专利名称：用于在压粒机中由生物质生产颗粒以用作壁炉中的燃料的方法和设备的制作方法
用于在压粒机中由生物质 生产颗粒以用作壁炉中的燃料的方法和设备本发明涉及一种根据权利要求I的前序部分的用于在压粒机中生产颗粒以用作壁炉中的燃料的方法。此外，本发明涉及一种根据权利要求17的前序部分的用于在压粒机中生产颗粒以用作壁炉中的燃料的设备。由精细材料或压实和/或熔化的材料来生产也被成为丸粒的颗粒已为人所知一段时间。压煤机在两个辊子之间压实材料，这两个辊子中的一个或两个构造成模具，并将该材料模制成用于燃烧的煤球。在塑料工业或加工饲料的工业中，也充分已知借助于挤压机和多孔盘并可选地使用下游的切断装置来制成颗粒。由较佳为碾碎的生物质(诸如木头、其碎片、锯屑等)来生产用作壁炉中燃料的颗粒也充分已知并在可再生能源领域作为一种用于环境保护的开拓技术而特别在欧洲被推广。生产过程受制于某些规范，因此，生产出的颗粒必须具有一定的抗磨损性(用于气动输送)并且不能在燃烧过程中释放有毒或对环境有害的活性成分。低质量的颗粒经常含有异物(润滑剂、着色剂等)。在用于生产壁炉用颗粒的设备规划过程中，特别是在大规模工业设备中，归因于所采用的能量的成本因素尤其是个问题。颗粒的生产有利地消耗非常少的能量，因为它通常不是源自于可再生能源(油/气燃烧、发电站)。从多处、特别是从小生产商购买单个设备部件来构造大规模设备也是有问题的，这是因为每个单独的设备部件(重物分离器、干燥装置、碾磨装置、旋风分离器或压粒机)很少能低成本和优化地集成为一个整体设备。在先前的设备中，碎片经高强度的干燥，因而可在制造颗粒之前使用蒸汽来加热碎片。这样做的原因是碎片在从干燥机直至压粒机的输送过程中或者在用于处理碎片的其它装置中，但也特别是在储存于料仓时，损失许多碎片通过干燥过程而获得的温度。对于快速生产过程，蒸汽由此用于在压粒机之前预热碎片，这是因为冷凝的蒸汽不仅润湿碎片而且快速升高碎片的温度。然而，在制造颗粒之前不能超过已知的碎片湿度水平，通常为12%的重量百分比的湿度，因而在碎片湿度通过蒸汽处理而增大2%到4%的重量百分比的情况下，碎片必须干燥到8%到10%的重量百分比。碎片的过度干燥和蒸汽的形成需要非常大量的能量。本发明的目的包括提供一种能将较佳为呈碎片形式的木质的生物质以相对于现有技术节约能量和在能源方面低成本的方式压成颗粒的方法和设备。针对方法的目的的实现包括如下方法在生产过程中，在干燥机内加热和干燥生物质，经干燥和加热的生物质与干燥空气分离，以及将生物质供给到压粒机，使用热空气来加热或基本上保持在干燥机和压粒机之间的处理区域内的生物质的温度，并且处理区域包括至少部分的输送路径和/或用于执行至少一个附加方法步骤的至少一个其它装置，且热空气的温度至少超过65 °C。针对设备的目的的实现是，在干燥和加热生物质的设备中，具有用于分离干燥空气的气塞(Schleuse)的干燥机沿生产方向设置在压粒机之前，至少一个处理区域在设备中被设置于气塞和压粒机之间，并且用于在干燥机和压粒机之间输送生物质的至少一个输送装置和/或用于执行至少一个其它方法步骤的至少一个装置设置在此处理区域内，并且，用于加热和/或提供基本上大于65°C的热空气的至少一个加热装置被设置成与处理区域相联，加热装置与输送装置和/或用于执行供给热空气的其它方法步骤的装置可操作地连接至少一次。根据本发明的方法过程有利地在大规模工业设备中实现较大的能耗节约潜力，这是因为总体生产方法以能量优化的方式进行，并且避免对所要处理的生物质的高能耗的温度升高或者避免不必要的高能耗的方法措施，诸如为了升高温度而使用蒸汽来润湿生物质，同时使生物质湿度增大几个百分比，并随后使生物质干燥以为了造粒而生产所需干燥程度的生物质。为此，生物质有利地沿其输送路径而在干燥机之后和/或在用于执行其它方法步 骤的其它装置内借助于热空气来加热。下面，其它装置被称为处理区域(干燥机和压粒机之间)。对应的输送路径和/或装置有利地与周围环境或较低温度充分隔绝开。热蒸汽干燥机或气流干燥机较佳地用于基本干燥方法。但由于其高出口温度和/或高通过量，所以滚筒式干燥机尤佳。滚筒式干燥机或气流干燥机或热蒸汽干燥机通常可具有比常规带式干燥机高10°c的生物质温度。处理区域较佳地以有利的方式建立在干燥机和压粒机之间，在该处理区域中制备有用于压粒机的干燥生物质。必要的或所建议的制备过程可以例如经过重物分离器、碾磨装置、分类装置、喷水装置、用于压粒机的计量装置、输送装置等而进行。在所有这些装置中，当然特别是在设备的起动运行时，生物质的温度通常明显降低。为此，典型的设备在压粒机之前具有喷蒸汽装置，该装置以低能耗的方式将生物质再次升高到能制造颗粒的温度。然而，喷蒸汽通常还增加了生物质的湿度含量，因而干燥机必须预先以更高强度将生物质干燥到该增加的湿度含量以下。本发明特别有利地具有如下特性，即这种特殊的能耗不再必须实行两次，尤其是通过干燥机和压粒机之间的处理区域的专门设计。为了在压粒机中更容易地造粒，在压粒机之前对生物质加水，较佳地用水来喷射生物质是足够的。当然，水在此情况下要预热，并较佳地具有大于60°c的温度。生物质按需要较佳地使用热空气来输送和/或被引入或者引导经过处理装置。除了与生物质接触的机器元件的最佳温度控制夕卜，可以保持或升高生物质的温度。多个测量和调节装置较佳地位于设备中，从而以能量优化的方式设定温度控制和热空气供给或热空气温度的控制或调节。目标是将生物质以大大地高于65°C的温度输送到压粒机内，而不沿常规环境温度的方向向下改变干燥机之后的生物质的基本温度水平，该干燥机的出口温度较佳地大于60°C。此措施特别通过将处理区域内的对应装置和/或装置本身的加热装置隔绝开而得以支持。在特别较佳的实施例中，提供热空气回路作为处理区域，该热空气回路包括用于实现方法步骤(例如，碾磨、拣选、分类、加热)的至少一个装置、用于热空气的加热装置以及用于使热空气与生物质分开的旋风分离器。已知的设备需求，诸如控制和调节装置、新空气供给、热空气净化等，将由本领域技术人员根据设备要求或规格在有必要或适当的情况下添加，特别是考虑到总能量经济性的情况下。在能量优化过程中，适当的或甚至必须使用热空气-水蒸汽混合物来代替热空气，该混合物特别在加热生物质过程中能更好地进行热传递。在此情况下，当然可省去或相应地减少在压粒机之前加水或喷水。此外，水在被供给到生物质之前或之时被加热到大于65°C、较佳地为大于80°C、尤佳地为90°C。在较佳实施例中，施加到生物质上的水能替代地或附加地借助于辐射能来加热。为此，较佳地设置微波发射器，这些微波发射器在喷水和压粒机之间的输送过程中加热水或生物质。特别较佳地，使用加热装置来设定热空气的温度，加热装置使用作为供给空气的新空气和/或来自至少一根热空气返回管线的预热空气和/或来自换热器或直接来自压粒机之后的颗粒冷却器的废热的预热空气。在干燥机、较佳为具有用于使干燥机空气与生物质分开的气塞装置的转筒式干燥机与压粒机之间的处理区域内，为了制备或调节用于造粒的生物质，多个方法步骤可以是有必要的。还要考虑使压粒机本身免于金属、石块等的安全方面。为此，在压粒机之前有必要例如有用于分离重物的重物分离器和/或用于碾碎生物质的碾磨装置和/或用于使热空气与生物质分开的旋风分离器。为了提高设备的总体能量经济性，有必要使热空气与生物质分开。如果在处理区域内经由加热装置而在基本闭合的回路中引导热空气则是特别有利的。该回路提供控制和调节方面的显著优点。当然，回路还可经由可选的料仓和/或压粒机本身来扩展，因而在压粒机之后，较佳地在颗粒干燥机内，仍保持温热的热空气较佳地经由换热器藉由热空气返回管线或热回收单元而返回到加热装置。处理区域的回路内的热空气至少部分地定期更换和/或过滤，对应的废气根 据环境规定而在必要时被引导经过例如湿式静电集尘器(WESP)和/或蓄热再生式氧化器(RTO)之类的废气净化装置。本发明的教导原则上陈述了应尽可能多地减少或者甚至避免生物质在干燥机内所进行干燥与造粒之间的冷却。根据设备类型或方法类型，也可提供对生物质的加热，特别是如果生物质在压粒机之前仍必须储存于料仓内，以确保将生物质适当地分布到或摇到一个或多个压粒机内。根据定义，在料仓中的存储和从料仓的排出也可被认为是与处理区域相关的方法步骤。生物质较佳地以大于65°C的温度到达压粒机，并且相应地设定处理区域内的热空气。关于生物质的温度的设计或调节的其它建议当然取决于用于执行处理区域内的方法步骤的装置以及所采用的生物质本身。隔绝对应的装置或输送路径的可能性也部分地是设备设计者的问题，并且因此不能在特定情况下为本领域技术人员描述。然而，生物质还较佳地在输送过程中至少围绕有热空气或对应地在输送过程中被气动输送。为了支持生物质以65°C到达压粒机的规定，会有必要的使生物质至少以基本上大于65°C的温度T1离开转筒式干燥机。然后，生物质将在另一方法步骤中借助于热空气而输送经过至少一个重物分离器和/或被引导经过碾磨装置并被碾碎。为了生物质可能必要的加热，会有必要升高热空气的温度，特别是使用温度为70°C到80°C的热空气，并输送生物质经过至少一个重物分离器并同时加热生物质和/或引导该生物质经过碾磨装置、碾碎生物质并在碾磨装置内对它进行加热。替代先前的方法步骤或与其相结合，还有利的是，在至少一个料仓和/或与该料仓相关联的排放装置内，将热空气、特别是温度高于65°C的热空气施加到生物质。为了节约能量，还会有必要使生物质在碾磨装置和/或重物分离器之后的另一方法步骤中在旋风分离器内与热空气分开，未充分碾碎的生物质部分返回到碾磨装置和/或分离的热空气经由热空气返回管线而供给到加热装置。在能量方面合适的是，根据干燥机的起始温度来将用于输送装置、重物分离器、碾磨装置、料仓和/或旋风分离器的热空气加热到至少生物质的温度。本发明的主题的其它有利的措施和设计在从属权利要求和下述对附图
的说明中公开。
所使用和生产的生物质I部分地由在锯木厂和其它生产地作为废料所产生的碎片或碎屑构成，在卡车上运送这些碎片或碎屑。在颗粒的大规模工业生产情况下，有必要利用被砍倒的树木原料，这些原料借助于所谓的碾碎设备被碾碎成碎片或碎屑。在第一次制备之后，可选地甚至是在机械脱水之后，将这些碎片或碎屑引入干燥机2。在颗粒的大规模工业生产情况下，较佳地提供转筒式干燥机，它们的特征在于生物质I的大规模产出量和均匀的出口温度1\。较佳地向呈转筒实施方式的干燥机2施加干燥机供给空气11，该供给空气较佳地在回路中被引导，并为此在于燥机2之后通过干燥机旋风分离器10而与生物质I分开。由于进行干燥，干燥机空气通常承载有大量灰尘并甚至承载有污染物，并且在干燥机供给空气11(虚线)的回路应用的情况下定期全部或部分地更换。富含灰尘的湿润的干燥机空气通常在它作为废气25而排放到环境之前首先在废气净化设备12内进行预先净化。生物质I经由气塞13(通常为转动气塞)从干燥机旋风分离器10离开并以温度 T1进入处理区域23并在处理区域23之后具有温度T4/T4,。用于执行可包括拣选、分类、碾磨、重物的分离和更多方法步骤的至少一个装置位于处理区域23内。在干燥机2和压粒机8之间对生物质I的输送在此情况下也被认为是方法步骤，这就如料仓6中的储存那样，尽管后者因此未在总图中示出。总图主要示出具有干燥机2和压粒机8之间的方法步骤的简化设备。如下在连续方法箭头的基础上表示方法的顺序过程。在气塞13之后，生物质I以温度T1输送到碾磨装置4内，来自加热装置15的温度为T2的热空气在碾磨装置4内施加到生物质，生物质I随后具有温度T3,该温度T3较佳地至少等于温度T1或甚至高于T1,且生物质与热空气一起被传送到旋风分离器5内。旋风分离器5使温度为T6的热空气与生物质I分离，并将热空气传送回到加热装置15内以在必要时再次加热到温度T2。在旋风分离器5后，生物质I经由气塞13、较佳为转动气塞而从处理区域23排出并以大于60°C、较佳地大于65°C的温度T4供给到压粒机8。在对生物质I造粒以形成颗粒9之后，这些颗粒储存于颗粒冷却器17内或被引导通过该冷却器并被冷却。温度为T7的废热18可经由可选的换热器19以温度T8供回到加热装置15，以在干燥机2之后保持生物质I的温度T1或甚至对其加热。后一种可能性是对处理区域23的热空气回路的扩展，这种扩展可替代地或相结合地使用。回路具有相应的必要新空气供给，且回路内的热空气较佳地在加热装置15之前或在加热装置的区域内、在废气净化装置(未示出)内定期部分地或全部净化，并作为废气25排放到环境。在替代的示例性实施例中，如果具有相关联的排放装置7的料仓6用于储存生物质1，则温度1\可以或甚至应该升高，以使生物质I在储存以及从料仓6排出过程中的热量损失能被补偿，并且生物质在压粒机8之前、与通过喷涂装置22可选择地引入的水相结合的温度T5符合规定并较佳地大于60°C，更为较佳地大于65°C。在另一替代的示例性实施例中，生物质可在处理区域23内或如在图中所示经过较佳地设计成平筛选装置的筛选装置24。在此，如果所夹带的空气作为热空气加热并至少具有生物质I的温度或甚至更高，则也是有利的。筛选装置24较佳地用于筛选出沙子或细尘。与在使用料仓6时类似，生物质还可预先具有温度T4"并随后具有温度T5'，温度T5丨较佳地大于60°C，尤佳地大于65°C。在用双点划线示出的处理区域23的可选实施例中，在生物质I被传递到干燥机旋风分离器10的气塞13外之后，热空气就已经能作为输送空气或具有生物质I的温度T2的环境空气而供给到在至碾磨装置4的路径上的生物质。用虚线示出的替代方式包括还与多个方法步骤结合的热空气的其它附加的应用可能性。这些步骤中的一个是将重物分离器3附加地设置在干燥机2和碾磨装置4之间。相应地，首先将生物质供给到重物分离器，以分离出较佳为具有对于下游装置有害特性的那些石块或过大块的生物质I。然而，重物分离器特别需要大量空气用来漩动生物质，并且如果热空气未被预热则相应地冷却生物质。本发明的教导在此具有特别有利的作用，并将已具有热空气所施加的环境空气的生物质I供给到重物分离器和/或借助于由加热装置15供给的热空气而在重物分离器3内引起空气漩动。将作为供给空气14的新空气和/或来自颗粒冷却器17、具有温度T8的再生热/空气和/或经由热空气返回管线21而来自旋风分离器5的热空气供给到加热装置15，以将热空气加热和设定到温度T2。处理区域内所用的热空气应当并且能够用新空气定期更换或能借助于圆形过滤器16部分地或定期过滤附图标记列表I生物质2干燥机3重物分离器4碾磨装置5旋风分离器6 料仓7排放装置8压粒机9 颗粒10干燥机旋风分离器11干燥机供给空气12废气净化装置13 气塞14供给空气15加热装置16圆形过滤器17颗粒冷却器18 废热19换热器20新空气21热空气返回管线22喷水装置23处理区域24筛选装置25 废气Tl干燥机之后(准备区域之前)的生物质温度
T2用于生物质的热空气温度T3热空气/生物质温度T4在制备区域之后的生物质温度T5在储存于料仓内之后生物质的温度T6在旋风分离器16之后的热空气温度
T7来自颗粒冷却器的空气废热(空气)温度T8在换热器19之后的空气温度
权利要求
1.一种用于在压粒机⑶内由生物质(I)生产颗粒(9)以用作壁炉内的燃料的方法，所述生物质(I)由含有纤维素和/或木质纤维素的纤维、碎片或碎屑构成，在生产过程中，在干燥机(2)内加热和干燥所述生物质(I)，使经干燥和加热的生物质(I)与干燥机空气分离，且将所述生物质(I)供给到压粒机(8)， 其中，使用热空气来加热在所述干燥机(2)和所述压粒机(8)之间的处理区域(23)内的所述生物质(I)的温度或基本上保持所述生物质的温度，并且所述处理区域(23)包括至少部分的输送路径和/或用于执行至少一个附加方法步骤的至少一个其它装置，且热空气的温度超过至少65 °C。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于，使用加热装置(15)来设定所述热空气的温度，所述加热装置(15)使用作为供给空气(14)的新空气和/或来自至少一根热空气返回管线(21)的预热空气和/或来自所述压粒机(8)之后的颗粒冷却器(17)的废热(18)的换热器(19)的预热空气。
3.如权利要求I或2所述的方法，其特征在于，在所述处理区域(23)内，用于执行至少一个其它方法步骤的所述至少一个装置包括用于分离重物的重物分离器(3)和/或用于碾碎所述生物质(I)的碾磨装置(4)和/或用于使所述热空气与所述生物质(I)分离的旋风分离器(5)。
4.如之前的权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，用于执行至少一个其它方法步骤的至少一个装置和所述加热装置(15)以基本上闭合的回路在所述处理区域(23)内引导热空气。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述处理区域(23)的回路内的所述热空气至少部分地定期更换和/或过滤。
6.如之前的权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，以所述生物质(I)以大于65°C的温度(T4/T5)到达所述压粒机的方式来设定所述热空气的温度。
7.如之前的权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，使所述生物质(I)以基本上大于65°C的温度(T1)离开转筒式干燥机。
8.如之前的权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，所述生物质(I)在另一方法步骤中借助于热空气输送经过至少一个重物分离器(3)和/或引导经过碾磨装置(4)并被碾碎。
9.如之前的权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，在另一方法步骤中，借助于热空气、特别是温度为70°C到80°C的热空气将所述生物质(I)输送经过至少一个重物分离器(3)并加热它和/或引导所述生物质(I)经过碾磨装置(4)、碾碎并加热它。
10.如之前的权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，在另一方法步骤中，在至少一个料仓(6)内和/或在与所述料仓(6)相关联的排放装置(7)内向所述生物质(I)施加热空气、特别是温度大于65°C的热空气。
11.如之前的权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，使所述生物质(I)在所述碾磨装置(4)和/或重物分离器(3)之后的另一方法步骤中、在旋风分离器(5)内与热空气分离，所述生物质(I)的未充分碾碎的部分返回到所述碾磨装置(4)和/或被分离的热空气经由热空气返回管线(21)供给到所述加热装置(15)。
12.如之前的权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，在各个处理步骤之间的输送和/或储存过程中，借助于热空气和/或相对于环境温度的充分隔绝，将所述生物质(I)至少部分地大致保持在相同的温度水平或加热所述生物质。
13.如之前的权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，将用于所述输送装置、所述重物分离器(3)、所述碾磨装置(4)、所述料仓(6)和/或所述旋风分离器(5)的所述热空气至少加热到所述生物质(I)的所述温度。
14.如之前的权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，基本上就在所述压粒机(8)之前不久将水供给到、特别是喷到所述生物质(I)上。
15.如之前的权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，在将水供给到所述生物质(I)之前或之时，将水加热到大于65°C、较佳为大于80°C、特别较佳为90°C。
16.如之前的权利要求中一项或多项所述的方法，其特征在于，在将水施加到所述生物质(I)之后，借助于辐射能来加热所述水和所述生物质(I)。
17.一种用于在压粒机(8)内由生物质(I)生产颗粒(9)以用作壁炉内的燃料的设备，所述生物质(I)由含有纤维素和/或木质纤维素的纤维、碎片或碎屑构成， 具有用于分离干燥机空气的气塞(13)的干燥机(2)沿生产方向设置在所述压粒机(9)之前，以干燥和加热所述生物质(I)， 其中，在所述设备中，至少一个处理区域(23)设置在所述气塞(13)和所述压粒机(9)之间，并且用于在所述干燥机(2)与所述压粒机(9)之间输送所述生物质(I)的至少一个输送装置和/或用于执行至少一个其它方法步骤的至少一个装置设置在此处理区域(23)内，并且，用于加热和/或提供基本上大于65°C的热空气的至少一个加热装置(15)被设置成与所述处理区域(23)相关联，所述加热装置(15)与所述输送装置和/或用于执行其它方法步骤的装置可操作地连接至少一次，以供给所述热空气。
18.如权利要求17所述的设备，其特征在于，在所述设备中，与环境温度有关的隔绝元件至少部分地设置在所述输送装置上和/或至少一个料仓上和/或用于方法步骤的装置中的至少一个装置上。
19.如权利要求17或18所述的设备，其特征在于，作为用于执行至少一个其它方法步骤的装置，用于分离重物的重物分离器(3)和/或用于碾碎所述生物质(I)的碾磨装置(4)和/或料仓(6)和/或筛选装置(24)和/或用于使所述热空气与所述生物质⑴分离的旋风分离器(5)设置在所述处理区域(23)内。
20.如权利要求17至19中一项或多项所述的设备，其特征在于，为储存所述生物质(I)而设置具有相关联的排放装置(7)的料仓(6)。
21.如权利要求17至20中一项或多项所述的设备，其特征在于，为在所述处理区域(23)内建立所述热空气的闭合回路而设置热空气返回管线(21)。
22.如权利要求17至21中一项或多项所述的设备，其特征在于，设置颗粒冷却器(17)以储存和冷却所述生产的颗粒(9)，所述颗粒冷却器与所述加热装置(15)和/或用于再利用废热(18)的换热器(19) 一起设置。
23.如权利要求17至22中一项或多项所述的设备，其特征在于，实施根据权利要求I的方法。
全文摘要
本发明涉及一种用于在压粒机(8)内由生物质(1)生产颗粒(9)以用作壁炉内的燃料的系统和方法。本发明的目的是以在节能和在能量方面成本比现有技术低的方式生产颗粒。在根据本发明的方法中，生物质(1)由含有纤维素和/或木质纤维素的纤维、碎片或碎屑构成并在生产过程中在干燥机(2)内被加热和干燥，与干燥机空气分离，并且将该生物质(1)供给到压粒机(8)，其中通过热空气来加热在干燥机(2)和压粒机(8)之间的处理区域(23)内的生物质(1)或基本上保持该生物质的温度，并且处理区域(23)包括至少部分的输送路径和/或用于实施至少一个附加方法步骤的至少一个其它装置，且热空气的温度超过至少65℃。
文档编号B30B15/30GK102625826SQ201080039741
公开日2012年8月1日 申请日期2010年9月4日 优先权日2009年9月4日
发明者G·冯哈斯 申请人:迪芬巴赫机械工程有限公司