DE2953663A1

DE2953663A1 - Umweltfreundliches verfahren zur herstellung von holzkohle und vorrichtung zur durchfuerung des verfahrens

Info

Publication number: DE2953663A1
Application number: DE19792953663
Authority: DE
Inventors: Charles Montigny-S/Loing Coutor
Original assignee: Usines Lambiotte
Current assignee: Usines Lambiotte
Priority date: 1978-02-10
Filing date: 1979-01-24
Publication date: 1986-05-28
Also published as: EP0009026A1; ES477558A1; WO1979000610A1; SE8101634L; CH645666A5; FR2416931B1; FR2416931A1

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT₁ DIPLOMCHEMIKER

5 Köln 41, Räderscheidtstr. 1

— O —

Beschreibung :

Die vorliegende Erfindung betrifft ein umweltfreundliches Verfahren zur Herstellung von Holzkohle und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie eine Holzkohle, die nach dem Verfahren bzw. mit der Vorrichtung hergestellt ist.

In zahlreichen bekannten Verfahren ist es nicht als vorteilhaft angesehen worden, flüchtige Bestandteile bei der Holzverkohlung zurückzugewinnen und daraus chemische Produkte zu gewinnen, vielmehr begnügt man sich damit, Holzkohle herzustellen.

Die holzsauren Dämpfe, die bei der Holzverkohlung frei werden, bestehen aus Wasserdampf, unkondensierbaren Dämpfen und verschiedenen organischen Produkten wie Methanol, Essigsäure und Homologen sowie Teer.

Die unkondensierbaren Dämpfe sind reich an Kohlenmonoxid und somit giftig und zum anderen macht der Teer die Dämpfe stickig und umweltverschmutzend.

Diese holzsauren Dämpfe (Holzverkohlungsdämpfe) haben einen nicht unerheblichen Gesamtheizwert und der beste Weg sie zu nutzen besteht darin, sie zu verbrennen. Das ist jedoch nur möglich, wenn der Feuchtigkeitsgehalt des behandelten Holzes eine Grenze von etwa 2 5 % nicht übersteigt.

Nun ist dies jedoch nur in Ausnahmefällen bei natürlich getrocknetem Holz der Fall, so daß man im allgemeinen für eine kontinuierliche Verkohlung das Holz zuvor in separaten Trocknern behandeln muß. Diese Trockner sind sperrig, teuer und

können Brandgefahren bergen. Darüber hinaus benötigt ihre Verwendung einen zusätzlichen Transport.

Wenn das Holz sehr feucht ist, sind die- holzsauren Dämpfe sehr reich an Wasserdampf und sie sind in konventionellen Kammern nicht mehr brennbar.

Man kann jedoch einen Teil davon durch katalytische Verbrennung verbrennen, in dem man Luft auf die Kohle leitet, um die Verkohlungsapparate zu erwärmen. Das passiert zum Teil in diskontinuierlichen Kohlemeilern und von dieser Möglichkeit ist in verschiedenen kontinuierlichen Verkohlungsöfen Gebrauch gemacht worden.

Auf jeden Fall kann diese Verbrennung nur teilweise erfolgen und der Rest der Holzverkohlungsdämpfe, die noch durch Verdünnung mit Stickstoff und verbrauchter Luft verarmt sind ist unverbrennbar und muß an die Umgebungsatmosphäre abgegeben werden, was umweitstörend ist.

Gegenstand der Erfindung ist ein kontinuierlicher Verkohlungsofen mit einer angeschlossenen Kammer bei der die holzsauren Dämpfe vollständig verbrannt werden, selbst unter Verwendung von sehr feuchtem Holz ohne Vortrocknung und zwar in der Weise, daß die gesamte Luftverschmutzung vermieden wird.

Für dieses Ziel werden die Dämpfe der angeschlossenen Kammer verwendet, um bei hoher Temperatur verbrauchte Luft in diese Kammer für eine vollständige Endverbrennung der holzsauren Dämpfe, die vom Ofen kommen, zu bringen, um diesen durch teilweise Verbrennung dieser Dämpfe über der Kohle aufzuheizen.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Der Verkohlungsofen weist eine vertikale zylindrische Form und metallische Wände auf und umfaßt:

1. Am Kopfteil einen Beschickungsschacht H mit einem verkleinerten Querschnitt wo regelmäßig das Holzniveau (die Menge des eingegebenen Holzes) mit einer Meßkugel B kontrolliert wird. Das Holz wird regelmäßig in diesen Beschickungsschacht mit einem Fördergerät A derart gefüllt, daß der Beschickungsschacht H gleichmäßig mit Holz gefüllt ist.

2. Unterhalb des Beschickungsschachtes H ist eine Kammer C mit einem sehr viel größeren Querschnitt angeordnet, wo das Holz nach und nach getrocknet und unter Einfluß sehr warmer Gase, die von einem Vorrichtungsteil unterhalb der Kammer C kommen, verkohlt wird. Die holzsauren Dämpfe werden aus der Kammer C durch ein Rohr 10 abgesaugt.

Die gesamte Zone weist vorzugsweise Wände aus rostfreiem Stahl mit äußeren Wärmeisolierung auf.

3. Am unteren Teil ist die Kammer C aus einfachem Stahl hergestellt und ihr Querschnitt ist durch eine innere feuerfeste Isolierauskleidung vermindert. In dieser Zone findet die Verbrennung der Kohle statt, d.h. hier erfolgt die Reduzierung des Gehaltes an flüchtigen Bestandteilen der Kohle.

An dieser Stelle befinden sich zwei Stutzen F und D, die sich bis in den Bereich der Kohle hineinerstrecken, wobei der Stutzen F über ein Rohr 11 die Holzverkohlungsdämpfe aus der Kammer C über das Rohr 10 erhält, wobei die Dämpfe durch einen mit einem Schieber 1 regelbaren Ventilator V₁ gefördert werden. Es wird hier gleichzeitig mit einer Regelungsmöglichkeit durch einen Schieber 2 sehr warme Luft (400 bis 500⁰C) zugeführt, die aus einem Wärmetauscher E gewonnen wird.

Die holzsauren Dämpfe verbrennen so katalytisch bei niedrigen Temperaturen auf der Kohle unterhalb des Stutzens F ohne Verbrauch von Kohle.

Mit dem Schieber 1 wird so ein ausreichender Strom an holzsauren Dämpfen eingestellt, um die Verkohlungszone C ausreichend warm zu halten (350⁰C bei T₅ und 200 bis 250⁰C bei Tg) ohne bei T₇ 150⁰C zu unterschreiten.

Durch den Schieber 2 wird die Menge an Warmluft geregelt, um die gewünschte Verbrennungstemperatur der Kohle (450 bis 60O⁰CJ bei T₄ zu erhalten.

Die Gasprodukte werden vom Stutzen D, der etwa auf der Höhe des Stutzens F liegt, bei einer der Verbrennungstemperatur der Kohle etwa entsprechenden Temperatur abgezogen. Sie treten durch ein Rohr 15, das über einen Schieber 3 regelbar ist, aus dem Stutzen D aus um in die benachbarte Kammer M zu strömen.

Der Durchgang der Gesamtheit der holzsauren Dämpfe (Holzverkohlungsdämpfe) durch die warme Kohle führt zur Spaltung (Kracken) der Teerstoffe und die aus dem Ofen austretenden Gasprodukte sind hierdurch bedingt nicht mehr koksbildend.

4. Unterhalb der Verbrennungszone der Kohle ist ein Abschnitt R, der mit einfachen Stahlwänden versehen ist, angeordnet, wo die Kohle durch eine Wiederverwendung von Gas, das aus einem Rohr 18 entnommen wird, wieder abgekühlt wird, das selbst i mit Wasser in einer Säule L gekühlt und kalt durch ein Rohr 19i am unteren Teil der Kühlzone mit einem Ventilator V₂, der mit einer Regelungsmöglichkeit durch einen Schieber 5 versehen ist, gefördert wird.

5. Schließlich ist am Boden des Ofens eine Schleuse S vorgesehen, über die die Kohle aus dem Ofen entnommen wird. Diese Schleuse, die zwischen einem Schieber 0 und einem Ventil K angeordnet ist, wird regelmäßig über einen Abschnitt I, der zwischen dem Schieber 0 und Rückhaltearmen N angeordnet ist, gespeist. Dieser Teil der Vorrichtung weist keine Besonderheiten auf, er ist für den Austritt der Kohle aus dem kontinuierlich arbeitenden Ofen in bekannter Weise angeschlossen.

Wie bereits oben erwähnt, werden die gespaltenen (gekrackten) holzsauren sehr warmen Dämpfe über das Rohr 15 in die angeschlossene Kammer M geleitet. Hierbei handelt es sich um einen gehäuseartigen Raum aus normalem Stahl, der innen mit feuerfesten Isoliermaterialien ausgekleidet ist. Diese Kammer arbeitet unmittelbar mit dem Wärmetauscher E zusammen, wo im Gegenstrom die für die vollständige Verbrennung der holzsauren Dämpfe erforderliche Luftmenge im Ofen (an F) und in der angeschlossenen Kammer strömt.

Dieser Vorrichtungsteil wird derart betrieben, daß er die Verbrennungsluft auf eine Temperatur von 400 bis 500⁰C oder leicht darüber, wenn das Holz sehr feucht ist, vorwärmt.

Diese Luft wird durch einen Ventilator V, durch ein Rohr 16 eingeblasen.

Die den Wärmetauscher E verlassende warme Luft wird durch die Rohre 13 und 14 über eine Regelung durch die Schieber 2 und zwischen der Heizzone des Ofens und der Stelle der abschliessenden vollständigen Verbrennung der holzsauren Dämpfe in der Kammer M verteilt.

Dazu ist die Temperatur in der Kammer M so erhöht, daß die Verbrennung vollständig ablaufen kann und die verbrannten, teilweise abgekühlten Gase werden nach dem Durchgang durch den Wärmetauscher E über ein Rohr 17 in'die ümgebungsatmosphäre abgegeben.

Diese, noch immer sehr warmen Gase können für bestimmte Heizzwecke verwendet werden, sofern dies gewünscht wird. Diese Gase sind nicht giftig, weil sie außer Wasserdampf und Stickstoff lediglich Kohlendioxid enthalten und die durch das Rohr 14 in die Kammer M geführten Gase mengenmäßig ausreichen um eine vollständige Verbrennung zu erzielen. Die Regelung dieser Verbrennung kann automatisch durch eine Dosierungseinrichtung gesichert werden, die den freien Sauerstoff in den durch den Schieber 4 geleiteten Dämpfen bestimmt.

Zurückkommend auf die Regelung des Stromes der Holzverkohlungsdämpfe durch den Schieber A zur Zirkulation durch den Ventilator V₁ und auf den Austritt der (gekrackten) Gase mit Hilfe des Schiebers 3 soll darauf hingewiesen werden, daß es möglich ist, über den Schieber 3 etwas mehr Gas herauszulassen, als man durch den Schieber 1 in den Ofen zurückleitet, was wegen der Bildung der Verkohlungsdämpfe des Holzes einen Lufteintritt in den Ofenkopf ermöglicht.

So regelt man durch den Schieber 3 den Gasausgang, um stets eine bestimmte Menge durch den Ventilator V₁ angesaugte Luft zusammen mit den holzsauren Dämpfen zu haben. Dieser Luftanteil wird jedoch durch einen Analysator F auf freien Sauerstoff kontrolliert, um ein Explosionsrisiko zu vermeiden.

Diese Kontrolleinrichtung kann vorteilhafterweise als Registrier- und Regeleinrichtung durch Betätigen des Schiebers 3 dienen.

Es ist so kein Entweichen von Rauch im Kopf des Ofens möglich, bis man diesen Ofenteil im Vergleich zur Atmosphäre unter leichten Unterdruck setzt.

Eine derartige vorbeschriebene Vorrichtung bzw. das Verfahren erlauben die Verkohlung von Holz ohne Umweltverschmutzung bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt des Holzes von 45 % ohne vorhergehende künstliche (externe) Trocknung. Der Wirkungsgrad eines erfindungsgemäßen Ofens ist umso größer, je geringer der Feuchtigkeitsgehalt des Holzes und je kleiner die Holzteile sind.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß das Prinzip des Verfahrens zur Holzverkohlung gemäß der vorliegenden Erfindung unabhängig von der Konstruktionsform der Stutzen F und D ist, die nach Figur 1 als zwei diametral sich gegenüberliegende Rohransätze ausgeführt sind. Bei der Verwendung von feuerfesten Stählen können die Stutzen F und D auch als einfache innere Zwischenwände im Ofen gemäß Figur 2 angeordnet werden.

Sie können auch als kegelstumpfförmige Elemente gemäß Figur ausgebildet werden.

Es ist weniger wichtig, ob der Ausgang für die gespaltenen holzsauren Dämpfe unterhalb oder oberhalb des Stutzens F angeordnet ist. In Figur 4 ist der Stutzen D etwas oberhalb des Stutzens F angeordnet. Es genügt jedoch, wenn diese Stutzen (Kammern) genügend dicht zueinander angeordnet sind, damit die Temperatur im Stutzen D nur etwas geringer als die im Stutzen F ist.

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Claims

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT1 DIPLOMCHEMIKER 5 Köln 41, Räderscheidtstr. 1 Köln, den 27. Februar 1981 Nr. 13 USINE LAMBIOTTE,, Tour Manhattan, Cedex 21, 92087 PARIS LA DEFENSE 2, Frankreich Umweltfreundliches Verfahren zur Herstellung von Holzkohle und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Patentansprüche

1. Umweltfreundliches Verfahren zur Holzverkohlung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ofen kontinuierlich mit feuchtem Holz beschickt wird und der Ofen mindestens eine zentrale Pyrolysezone aufweist, in der die gewöhnlich störenden Restgase auf der entstehenden Kohle gespalten und in einer angeschlossenen Kammer verbrannt werden, die ihre Verbrennungsluft und die zum Beheizen des Ofens notwendige Luft erwärmt.

2. Verkohlungsofen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralzone aus zwei Kammern besteht, die den Zutritt und Abzug des Gasgemisches vor und nach der Pyrolyse auf dem Reaktionsprodukt erlaubt.

3. Holzkohle, hergestellt nach dem Verfahren und mit der Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 1 und 2.