Verfahren zur Herstellung von Brennstoffbriketts. In gölzverarbeitungsbetrieben stellen die Säge- und Hobelspäne und sonstiges Fein material einen unerwünschten Abfall vor. Nachteilig ist insbesondere das geringe Schüttgewicht des Abfalles, das zur Folge hat, dass der Lagerraum gross ausfällt. Einen weiteren Nachteil bringt die Fähigkeit der Feuchtigkeitsaufnahme aus der Aussenluft mit sich, durch die der Wert des Abfalles für verschiedene Zwecke, insbesondere dort, herabgesetzt wird, wo Gegenstände aus gut ausgetrocknetem, hartem Holz hergestellt werden, wie z. B. Holzabsätze.
Eine direkte Verbrennung des Abfalles in Feuerungen ist. mit Schwierigkeiten ver bunden und für neuzeitige Kessel ungeeignet. Die Verbrennung bezweckt auch eher eine Beseitigung des Abfalles als eine wirtschaft liche Ausnützung desselben. In letzter Zeit steigt die Nachfrage nach einem zur Ver gasung in Generatoren für Fahrzeuge mit Verbrennungskraftmoteren geeigneten Holz. Die hierbei auf die Festigkeit und den Zu sammenhalt des zu vergasenden Stoffes bei der Beförderung und während der Vergasung gestellten Anforderungen scheiden die unmit telbare Anwendung von Sägespänen und der gleichen Abfälle zu diesem Zwecke aus.
Die Veredelung kleinstückiger, verholzte Stoffe enthaltender Materialien, insbesondere Sägespäne, durch Trockendestillation auf Holzkohle wurde bisher wirtschaftlich nicht gelöst, und die Eigenschaften der so gewon nenen Holzkohle verhindern deren Verwen- dung als üblichen Brennstoff in Stücken oder die Verbrennung in Fahrzeuggeneratoren.
Die Unwirtschaftlichkeit= der Trockendestil- lierverfahren wird hauptsächlich durch das geringe Schüttgewicht des Stoffes verur sacht, demzufolge Schwierigkeiten infolge des Bedarfes grosser Retorten, durch schlechte Wärmeleitung infolge der grossen Menge ein geschlossener Luft, die die flüchtigen Pro dukte der Trockendestillation verdünnt, und durch Herabsetzung der Ausbeute aller End produkte entstehen.
Bei dem einzigen be kannten Verfahren zur Verkohlung von Säge spänen, das bisher technisch durchgeführt wurde, wird sogar auf die Gewinnung sämt licher Nebenprodukte der Trockendestillation sowie auch eines bedeutenden Anteils an Holzkohle dadurch verzichtet, dass die Säge späne in einer drehbaren Trommelretorte, durch die bei teilweiser Verbrennung unter eingeschränktem Luftzutritt entstehende Wärme erhitzt werden.
Für die Verwertung von Holzabfall als Brennstoff erschien die Brikettierung als ge eignet. Eine Vorbedingung hierzu war ein ausreichend hoher Pressdruck, der die natür liche Elastizität des Holzes überwinden muss, sowie auch ein ausreichender Zusammenhalt der fertigen Briketts auch nach längerer Ein wirkung der Luftfeuchtigkeit.
Es sind nun zweierlei Verfahren zum Pressen von Briketts aus Holzspänen be kannt. Bei einem werden die Briketts aus ge trocknetem Abfall ohne Bindemittel gepresst. Die so hergestellten Briketts weisen den Nachteil auf, dass sie rasch Feuchtigkeit auf nehmen und dann auseinanderfallen. Zur Be förderung müssen sie deshalb vor Feuchtig keit geschützt werden. Sie vertragen nicht einmal eine längere Lagerung in einem Raum mit normaler Feuchtigkeit. Der Zusatz eines Bindemittels, wie z. B.
Montanwachs, verteuert die Herstellung und verhindert das Auseinanderfallen der Briketts während der Verbrennung nicht. Ein Zusatz von Abfall sulfitlauge als Bindemittel erfordert eine Trocknung des Gemisches vor der Brikettie- rung und verhindert den Zerfall der Briketts während der Verbrennung ebenfalls nicht.
Verfahren, bei denen das Bindemittel im Stoff durch die Erwärmung während des Pressvorganges selbst entstehen sollte, um die Holzspäne durch das geschmolzene Harz zu verbinden, haben keine technische Anwen dung gefunden.
Durch Pressen ungetrockneter Holzspäne in kaltem Zustand werden zusammenhän gende, zylindrische Stücke von einem Raum- gewicht von nur 500 kg/m' hergestellt, die zur Beförderung durch eine Brettumhüllung ge gen Auseinanderfallen gesichert werden müs sen. Den erwähnten Anforderungen entspre chen also die bisher erzeugten Briketts aus Abfallholzstoffen nicht; sie sind wegen ihrer ungenügenden Festigkeit während der Ver- kohlung zur Veredelung durch Trockendestil lation ungeeignet. Die gewonnene Holzkohle ist ebenfalls nicht fest genug.
Verfahren zur Trockendestillierung von Briketts aus Holz spänen unter dauernder Zusammendrückung durch einen Kolben, gegebenenfalls bei Un terteilung durch Querplattten, haben sich in folge Umständlichkeit im Betriebe nicht be währt.
Es ist bekannt, dass Holz als einen seiner Anteile Lignin enthält. Das Lignin verbindet im Holz die Zellulosefasern und verwandelt sich beim Dämpfen des Holzes und nachfol gender, durch plötzliche Expansion bewirkter Zerfaserung in eine plastische Masse, die un ter bestimmtem Druck, Wärme und Feuch tigkeitsbedingungen hart wird und die übri- gen aus dem ursprünglichen Holz anfallen den Anteile in eine harte, homogene Masse fest bindet. Dieses Verfahren der Zerfaserung wurde zum ersten Male von A.
S. Lyman in der USA-Patentsehrift Nr. 21077 beschrieben und von H. Mason zur Herstellung harter Platten durch Warmpressen angewandt. Die Umwandlung des Faserstoffes in eine harte, homogene Masse schreitet unter dem Einfluss der Wärme von der mit der heissen Pressplatte in Berührung stehenden Oberfläche gegen das Innere vor.
Ohne Zweifel können grössere Mengen Holzabfall lediglich als Brennstoff wirt schaftlich verwertet werden. Es wurde ge funden, dass die thermoplastischen Eigen schaften der Holzmasse unter Einwirkung von Druckdampf in unerwarteter Weise beim Pressen eines derartig vorbereiteten Holz abfalles in Briketts ohne Bindemittel zum Vorschein tritt. Die Briketts sind fest, und am Querschnitt kann die Homogenisierung des Stoffes zu einer harten, glasartigen Masse klar beobachtet werden. Die auf diese Weise hergestellten Briketts sind dann nicht nur bei der Lagerung, sondern auch während der Verbrennung dauerhaft. Die Festigkeit der homogenisierten Masse lässt es sogar zu, dass dem zum Pressen vorbereiteten Stoff auch andere brennbare Massen beigemischt wer den, die an- und für sich nicht brikettierbar sind, wie z.
B. Grudekoks.
Es wurde gefunden, dass eine wesentliche Vorbedingung dazu, dass die holzhaltige Masse thermoplastische Eigenschaften ge winnt, der Einfluss des Wasserdampfes unter höherer Temperatur und somit erhöhten Druckes vorstellt, wenn der so vorbereitete Abfall ohne Bindemittel pressbar sein soll. Die in der Regel auftretende Feinkörnigkeit des Abfalles stellt einen Vorteil für die Durchdringung der Dampfeinwirkung in die Tiefe dar, so da.ss die an sich vorteilhafte vorherige Einwirkung von Wasser unter Druck gegenüber der Dampfeinwirkung nicht notwendig ist.
Dadurch wird bei der Fein körnigkeit und verhältnismässig geringen Schüttgewicht des Stoffes mit der Dämpfung an Stelle der Sättigung mit Druckwasser das Auslangen gefunden und weiterhin viel Dampf erspart, der nicht ausgenützt, viel mehr Schwierigkeiten bei der plötzlichen Ex pansion des Druckwassers bei der nachfol genden Druckentlastung verursachen würde.
Infolge der Feinkörnigkeit des Ausgangs stoffes wird ohne Beeinträchtigung der Zhermoplastizität des resultierenden Abfalles die Anwendung der Dampfeinwirkung unter niedrigeren Drücken das gewünschte Ergeb nis geben, wenn der Dampf ausreichend lange Zeit einwirkt, so dass die Anwendung einer plötzlichen Expansion hochgespannten Damp fes zur Zerfaserung des Stoffes, wie diese für die vollkommene Zerfaserung zur Her stellung von Faserstoffen notwendig ist, nicht erforderlich ist.
Am vorteilhaftesten wird der holzhaltige Abfall während einer Zeit von 5 bis 45 Minuten der Einwirkung von Wasserdampf unter einem Druck von 15 bis 25 Atm. ausgesetzt, je nach der Qua lität und Grösse des Rohstoffes. Für die Herstellung eines Faserstoffes nach dem Verfahren von Mason kommt es nicht darauf an, ob der zerfaserte Stoff feucht anfällt, nachdem dieser sowieso bei der nachfolgenden Verarbeitung sortiert und in einem wässrigen Mittel von einer Konzen tration 1/2 bis 4% raffiniert wird. .
Für die Herstellung von Brennstoff ist jedoch der Feuchtigkeitsgehalt im Stoff eine sehr wichtige Bedingung, und es ist des halb vorteilhaft, dass zur Erzielung der Thermoplastizität die blosse Einwirkung ge sättigten Dampfes ausreicht, der zum grossen Teil bei der Expansion das Material wieder verlässt. Es ist jedoch notwendig, den so zu- bereiteten Abfall vor dem Pressen mässig zu trocknen.
Es wurde jedoch auch gefunden; dass durch Anwendung überhitzten Dampfes bei einer niedrigeren Temperatur als 300 die Feuchtigkeit des resultierenden Schrotes auf 13 bis 15 % herabgesetzt wird, so dass der so vorbereitete Holzabfall ohne vorherige Trock nung brikettiert werden kann. Der gedämpfte Holzabfall wird dann in einer Brikettpresse irgendeiner bekannten Bauart gepresst. Die gewonnenen Briketts sind sehr fest und behalten ihren Zusammen halt beliebig lange Zeit. Sie brennen lang samer als Holz, annähernd ähnlich wie Braun kohle und zerfallen beim Brennen nicht. In folge der chemischen Einwirkung der Dämp fung ergeben sie während der Verbrennung weniger flüchtige, brennbare Stoffe als Holz.
Sie können in jedweder Feuerung für stücki- gen Brennstoff sowie auch in ortsfesten und Fahrzeuggeneratoren zur Verbrennung ge langen.
Es ist selbstverständlich, dass nach dem erfindungsgemässen Verfahren ausser übli cher Holzabfälle jedwedes Holz überhaupt nach vorheriger Zerhackung oder Zermahlung sowie auch jedwede verholzte Masse, die Zellulose und Lignin enthält, verarbeitet werden kann, wie z. B. Flachstroh und Zuk- kerrohr-Baga-sse und dergleichen.
Das gedämpfte Holz ist so weit plastisch, dass es mit Vorteil als Bindemittel zum Brikettieren anderer brennbarer Stoffe ver wendet werden kann, auch wenn die letzteren an und für sich nicht brikettierbar sind.
So kann es vor allem als Bindemittel für rohe, ungedämpfte Holzspäne angewendet werden. Auch feinkörniger Abfall verschie dener Zusammensetzung, wie z. B. Müll, kann mit der thermoplastischen, zerfaserten, hol zigen Masse vermischt und brikettiert wer den. Beim Brikettieren von Kohle oder Koh lenstaub mit gedämpftem Holz werden Bri ketts gewonnen, die besser brennen als die Kohle selbst und vollkommener verbrennen. In bedeutendem Masse äussert sich eine Herabsetzung des Aschengehaltes gegenüber blosser Kohle.
Dies fällt insbesondere beim Verbrennen in fahrbaren Generatoren ins Ge wicht, wo vollkommene Verbrennung und niedriger Aschengehalt gefordert wird, wes halb auch blosse Kohle in Generatoren nicht anwendbar ist, höchstens Anthrazit mit nied rigem Aschengehalt. Die Festigkeit und Dauerhaftigkeit der Briketts mit Kohle zusatz ist eine sehr gute.
Das gedämpfte Holz ist ebenfalls ein vorteilhaftes Bindemittel für Koksstaub und für Grudekoks, welche an sich mehr um ständlich verbrennbar sind und gewöhnlich Feuerungen besonderer Konstruktion erfor dern, wodurch deren Verwertung sehr ein geschränkt ist. Die Einheitlichkeit der durch das Pres sen des gedämpften Holzstoffes gewonnenen Masse äussert sich besonders bei der in üb lichen Retorten ausgeführten Trockendestil lation. Der Stoff verkohlt in den Briketts ohne Zerfall glatt auf feste Holzkohle von derselben Form wie die Briketts und gibt Nebenprodukte, d. i.
Holzessig, Teer und Gas, von derselben Güte, wie diese die Neben produkte der Verkohlung von Stückholz auf weisen, was dadurch erklärbar ist, dass die Bestandteile des Holzes ausser der Plastifi- zierung des Lignins keine Veränderung er fahren haben. Für die Trockendestillierung ist es mög- lieli, grössere Briketts herzustellen, z. B. in der Grösse von Scheitern, um diese zum Auf laden auf in neuzeitliche Retorten einschieb bare Wagen geeignet zu machen.
<I>Beispiel 1:</I> Beim Fräsen von Schuhabsätzen aus Bu chenholz anfallende Späne wurden durch überhitzten Dampf von 20 Atm. bei einer Temperatur von 280 während einer Zeit von 15 Minuten gedämpft. Die gwonnene Masse enthielt unmittelbar nach Ablassen des Druk- kes <B>13,2%</B> Feuchtigkeit und war beim An fühlen trocken. Sie wurde durch eine Kol- benbrikettierungspresse brikettiert.
Die her gestellten Briketts in Form niedriger Zylin der wiesen eine Feuchtigkeit von 4,3%, Asche 2,9%, eine Verbrennungswärme von 4790 Kal., einen Heizwert von 4489 Kal., eine Druckfestigkeit der Fläche nach von 600 kg)cm' und der Quere nach von 211 kg/cm', eine Saugfähigkeit im Wasser innerhalb einer Stunde unter 5 % und eine Widerstandsfähigkeit gegen Abreiben von 2 bis 3 % auf.
<I>Beispiel 2:</I> Ein Teil gedämpften Holzes, wie im Bei spiel 1, wurde mit zwei Teilen roher Späne vermischt und da.s Gemisch durch eine Brik- kettierungspresse, wie im Beispiel 1, gepresst. Es wurden feste Briketts gewonnen.
Beispiel <I>3:</I> Ein Teil gedämpften Buchenholzes, wie im Beispiel 1, wurde mit drei Teilen Grude- koks vermischt und das Gemisch durch eine Brikettierungspresse, wie im Beispiel 1, ge- presst. Es wurden ausreichend feste, gut brennbare Briketts gewonnen.
Wurden nach Beispiel 1 hergestellte Briketts einer Trockendestillierung in einer normalen Retorte unterworfen, so wies die gewonnene Holzkohle eine Feuchtigkeit von 4,5 %, einen Aschengehalt von 8,9 %, eine Verbrennungswärme von 6775 Kal., einen Heizwert von 6700 Kal. und eine Druck festigkeit von 14 kg/m= auf.
Process for the production of fuel briquettes. In gölz processing plants, sawdust, wood shavings and other fine material represent undesirable waste. A particular disadvantage is the low bulk weight of the waste, which means that the storage space is large. Another disadvantage is the ability to absorb moisture from the outside air, which reduces the value of the waste for various purposes, especially where objects are made of well-dried, hard wood, such as wood. B. wooden heels.
A direct incineration of the waste in furnaces is. connected with difficulties and unsuitable for modern boilers. Incineration also aims to dispose of the waste rather than to make economic use of it. Recently, there has been an increasing demand for wood suitable for gasification in generators for vehicles with internal combustion engines. The requirements placed on the strength and cohesion of the substance to be gasified during transport and during gasification rule out the direct use of sawdust and the same waste for this purpose.
The refinement of small-sized materials containing lignified materials, especially sawdust, by dry distillation on charcoal has not yet been solved economically, and the properties of the charcoal thus obtained prevent its use as common fuel in pieces or combustion in vehicle generators.
The inefficiency of the dry distillation process is mainly caused by the low bulk density of the substance, consequently difficulties due to the need for large retorts, poor heat conduction due to the large amount of closed air that dilutes the volatile products of the dry distillation, and a reduction in the Yield of all end products.
In the only known process for charring sawdust, which was previously carried out technically, the recovery of all Licher by-products of dry distillation as well as a significant proportion of charcoal is dispensed with because the sawdust is stored in a rotating drum retort through the partial combustion with restricted access to air.
Briquetting appeared to be suitable for recycling wood waste as fuel. A prerequisite for this was a sufficiently high pressure that had to overcome the natural elasticity of the wood, as well as sufficient cohesion of the finished briquettes even after prolonged exposure to air humidity.
There are now two methods of pressing briquettes from wood chips are known. In one, the briquettes are pressed from dried waste without a binding agent. The briquettes produced in this way have the disadvantage that they quickly absorb moisture and then fall apart. They must therefore be protected from moisture in order to be transported. They cannot even tolerate prolonged storage in a room with normal humidity. The addition of a binder, such as. B.
Montan wax makes production more expensive and does not prevent the briquettes from falling apart during combustion. The addition of waste sulphite liquor as a binder requires the mixture to be dried before briquetting and also does not prevent the briquettes from disintegrating during incineration.
Processes in which the binding agent in the fabric itself should be created by the heating during the pressing process in order to connect the wood chips with the melted resin have not found any technical application.
By pressing undried wood chips in a cold state, coherent, cylindrical pieces with a volume weight of only 500 kg / m 'are produced, which have to be secured against falling apart for transport by a board covering. The briquettes made from waste wood materials so far do not meet the requirements mentioned; Because of their inadequate strength during carbonization, they are unsuitable for refinement by dry distillation. The charcoal obtained is also not strong enough.
Processes for the dry distillation of briquettes made of wood shavings with constant compression by a piston, if necessary with Un subdivision by transverse plates, have not been successful as a result of the inconvenience of the company.
It is known that wood contains lignin as one of its components. The lignin binds the cellulose fibers in the wood and is transformed into a plastic mass when the wood is steamed and the subsequent fraying caused by sudden expansion, which hardens under certain pressure, heat and humidity conditions and the rest of the wood is obtained from the original wood firmly binds the shares into a hard, homogeneous mass. This fiberization process was first used by A.
S. Lyman in U.S. Patent Bulletin No. 21077 and used by H. Mason to manufacture hard panels by hot pressing. The transformation of the fibrous material into a hard, homogeneous mass proceeds under the influence of the heat from the surface in contact with the hot press plate towards the interior.
There is no doubt that larger amounts of wood waste can only be used economically as fuel. It was found that the thermoplastic properties of the wood mass under the action of pressurized steam unexpectedly emerge when pressing such prepared waste wood into briquettes without a binder. The briquettes are solid and the homogenization of the substance to a hard, glass-like mass can be clearly observed on the cross-section. The briquettes produced in this way are then durable not only during storage, but also during combustion. The strength of the homogenized mass even allows other combustible masses to be added to the material prepared for pressing, which in and of themselves cannot be briquetted, such as.
B. Grudekoks.
It has been found that an essential precondition for the wood-containing mass to gain thermoplastic properties is the influence of the water vapor under higher temperature and thus increased pressure if the waste prepared in this way is to be compressible without binding agent. The fine-grainedness of the waste, which usually occurs, is an advantage for the penetration of the effect of steam into the depths, so that the previously advantageous effect of water under pressure compared to the effect of steam is not necessary.
As a result, the fine grain and relatively low bulk density of the substance with damping instead of saturation with pressurized water is sufficient and a lot of steam continues to be saved, which is not used, causing much more difficulties in the sudden expansion of the pressurized water during the subsequent pressure relief would.
As a result of the fine-grained nature of the starting material, the application of steam under lower pressures will give the desired result without impairing the thermoplasticity of the resulting waste if the steam is applied for a sufficiently long time, so that the use of a sudden expansion of high-tension steam to shred the fabric, as this is necessary for the complete defibration for the manufacture of fibrous materials is not necessary.
Most advantageously, the wood-containing waste becomes during a time of 5 to 45 minutes of exposure to water vapor under a pressure of 15 to 25 atm. exposed, depending on the quality and size of the raw material. For the production of a fiber material according to the Mason process, it does not matter whether the fiberized material is moist, after it is sorted in the subsequent processing and refined in an aqueous medium with a concentration of 1/2 to 4%. .
For the production of fuel, however, the moisture content in the material is a very important condition, and it is therefore advantageous that the mere action of saturated steam is sufficient to achieve thermoplasticity, which largely leaves the material again during expansion. However, it is necessary to dry the waste prepared in this way moderately before pressing.
However, it was also found; that by using superheated steam at a temperature lower than 300 the moisture of the resulting meal is reduced to 13 to 15%, so that the wood waste prepared in this way can be briquetted without prior drying. The steamed wood waste is then pressed in a briquette press of some known type. The briquettes obtained are very firm and hold together for any length of time. They burn more slowly than wood, roughly similar to brown coal and do not disintegrate when burned. As a result of the chemical action of the steaming, they produce less volatile, flammable substances than wood during combustion.
They can be burnt in any furnace for lump fuel as well as in stationary and vehicle generators.
It goes without saying that by the method according to the invention, apart from übli cher wood waste, any wood after previous chopping or grinding as well as any woody mass containing cellulose and lignin can be processed, such as. B. Flat straw and sugar cane Baga-sse and the like.
The steamed wood is so plastic that it can be used with advantage as a binding agent for briquetting other combustible materials, even if the latter cannot be briquetted in and of themselves.
It can be used primarily as a binder for raw, undamped wood chips. Fine-grained waste of various compositions, such as. B. garbage can with the thermoplastic, frayed, holy mass mixed and briquetted who the. Briquetting coal or coal dust with steamed wood produces briquettes that burn better than the coal itself and burn more perfectly. There is a significant reduction in the ash content compared to pure coal.
This is particularly important when burning in mobile generators, where complete combustion and a low ash content are required, which is why even coal alone cannot be used in generators, at most anthracite with a low ash content. The strength and durability of the briquettes with the addition of coal is very good.
The steamed wood is also an advantageous binder for coke dust and for Grudekoks, which in themselves are more cumbersome and usually require special construction furnaces, which means that their use is very limited. The uniformity of the mass obtained by pressing the steamed wood pulp is particularly evident in the dry distillation carried out in conventional retorts. The matter in the briquettes charring smoothly on solid charcoal of the same shape as the briquettes without disintegration and gives by-products, i.e. i.
Wood vinegar, tar and gas, of the same quality as the by-products of the charring of logs, which can be explained by the fact that the components of the wood have not undergone any change apart from the plasticization of the lignin. For dry distillation it is possible to produce larger briquettes, e.g. B. the size of failure to make them suitable for loading on in modern retorts bare cars.
<I> Example 1: </I> When milling shoe heels made of beech wood, chips that were produced were removed by superheated steam of 20 atm. steamed at a temperature of 280 for a period of 15 minutes. Immediately after releasing the pressure, the mass obtained contained <B> 13.2% </B> moisture and was dry to the touch. It was briquetted through a piston briquetting press.
The briquettes made in the form of low cylinders had a moisture content of 4.3%, ashes 2.9%, a heat of combustion of 4790 calories, a calorific value of 4489 calories, a compressive strength of the area after of 600 kg) cm 'and across the board of 211 kg / cm ', an absorbency in water within one hour below 5% and a resistance to abrasion of 2 to 3%.
<I> Example 2: </I> A part of steamed wood, as in example 1, was mixed with two parts of raw chips and the mixture was pressed through a briquetting press, as in example 1. Solid briquettes were obtained.
Example <I> 3: </I> One part of steamed beech wood, as in example 1, was mixed with three parts of green coke and the mixture was pressed through a briquetting press, as in example 1. Sufficient solid, easily combustible briquettes were obtained.
If briquettes produced according to Example 1 were subjected to dry distillation in a normal retort, the charcoal obtained had a moisture content of 4.5%, an ash content of 8.9%, a heat of combustion of 6775 cal., A calorific value of 6700 cal. And a Compressive strength of 14 kg / m = on.