CZ2005775A3

CZ2005775A3 - Meadow vegetation-based fuel

Info

Publication number: CZ2005775A3
Application number: CZ20050775A
Authority: CZ
Inventors: Hutla@Petr; Verner@Robert
Original assignee: Výzkumný ústav zemedelské techniky, p. o.; Verner, A. S.
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2007-06-27
Also published as: CZ301869B6

Abstract

Palivo na bázi lucních porostu, jehoz podstata spocívá v tom, ze je tvoreno smesí, obsahující základní energetickou rostlinu ve forme lucních porostu, s obsahem vody do 20 % hmotnostních, v podílu od50 do 94 % hmotn., uhlí v podílu od 4 do 20 % hmotn., dále obsahující dalsí spalitelné prísady s podílem od 0 do 25 % hmotn. a jeste obsahující nespalitelné prímesi v podílu od 0,01 do 5 % hmotn.The fuel based on lucerne stands, consisting in a mixture consisting of a basic energy plant in the form of lucerne, with a water content of up to 20% by weight, in a proportion of 50 to 94% by weight, coal in a proportion of 4 to 20% % by weight, further comprising further combustible additives with a proportion of from 0 to 25% by weight. and still containing non-combustible admixtures in a proportion of from 0.01 to 5% by weight.

Description

Palivo na bázi lučních porostůFuel based on meadow stands

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká pevných paliv, a sice paliv na bázi obnovitelných zdrojů, kde obnovitelným zdrojem jsou rostliny, které se pěstují, sklízejí a upravují za účelem vytvoření či sestavení paliva, používaného pak spalováním k přeměně se získáním tepelné energie, použité následně především k vytápění a k přípravě teplé užitkové vody. Případně se používají rostliny, nebo jejich části, pro které není jiné, ekonomicky výhodnější použití.The invention relates to solid fuels, namely renewable-based fuels, where renewable resources are plants which are grown, harvested and treated to produce or assemble fuel, which is then used by combustion to convert to obtain thermal energy, used primarily for heating and for domestic hot water. Optionally, plants or parts thereof are used for which there is no other, more economically advantageous use.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

V současnosti je známo používání paliv na bázi rostlin. Vedle dřeva se používá k topení také některých dalších rostlin, které se často přímo za účelem spalování i pěstují. Někdy dochází ke spalování travin či obilovin, a to ve formě úsušků či slámy. Použití těchto materiálů není všeobecně rozšířené a k jejich spalování dochází spíše výjimečně a nepravidelně, zpravidla v těch případech, pokud pro tyto materiály momentálně není jiné použití a stávají se v té chvíli odpadovým materiálem. Problém zde spočívá v tom, že pro nepravidelnost dodávky těchto materiálů se nevyplatí investovat do zpracovacího zařízení, a to ani pro případ drobnější, ani pro případ rozsáhlejší výroby. Takovým zpracovacím zařízení je zpravidla peletovací lis, který vysušené posledně jmenované materiály slisovává na tzv. pelety, tedy na útvary v podobě tablet či válečků, které jsou obvyklým a přijatelným způsobem skladovatelné, dopravovatelné a použitelné nejen v běžných, nebo jednoduše upravených kotlích či kamnech, ale také jsou použitelné pro spalování v automatických kotlích. Z uvedených důvodů se začalo v poslední době s pěstováním tzv. energetických rostlin, kde s ohledem na záměrné pěstování plánovaného objemu takové suroviny již z ekonomického pohledu je reálné plánovat vv » · » · ·The use of plant-based fuels is currently known. In addition to wood, some other plants, which are often grown directly for combustion, are also used for heating. Sometimes grass or cereals are burnt, either in the form of desserts or straw. The use of these materials is not widespread and their combustion is rather rare and irregular, usually in those cases, unless there is currently no other use for these materials and become waste material at that time. The problem here is that, because of the irregularity of supply of these materials, it is not worth investing in processing equipment, either in the case of smaller or larger production. Such a processing device is generally a pelleting press which compresses the dried of the latter into so-called pellets, i.e. tablets or roller formations, which can be stored, transported and used in conventional and acceptable manner not only in conventional or simply prepared boilers or stoves, but also useful for combustion in automatic boilers. For these reasons, the so-called energetic plants have recently been cultivated, where, in view of the deliberate cultivation of the planned volume of such a raw material, it is feasible to plan in »» »· ·

9 9 · · · *·*··« · ·· « · • » · · · · · ··» · ··« ♦ ·♦· ·· ··· současně investici do peletizačnich lisů. U energetických rostlin bývá ovšem problémem, pokud vykazují relativně nízkou teplotu tavení popela. Tím pak dochází dříve a ve větší míře k zanášení roštu v kotli, a to s velmi obtížným čištěním. Také bývá problémem u již zhotovených pelet, pokud nemají dostatečnou soudržnost, resp. pokud mají příliš veliký otěr a odrol. Tak například je známo, že pelety na bázi slámy mají celkově malou soudržnost, takže se často rozpadají. To je sice řešitelné dalšími přísadami či úpravami, ale ovšem většinou za cenu technologických komplikací a zvýšení výrobních nákladů. Jako energetické rostliny jsou známy například konopí, hyso, čirok, koriandr, Inička, šťovík, chrastice, křidlatka, případně i řepka, resp. řepková sláma. Z energetických rostlin, vedle dřeva a dřevných odpadů, se zejména jeví jako vhodný energetický šťovík, chrastice, křidlatka, nebo obilní sláma. Co se týče křídlatky, není zpravidla její pěstování povoleno, neboť je » považována za invazivní rostlinu. Mezi energetickými rostlinami se jeví jako zvláště výhodný energetický šťovík, neboť dává jedny z nejvyšších výnosů. Pro případ peletizace a následného spalování ovšem energetický šťovík vykazuje relativně nízkou teplotu tání popela, a sice 1160°C. Také soudržnost pelet vyrobených z energetického šťovíku není dostatečně vyhovující. Ani z energetického pohledu není energetický šťovík surovinou, resp. palivem, s mimořádně vysokou výhřevností.9 9 Simultaneously investing in pelletizing presses. However, it is a problem with energy plants that they have a relatively low melting point for ash. As a result, the grate in the boiler becomes clogged earlier and to a greater extent with very difficult cleaning. It is also a problem with already made pellets, if they do not have sufficient cohesion, respectively. if they have too much abrasion and odrol. For example, it is known that straw-based pellets have a generally low cohesion, so that they often disintegrate. Although this can be solved by other additives or modifications, but mostly at the cost of technological complications and increased production costs. As energy plants are known, for example, hemp, hyso, sorghum, coriander, inca, sorrel, rattlesnake, aileron, or rape, respectively. rape straw. Among energy plants, besides wood and wood waste, energy sorrel, rattlesnake, aileron or cereal straw seem to be particularly suitable. As far as knotweed is concerned, it is generally not allowed to grow, as it is considered an invasive plant. Among energy plants, energy sorrel appears to be particularly advantageous as it yields some of the highest yields. However, in the case of pelletization and subsequent combustion, the energy sorrel shows a relatively low melting point of ash, namely 1160 ° C. Also, the consistency of pellets made from energy sorrel is not satisfactory. Even from the energy point of view, energy sorrel is not a raw material, respectively. fuel, with extremely high calorific value.

Jako enegeticky výhodnější, resp. s vyšší výhřevností, se jeví peletizované dřevní odpady, příkladně pelety z pilin, ze štěpků a z kůry. Takových surovin ale nebývá často k dispozici velké množství, pouze v okolí dřevozpracujících podniků, přičemž navíc piliny a štěpky se v poslední době stále více zpracovávají, příkladně na nábytkové, interiérové či podlahové desky. Byly též činěny pokusy naopak s přidáváním menších množství energetických rostlin do uhelných briket, a to s cílem zlepšovat vlastnosti těchto briket, pokud jde o složení emisí, vznikajících při spalování. Takové brikety, vyráběné stále na bázi uhlí, ale neřešily podstatné a masovější zapojení energetických rostlin jako zdroje obnovitelné energie. Na druhé straně v poslední době přibývá jednak stébelnatých materiálů, zbývajících jako odpad, příkladně obilní sláma nebo sláma z řepky, jednak, v návaznosti na útlum osévání části zemědělských ploch příkladně obilninami, vyskytují se ve větší míře neobdělávané pozemky, vhodné pro pěstování energetických rostlin, kde nejjednodušší je pěstování, resp. sklízení přirozeně vyrostlých lučních porostů. Luční porosty se také v poslední době stávají materiálem, kde při redukci živočišné výroby je problém, jak nyní likvidovat dříve zkrmované posečené luční porosty, resp.As enegetically advantageous, respectively. With higher calorific value, pelletized wood waste appears, for example pellets from sawdust, chips and bark. However, such raw materials are often not available only in the vicinity of wood-processing companies, and more recently sawdust and wood chips are being increasingly processed, for example, into furniture, interior or floor panels. On the contrary, attempts have also been made to add smaller amounts of energy plants to coal briquettes, with the aim of improving the properties of these briquettes in terms of the composition of combustion emissions. Such coal-based briquettes did not address the substantial and massive involvement of energy plants as a renewable energy source. On the other hand, there have recently been increasing stalks remaining as waste, for example cereal straw or rape straw, and, secondly, because of the reduction in the sowing of part of agricultural areas, for example by cereals, where the simplest is cultivation, respectively. harvesting naturally grown meadow stands. Meadows have also recently become a material, where the reduction of livestock production is a problem, how to dispose of previously fed cut grassland, respectively.

usušené, ve formě sena. Využití posledně jmenovaného materiálu naráží při spalování pro energetické účely na problém nevyhovujícího složení spalin.dried, in the form of hay. The use of the latter material encounters the problem of inconvenient flue gas composition during combustion for energy purposes.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené problémy se v podstatné míře řeší vytvořením technologicky a ekonomicky výhodného paliva s příznivými jak skladovacími, tak i spalnými vlastnostmi, kde palivo je vytvořeno na bázi lučních porostů, podle předkládaného vynálezu, a kde podstata spočívá vtom, že palivo je tvořeno směsí, obsahující základní energetickou rostlinu ve formě lučního porostu, s obsahem vody do 20% hmotnostních, v podílu hmotnostním od 50 do 94%, uhlí v podílu hmotnostním od 4 do 20% ,dále obsahující další spalitelné přísady s podílem hmotnostním od 0 do 25%, a to s výhodou případně vybrané, samostatně nebo v kombinaci, z rozsahu další energetické rostliny, dřevo a stromová kůra, sláma obilní, sláma řepková, kde v každém případě každá z použitých spalitelných přísad má obsah vody do 50% hmotnostních, a ještě obsahující nespalitelné příměsi v podílu hmotnostním od 0,01 do 10%. Výhodné je, jestliže luční porosty i spalitelné přísady jsou použity ve formě částic o rozměrech od 0,1 do 10mm. Také je výhodné, jestliže jako další energetické rostliny jsou použity rostliny z rozsahu: chrastice, křídlatka, energetický šťovík a laskavec. Výhodou je, jestliže se ve směsi použije alespoň jednoho druhu spalitelné přísady, o podílu hmotnostním ve směsi alespoň 5%. Zejména je výhodné, jestliže každého druhu spalitelné přísady se použije ve směsi alespoň 5% hmotnostních. Případně může být i výhodou, jestliže spalitelných přísad jsou alespoň dva druhy, kde jeden druh je zastoupen ve směsi v podílu hmotnostním alespoň 5% a další použité druhy jsou ve směsi zastoupeny v podílu hmotnostním alespoň 1%. Celkově je výhodou, je-li podíl lučních porostů ve směsi od 80 do 90% hmotnostních. V každém případě je výhodné, jestliže směs je upravena ve formě briket nebo pelet o měrné hmotnosti od 0,2 do 1,8 g/cm³. Pelety mají s výhodou rozměry od 0,4 do 8 cm. Zejména je výhodné, mají-li pelety rozměry od 0,6 do 3 cm.Said problems are substantially solved by providing a technologically and economically advantageous fuel having favorable both storage and combustion properties, wherein the fuel is based on grassland according to the present invention, and wherein the fuel consists of a mixture comprising energy plant in the form of meadow grass, with a water content of up to 20% by weight, in a proportion by weight of from 50 to 94%, coal in a proportion by weight of from 4 to 20%, further comprising other combustible additives with a proportion by weight of 0 to 25%; preferably optionally selected, alone or in combination, from the range of other energy plants, wood and tree bark, cereal straw, rapeseed straw, wherein in each case each of the combustible ingredients used has a water content of up to 50% by weight and still containing non-combustible impurities from 0.01 to 10% by weight. It is preferred that both the grassland and the combustible ingredients are used in the form of particles having a size of from 0.1 to 10 mm. It is also preferred that plants of the range: rattlesnake, knotweed, energy sorrel, and amaranth are used as additional energy plants. Advantageously, at least one type of combustible additive having a proportion by weight of the mixture of at least 5% is used in the mixture. It is particularly preferred that at least 5% by weight of each kind of combustible additive is used. Alternatively, it may also be advantageous if the combustible ingredients are at least two species, where one species is present in the mixture in a proportion by weight of at least 5% and the other species used in the mixture are present in a proportion by weight of at least 1%. Overall, it is advantageous if the proportion of meadow stands in the mixture is from 80 to 90% by weight. In any case, it is preferred that the mixture is in the form of briquettes or pellets having a density of 0.2 to 1.8 g / cm ³ . The pellets preferably have dimensions of from 0.4 to 8 cm. It is particularly preferred that the pellets have dimensions from 0.6 to 3 cm.

Tím se dosáhne vytvoření směsného paliva, na bázi lučních porostů jako základní energetické rostliny, přičemž se jednak využijí další materiály, které jsou navíc často samy odpadem, a které ve směsi s lučními porosty zlepšují v každém případě soudržnost materiálu, je-li palivo vyrobeno právě jako pelety. Také složeníThis results in the formation of a mixed fuel based on grassland as a basic energy plant, using other materials, which are often waste themselves, and which, in combination with meadowlands, improve the consistency of the material in any case when the fuel is produced like pellets. Also composition

I ί» • · · • · · ♦ • · • *« · spalin se ve směsi nezhoršuje, nebo se naopak ještě zlepšuje, podobně jako i výhřevnost. Tyto výhody vynikají především u paliva v podobě pelet, i když v určité míre by se projevily při spalování popsaných materiálů bez peletizace, nebo při nižším stupni slisování, které by se z technického pohledu neoznačilo jako peletizace. Ve většině případů také dochází v popisovaných směsích, ve srovnání se spalováním samotného lučního porostu, ke zvýšení teploty tavení popela, což je výhodné pro prevenci zanášení roštu v kamnech či v kotli. Přitom také cena paliva, podle předkládaného technického řešení, bude vždy příznivá, neboť základem je poměrně levně pěstitelná energetická rostlina a přísadami jsou bud přímo odpadové materiály, nebo další energetické rostliny s obdobně nízkými výrobními náklady, kde navíc lze v poměrně širokém rozsahu dolaďovat množství a druhy takových přísad podle okamžité situace na trhu, podle okamžité nabídky odpadů, nebo podle úrody či přebytků dalších energetických rostlin. Navíc luční porosty ve většině případů nevyžadují zvláštní péči při pěstování, pouze se Obecně jedná o náklady při sklizni, resp. o náklady s výkupem, pokud by se jednalo o luční porosty vykupované nebo svážené za cenu odvozu od malopěstiteíů. Co se týče neenergetických přísad, bude se jednat na jedné straně o nehořlavé příměsi, které se do směsi dostanou nechtěně, například částečky zeminy, zachycené na rostlinném materiálu před sklizní a během sklizně, na druhé straně se může jednat o záměrně vnesené složky, určené pro zlepšení spalování nebo pro zlepšení spalin, příkladně obdobné, jako se užívají při spalování uhlí, nebo i jako složky pro další zlepšení soudržnosti pelet.The exhaust gas in the mixture does not deteriorate or even improves, as does the calorific value. These advantages are particularly advantageous in the form of pellet fuel, although to some extent they would be manifested in the combustion of the described materials without pelletization or at a lower degree of compression, which would not be technically described as pelletization. In most cases, the melting temperature of the ash, which is advantageous for preventing grate fouling in the stove or boiler, also increases in the described mixtures in comparison with the combustion of the meadow stands alone. At the same time, the price of fuel according to the present invention will always be favorable, as it is based on a relatively cheaply grown energy plant and the ingredients are either waste materials or other energy plants with similarly low production costs. types of such additives according to the immediate market situation, the immediate supply of waste, or the crop or surplus of other energy plants. Moreover, meadow stands in most cases do not require special care during cultivation, only the costs of harvesting, resp. o Purchased costs in the case of meadow stands purchased or harvested at the cost of transport from small-scale growers. With regard to non-energy ingredients, these will be, on the one hand, non-flammable impurities that enter the mixture inadvertently, for example soil particles retained on the plant material before and during harvesting, and on the other hand deliberately introduced ingredients intended for to improve combustion or to improve combustion products, for example similar to those used in coal combustion, or even as components for further improving the cohesion of the pellets.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Příklad 1 - složení paliva v procentech hmotnostníchExample 1 - Fuel composition in percent by weight

Luční porost...................85%Meadows ................... 85%

Chrastice...................... 5%Chrastice ...................... 5%

Sláma obilní.................. 5%Cereal straw .................. 5%

Drcené hnědé uhlí.......... 4%Crushed brown coal .......... 4%

Zemina........................ 1 %Soil ........................ 1%

Příklad 2 - složeni paliva v procentech hmotnostníchExample 2 - Fuel composition in percent by weight

Šťovík energetický .......... 5%Sorrel energetic .......... 5%

Piliny........................... 5%Sawdust ........................... 5%

Kůra............................ 5%Bark ............................ 5%

Chrastice...................... 5%Chrastice ...................... 5%

Sláma obilní................... 5%Cereal straw ................... 5%

Luční porost ............... 70%Meadows ............... 70%

Drcené hnědé uhlí.......... 4%Crushed brown coal .......... 4%

Zemina........................ 1 % „ Příklad 3 - složení paliva v procentech hmotnostníchSoil ........................ 1% “Example 3 - Fuel composition in percent by weight

Sláma obilní.................. 5,5%Cereal straw .................. 5,5%

Luční porost.................. 80%Meadows .................. 80%

Drcené hnědé uhlí..........14%Crushed brown coal ....... 14%

Zemina........................ 0,5%Soil ........................ 0,5%

Příklad 4 - složení paliva v procentech hmotnostníchExample 4 - Fuel composition in percent by weight

Luční porost.................. 80%Meadows .................. 80%

Drcené černé uhlí............19,99%Crushed hard coal ............ 19,99%

Zemina........................ 0,01%Soil ........................ 0.01%

V tomto případě bylo provedeno měření bodu tání popěla s tím, že proti bodu tání popela ze samotného lučního porostu, který je 1150°C, bylo zde dosaženo bodu tání popela, vzniklého spálením směsi podle tohoto příkladu 4, o hodnotě 1250°C.In this case, the ash melting point was measured with an ash of the melting point of 1250 ° C from the ash of 1150 ° C alone from the grassland alone, which is 1150 ° C.

• « « · · · · • · « « • ··• «« · · · · ·

Hospodářská využitelnostEconomic usability

Předkládaný vynález má využití v oblasti získávání obnovitelných energetických zdrojů, především se pak využije pro topení a ohřev teplé užitkové vody. Výroba jiných druhů energie tím ovšem není vyloučena, pokud by se použil kotel na palivo, podle předkládaného technického řešení, pro výrobu páry, užité následně v parním strojí či turbíně k pohonu elektrického generátoru.The present invention has applications in the field of obtaining renewable energy sources, in particular for heating and hot water production. However, the production of other types of energy is not precluded if a fuel boiler according to the present invention is used to produce steam, which is subsequently used in a steam engine or turbine to drive an electric generator.

Claims

PATENT CLAIMS

1. Meadow-based fuel, characterized in that the fuel consists of a mixture comprising a basic energy plant in the form of meadow stands, with a water content of up to 20% by weight, in a proportion by weight of 50 to 94%, coal in a proportion by weight of 4 to 20%, further comprising further combustible additives with a proportion by weight of from 0 to 25% and still containing non-combustible additives in a proportion by weight of from 0.01 to 5%.

Meadow-based fuel according to claim 1, characterized in that the combustible ingredients are selected, individually or in combination, from the range of other energy plants, wood and tree bark, cereal straw, rapeseed straw, wherein each of the combustible ingredients used has water content up to 50% by weight.

Meadow-based fuel according to claim 1 or 2, characterized in that the meadow-grass and the combustible additives are used in the form of particles having a size of 0.1 to 10 mm.

Meadow-based fuel according to claims 1 to 3, characterized in that plants of the range: rattlesnake, knotweed, energy sorrel and amaranth are used as further energy plants.

AND

Meadow-based fuel according to claims 1 to 4, characterized in that at least one type of combustible additive is used in the mixture, with a proportion by weight of the mixture of at least 5%.

Meadow-based fuel according to claims 1 to 5, characterized in that each kind of combustible additive is used in a mixture of at least 5% by weight.

• «4 · 4

Meadow-based fuel according to Claims 1 to 6, characterized in that the combustible additives are at least two species, one species being present in the mixture in a proportion by weight of at least 5% and the other species used in the mixture being present in a proportion by weight 1%.

Meadow-based fuel according to claims 1 to 7, characterized in that the proportion of meadow stands in the mixture is from 80 to 90% by weight,

Meadow-based fuel according to claims 1 to 8, characterized in that the mixture is in the form of briquettes or pellets with a density of 0.2 to 1.8 g / cm ³ .

.AND

Meadow-based fuel according to Claims 1 to 9, characterized in that the pellets have dimensions from 0.4 to 8 cm.

Meadow-based fuel according to Claims 1 to 9, characterized in that the pellets have dimensions ranging from 0.6 to 3 cm.