerstoffarm und schaffen so Temperaturen und Bedingungen für eine pyrolytische bzw. teilpyrolytische Umwandlung der Biomasse im Zufuhrbereich.
Herkömmliche Karbonisierungsanlagen fuhren im Gegensatz dazu Luft oder Sauer- 5 stoff an mehreren Stellen in einen Brennraum so zu, dass zwar in einem großen
Brennraum eine Verkohlung leicht steuerbar ist, aber aufgrund des Sauerstoffs keine gleichzeitige pyrolytische, d.h. im Wesentlichen sauerstofffreie, Umwandlung stattfindet. o Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Reaktorbatterie eine Steuereinrichtung zum
Messen der Temperatur, insbesondere der Abgasicmperaiur, in einzelnen Zeilen oder in den gesammelten Abgasen in der Reaktorbatterie, und zum Steuern der über die Luftzufuhr zugeführten Luftmenge. 5 Wenn die Temperatur in einzelnen Zellen gemessen wird, kann diese als Stellgröße für die Steuereinrichtung dienen, um die Luftzufuhr in die einzelnen Zellen so zu steuern, dass ein gewünschter Temperaturverlauf bzw. ein Temperaturprofil über den Zuführbereich jeder Zelle eingehalten wird. o Eine Reaktorbatterie kann auch durch zellenweise gesteuerte Luftzufuhr teilweise angefahren oder abgestellt werden. Außerdem kann durch zellenweise gesteuerte Luftzufuhr ein gewünschter Temperaturgradient erzeugt werden. Beispielweise kann in den Außenzellen der Reaktorbatterie eine erhöhte Temperatur erforderlich sein, um Wärmeverluste an die Umgebung auszugleichen. Außerdem können so auch in einem Teil der Zellen der Reaktorbatterie Bedingungen für eine höhere Gasproduktion und in einem anderen Teil der Zellen Bedingungen für eine höhere Produktion an festen Umwandlungsprodukten eingestellt werden.
Es gibt Ausführungen, bei denen die Reaktorbatterie eine zentrale Abgasabführeinrichtung umfasst. Diese umfasst Sammelrohre, die ausgehend von oberen Bereichen der einzelnen Zellen zu einem Sammeltank und/oder Kamin führen. Die Temperatur kann beispielsweise zentral an den gesammelten Abgasen erfasst werden, um eine gemeinsame Stellgröße für die Steuereinrichtung zur Steuerung aller Luftzufuhren zu erhalten.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Reaktorbatterie eine Zufuhreinrichtung zum kontinuierlichen Zuführen von Biomasse, insbesondere Holzhackschnitzel. Die Zufuhreinrichtung weist z.B. eine Zellenradschleuse auf, um Biomasse weitgehend unter Gasabschluss kontinuierlich in die einzelnen Zellen fördern zu können. Die Zufuhreinrichtung kann außerdem Verteilrohre umfassen, welche die Biomasse ausgehend von einem Biomasselager über die Zellenradschleuse hin zu den einzelnen Zellen fördern.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Reaktorbatterie eine Austrageinrichtung je Zelle, um das feste Umwand!ungsprod kt auszutragen. Dabei gibt es Ausführungen mit Sammelrohren, die ausgehend von den Bereichen der Reaktorbatterie, die unterhalb der Gitter jeder Zelle liegen, in leichtem Gefälle zu einem gasdichten Behälter führen, in dem das feste Umwandlungsprodukt aufgenommen und abgekühlt wird.
Auch gibt es Ausführungen bei denen die Austrageinrichtung als Zellradschleuse ausgebildet sein kann, mit der das feste Umwandlungsprodukt kontinuierlich oder chargenweise ausgetragen wird, und die in oder an der Zelle angeordnet ist.
Vorteilhaft ist der Mengenaustrag dann mit einfachen Mitteln steuerbar,
beispielsweise mittels eines Füllhöhenschalters, der den Betrieb für eine definierte Zeitspanne und somit für ein definiertes Austragsvolumen vorgibt, wenn eine bestimmte Füllhöhe bzw. Füllmenge erreicht ist. Die Austrageinrichtung kann unterhalb eines Sammeltrichters angeordnet sein, der wiederum unterhalb einer Zelle oder im unteren Bereich einer Zelle angeordnet ist. Im Sammeltrichter kann auch eine Nachverschwelung erfolgen. Zwischen Sammeltrichter und Austrageinrichtung kann auch ein Sammelrohr zwischengeschaltet sein.
Gemäß einer Weiterbildung ist die Reaktorbatterie an ihrer Außenseite thermisch iso- 5 liert. Weiter gibt es Ausführungen, bei denen die Zellen in ihrer Struktur oder Anordnung so gestaltet sind, dass im Reaktor eine teilpyrolytische Umwandlung von Biomasse in ein festes Umwandlungsprodukt und ein brennbares Gas erfolgt.
Gemäß einer Weiterbildung können die einzelnen Zellen nach außen hin thermisch o isoliert sein. Bevorzugt sind dabei die einzelnen Container jeweils rundum isoliert.
Beispielsweise Steinwolle hat sich als geeignet erwiesen, aber auch andere geeignete Isoliermaterialien sind verwendbar.
Gemäß einer Weiterbildung können die Zellen jeweils einzeln oder gemeinsam eine 5 nachgeschaltete Fluidverteilvorrichtung umfassen. Auch kann die
Fluidverteilvorrichtung integral in den Zellen ausgebildet sein. Dabei gibt es
Ausführungen, bei denen die Fluidverteilvorrichtung eine in einem Mischraum angeordnete Mischvorrichtung und eine Befeuchtungsvorrichtung umfasst.
Beispielsweise kann die Mischvorrichtung als Mischer oder Rühreisen ausgestaltet o sein. Der Mischer kann unterhalb des Reaktorraumes in einer Mischkammer
äi.gcurdiiei sein. In der Mischkammer wird die entstandene Holzkohle über in den Wänden oder in der Decke der Mischkammer angeordnete Sprühdüsen mit Wasser besprüht/angefeuchtet bzw. versetzt und durchmischt. Somit kann der Mischer eine definierte Wasserzufuhr in die Holzkohle ermöglichen, so dass abzüglich etwaigen 5 verdunstenden Wasser ein angestrebter geeigneter Wassergehalt von beispielsweise
15 bis 25 %, insbesondere von 18 bis 20%, in der Holzkohle erreicht werden kann.
Vorteilhaft ist dann keine weitere Verbrennung oder Abkühlung in zusätzlichen gekühlten oder kühlbaren Behältern erforderlich. Das Umwandlungsprodukt, etwa die o Holzkohle, ist sofort portionier- und abpackbar. Auch muss ein nachgeschaltetes
Abfuhrförderband nicht zwingend feuerfest ausgestaltet sein.
Gemäß einer Weiterbildung kann die Reaktorbatterie auch eine einstellbare Abgas- Abführvorrichtung je Zelle umfassen. Beispielsweise kann im oberen Bereich einer Zelle ein Abgasrohr zur Abfuhr von Gasen aus dem Reaktorraum einer Zelle angeordnet sein, das mit einem Ventilator versehen ist.
Gemäß einer Weiterbildung kann die Reaktorbatterie oder jede einzelne Zelle eine 5 Steuereinrichtung zum Messen des Drucks, insbesondere des Drucks von Gasen in den einzelnen Zellen und/oder in der Reaktorbatterie, und zum Steuern bzw. Regeln der über die Abgas-Abführvorrichtung abgeführten Abgasmenge umfassen. Die Drehzahl des Ventilators kann durch die Druckverhältnisse im oberen Bereich des Reaktionsraums gesteuert werden. Allein durch diese Drehzahlsteuerung ist der o gesamte Verschwelungsprozess steuerbar.
Auch kann eine Entfeuchtung oder Trocknung der zugeführten Biomasse zusätzlich über die Steuerung der Abgasabfuhr gesteuert werden, so dass der Prozess für unterschiedlich zusammengesetzte Biomassen (z. B. variabler Wassergehalt)
5 verbessert einstellbar ist.
Gemäß einer Weiterbildung ist die Reaktorbatterie modular aus einzelnen Reaktorzellen mit rechteckigem Querschnitt gebildet. Solche Einzelreaktoren können besonders einfach durch Aneinanderstellen zu einer ebenfalls quaderförmigen Reaktor- o batterie zusammengefügt werden. Auch eine Bienenwabenstruktur ist möglich. So ein moduiarer Aufbau erlaubt es, einzelne Zellen hinzuzufügen oder zu entfernen. In diesem Fall sind die Zellen der Reaktorbatterie nach außen hin einwandig und zueinander doppelwandig ausgelegt. 5 Gemäß einer Weiterbildung sind die einzelnen Zellen als Überseecontainer
ausgestaltet bzw. darin angeordnet. Solche Containerbatterien sind preiswert und können aus einer oder mehreren Zellen bestehen. Auch sind die einzelnen Container einfach mit herkömmlichen Mitteln zu transportieren und vor Ort zusammenbaubar. Diese können hochkant oder quer aufgestellt werden und über ein entsprechend o geeignetes Verbindungsmittel bzw. Verbindung, beispielsweise ein Gerüst, ein
Gerippe, T-Träger, Schrauben, Schweißverbindung etc. miteinander verbunden werden. Jeder Container kann eine Zelle mit einem Zufuhrtrichter, der in eine
Zellenradschleuse mündet, einem Reaktionsraum bzw. Reaktorraum unterhalb der Zellenradschleuse, einem Abfuhrtrichter unterhalb des Reaktorraums, der in eine Zellenradschleuse mündet, einem Mischer unterhalb der vorgenannten
5 Zellenradschleuse, in dem die entstandene Holzkohle mit Wasser
besprüht/angefeuchtet bzw. versetzt und durchmischt wird, umfassen.
Wenn eine Reaktorbatterie durch eine gemeinsame Reaktor- Außenwand und mehrere Zwischen- oder Trennwände hergestellt wird, so können die Zellen nach außen hin o und zu einander einwandig ausgelegt sein. Diese Ausführungs Variante ist materialsparender.
Ein System zur Energiegewinnung aus Biomasse umfasst einen eine erfindungsgemäße Reaktorbatterie, ein Blockheizkraftwerk zum Verbrennen des brennbaren 5 Gases und eine Presse zum Pelletieren oder Brikettieren des festen Umwandlungsprodukts, insbesondere Holzkohle.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst das System auch einen Brennofen zum Verbrennen des gepressten Umwandlungsprodukts. Der Brennofen, die Reaktorbatterie o und/oder der Pelletier- oder Brikettiereinrichtung können auch voneinander getrennt öiigcOidiic'i sein.
Ein solches System erlaubt eine hohe Energieausbeute der Biomasse bei hoher räumlicher Flexibilität, da die bei der Umwandlung entstehenden Gase z.B. vor Ort in ei- 5 nem Blockheizkraftwerk genutzt werden können, während das feste Umwandlungsprodukt durch Pelletieren oder Brikettieren leicht transportierbar und dosierbar wird und in entfernt liegenden Anlagen z.B. in Haushalten genutzt werden kann.
Nachstehend werden weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schemati- o scher Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Reaktorbatterie Fig. 2 zeigt eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Reaktorbatterie
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Reaktorbatterie 100 zur kontinuierlichen
5 Umwandlung von Holzhackschnitzeln. Die Reaktorbatterie 100 umfasst hier sieben mal sechs einzelne Reaktoren, im Folgenden als Zellen 102 bezeichnet, die in quaderförmig angeordnet sind. Die Reaktorbatterie ist von einer gemeinsamen Reaktoraußenwand 104 umgeben. Zur Trennung der einzelnen Zellen 102 voneinander verlaufen sechs Quer- und fünf Längstrennwände 106 innerhalb der Reaktoraußenwände0 104.
Allen Zellen 102 werden kontinuierlich Holzhackschnitzel zugeführt, wie durch den Pfeil 108 in Fig. 1 schematisch angedeutet. Hackschnitzel aus einem Hackschnitzellager werden über Rohre zu einer Zellenradschleuse (nicht dargestellt) und von dort 5 über Verteilerrohre (nicht dargestellt) zu den einzelnen Zellen geleitet.
Bei einer teilpyrolytischen Umwandlung entstehen in den Zellen neben nichtbrennbaren auch brennbare Gase mit hohem Heizwert, z.B. Methan, Kohlenmonoxid und Wasserstoff, sowie feste Umwandlungsprodukte, z.B. Holzkohle. Die Gase werden an der Oberseite jeder Zelle abgeführt, wie durch Pfeil 1 10 in Fig. 1 schematisch ange- o deutet und werden über Rohre (nicht gezeigt) gesammelt, komprimiert und gespeichert oder aber auch thermisch genutzt (Verbrennung). Die festen Ümwandiungs- produkte leiten Sammelrohre 112 unterhalb jeder Zelle ggf. gasdicht in einen
Sammelbehälter (nicht gezeigt). 5 Die Reaktoraußenwand 104 ist mit Steinwolle oder einem anderen geeigneten Isoliermaterial thermisch isoliert. Innerhalb der Reaktorbatterie wand erfolgt ein Wärmeaustausch durch die Quer- und Trennwände 106 hindurch. Die Zellen 102 bleiben jedoch stofflich voneinander isoliert. Das bewirkt geringere Wärmeverluste im Vergleich zu thermisch voneinander entkoppelten Zellen. Jede Zelle 102 ist mit einer o steuer-/regel-/einstellbaren Luftzufuhr versehen, die z. B. über eine die Abgastemperatur erfassende Steuerung regelbar ist. Die Steuerung kann dabei zellenweise (lokal) oder reaktorweise (global) erfolgen. Es ist auch möglich eine lokale manuelle oder automatische Voreinstellung vorzunehmen (z.B. Randzellen anders als zentrale Zellen) und im Betrieb dann eine global gesteuerte Luftzufuhrsteuerung - allerdings zellenweise - vorzunehmen.
Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Reaktorbatterie 200, die wie die in Fig. 1 gezeigt Reaktorbatterie 100 mehrere Reaktoren umfasst, die im Folgenden als Zellen 202 bezeichnet werden. Die Zellen 202 sind im Unterschied zu den Zellen 102 in Fig. 1 jeweils mit einer eigenen Zellenwand 204a, 204b ausgestattet. Zwischen Zellenwänden 204b von nebeneinander angeordneten Zellen 202 ist in Fig. 2 ein schemati- scher Abstand sichtbar, der jedoch tatsächlich nicht vorhanden sein muss. Die Zellen stehen so nahe beieinander wie möglich, um einen guten Wärmeaustausch zwischen den Zellen 202 herstellen zu können. In der Reaktorbatterie 200 außen liegende Zellen sind an ihren äußeren Zellenwänden 204a thermisch isoliert, an ihren innen liegenden Zellenwänden 204b nicht. Eine Bienenwabenstruktur kann die thermischen Eigenschaften verbessern (geringere Außenoberfläche).
In den in Fig. 2 gezeigten Zellen sind zwei Umwandlungsbereiche unterscheidbar. In einem unteren Bereich, dem Flammbereich 206, werden Holzhackschnitzel bei un- terstöchiometrischer Sauerstoffzufuhr zu Holzkohle verkohlt. Dabei entstehende heiße Gase steigen nach oben die den Zufuhrbereich 208. Die heißen Gase enthalten selbst nur noch wenig oder keinen Sauerstoff mehr, da dieser bei der Verkohlung nahezu aufgebraucht wird. Im Zufuhrbereich verursachen diese heißen Gase bei Temperaturen von 500 bis 900°C eine Trocknung, Entgasung und pyrolytische bzw. teilpyro- lytische Umwandlung der Holzhackschnitzel zu brennbaren Gasen. Dieses sog. Holzgas umfasst im Wesentlichen Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Methan, Kohlendioxid und Stickstoff.
Bei der Trocknung von Biomasse entstehender Wasserdampf "verschiebt" die Pyrolyse geringfügig hin zu einer Vergasung, wobei mehr brennbares Gas entstehen kann. Ist jedoch zuviel Wasser in der Biomasse enthalten, kann die zur Trocknung der Biomasse erforderliche Wärme die Temperatur unter die für eine Pyrolyse notwendige Temperatur senken. Die Entfeuchtung oder Trocknung kann über die Steuerung der Luftzufuhr gesteuert werden, so dass der Prozess für unterschiedlich zusammengesetzte Biomassen (z. B. variabler Wassergehalt) einstellbar ist. Die zur Verkohlung erforderliche Luft (mit Sauerstoff) im Flammbereich tritt durch regel-, Steuer- bzw. einstellbare Luftzuführungen, schematisch angedeutet durch die Pfeile 210, in jede Zelle. Die Zellenwände 204b verhindern dabei unkontrollierte Brennkanäle 212 zwischen den Zellen 202. Wären die Zellen 202 der Reaktorbatterie 5 200 zu einem einzigen großen Brennraum zusammengefasst, so könnte Luft aus der Luftzufuhr 210 einer Zelle und Luft einer benachbarten Luftzufuhr 210 zu einer Stelle in diesem großen Brennraum strömen und lokale Brennkanäle 212 ausbilden, in denen Holzhackschnitzel vollständig verbrennen würden, wodurch im Wesentlichen lediglich brennbare und nichtbrennbare Gas aber keine Holzkohle mehr erzeugt werden o würde, und der Prozess gestört wäre. Eine kontrollierte teilpyrolytische Zersetzung wäre nicht möglich.
Im Allgemeinen stützt ein Gitter 214 das Reaktionsmaterial, d.h die Biomasse. Unterhalb des Gitters 214 wird Luft durch ein z.B. Zuführungsrohr 210 etwa zentral einer jeweiligen Einzelzelle 202 zugeführt. Die Luftmenge wird genau kontrolliert und z. B. 5 anhand der Temperatur eines Abgasstroms geregelt. Direkt oberhalb des Gitters 214 findet unter den Bedingungen des relativen Sauerstoffmangels eine Verschwelung der Biomasse (Holz etc.) bzw. Verkohlung derselben bei unterstöchiometrischer Sauer- stoffzufuhr statt. Der relative Sauerstoffmangel durch gedrosselte Luftzufuhr führt zur Verbrennung (oder Teilverbrennung) der flüchtigen Bestandteile des Reaktionsmate- o rials, während der feste Kohlenstoff in Form von Kohlenstoffknnze.ntrat nach unten durch das Gitter 214 aus der Zelle heraus fällt. Die bei diesem Verschwelungsbrand entstehende Hitze führt zur Ausdehnung der entstehenden Verbrennungsgase, so dass diese in dem Reaktor nach oben getrieben werden. Ungefähr 0,5 bis 0,8 m oberhalb des Gitters 214 ist der Sauerstoff durch den Verschwelungsprozess aufgebraucht. 5 Unterhalb dieses Bereichs befindet sich also die Sauerstoffzone, oberhalb beginnt die
Pyrolysezone.
Das nunmehr weitgehend sauerstofffreie Reaktionsgas, welches vorwiegend Stickstoff und C02 enthält verlässt die Sauerstoffzone nach oben mit einer Temperatur von ungefähr 500 bis 600° C. Biomasse, die auf ihrem Weg von oben in diesen Bereich o gelangt enthält praktisch kein Wasser mehr. Sie wird unter diesen Bedingungen erhitzt und Holzgas wird pyrolytisch ausgetrieben. Dieses steigt weiter nach oben und kann aus der Zelle 202 abgeführt in ein Blockheizkraftwerk oder dergleichen geleitet und zur Energiegewinnung bzw. als Fernwärme genutzt werden.
In einem weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die
5 einzelnen Zellen 102 auch als hochkant angeordnete Container, beispielsweise
Überseecontainer, ausgebildet. Überseecontainer sind üblicherweise See- Frachtcontainer und ISO-Container, die mit 20- und 40-Fuß-Länge und 8-Fuß Breite ausgebildet sind. Solche Überseecontainer sind nicht nur ideal für den Transport auf Containerschiffen, sondern auch für Transport mit dem Lkw oder der Eisenbahn. Bei o Verwendung von Überseecontainern können diese an allen Außenwänden thermisch isoliert und dann erst miteinander gekoppelt sein, beispielsweise über ein Gerippe, verschraubt oder anders geeignet verbunden. Dabei erfolgt dann nur ein geringer oder kein Wärmeaustausch durch die Quer- und Trennwände hindurch. 5 Jeder Container umfasst eine Zelle. Jede Zelle kann einen oberen Zufuhrtrichter, der in eine Zellenradschleuse mündet, einen Reaktionsraum unterhalb der
Zellenradschleuse, einen Abfuhrtrichter unterhalb des Reaktionsraums, der in eine Zellenradschleuse mündet, einen Mischer unterhalb der vorgenannten
Zellenradschleuse, in dem die entstandene Holzkohle mit Wasser
o besprüht/angefeuchtet bzw. versetzt und durchmischt wird, umfassen.
Ferner kann im oberen Bereich einer jeden Zelle ein Abgasrohr angeordnet sein, das mit einem Ventilator gekoppelt ist, wobei die Drehzahl des Ventilators durch die Druckverhältnisse im oberen Bereich des Reaktorraums gesteuert wird.
5
Den einzelnen Überseecontainern bzw. den darin angeordneten Zellen werden kontinuierlich oder chargenweise Holzhackschnitzel oder andere Biomasse über eine Zuführvorrichtung, beispielsweise über ein Zuführförderband, direkt oder über Verteilerrohre zugeführt. Innerhalb jeder Zelle wird die Biomasse in den
o Zufuhrtrichter bzw. Sammeltrichter hineingefördert und dort gesammelt. Am unteren
Ende des Zufuhrtrichters ist eine Öffnung und/oder eine Zellenradschleuse angeordnet, über die die Biomasse in einen darunter angeordneten Reaktorraum eingebracht bzw. weiter transportiert wird. Im Reaktorraum findet dann eine zuvor beschriebene teilpyrolytischen und/oder pyrolytischen Umwandlung und Verschwelung der Biomasse statt. Der Reaktorraum ist mit einem Abgasrohr zur Ableitung von Abgasen gekoppelt. Das Abgasrohr ist wiederum mit einem Ventilator gekoppelt.
Dabei erfolgt über eine Abgas-Abführeinrichtung eine Druckmessung im Reaktorraum am Reaktorende, vorzugsweise im oberen Bereich nahe zum Zuführtrichter über eine entsprechend geeignete Sensoreinrichtung. Die Abgas- Abführeinrichtung steuert in Abhängigkeit vom gemessenen Druck, insbesondere Unterdruck, die Drehzahl bzw. Geschwindigkeit des Ventilators und damit die nach außen abgeleitete Abgasmenge. Allein durch diese Drehzahlsteuerung ist der gesamte Verschwelungsprozess steuerbar.
Die zuvor bereits beschriebene Entfeuchtung oder Trocknung der Biomasse kann zusätzlich über die Steuerung der Abgasabfuhr weiter gesteuert werden, so dass der Prozess für unterschiedlich zusammengesetzte Biomassen (z. B. variabler
Wassergehalt) verbessert einstellbar ist.
Das untere Ende des Reaktorraums ist mit einem Sammeltrichter versehen und umfasst eine Trichteröffnung in der eine weitere Zellradschleuse angeordnet sein kann. Innerhalb des Sammeuri hiers kann eine Nachverschweiung stattfinden. Mittels der Zellradschleuse werden feste Umwandlungsprodukte in einen nachgeschalteten Mischraum transportiert. Mit der Zellradschleuse kann ein kontinuierlicher oder chargenweiser Austrag aus Sammeltrichter erfolgen. Beispielsweise kann ein Füllhöhenschalter vorgesehen sein, der die Zellenradschleuse für eine definierte
Zeitspanne einschaltet, so dass ein definiertes Austragsvolumen ausgetragen wird.
Der Mischraum umfasst einen Mischer, beispielsweise eine Rührer oder eine ähnlich geeignete Vorrichtung, die die eingebrachten Umwandlungsprodukte vermischt. An geeigneter Position sind in der Decke und/oder in den Wänden des Mischraums
Sprühdüsen vorgesehen, die eine definierte Wassermenge auf die Umwandlungsprodukte leiten bzw. sprühen. In Abhängigkeit des gewünschten Wasserergehalts des Umwandlungsproduktes, beispielsweise 18 bis 20 %, und dessen Zuführgeschwindigkeit kann die zugeführte Sprühwassermenge entsprechend variieren. Dabei kühlt das Sprühwasser auch das Umwandlungsprodukt ab, so dass dieses weiterverarbeitet, beispielsweise transportiert, verpackt oder portioniert, werden kann.
Das befeuchtete Umwandlungsprodukt kann aus dem unteren Ende des Containers, der ein zuvor beschriebenes Gitter umfassen kann, herausfallen und/oder über ein innerhalb oder außerhalb des Containers angeordnetes Förderband abgeführt werden. Da das Umwandlungsprodukt abgekühlt ist, muss das nach geschaltete Abfuhrförderband nicht zwingend feuerfest sein.
In einer weiteren nicht gezeigten Beispielanordnung können mehrere, beispielsweise fünf, Container mit einem gemeinsamen Förderband für die Zufuhr der Biomasse in die einzelnen Container sowie mit einem weiteren gemeinsamen Förderband für die Abfuhr der angefeuchteten Holzkohle in Reihe geschaltet sein. Das Abführ- Förderband muss nicht feuerfest ausgelegt sein, da die Holzkohle durch das
Anfeuchten bereits abgekühlt ist.
Weitere Aspekte und Variationen der Erfindung ergeben sich für den Fachmann aus den angefügten Ansprüchen.

Claims

Ansprüche
1. Reaktorbatterie ( 100; 200) zur kontinuierlichen Umwandlung von Biomasse, mit:
5 mehreren Zellen (102; 202), welche jeweils einen Zufuhrbereich (208) zum
Trocknen, Entgasen und Umwandeln der Biomasse zu einem brennbaren Gas und einen Flammbereich (206) zum Umwandeln der Biomasse zu einem festen
Umwandlungsprodukt umfassen, wobei
die Umwandlung pyrolytisch im Zufuhrbereich (208) jeder Zelle (102; 202) o erfolgt.
2. Reaktorbatterie (100; 200) nach Anspruch 1 , mit einer einstellbaren Luftzufuhr (210) je Zelle (102; 202). 5
3. Reaktorbatterie (100; 200) nach Anspruch 2, mit einer Steuereinrichtung zum Messen der Temperatur, insbesondere der Temperatur von Gasen in einzelnen Zellen (102; 202) und/oder in der Reaktorbatterie (100; 200), und zum Steuern bzw. Regeln der über die Luftzufuhr (210) zugeführten Luftmenge. 0
4. Reaktorbatterie (100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Zufuhreinrichtung zum kontinuierlichen Zuführen von Biomasse, insbesondere Holzhackschnitzel.
5. Reaktorbatterie (100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit 5 einer Austrageinrichtung (1 12) je Zelle (102; 202), um das feste Umwandlungsprodukt auszutragen.
6. Reaktorbatterie (100; 200) nach Anspruch 5, bei welcher die Austrageinrichtung Sammelrohre (1 12) zum gesammelten Austragen des festen Umwandlungspro- o dukts umfasst.
7. Reaktorbatterie (100; 200) nach Anspruch 4 oder 5, bei welcher die
Austrageinrichtung eine Zellradschleuse zum kontinuierlichen oder chargenweise Austragen des festen Umwandlungsprodukts umfasst, die in oder an der Zelle (102; 202) angeordnet ist.
8 . Reaktorbatterie (100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die 5 nach außen hin thermisch isoliert ist und/oder bei der die Zellen (102; 202) in ihrer
Struktur oder Anordnung so gestaltet sind, dass sie eine teilpyrolytische Umwandlung von Biomasse in ein festes Umwandlungsprodukt und ein brennbares Gas vornimmt.
9. Reaktorbatterie (100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der o die einzelnen Zellen (102; 202) nach außen hin thermisch isoliert sind.
10. Reaktorbatterie (100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Zellen (102; 202) jeweils einzeln oder gemeinsam eine nachgeschaltete, in einem Mischraum angeordnete Fluidverteilvorrichtung umfassen.
5
1 1. Reaktorbatterie (100; 200) nach Anspruch 10, bei der die
Fluidverteilvorrichtung integral in den Zellen (102; 202) ausgebildet ist.
12. Reaktorbatterie (100; 200) nach Anspruch 10 oder 1 1 , bei der die
0 Fluidverteilvorrichtung eine Mischvorrichtung und eine Befeuchtungsvorrichtung umfasst.
13. Reaktorbatterie (100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer einstellbaren Abgas- Abführvorrichtung je Zelle (102; 202).
5
14. Reaktorbatterie (100; 200) nach Anspruch 13, mit einer Steuereinrichtung zum Messen des Drucks, insbesondere des Drucks von Gasen, in den einzelnen
Zellen (102; 202) und/oder in der Reaktorbatterie (100; 200), und zum Steuern bzw. Regeln der über die Abgas- Abführvorrichtung abgeführten Abgasmenge.
0
15 . Reaktorbatterie (100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die modular aus einzelnen Reaktoren (202) mit rechteckigem Querschnitt aufgebaut ist.
16. Reaktorbatterie (100; 200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Zellen (102; 202) als Überseecontainer ausgestaltet oder darin angeordnet sind.
17. System zur Energiegewinnung aus Biomasse, insbesondere Holz, mit:
einer Reaktorbatterie (100; 200) nach einem Ansprüche 1 bis 16
einem Blockheizkraftwerk zum Verbrennen des brennbaren Gases und einer Presse zum Pelletieren bzw. Brikettieren des festen Umwandlungsprodukts, insbesondere Holzkohle.
18. System nach Anspruch 17, mit einem Brennofen zum Verbrennen des festen, gepressten Umwandlungsprodukts.
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