DE19932822C2

DE19932822C2 - Device for degassing organic substances

Info

Publication number: DE19932822C2
Application number: DE19932822A
Authority: DE
Inventors: Johann Hochreiter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 1999-07-14
Publication date: 2003-11-20
Anticipated expiration: 2019-07-15
Also published as: DE19932822A1

Abstract

Eine in Figur 1 dargestellte Vorrichtung (1) zum Entgasen von organischen Substanzen weist eine Pyrolysekammer (2) auf, welche über ein Gehäuse (3) mit doppelter Wandung (4) verfügt. Mittels einer Förderschnecke (12) wird zu entgasendes Pyrolysegut (7) durch die Pyrolysekammer (2) gefödert und dabei entgast. Pyrolyseprodukte in Form von Nutzgasen werden in an sich bekannter Weise mittels eines Verbrennungsmotors unter Zwischenschaltung eines Generators zur Erzeugung von elektrischer Energie verbrannt und die heißen Verbrennungsabgase werden in erfindungsgemäßer Weise zur Heizung des doppelwandigen Gehäuses (3) der Pyrolysekammer (2) und der Förderschnecke (12) genutzt.A device (1) shown in FIG. 1 for degassing organic substances has a pyrolysis chamber (2) which has a housing (3) with a double wall (4). The pyrolysis material (7) to be degassed is conveyed through the pyrolysis chamber (2) by means of a screw conveyor (12) and degassed in the process. Pyrolysis products in the form of useful gases are burned in a manner known per se by means of an internal combustion engine with the interposition of a generator for generating electrical energy, and the hot combustion gases are used in accordance with the invention to heat the double-walled housing (3) of the pyrolysis chamber (2) and the screw conveyor (12 ) used.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Entgasen von organischen Substanzen.The invention relates to a device for degassing organic substances.

Unter organischen Substanzen sollen hier vor allem, aber nicht ausschließlich Späne, Schnitzel und dergleichen aus verkohlbaren Stoffen, wie z. B. Holz, aber auch andere Reststoffe verstanden werden.Organic substances should primarily, but not only chips, chips and the like made of carbonizable substances, such as B. wood, but also other residues can be understood.

Aus der DE 196 14 689 A1 ist eine Anlage zur thermischen Behandlung von Ausgangssubstanzen bekannt. Die dort beschriebene Vorrichtung ist mit einer beheizten Pyrolysekammer ausgestattet.DE 196 14 689 A1 describes a system for the thermal treatment of Starting substances known. The device described there is with a heated pyrolysis chamber.

In der US 4 705 603 A ist eine vergleichbare pyrolytische Einrichtung beschrieben. Dort ist in den Spalten 2 bis 3 sowie in den Ansprüchen (Spalten 4 und 5) detailliert unter Anderem beschrieben, wie die Pyrolysekammer aufgebaut ist, und wie sie beheizt wird. Dieser Stand der Technik ist exakt als solcher anzusehen, von dem die Erfindung ausgeht, wie auch dem weiteren zitierten Stand der Technik in dieser Beschreibungseinleitung zu entnehmen ist.A comparable pyrolytic device is described in US Pat. No. 4,705,603. There, columns 2 to 3 and the claims (columns 4 and 5 ) describe in detail, inter alia, how the pyrolysis chamber is constructed and how it is heated. This prior art is to be regarded exactly as the one from which the invention is based, as can also be seen from the further cited prior art in this introduction.

Zur Vergasung von Stoffen ist ferner aus der DE 29 38 912 A1 ein Verschwelungsreaktor bekannt, der mit einem Gaswandler verbunden ist. An den Gaswandler schließt sich zur Abkühlung und Reinigung ein Heizgaszyklon und ein Reinigungs- und Kühlsystem an, in denen das Gas von restlichen Spuren von Staub, Teer, Phenol, Schwefel und Stickstoffverbindungen gereinigt und abgekühlt wird.For gasification of substances is also from DE 29 38 912 A1 Carbonization reactor known, which is connected to a gas converter. The gas converter includes cooling and cleaning Heating gas cyclone and a cleaning and cooling system in which the gas of remaining traces of dust, tar, phenol, sulfur and Nitrogen compounds is cleaned and cooled.

Aus der DE 40 11 945 C1 ist ein Pyrolyseverfahren bekannt, bei dem zur Entgasung von organischen Substanzen das Pyrolysegut unter Verdichtung in eine beheizbare Pyrolysekammer eingebracht und unter Beibehaltung des verdichteten Zustandes diese durchläuft. Dabei soll die Wärmezufuhr zum Pyrolysegut durch die mit dem verdichteten Pyrolysegut in Druckkontakt stehenden Kammerwandungen der Pyrolysekammer erfolgen. Ein weiterer Aspekt ist die Beheizung der Pyrolysekammer mit den Abgasen, die bei der Verbrennung des Pyrolysegutes entstehen. From DE 40 11 945 C1 a pyrolysis process is known in which Degassing of organic substances the pyrolysis material with compression placed in a heatable pyrolysis chamber and while maintaining the condensed state passes through this. The heat supply should Pyrolysis material through pressure contact with the compressed pyrolysis material standing chamber walls of the pyrolysis chamber. Another Aspect is the heating of the pyrolysis chamber with the exhaust gases, which at the Combustion of the pyrolysis material occurs.

Da in dieser Druckschrift jedoch von verdichtetem Pyrolysegut zwingend ausgegangen wird, ist es als nachteilig anzusehen, eine nicht näher bezeichnete Verdichtungseinrichtung vorsehen zu müssen und es ist auch nachteilig, immer für eine kontinuierliche oder intermittierende Verdichtung Sorge tragen zu müssen. Der dazu erforderliche apparative und steuerungstechnische Aufwand ist jedenfalls hoch.However, in this publication it is imperative for compressed pyrolysis material it is assumed to be disadvantageous, one not closer to have to provide designated compression device and it is disadvantageous, always for a continuous or intermittent compression To have to worry. The necessary equipment and Control engineering effort is high in any case.

Schließlich ist noch die DE 88 09 195 U1 bekannt. Hier ist nun zur Beheizung des Pyrolyseguts ein anderer Weg gewählt worden. In dieser Druckschrift wird eine beheizbare Förderschnecke beschrieben. Dort wird auch offenbart, dass man zum Zeitpunkt jener Erfindung beheizte Pyrolysekammern kannte. Aus bestimmten, hier nicht bekannten Gründen, hat man aber bei der Beschreibung der dortigen Erfindung eine beheizte Pyrolysekammer als nachteilig erachtet und dort ein nach außen isoliertes Gehäuse gewählt.Finally, DE 88 09 195 U1 is known. Here is the Another way has been chosen for heating the pyrolysis material. In this A heatable conveyor screw is described in the publication. There will also discloses that one was heated at the time of that invention Pyrolysis chambers knew. For certain reasons not known here, but you have a heated in the description of the invention there Pyrolysis chamber considered disadvantageous and an externally isolated there Housing chosen.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der ein Pyrolyseverfahren einfach und effizient durchgeführt werden kann, ohne dass jedoch weder eine kontinuierliche noch eine intermittierende Verdichtung erforderlich sein muss. Vielmehr soll durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine einfachere Pyrolyse von organischen Substanzen erfolgen können, als dies aus dem Stand der Technik bekannt ist.The invention is based on the task of creating a device with a pyrolysis process can be carried out easily and efficiently, without however being continuous or intermittent Compression must be required. Rather, by device according to the invention a simpler pyrolysis of organic Substances can take place than is known from the prior art.

Diese Aufgabe wird von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Durch Vorrichtungen gemäß den abhängigen Ansprüchen wird die Erfindung in vorteilhafter Weise ausgestaltet.This task is performed by a device with the features of Claim 1 solved. By devices according to the dependent Claims, the invention is designed in an advantageous manner.

Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegen in ihrem einfachen und robusten Aufbau, welcher eine hohe Betriebssicherheit erwarten lässt sowie in dem hohen Wirkungsgrad, mit dem durch diese Vorrichtung Pyrolysegut entgast werden kann. Eine derartige apparatechnische Kombination beider Methoden führt zu einer besonders vorteilhaften Vorrichtung.The particular advantages of the device according to the invention lie in its simple and robust construction, which provides high operational reliability can be expected as well as in the high efficiency with which this Device pyrolysis can be degassed. Such The combination of both methods in terms of equipment leads to a special one advantageous device.

Mit Hilfe der Zeichnungen soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.With the help of the drawings, the invention is based on a Embodiment are explained in more detail.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Pyrolyse und Fig. 1 shows an inventive device for pyrolysis and

Fig. 2 eine schematisch dargestellte Einrichtung zur Entgasung von verkohlbaren Substanzen mit Vorrichtungen zur Energiegewinnung aus den Nutzgasen. Fig. 2 is a schematically shown device for degassing carbonizable substances with devices for generating energy from the useful gases.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Pyrolyse gezeigt, welche im Wesentlichen aus einer rohrförmigen Pyrolysekammer 2 besteht, die in der Zeichnung teilweise geschnitten dargestellt ist. Das Gehäuse 3 der rohrförmigen Pyrolysekammer 2 weist eine doppelte Wandung 4 auf. In das Gehäuse 3 mit der doppelten Wandung 4 mündet ein Anschlussstutzen 5, der mit der Abgasleitung 6 einer in Fig. 1 nicht dargestellten Brennkraftmaschine verbunden ist, welche in Fig. 2 mit V bezeichnet ist. Die Abgase der in Fig. 1 nicht gezeigten Brennkraftmaschine heizen den von der doppelten Wandung 4 begrenzten Zwischenraum des Gehäuses 3 der Pyrolysekammer 2 auf. Durch innigen Kontakt mit der inneren der doppelten Wandung 4 wird der Wärmeübergang von dem beheizten Gehäuse 3 der Pyrolysekammer 2 auf zu entgasendes Pyrolysegut 7, welches durch die Pyrolysekammer 2 gefördert wird, optimiert. Das Pyrolysegut 7 befindet sich in einem als Silo 8 bezeichneten Vorratsbehälter, aus welchem es durch eine luftdichte, so genannte Zellradschleuse Z im Gehäuse 3 sukzessive ins Innere 9 der Pyrolysekammer 2 gelangt.In Fig. 1, a device 1 for pyrolysis is shown, which consists essentially of a tubular pyrolysis chamber 2 , which is shown partially cut in the drawing. The housing 3 of the tubular pyrolysis chamber 2 has a double wall 4 . In the housing 3 with the double wall 4 , a connection piece 5 opens, which is connected to the exhaust pipe 6 of an internal combustion engine, not shown in FIG. 1, which is denoted by V in FIG. 2. The exhaust gases of the internal combustion engine, not shown in FIG. 1, heat the intermediate space of the housing 3 of the pyrolysis chamber 2 delimited by the double wall 4 . Through intimate contact with the inside of the double wall 4 , the heat transfer from the heated housing 3 of the pyrolysis chamber 2 to the pyrolysis material 7 to be degassed, which is conveyed through the pyrolysis chamber 2 , is optimized. The pyrolysis material 7 is located in a storage container designated as a silo 8 , from which it successively reaches the interior 9 of the pyrolysis chamber 2 through an airtight, so-called cellular wheel lock Z in the housing 3 .

Am unteren Ende 10 der Pyrolysekammer 2 befindet sich ein Antrieb 11, der als Elektromotor mit gasdichtem Getriebe ausgebildet sein kann. Der Antrieb 11 wirkt auf eine Förderschnecke 12, mittels der das Pyrolysegut 7 durch die rohrförmige Pyrolysekammer 2 transportiert wird. In der Zeichnung ist zur besseren Darstellung der Wendel der Förderschnecke 12 nur eine geringe Menge Pyrolysegut 7 gezeigt, aber im Betrieb ist der Innenraum 9 der Pyrolysekammer 2 gut gefüllt, was den Wirkungsgrad der Vorrichtung günstig beeinflusst. Eine weitere Verbesserung des Wirkungsgrades wird dadurch erreicht, dass die Förderschnecke 12 ebenfalls beheizt ist. Dazu ist beispielsweise an ihrem unteren Ende 13 ein Einlassstutzen 14 vorgesehen, in den eine Abgasleitung 15 des bereits vorerwähnten Verbrennungsmotors einmündet. Die Förderschnecke 12 weist nämlich eine Hohlwelle 16 auf, welche von den heißen Verbrennungsabgasen des Verbrennungsmotors durchströmt wird und auf diese Weise den Innenraum 9 der Pyrolysekammer 2 bzw., durch unmittelbaren Kontakt das Pyrolysegut 7 ebenfalls aufheizt. Der innige Kontakt des Pyrolysegutes 7 mit der Hohlwelle 16 und der Wendel der Förderschnecke 12 verbessert das Aufheizen und damit die Entgasung des Pyrolysegutes 7 erheblich. Das Pyrolysegut 7 wird also durch den innigen Kontakt mit der inneren der doppelten Wandung 4 des Gehäuses 3 der Pyrolysekammer 2 und durch den innigen Kontakt mit der Förderschnecke 12 auf einfachste Weise durch die heißen Verbrennungsabgase des Verbrennungsmotors V aufgeheizt, so dass der Pyrolysevorgang erheblich beschleunigt wird. At the lower end 10 of the pyrolysis chamber 2 there is a drive 11 which can be designed as an electric motor with a gas-tight gear. The drive 11 acts on a screw conveyor 12 , by means of which the pyrolysis material 7 is transported through the tubular pyrolysis chamber 2 . In the drawing, only a small amount of pyrolysis material 7 is shown for better illustration of the spiral of the screw conveyor 12 , but in operation the interior 9 of the pyrolysis chamber 2 is well filled, which has a favorable effect on the efficiency of the device. A further improvement in efficiency is achieved in that the screw conveyor 12 is also heated. For this purpose, an inlet connection 14 is provided, for example, at its lower end 13 , into which an exhaust pipe 15 of the internal combustion engine mentioned above opens. The screw conveyor 12 has a hollow shaft 16 , which is flowed through by the hot combustion exhaust gases of the internal combustion engine and in this way also heats up the interior 9 of the pyrolysis chamber 2 or, by direct contact, the pyrolysis material 7 . The intimate contact of the pyrolysis material 7 with the hollow shaft 16 and the helix of the screw conveyor 12 significantly improves the heating and thus the degassing of the pyrolysis material 7 . The pyrolysis material 7 is thus heated in the simplest manner by the hot combustion exhaust gases of the internal combustion engine V by the intimate contact with the interior of the double wall 4 of the housing 3 of the pyrolysis chamber 2 and by the intimate contact with the screw conveyor 12 , so that the pyrolysis process is considerably accelerated ,

Am anderen Ende der Pyrolysekammer 2 ist ein Thermofühler 17 im Innenraum 9 der Pyrolysekammer 2 vorhanden, welcher die örtliche Temperatur des Pyrolysegutes 7 ermittelt. In Abhängigkeit von der gemessenen Temperatur kann über einen oder mehrere Luft- bzw. Sauerstoffeinlassstutzen 18, welche gezielt angesteuert werden können, sauerstoffhaltiges Gas in den Innenraum 9 der Pyrolysekammer 2 einströmen oder eingeblasen werden, welches die Entgasungstemperatur erheblich erhöhen kann.At the other end of the pyrolysis chamber 2 there is a thermal sensor 17 in the interior 9 of the pyrolysis chamber 2 , which determines the local temperature of the pyrolysis material 7 . Depending on the measured temperature, oxygen-containing gas can flow or be blown into the interior 9 of the pyrolysis chamber 2 via one or more air or oxygen inlet connections 18 , which can be controlled in a targeted manner, which can significantly increase the degassing temperature.

Während im unteren Bereich der Pyrolysekammer 2 Reaktionstemperaturen zwischen 400° und 500°C herrschen, werden durch das Einblasen von sauerstoffhaltigen Gasen im oberen Bereich Temperaturen bis 1500°c erzielt.While there are 2 reaction temperatures between 400 ° and 500 ° C in the lower area of the pyrolysis chamber, temperatures of up to 1500 ° c are achieved by blowing in oxygen-containing gases in the upper area.

Weitere Vorteile sind bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch gegeben, dass der Austritt der gasförmigen Pyrolyseprodukte aus der Pyrolysekammer 2 am Ende der Förderstrecke erfolgt. Diese Maßnahme hat zur Folge, dass die heißen gasförmigen Pyrolyseprodukte zum einen das Pyrolysegut 7 in voller Länge durchströmen, zum anderen wird die Pyrolysekammer 2 hierdurch erst unmittelbar vor der Ausbringung der Pyrolyserückstände drucklos gemacht.Further advantages are obtained when using the device according to the invention in that the gaseous pyrolysis products exit from the pyrolysis chamber 2 at the end of the conveying path. The result of this measure is that the hot gaseous pyrolysis products on the one hand flow through the full length of the pyrolysis material 7 , and on the other hand the pyrolysis chamber 2 is only depressurized immediately before the pyrolysis residues are applied.

Gemäß der sich einstellenden Strömung der gasförmigen Pyrolyseprodukte und des dadurch bedingten Druckabfalls längs der Pyrolysekammer 2 herrschen die höchsten Drücke an der Einbringungsseite und sorgen hier für eine schnelle Durchwärmung als auch für eine schnelle Entgasung.In accordance with the resulting flow of the gaseous pyrolysis products and the resulting pressure drop along the pyrolysis chamber 2 , the highest pressures prevail on the introduction side and here ensure rapid heating as well as rapid degassing.

Die Erwärmung des Pyrolysegutes 7 erfolgt - wie bereits erwähnt - durch Kontakt mit der inneren der doppelten Wandung 4 des Gehäuses 3 sowie durch die Hohlwelle 16 und die Wendel der Förderschnecke 12 nach Art von Wärmetauschern, wobei der Wärmeübergang als optimal angesehen werden kann.The pyrolysis material 7 is heated - as already mentioned - by contact with the inside of the double wall 4 of the housing 3 and by the hollow shaft 16 and the spiral of the screw conveyor 12 in the manner of heat exchangers, the heat transfer being considered to be optimal.

Eine weitere Möglichkeit zur Gestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann durch Vorsehen von Querschnittsverengungen entlang der Pyrolysekammer 2 bestehen. Dies ist in den Figuren durch den konischen Abschnitt 18 kenntlich gemacht. Es liegt im Rahmen der Erfindung, in weiterer Ausgestaltung die gesamte oder wenigstens nahezu die gesamte Pyrolysekammer konisch auszuführen. Mit derartigen Maßnahmen lassen sich die Druckverhältnisse bei der Förderung des Pyrolysegutes gezielt beeinflussen.A further possibility for designing the device according to the invention can be provided by providing cross-sectional constrictions along the pyrolysis chamber 2 . This is indicated in the figures by the conical section 18 . It is within the scope of the invention to design the entire or at least almost the entire pyrolysis chamber conically in a further embodiment. Measures of this type can be used to specifically influence the pressure conditions when conveying the pyrolysis material.

Das verbrauchte Pyrolysegut 7 wird am oberen Ende der Pyrolysekammer 2 als Asche A ausgebracht und kann in geeigneten Behältern aufgefangen und entsorgt werden. Das Restvolumen der Asche A beträgt nur noch einen Bruchteil des Ursprungsvolumens und kann beispielsweise zu Düngemittel verarbeitet werden.The used pyrolysis material 7 is discharged as ash A at the upper end of the pyrolysis chamber 2 and can be collected in suitable containers and disposed of. The residual volume of ash A is only a fraction of the original volume and can be processed into fertilizers, for example.

In Fig. 2 ist stark schematisiert eine Einrichtung zur Entgasung von verkohlbaren Substanzen mit Vorrichtungen zur Energiegewinnung aus den Pyrolyseprodukten in Form von Nutzgasen dargestellt. Neben der bereits beschriebenen erfindungsgemäßen Pyrolysekammer 2 ist gezeigt, dass sich am äußersten Ende der Pyrolysekammer 2 ein Auslassstutzen 20 für Nutzgas befindet, der in eine Einrichtung 21 zur Gaswäsche 21 mündet. Die Funktion der Einrichtung 21 zur Gaswäsche sei hier nicht näher erläutert, da sie in beliebiger Weise ausgeführt werden kann. Das gereinigte Gas wird über eine Leitung 22 in einen Gassammelbehälter 23 eingespeist und von dort über ein einstellbares Steuerventil 24 einem Verbrennungsmotor V zugeführt. Dieser Verbrennungsmotor V arbeitet nach bekannten Prinzipien.A device for degassing carbonizable substances with devices for generating energy from the pyrolysis products in the form of useful gases is shown in a highly schematic manner in FIG. 2. In addition to the already described inventive pyrolysis chamber 2 is shown that at the outermost end of the pyrolysis chamber 2, an outlet 20 is for working gas, which flows into means 21 for gas scrubbing 21st The function of the device 21 for gas scrubbing is not explained in detail here, since it can be carried out in any way. The cleaned gas is fed via a line 22 into a gas collection container 23 and from there it is fed to an internal combustion engine V via an adjustable control valve 24 . This internal combustion engine V works according to known principles.

An den Verbrennungsmotor V ist eine Elektromotor/Generatoreinheit 25 angeschlossen, mit deren Hilfe aus der vom Verbrennungsmotor V gelieferten mechanischen Energie Strom erzeugt wird. Der erzeugte Strom kann vom Betreiber der vorbeschriebenen Anlage selbst genutzt werden, und/oder der nicht benötigte Strom wird zur anderweitigen Nutzung bereitgestellt bzw. ins öffentliche Netz eingespeist. Die Abwärme aus dem Kühlwasser des Verbrennungsmotors V kann in Form von Warmwasser zu Heizzwecken verwendet werden; die Abgasabwärme wird - wie bereits erwähnt - nach dem Durchlaufen eines Schalldämpfers 26 in erfinderischer Weise zur Heizung der Pyrolysekammer 2 verwendet.An electric motor / generator unit 25 is connected to the internal combustion engine V, with the aid of which electricity is generated from the mechanical energy supplied by the internal combustion engine V. The electricity generated can be used by the operator of the system described above, and / or the electricity that is not required is made available for other use or is fed into the public network. The waste heat from the cooling water of the internal combustion engine V can be used in the form of hot water for heating purposes; the exhaust gas waste heat is used - as already mentioned - after passing through a silencer 26 in an inventive manner for heating the pyrolysis chamber 2 .

Es ist ersichtlich, dass mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Einrichtung geschaffen ist, die Reststoffe äußerst ökonomisch verwertet und deren Gesamtwirkungsgrad hervorragend ist.It can be seen that with the device according to the invention a Establishment is created, the residues are used extremely economically and whose overall efficiency is excellent.

Claims

1. Device for degassing organic substances, in particular chips, chips and the like from carbonizable materials such as wood, in the form of a pyrolysis chamber equipped with a conveyor, both the housing ( 3 ) of the pyrolysis chamber ( 2 ) and the conveyor ( 12 ) being heatable are executed.

2. Device according to claim 1, characterized in that the housing ( 3 ) of the pyrolysis chamber ( 2 ) is designed as a tube with double wall ( 4 ) and the conveyor device as a screw conveyor ( 12 ).

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the housing ( 3 ) of the pyrolysis chamber ( 2 ) and the screw conveyor ( 12 ) are at least partially heated by combustion of pyrolysis products.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Heating through the use of combustion gases, which by Burning the pyrolysis products in an internal combustion engine (V) arise, takes place.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pyrolysis chamber ( 2 ) has a constriction ( 19 ) at least in a partial section.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the Screw conveyor is conical.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that at the end of the pyrolysis chamber ( 2 ) there is at least one inlet connection ( 18 ) for air or oxygen-containing gas, which can be specifically controlled to control the pyrolysis process.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that a temperature sensor ( 17 ) in the interior ( 9 ) of the pyrolysis chamber ( 2 ) is present for determining the control parameters.