(57)【要約】  熱を生成するための熱生産装置と乾燥装置とを備えた、バイオマスからエネルギーを生成するための装置と、バイオマスからのエネルギー生産方法とが開示され、当該バイオマスは特に繊維質バイオマスであり、有利には木質繊維である。当該エネルギー生産方法は、破砕されたバイオマス残材を、特に木粉を燃焼させることにより熱を生成するステップを有する。さらに、バイオマス由来の繊維の素材的使用のための装置および方法も開示され、当該繊維は特に木材由来の繊維である。
2016532544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
とりわけ間伐材用のバイオマス処理装置であって、
ａ）搬送装置（２）と、
ｂ）乾燥装置（３）と
を有し、
前記乾燥装置（３）から熱を前記搬送装置（２）内へ送るために、前記乾燥装置（３）の排熱通路（３ａ）は前記搬送装置（２）の熱供給通路（２ａ）に連通されている
ことを特徴とするバイオマス処理装置。
【請求項２】
前記乾燥装置（３）は、均質な乾燥および混合を行うためのローラベッド乾燥器と、好適には、特に間伐材であるバイオマスを破砕する工具とを有する、
請求項１記載のバイオマス処理装置。
【請求項３】
前記搬送装置（２）は少なくとも１つの通熱領域を、特に、バイオマスが配置される底部を有する、
請求項１または２記載のバイオマス処理装置。
【請求項４】
前記バイオマス処理装置はさらに、解繊装置（４）および／または分離装置（５）を有する、
請求項１から３までのいずれか１項記載のバイオマス処理装置。
【請求項５】
前記解繊装置（４）は、バイオマスを解繊するミルを有する、
請求項４記載のバイオマス処理装置。
【請求項６】
前記分離装置（５）は、少なくとも２つの分離フラクションに分離するための、有利には木質繊維と木粉とを分離するための、少なくとも１つのふるいを、特にタンブラ型ふるいを有する、
請求項４または５記載のバイオマス処理装置。
【請求項７】
前記分離装置（５）は、少なくとも２つの分離フラクションに光学的に分離するための、有利には木質繊維と木粉とを分離するための光学的手段を有する、
請求項４または５記載のバイオマス処理装置。
【請求項８】
前記バイオマス処理装置は蓄積部（６）を有し、
前記蓄積部（６）は有利には前記分離装置（５）に配置されている、
請求項１から７までのいずれか１項記載のバイオマス処理装置。
【請求項９】
とりわけ請求項１から８までのいずれか１項記載のバイオマス処理装置を用いる、バイオマス処理方法であって、
ａ．バイオマスを搬送装置（２）において事前乾燥するステップと、
ｂ．乾燥装置（３）を用いて前記バイオマスを乾燥させるステップと、
ｃ．前記乾燥装置（３）内から熱を前記搬送装置（２）の通熱領域へ排出するステップと、
を有することを特徴とするバイオマス処理方法。
【請求項１０】
前記バイオマス処理方法はさらに、
ｄ．解繊装置（４）を用いて前記バイオマスを解繊するステップと、
ｅ．解繊した前記バイオマスを少なくとも２つの分離フラクション（５）に、有利には木質繊維と木粉とに分離するステップと、
を有する、
請求項９記載のバイオマス処理方法。
【請求項１１】
熱および／または電気エネルギーを生成するため、１つの分離フラクションを使用する、
請求項９または１０記載のバイオマス処理方法。
【請求項１２】
１つの分離フラクションの燃焼により、特に木粉の燃焼により生成された熱を、前記乾燥装置（３）へ送る、
請求項９から１１までのいずれか１項記載のバイオマス処理方法。
【請求項１３】
電気エネルギーの生成により発生した熱を、前記乾燥装置（３）へ送る、
請求項９から１２までのいずれか１項記載のバイオマス処理方法。
【請求項１４】
前記搬送装置（２）内から外部へ、特に周囲環境へ、熱を排出する、
請求項９から１３までのいずれか１項記載のバイオマス処理方法。
【請求項１５】
１つの分離フラクションを、特に木質繊維を、蓄積部（６）において貯蔵する、
請求項９から１３までのいずれか１項記載のバイオマス処理方法。
【請求項１６】
とりわけ、バイオマスからペレットを製造するための、ペレット化装置であって、
ａ）バイオマスを、特に繊維質バイオマスを、有利には木質繊維を乾燥させる、および／または、バイオマスを破砕する乾燥装置（３）と、
ｂ）ペレットをプレス成形するためのプレス装置（１０）と、
ｃ）前記ペレットを冷却するための冷却装置（１１）と、
を有し、
前記冷却装置（１１）から熱を前記乾燥装置（３）内へ送るために、前記冷却装置（１１）の排熱通路（１１ａ）は前記乾燥装置（３）の熱供給通路（３ａ）に連通されている
ことを特徴とするペレット化装置。
【請求項１７】
前記装置は第１の調湿部（７）を有し、
前記第１の調湿部（７）は、
特に超音波を用いて、前記バイオマスの含水率を検出し、
および／または、
第１の水分調量装置からの水分を用いて、前記バイオマスの含水率を７％から１３％までの間の含水率に、有利には９．５〜１１％の含水率に調整する、
請求項１６記載のペレット化装置。
【請求項１８】
前記装置は熟成装置（８）を有し、当該熟成装置（８）内において前記バイオマスが一時貯蔵されて混合される、
請求項１６または１７記載のペレット化装置。
【請求項１９】
前記装置は第２の調湿部（９）を有し、
前記第２の調湿部（９）は、
特に超音波を用いて、前記バイオマスの含水率を検出し、
および／または、
第２の水分調量装置からの水分を用いて、前記バイオマスの含水率を７％から１３％までの間の含水率に、有利には９．５〜１１％の含水率に調整する、
請求項１６から１８までのいずれか１項記載のペレット化装置。
【請求項２０】
前記装置は、前記ペレットを選別するための選別装置（１２）を含む、
請求項１６から１９までのいずれか１項記載のペレット化装置。
【請求項２１】
ミキシング装置（５．ｆ）が、前記ペレットの冷却時に回収された熱を、他の熱流と、特に他の装置からの熱流とまとめる、
請求項１６から２０までのいずれか１項記載のペレット化装置。
【請求項２２】
とりわけ、請求項１６から２１までのいずれか１項記載のペレット化装置を用いて、ペレットを、有利には木質ペレットを製造する方法であって、
ａ）乾燥装置（３）を用いてバイオマスを、特に繊維質バイオマスを、有利には木質繊維を乾燥するステップと、
ｂ）プレス装置（１０）を用いて前記バイオマスをペレットにプレス成形するステップと、
ｃ）冷却装置（１１）を用いて前記ペレットを冷却するステップと、
ｄ）前記冷却装置（１１）から熱を前記乾燥装置（３）へ排出するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記乾燥するステップの後、とりわけ超音波を用いて、前記バイオマスの含水率を検出する、
請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記バイオマスの含水率を検出した後、水分調量装置の水分を用いて当該含水率を増大させ、とりわけ、７％から１３％までの間の含水率に、有利には９．５〜１１％の含水率まで増大させる、
請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記バイオマスの含水率を均質化するため、当該バイオマスを熟成装置（８）にて一時貯蔵して混合する、
請求項２２から２４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２６】
前記均質化の後、とりわけ超音波を用いて、前記バイオマスの含水率を再度検出し、
有利には、前記バイオマスの含水率を検出した後、別の水分調量装置の水分を用いて当該含水率を増大させ、とりわけ７％から１３％までの間の含水率に、有利には９．５〜１１％の含水率にまで増大させる、
請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
前記プレス装置（１０）を用いて前記バイオマスをペレットにプレス成形することにより、当該バイオマスを所定の温度に、有利には８５℃から１１５℃までの間の温度に、とりわけ９８℃から１０４℃までの間の温度に加熱する、
請求項２２から２６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２８】
プレス成形された前記ペレットを所定の温度まで、有利には常温まで冷却するため、当該ペレットの熱を排出する、
請求項２２から２７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２９】
前記ペレットの冷却時に回収された熱を、他の熱流と、特に、方法の他の領域からの熱流とまとめる、
請求項２２から２８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項３０】
前記冷却後に前記ペレットを、有利には振動ふるいまたはタンブラ型ふるい（１２）で、選別する、とりわけふるい分けする、
請求項２２から２９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項３１】
前記選別後に、前記ペレットが、ばら状態で積み出し可能、および／または袋詰め可能、および／またはクリーンエネルギーの生成のためにガス化可能であるように、当該ペレットを貯蔵する、
請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
熱を生成するための熱生産装置（５ａ）と、
乾燥装置（３）と、
を備えた、バイオマスからエネルギーを生成するための装置であって、
前記熱生産装置（５ａ）から熱を前記乾燥装置（３）内へ送るために、前記熱生産装置（５ａ）の熱取出通路（５ａ−１）は前記乾燥装置（３）の熱供給通路（３ａ）に連通されている、
ことを特徴とする装置。
【請求項３３】
前記熱生産装置（５ａ）からの暖かい流体の温度を低下させるため、ミキサ（５ｂ）が当該暖かい流体を冷たい流体と混合する、
請求項３２記載の装置。
【請求項３４】
セパレータ（５ｃ）が、とりわけ遠心力を使用して、前記ミキサ（５ｂ）内からの流体から不純物を除去する、
請求項３２または３３記載の装置。
【請求項３５】
前記装置は少なくとも１つのタービン（５ｂ）を有し、
電気エネルギーを生成するため、前記熱生産装置（５ａ）からの熱が、および／または、前記ミキサ（５ｂ）からの熱が、前記タービン（５ｂ）へ供給される、
請求項３２から３４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項３６】
ミキシング装置（５ｆ）が、少なくとも１つのタービン（５ｂ）の排熱を、および／または、当該少なくとも１つのタービン（５ｂ）の冷却により生成された熱を受け取り、有利には他の熱流を、特に他の領域からの熱流をまとめる、
請求項３２から３５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項３７】
とりわけ、請求項３２から３６までのいずれか１項記載のバイオマスからエネルギーを生成するための装置を用いて、バイオマスから、特に繊維質バイオマスから、有利には木質繊維から、エネルギーを生産する方法であって、
ａ）破砕されたバイオマスの燃焼により、特に木粉の燃焼により、熱を生成するステップと、
ｂ）前記燃焼により生成された前記熱を用いて、バイオマスを乾燥させるステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項３８】
さらに、電気エネルギーを生成するための少なくとも１つのタービンを駆動するため、前記生成された熱を用いる、
請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
前記生成された熱を流体に蓄積し、当該流体の温度を、他の流体の混入により、特に空気の混入により低下させる、
請求項３７または３８記載の方法。
【請求項４０】
セパレータが、とりわけ遠心力を用いて、前記流体から不純物を除去する、
請求項３９記載の方法。
【請求項４１】
タービンの排熱、および／または、タービンの冷却により生成された熱を排出し、有利には他の熱流と、特に、方法の他の領域からの熱流とまとめる、
請求項３７から４０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項４２】
木質繊維を素材的に利用するための装置であって、
前記装置は、請求項１から８までと、請求項１６から２１までと、請求項３２から３６までのいずれか１項記載のバイオマス処理装置に接続されており、
前記装置は、繊維を中間生成物または最終生成物に加工するための手段を有する、
ことを特徴とする装置。
【請求項４３】
接続された前記バイオマス処理装置の動作は、所定の仕様の繊維を生成できるように行われる、
請求項４２記載の装置。
【請求項４４】
前記バイオマス処理装置から取り出された繊維の素材的利用は、たとえば、木質繊維を使用して補強材料として形成されたプラスチック複合材料部材等の多成分部材の製造である、
請求項４２または４３記載の装置。
【請求項４５】
繊維を素材的に利用するために、
前記バイオマス処理装置から取り出された繊維を使用して、繊維補強されたプラスチック部品を製造するように構成された射出成形装置
が設けられている、
請求項４２から４４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項４６】
木質繊維を素材的に利用するための方法であって、
素材的利用可能な繊維を生成するため、請求項９から１５までと、請求項２２から３１までと、請求項３７から４１までとのいずれか１項に記載の方法を使用し、同時に、素材的利用不可能な材料をエネルギー利用に供する、
ことを特徴とする方法。
【請求項４７】
前記素材的な利用は、請求項９から１５までと、請求項２２から３１までと、請求項３７から４１までとのいずれか１項記載の方法により繊維を生成するための工程に実質的に直接結合された工程を介して実施される、
請求項４６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送装置および乾燥装置を備えたバイオマス処理装置、特に間伐材用のバイオマス処理装置と、特に間伐材用のバイオマス処理方法とに関する。
【０００２】
本発明はさらに、特に繊維質バイオマスであるバイオマスを乾燥させるため並びに／若しくはバイオマスを破砕するための乾燥装置と、ペレットをプレス成形するためのプレス装置と、当該ペレットを冷却するための冷却装置を備えた、特にバイオマス製のペレット製造用のペレット化装置、および、ペレットの製造方法にも関する。前記製造方法は特に、乾燥装置を用いて、特に繊維質バイオマスであるバイオマスを乾燥させるステップと、プレス装置を用いて当該バイオマスをプレスしてペレットにするステップと、冷却装置を用いて当該ペレットを冷却させるステップとを有する。
【０００３】
本発明はさらに、バイオマス由来の繊維の素材的使用のための装置および方法にも関し、当該繊維は特に木材由来の繊維である。
【０００４】
さらに本発明は、熱を生成するための熱生産装置と乾燥装置とを備えた、バイオマスからエネルギーを生成するための装置と、バイオマスからのエネルギー生産方法とに関し、当該バイオマスは特に繊維質バイオマスであり、有利には木質繊維である。当該エネルギー生産方法は、破砕されたバイオマス残材を、特に木粉を燃焼させることにより熱を生成するステップを有する。
【０００５】
上述の発明は、クリーン電気生産設備および／またはペレットの製造設備において使用することができる。ここで上述の装置および方法は、かかる設備の一部領域を説明したものである。
【０００６】
ペレットの典型的な製造者は、かんな作業場や鋸作業場を運営する者である。かかる者は上述の必要な原材料を、例えば鉋屑やおが屑等を、通常の産業活動の廃棄物として生成する。
【０００７】
ペレットを形成するためには、鋸作業場から出た上述の廃棄物、すなわち鉋屑やおが屑を、乾燥ないしは事後乾燥させる。こうするためには通常、既存の熱併給形コンバインド発電プラントからの排熱を利用する。乾燥プロセス中に、連続動作方式で、おが屑等の湿量基準含水率は約５０％から約８％にまで低減する。さらに、おが屑等から、たとえば石や金属成分等のコンタミネーションも除去される。
【０００８】
次に、おが屑はいわゆるハンマーミル内に到達する。このハンマーミルにおいて、おが屑は均一な寸法にされる。おが屑を熟成容器内に送る前に、これに微細な水膜を設ける。この熟成容器は、おが屑から上述の付着した水膜を吸入するためのものである。これは、次のプレス工程中に必要な展性を得ることを目的としたものである。
【０００９】
プレス工程では、おが屑をペレット化設備ないしはペレットプレス機へ送り、このペレット化設備ないしはペレットプレス機において押出ホイールを用いて高圧をかけて、鋼製ダイに通しておが屑をプレス成形する。このプレス工程中にダイにおける摩擦によって生成された熱によって、木材固有のリグニンが放出される。この熱によってさらに、プレス工程前に熟成容器内に添加されるいわゆるプレス補助剤が活性化されて、ばら状態のおが屑を結合する。このプレス補助剤は、一種の接着剤として機能することにより、生成されたペレットを形状安定性にするものである。
【００１０】
ダイの出口側にある切出カッタが、おが屑を押出して形成した棒を、ペレットに必要な長さに切断する。ペレットの直径を決定する重要な要素は、ダイの押出孔の直径である。所望の直径に応じてダイを交換して、異なる直径のペレットを生産することができる。その次に、形成されたペレットを冷却器にて冷却し、最後に貯蔵する。
【００１１】
従来技術の他の１つの手法は、鉋屑やおが屑に代えて間伐材を用いる、というものである。この間伐材はたとえば、枝を切り落とされた高木の幹や枝であるが、これは湿った樹皮を有する。間伐材を用いるこの手法が、上記にて挙げた手法と異なる点は、高木の幹や枝を破砕する前に間伐材の湿った樹皮を幹や枝から切り離して、その湿った状態で焼却することのみである。その次にこの樹皮が剥がされた状態の間伐材は、乾燥させてその後に破砕後の当該間伐材を上述のおが屑と同じ工程でペレットに加工できるようにするために適した寸法に破砕される。
【００１２】
廃棄物として出た上述の湿った樹皮は、既に説明したように、焼却され、この湿った樹皮の焼却により熱が生成される。この熱は、樹皮が剥がされて破砕された間伐材の湿量基準含水率を低減させるべく、当該間伐材を乾燥させるために用いられる。この熱はそのまま直接使用することができない。というのも、排煙中の水分含有率は過度に高いからである。このような設備では、熱交換器を用いて高湿高温のこの排煙を伝熱媒体である水に変換し、かつ、乾燥工程の前に別の熱交換器を用いて、伝熱媒体である空気に変換しなければならない。しかし、熱交換器は頻繁に保守を要するものであり、それゆえ、高コストの原因となる。
【００１３】
しかし、乾量基準含水率が増加するほど木材の発熱量は減少する。木材のこの乾量基準含水率が、木材中に蓄積された水分量を示す指標となる。湿った木材の焼却時の焼却温度も、最適域を下回る。燃焼時における木材の乾量基準含水率（いわゆる木材乾量基準含水率）が多いほど、木材中に蓄積されている水を蒸発させるのに必要とされる熱量は多くなる。その結果、燃焼火炎が冷却され、いわゆる不完全燃焼になってしまう。この用語は不完全酸化を意味し、また、有機化合物または一酸化炭素（ＣＯ）が還元して煤または木タールを生じさせることも指す。その際には、たとえば一酸化炭素、光沢煤、炭化水素および灰塵等の新たな化合物が形成および放出されることがあり、その他にさらに、燃焼温度が低温であることにより、木材中に蓄積されているガスが放出されないこともある。その結果、効率が悪くなってしまう。上掲の物質は、従来技術では周辺環境にそのまま直接排出されていたので、汚染の原因となっていた。
【００１４】
よって本発明の課題は、樹皮ないしは木皮を含めたバイオマスを焼却する前に当該バイオマス中の含水率を低減することにより、有害物質を回避すべく高い燃焼温度を保証し、かつ燃焼効率を向上させることができる装置および方法を実現することである。
【００１５】
以下「バイオマス」とは、おが屑、鉋屑、研削粉塵、森林の間伐時に生じる林地残材、および／または森林チップないしはチップを指す。
【００１６】
上述の態様のバイオマス、たとえば間伐材、鉋屑または森林チップ等は、たとえばススキ属、巨樹ならびに他の全ての成長が早い植物およびエネルギー木材、または、たとえばトネリコ、栗、シラカバ、ブナ等の広葉樹、または、たとえばイチイ科、松、モミ等の針葉樹などである。もちろん、低木（たとえばキヅタ、ピラカンサ、クロイチゴ）等の、バイオマスを生成する他の植物も、「バイオマス」との用語に含めることができる。好適には、「バイオマス」との用語に、林地残材、間伐材、木材と樹皮ないしは高木樹皮との双方を含む結合生成物および／または森林チップも含める。もちろん、上掲の他の植物も樹皮を有し得る。「結合生成物」とは、たとえば高木の利用不可部分または利用が困難な部分を指す。たとえば「結合生成物」は、朽ちた高木、曲がった幹または高木の梢（高木の先端部分）を指す。
【００１７】
前記課題は本発明では、独立請求項の特徴によって解決される。
【００１８】
従属請求項に、本発明の他の有利な実施例が記載されている。
【００１９】
本発明の第１の対象は、バイオマス処理装置が搬送装置および乾燥装置を有する構成である。
【００２０】
ここで好適なのは、乾燥装置の熱を搬送装置内に送るため、乾燥装置の排熱通路を搬送装置の熱供給通路に連通させることである。かかる構成により、バイオマスを乾燥させるために使用されて乾燥装置内における当該乾燥中に廃棄される熱が、搬送装置へ更に送られ、この搬送装置においてバイオマスを事前乾燥させるのに用いることができる。このように事前乾燥することにより、バイオマスが乾燥装置内に投入される前に、バイオマスの乾燥を開始させることができる。このことにより、乾燥装置においてエネルギーを削減することができる。上述の事前乾燥は、主にバイオマスの外側部分に作用するものである。このように外側部分に作用することにより、たとえば、特に樹皮の含水率を減少させるように、樹皮を有するバイオマスを処理することができ、これによっても、バイオマスの発熱量も増大させることができる。その結果として、本発明による処理対象であるバイオマスを燃焼させるときの燃焼温度を上昇させることができる。それは、バイオマス中の乾量基準含水率（いわゆる木材乾量基準含水率）が減少することにより、バイオマス中に蓄積された水分を蒸発させるのに必要とされる熱が減少するからである。この熱の減少により、燃焼火炎が到達する温度がより高くなり、いわゆる完全燃焼を実現することができ、たとえば一酸化炭素または木タール等の物質を回避することができる。バイオマスの燃焼時に高い温度が特に有利であるのは、バイオマス中に蓄積されたガスが、比較的高温になって初めて放出され、これによりほとんど残渣無しで焼却できるからである。このことにより、焼却されたバイオマスの灰をたとえば森林内に撒くことも可能となる。それに対し、湿った樹皮を燃焼させることにより生成される灰は特殊廃棄物であり、高い費用をかけて廃棄処理しなければならない。
【００２１】
上記にて述べたように、乾燥装置から熱を搬送装置内へ送るのが好適である。プロセスパラメータである熱は、両システム間ないしは乾燥装置と搬送装置との間に温度差が存在する場合、各システム境界を越えて移動する。
【００２２】
この熱移動では熱力学第２法則に基づき、より高温のシステムからより低温のシステムへ熱エネルギーが移動する。このことは、熱結合された２つのシステム間に温度差が存在する限り、すなわち、両システムが熱均衡状態に未だならない限り成り立つ。
【００２３】
乾燥装置から熱を搬送装置へ送るために好適なのは、比較的高温の場所において熱を吸収し、かつ、より低温の他の場所において当該熱を放出する流体を、たとえば空気等を、熱を伝達する媒体として使用することである。また、空気に代えて他の流体を、たとえば水、油またはシリコーン等を用いることも可能である。
【００２４】
よって、排熱通路を熱供給通路に連通することにより、たとえば空気等を用いて熱を乾燥装置から搬送装置へ送ることが可能である。かかる連通は好適には、たとえば管またはホース等の断熱された導管を用いて実現される。
【００２５】
上述の熱は、たとえば、乾燥装置の排熱とすることができる。また、乾燥装置内に導入された熱を伝熱後に、すなわち、乾燥装置内のバイオマスと、伝熱媒体として機能する流体との間の温度差の解消後に、更に搬送装置へ再び送ることも可能である。この熱は、事前乾燥のために搬送装置においてバイオマスへ放出ないしは伝熱することができる。
【００２６】
理想的には、前記搬送装置は乾燥装置より上流に配置されている。その際に好適なのは、搬送装置がバイオマスを乾燥装置の方向に搬送することである。これにより、搬送装置を用いて、乾燥されるバイオマスが乾燥装置内に到達する。搬送装置と乾燥装置とが接続されることにより、ないしは、乾燥装置の排熱通路と搬送装置の熱供給通路とが連通されることにより、バイオマスを乾燥させるために当該乾燥装置内に導入された熱が、前置接続された搬送装置に到達する。これにより、乾燥装置への装填の前に、前段階において既に、樹皮を有するバイオマスの含水率を低減することができる。このことにより、乾燥装置において乾燥を行うためのエネルギーの使用量を削減することができる。
【００２７】
好適には前記乾燥装置は、均質な乾燥およびミキシングを行うためのローラベッド乾燥器を有する。ローラベッド乾燥器は、たとえば木材切削片等のバイオマスの切削片や、他の有機物質を処理するのに適している。ローラベッド乾燥器はその動作方式により、初期含水率が比較的高く、中程度の乾燥空気温度で乾燥させるためには長時間の滞留時間を要する、不規則な形状のばら物に適している。乾燥されるバイオマスは、下方から暖かい空気が吹き付けられる傾斜機構で、低速で回転する水平型攪拌器パドルにより移動する。このとき、かかる乾燥対象物は常時転がされる。上述の複数のパドルは、当該乾燥対象物を搬入部から搬出部まで搬送されるように配置されている。その固体物質が移動している間、当該固体物質内を乾燥空気が下方から上方へ向かって通流する。このことにより、固体物質は乾燥空気と特に長時間接触することとなり、これにより均質な結果が得られる。
【００２８】
好適には、前記乾燥装置は、バイオマスを破砕するための工具を有する。この工具は、乾燥装置内に送られたバイオマスを予め所定の寸法に破砕することにより、乾燥を容易化かつ改善するためのものである。かかる工具は好適には、たとえば、チッパに類するシュレッダまたはハンマーミル等であり、これは、複数のローラを互いにずらして配置したものにより構成された歯車、破砕ドラムから、または打撃ディスクを用いて、細かく破砕を行うものである。
【００２９】
好適には、前記破砕するための工具ないしは乾燥装置は、間伐材の処理に合わせて構成されている。具体的には前記工具は、樹皮または結合生成物を有する上述の間伐材を破砕するためのローラないしは打撃ディスクを有し、かつ、ローラベッド乾燥器は貫通路を有し、当該貫通路により、破砕された間伐材が当該ローラベッド乾燥器内から外部に出ることなく乾燥空気を介して常時熱が導入されるように、当該工具により破砕された間伐材を当該ローラベッド乾燥器内に留まるようにされている、ということである。なおかつ、前記貫通路の直径より小さい直径の微砕成分を、前記乾燥装置内に既に分離させることができる。好適には、選別された上述の微砕成分を収集し、たとえば熱生産ユニット等の他の装置へ供給する。破砕するための前記装置は、理想的にはローラベッド乾燥器より上流に配置されている。かかる構成により、バイオマスをより迅速かつより有効に乾燥させることができる。
【００３０】
また、前記搬送装置が少なくとも１つの通熱領域を、特に、バイオマスを配置できる底部を有することも有利である。かかる構成の搬送装置により、樹皮も含めたバイオマスを、乾燥装置内に供給する前に既に事前乾燥させることができる。その際に特に有利なのは、前記通熱領域が搬送装置の底部内に配置されていることである。このような構成により、樹皮を有するバイオマスを事前乾燥させるために、搬送装置内に導入された熱を利用することができる。具体的には、たとえば伝熱媒体としての空気を通熱領域に簡単に通すことができる。暖かい熱は冷たい空気より軽いこと、および、通熱領域が底部内に配置されていることにより、空気に蓄積された熱を、当該通熱領域上に位置するバイオマスへ伝えることができる行程が十分な距離となる。これにより、特にバイオマスの樹皮ないしは木皮を乾燥させることができる。
【００３１】
さらに、前記木材処理装置が解繊装置および／または分離装置を有することも有利である。前記解繊装置により、乾燥を行った後、乾燥装置内から出たバイオマスを更に細かく破砕することができる。ここで、バイオマスは更に細かく破砕される。
【００３２】
さらに、前記解繊装置が、バイオマスを解繊するミルを有することも有利である。前記ミルの１つの具体的な構成はハンマーミルであり、このハンマーミルのハンマーは、省エネルギーでバイオマスを破砕して微砕片の繊維集塊物に分割するように構成されている。
【００３３】
好適には前記分離装置は、少なくとも２つの分離フラクションに分離するための少なくとも１つのふるいを、特にタンブラ型ふるいを有する。前記少なくとも２つの分離フラクションは好適には繊維および粉塵、特に木質繊維、木粉、樹皮粉、および木材非固形成分、たとえば幹の朽ちた部分等である。かかる構成により、繊維と繊維集塊物とを分級することができ、これらの各分級群に応じて後続の製造のために処理することができる。これにより、高価値のペレットを形成するために、適切に分級された繊維ないしは集塊物の形態の高価値の材料のみが処理されることが保証される。
【００３４】
好適には前記分離装置は、前記少なくとも２つの分離フラクションに光学的に分離するための光学的手段も有する。前記少なくとも２つの分離フラクションを繊維および粉塵とすること、特に木質繊維と木粉、樹皮粉および／または木材非固形成分とすることが有利である。この光学的分離により、木質繊維の純度を高くすることができ、バイオマスの粉塵が繊維からほぼ完全に分離され、かつ、バイオマスの樹皮も繊維からほぼ完全に分離されるように、破砕されたバイオマス全体からの繊維の分離が保証される。繊維、粉塵および樹皮を分離するために、いわゆる目視判別を用いることも可能である。というのも、たとえば樹皮は木材ないしは木質繊維より暗い色だからである。
【００３５】
さらに、前記木材処理装置が蓄積部を有することも有利である。この蓄積部により、たとえば、前記分離装置においてふるい分けした後に繊維を、その後の保管のために貯蔵することができる。また、前記蓄積部を分離装置に配置することも有利である。かかる配置により、分離装置と蓄積部との間の距離を短くすることができ、これによってたとえば、生産工場内におけるエネルギー削減とスペース削減とが可能になる。
【００３６】
本発明の他の１つの対象は、バイオマス処理方法を以下のように好適に進行させることである。
【００３７】
第１のステップにおいて、理想的には、搬送装置においてバイオマスを事前乾燥させる。かかる事前乾燥により、バイオマスの含水率を前段階において低減させておくことができ、これにより、次のステップにおいてたとえば乾燥のために消費しなければならないエネルギーを少なくすることができる。かかる方法は特に、バイオマスを樹皮と共に事前乾燥させるのに適している。
【００３８】
これにより、バイオマスは乾燥装置内に導入する前に事前乾燥される。この事前乾燥により、たとえば後続の乾燥装置に係るエネルギーが削減される。バイオマスは主にその外側が乾燥されるので、好適には樹皮の含水率を低減させるようにバイオマスの樹皮を処理することができる。これにより、たとえばバイオマスの発熱量を増大させることができる。
【００３９】
好適には次のステップにおいて、乾燥装置を用いてバイオマスを乾燥させる。これにより、バイオマスの含水率を更に低減して、最終製品に加工することができる。このように含水率が低減することにより、バイオマスの焼却を行う際に達成できる焼却温度がより高くなり、これにより、焼却の改善を実現することができ、または、完全な焼却を実現することも可能となる。というのも、バイオマス中の含水率（いわゆる木材含水率）が低減することにより、当該バイオマス中に蓄積された水分の蒸発に拠るエネルギー損失が生じることが無いからである。このことにより、焼却時に達成可能な温度が高くなり、一酸化炭素（ＣＯ）または木タールを回避することができる。高温でバイオマスを焼却すると最大限のガス放出を実現でき、これにより最大限の焼却を実現することができる。これにより、排煙灰分を含んだ残渣灰分を、野原、用地および森林中に撒くことができる。
【００４０】
好適には、乾燥装置内において乾燥する前にバイオマスを破砕する。このことにより、より簡単かつより有効な乾燥を実現することができる。というのも、所定の寸法のバイオマスは、たとえば高木の幹の形態のバイオマスよりも乾燥しやすく、かつ、乾燥に要するエネルギー量が少ないからである。
【００４１】
好適には、他の１つのステップにおいて、乾燥装置内から熱を搬送装置の通熱領域へ排出する。このようにして、乾燥装置においてバイオマスを乾燥させるために導入された熱が、事前乾燥のために搬送装置内に到達する。このことによってエネルギーを削減することができ、なおかつ、プロセスチェーンをエネルギー消費量の観点で最適化することができる。また、乾燥装置の排熱を搬送装置へ送ることもできる。これは、更なるエネルギー削減措置として役立ち、これによってもちろん、環境面だけでなく本発明の方法の効率も改善することができる。
【００４２】
プロセスパラメータである熱は、既に説明したように、２つのシステム間ないしは乾燥装置と搬送装置との間に温度差が存在する場合、システム境界を越えて移動する。この熱移動では熱力学第２法則に基づき、より高温のシステムからより低温のシステムへ、熱エネルギーつまり熱が移動する。このことは、熱結合された２つのシステム間に温度差が存在する限り、すなわち、両システムが熱均衡状態に未だならない限り成り立つ。
【００４３】
たとえば搬送装置から乾燥装置へ熱を送るために好適なのは、この熱を伝える媒体として、たとえば空気等の流体を使用することである。このことにより、比較的高温の場所において熱を吸収し、より低温の他の場所において放出することができる。また、空気に代えて、たとえば水、油またはシリコーン等の流体を用いることも可能である。
【００４４】
他の１つのステップにおいて、解繊装置を用いてバイオマスを解繊すると好適である。この解繊により、バイオマスを更に均質化することができ、この均質化により、価値の高い最終生成物を達成ないしは実現することができる。その上、上記手法により、バイオマスのたとえば朽ちた部分等の含有物、または、土等の汚染物を分離することもできる。
【００４５】
好適には他の１つのステップにおいて、解繊されたバイオマスを少なくとも２つの分離フラクションに分離する。好適には、繊維と粉塵とに分離を行い、特に木質繊維と木粉とに、有利には樹皮と共に分離を行う。上述の分離により、価値の高い材料ないしは繊維のみを後続の処理工程へ供給し、土、朽ちた成分、樹皮および粉塵の形態の別の構成要素をプロセスチェーンからフィルタリングにより排除することが可能となる。好適には、分離後には、土、朽ちた成分、樹皮および粉塵は非常に少量にしか存在しなくなる。たとえば繊維等の高価値の材料と、たとえば土、樹皮等の他の構成要素とに最大限に分離されることにより、当該他の構成要素から高価値のエネルギーを生成することができる。たとえば、原料であるバイオマスから、乾燥および分離により、ペレット等のより高価値の製品が製造される。このように高価値の製品が製造されることにより、精製所のように原料ないしは原材料を精製することができる。
【００４６】
好適には、他の１つのステップにおいて、熱および／または電気エネルギーを生成するために分離フラクションが利用される。上述のように繊維と、たとえば粉塵や樹皮等の他の構成要素とに分離されることにより、当該ステップにおいて、繊維から分離された構成要素ないしは構成要素製品を用いて熱および／または電気エネルギーを生成することができる。よって、当該方法の実施中に生じた物質および構成要素製品もプロセスチェーンにおいて、再利用のために使用し、これを有益に使用することができる。
【００４７】
さらに他の１つのステップにおいて、分離フラクションの燃焼により生成された熱、特に粉塵の燃焼、有利には樹皮の燃焼により生成された熱を、乾燥装置へ送ることが有利である。かかる構成により、プロセスチェーンが最適化され、製造中に当該プロセスチェーンにおいて繊維から分離されて生成された構成要素ないしは構成要素製品が、たとえば熱を生成するために使用される。ここで生成された熱は更に、上述の乾燥装置を用いて行われるバイオマスの乾燥に用いることも可能である。このようにして、粉塵、朽ちた成分、樹皮および／または土の構成要素から熱を生成し、この熱を用いて、供給されたバイオマスを乾燥装置によって乾燥させることができ、ここで生成された熱は、バイオマスを事前乾燥させるために更に搬送装置へ送られるかまたは排出される。
【００４８】
さらに好適なのは、電気エネルギーを生成することにより発生した熱を乾燥装置へ送ることである。このことによってたとえば、発電に使用されるタービンの排熱を利用して、樹皮と共にバイオマスを乾燥装置において乾燥させることができる。また、乾燥装置内へ送られた熱を搬送装置において事前乾燥のために利用し、また、当該乾燥装置において発生した排熱も、搬送装置において事前乾燥のために利用することができる。こうするためには、前記乾燥装置を通過した後の熱を搬送装置へ送るのが有利である。もちろん、電気エネルギーを生成する際に発生した熱を搬送装置へ直接送出することも可能である。
【００４９】
他の１つのステップにおいて、前記搬送装置内から熱を外部へ、特に周囲へ送るのが好適である。このことにより、排ガス煙導管またはこれと同等のものを追加して実現する必要がなくなり、これにより、フィルタにかかるコストおよび保守を削減することができる。周囲へ直接送出することが可能であるのは、好適には、熱流ないしは伝熱媒体としての空気が、その送出の前に浄化されるからである。
【００５０】
また、他の１つのステップにおいて、分離フラクション、特に繊維を、蓄積部において貯蔵することも有利である。この蓄積部により、たとえば、前記分離装置において分離ないしはふるい分けした後に繊維を、その後の保管のために貯蔵することができる。また、繊維の集塊物を均質化することにより、繊維を均質に混合したものを後続の処理へ供給できるようにするために、前記蓄積部を用いることも可能である。
【００５１】
上述の方法においては、ここで記載した各ステップを、更にその前に記載した装置の各要素を用いて実施すると有利であり、たとえば、前記装置の分離装置を当該方法において分離を行うために用いたり、または、たとえば分離ステップのために分離装置を用いることが可能である。
【００５２】
本発明の他の１つの対象はペレット化装置であり、特に、バイオマスからペレットを製造するためのペレット化装置である。
【００５３】
ここで好適なのは、ペレット化装置がバイオマスを乾燥させるための乾燥装置を有することである。かかる乾燥装置により、湿ったバイオマス材料を、たとえば高木の樹皮（木皮）を、予め定められた湿量基準含水率まで乾燥させることができ、また、たとえば高木の幹材を、予め定められた湿量基準含水率まで乾燥させることも可能である。この湿量基準含水率は、好適には９％から１１％までの間である。
【００５４】
好適には前記乾燥装置は、均質な乾燥およびミキシングを行うためのローラベッド乾燥器を有する。ローラベッド乾燥器は、たとえば木材切削片等のバイオマスの切削片や、他の有機物質を処理するのに適している。ローラベッド乾燥器はその動作方式により、初期含水率が比較的高く、中程度の乾燥空気温度で乾燥させるためには長時間の滞留時間を要する、不規則な形状のばら物に適している。乾燥されるバイオマスは、下方から暖かい空気が吹き付けられる傾斜機構で、低速で回転する水平型攪拌器パドルにより移動する。このとき、かかる乾燥対象物は常時転がされる。上述の複数のパドルは、当該乾燥対象物を搬入部から搬出部まで搬送されるように配置されている。その固体物質が移動している間、当該固体物質内を乾燥空気が下方から上方へ向かって通流する。このことにより、固体物質は乾燥空気と特に長時間接触することとなり、これにより均質な結果が得られる。
【００５５】
理想的には、前記バイオマスは繊維質バイオマスであり、有利には木質繊維である。繊維質バイオマスはペレットの製造に突出した適性を有する。というのも、繊維はペレットに高い機械的安定性を与え、また、繊維の発熱量は多いからである。
【００５６】
さらに、ペレット化装置は、バイオマスを破砕する乾燥装置を有することも有利である。バイオマスのこの破砕により、乾燥装置においてより有効な乾燥を実現することができ、これにより、バイオマスの含水率の減少を簡単に、かつ省エネルギーで行うことができる。当該乾燥装置もまた、当該乾燥装置内に送られたバイオマスを予め所定の寸法に破砕することにより、乾燥を容易化かつ改善するためのものである。かかる工具は好適には、たとえば、チッパに類するシュレッダまたはハンマーミル等であり、これは、複数のローラを互いにずらして配置したものにより構成された歯車から、または破砕ドラムを用いて、または打撃ディスクを用いて、細かく破砕を行うものである。
【００５７】
好適には、前記破砕する乾燥装置ないしは工具は、間伐材の処理に合わせて構成されている。具体的には前記工具は、バイオマスないしは間伐材を樹皮または結合生成物と共に破砕するためのローラないしは打撃ディスクを有し、かつ、ローラベッド乾燥器は貫通路を有し、当該貫通路により、破砕された間伐材が当該ローラベッド乾燥器内から外部に出ることなく乾燥空気を介して常時熱が導入されるように、当該工具により破砕された間伐材を当該ローラベッド乾燥器内に留まるようにされている、ということである。なおかつ、前記貫通路の直径より小さい直径の微砕成分を、前記乾燥装置内に既に分離させることができる。好適には、この選別された微砕成分を収集して、他の装置へ供給する。
【００５８】
さらに、前記ペレット化装置がペレットをプレスするためのプレス装置を有することも有利である。かかる装置を用いることにより、好適にはばら状態になっているバイオマスから、１つまたは複数のペレットをプレス成形することができる。このプレス工程では、バイオマスをプレス装置内へ送り、このプレス装置において押出ホイールを用いてバイオマスを加圧してダイに通してプレスする。このダイにおける摩擦によって生じる熱が、木材固有のリグニンを放出し、このリグニンによって、形成されたペレットの木化によってこれに形状安定性が与えられる。このリグニンはその後、ペレットの外側部分において光沢面としても見られる。リグニンとは、植物の細胞壁に蓄積されることにより細胞の木化（いわゆる木質化）を引き起こす固体の生体高分子である。これにより、１つまたは複数のリグニンは、植物組織を強くする役割を有するという点で重要である。これによって、自然の植物、特に高木が、風および天気等の環境の影響や重力に起因する機械的負荷に耐えることができる。
【００５９】
さらに、前記ペレット化装置がペレットを冷却するための冷却装置を有することも有利である。プレス装置においてペレットが押出成形されることにより、そのプレス成形中に、バイオマスと、当該バイオマスを通して押出すダイとの間に高い摩擦度が生じることによって、熱が発生する。好適には、バイオマスないしはその繊維は、プレス工程時に９５℃から１１０℃までの温度に達する。ここで好適なのは、たとえば松等の軟質のバイオマスの場合には、より低い到達温度、たとえば９５℃とし、硬質のバイオマスの場合、たとえばブナの場合には、到達温度を１０５℃とすることである。バイオマスに導入される熱ないしは温度を調整することにより、実際のバイオマスのリグニンの放出を実現することができる。
【００６０】
この熱は、プレス装置のダイ内と、製造されたペレット中との双方に存在するものである。理想的なのは、プレス装置におけるプレス後のペレットの温度が９５℃から１０８℃までの間となることである。かかる温度により、繊維中のリグニンが活性化され、この活性化によってペレットの木化が可能となり、リグニンの活性化によってバインダ剤の添加を回避することができる。
【００６１】
ペレットに蓄積された熱の形態のエネルギーを後続の装置および／または後続のステップに利用できるようにするために好適なのは、冷却装置から出た熱を乾燥装置内へ送ることである。その際に好適なのは、冷却装置の排熱通路と乾燥装置の熱供給通路とを連通することである。これにより、冷却装置から熱を乾燥装置へ効率的かつ迅速に送ることができる。冷却装置にて回収された熱を用いて、乾燥のために乾燥装置内に送られたバイオマスを、効率的かつ省エネルギーで乾燥させることができる。このように乾燥できることにより、プレス装置内にて生成された熱を、バイオマスの乾燥に再利用することができる。
【００６２】
また、前記装置が第１の調湿部を有することも有利である。好適には当該第１の調湿部は、特に超音波を用いて、バイオマスの含水率を検出する。これにより、バイオマス中の水分を簡単に検出することができる。さらに有利なのは、第１の調湿部が、第１の水分調量装置内からの水を用いて、バイオマスの湿量基準含水率を７％から１３％までの間の湿量基準含水率に、好適には９．５％から１１％までの湿量基準含水率に調整することである。このように含水率を適切に調整することにより、ペレット化装置内を通る途中においてバイオマスの機械的パラメータを調整することができる。たとえば上述の湿量基準含水率を用いて、ペレットをプレス成形し、かつ、バイオマスをペレット化装置内において簡単に通過させて搬送することの双方が可能となる。特に、湿量基準含水率が９．５％から１１％までの間である場合、バイオマスと、たとえば、当該バイオマスを搬送する搬送溝との間に、十分な水膜が形成される。このようにして、バイオマスにより搬送区間において潤滑を行うことができ、これにより、バイオマスと搬送区間との摩擦が軽減され、バイオマスを搬送するためのエネルギー消費量を低下させることができる。さらに、製造時にバイオマスとダイとの間で摩擦が生じることにより、バイオマス中に含まれる水分が蒸発し、これにより、たとえば含水率が欧州規格 ENplus A1 または A2 を下回り、かつ発熱量が高いペレットが得られる。
【００６３】
理想的には、ペレット化装置は熟成装置を有する。好適なのは、この熟成装置内においてバイオマスを、特に繊維を、一時貯蔵して混合する。これにより、調湿部によって導入された水分をバイオマス中において均質化すること、ないしは、かかる水分を吸収して蓄積し得る機会をバイオマスに与えることができる。
【００６４】
さらに、前記装置が第２の調湿部を有することも好適である。この第２の調湿部では、特に超音波を用いて、バイオマス中の含水率を検出するのが有利である。これにより、バイオマスの含水率を再検査することができる。好適なのは、第２の調湿部が、第２の調量装置内から出た水分を用いてバイオマスの含水率を適応調整することである。この適応調整では、湿量基準含水率を７％から１３％までの間に調整すること、有利には９．５％から１１％までの湿量基準含水率に調整するのが有利である。かかる第２の調湿部により、第１の調湿部における測定結果および調整を検査し、場合によっては補正できるという利点が奏される。
【００６５】
第１の調湿部および第２の調湿部のいずれにおいても、高温の水を用いて、好適には高温水噴霧により含水率を増加させるのが好適である。これにより、バイオマスに蓄積された熱が維持され、交換されることがなくなる。これにより、プロセスパラメータである熱をプロセスにおいて留め続け、利用し続けることが可能である。
【００６６】
さらに好適には、前記ペレット化装置はペレットを選別するための選別装置も含む。この選別装置により、ペレットをプレス成形した後にペレット中に結合された固形の構成成分（たとえば繊維）を、ばら状態の構成成分（たとえば粉塵）から分離することができる。このようにして、特定の寸法および形状のペレットのみを最終製品として得ることが可能となる。また上述のことにより、たとえば上記の欧州規格 ENplus A1 または ENplus A2 等の規格を満たすことも可能となる。
【００６７】
好適には、前記ペレット化装置はミキサ装置を有し、このミキサ装置は、ペレットの冷却時に回収された熱を他の熱流と、特に他の装置からの他の熱流とまとめるものである。よって、上述のミキシング装置により、ペレットの冷却によって得られた熱を、他の装置からの他の熱流と、たとえばタービンまたはタービン冷却部の排熱等と共に、ミキシング装置内へ移動させて統合ないしは混合することができる。
【００６８】
また、前記ペレット化装置が少なくとも１つの貯蔵セルを有することも有利である。この貯蔵セル内に、上述の選別装置においてふるい分けされた後の製造後のペレットを貯蔵することができ、その後で好適には、このペレットをばら状態で積み出すこと、および／または袋詰めすること、および／または、クリーンエネルギーを生成するために当該ペレットをガス化することができる。このようにばら状態で積み出すことにより、形成されたペレットを大量にサイロ貨物自動車内に積載することができる。袋詰めにより、予め定められた量のペレットを袋に詰めて、居住設備の暖房のために最終消費者へ販売することができる。ペレットのガス化により、接続されたクリーン発電プラントにおいて当該ペレットを即座に使用してクリーンエネルギーを生成することができる。また、ENplus A1/A2 規格に準拠したペレット用に貯蔵セルを準備しておくことも有利である。この貯蔵セル内にはたとえば、ペレット化装置を備えた設備の始動時、または、再始動時における妨害の解消後に、後続の製造のために全てのパラメータが（たとえば運転手引書等に従って）調整および制御されるまでの間、製造することが可能である。
【００６９】
本発明の他の１つの対象は、ペレットの製造方法、特に木質ペレットの製造方法であり、当該製造方法は以下のステップを有する。
【００７０】
好適には１つのステップは、乾燥装置を用いてバイオマスを乾燥させる。このバイオマスは好適には繊維質バイオマスであり、好適には木質繊維である。バイオマスをこのように乾燥させることにより、バイオマスの発熱量を高くすることができ、かつ、当該ステップは、バイオマスをペレットに更に加工するためにも用いられる。当該乾燥は好適には、乾燥装置を用いて行われる。この乾燥装置は好適には、均質に乾燥および混合するローラベッド乾燥器である。ローラベッド乾燥器は、たとえば木材切削片等のバイオマスの切削片や、他の有機物質を処理するのに適している。ローラベッド乾燥器はその動作方式により、初期含水率が比較的高く、中程度の乾燥空気温度で乾燥させるためには長時間の滞留時間を要する、不規則な形状のばら物に適している。乾燥されるバイオマスは、下方から暖かい空気が吹き付けられる傾斜機構で、低速で回転する水平型攪拌器パドルにより移動する。このとき、かかる乾燥対象物は常時転がされる。上述の複数のパドルは、当該乾燥対象物を搬入部から搬出部まで搬送されるように配置されている。その固体物質が移動している間、下方から上方に向かって乾燥空気が固体物質内を通流する。この乾燥空気は好適には、９０℃から最大１０５℃までの温度を有する。このことにより、固体物質は乾燥空気と特に長時間接触することとなり、これにより均質な結果が得られる。
【００７１】
好適には、他の１つのステップは、プレス装置を用いて前記バイオマスをペレットにプレス成形する。プレス装置は好適には、ダイと、バイオマスを当該ダイに通してプレスするための少なくとも１つの押出ホイールとを有する。このプロセスにおいて、ダイ内と、プレス成形されたバイオマス中との双方において、熱が発生する。
【００７２】
他の１つのステップにおいて、好適には、冷却装置を用いてペレットを冷却する。このようにして、上述のプレスによりペレット中に生成された熱は当該ペレットから排出され、これにより、常温で貯蔵し、その後に積み出したり包装したりすることができる。
【００７３】
好適には、ペレットの本製造方法の他の１つのステップにおいて、冷却装置内から熱を乾燥装置へ排出する。このことにより、ペレットの冷却時に排出された熱を、乾燥装置においてバイオマスの乾燥のために用いることができる。このことにより、乾燥装置に用いられるエネルギー、ないしは、乾燥装置内において乾燥に使用される熱を削減することができる。さらに、かかる製造方法の効率も向上させることができる。また、上述の製造方法は環境の点において最適であり、プロセスにおいて生成された熱は再利用され、使用することなくプロセスチェーンに留まったり再利用されずに放出されることも無くなる。
【００７４】
他の１つのステップにおいて、好適には乾燥後に、バイオマスの含水率を検出する。このことは好適には、超音波を用いて行われる。超音波は、たとえば水等の高密度の媒質中における伝播が突出しているので、超音波センサの受信された信号に基づき、含水率を簡単に求めることができる。信号強度が高いほど、ないしは、受信信号が出力信号に近いほど、含水率は高い、ということになる。この含水率の検出は、バイオマスと、たとえば当該バイオマスを搬送する搬送溝との間の摩擦を軽減するのに用いられる。これにより、搬送区間においてバイオマスによる潤滑が可能となり、これにより、バイオマスの搬送のために消費されるエネルギー量を低減することができる。
【００７５】
さらに、他の１つのステップにおいて、バイオマスの前記含水率の検出後に、第１の水分調量装置の水分を用いて当該含水率を増大させると有利である。好適なのは、湿量基準含水率を７％から１３％までの間に、有利には９．５％〜１１％に調整することである。導入された水分は、バイオマスと搬送溝との間の潤滑を改善するために用いられる。かかる湿量基準含水率は、ペレットの形成時ないしはプレス成形時のダイ内に生じる摩擦によって簡単に解消されるので、含水率が低くかつ発熱量が高いペレットが得られる。
【００７６】
また、バイオマスを熟成装置において一時貯蔵して混合することも好適である。これにより、バイオマスの含水率を均質化することができる。このように一時貯蔵して混合することにより、バイオマスが水を吸収して蓄積することができる。その水分は、たとえば搬送溝表面ないしは搬送区間におけるバイオマスの潤滑に用いられる。
【００７７】
好適には、上述のバイオマスの含水率の均質化後に、その含水率を再度検出する。このことは好適には、超音波を用いて行われる。たとえば水等の高密度の媒質中における超音波の伝播は突出しているので、超音波センサの受信された信号に基づき、上記にて既に説明したように、含水率を簡単に求めることができる。受信信号が出力信号に近いほど、含水率は高い、ということになる。含水率が目標値から偏差する場合、好適には、バイオマスの含水率の検出後に、別の水分調量装置を用いて当該含水率を増大させる。好適なのは、７％から１３％までの間の湿量基準含水率に、有利には９．５％〜１１％の湿量基準含水率に、バイオマスを調整することである。既に言及したように、上述の含水率を用いて、バイオマスと搬送溝との摩擦を簡単に軽減することができる。かかる含水率も、ペレットの形成時のダイ内に生じる摩擦によって簡単に解消され、含水率が低くかつ発熱量が高いペレットを生成することができる。
【００７８】
さらに、プレス装置を用いてバイオマスをペレットにプレス成形することにより当該バイオマスを所定の温度まで加熱することも有利である。これは有利には、８５℃から１１５℃までの間の温度まで加熱される。好適には、９８℃から１０５℃までの間の温度までバイオマスを加熱する。バイオマスが押出ホイールを用いてプレス装置のダイに通されてプレス成形される間に到達する温度が上掲の温度範囲内になると、バイオマス中のリグニンを活性化させることができる。これはバインダ剤として作用するので、人工の添加物質を省略することができる。このリグニンにより、プレス成形されたペレットの表面に光沢が与えられ、かつ、形状安定性が高くなる。というのも、リグニンはバイオマスを木化する役割を持つからである。
【００７９】
他の１つのステップにおいて、好適には、ペレットを所定の温度まで、有利には常温まで冷却するため、プレス成形されたペレットの熱を排出する。この排出された熱は、好適には乾燥装置へ送られ、当該熱はこの乾燥装置においてバイオマスを乾燥させるために用いられる。これにより、エネルギーとコストとを削減することができる。このように乾燥できることにより、プレス装置内にて生成された熱を、バイオマスの乾燥に再利用することができる。
【００８０】
さらに、他の１つのステップにおいて、前記ペレットの冷却時に回収された熱を、他の熱流とまとめることも有利である。好適なのは、当該熱を、本方法の他の領域からの熱流とまとめることである。たとえば、冷却装置内からの熱と、たとえばタービンおよびそのタービン冷却部の排熱とをまとめて更に供給することができる。好適には上述の熱は、電気エネルギーを生成するため、熱電併給方式のプラントないしは１つまたは複数のいわゆるＯＲＣにおいて使用される。
【００８１】
ＯＲＣは有利には、水蒸気とは異なる別の作動媒体を用いて蒸気タービンを動作させるいわゆるオーガニックランキンサイクル（略してＯＲＣ）型設備、ないしは、熱電併給方式のプラントである。この別の作動媒体はたとえば、蒸発温度が低い特定の油（たとえばシリコーン油）等である。かかる方式ないしは設備は好適には、熱源とヒートシンクとの間において実現可能な温度勾配が、水蒸気により駆動されるタービンを動作させるには過度に小さい場合に使用される。
【００８２】
さらに、冷却後にペレットを選別するのが有利である。好適なのは、この選別をふるいによって行うことである。こうするために好適には、振動ふるいまたはタンブラ型ふるいが適している。かかるふるいは簡単な構成であり、比較的小さい切削残材または切削廃棄物から所定の寸法のペレットを分離することにより、たとえば欧州規格 ENplus A1 または ENplus A2 等の規格を満たす高品質のペレットが詰められることを保証することができる。
【００８３】
また、他の１つのステップにおいて、選別後のペレットを貯蔵すると有利である。好適には、この貯蔵されているペレットをばら状態で積み出すこと、および／または袋詰めすること、および／またはクリーンエネルギー生成のためにガス化することができる状態となっている。ばら状態で積み出せることにより、形成されたペレットを大量にサイロ貨物自動車で輸送し、たとえば消費者のいる所へ搬送することができる。袋詰めにより、予め定められた量のペレットを袋に詰めて、居住設備の暖房のために最終消費者へ販売することができる。クリーンエネルギーの生成のためにペレットをガス化することにより、接続されたクリーン発電プラントにおいて当該ペレットを即座に使用することができる。
【００８４】
好適には、上述の装置および製造方法はさらに、解繊のための解繊装置（たとえばミル）と、分離のための分離装置（たとえばふるい）と、一時貯蔵のための蓄積部とを有する。これらの装置ないしは物およびステップは、好適にはプレス装置と乾燥装置との間に配置されている。解繊装置、分離装置および蓄積部の他の特徴および構成については、本発明の他の対象の上述の構成を参照されたい。これらの構成も同様に当てはまる。
【００８５】
上述の方法では、更に上方にて説明した装置の各要素を用いて、ここで示した各ステップを実施することが有利であり、たとえば、選別装置を選別ステップに用いることができる。
【００８６】
本発明の他の１つの対象は、バイオマスからエネルギーを生成するための装置である。当該装置は理想的には、熱を生成するための熱生産装置と、乾燥装置とを有する。
【００８７】
好適には、前記熱生産装置の熱取出通路が、乾燥装置の熱供給通路に連通されている。これにより、熱生産装置内から出た熱を乾燥装置内へ送ることができる。この乾燥装置は好適には、バイオマスを、特に間伐材を均質に乾燥および混合するローラベッド乾燥器である。
【００８８】
好適には前記乾燥装置は、均質な乾燥およびミキシングを行うためのローラベッド乾燥器を有する。ローラベッド乾燥器は特に、バイオマスの破砕小片、たとえば小木片や、他の有機物質に適している。ローラベッド乾燥器はその構造により、初期含水率が比較的高く中程度の乾燥空気温度で乾燥させるのに必要な滞留時間が長いばら物を、乾燥させることができる。乾燥されるバイオマスは、下方から暖かい空気が吹き付けられる傾斜機構で、低速で回転する水平型攪拌器パドルにより移動する。このとき、かかる乾燥対象物は常時転がされる。上述の複数のパドルは、当該乾燥対象物を搬入部から搬出部まで搬送されるように配置されている。その固体物質が移動している間、下方から上方に向かって乾燥空気が固体物質内を通流する。この乾燥空気は好適には、９０℃から最大１０５℃までの温度を有する。このことにより、固体物質は乾燥空気と特に長時間接触することとなり、これにより均質な結果が得られる。
【００８９】
さらに、乾燥装置は好適には、バイオマスを破砕するための工具も有する。好適には、前記破砕するための工具および乾燥装置は、間伐材および結合生成物の処理に合わせて構成されている。具体的には前記工具は、上述の間伐材を破砕するためのローラ、破砕ドラムまたは打撃ディスクを有し、かつ、ローラベッド乾燥器は貫通路を有し、当該貫通路により、破砕された間伐材が当該ローラベッド乾燥器内から外部に出ることなく乾燥空気を介して常時熱が導入されるように、当該工具により破砕された間伐材を当該ローラベッド乾燥器内に留まるようにされている、ということである。破砕するための前記装置は、理想的にはローラベッド乾燥器より上流に配置されている。かかる構成により、バイオマスをより迅速かつより有効に乾燥させることができる。
【００９０】
さらに、熱生産装置から出た暖かい流体の温度を低減させるため、ミキサがこの暖かい流体と冷たい流体とを混合すると有利である。このミキサにより、暖かい流体に蓄積された熱が、より大量の流体に分散され、これにより、混合された流体の温度は当該暖かい流体の温度より低下する。このように温度が低下することにより、温度低下を引き起こすだけでなく、熱生産装置から生成された熱が、より大量の質量流に分散される。このことにより、高い熱比率ないしは高温の流体を上述の装置内において再利用するために使用可能にできるという利点が奏される。
【００９１】
また、前記ミキサ内からの流体からセパレータが不純物を除去すると有利である。これにより、たとえば微砕粉塵等、熱生産装置においてたとえば木粉、樹皮粉や木材非固形成分等の焼却により生じた不純物を、フィルタリング除去することができる。好適には、このフィルタリングは遠心力を用いて行われる。これにより、高価な濾過ふるいを用いる必要がなくなる。というのも遠心力を利用することにより、交換を要せず洗浄コストが低い連続式フィルタが実現されるからである。
【００９２】
また、前記装置が少なくとも１つのタービンを有することも有利である。理想的にはこのタービンには、熱生産装置および／またはミキサから出た熱が、電気エネルギーの生成のために供給される。熱生産装置からの生産された熱を利用して、タービンを動作させることができる。タービンは熱エネルギーつまり熱を、機械的エネルギーつまり軸仕事に変換する。このようにして、熱から機械的エネルギーを生成したり、ないしは、機械的エネルギーを電気エネルギーに変換することにより、電流および電圧を、つまり電気エネルギーを生成することができる。上述の構成により、熱生産装置内からの熱が直接的な経路を辿って前記少なくとも１つのタービン内に、有利にはＯＲＣ内に到達するか、または上述のミキサを介して到達することができる。
【００９３】
好適には前記装置は、少なくとも１つのタービンの排熱を受け取るミキシング装置を有する。また、前記少なくとも１つのタービンの冷却により生成された熱を当該ミキシング装置において受け取ることも可能である。好適には他の熱流も、特に、前記装置の他の領域からの熱流も、当該ミキシング装置においてまとめることができる。このようにして、前記少なくとも１つのタービンからの熱を、たとえばペレットのための冷却装置からの熱と混合して所定の温度に、たとえば１０５℃にすることができる。
【００９４】
本発明の他の１つの対象は、バイオマスからエネルギーを生産する方法である。この方法は有利には繊維質バイオマスを、特に木質繊維を使用する。また、本方法は好適には、上記にて開示したバイオマスからエネルギーを生成するための装置を使用する。
【００９５】
本発明の１つのステップは、破砕されたバイオマスを、特に木粉および樹皮を燃焼させることにより熱を生成する。この破砕されたバイオマスの大半は、粉塵および／または樹皮の大きさの破砕された構成要素である。このように小さい小片を結合するのは困難であり、たとえばこれを結合してペレットを製造するのは困難である。しかし、このバイオマスは可燃性であるから、これを燃焼させて熱を生成することができる。
【００９６】
本発明の他の１つのステップは好適には、前記燃焼によって生成された熱を用いてバイオマスを乾燥させる。これにより、破砕されたバイオマスから得られた熱をバイオマスの乾燥に用いることができる。このようにして、たとえば、特に樹皮の含水率を減少させるように、樹皮を有するバイオマスを処理することができ、これによっても、バイオマスの発熱量も増大させることができる。その結果として、本発明による処理対象であるバイオマスを燃焼させるときの燃焼温度を上昇させることができる。それは、バイオマス中の含水率（いわゆる木材含水率）が減少することにより、バイオマス中に蓄積された水分を蒸発させるのに必要とされる熱が減少するからである。この熱の減少により、燃焼火炎が到達する温度がより高くなり、いわゆる完全燃焼を実現することができ、たとえば一酸化炭素（ＣＯ）または木タール等の物質を回避することができる。
【００９７】
また、他の１つのステップにおいて、生成された熱を再利用して、電気エネルギーを生成するための少なくとも１つのタービンを駆動することも有利である。このようにして、熱エネルギーを機械的エネルギーに変換し、機械的エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。好適には上述の熱は、電気エネルギーを生成するため、熱電併給方式のプラントないしはいわゆるＯＲＣにおいて使用される。
【００９８】
ＯＲＣは有利には、水蒸気とは異なる別の作動媒体を用いて蒸気タービンを動作させるいわゆるオーガニックランキンサイクル（略してＯＲＣ）型設備、ないしは、熱電併給方式のプラントである。この別の作動媒体はたとえば、蒸発温度が低い特定の油（たとえばシリコーン油）等である。かかる方式ないしは設備は好適には、熱源とヒートシンクとの間において実現可能な温度勾配が、水蒸気により駆動されるタービンを動作させるには過度に小さい場合に使用される。
【００９９】
さらに、生成された熱を流体に蓄積し、別の流体を混入することにより、当該流体の温度を低下させることも好適である。このようにして、暖かい流体に蓄積された熱が、より大量の流体に分散され、これにより、混合された流体の温度は当該暖かい流体の温度より低下する。このことにより、温度低下が引き起こされるだけでなく、より大量の質量流に熱が分散される。これにより、高い熱比率ないしは高温の流体を再利用のために使用可能にできるという利点が奏される。当該流体を空気とするのが好適である。というのも、これは既に、好適には熱生産装置において生成されたものだからである。
【０１００】
さらに、１つのステップにおいて、セパレータが前記流体から不純物をフィルタリング除去することも好適である。好適には、このフィルタリング除去は遠心力を使用して行われる。これにより、たとえば微砕粉塵等、熱生産装置においてたとえば木粉、樹皮粉や木材非固形成分等の焼却により生じた不純物を、フィルタリング除去することができる。遠心力を利用することにより、高価な濾過ふるいを用いる必要がなくなる。というのも遠心力を利用することにより、交換を要せず洗浄コストが低い連続式フィルタを実現することができるからである。
【０１０１】
他の１つのステップにおいて、タービンの排熱を、および／またはタービンの冷却により生成された熱を排出するのが有利である。有利には、この排熱および／または熱は、他の熱流とまとめられる。好適には、本方法の他の領域からの他の熱流が、たとえばペレットの冷却からの熱流がまとめられる。このようにして熱を収集し、規定通りに特定の場所へ送ることができる。
【０１０２】
上述の方法では、更に上記にて説明した装置の各要素を用いて、ここで開示した各ステップを実施するのが有利であり、たとえば、当該装置の熱生産装置をバイオマスの燃焼に用いることができる。
【０１０３】
各構成はすべて、互いに組み合わせることができる。たとえば、上述のバイオマス処理装置の構成要件と、ペレット化装置の構成要件と、バイオマスからエネルギーを生成する装置の構成要件とを組み合わせることができる。もちろん、バイオマス処理方法の特徴と、ペレット製造方法の特徴と、バイオマスからエネルギーを生産する方法の特徴とを組み合わせることも可能である。上掲の装置と方法とを組み合わせることも可能である。
【０１０４】
本発明については更に、生成された熱を高損失の熱交換器を介して送る必要なく、その生成場所から、たとえば熱生産装置から、乾燥装置と、有利には搬送装置とへ有利に送ることができるという利点も奏される。このことは有利には、伝熱媒体として空気を使用することにより実現される。このようにして、焼却により生成されて空気に蓄積された熱は、熱交換器において必然的に生じてしまう損失を伴うことなく、各装置を通じて収集することができ、これにより、使用場所（乾燥装置および／または搬送装置）においてバイオマスへ放出することができる。
【０１０５】
本発明の１つの択一的な実施形態は、木質繊維を素材的に利用するための装置であり、当該装置は、上述のいずれかの構成のバイオマス処理装置に接続されており、当該装置は、繊維を中間生成物または最終生成物に加工するための手段を有する。
【０１０６】
好適には、接続されたバイオマス処理装置の動作は、予め定められた仕様の繊維を生成できるように行われる。
【０１０７】
さらに好適には、バイオマス処理装置から取り出された繊維の素材的利用は、たとえば、木質繊維を使用して補強材料として形成されたプラスチック複合材料部材等の多成分部材の製造を含む。
【０１０８】
また、繊維を素材的に利用するために、上述のバイオマス処理装置から取り出された繊維を使用して、繊維補強されたプラスチック部品を製造するように構成された射出成形装置を設けることも有利である。
【０１０９】
本発明の他の１つの実施形態は、木質繊維を素材的に利用する方法であり、当該方法では、素材的に利用可能な繊維を生成すると同時に、素材的には利用可能でない材料をエネルギー利用に供するため、上述のいずれかの構成の方法を使用する。
【０１１０】
ここで好適には、当該素材的利用は、上記のいずれかの構成の方法により繊維を生成するための工程に実質的に直接連結した工程で行われる。
【０１１１】
以下、実施例に基づき、添付図面を参照して、本発明を詳細に説明する。
【０１１２】
以下説明する発明は、バイオマス処理装置と、ペレット化装置と、バイオマスからエネルギーを生成するための装置とに関するものである。上掲の各装置は、図面にて示されているように組み合わせることが可能である。
【０１１３】
さらに、以下説明する発明は、バイオマス処理方法、ペレットの製造方法、および、バイオマスからエネルギー生産を行う方法にも関するものである。上掲の各方法は、図面にて示されているように組み合わせることが可能である。
【０１１４】
上掲の装置と方法とを組み合わせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】フローチャート、および、バイオマス処理装置を示す概略図である。
【図２】木質ペレットを製造するフローチャート、および、木質ペレットを製造するためのペレット化装置を示す概略図である。
【図３】バイオマスからエネルギーを生成するフローチャート、および、バイオマスからエネルギーを生成するための装置を示す概略図である。
【図４】フローチャート、および、バイオマス処理装置と、木質ペレットを製造するためのペレット化装置と、バイオマスからエネルギーを生成するための装置とを含む生産設備を示す概略図である。
【０１１６】
図１から図４までについての以下の説明において、同一の符号は同一の物を示している。
【０１１７】
図１は、間伐材および結合生成物用の、たとえば高木の梢用のバイオマス処理装置、および、フローチャートである。当該装置は、あらゆる種類の間伐材に対応する粗砕機１と、搬送装置としてのフロアコンベアないしは森林チップフロアコンベア２と、乾燥装置としての森林チップ乾燥器３とを有する。
【０１１８】
粗砕機１は、供給された間伐材を切り刻んで小木片にするものである。間伐材にはたとえば、高木の幹、枝ならびに低木、および、ススキ属、巨樹ならびに他の全ての成長が早い植物ならびにエネルギー木材が含まれる。間伐材は、湿った樹皮も有する。上述の粗砕機１による破砕により、より小さい単位のものが形成され、たとえば、欧州チップ規格 EN 14961 に規定されたＧ２０からＧ６０まで、有利にはＧ３０からＧ４０までの単位を形成することができる。もちろん、他の寸法も可能である。このようにしてたとえば、高木の幹全部を樹皮と共に事前破砕することができる。
【０１１９】
樹皮と共に破砕された上述の間伐材ないしは森林チップは、フロアコンベア２上に載せられる。フロアコンベア２は、通熱領域としての２重フロアを有し、これは、当該２重フロアないしは森林チップフロアコンベアに空気を通せるように斜行スリット入板金を有する。森林チップフロアコンベア２の長さおよび幅は、木質ペレットを製造するために必要な森林チップ量に合わせて調整されており、かつ、森林チップフロアコンベア２の特に長さは、森林チップ中に含まれる湿量基準含水率の約１〜９％減少に合わせて調整されている。このような構成により、フロアコンベア２によって、樹皮を有する森林チップや他のバイオマスを事前乾燥させることができる。その際には、かさ高が適正であること（２ｍから６ｍ）に留意しなければならない。
【０１２０】
フロアコンベア２には、図１に示されているように、森林チップ乾燥器３が接続されており、この森林チップ乾燥器３が上述の森林チップを引き継ぐ。この森林チップは、森林チップフロアコンベア２から供給スクリュ（図示されていない）を介してローラベッド乾燥器へ搬送される。森林チップ乾燥器３はローラベッド乾燥器を有し、さらにオプションとして、森林チップを更に細かく破砕するための工具も有する（双方とも図示されていない）。この細かく破砕するための工具は、理想的にはローラベッド乾燥器より上流に配置されている。かかる構成により、バイオマスをより迅速かつより有効に乾燥させることができる。
【０１２１】
上述の破砕工具はたとえば、互いにずらされて取り付けられたローラによって構成された歯車から破砕ドラムまたは打撃ディスクを用いて森林チップを規定のチップ寸法に破砕するチッパとすることができる。「予め定められたチップ寸法」とは、たとえば欧州チップ規格ＥＮ１４９６１を指す。この規格ではたとえば、主フラクション（質量割合＞６０％）の小片が２．８ｍｍ・・・１６ｍｍの寸法かつ３０ｍｍの直径φであり、微砕成分（質量割合＜２０％）が２．８ｍｍ未満（＜２．８ｍｍ）の小片であり、粗砕成分（質量割合＜２０％）が１６ｍｍ超（＞１６ｍｍ）の小片であるのが妥当であるとされている。他の規格については、関連分野の文献を参照されたい。
【０１２２】
ローラベッド乾燥器は基本的には、通熱性ドラムと、パドルローラとを備えており、これは、破砕された森林チップを当該ドラムの搬入部から搬出部まで通過させて搬送するものである。
【０１２３】
ローラベッド乾燥器はその動作方式により、初期含水率が比較的多く乾燥に長い滞留時間を要するばら物に適している。乾燥処理がなされる森林チップは、下方から暖かい空気が吹き付けられる傾斜機構で、低速で回転するパドルローラによって移動し、このパドルローラは、森林チップをローラベッド乾燥器３内ないしは当該ローラベッド乾燥器３のドラム内に通すか、ないしは摺動させる。このとき、破砕された森林チップはその樹皮と共に常時転がされている状態となる。パドルローラが低速で回転運動することにより、ドラム内にて森林チップが良好にミキシングされ、森林チップが乾燥器の搬出スクリュに達する前に、森林チップの湿量基準含水率を約４０％から９〜１０％にまで低減させることができる。森林チップが移動している間、下方から上方に向かって暖かい乾燥空気が森林チップを囲うように流れる。この乾燥空気は好適には、９０℃から最大１０５℃までの温度を有する。このことにより、森林チップは乾燥空気と特に長時間接触することとなり、これにより均質な結果が得られる。
【０１２４】
破砕された森林チップを乾燥させるための暖かい空気が常時導入されるので、ローラベッド乾燥器ないしは森林チップ乾燥器３は、暖かい空気を導入するための熱供給通路３ａの他に更に、排熱通路３ｂも有する。導入された空気は森林チップに熱を伝えた後、この排熱通路を介してローラベッド乾燥器内から排出される。
【０１２５】
フロアコンベア２は熱供給通路２ａを有し、この熱供給通路２ａはローラベッド乾燥器の排熱通路３ｂに連通されている。かかる構成により、ローラベッド乾燥器を通過した後に空気に残留する熱が、フロアコンベア２上にある森林チップを事前乾燥させるために更に使用される。こうするために、フロアコンベア２の熱供給通路２ａを、通熱領域である上述の２重フロアに接続することにより、空気に残留する熱が、フロアコンベア２上に配置ないしは載せられた森林チップに直接当たるようにする。
【０１２６】
上記にて既に述べたように、ローラベッド乾燥器ないしは森林チップ乾燥器３のドラムないしはバスケットは通気構成となっている。こうするためには、予め定められた直径の貫通路がローラベッド乾燥器に設けられ、この貫通路を介して、当該貫通路の直径より小さい直径の微砕成分が既に乾燥装置内において分離される。このような構成により、たとえば粉塵等であるこの微砕成分を既に前段階で選別して収集することができ、なおかつ、更なる処理のために、焼却ユニット５ａとして構成された熱生産ユニット等である別の装置へ供給することができる。
【０１２７】
間伐材および結合生成物用の上述のバイオマス処理装置はさらに、金属重量物分離器と、解繊装置としてのハンマーミルと、タンブラ型ふるいである分離装置と、繊維サイロである蓄積部とを有する。
【０１２８】
破砕された森林チップの、たとえば樹皮や繊維等の他の構成要素は全て、森林チップ乾燥器３を通過した後に搬出スクリュを介して金属重量物分離器（図示されていない）に達する。この金属重量物分離器は、磁気ローラを用いて金属成分や鉄成分を分離して、別個に設けられたコンテナ内に送るものである。重量物分離器はまた、石や非木質成分もコンテナ内に送る。
【０１２９】
その次に、破砕および乾燥された森林チップは、更に破砕されるために解繊装置内へ送られる。この解繊装置はハンマーミル４として構成されている。ハンマーミル４は特殊な構成のハンマーを有し、このハンマーはロータに取り付けられており、たとえば樹皮と、木粉等の非固形の小木片と、幹の朽ちた部分とを打ち砕くものである。さらに、木材の形態の固形の森林チップも解繊されて、木材繊維の繊維体および集塊物が形成される。
【０１３０】
ハンマーミル４のロータはハンマーないしはハンマー打撃部によって、破砕された森林チップを、当該ロータを囲うように配置されたふるいに擦りつけて通す。これにより、木質繊維の集塊物ないしは個々の木質繊維体の長さおよび幅を最適なものにすることができる。
【０１３１】
森林チップが乾燥した状態であることに基づき、ハンマーミル４はさらに、ロータ領域において負圧を生成するためのブロワも有する。これによりハンマーミル４内において、繊維および樹皮を含めた全ての森林チップと、樹皮粉と木粉とが吸い出される。この吸い出しにより、ロータ領域における負圧が０．２ミリバールから０．９ミリバールまでと均質になるのが保証される。このことにより、ハンマーミルの効率を最大限にすることができ、なおかつ、失われる森林チップを無くすこともできる。吸い出された空気は、フィルタを介して浄化して屋外へ放出することができ、または、他の工程において他の装置にて更に利用することができる。
【０１３２】
既にハンマーミル４内において、または、ハンマーミル４内から破砕された森林チップが搬出された後、この森林チップを分級して、所定の寸法のたとえば粉塵等の微砕片を選別して除外する。
【０１３３】
上記分級はハンマーミル４の次に、分離装置としてのタンブラ型ふるい５を用いて行われ、タンブラ型ふるい５内には、打ち砕かれたないしは破砕ないしは解繊された森林チップが送られる。このタンブラ型ふるいは４つのふるい面を有し、これらの各ふるい面は、樹皮および木粉ないしは樹皮粉と、木材の非固形成分、たとえば幹の朽ちた部分とから、木質繊維を分離する。各ふるい面の相違点は、網目幅が異なることであり、木質繊維の複数の異なる分離フラクションを得ることもできる。最上位の面において、その最大網目幅のふるい面を通過できない破砕された森林チップが選別されて除外される。理想的には、第４の面にて捕捉されるのが、樹皮粉の大きさの破砕ないしは解繊された森林チップ、および、木材の非固形成分のみとなるように、１つずつふるい面を経る度に各網目幅を漸減させていく。かかる構成により、解繊された森林チップを４つの分離フラクションに分級することができる。
【０１３４】
上記構成に代えて択一的に、木質繊維と木粉とを光学的に分離するための光学的手段を用いることも可能である。こうするためにはたとえば、破砕された森林チップを、予め定められた行程を落下させる。その際には、当該行程の始点においてカメラが、森林チップの各木片のサイズを検出する。前記行程上には空気ノズルも設けられているが、これはカメラより下方に配置されており、この空気ノズルは、カメラによって検出されたものを解析した結果として規定通りに開ループ制御されることにより、森林チップの各木片を、そのために設けられた容器内に分級して入れる。このことは、空気ノズルが空気を利用して規定通りに、各分級の森林チップを互いに分離することにより行われる。樹木は木材ないしは木質繊維より暗い色なので、目視判定も使用することができる。
【０１３５】
第４のふるいデッキの分離フラクション、すなわち木粉、樹皮粉および木材の非固形成分は、樹皮の分離フラクションと同様、搬出スクリュを介して、更に処理および使用されるために一時蓄積部（図示されていない）へ輸送される。
【０１３６】
最初の３つのふるい面のフラクションは、搬出スクリュにて、蓄積部としての繊維サイロ６へ、または第１の調湿部７へ輸送される。外気温度が低い場合には、乾燥のために必要とされる電力が多くなるので、好適には、第３のふるい段または他のふるい段も熱生産設備のために用いることも可能である。
【０１３７】
障害時には繊維サイロ６は蓄積部として機能し、この蓄積部内に、分級、解繊された森林チップないしは木質繊維材料が送られる。また繊維サイロ６は、後続の装置ないしは工程を中断無しで連続実施できるように、上述の工程ないしは上述の装置におけるばらつきを緩衝するためにも用いられる。よって、後置の製造が停止するような場合に、蓄積部は一時貯蔵のために用いられる。さらに、乾燥した鉋屑やおが屑を混入するために繊維サイロを使用して、後置の製造フローを更に良好にフル稼働させることも可能である。
【０１３８】
上記にて説明した装置は、図１のフローチャートの第１のステップにおいて、間伐材と結合生成物とを破砕する粗砕機１内からあらゆる種類の間伐材と結合生成物とを森林チップフロアコンベアないしはフロアコンベア２へ送る方法を行うのに適したものである。
【０１３９】
フロアコンベア２において森林チップを乾燥させるためには、森林チップ乾燥器３の排熱通路３ｂからの排気を当該フロアコンベア２の斜行スリット入板金内に通す。それと同時に、森林チップフロアコンベア２において開始した乾燥を続行するために、フロアコンベア２から森林チップをローラベッド乾燥器３ないしは森林チップ乾燥器３内へ送る。
【０１４０】
森林チップ乾燥器３のローラベッド乾燥器において森林チップが乾燥した後、当該森林チップは解繊されるためにミル４内に送られる。その後、ここで得られた繊維および繊維の集塊物はタンブラ型ふるい５において分級される。ここで、解繊された森林チップは複数のふるい面において、たとえば繊維、樹皮の木質繊維および木粉ないしは樹皮粉および木材の非固形成分（木粉および幹の朽ちた部分）等の分離フラクションに分離される。
【０１４１】
その次に、分級された各分離フラクションは１つまたは複数の蓄積部内に一時貯蔵される。これは、後続の製造の停止時に、乾燥および解繊された森林チップを収容するものである。
【０１４２】
図２は、バイオマスから、特に間伐材からペレットを製造するためのフローチャートおよびペレット化装置を示す図である。ペレット化装置は、乾燥装置としての森林チップ乾燥器３と、ペレットを冷却させるための冷却装置としてのペレット逆流冷却装置１１と、ペレットをプレス成形するためのプレス装置としてのペレットプレス機１０とを含む。
【０１４３】
前記ペレットプレス機より上流において森林チップ乾燥器３が接続されており、この森林チップ乾燥器３はローラベッド乾燥器と、オプションとして、森林チップを更に細かく破砕するための工具とを含む。
【０１４４】
上述の破砕工具はたとえば、互いにずらされて取り付けられたローラによって構成された歯車から破砕ドラムまたは打撃ディスクを用いて森林チップを規定のチップ寸法に破砕するチッパとすることができる。これを用いる場合には、ローラベッド乾燥器より上流に配置するのが好適である。
【０１４５】
ローラベッド乾燥器は基本的には、通熱性のドラムないしはバスケットと、パドルローラとを備えており、これは、破砕された森林チップを当該ドラムの搬入部から搬出部まで通過させて搬送するものである。
【０１４６】
ローラベッド乾燥器はその動作方式により、初期含水率が比較的多く乾燥に長い滞留時間を要するばら物に適している。乾燥処理がなされる森林チップは、下方から暖かい空気が吹き付けられる傾斜機構で、低速で回転するパドルローラによって移動し、このパドルローラは、森林チップを森林チップ乾燥器３のローラベッド乾燥器内ないしはそのドラム内に通すか、ないしは摺動させる。このとき、破砕された森林チップは常時転がされる。パドルローラが低速で回転運動することにより、ドラム内にて森林チップが良好にミキシングされ、森林チップが乾燥器の搬出スクリュに達する前に、森林チップの湿量基準含水率を約４０％から９〜１０％にまで低減させることができる。森林チップが移動している間、下方から上方に向かって暖かい乾燥空気が森林チップを囲うように流れる。この乾燥空気は好適には、９０℃から最大１０５℃までの温度を有する。このことにより、森林チップは乾燥空気と特に長時間接触することとなり、これにより均質な結果が得られる。
【０１４７】
破砕された森林チップを乾燥させるための暖かい空気が常時導入されるので、ローラベッド乾燥器は、暖かい空気を導入するための熱供給通路３ａの他に更に、排熱通路３ｂも有する。導入された空気は森林チップに熱を伝えた後、この排熱通路を介してローラベッド乾燥器３内から排出される。
【０１４８】
さらに、特に間伐材等であるバイオマスからペレットを製造するためのペレット化装置は、第１の調湿部７と、第２の調湿部９と、熟成容器８と、ふるい装置としてのペレットふるい１２と、貯蔵セル１３とを有する。
【０１４９】
森林チップ乾燥器３は、乾燥工程において生じた材料温度を一緒に持って行くために、第１の調湿部７に接続されている。第１の調湿部７において、微砕片の所定の寸法に従い、たとえば木粉、樹皮および／または繊維等によって分級された、ハンマーミル４（同図中には示されていない）の分離フラクションが調湿される。よって、解繊された所定の分級の森林チップが第１の調湿部７内に到達する。上述の解繊された森林チップは、バイオマスの繊維であり、特にあらゆる種類の間伐材であり、たとえばトネリコ、栗、シラカバ、ブナ等の広葉樹、または、たとえばイチイ科、松、モミ等の針葉樹、または、たとえばキヅタ、ピラカンサ、クロイチゴ等の低木、または、たとえばススキ属、巨樹等のエネルギー作物などである。
【０１５０】
解繊された森林チップは、搬出スクリュ（図示されていない）を介して第１の調湿部７へ輸送される。当該調湿部より上流におけるこの解繊された森林チップの温度は、約４０℃から５０℃までの間である。この森林チップに蓄積されている熱は、森林チップ乾燥器３とハンマーミル４（同図中に示されていない）とによって森林チップに導入されたものである。この材料温度を維持することは、後続の処理のために、特に木質ペレットに加工するために重要である。その理由は、リグニンは約９５℃の温度になってから初めて放出されるからである。リグニンとは、植物の細胞壁に蓄積されることにより細胞の木化（いわゆる木質化）を引き起こす固体の生体高分子である。これにより、１つまたは複数のリグニンは、植物組織を強くする役割を有するという点で重要である。これによって、自然の植物、特に高木が、風および天気等の環境の影響や重力に起因する機械的負荷に耐えることができる。
【０１５１】
まとめると、森林チップは乾燥後、第１の調湿部７へ供給される。第１の調湿部は、測定地点と、水分調量装置と、パドルミキサとを有する。パドルミキサはパドルを用いて、森林チップを第１の調湿部７内に入口から出口まで通過させて搬送するものである。
【０１５２】
前記測定地点によって、超音波を用いて森林チップの含水率が検出され、必要な場合には水分調量装置によって、森林チップに高温の水を噴霧し、ないしは高温の水によって加湿することができる。通常は、湿量基準含水率が９〜１０％の森林チップの繊維を導入する。超音波解析によって、森林チップの湿量基準含水率が理想値から偏差すると判定された場合、高温の水によって加湿する。前記理想値は好適には、約９．５〜１１％である。この高温の水は９８℃の温度を有し、これにより、加湿される解繊森林チップから熱が取り出されることはない。好適には、森林チップに蓄積された熱をさらに増大させる。
【０１５３】
湿量基準含水率が十分であることの利点は、森林チップと、たとえば森林チップ用の搬送溝との間に水膜が形成されることである。これにより、搬送区間における潤滑を保証することができる。さらに、十分な湿量基準含水率により、火災の危険性を低減することもできる。
【０１５４】
第１の調湿部７の次に熟成容器８が配置されている。この熟成容器８では、水分が森林チップ内に均一に浸透できるように、木質繊維ないしは解繊された森林チップが、約１０〜１５分の時間にわたって一時貯蔵されて完全混合される。これにより、森林チップの繊維の調湿後には、水分を原材料内に浸透させる画一的な特性に、森林チップを均質化することができる。その後、搬出攪拌器を介して森林チップ繊維を第２の調湿部９（図示されていない）へ輸送する。
【０１５５】
熟成容器に接続されたこの第２の調湿部において、解繊された森林チップないしは森林チップ繊維の含水率を再度測定し、その結果に応じて、高温の水を用いて再度加湿する。この工程は超音波測定を用いて行われ、好適には、ペレット製造技術者によって手動で調整される。森林チップの繊維中の含水率を適正に調整することにより、さらに、原材料の繊維中のいわゆるリグニンを接着剤として作用させることも可能となる。第２の調湿部９もまた、森林チップ繊維の含水率を検出するための測定地点と、パドルミキサとを有し、この第２の調湿部９において再度、森林チップ全体が画一的な含水率に制御され、必要な場合には当該含水率を適応調整する。
【０１５６】
森林チップ繊維のパラメータ、特に含水率が調整された後、この森林チップ繊維はペレットプレス機１０に到達する。このプレス機１０は第２の調湿部９の出口から繊維材料を引き取り、この材料はふるい装置を用いて、当該プレス機内のダイに送られる。かかるプレス機は、木質繊維をペレット化するためにリングダイおよびフラットダイを使用するいわゆるダイ押出機である。このダイプレス機では、押出ローラを用いて、解繊された森林チップないしは森林チップ繊維がダイの孔ないしは押出孔内にプレスされて通される。押出孔の場合、押出孔開始点における円錐角は、実際に製造すべきペレットに合わせて調整されている。このプレスは、高圧かつ少なくとも４０℃で、かつ９．５％から１１％までの間の湿量基準含水率で行われる。
【０１５７】
押出ホイールとダイによる森林チップの摩擦とに起因する機械的仕事および圧力状態により、押出孔内における森林チップ繊維中の温度は約９５℃を超える。これにより、原材料中に含まれるリグニンが放出および活性化される。このリグニンは、プレス機において潤滑のために有用であり、また、ペレットの接着剤としても機能する。これによりたとえば、活性化されたリグニンが安定剤のように作用し、プレス後の木質ペレットを安定的なものとすることができるので、ペレットの形状を安定的にすることができる。
【０１５８】
次に、ペレットプレス機１０のダイの出口側において、搬出されたペレットを所望の長さに切断するかないしは折り割る。ペレットの長さは、ペレットの切断長を調整することによっても、また、ダイの各押出孔の直径によっても、適応調整および変更することも可能である。
【０１５９】
ペレットはペレットプレス機１０において形成された後、約１０３℃の温度を有する。プレス機１０の出口において、ペレットは搬出ベルトコンベアに引き継がれ、搬送装置を介して冷却装置へ輸送される。この冷却装置はペレット逆流冷却装置ペレット逆流冷却装置１１として構成されている。このペレット逆流冷却装置１１は外気を用いてペレットを周囲温度まで冷却すると同時に、ペレットの硬化も行う。ペレット逆流冷却装置１１からの排気（約８０℃）は排熱通路１１ａを介して、ミキシングボックス５ｆの形態のミキシング装置へ供給され、この排気に蓄積された熱は、排熱通路１１ａからミキシングボックス５ｆを介して、森林チップ乾燥器の熱供給通路３ａへ送られる。ミキシングボックス５ｆは、ペレット逆流冷却装置１１内からの熱流と他の熱流とを、特に他の装置からの熱流とをまとめることができるものである。よって、上述のミキシング装置により、ペレットの冷却によって得られた熱を、他の装置からの他の熱流と、たとえばタービンまたはタービン冷却部の排熱等と共に、ミキシング装置内へ移動させて統合ないしは混合することができる。
【０１６０】
ペレットは冷却された後、ペレットを選別するための選別装置内に到達する。この選別装置は、２段デッキ振動型ふるい装置１２として構成されている。このふるい装置は、たとえばＥＵ規格 ENplus A1 または ENplus A2 等のペレット規格に従って構成されたものであるから、当該規格を満たすペレットのみが、たとえば袋詰めされるために、後置接続された貯蔵セル１３内に到達することとなる。長さが過度に短いペレット、直径が小さいペレット、または木粉は、搬出スクリュを介して、焼却ユニット５ａとして構成された熱生産ユニットの方向に送られて、焼却に供される。
【０１６１】
たとえば複数の異なるサイズの袋にペレットの袋詰めを行う前に、または、サイロ貨物自動車に積載したり貯蔵セル内に保管する前に、上述の冷却されたペレットを再度ふるいにかけることにより、ペレット中に結合されなかったバイオマスないしは木材の微砕成分を分離し、この微砕成分を生産に再度供給し、ないしは、森林チップ乾燥器３の開始点における製造フローに再度供給する。
【０１６２】
また、長さが規格外であるペレットを適正な長さに折る。このことは好適には、ふるいデッキの終端において、たとえばクラッカ等の調整可能な折割装置を用いて行われる。これは、ペレットを規格長に折り、後置接続された貯蔵セル１３の方向に更に搬送する。この貯蔵セル１３は、形成されて常温まで冷却されたペレットを収容する。貯蔵セル１３内からペレットをたとえばばら状態で積み出すことができ（１４ａ）、または、所定のサイズの袋に詰めることができる（１４ｂ）。また、形成されたペレットをペレットガス化に使用して、クリーン電気を生成する（１４ｃ）ために使用することも可能である。
【０１６３】
上述の方法の各ステップにおける実施態様は、森林チップ乾燥器３のローラベッド乾燥器において森林チップが乾燥された後、森林チップが、特に木質繊維等の繊維が、第１の調湿部７内へどのように送られるかを、簡単にまとめて説明したものである。この第１の調湿部７では、解繊されたバイオマスないしは解繊された森林チップないしは森林チップ繊維は、湿量基準含水率を制御され、場合によっては９．５％から１１％までの湿量基準含水率に適応調整される。
【０１６４】
その後、森林チップ繊維は熟成容器内に送られる。この熟成容器内では、高温の水が第１の調湿部７内に導入された場合、この高温の水が森林チップ繊維中に均一に浸透することができる。
【０１６５】
上述の熟成容器に、第２の調湿部９が接続されて配置されており、これは、解繊された森林チップないしは森林チップ繊維の含水率を検出し、その結果に応じて高温の水を用いて再度加湿するものである。これにより、森林チップ繊維中に含まれるいわゆるリグニンが接着剤として活性化するように前処理することができる。
【０１６６】
その後、森林チップ繊維をペレットプレス機１０においてプレスすることによりペレットにする。その際に行われた機械的仕事、および、森林チップ繊維とプレス機１０のダイとの摩擦により、森林チップ繊維は約９５℃を超える温度まで加熱される。これにより、原材料中に含まれるリグニンが放出および活性化される。
【０１６７】
ペレットプレス機１０内からペレットが出てくるときに、このペレットを所望の長さに切断する。
【０１６８】
ペレットを形成した後、このペレットをペレット逆流冷却装置１１へ送る。このペレット逆流冷却装置１１は、外気を用いてペレットを周囲温度まで冷却し、当該ペレット逆流冷却装置１１内からの排気（約８０℃）はミキシングボックス５ｆへ供給される。ミキシングボックス５ｆは、ペレット逆流冷却装置１１内からの熱流と他の熱流とを、特に、たとえばＯＲＣないしはタービン等の他の装置からの熱流とをまとめることができるものである。これにより、ペレットの冷却により回収された熱を他の熱流と共に統合ないしは混合することができる。
【０１６９】
ペレットを冷却した後、たとえばＥＵ規格 ENplus A1 または ENplus A2 等のペレット規格に従ってふるい分けし、その次に、当該規格を満たすペレットを、後置接続された貯蔵セル１３内にて貯蔵する。当該規格から偏差するペレットは、焼却ユニット５ａとして構成された熱生産ユニットの方向に送られて、焼却および熱生産に供される。
【０１７０】
上述の工程の後、ふるい分けされたペレットは販売準備完了し、貯蔵セル内から取り出すことができる状態となる。
【０１７１】
図３は、バイオマスからエネルギーを生成するための装置およびフローチャートである。当該装置は、熱を生成するための焼却ユニット５ａである熱生産ユニットと、森林チップ乾燥器３である乾燥装置とを含む。
【０１７２】
さらに、前記焼却ユニット５ａは熱取出通路５ａ−１を有し、この熱取出通路５ａ−１は、焼却ユニット５ａ内から熱を森林チップ乾燥器３内へ送るために、当該森林チップ乾燥器３の熱供給通路３ａに連通されている。
【０１７３】
前記森林チップ乾燥器３は、ローラベッド乾燥器と、オプションとして、森林チップを更に細かく破砕するための工具とを有する。
【０１７４】
上述の破砕工具はたとえば、互いにずらされて取り付けられたローラによって構成された歯車から破砕ドラムまたは打撃ディスクを用いて森林チップを規定のチップ寸法に破砕するチッパとすることができる。
【０１７５】
ローラベッド乾燥器は基本的には、通熱性ドラムと、パドルローラとを備えており、これは、破砕された森林チップを当該ドラムの搬入部から搬出部まで通過させて搬送するものである。
【０１７６】
ローラベッド乾燥器はその動作方式により、初期含水率が比較的多く乾燥に長い滞留時間を要するばら物に適している。乾燥処理がなされる森林チップは、下方から暖かい空気が吹き付けられる傾斜機構で、低速で回転するパドルローラによって移動し、このパドルローラは、森林チップをローラベッド乾燥器３内ないしは当該ローラベッド乾燥器３のドラム内に通すか、ないしは摺動させる。このとき、破砕された森林チップは常時転がされる。パドルローラが低速で回転運動することにより、ドラム内にて森林チップが良好にミキシングされ、森林チップが乾燥器の搬出スクリュに達する前に、森林チップの湿量基準含水率を約４０％から９〜１０％にまで低減させることができる。森林チップが移動している間、下方から上方に向かって暖かい乾燥空気が森林チップを囲うように流れる。この乾燥空気は好適には、９０℃から最大１０５℃までの温度を有する。このことにより、森林チップは乾燥空気と特に長時間接触することとなり、これにより均質な結果が得られる。
【０１７７】
ここで言及した乾燥空気ないしは当該乾燥空気に蓄積された熱は、焼却ユニット５ａ内において生成されるものである。焼却ユニット５ａの熱取出通路５ａ−１は、空気に蓄積されてこの空気により伝えられる熱を焼却ユニット５ａ内から森林チップ乾燥器３内へ送るために、当該森林チップ乾燥器３の熱供給通路３ａに連通されている。
【０１７８】
焼却ユニット５ａにおいて熱を生成するため、好適には樹皮や粉塵ないしは木粉の態様の可燃性の材料ないしはバイオマスや、樹皮粉および幹の朽ちた部分等の木材の非固形成分の態様の可燃性の材料ないしはバイオマスを焼却する。かかる材料は、森林チップを森林チップ乾燥器３のローラベッド乾燥器において乾燥したものから得られる。これは好適には、たとえば木質ペレットにするために更に加工することが不可能な、たとえば樹皮や粉塵ないしは木粉等のバイオマス材料である。たとえば木粉等であるバイオマスの非繊維質成分等の上述の材料は、好適にはローラベッド乾燥器において堆積されるものである。更に、たとえば粉塵等の非繊維質成分と繊維質バイオマスとを、図示されていない別のふるい装置において分離することも可能である。この別のふるい装置は、森林チップ乾燥器３ないしはローラベッド乾燥器より後置することができる。
【０１７９】
上述のふるい装置において得られた非繊維質バイオマス材料、ないしは、ローラベッド乾燥器において得られた非繊維質バイオマス材料、たとえば粉塵ないしは木粉や、樹皮ないしは木皮等は、焼却ユニット５ａ内へ送られる。この焼却ユニット５ａにおいてバイオマス材料は焼却され、これにより熱に変換される。その灰分は約２％であり、周辺の農地や林業地において再利用することができる。
【０１８０】
大半が湿量基準含水率５％の樹皮や樹皮粉である乾燥した非繊維質バイオマス材料を焼却することにより、乾燥した燃焼ガスが生成されるのを保証することができる。本事例では、通常動作時には設備は炉を必要としないが非常用炉（図示されていない）を設けた焼却構成が有利である。
【０１８１】
焼却ユニット５ａにおいて樹皮や粉塵等の非繊維質バイオマス材料を焼却することにより熱を生成した後、この熱をミキサ５ｂへ送る。このミキサ５ｂは、焼却ユニットにおいて生成されて当該焼却ユニット５ａの約９００〜１０００℃の高温の排ガスに蓄積された熱と外気とを混合することにより、当該外気との混合後にはその熱がより大量の質量流に分散されるようにするものである。この質量流の温度は、約５３０℃になる。
【０１８２】
高温の排ガスと外気との混合気から、たとえば固形物質や有害物質等の汚染物を除去するためには、当該混合気をセパレータとしてのマルチサイクロン５ｃ内へ送る。このマルチサイクロン５ｃは前記ミキサに連通されている。
【０１８３】
上述のマルチサイクロンを用いることにより、焼却ユニット５ａにおいてたとえば木粉、樹皮粉や木材非固形成分等の焼却、たとえば微細粉塵等の焼却により生じた汚染物を、フィルタリング除去することができる。たとえば、焼却ユニット内における焼却により、１ｍ３あたり約３００〜４００ｍｇの粉塵が一緒に搬出される。マルチサイクロン５ｃは高温の排ガスと外気との混合気を、１標準ｍ３あたり約１００ｍｇの粉塵量まで浄化し、選別されて除去された排煙灰分は、灰分コンテナ内に貯蔵される。このマルチサイクロン５ｃは遠心力を利用する。このようにして、空気より重い灰分または微細粉塵を簡単に選別して除去することができる。また、上述のようなフィルタの洗浄および保守は、従来の種類のフィルタと比較して低コストである。また、上述の構成により、高温の排ガスと外気との混合気を、更なる処理のために使用することも可能である。
【０１８４】
森林チップ乾燥器３において乾燥されたバイオマス中の湿量基準含水率が５％であることにより、前記焼却により得られた混合気は乾燥している。このことにより、熱電併給方式のプラントないしはＯＲＣ５ｄ内に、高温の排ガスと外気との混合気を通すことが可能となる。
【０１８５】
一般的にいうと、熱電併給方式プラント、ないしは、いわゆるオーガニックランキンサイクル（略してＯＲＣ）型設備は、水蒸気とは異なる別の作動媒体を用いて蒸気タービンを動作させる方式である。この別の作動媒体はたとえば、蒸発温度が低い特定の油（たとえばシリコーン油）等である。かかる方式ないしは設備は特に、熱源とヒートシンクとの間において実現可能な温度勾配が、水蒸気により駆動されるタービンを動作させるには過度に小さい場合に使用される。
【０１８６】
焼却ユニット５ａから出た高温の排ガスと外気との混合気は、マルチサイクロン５ｃの次に３つのＯＲＣないしはＯＲＣタービン５ｄに通される。上述の混合気によりＯＲＣタービン内へ導入された熱流が、電気エネルギーないしはクリーン電気を生成する。もちろん、１つのＯＲＣのみを用いること、または、任意の数のＯＲＣを用いることも可能である。
【０１８７】
ＯＲＣまたは他のタービンはさらに、排熱も生成する。また、ＯＲＣタービンを冷却する必要もある。ＯＲＣの排熱５ｅ−１と、ＯＲＣのタービン冷却５ｅ−２の排熱とが、ミキシングボックス５ｆの形態のミキシング装置においてまとめられる。
【０１８８】
上掲の２つの排熱流により、タービンは交換モジュール（シリコーン油）において約５３０°を維持し、２６０°の差分を電気に変換することができる。具体的には、約２６０°が排熱としてミキシングボックス内へ送られる、ということである。タービン冷却部５ｅ−２は、往流路が３５℃でありかつ復流路が５５℃である水循環路を有する。その温水は、水‐空気交換器（図示されていない）を介して変換されてミキシングボックス５ｆへ供給される。
【０１８９】
また、たとえばペレット逆流冷却装置または他の装置からの他の熱流をミキシングボックス内へ送ることも可能である。よって、上述のミキシングボックス５ｆにより、ＯＲＣの冷却によって得られた熱を、他の装置からの他の熱流と、特にペレット逆流冷却装置の排熱と共に、ミキシングボックス内へ移動させて統合ないしは混合することもできる。
【０１９０】
ミキシングボックス５ｆ内では、複数の異なる排熱流がまとめられて、約９０℃から１０５℃までの温度になるように混合される。ミキシングボックス５ｆ内において回収された熱は、伝熱媒体としての空気で、森林チップ乾燥器３の方向に排出される。
【０１９１】
このようにして、森林チップ乾燥器３内から出た乾燥した非繊維質バイオマスの焼却により、たとえば木粉や樹皮等の焼却により焼却ユニット５ａ内において生成された熱は、非繊維質バイオマスを乾燥させるために当該森林チップ乾燥器３内へ輸送することができる。このことにより、最大限の省資源を実現して環境に最大限に配慮しながら、バイオマスおよび熱を有効活用することができる。
【０１９２】
上記にて述べた装置は、森林チップ乾燥器３内から出た非繊維質バイオマスを、たとえば粉塵や樹皮等を焼却することにより、焼却ユニット５ａにおいて熱を生成する方法を実施するのに適している。
【０１９３】
焼却時に生成された熱は、空気に蓄積される。この伝熱媒体としての空気は、ミキサとしての空気ミキサ５ｂにおいて他の空気と混合されることにより、熱をより大量の質量流に分散させ、全体的に、焼却ユニット内から出る空気の温度を低下させる。
【０１９４】
その後、混合された上述の空気はマルチサイクロン５ｃによってフィルタリング処理され、微細粉塵が選別されて除去される。
【０１９５】
このように浄化された暖かい空気流は、電気エネルギーを生成するために、熱電併給方式プラントであるいわゆるＯＲＣへ送られる。
【０１９６】
ＯＲＣによって生成された排熱と、ＯＲＣのタービン冷却部の排熱とが、ミキシングボックス５ｆ内へ送られる。たとえばペレット逆流冷却装置から出た他の熱流もミキシングボックス内へ送ることも可能である。ミキシングボックス５ｆ内にて回収された熱は、森林チップ乾燥器３の方向に送られる。このことにより、焼却ユニット５ａ内にて樹皮や粉塵の焼却により生成された熱は、他のバイオマスを乾燥させるために、熱供給通路３ａへの排熱通路１１ａを介して森林チップ乾燥器３内へ輸送される。
【０１９７】
図４は、バイオマス処理装置と、木質ペレットを製造するためのペレット化装置と、バイオマスからエネルギーを生成するための装置とを含む生産設備を示す図である。
【０１９８】
重複を避けるため、図１から図３までについての上述の説明を参照されたい。以下では、各図にて示された実施例の相互間の接続部分のみを説明する。
【０１９９】
図４に示されているように、タンブラ型ふるい５において木質繊維が、樹皮や木粉ないしは樹皮粉から、かつ、たとえば幹の朽ちた部分等の木材非固形成分から分離される。ここで、木粉の大きさの選別された森林チップや樹皮が、焼却のために焼却ユニット５ａへ供給される。焼却ユニットは、この選別された森林チップを焼却して熱を生成する。外気温度が低い場合、または、木粉材料が少量のエネルギー量しか含まない良質でない材料である場合には、タンブラ型ふるいの複数の異なるふるい面から出た他の材料を、焼却ユニット５ａに用いることも可能である。
【０２００】
焼却ユニットにおいて生成された熱は、電気エネルギーへの変換後にミキシングボックス５ｆ内へ送られ、このミキシングボックス５ｆ内には、ペレット逆流冷却装置１１の熱流も送られる。
【０２０１】
すべての熱流がまとめられた後、ないしは、焼却ユニット５ａの熱流とペレット逆流冷却装置１１の熱流とがまとめられた後、回収された熱は、森林チップを乾燥させるため、および、フロアコンベア上の間伐材を事前乾燥させるため、森林チップ乾燥器３へ送出される。
【０２０２】
このようにして、ペレット製造中に生成された熱は、樹皮を有するバイオマスを前処理ないしは事前乾燥させるために利用される。
【０２０３】
換言してまとめていうと、生成された熱は、その生成場所である焼却ユニットから森林チップ乾燥器３へ送られ、その後に更にフロアコンベア２へ送られる。このことは、伝熱媒体として空気を使用することにより実現される。このことにより、焼却により生成されて空気に蓄積された熱は、たとえば焼却ユニット５ａとＯＲＣ５ｄとペレット逆流冷却装置１１等の各装置において熱交換損失を生じさせることなく回収され、その後、森林チップ乾燥器３内とフロアコンベア２上とにおいてバイオマスへ出力される。
【０２０４】
変形態様
上記の実施形態は基本的に、バイオマスのエネルギー利用に取り組むものであったが、上述の実施例の以下の変形態様は、バイオマスの素材的利用を対象とするものである。以下の実施形態は特に、上述のバイオマス処理装置において実現できる、木質繊維の素材的利用を対象としている。
【０２０５】
上記にて説明したように、バイオマス処理装置では、たとえば木材から木質繊維を生成するための装置が用いられる。上記にて説明した実施例では、この木質繊維の生成のために、図１にて示されたハンマーミル４と、同じく同図に示されたタンブラ型ふるい５とが用いられる。
【０２０６】
よって本変形態様では、この木質繊維の素材的利用を最重要事項とし、エネルギー用処理を追加的プロセスとして動作させることを目的とする。具体的には、上記にて説明したように樹皮と共にチップを使用して破砕する。フロアコンベア上にてこのチップを搬送し、供給スクリュを介してローラベッド乾燥器内に均質に導入する。樹皮の磨砕、および、全混合物中の樹皮の分離は、本変形態様でも、上記実施例において説明したように行われる。
【０２０７】
しかし、図１にて示されたタンブラ型ふるい５からは、素材的利用に適した繊維材料が取り出される。こうするためには、繊維特性の特に直径および長さを顧客固有に調整できるように、タンブラ型ふるい５を多段構成とする。さらに本変形態様では、繊維を顧客要望に応じて純種で製造することも可能である。その際には、全プロセスの入口において純種の木材を投入する。かかるタンブラ型ふるい５のふるいのメッシュは、本変形態様では、使用される木材の種類に合わせて特別に調整されている。
【０２０８】
特に、ふるいのメッシュは非常に狭幅に調整されており、タンブラ型ふるい機の回転数も、繊維の品質に合わせて調整されている。素材的再加工には適していない繊維は分離され、たとえば、上記実施例にて既に説明したペレット製造の貯蔵ホッパ内に搬送される。上記プロセスから素材的利用に供される繊維は、一時貯蔵するか、または、バイオマス処理装置に接続された、繊維の素材的利用のための処理装置へ直接供給することができる。後者の択一的な実施態様の方が有利である。というのも素材的利用のためには、好適には１％を超えない非常に低い含水率の細かく磨砕された木質繊維が必要であり、貯蔵すると繊維の品質が劣化してしまい、または、貯蔵品質を維持するためのコストが高くなるからである。
【０２０９】
よって、本変形態様の基本的思想は、上記の実施例にて使用されるバイオマス処理装置と、これに対応する方法とを、素材的利用のための繊維の処理に用いることである。この用途では、使用される供給原材料は、素材的利用のための繊維の品質および特性の観点で選定される。素材的利用に使用できない成分は、バイオマスエネルギー利用のための上記にて説明した工程において使用される。
【０２１０】
特に好適なのは、素材的利用のための装置をバイオマス処理装置に接続することである。この繊維の素材的利用のための装置はたとえば、木質繊維を強化材料として用いるプラスチック製造部を含むことができる。特に、前記素材的利用のための装置において射出成形装置を設けることも可能であり、これは、木質繊維により強化されたプラスチック部材を生成するための工程へ直接、または少なくとも、長距離の輸送路を用いたり、長期間一時貯蔵することなく、バイオマス処理装置から出た繊維を供給する。
【０２１１】
これにより生成された製品は、たとえば軟質繊維板、木質レンガ、および、たとえば自動車産業用の部品等の他の部材を含むことができる。さらに、上述の木質繊維を他の用途に素材的利用することも可能である。
【０２１２】
有利には、上述の生成された繊維の粉塵成分は、搬出スクリュを介して搬出され、上記の実施例にて示した焼却ボックスの貯蔵ホッパ内へ搬送される。さらに、製品固有の所要の繊維含水率を測定し、たとえばフィードバック制御によって調整するため、生成された繊維の超音波方式の含水率測定を行うことも可能である。
【符号の説明】
【０２１３】
１        粗砕機
２        搬送装置
２ａ      熱供給通路
３        乾燥装置
３ａ      熱供給通路
３ｂ      排熱通路
４        ミル
５        タンブラ型ふるい
５ａ      焼却ユニット
５ａ−１  熱取出通路
５ｂ      空気ミキサ
５ｃ      マルチサイクロン
５ｄ      ＯＲＣ
５ｅ−１  排熱
５ｅ−２  タービン冷却部
６        繊維サイロ
７        第１の調湿部
８        熟成容器
９        第２の調湿部
１０      ペレットプレス機
１１      ペレット逆流冷却装置
１１ａ    排熱通路
１２      ペレットふるい
１３      貯蔵セル
１４ａ    ばら状態で積み出し
１４ｂ    袋詰め
１４ｃ    ペレットガス化
【図１】
2016532544.tif 000003
【図２】
2016532544.tif 000004
【図３】
2016532544.tif 000005
【図４】
2016532544.tif 000006
【国際調査報告】
2016532544.tif 000007
2016532544.tif 000008
2016532544.tif 000009
2016532544.tif 000010
2016532544.tif 000011
2016532544.tif 000012
2016532544.tif 000013
2016532544.tif 000014
2016532544.tif 000015
2016532544.tif 000016