AT505503A1 - Festbrennstoff - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Festbrennstoff aus pflanzlichem Material und dessen Herstellung.

In der Landwirtschaft und in holzverarbeitenden Betrieben, wie Säge- und Hobelwerken, fällt eine enorme Menge an pflanzlichem Material (z.B. Holzspäne, Stroh) an, das sich besonders gut für eine direkte Verwertung in Feuerungen eignen würde. Da die Nutzung dieses Potentials im Allgemeinen nicht am Ort des Anfalls genutzt werden kann, bietet sich die Produktion von ver-presstem Brennstoff, wie z.B. Pellets, an.

Die Herstellung von verpresstem Brennstoff aus pflanzlichem Material erfolgt zumeist aus fein gemahlenem und getrocknetem Material in Ring- oder Flachmatrizenpressen unter hohem Druck und leicht erhöhter Temperatur. Eine wichtige physikalische Eigenschaft bei derartigen Produkten ist die dabei erzielte mechanische Festigkeit und insbesondere ein möglichst geringer Abrieb. Verpresster Brennstoff mit ungenügender Festigkeit neigt zum Zerfallen unter Bildung von Staub, welcher Staubemissionen beim Handling verursacht und den Feuerungsbetrieb stören kann. Nebst der Festigkeit ist bei der Pelletherstellung darauf zu achten, dass der Fremdenergieverbrauch, die Betriebskosten und die Emissionen möglichst gering sind.

Die mechanische Festigkeit ist nebst den Rohmaterialeigenschaften (z.B. Holzart, Dauer der Zwischenlagerung) auch von Prozessparametern abhängig. Während die Rohmaterialeigenschaften meist nicht gezielt verändert werden können, besteht ein gewisses Potenzial durch Variation der Prozessparameter. Weiters wird die mechanische Festigkeit zudem durch den Zusatz von Bindemitteln bzw. Presshilfsmitteln beeinflusst. Holzpellets, beispielsweise, werden ohne Bindemittel wie auch unter Zusatz von bis zu 2% Kartoffel- oder Maisstärke verpresst. Möglich sind aber auch pflanzliches Paraffin oder Melasse. Neben der Bindung ist es wichtig, die Holzspäne so zu homogenisieren, dass in der Pelletpresse ständig ein Rohstoff mit identischen Eigenschaften verarbeitet wird, was von der Holzart, der Vorbehandlung, der Feuchte und der Korngröße abhängt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung Festbrennstoffe, umfassend land- und forstwirtschaftliche Abfälle und Rohstoffe, zur Verfügung zu stellen, die sich insbesondere dadurch auszeichnen, dass deren Herstellung im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren energiesparender erfolgen kann und dass diese gegen-

über herkömmlichen verpressten Brennstoffen verbesserte bzw. zumindest gleich bleibende Eigenschaften in Bezug auf Abrieb, Verbrennung und dergleichen aufweisen.

Daher betrifft die vorliegende Erfindung einen gepressten Festbrennstoff, umfassend zumindest ein pflanzliches Material und Glyzerin.

Es wurde überraschend festgestellt, dass gepresste Festbrennstoffe umfassend zumindest ein pflanzliches Material, welches u.a. Zellulose und gegebenenfalls zusätzlich HemiZellulose und/oder Lignin enthält, mit Zugabe von Glyzerin verbesserte Eigenschaften aufweisen. Dabei liegen die verbesserten Eigenschaften nicht nur beim Produkt selbst, sondern auch bei der Herstellung desselben.

Durch die Zugabe von Glyzerin zu pflanzlichem Material vor der Verpressung zu einem Festbrennstoff konnte gezeigt werden, dass der spezifische Energieverbrauch bei der Herstellung signifikant reduziert werden kann. Weiters kann durch die Zugabe von Glyzerin die mechanische Stabilität von verpresstem Festbrennstoff erhöht werden (als Indikator kann hierfür der Abrieb herangezogen werden).

Festbrennstoffe mit ungenügender Festigkeit neigen zum Zerfallen unter Bildung von z.B. Sägemehlstaub. Dieser verursacht unerwünschte Staubemissionen beim Handling der Pellets (z.B. während der Silobefüllung oder der Austragung) und verhindert oftmals einen zufriedenstellenden Anlagenbetrieb (Brückenbildung im Silo, Verstopfen von Fördereinrichtungen, schlechte Verbrennungswerte usw.). Die Gewährleistung eines minimalen Pelletabriebs ist daher sowohl für den Hersteller als auch für den Endverbraucher entscheidend.

Als Maß für die mechanische Festigkeit dient das Abriebverhalten des Festbrennstoffs nach normierten Messverfahren. Die Abriebfestigkeit von Festbrennstoffen ist insbesondere von folgenden Faktoren abhängig: a) Rohmaterial b) Press-Technologie, angewandte Verfahren und Anlagenkonzept c) Art und Dauer der Lagerung (Aufnahme von Feuchtigkeit) d) Presszusatzstoffe (Presshilfsmittel).

Die Zugabe von Glyzerin zu pflanzlichem Material erhöht auch dessen Brennwert/Heizwert. Dadurch weist ein verpresster Fest- ♦ · · · ··· · ·· • · · · · · · · · • * · · · ··# · · ····· φ φ · ♦ · ··_ _ * * · ··· brennstoff umfassend Glyzerin in der Regel einen höheren Brenn-wert/Heizwert als ein Festbrennstoff auf, der ausschließlich aus verpresstem pflanzlichem Material besteht.

Unter „pflanzlichem Material" wird erfindungsgemäß jegliches Material bezeichnet, welches in der Land- und Forstwirtschaft als Primärstoff (z.B. Getreide, Holzspäne) oder als Reststoff (z.B. Stroh, Rinde, Grünschnitt) anfällt. Das „pflanzliche Material" gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst Zellulose und kann ferner Hemizellulose und/oder Lignin aufweisen. Das pflanzliche Material, welches erfindungsgemäß zum Einsatz kommt, kann in verschiedenster Weise vorbereitet bzw. in verschiedenster Weise eingesetzt werden. Vorzugsweise ist das pflanzliche Material zerkleinert, pulverförmig, gemahlen, etc.. Das pflanzliche Material kann ferner einen Wassergehalt von bis zu 30%, vorzugsweise bis zu 20%, noch mehr bevorzugt bis zu 10%, aufweisen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das pflanzliche Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Stroh, Spelzen, Kleie, vorzugsweise Weizenkleie und Roggenkleie, Trester, vorzugsweise Traubentrester und Apfeltrester, Presskuchen, vorzugsweise aus Samenhüllen, insbesondere aus Raps, Sonnenblumen, Kürbiskernen und Maiskeimen, Kaffeefruchthaut, Holzspänen, Papier und Sägemehl.

Der erfindungsgemäße verpresste Festbrennstoff lässt sich mit jeglicher Art von pflanzlichem Material herstellen, wobei sich insbesondere land- und forstwirtschaftliche Primärprodukte bzw. Abfallprodukte als besonders geeignet erwiesen. Diese Ausgangsstoffe sind in ausreichender Menge vorhanden und weisen bei entsprechender Verarbeitung hervorragende Verbrennungs- und Ver-pressungsseigenschaften auf. Der Wassergehalt im pflanzlichen Material beträgt vorzugsweise bis zu 30%, wobei der Wassergehalt durch Trocknung durchaus auf ca. 10% bis unter 10% reduziert werden kann. Stammt das pflanzliche Material z.B. von einem Presskuchen oder einer sonstigen ölhaltigen Quelle, kann dieses auch noch einen bestimmten Ölgehalt aufweisen. Dieser Ölgehalt beträgt bis zu 30%, vorzugsweise bis zu 20%, noch mehr bevorzugt bis zu 10%. Durch das Vorhandensein von öl kann der Brennwert des erfindungsgemäßen Festbrennstoffes noch weiter verbessert werden.

Erfindungsgemäß kann der Festbrennstoff zumindest ein pflanzliches Material umfassen, wobei es aber auch durchaus mög- lieh ist, zwei oder mehrere pflanzliche Materialien verschiedenster Herkunft zu kombinieren; dabei können 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 oder mehr pflanzliche Materialien miteinander kombiniert werden. Bevorzugte Kombinationen an pflanzlichen Materialien im erfindungsgemäßen Festbrennstoff umfassen Stroh-Holz, Stroh-Rapspresskuchen, Holz-Rapspresskuchen, Stroh-Holz-Rapspressku-chen, usw.. Das Verhältnis der einzelnen pflanzlichen Materialien kann dabei variieren.

Erfindungsgemäß hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Festbrennstoff Glyzerin in einer Menge von 0,1 bis 40%, vorzugsweise von 1 bis 30%, noch mehr bevorzugt von 1 bis 25%, aufweist.

Bereits die Zugabe von wenigen Teilen Glyzerin zum pflanzlichen Material führt dazu, dass der Energieaufwand bei der Ver-pressung im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren reduziert werden kann. Die optimale Menge an Glyzerin im Festbrennstoff hängt auch vom pflanzlichen Material ab. Mit einigen wenigen Verpressungsversuchen lässt sich aber das ideale Verhältnis von Glyzerin zu pflanzlichem Material bestimmen.

Zu beachten ist bei der Herstellung von verpresstem Festbrennstoff aus pflanzlichem Material und Glyzerin auch, dass bei einer höheren Menge an Glyzerin der Presswiderstand erhöht werden sollte um kompakt verpressten Festbrennstoff zu erhalten.

Bei der Herstellung von Pellets, beispielsweise, kann der Presswiderstand durch die Auswahl geeigneter Matrizen, deren Bohrungen eine größere Länge aufweisen, erhöht werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stammt das Glyzerin aus der Herstellung von Biodiesel oder Fettsäuren.

Glyzerin fällt in großen Mengen bei der Herstellung von Biodiesel und Seife an. Da erfindungsgemäß Glyzerin jeglicher Reinheit verwendet werden kann, kann Glyzerin, welches direkt aus der Biodiesel- bzw. Seifenproduktion anfällt, mit pflanzlichem Material verpresst werden. Das erfindungsgemäß eingesetzte Glyzerin weist vorzugsweise eine Reinheit von mehr als 70%, noch mehr bevorzugt von mehr als 80%, auf.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Festbrennstoff als Pressling, Pellet, Brikett, Flocke oder Chip geformt.

Die Verpressung kann zu Presslingen verschiedener Dimensio- • · • · • · • · • · • · ·· ··. • « - 5 ··· · • « ·· «

nen erfolgen. Die Formstabilität dieser Presslinge wird durch eine geeignete Wahl der Dimensionierung bei der Formgebung und durch eine geeignete Wahl des Pressdruckes und bei Pellets zudem durch die Dicke der Matrizenscheibe bzw. des Matrizenrings erreicht. Bei einem geeigneten Anteil an pflanzlichem Material und Glyzerin und einem geeigneten Druck des Pressvorgangs werden formstabile und weitgehend abriebfeste Pellets oder Briketts erzeugt, sofern der formgebende Druck des Pressvorgangs gemäß einer Weiterbildung der Erfindung im Bereich von 15 bar bis 250 bar, vorzugsweise im Bereich von 25 bar bis 200 bar und besonders bevorzugt im Bereich von 30 bar bis 180 bar liegt. Dabei gilt, dass ausreichend formstabile und abriebfeste Presslinge erzeugt werden können, wenn bei der Produktion von bezüglich der Dimensionen größerer Presslinge der Druck entsprechend linear ansteigt. Bei der Pellet-Formgebung soll die Matrizendicke 15 mm nicht wesentlich unterschreiten, um somit einen ausreichenden Presswiderstand zu gewähren.

Die Pellets werden bevorzugt mittels eines Pelletierers in einer Größe im Bereich von 5 mm bis 50 mm und bevorzugt im Bereich von 10 mm bis 30 mm hergestellt, wobei je nach Zusammensetzung der Mischung auch größere Pellets oder Briketts, mit einer Größe im Bereich von 50 mm bis 500 mm, bevorzugt im Bereich von 100 mm bis 300 mm und besonders bevorzugt im Bereich von 150 mm bis 250 mm möglich sind. Der entscheidende Punkt hierbei ist, dass die Mischung hinsichtlich ihres Adhäsionsvermögens derart an die Größe der herzustellenden Pellets bzw. Briketts angepasst wird, dass nach dem Verpressen der Mischung eine ausreichende Festigkeit der Pellets bzw. Briketts gewährleistet ist. Der Durchmesser der erfindungsgemäßen Pellets und Briketts beträgt vorzugsweise 5 bis 20 mm (5 bis 15 mm, 5 bis 10 mm) bzw. 20 bis 150 mm (20 bis 120 mm).

Anstelle von Pellets und Briketts kann der erfindungsgemäße Festbrennstoff durch Walzen hergestellt werden. Dabei kann der Festbrennstoff in Flockenform gewonnen werden.

Die erfindungsgemäßen Chips sind Presslinge unterschiedlichster Form (z.B. rund oder eckig), die eine Fläche von ca. 0,5 bis 20 cm2, vorzugsweise von 1 bis 10 cm2, und eine Dicke von 0,5 bis 20 mm, vorzugsweise von 1 bis 5 mm, aufweisen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Festbrennstoff zumindest ein Presshilfsmit- • · ·· ·#·· ·· ···· • · • · • · • • · • · • · • · • • • · • · • ··· • • · • · • • • ·· • ·_ Ä - »· » · tel.

Erfindungsgemäß können dem Festbrennstoff vor dem Verpressen Bindemittel bzw. Presshilfsmittel zugesetzt werden. Als Presshilfsmittel gelten insbesondere chemisch nicht veränderte Produkte aus der primären Land- und Forstwirtschaft, wie z.B. Roggenmehl oder Maisstärke. Die zugesetzte Menge bei bekannten Pellets beträgt in der Regel weniger als 2 Gew.-%, kann aber erfindungsgemäß mehr betragen. Neben chemisch nicht veränderten Presshilfsmitteln aus der primären Land- und Forstwirtschaft gibt es eine große Zahl von nicht biogenen Presshilfsmitteln bzw. von chemisch veränderten Presshilfsmitteln aus der sekundären Biomasseverarbeitung (z.B. wasserlösliche Cellulosederivate, Lignin).

Das Presshilfsmittel ist daher vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Maisschrot, Stärke, insbesondere Kartoffelstärke oder Maisstärke, Roggenmehl, Polyglykole, Zucker, Glukosesirup, Papiermehl, Zellulosepulver und Kombinationen davon. Zucker und Glukosesirup können beispielsweise in einer Menge von 0,5% bis 25%, vorzugsweise von 1% bis 20%, zugesetzt werden.

Zusätzlich zu pflanzlichem Material, Glyzerin und gegebenenfalls Presshilfsmittel, kann der Festbrennstoff zusätzlich zumindest ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Graphit, Ruß, Glukose, Paraffin und Glykole umfassen.

Dieses zusätzliche Material kann einerseits dazu dienen die mechanische Stabilität des hergestellten Festbrennstoffs, andererseits um den Brennwert des Festbrennstoffs noch mehr zu erhöhen. Vorzugsweise kann beispielsweise Graphit in einer Menge von 0,5% bis 5% oder 1% bis 2%, Paraffin in einer Menge von 0,5% bis 5% oder 1% bis 3% oder 2% zugesetzt werden.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Festbrennstoffs aus pflanzlichem Material umfassend die Schritte: - Mischen des pflanzlichen Materials mit Glyzerin und - Verpressen der Mischung zu Presslingen, Pellets, Briketts, Flocken oder Chips.

Vor dem Vermischen der einzelnen Komponenten wird der Feuchtigkeitsgehalt des pflanzlichen Materials durch z.B. Trocknung auf eine Menge von ca. 1% bis 20%, vorzugsweise auf ca. 10% (z.B. auch 7% bis 15%) gebracht. Ferner kann das pflanzliche Ma- terial, sofern erforderlich, vor dem Vermischen auf eine bestimmte Größe gebracht werden. Je nachdem, wie die erfindungsgemäße Mischung verpresst wird, sollte das pflanzliche Material zerkleinert werden. Beispielsweise ist das pflanzliche Material bei der Herstellung von Pellets im Bereich von 1 pm bis 10 mm, vorzugsweise von 1 pm bis 5 mm, und bei der Herstellung von Briketts im Bereich von 1 pm bis 5 cm, vorzugsweise 1 pm bis 3 cm, zu zerkleinern. Die Zerkleinerung des pflanzlichen Materials kann beispielsweise mittels Cutter oder Koloplexmühle erfolgen. Eine Koloplexmühle weist zwei ineinander verschachtelte hochtourig rotierende Scheiben auf, die bestückt sind mit Zapfen von ca. 1,5 cm Durchmesser und 2 cm Höhe, welche spiegelbildlich angeordnet sind und im geschlossenen Gehäuse gegeneinander rotieren. Es entstehen große Scherkräfte, welche das trockene bzw. leicht feuchte Mahlgut zerkleinern.

Vor dem Verpressen wird das pflanzliche Material mit Glyzerin und gegebenenfalls mit weiteren Zusatzstoffen homogen vermischt. Das Vermischen kann durch das gleichzeitige Zugeben der einzelnen Komponenten in einen Teigkneter, Walzenstuhl oder Cutter erfolgen. Beim Cutter handelt es sich um mehrstufige scharfe, vorzugsweise runde, Messer, die mit hoher Drehzahl rotieren. Das Zerkleinerungsgut wird in einer großen, ringförmig bewegten Schale unter den Messern durch Feinschneiden zerkleinert. Es ist aber auch möglich, die einzelnen Komponenten stufenweise bzw. sequentiell dazu zu geben.

Das Verpressen kann erfindungsgemäß durch Ring- oder Flachmatrizenpressen oder aber durch Walzen erfolgen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das pflanzliche Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Stroh, Spelzen, Kleie, vorzugsweise Weizenkleie und Roggenkleie, Trester, vorzugsweise Traubentrester und Apfeltrester, Presskuchen, vorzugsweise aus Samenhüllen, insbesondere aus Raps, Sonnenblumen, Kürbiskernen und Maiskeimen, Kaffeefruchthaut, Holzspäne, Papier und Sägemehl.

Dem pflanzlichen Material wird Glyzerin vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 40%, vorzugsweise von 1 bis 30%, noch mehr bevorzugt von 1 bis 25%, zugesetzt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform stammt das Glyzerin aus der Herstellung von Biodiesel oder Fettsäuren.

Der Festbrennstoff wird vorzugsweise zu Presslingen, Pel- lets, Briketts, Flocken oder Chips verpresst.

Dem pflanzlichen Material wird vorzugsweise vor dem Verpres-sen zumindest ein Presshilfsmittel zugesetzt.

Das Presshilfsmittel ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Maisschrot, Stärke, insbesondere Kartoffelstärke oder Maisstärke, Roggenmehl, Polyglykole, Zucker, Glukosesirup, Papiermehl, Zellulosepulver und Kombinationen davon.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird dem pflanzlichen Material weiters zumindest ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Graphit, Ruß, Glukose, Paraffin und Glykole zugesetzt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Verpressen mit Ring- oder Flachmatrizenpressen durchgeführt.

Erfindungsgemäß kann das Verpressen des Festbrennstoffs mit jeglicher Art von Presse durchgeführt werden, die geeignet ist Presslinge, Pellets und Briketts zu formen. Insbesondere können Pressen wie in der EP 0 371 519, EP 0 489 046, US 4,979,887, DE 21 08 326, DE 27 56 647, FR 2 591 438 und EP 0 956 943 beschrieben verwendet werden. Zusätzlich dazu eignen sich auch die gängigen Arten von Brikettpressen.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung von Glyzerin zur Herstellung von verpresstem Festbrennstoff.

Die vorliegende Erfindung wird ferner durch das nachfolgende Beispiel näher erläutert, ohne jedoch auf dieses beschränkt zu sein.

Beispiel:

Glyzerin wurde bislang vor allem - in gereinigter Form - in der Pharmaindustrie eingesetzt. Auch wurden Versuche bezüglich eines Einsatzes in Biogasanlagen angestellt. Durch den gesteigerten Anfall sind zusätzliche Verwertungsschienen zu suchen.

Als mögliche Variante bietet sich die Vermischung mit Stroh oder Rapskuchen, einer anschließenden Verpressung zu Pellets für eine thermische Verwertung in automatisch beschickten Feuerungsanlagen an. Stroh und Rapskuchen fallen ebenfalls als Nebenprodukte der Getreideproduktion einerseits und der Herstellung von Rapsöl andererseits (für Speisezwecke oder als Ausgangsprodukt der

Biodieselherstellung) an.

In diesem Beispiel soll die Auswirkung der Beimischung von Glyzerin auf den Pelletierprozess selbst (Energieaufwand) und auf die Qualität der hergestellten Pellets (mechanische Stabilität) untersucht werden. Daraus wird abgeleitet, welche Menge an Glyzerin zu Stroh oder Rapskuchen beigemengt werden kann, um gute Pelletsqualität zu erzielen.

Eingesetzte Mischungen Für die Beurteilung der Pelletierbarkeit von Stroh und Rapskuchen in Mischung mit Glyzerin werden verschieden hohe Anteile an Glyzerin zu den Rohstoffen beigemengt. Auf Anregung des Auftraggebers wurde bei zwei Mischungen auch Honig als Substitut für Glukosesirup zugemischt. Folgende Mischungsverhältnisse wurden hergestellt:

Mischung Code Stroh [%] Rapskuchen [%] Glyzerin [%] Honig [%] 95_S/5_G A 95 — 5 — 90_S/10_G B 90 — 10 — 85_S/15_G C 85 — 15 — 8 0_S/2 0_G D 80 — 20 — 95_R/5_G E — 95 5 — 90_R/10_G F — 90 10 — 80_R/20_G G — 80 20 — 8 5_S /10_G / 5_H H 85 — 10 5 85_R/10_G/5_H I — 85 10 5

Tabelle 1: Zusammensetzung der Mischungen

Die Berechnung der Glyzerin- und Honigbeigabe erfolgte auf Basis der wasserfreien Masse der Rohstoffe Stroh und Rapskuchen. Das bedeutet, dass z.B. bei Mischung A zu je 95 g absolut trockenem Stroh 5 g Glyzerin gemischt wurden (als Frischmasse) .

Die Verpressung erfolgt mit einer Kahl-Flachmatrizenpresse Type 14-175. Die verwendete Matrize hat Bohrungen mit 6 mm Durchmesser und einer Länge von 45 mm. Daraus errechnet sich ein Pressverhältnis von 1:7,5. Diese Matrize wird im Labor • · « · « · · • · · f ··· · • · ♦ t · ··· · • · · · · · · · ·· *t- ]*Q _·· # ··· häufig eingesetzt für die Pelletierung von Halmgütern. Bei der Pelletierung von Holz wird üblicherweise eine Matrize mit einem Pressverhältnis von 1:5 eingesetzt.

Ermittlung des Energieverbrauchs bei der Pelletierung Für die Ermittlung des Energieverbrauches bei der Pelletierung kann an der Pelletierpresse die momentan aufgenommene Leistung abgelesen werden. Diese wird im Minutentakt dokumentiert und gleichzeitig während eines Versuches mindestens zweimal der Durchsatz gemessen. Daraus errechnet sich der spezifische Energieverbrauch je Kilogramm Pellets. Der Energieverbrauch wurde nur bei den Versuchen Ä,B,C,E und F durchgeführt. Bei den anderen Versuchen war aufgrund der Klebrigkeit keine gleichmäßige Zuförderung des Aufgabematerials in den Pressraum gewährleistet.

In Tabelle 2 sind die aufgenommene Leistung, die Durchsatzmenge und der daraus errechnete spezifische Energieverbrauch angeführt:

Versuch Code aufgenommene Leistung Durchsatz spezifischer Energiever brauch [kW] [kg/h] [kWh/kg] 95_S/5_G A 1,5 7,3 0,20 90_S/10_G B 1,2 6,8 0,18 8 5_S /15_G C 1,0 6, 6 0,15 95_R/5_G E 0,4 15,7 0,03 90_R/10_G F 1,2 53,3 0,02 Vergleich Laborpelletierung von Holz ca. 0,30

Tabelle 2: Energieverbrauch bei der Pelletierung

Ersichtlich ist, dass bei den Mischungen mit Stroh bei steigendem Anteil an Glyzerin der Energieverbrauch für die Pelletierung absinkt Daraus kann auf eine schmierende Wirkung von Glyzerin in den Matrizenbohrungen und einen damit verbundenen geringeren Presswiderstand geschlossen werden. Üblicherweise sinkt mit dem Presswiderstand auch die Härte und mechanische Stabilität der Pellets. Da durch die Zugabe von Glyzerin offen- sichtlich noch andere Bindemechanismen wirksam werden, als bei Holz und Halmgütern bekannt sind, kann bei Verwendung von Glyzerin mit geringen Pressdrücken und damit verbunden geringem Energieverbrauch eine gute Pelletsqualität erzielt werden.

Bei der Pelletierung von Rapskuchen wurde zur Abschätzung des Verhaltens bei der Pelletierung vorab ein Versuch mit reinem Presskuchen durchgeführt. Aufgrund des Restölgehaltes ist die Schmierung in den Matrizenbohrungen so stark, dass der Presskuchen lose durchfällt, wodurch keine geeigneten Rapskuchenpellets erzeugt werden konnten. Nach der Beigabe von Glyzerin wies das Aufgabematerial eine gewisse Klebrigkeit auf, so dass sich die Bohrungen füllten und Pellets produziert werden konnten.

Eine höhere Beigabe von Glyzerin, wie in Tabelle 2 ersichtlich, bewirkt wiederum einen verminderten Energieverbrauch bei der Pelletierung. Dieser liegt bei den Rapskuchenmischungen generell deutlich unter den Werten von Strohmischungen.

Messung der mechanischen Stabilität der Pellets

Die Messung der mechanischen Stabilität der Pellets erfolgt mit einem Abriebtester (Lignotester) der Marke Borregaard LTII.

In diesem Abriebtester werden etwa 100 g Pellets 1 Minute in einem Luftstrom von 70 mbar gewirbelt. Anschließend wird der dabei entstandene Feinanteil abgesiebt und die verbleibende Pellets-menge rückgewogen. Aus der Differenz der Masse der eingewogenen und der rückgewogenen Pellets wird der Abrieb errechnet. Bei Holzpellets gemäß ÖNÖRM M 7135 darf dieser maximal 2,3% betragen. Dieser Wert dient auch bei diesem Beispiel als Richtwert, um gute Qualität zu definieren. Die Untersuchung des Abriebs erfolgt durch Doppelbestimmung.

In Tabelle 3 ist die mechanische Stabilität der hergestellten Pellets zusammenfassend angeführt:

Mischung Code Abrieb 1 [%] Abrieb 2 [%] Mittelwert [%] 9 5_S/5_G A 1,30 1,20 1,25 90 S/10 G B o «J o 0,60 o O 8 5_S/15_G C 0,50 0,50 0,50 80_S/20_G D 1,10 l-1 > o 1,25 ·· ·ι. γ2 —·· * ·« ·· Μ·· ·· ···· • · · · · · « · ί · · · 9 « · # • · · · 9 9·< · »•• 9 9 9 · ·· #·· 90_R/10_G F 1,80 1,90 1,85 80_R/20_G G 1,50 1,80 1,65 85_S/10_G/5_H H 1,20 1,70 1,45 85_R/10_G/5_H I 1,60 1,70 1,65 Grenzwert für Holzpellets gemäß ÖNORM M 7135 2,30

Tabelle 3: Mechanische Stabilität der Pellets

Ersichtlich ist, dass bei den Mischungen von Stroh und Glyzerin eine Verbesserung der Pelletsqualität bei steigendem Glyzerinanteil gegeben ist. In diesem Beispiel war das Optimum bei einem Anteil im Bereich von etwa 15% erreicht. Bei noch höheren Glyzerinbeigaben tritt der bereits beschriebene Effekt ein, dass der Presswiderstand in den Matrizenbohrungen aufgrund der schmierenden Wirkung von Glyzerin zu stark absinkt und die Pellets schlecht verdichtet werden.

Trotzdem weisen alle Stroh-/Glyzerinmischungen sehr niedrige Abriebwerte auf. Der Grenzwert für ÖNORM-gerechte Holzpellets liegt, wie erwähnt, bei 2,3%.

Bei der Mischung von Rapskuchen und Glyzerin konnten ebenfalls Pellets mit guter Stabilität hergestellt werden. Die besten Pellets entstanden beim Versuch mit 20% Glyzerinbeigabe.

Eine weitere Verbesserung der Pelletsqualität bei weiter gesteigertem Glyzerinanteil ist aufgrund dieser Versuche durchaus zu erwarten.

Die Versuche mit Beigabe von 10% Glyzerin und 5% Glukosesirup brachten bei der Strohmischung keine Verbesserung der Pelletsqualität gegenüber der Zumischung von 10% bzw. 15% reinem Glyzerin. Bei der Untermischung zu Rapskuchen konnte eine leichte Verbesserung der Qualität gegenüber der Beimengung von 10% reinem Glyzerin erzielt werden.

Die Pellets mit Rapskuchen waren nach der Verpressung weicher im Vergleich zu den Strohpellets. Die Zugabe von Glyzerin bewirkt offenbar in der Auskühlphase eine Aushärtung der Pellets, so dass die oben dargestellten guten Abriebwerte gemessen werden.

Die verwendete Matrize ist die mit dem im Labor verfügbaren höchsten Pressverhältnis (längste Bohrung). Ab einem gewissen Anteil an Glyzerin sinkt der Pressdruck in den Bohrungen ab. ···· *· ·· ···· ·· ft I · ft · · ·· ··. • · · · · · • · · · • · «9« 13

Dieser Effekt kann durch die Verwendung noch längerer Bohrungen behoben werden.

Claims (18)

1. • · · • · · • · • · · ·· ·«. • · m • · · • ·?« • · Ϊ4 -*· Patentansprüche: 1. Gepresster Festbrennstoff umfassend zumindest ein pflanzliches Material und Glyzerin.
2. 2. Festbrennstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das pflanzliche Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Stroh, Spelzen, Kleie, vorzugsweise Weizenkleie und Roggenkleie, Trester, vorzugsweise Traubentrester und Apfeltrester, Presskuchen, vorzugsweise aus Samenhüllen, insbesondere aus Raps, Kürbiskernen, Sonnenblumen und Maiskeimen, Kaffeefruchthaut, Holzspäne, Papier und Sägemehl.
3. 3. Festbrennstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Festbrennstoff Glyzerin in einer Menge von 0,1 bis 40%, vorzugsweise von 1 bis 30%, noch mehr bevorzugt von 1 bis 25%, aufweist.
4. 4. Festbrennstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Glyzerin aus der Herstellung von Biodiesel oder Fettsäuren stammt.
5. 5. Festbrennstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Festbrennstoff die Form eines Presslings, von Pellets, Briketts, Flocken oder Chips aufweist.
6. 6. Festbrennstoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Festbrennstoff zumindest ein Presshilfsmittel umfasst.
7. 7. Festbrennstoff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Presshilfsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Maisschrot, Stärke, insbesondere Kartoffelstärke oder Maisstärke, Roggenmehl, Polyglykole, Zucker, Glukosesirup, Papiermehl, Zellulosepulver und Kombinationen davon.
8. 8. Festbrennstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Festbrennstoff weiters zumindest ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Graphit, Ruß, Glukose, Paraffin und Glykole umfasst.

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9. 9. Verfahren zur Herstellung eines Festbrennstoffs aus pflanzlichem Material umfassend die Schritte: - Mischen des pflanzlichen Materials mit Glyzerin und - Verpressen der Mischung zu Presslingen, Pellets oder Briketts, Chips oder Flocken.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das pflanzliche Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Stroh, Spelzen, Kleie, vorzugsweise Weizenkleie und Roggenkleie, Trester, vorzugsweise Traubentrester und Apfeltrester, Presskuchen, vorzugsweise aus Samenhüllen, insbesondere aus Raps, Sonnenblumen, Kürbiskernen und Maiskeimen, Kaffeefruchthaut, Holzspäne, Papier und Sägemehl.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem pflanzlichen Material Glyzerin in einer Menge von 0,1 bis 40%, vorzugsweise von 1 bis 30%, noch mehr bevorzugt von 1 bis 25%, zugesetzt wird.
12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Glyzerin aus der Herstellung von Biodiesel oder Fettsäuren stammt.
13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Festbrennstoff zu Presslingen, Pellets, Briketts, Flocken oder Chips verpresst wird.
14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem pflanzlichen Material vor dem Verpressen zumindest ein Presshilfsmittel zugesetzt wird.
15. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Presshilfsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Maisschrot, Stärke, insbesondere Kartoffelstärke oder Maisstärke, Roggenmehl, Polyglykole, Zucker, Glukosesirup, Papiermehl, Zellulosepulver und Kombinationen davon.
16. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass dem pflanzlichen Material weiters zumindest ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Graphit, Ruß,

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    • · Glukose, Paraffin und Glykole zugesetzt wird.
17. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpressen mit Ring- oder Flachmatrizenpressen durchgeführt wird.
18. 18. Verwendung von Glyzerin zur Herstellung von verpresstem Festbrennstoff. R 50343

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    A 1090/2007 Patentansprüche: 1. Gepresster Festbrennstoff umfassend zumindest ein pflanzliches Material und 1 bis 30% Glyzerin. 2. Festbrennstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das pflanzliche Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Stroh, Spelzen, Kleie, vorzugsweise Weizenkleie und Roggenkleie, Trester, vorzugsweise Traubentrester und Apfeltrester, Presskuchen, vorzugsweise aus Samenhüllen, insbesondere aus Raps, Kürbiskernen, Sonnenblumen und Maiskeimen, Kaffeefruchthaut, Holzspäne, Papier und Sägemehl. 3. Festbrennstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Festbrennstoff Glyzerin in einer Menge von 1 bis 25% aufweist. 4. Festbrennstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Festbrennstoff die Form eines Presslings, von Pellets, Briketts, Flocken oder Chips aufweist. 5. Festbrennstoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Festbrennstoff zumindest ein Presshilfsmittel umfasst. 6. Festbrennstoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Presshilfsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Maisschrot, Stärke, insbesondere Kartoffelstärke oder Maisstärke, Roggenmehl, Polyglykole, Zucker, Glukosesirup, Papiermehl, Zellulosepulver und Kombinationen davon. 7. Festbrennstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Festbrennstoff weiters zumindest ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Graphit, Ruß, Glukose, Paraffin und Glykole umfasst. 8. Verfahren zur Herstellung eines Festbrennstoffs aus pflanzlichem Material umfassend die Schritte: - Mischen des pflanzlichen Materials mit Glyzerin und - Verpressen der Mischung zu Presslingen, Pellets oder Briketts, Chips oder Flocken, wobei dem pflanzlichen Material nachgereicht R 50343 :-:13 • ···· ··· ·· A 1090/2007 Glyzerin in einer Menge von 1 bis 30% zugesetzt wird. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das pflanzliche Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Stroh, Spelzen, Kleie, vorzugsweise Weizenkleie und Roggenkleie, Trester, vorzugsweise Traubentrester und Apfeltrester, Presskuchen, vorzugsweise aus Samenhüllen, insbesondere aus Raps, Sonnenblumen, Kürbiskernen und Maiskeimen, Kaffeefruchthaut, Holzspäne, Papier und Sägemehl. 10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem pflanzlichen Material Glyzerin in einer Menge von 1 bis 25% zugesetzt wird. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Festbrennstoff zu Presslingen, Pellets, Briketts, Flocken oder Chips verpresst wird. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem pflanzlichen Material vor dem Verpressen zumindest ein Presshilfsmittel zugesetzt wird. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Presshilfsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Maisschrot, Stärke, insbesondere Kartoffelstärke oder Maisstärke, Roggenmehl, Polyglykole, Zucker, Glukosesirup, Papiermehl, Zellulosepulver und Kombinationen davon. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass dem pflanzlichen Material weiters zumindest ein Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Graphit, Ruß, Glukose, Paraffin und Glykole zugesetzt wird. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpressen mit Ring- oder Flachmatrizenpressen durchgeführt wird. 16. Verwendung von Glyzerin zur Herstellung von verpresstem Festbrennstoff umfassend 1 bis 30% Glyzerin. NACHGEREICHT