LU85821A1

LU85821A1 - ARRANGEMENT FOR ENERGY RECOVERY OF WOODWASTE

Info

Publication number: LU85821A1
Application number: LU85821A
Authority: LU
Inventors: Wolfgang Lohse; Heinz Koefer; Stefan Fruenke; Juergen Buettner; Rainer Winkler
Original assignee: Karl Marx Stadt Oelfeuerung
Priority date: 1984-04-04
Filing date: 1985-03-27
Publication date: 1985-12-12
Also published as: BE902059A; DE3500940A1; FR2562640A1; NL8500268A; SE8501677L; NO850363L; SE8501677D0; FI851338A7; FI851338L; CU21849A3; FI851338A0

Description

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Titel der Erfindung I Anordnung zur energetischen Verwertung von HolzabfällenTitle of the invention I Arrangement for the energetic utilization of wood waste

Anwendungsgebietfield of use

Die erfindungsgemäße Anordnung dient der Verwertung minderwertiger Brennstoffe mit geringem Heizwert, insbesondere Holzabfällen, zur Wärmeerzeugung in Kesselanlagen kleiner Heizleistung.The arrangement according to the invention is used to utilize low-quality fuels with a low calorific value, in particular wood waste, for generating heat in boiler systems with low heating output.

| Charakteristik der bekannten technischen Lösungen| Characteristic of the known technical solutions

Bekannt sind eine Vielzahl von Verfahren, Einrichtungen und Anordnungen zur Erzeugung von brennbarem Gas aus Holz und anderen brennbaren Stoffen sowie zur mehrkomponenten Verbrennung, bei denen Gas als Stötzflamme verwendet wird. So werden z. B. Gasgeneratoren in der Schriftenreihe "Die Verbrennungskraftmaschine, Band 1, Teil 2 - Die Gaserzeuger - Springer-Verlag Wien 1959" und * in der Zeitschrift "Jugend und Technik, DDR September 1983" beschrieben und Erfindungen zur Entgasung organischer Stoffe veröffentlicht, z. B. in OS-DE 29 27 240, OS-DE 31 33 740 und OS-DE 28 46 897. Bei diesen bekanntgewordenen Verfahren und Anlagen werden hohe Anforderungen an die Reinheit des erzeugten Gases, wie sie beispielsweise beim Betrieb von Verbrennungskraftmaschinen erforderlich ist, gestellt. Demgemäß sind die u tA large number of methods, devices and arrangements for producing combustible gas from wood and other combustible substances and for multi-component combustion in which gas is used as a pilot flame are known. So z. B. Gas generators in the series "The internal combustion engine, Volume 1, Part 2 - The gas producers - Springer-Verlag Vienna 1959" and * in the magazine "Youth and Technology, GDR September 1983" and inventions for the degassing of organic substances published, z. B. in OS-DE 29 27 240, OS-DE 31 33 740 and OS-DE 28 46 897. In these known methods and systems high demands are made on the purity of the gas produced, as is required, for example, when operating internal combustion engines, posed. Accordingly, the u t

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Anlagen sehr aufwendig und die spez. Energieausbeute gering.Systems very complex and the spec. Low energy yield.

Eine kontinuierliche Gasentnahme ist z. B. beim Beschicken des Generators nicht möglich.A continuous gas withdrawal is e.g. B. not possible when loading the generator.

Anlagen und Anordnungen zur mehrkomponenten Verbrennung gibt es z. B. bei der MüllVerbrennung - DD-AP 132 020 - und zur Heizwerterhöhung bei der Verbrennung minderwertiger Kohle -DD-WP 65 617. Diese Erfindungen sind nicht für kleine Heizleistungen bzw. kleine Durchsatzmengen geeignet.There are systems and arrangements for multi-component combustion. B. in waste incineration - DD-AP 132 020 - and to increase the calorific value when burning inferior coal -DD-WP 65 617. These inventions are not suitable for small heating capacities or small throughputs.

Desweiteren ist ein Verfahren beschrieben - DD-AP 134 449 -, bei dem dem zur Vergasung bestimmten organischen Gut aus gleichem Material hergestellte Pellets beigegeben werden. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß das organische Material in einer Vorstufe bearbeitet werden muß.Furthermore, a method is described - DD-AP 134 449 - in which pellets made from the same material are added to the organic material intended for gasification. This method has the disadvantage that the organic material has to be processed in a preliminary stage.

Lösungen, bei denen verschiedene Brennstoffe in einer Brenneinrichtung kombiniert zur Verbrennung gebracht werden können und die sich für Anlagen kleiner Heizleistung sicher einsetzen lassen, sind nicht bekannt.Solutions in which different fuels can be combusted in one combustion device and which can be used safely for systems with a low heating output are not known.

Ziel der ErfindungAim of the invention

Es ist das Ziel der Erfindung, eine Anordnung von an sich bekannten Aggregaten zu schaffen, die es gestattet, brennbares Material in stückiger Form in einem Generator zur Gaserzeugung und in staub- bzw. körniger Form als zweite Brennstoffkomponente in einer mehrkomponenten Brenneinheit, den energetischen Anforderungen gemäß, dosiert zur Verbrennung zu bringen.It is the aim of the invention to provide an arrangement of units known per se which allows combustible material in lumpy form in a generator for gas generation and in dusty or granular form as a second fuel component in a multi-component combustion unit, the energy requirements according to, dosed for combustion.

- Merkmale der Erfindung- Features of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage zu konzipieren, die es gestattet, ohne Vorbehandlung, wie z. B. trocknen, brikettieren usw., niederkalorisches Gas aus brennbaren festen Abfällen mit an sich bekannten Aggregaten herzustellen und dieses Gas in einer Mehrkomponentenbrenneinrichtung zum Zwecke einer optimalen Wärmeenergieausbeute, bei geringer Umweltbelastung, unter kontinuierliches: oder diskontinuierlichem Zusatz von staubförmigen oder feinkörnigen brennbaren Stoffen zu verbrennen und einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.The object of the invention is to design a system that allows without pretreatment, such as. B. drying, briquetting, etc., to produce low-calorific gas from combustible solid wastes with known units and to burn this gas in a multi-component combustion device for the purpose of optimum thermal energy yield, with low environmental impact, with continuous: or discontinuous addition of dusty or fine-grained combustible substances and to ensure safe operation.

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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß aus brennbaren Abfällen, insbesondere stückigem Holz, in einem an sich bekannten Holzgasgenerator Gas erzeugt wird, welches feste schwebende und dampfförmige Beimengungen enthält. Dieses Gasgemisch wird einer Mehrkomponentenbrenneinrichtung zugeführt und verbrannt. Zur Verbesserung des Heizwertes wird - dieser Gasflamme staubförmiges oder feinkörniges brennbares Material, wie z. B. Holzmehl, zugeführt. Zur Gewährleistung eines sicheren Betriebes und zur Vermeidung unzumutbarer Luftverschmutzung wird im Anfahrvorgang bis zur Erzeugung eines zündfähigen brennbaren Gases das feuchte Schwelgas in einem, dem Gasgenerator nachgeschalteten, mit einer elektrischen Zusatzheizung ausgerüsteten Wärmetauscher auf eine Temperatur, die über dem Taupunkt des Gasgemisches liegt, erwärmt und dieses über einen, durch Ventile zu- und abschaltbaren, mit einer Pumpeinrichtung versehenen Bybaß wieder der Frischluftleitung des Gasgenerators zugeführt, so daß sich ein Filter bzw. Ab-setzbehälter zum Ausscheiden von Beimischungen erübrigt.According to the invention, this object is achieved in that gas is generated from combustible waste, in particular lumpy wood, in a wood gas generator known per se, which contains solid floating and vaporous admixtures. This gas mixture is fed to a multi-component combustion device and burned. To improve the calorific value - this gas flame is dusty or fine-grained combustible material, such as. B. wood flour supplied. To ensure safe operation and avoid unreasonable air pollution, the humid carbonization gas is heated and heated to a temperature above the dew point of the gas mixture in a heat exchanger equipped with an additional electrical heater downstream of the gas generator in the start-up process until an ignitable combustible gas is generated this is fed back to the fresh air line of the gas generator via a by-bass which can be switched on and off by valves and is provided with a pump device, so that a filter or settling tank for eliminating admixtures is unnecessary.

Eine vor dem Abzweig zum Bypaß angeordnete Meßstelle überwacht die Temperatur und die Zusammensetzung des Gasgemisches nach der Aufheizung im Wärmetauscher. Sie veranlaßt das Abschalten der Zusatzheizung !?ei Überschreitung einer zulässigen Temperatur. Signalisiert diese Meßstelle zündfähiges brennbares Gas, wird der Bypaß abgesperrt und über Ventile der Weg, unter Einschaltung eines Filters zur Mehrkomponentenbrenneinrichtung, freigegeben und das Gas gezündet. Ist der durch eine Überwachungseinrichtung kontrollierte Zündvorgang beendet, wird der * staubförmige bis feinkörnige Zusatzbrennstoff dieser Flamme zugeführt, und es erfolgt eine intensive Verbrennung mit hoher Wärmeenergieausbeute. Eine mechanische Rückschlageinrichtung verhindert das Zurückschlagen der Flamme in die Zuleitung des Zusatzbrennstoffes.A measuring point arranged in front of the branch to the bypass monitors the temperature and the composition of the gas mixture after heating in the heat exchanger. It causes the additional heating to be switched off if a permissible temperature is exceeded. If this measuring point signals ignitable combustible gas, the bypass is shut off and the way is opened via valves, with the activation of a filter to the multi-component combustion device, and the gas is ignited. When the ignition process, which is controlled by a monitoring device, has ended, the * dusty to fine-grained additional fuel is added to this flame, and intensive combustion takes place with a high thermal energy yield. A mechanical non-return device prevents the flame from striking back into the feed line of the additional fuel.

Parallel zum Betrieb der Brenneinrichtung kann über ein Ventil ein Speicher gefüllt werden, aus dem Gas bei kurzzeitiger Unterbrechung der Gaserzeugung oder des Gasstroraes zur Aufrechterhaltung der Flamme entnommen werden kann. Eine im Brennraum angeordnete Flamm- und Rauchgasüberwachungseinrichtung sorgt für / i > - 4 - « die erforderliche Betriebssicherheit der Anlage. Bei auftretenden Störungen werden*über die Steuerung der Anlage zunächst die Ventile zum Filter, zum Speicher und zur Mehrkomponentenbrenneinrichtung geschlossen sowie das Ventil zum Bypaß geöffnet. Die vor dem Abzweig zum Bypaß angeordnete Meßstelle sorgt ; för die Einhaltung sicherer Betriebsverhältnisse auch bei in- ! ' termitti-erender Betriebsweise und schaltet bei Überschreitung der zulässigen Gastemperaturen die gesamte Anlage ab.In parallel to the operation of the combustion device, a store can be filled via a valve, from which gas can be removed in order to maintain the flame if the gas generation or gas flow is briefly interrupted. A flame and flue gas monitoring device arranged in the combustion chamber ensures the necessary operational safety of the system. In the event of malfunctions, the valves for the filter, the accumulator and the multi-component combustion device are first closed and the valve for the bypass is opened via the system control. The measuring point arranged in front of the branch to the bypass ensures; for compliance with safe operating conditions even with domestic! '' preventive mode of operation and switches off the entire system when the permissible gas temperatures are exceeded.

AusfuhrungsbeispielExemplary embodiment

Die erfindungsgemäße Anordnung soll anhand eines Ausführungsbeispiels und beigefügten Skizzen - Figur 1 und 2 - näher erläutert werden:The arrangement according to the invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment and attached sketches - FIGS. 1 and 2:

Von einem Drucklufterzeuger gelangt Frischluft über die Druckluftleitung 1 und das Absperrventil 2.1 in den mit stückigem Abfallholz gefüllten Holzgasgenerator 3.Fresh air arrives from a compressed air generator via the compressed air line 1 and the shut-off valve 2.1 into the wood gas generator 3 filled with lumpy waste wood.

Im Anfahrvorgang durchströmt diese Luft über den Mantel des ! Gasgenerators in den Reaktionsraum. Die dort eingelagerte Holz kohle wird mittels Zündeinrichtung zum Glühen gebracht, und der Vergasungsvorgang wird eingeleitet. Die eingeblasene Luft tritt als niederkalorisches Generatorgas, vermischt mit Wasser- und Teerdampf sowie festen Schwebestoffen, aus dem Generator aus und gelangt über das Absperrventil 2.2 in den Rohrwärmetauscher 6, der im Anfahrvorgang durch die elektrische Zusatzheizung 11 auf Temperaturen über dem Taupunkt des Gasgemisches erwärmt wird. Bei abgesperrtem Filter 7 strömt das Gasgemisch über das Ventil 2.3 in den Außenmantel des Wärmetauschers 6, um von dort über den Abzweig 9, das Absperrventil 2.5 und den Injektor 12 wieder zur Druckluftleitung 1 des Generators 3 zu gelangen.During the start-up process, this air flows through the jacket of the! Gas generator in the reaction room. The charcoal stored there is made to glow by means of an ignition device, and the gasification process is initiated. The blown-in air emerges from the generator as low-calorie generator gas, mixed with water and tar vapor and solid suspended matter, and passes through the shut-off valve 2.2 into the tubular heat exchanger 6, which is heated to temperatures above the dew point of the gas mixture by the additional electric heater 11 in the start-up process . When the filter 7 is shut off, the gas mixture flows via the valve 2.3 into the outer jacket of the heat exchanger 6 in order to get from there via the branch 9, the shutoff valve 2.5 and the injector 12 to the compressed air line 1 of the generator 3.

Wird an der Meßstelle 13 zündfähiges brennbares Gas signali-I - siert, öffnet das Absperrventil 2.4, und die Absperrventile 2.3 und 2.5 werden geschlossen. Das zündfähige, brennbare Gas ge-( langt nun nach Durchströmen des Filters 7, über den Rohrwärme tauscher 6, vorbei'an der Meßstelle 13, über das geöffnete Ab-I Sperrventil 2.8 zur Mehrkomponentenbrenneinrichtung 10. Gleich-If ignitable combustible gas is signaled at the measuring point 13, the shut-off valve 2.4 opens and the shut-off valves 2.3 and 2.5 are closed. The flammable, combustible gas (now flows through the filter 7, via the tubular heat exchanger 6, past the measuring point 13, via the open shut-off valve 2.8 to the multi-component combustion device 10.

[ zeitig kann bei geöffnetem Absperrventil 2.7 der Speicher S[At the time when the shut-off valve 2.7 is open, the memory S

| gefüllt werden. In -Abhang!gkeit von der an der Meßstelle 13 er- j / I '· * / ' « f ' - 5 - mittelten Zündfähigkeit des Gasgemisches wird die Zusatzheizung 11 außer Betrieb genommen.| be filled. Depending on the ignitability of the gas mixture at the measuring point 13, the additional heater 11 is taken out of operation.

Ist der Zündvorgang des Gases an der Mehrkomponentenbrenneinrichtung 10 beendet, wird aus dem Behälter 4 über die Dosiereinrichtung 5 und das Absperrventil 2.6 Holzstaub im energe-- tischen Verhältnis 1:6 (Gas/Holzstaub) der Mehrkomponenten- brenneinrichtung 10 zugeführt und in die Gasflamme eingebracht. Der ordnungsgemäße Verbrennungsablauf wird durch den Oberwa-chungsbaustein 14 gesichert. Im Falle einer Störung veranlaßt dieser Oberwachungsbaustein über eine Sicherheitsschaltung, daß die Absperrventile 2.3 und 2.5 geöffnet und die Absperrventile 2.6 und 2.8 geschlossen werden. Zur Vermeidung der Kondensation dampfförmiger Beimengungen wird die Zusatzheizung 11 eingeschaltet. Im Bedarfsfall kann das Absperrventil 2.7 geöffnet und der Speicher 8 gefüllt werden. Diese Sicherheitsschaltung gewährleistet zugleich eine intermittierende Betriebsweise.When the ignition process of the gas at the multi-component combustion device 10 has ended, wood dust in an energy ratio 1: 6 (gas / wood dust) is fed from the container 4 via the metering device 5 and the shut-off valve 2.6 to the multi-component combustion device 10 and introduced into the gas flame . The proper combustion process is ensured by the monitoring module 14. In the event of a fault, this monitoring module uses a safety circuit to cause the shut-off valves 2.3 and 2.5 to be opened and the shut-off valves 2.6 and 2.8 to be closed. To avoid the condensation of vaporous admixtures, the additional heater 11 is switched on. If necessary, the shut-off valve 2.7 can be opened and the accumulator 8 filled. This safety circuit also ensures intermittent operation.

Bei kurzzeitigem Unterbrechen des Gasstromes, z. B. Beschickung des Gasgenerators, werden die Absperrventile 2.1, 2.5 sowie 2.9 geschlossen und das Absperrventil 2.7 geöffnet. Die Aufrechterhaltung der Gasflamme wird durch Gasentnahme aus dem Speicher 8 gewährleistet.If the gas flow is briefly interrupted, e.g. B. charging the gas generator, the shut-off valves 2.1, 2.5 and 2.9 are closed and the shut-off valve 2.7 is opened. The maintenance of the gas flame is ensured by gas removal from the store 8.

UU

, b, b

Claims

1 compressed air line 2.1 shut-off valve 2.9

3 wood gas generator

4 containers “5 dosing device

6 heat exchangers

7 filters

8 gas storage

9 branch

10 multi-component burner

11 Additional heating

12 pumping device

13 measuring point 14 monitoring module

15 bypass