DE10205105B4

DE10205105B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Pellets, insbesondere aus Holz

Info

Publication number: DE10205105B4
Application number: DE2002105105
Authority: DE
Inventors: Peter Münch
Original assignee: MUENCH EDELSTAHL GmbH; Muench-Edelstahl GmbH
Current assignee: MUENCH EDELSTAHL GmbH; Muench-Edelstahl GmbH
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2022-02-08
Also published as: DE10205105A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen von Pellets, insbesondere aus Holz, wobei das Gut mit einer voreingestellten Feuchte einer Pelletierpresse zugeführt wird und unter Wärmeentwicklung zu Pellets verpreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Gut mit höherer Feuchte unter Wärmeentwicklung vorpelletiert wird und anschließend Feuchte abgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Pellets, insbesondere aus Holz, nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 und dem Oberbegriff des Anspruch 17.
Holz gewinnt als nachwachsender Rohstoff auch als Energieträger eine immer höhere Bedeutung. Dies resultiert insbesondere aus der Tatsache, daß das bei der Verbrennung entstehende CO₂ zuvor durch die Pflanzen aufgenommen wurde und durch auf gleicher Fläche nachwachsende Pflanzen wieder aufgenommen wird. Bezüglich CO₂ kann somit eine im wesentlichen neutrale Bilanz erzielt werden.
In einigen Ländern wie Schweden (50%) oder Österreich (25%) spielt Holz auch als Energieträger im Hausbrand mittlerweile eine nennenswerte Rolle, die staatlicherseits gefördert wird.

Es ist bekannt, Reststoffe zu verdichten und zu pelletieren. Beispielsweise können auch Mist, Kunststoffe, Sägespäne, Sägemehl oder Holzstaub aus Entstaubungen zu Pellets verpreßt werden. Bei der Pelletierung von Holz darf aber eine Ausgangsfeuchte des Guts von ca. 14 bis 17% nicht überschritten werden, da ansonsten Pellets erzeugt werden, die Nachquellen und ihre Form nicht behalten. Demgegenüber besitzt Frischholz Feuchtegehalte zwischen 45 und ca. 50%.

Dies gilt in ähnlicher Weise auch für anderes zu pelletierendes Gut wie Mist, Tiermehl, Futtermittel und andere Faserstoffe, etc.. Pellets haben insbesondere gegenüber Holzhackschnitzeln oder anderen Formen, in denen Holz sowohl industriell als auch im Hausbrand thermisch verwertet wird, den Vorteil, daß sie hochverdichtet sind (1:6 bis 1:10) und somit einen hohen Energiegehalt pro Volumen haben. Ferner ist von besonderem Vorteil, daß Pellets schütt- und rieselfähig ohne große Staubentwicklung sind. Ferner sind diese Pellets durch die Schütt- und Rieselfähigkeit auch dosierfähig und können hierdurch sogar in modernen Hausbrandanlagen genau dosiert einem Brenner zugeführt werden. Von Nachteil ist, daß die Trocknung des Frischholzes auf einen Feuchtegehalt, der eine gute Pelletierung zuläßt, sehr aufwendig ist. Einerseits müssen recht große Trockenanlagen erstellt werden, welche ein großes Bauvolumen aufweisen, ferner besitzen diese Trockenanlagen ein hohes Anfangsinvestitionsvolumen. Ferner ist von Nachteil, daß zur Trocknung des Holzes eine große Menge an Heizenergie, insbesondere über fossile Brennstoffe eingebracht werden muß. Diese Heizung und Trocknung auf dem bekannten Wege besitzt zudem einen schlechten Wirkungsgrad und birgt insbesondere bei der Trocknung von Holzspänen oder Holzstaub Feuer- bzw. Explosionsgefahr in sich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Pellets zu schaffen, welches einfach, effizient, kostengünstig und sicher arbeitet und Pellets hoher Qualität liefert.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruch 1 und einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruch 17 gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung sieht vor, feuchtes Gut, dessen Ausgangsfeuchte über einer für die Herstellung von Pellets optimalen Feuchte liegt, insbesondere Frischholz in mehreren Stufen zu pelletieren, das heißt, das Gut zunächst einer Pelletierpresse zuzuführen, die gewonnenen Frischholzpellets, die durch das Pelletieren, das heißt die Friktion in der Matrize heiß geworden sind, über einen Förderweg einer weiteren Pelletierpresse zuzuführen und dort zu den endgültigen, ihre Form behaltenden Pellets zu pressen. Gegebenenfalls können vor der letzten Pelletierung weitere Vorpelletierungen mit anschließender Trocknung vorgesehen sein. Erfindungsgemäß werden die Vorpellets nach der ersten und gegebenenfalls weiteren Pelletierstufen entlang der Förderwege belüftet, so daß aus den heißen Pellets bzw. von den heißen Pellets die abdampfende Feuchtigkeit entfernt wird. Erfindungsgemäß kann der Druck und/oder die Friktion beim Pelletieren von Pelletierpressung zu Pelletierpressung erhöht werden, wodurch sich auch die entstehende Wärme erhöht. Durch das erfindungsgemäße Vorpelletieren mit anschließendem Durchlüften der Pellets kann bis zur abschließenden letzten Pelletierung ein Feuchtegrad erreicht werden, der ansonsten nur durch eine externe Trocknung zu erzielen wäre. Durch die Vorpelletierungen werden jedoch Endpellets einer höheren Güte als normal erzielt.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn bei den Vorpelletierungsstufen ein gewisser Anteil von fertigen Pellets zugegeben wird. Es konnte herausgefunden werden, daß sich hierdurch der Pelletierdruck und damit die Trocknungsleistung während des Pelletiervorgangs aber auch die Güte der Pellets erheblich verbessern läßt. Ferner konnte herausgefunden werden, daß ein gewisser Anteil von Fertigpellets, beispielsweise 2 bis 6 % Fertigpellets bei der Vorpelletierung dazu führt, daß die Rollen der Pelletierpresse, welche das Gut durch die Pelletiermatrize drücken, auf dem Gut abrollen und somit zu Pellets einer höheren Güte und einem höheren Durchsatz führen. Das sichere Abrollen der Walzen auf dem Gut ist bei der herkömmlichen Pelletierung ohne den Zusatz von Fertigpellets nicht immer gewährleistet. Ein gegebenenfalls erforderlicher Fremdantrieb der Pelletierpressenrollen kann somit auch entfallen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung beispielhaft erläutert. Es zeigen dabei
1 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen mehrstufigen Pelletierverfahrens,
2 eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung nach 1.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 besitzt zumindest ein Frischholzlagersilo 2, in dem feuchtes Frischholz, insbesondere feuchtes Sägemehl oder feuchte Sägespäne mit 45 bis 55% Feuchte gelagert werden. Das Frischholz wird über einen ersten Förderweg 3 einem ersten Bereitstellungssilo 4 zugeführt. Ferner ist eine Fördereinrichtung 5 zum Zuführen von Fertigpellets in das Bereitstellungssilo 4 vorhanden. Das Bereitstellungssilo 4 verfügt gegebenenfalls über eine vorgeordnete, nachgeordnete oder darin befindliche Mischeinrichtung (nicht gezeigt), um das Frischholz und die zugesetzten Fertigpellets miteinander zu vermischen. Aus dem Bereitstellungssilo 4 führt ein Abzugsweg 6 zu einer Dosiereinrichtung 7, die einer an sich bekannten Pelletierpresse 8 vorgeordnet ist. In der Pelletierpresse 8 wird das Frischholz mit gegebenenfalls den Fertigpellets einer trommelförmigen Pelletiermatrize (nicht gezeigt) mit an sich bekannten Matrizenbohrungen und auf der Matrize abrollenden Preßwalzen zugeführt. Das durch die Matrizenbohrungen gepreßte Gut nimmt vorläufig pelletartige Gestalt an und gelangt auf einen Förderweg 9, der zu einem nachgeordneten zweiten Bereitstellungssilo 10 führt. Benachbart zum Förderweg 9 bzw. entlang des Förderwegs 9 wird das die Pelletierpresse 8 verlassende Gut belüftet bzw. durchlüftet oder zumindest die feuchte Luft oberhalb des Guts mit einer Absaugeinrichtung 11 abgesaugt. Von der Absaug- oder Belüftungseinrichtung 11 wird die abgesaugte Luft über einen Luftkanal 12 einem Zyklon 13 zum Abscheiden von Staub zugeführt, wobei der Staub über eine Staubleitung 14 dem Abzugsweg 6 für die Pelletierpresse 8 wieder zugeführt wird. Die in der Pelletierpresse 8 erzeugten Vorpellets werden im zweiten Bereitstellungssilo 10 gelagert. Gegebenenfalls werden vor oder im Bereit stellungssilo 10 Fertigpellets zugegeben und entweder vor, nach oder im Bereitsstellungssilo 10 mit den Vorpellets vermischt. Die Vorpellets werden über einen zweiten Abzugsweg 15 einer Dosiereinrichtung 16 für eine zweite Pelletierpresse 17 zugeführt und anschließend in der Pelletierpresse 17 zu weiterverdichteten Vorpellets pelletiert. Die Vorpellets aus der Pelletierpresse 17 gelangen auf einen Förderweg 18, welcher entsprechend dem Förderweg 9 belüftet wird. Insofern sind auch hier eine Absaugeinrichtung 11, ein Luftkanal 12, ein Zyklon 13 und eine Staubleitung 14 vorhanden. Das Gut aus der zweiten Pelletierpresse 17 gelangt über den Förderweg 18 in ein drittes Bereitstellungssilo 19. Vor, nach oder im Bereitstellungssilo 19 können gegebenenfalls Fertigpellets zu den Vorpellets zugegeben werden und mit diesen vermischt werden. Das Gut aus dem dritten Bereitstellungssilo 19 gelangt über einen Abzugsweg 20 zu einer Dosiereinrichtung 21 einer dritten Pelletierpresse 22. In der Presse 22 werden die Vorpellets zu Fertigpellets gepreßt und gelangen anschließend in einen Förderweg 23, beispielsweise eine Förderschnecke 23, und werden mit dem Förderweg 23 einer Hebeeinrichtung wie einem Elevator 24 aufgegeben, welcher die Fertigpellets einer Kühleinrichtung, insbesondere einem Gegenstromkühler 25 zuführt. In dem Kühler 25 werden die Fertigpellets auf eine Temperatur, die zumindest etwa 5° über der Umgebungstemperatur liegt, heruntergekühlt, und anschließend einer weiteren Fördereinrichtung 26 zugeführt, welche die Pellets gegebenenfalls einem weiteren Elevator 27 zuführt, aufgegeben, wobei die Pellets schließlich in ein Fertiggutsilo 28 gelangen. In dem Fertiggutsilo 28 werden die Pellets gelagert, bis sie als Sackware oder lose Ware weiter transportiert werden. Von dem Kühler 25 läuft ein Abluftkanal 29 zu einem Zyklonabscheider 30, in welchem der Staub abgeschieden wird und über eine Staubleitung 31 dem Abzugsweg 20 zugeführt wird.
In der ersten Stufe, das heißt der ersten Pelletierpresse wird zunächst ein geringer Druck auf das Gut aufgebracht, wobei das Gut durch die Friktion in der Presse auf ca. 45°C erwärmt wird und hierbei durch die starke Belüftung des Förderweges 9 ca. 10% Feuchte verliert. In der zweiten Stufe, das heißt in der Pelletierpresse 17 wird ein höherer Druck als in der ersten Stufe aufgebracht, wobei durch die Friktion in der Presse das Gut hierbei auf eine Temperatur von ca. 65°C erwärmt wird und in diesem Schritt weitere 20% Feuchte verliert. In der letzten Stufe wird der Preßdruck abermals erhöht, wobei auch die Friktion gesteigert wird. Hierdurch wird auch die Temperatur auf ca. 110°C erhöht. Unter den in der Presse herrschenden Bedingungen, insbesondere bei der herrschenden Temperatur, wird das Lignin des Holzes frei (dies geschieht bereits bei Temperaturen über 80°C), wodurch zusätzlich zur Verdichtung der Pellets aufgrund des Druckes und der Friktion in den Bohrungen eine Verklebung erfolgt. Die Fertigpellets behalten ihre zylindrische Gestalt bei und zerfallen nicht mehr. Nach der ersten und zweiten Stufe hingegen würden die Pellets noch aufquellen können.
Es hat sich herausgestellt, daß bei der Zugabe von Fertigpellets zu dem Frischholz in der ersten Stufe oder den Vorpellets in der zweiten Stufe drei Preßstufen zur Ausbildung der optimierten Fertigpellets ausreichen. Die Fertigpellets treiben in diesen Fällen die Rollen in der Pelletierpresse an, liefern bereits bei geringeren Temperaturen Lignin zur Verklebung der Vorpellets und erhöhen den Druck und die Wärmeentwicklung in der Presse. Werden keine Fertigpellets zugegeben, wird zur Erreichung von Pellets mit nahezu gleichen Eigenschaften eine weitere Vorpreßstufe benötigt. Der Anteil von Fertigpellets in der Rohmasse vor der ersten Stufe beträgt 2 bis 7%, vorzugsweise 3 bis 5%, in der zweiten Stufe beträgt die Zugabe von Fertigpellets 1 bis 5%, vorzugsweise 2 bis 4%.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform (2) sind jedem Bereitstellungssilo 4, 10 je zwei Pressen 8 bzw. 17 nachgeordnet, wobei die dritte Stufe zwei Bereitstellungssilos 19 und vier Pressen 22 umfaßt. Bei einer derartigen Ausführungsform ist von Vorteil, daß die längere Verweildauer der Vorpellets in der letzten Stufe aufgrund des höheren Drucks und der höheren Friktion dadurch ausgeglichen wird, daß mehrere Pelletierpressen 22 vorhanden sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind nicht auf das Pelletieren von Holz beschränkt. Sie können auch bei holzhaltigen Stoffen oder anderen Stoffen, deren Ausgangsfeuchte über einer für die Herstellung von Pellets optimalen Feuchte liegt, angewandt werden, wie z.B. Mist bzw. Dung, Tiermehl, Tierfutter, Abfällen und Müll, Kunststoffen etc.
Bei der Erfindung ist von Vorteil, daß aufwendige, teure und betriebskostenintensive Vortrockner entfallen können, Pellets mit einem sehr hohen Schüttgewicht und sehr hoher Qualität herstellbar sind, wobei die Investitionskosten insgesamt gering sind. Insbesondere wird ein 40% geringerer Energie- und ein ca. 35% geringerer Kostenaufwand benötigt.

Claims

Verfahren zum Herstellen von Pellets, insbesondere aus Holz, wobei das Gut mit einer voreingestellten Feuchte einer Pelletierpresse zugeführt wird und unter Wärmeentwicklung zu Pellets verpreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Gut mit höherer Feuchte unter Wärmeentwicklung vorpelletiert wird und anschließend Feuchte abgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrfach vorpelletiert und nach jedem Vorpelletieren Feuchte abgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim mehrfachen Vorpelletieren der Pelletierdruck und/oder die Pelletierfriktion und/oder die Wärmeentwicklung beim Pelletieren bei nachfolgenden Pelletierungen erhöht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pelletierdruck und/oder die Pelletierfriktion und/oder die Wärmeentwicklung beim Pelletieren bei jeder nachfolgenden Pelletierung erhöht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gut nach der Vorpelletierung durch intensives Belüften getrocknet wird.
Verfahren zum Herstellen von Pellets, insbesondere aus Holz, wobei das Gut mit einer voreingestellten Feuchte einer Pelletierpresse zugeführt wird und unter Wärmentwicklung zu Fertigpellets verpreßt wird, insbesondere Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung des Pelletierdrucks und/oder der Pelletiertemperatur und/oder des Durchsatzes Fertigpellets, insbesondere Fertigpellets, die nach der letzten Pelletierstufe erhalten wurden, zugegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Vorpelletierung von Holz zur Anreicherung der zu pelletierenden Masse mit Lignin Fertigpellets zugegeben werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gut vor der ersten Vorpelletierung 2 bis 7 M%, vorzugsweise 3 bis 5 M% Fertigpellets zugegeben werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten und jeder weiteren Pelletierstufe 1 bis 5 M%, vorzugsweise 2 bis 4 M% Fertigpellets zugegeben werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abluft der Belüftungen der Vorpellets einer Staub abscheidevorrichtung zugeführt und abgeschiedener Staub dem jeweils zu pelletierenden Gut zugefügt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fertigpellets auf eine Temperatur, die zumindest etwa 5°C über der Lmgebungstemperatur liegt, heruntergekühlt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Pelletieren von Holz oder holzhaltigem Gut in der letzten Pelletierstufe beim Erzeugen der Pellets eine Temperatur erzeugt wird, die so hoch liegt, daß eine Ligninfreisetzung stattfindet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß so viele Vorpelletierstufen verwendet werden, daß die Rohmasse bzw. die Vorpellets vor der letzten Pelletierstufe eine Feuchte von 14 bis 18, insbesondere 15 bis 17 M% aufweisen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Frischholz derart pelletiert wird, daß die Vorpellets nach der ersten Stufe eine Temperatur von 35 bis 50°C, insbesondere 40 bis 45°C, nach der zweiten Stufe eine Temperatur von 55 bis 70°C, insbesondere 60 bis 65°C und nach der letzten Stufe die Fertigpellets eine Temperatur von über 80°C, insbesondere 100 bis 120°C aufweisen.
verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Pelletierstufe 10 M% Feuchtigkeit der Ausgangsfeuchte abgeführt werden und in der zweiten Pelle tierstufe 20 M% abgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fertigpellets gegenüber der Rohmasse mit 1:5 bis 1:12 verdichtet werde.
Vorrichtung zum Herstellen von Pellets, insbesondere aus Holz, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl vonhintereinander geschalteten Pelletiereinrichtungen (4, 5, 6, 7, 8, 9, 11) vorhanden ist, wobei jede Pelletiereinrichtung zumindest eine Pelletierpresse (8) sowie einen von der Pelletierpresse (8) wegführenden Förderweg (9) aufweist, wobei im Bereich des Förderwegs (9) eine Belüftungs- und/oder Trocknungseinrichtung (11) vorhanden ist, welche das pelletierte Gut belüftet und/oder trocknet.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der letzten Pelletiereinrichtung ein Kühler (25) nachgeordnet angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß jede Pelletiereinrichtung zumindest eine Staubabscheideeinrichtung (13) aufweist, die derart mit der Einrichtung zum Belüften und/oder Trocknen (11) in Wirkverbindung steht, daß die abgesaugte Luft entstaubt wird und der Staub der Pelletierpresse (8) wieder zugeführt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Pelletierpresse (8) eine Dosiereinrichtung (7) vorgeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Pelletierpresse (8) zumindest ein Bereitstellungssilo (4) vorgeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtung (7) zwischen dem Bereitstellungssilo (4) und der Pelletierpresse (8) angeordnet ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Bereitstellungssilo (4) über eine vorgeordnete, nachgeordnete oder darin befindliche Mischeinrichtung verfügt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Bereitstellungssilo (4) und der Dosiereinrichtung (7) ein Abzugs- bzw. Förderweg (6) vorhanden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Pelletierpresse (8) und/oder jedes Bereitstellungssilo (4, 10, 19) ein Zuförderweg für Fertigpellets vorhanden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) zumindest ein Gutsilo, insbesondere ein Frischholzlagersilo (2) aufweist, in dem feuchtes Frischholz, insbesondere feuchtes Sägemehl oder feuchte Sägespäne gelagert werden.