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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines auf Kohle
basierenden Energieträgers sowie einen Energieträger
in vordefinierter Form, beispielsweise als Pellet oder Brikett,
der aus einer Kohle enthaltenden Mischung hergestellt ist. Energieträger
zum Verfeuern beispielsweise in Heizanlagen oder Brennöfen
sind seit langem in vielfältiger Form und Zusammensetzung
bekannt. Eine Form von Energieträgern stellen sogenannte
Pellets dar. So sind beispielsweise Steinkohlepellets als Festbrennstoff für
Heizungen von Wohnhäusern als Alternative zur Bruchkohle
oder zur Kohle in Form von Briketts hinlänglich bekannt.
Solche Steinkohlepellets weisen beispielsweise eine durchschnittliche
Größe von 5 bis 25 mm auf und werden als Schüttgut
geliefert, um in Feststofföfen oder sogar speziell angepassten
Pelletöfen zur Wärmeenergiegewinnung verbrannt
zu werden.
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Aus
der
DE 36 03 005 C2 ist
ein Verfahren zur Herstellung von verdichteten Kohlepellets bekannt.
Bei diesem bekannten Kohlepellet-Herstellungsverfahren wird ausgehend
von gewonnener Braunkohle ein Energieträger in Form von
Kohlepellets erzeugt, der im Wesentlichen aus verdichteter Braunkohle
besteht. Um die chemische Verbindung von zerkleinerten Braunkohlepartikeln
im Endprodukt des Kohlepellets zu verbessern, werden bei diesem bekannten
Verfahren im Herstellungsprozess Fremdsubstanzen als Verdichtungsbeschleuniger
und Verdichtungsverstärker hinzugefügt. Die entstehenden Kohlepellets
bestehen weitestgehend aus verdichteten Kohlepartikeln und haben
einen relativ hohen Brennwert. Die Braunkohle an sich enthält
jedoch neben dem Kohlenstoff verschiedene weitere Bestandteile wie
Schwefel, so dass die Verbrennung dieser verdichteten Braunkohlepellets
zu nicht unerheblichen Schadstoffemissionen, insbesondere Schwefelemissionen,
führt. Die Umweltverträglichkeit dieses Energieträgers
aus dem Stand der Technik ist damit vergleichsweise gering und hält
heutigen Emissionsschutzstandards nicht mehr stand.
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Neben
reinen Kohlepellets ist in der Vergangenheit auch die Verwendung
von Holzspänen und deren Verarbeitung zu sogenannten Holzpellets
vorgeschlagen worden. Holzpellets werden heute vor allem in Haushaltsheizanlagen
als kostengünstige Alternative zu konventionellen Brennstoffen
wie Gas oder Öl schon in recht großem Umfang verwendet. Dabei
können herkömmliche Feststoffbrennöfen
eingesetzt werden, die lediglich mit angepassten Pellet-Zuführeinrichtungen
ausgestattet werden müssen. Daneben gibt es jedoch auch
speziell auf den Energieträger Holzpellet angepasste Brennöfen.
Die Holzpellets werden aus Holzabfällen und insbesondere
Holzspänen aus der holzverarbeitenden Industrie hergestellt.
Unter Pellets werden dabei stäbchenförmige Energieträger
aus im Wesentlichen Holzspänen verstanden, die durch ein
Verpressen unter hohem Druck in sogenannten Pelletieranlagen hergestellt
werden. Das übliche Herstellungsverfahren zum Herstellen
von Holzpellets umfasst die Schritte einer Zerkleinerung von Holzspänen
in Hammermühlen auf eine im Wesentlichen gleichmäßige
Größe. Die zerkleinerten Späne werden
in Trocknungsvorrichtungen auf einen bestimmten Wassergehalt von beispielsweise
8% getrocknet und unter Druck und/oder Wärme in den Pelletpressen
durch Stahlmatrizen gepresst. Durch den Pressvorgang in der Pelletpresse
wird das im Holz vorhandene Bindemittel Lignin freigesetzt, so dass
sich die Späne in den stäbchenförmigen
Holzpellets automatisch untereinander verbinden. Reine Holzpellets
werden insbesondere in holzreichen Gegenden und vorzugsweise in
Sägewerken oder ähnlichen holzverarbeitenden Industrien
hergestellt. Sie entstehen quasi als Nebenprodukt der eigentlichen
Holzverarbeitung. Die Holzpellets haben gegenüber den reinen
Kohlepellets eine geringere Energiedichte, weisen jedoch dafür
auch weniger Schadstoffe auf und verbrennen mit weniger Schadstoffemissionen.
Aufgrund der relativ geringen Energiedichte und des für
die Trocknung und für die Pelletpresse notwendigen Energiebedarfs sind
Holzpellets jedoch aus Gründen mangelnder Effizienz nicht
als Massenenergieträger optimal.
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Daher
wurden in der Vergangenheit Versuche unternommen, den Energieaufwand
bei der Herstellung von Holzpellets durch Zusätze und Additive zu
reduzieren: Die
EP
1 876 218 A1 zum Beispiel beschreibt das Hinzufügen
von die Reibung vermindernden Flüssigkeiten vor dem Eingeben
der zerkleinerten Holzspäne in die Pelletpresse. Damit
kann der Energieaufwand bei der Pelletherstellung etwas verringert
werden. Der Nachteil von einer nur recht geringen Energiedichte
bleibt jedoch bei diesen hauptsächlich auf Holz basierenden
Pellets bestehen.
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Demgegenüber
ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur
Herstellung eines kohlehaltigen Energieträgers beispielsweise
in Pelletform sowie einen derartigen Energieträger aus einer
Kohle-Biomasse-Mischung vorzuschlagen, bei welchen die im Stand
der Technik gegebenen und zuvor beschriebenen Nachteile vermieden
werden. Der erfindungsgemäße Energieträger
soll bei verbessertem Kosten- Nutzen-Verhältnis insbesondere
hinsichtlich des zur Produktion erforderlichen Energiebedarfs herstellbar
sein und einen Energieträger mit hoher Energiedichte und
möglichst geringen Schadstoffemissionen bei seiner Verbrennung
bereitstellen.
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Diese
Aufgabe wird durch das Herstellungsverfahren für kohlehaltige
Energieträger mit den Schritten nach Anspruch 1 sowie durch
einen Energieträger mit den Merkmalen nach Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand
der abhängigen Ansprüche.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren dient der Herstellung
eines kohlehaltigen Energieträgers, beispielsweise in Form
von Pellets oder Briketts, wobei ein Kohlenstoffträger
KS in annähernd gleich große Kohlepartikel zerkleinert
wird und anschließend in einer Pressanlage oder Pelletiervorrichtung
zu einem gepressten Brennmaterial zur Verwendung als Energieträger
verarbeitet wird, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte
gekennzeichnet ist:
- a) Zerkleinern eines Kohlenwasserstoffträgers KW
in einer Zerkleinerungsvorrichtung;
- b) Vermischen des Kohlenwasserstoffträgers KW aus Schritt
a) mit dem zerkleinerten Kohlenstoffträger KS in einem
vordefinierten Mengenverhältnis;
- c) Verarbeiten der erhaltenen Mischung aus Kohlenstoffträger
KS und Kohlenwasserstoffträger KW zu einem verdichteten
Energieträger in vordefinierter Form.
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Unter
vordefinierter Form des Energieträgers können
insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, sogenannte Pellets,
d. h. stäbchenförmige Energieträger,
oder Briketts verstanden werden. Die Erfindung ist jedoch nicht
auf eine bestimmte Form des Energieträgers, wie z. B. Pellets,
beschränkt, auch wenn die Realisierung des erfindungsgemäßen
kohlehaltigen Energieträgers als sogenanntes Kohle-Mischungs-Pellet
eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nicht
wie bisher im Stand der Technik entweder ein lediglich auf Kohle
basierender Energieträger oder ein im Wesentlichen nur
auf Holzpartikeln basierender Energieträger realisiert.
Die Erfindung verwendet erstmals zum einen einen zerkleinerten Kohlenstoffträger,
wie z. B. Braunkohle oder Steinkohle, und zum anderen zerkleinerte
Partikel eines Kohlenwasserstoffträgers KW, wobei die verschiedenen
Partikel beider Ausgangsstoffe erfindungsgemäß vor
dem Verdichten vorab miteinander vermischt werden. Als Kohlenwasserstoffträger
KW im Sinne der vorliegenden Erfindung kann jedes Biomassematerial
verwendet werden, vorzugsweise Holz, Torf, Stroh, Halmgut oder Humus.
Der Kohlenwasserstoffträger KW und der Kohlenstoffträger
KS werden vorab in vordefinierte Partikelgrößen
zerkleinert. Danach werden sie in einem bestimmten und genau definierten
Mengenverhältnis miteinander vermischt und in einer Pelletpresse
zum Beispiel zu stäbchenförmigen Energieträgern,
sogenannten Biomasse-Kohle-Pellets, gepresst. In der Presse werden
die auf Biomasse basierenden Kohlenwasserstoffträgerpartikel
mit den Kohlepartikeln des Kohlenstoffträgers KS nicht
nur verdichtet: Durch die dabei gegebene hohe Reibung entsteht nämlich
auch Wärme, so dass das beispielsweise im Holz enthaltene Lignin
freigesetzt und zum Verbinden der einzelnen Partikel aktiviert wird.
Das Lignin wirkt dabei als eine Art natürlicher Klebstoff
zwischen den Partikeln, so dass sich eine ökologische Verbindung
zu einem kompakten Energieträger, beispielsweise in Form von
Holzpellets von einigen Millimetern Durchmessern und etwa 1 bis
3 cm Länge, verwirklichen lässt. Alternativ kann
jedoch auch vor dem Pressen ein Bindemittel der Mischung hinzugefügt
werden.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine kostengünstige
Herstellung eines hocheffizienten Energieträgers ermöglicht,
der zudem noch den steigenden Umweltanforderungen und insbesondere einer
reduzierten Schadstoffemission gerecht wird. Die erfindungsgemäße
gezielte Vermischung von einerseits einem Kohlenstoffträger,
wie z. B. Braunkohle oder Steinkohle, mit andererseits einem Kohlenwasserstoffträger
aus Biomasse, wie z. B. Holz, Stroh oder Humus, zu einem aus gemischten
Materialien bestehenden Energieträger ermöglicht
die Kombinierung der jeweiligen Vorteile von reinen Kohleenergieträgern
und von lediglich auf Holzspänen basierenden Energieträgern:
Die Schadstoffemissionen, wie Ruß, Staub, Asche, NOx und
SOx, werden gegenüber bisherigen derartigen Energieträgern
weiter vermindert. Neben relativ geringen Schadstoffemissionen ist
der erfindungsgemäße gemischte kohlehaltige Energieträger
durch relativ niedrige Brenntemperaturen bzw. Prozesstemperaturen
gekennzeichnet, die durch die gezielte Mischung von Kohlenstoff
und Kohlenwasserstoff ermöglicht werden. Die gemeinsame
Verbrennung des Kohlenstoffs KS und des Kohlenwasserstoffs KW bei
dem erfindungsgemäß vorab definierten Mengenverhältnis
erzeugt nämlich in Verbindung mit dem in der Biomasse und in
der Kohle immer vorhandenen Wasserdampf CO und H2,
was im Brennvorgang im Ofen besonders effizient weiterverbrannt
werden kann zu CO2 (Kohlendioxid) und H2O (Wasser). Nicht zuletzt erfordert der erfindungsgemäße
Energieträger, welcher aus einer Mischung aus Kohlenstoffträgern
und Kohlenwasserstoffträgern hergestellt ist, weitaus kostengünstigere Brennöfen
als bei reinen Kohleenergieträgern, da die technischen
Anforderungen an die Verfeuerungsanlagen aufgrund der relativ geringen
Prozesstemperaturen niedriger sind. Letztlich verbessert der dem
Energieträger beigefügte Kohlenwasserstoffträgeranteil bzw.
Biomasseanteil die gesamte CO2-Bilanz im Brennvorgang,
so dass mit der Erfindung auch gestiegene Umweltanforderungen eingehalten
werden können. Der mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellte gemischte kohlenhaltige Energieträger weist
nicht zuletzt gegenüber reinen Holzpellets einen deutlich
höheren Brennwert auf, so dass die Menge an zu transportierendem
und zu lagerndem Brennstoffmaterial reduziert ist.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird die in vordefiniertem Mengenverhältnis
hergestellte Mischung aus zerkleinertem Kohlenwasserstoffträger
KW und zerkleinertem Kohlenstoffträger KS in einer Extrudieranlage
gemeinsam verdichtet und zu Pellets P verarbeitet. Die beiden Hauptbestandteile
des erfindungsgemäßen Energieträgers,
nämlich einerseits der Kohlenstoffträger KS in
Form von beispielsweise Braunkohle und andererseits der Kohlenwasserstoffträger KW
in Form von beispielsweise zerkleinerten Halmen, werden gemeinsam
ein und derselben Extrudieranlage zugeführt, so dass beide
Bestandteile miteinander kontinuierlich und in gleichbleibendem Mengenverhältnis
zu verdichteten Pellets gepresst werden.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden vor einem Verarbeiten der Mischung von Partikeln
aus Kohlenwasserstoffträger KW und Partikeln aus Kohlenstoffträger
KS ein oder mehrere zusätzliche Additive beigemengt, welche
insbesondere eine Verringerung von Schadstoffemissionen bei der
anschließenden Verbrennung des Energieträgers
bewirken. Die Additive zur Verringerung von Schadstoffemissionen können
nach der vorliegenden Erfindung insbesondere Calcium oder Dolomit
sein. Das Dolomit CaMg [CO3]2 hat
ebenso wie Calcium die Wirkung, dass beim Verbrennen des nach der
Erfindung hergestellten Energieträgers die Schwefelemissionen
reduziert werden.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der
Kohlenstoffträger Braunkohle, Steinkohle oder Torf, und
als Kohlenwasserstoffträger wird ein Biomassematerial verwendet. Kohlenstoffmaterialien
wie Braunkohle oder Steinkohle haben sich zum Durchführen
des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung
eines pelletförmigen Energieträgers mit niedrigen
Emissionen und hohem Wirkungsgrad als besonders vorteilhaft erwiesen.
Andere kohlenstoffhaltige Materialien wie Torf oder dergleichen
können jedoch ebenfalls im Rahmen der Erfindung als Kohlenstoffträger
Verwendung finden, der zum Herstellen des Energieträgers in
im Wesentlichen gleichförmig kleine Partikel zerteilt wird.
In Kombination mit dem erfindungsgemäßen zweiten
Hauptbestandteil, nämlich dem Kohlenwasserstoffträger
in Form von beispielsweise einem Biomassematerial, kann durch ein
gezieltes vordefiniertes Mengenverhältnis der Bestandteil
von Kohlenstoff einerseits und Kohlenwasserstoffanteilen andererseits
erreicht werden. Die aus einer Mischung von Biomassematerial und
Kohlenstoffträgermaterialien hergestellten Energieträger,
beispielsweise in Form von sogenannten Bio-Kohlepellets, sind durch relativ
niedrige Brenntemperaturen und sehr geringe Schadstoffemissionen
gekennzeichnet, so dass auch strengere Umweltanforderungen und -vorschriften eingehalten
werden können.
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Nach
einer diesbezüglichen alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Herstellungsverfahrens wird als Kohlenstoffträger Braunkohle
und als Kohlenwasserstoffträger mindestens Humus verwendet.
Die im Humus enthaltene Huminsäure, z. B. in Form von Leonardid,
hat besonders vorteilhafte Auswirkungen auf die erfindungsgemäßen
Ziele eines möglichst schadstoffarmen Brennstoffs bzw.
Energieträgers. Die gemeinsame Verbrennung der Kohlenstoffträgerpartikel
und der Kohlenwasserstoffträgerpartikel bei einem definierten Mengenverhältnis
erzeugt in Verbindung mit dem immer vorhandenen Wasserdampf CO und
H2 eine Mischung, die besonders effizient
weiter in CO2 und H2O
und damit relativ rückstandslos verbrannt werden kann.
Der erfindungsgemäß in den Energieträger
beigefügte Biomasseanteil bzw. Kohlenwasserstoffträger
verbessert deutlich die CO2-Bilanz des Brennstoffs
bei der Verwendung in Brennöfen. Gegenüber dem
Brennwert von reinen holzbasierten Energieträgern, wie
z. B. Holzpellets, welche einen Brennwert von etwa 5 MJ/kg aufweisen
können, ist der Brennwert des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Energieträgers deutlich höher, da der Heizwert von
reinen Kohleenergieträgern bis zu 35 MJ/kg betragen kann.
Dazwischen liegt der Brennwert bzw. Heizwert der Biomassepellets
nach der Erfindung.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt
das definierte Mengenverhältnis der Mischung von Kohlenwasserstoffträger KW
und Kohlenstoffträger KS in Schritt b) 20 bis 40 Gew.-%
Kohlenstoffträger KS und 80 bis 60 Gew.-% Kohlenwasserstoffträger
KW bezogen auf die fertiggestellte Mischung. Untersuchungen der
Erfinder haben ergeben, dass in diesen Mischungsbereichen eine optimale
Ausgewogenheit zwischen einerseits umweltverträglichem
Biomassematerial bzw. Kohlenwasserstoffträgeranteilen und
andererseits den mit höheren Brennwerten gekennzeichneten
Kohlenstoffträgeranteilen gegeben ist.
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Nach
der Erfindung wird ebenso ein Energieträger mit den Merkmalen
nach Anspruch 8 vorgeschlagen, der zerkleinerte und verdichtete
Kohlepartikel eines Kohlenstoffträgers umfasst und welcher insbesondere,
jedoch nicht unbedingt, nach dem Verfahren nach einem der vorherigen
Ansprüche 1 bis 7 hergestellt worden ist, wobei der Energieträger
dadurch gekennzeichnet ist, dass er aus einer Mischung in einem
vordefinierten Mengenverhältnis aus mindestens einem Kohlenstoffträger
KS und mindestens einem Kohlenwasserstoffträger KW in Form von
zerkleinerten und zu Pellets gepressten und untereinander verbundenen
Partikeln besteht. Mit dem so nach der Erfindung realisierten Energieträger
aus einer Mischung von einerseits Kohlenstoffträgern wie Braunkohle
oder Steinkohle und andererseits einem Biomassematerial oder einer
Mischung von Biomassematerialien wie Holzstückchen, Torf
oder Stroh wird ein sehr kostengünstiger neuartiger Energieträger
bereitgestellt, der nicht nur verbesserte Brenneigenschaften gegenüber
reinen Biomassepellets aufweist, sondern zudem noch die bei der
Verbrennung von Kohle normalerweise entstehenden Emissionen wie
Ruß, Staub, Asche, NOx oder SOx verringert. Der Energieträger
nach der Erfindung ist hocheffizient und gleichzeitig äußerst
umweltverträglich.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Energieträger
mit einem Mengenverhältnis von 20 bis 40 Gew.-% Kohlenstoffträger und
80 bis 60 Gew.-% Kohlenwasserstoffträger gebildet. Untersuchungen
der Erfinder haben gezeigt, dass in diesen Bereichen eine optimale
Mischung der beiden Hauptbestandteile Kohlenwasserstoffträger einerseits
und Kohlenstoffträger andererseits gegeben ist, die zu
guten Brennergebnissen und möglichst geringen Schadstoffemissionen
führt.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält
der Energieträger mindestens ein Additiv bzw. einen Zusatzstoff
zur Verringerung von Schadstoffemissionen bei der Verbrennung. Als
einen nach der Erfindung bevorzugten Zusatzstoff oder Additiv kann
der Energieträger Calcium und/oder Dolomit oder Mischungen
davon enthalten. Diese Stoffe sind besonders gut geeignet, Schwefelemissionen,
die normalerweise bei der Verbrennung derartiger Energieträger
entstehen, zu verringern.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und mögliche Ausgestaltungen der Erfindung
werden anhand der beigefügten Ansprüche sowie
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der
Erfindung offenbar werden. Ein mögliches Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten
Zeichnung näher im Detail beschrieben werden. In der Zeichnung
zeigen:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Herstellungsverfahrens in einem schematischen Ablaufschema mit einer
geschnittenen Seitenansicht und zugehörigen Querschnittsansicht
einer Schneckenpresse als Pelletiervorrichtung; und
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Herstellungsverfahrens in Form eines schematischen Ablaufdiagramms.
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Die 1 stellt
schematisch den grundsätzlichen Ablauf eines ersten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung
von Biomasse-Kohle-Pellets als neuartigen Energieträger
dar. Linker Hand in der 1 werden, wie mit den Pfeilen
gekennzeichnet, im Wesentlichen drei verschiedene Bestandteile einer
Pelletiervorrichtung 1 zugeführt: zum einen Partikel
eines Kohlenstoffträgers KS, wie z. B. Braunkohle oder
Steinkohle, zum anderen zerkleinerte Partikel eines Kohlenwasserstoffträgers
KW, der aus Biomassematerialien besteht. Daneben kann bei Bedarf – muss
jedoch nicht – der Mischung vor dem Eingeben in den Einfülltrichter 4 der
Pelletiervorrichtung 1 ein Zusatzstoff Z oder Additiv beigemengt
werden. Als Additiv oder Zusatzstoff Z können beispielsweise
den Pressvorgang in der Pelletiervorrichtung 1 verbessernde
Flüssigkeiten hinzufügt werden. Nach einer bevorzugten
Ausgestaltung der Erfindung wird als Zusatzstoff Z jedoch ein Schadstoffemissionen
reduzierender Stoff wie Calcium oder Dolomit CaMg [CO3]2 eingesetzt, welcher besonders geeignet
ist, die normalerweise beim Verbrennen derartiger Energieträger
auftretenden Schwefelemissionen deutlich zu verringern. Die verwendeten
Materialien des Kohlenstoffträgers KS und des Kohlenwasserstoffträgers
KW werden vor einem Einbringen in die Pelletiervorrichtung 1 in
annähernd gleichförmig große Partikel
zerkleinert, so dass die einzelnen Partikel sich beim Verpressen
in der Pelletierpresse 1 automatisch miteinander verbinden.
In der Pelletiervorrichtung 1 werden die Partikel der beiden
Bestandteile Kohlenstoffträger KS und Kohlenwasserstoffträger
KW zusammen mit dem Zusatzstoff oder den Zusatzstoffen Z beispielsweise über
eine in 1 dargestellte Schneckenpresse weiter
vermischt und gepresst, wobei durch die entstehende Wärme
das im Biomasseanteil der Kohlenwasserstoffträger enthaltene
Lignin, wie es z. B. in Holz enthalten ist, freigesetzt wird, was
im hergestellten Endprodukt, den Pellets, für eine natürliche
Verbindung zwischen den einzelnen Partikeln aller Bestandteile sorgt.
Am Ausgang der Schneckenpresse 2 ist eine Lochmatrize 3 angebracht,
welche mit einer sogenannten Lochplatte mit einem vordefinierten Lochmuster
versehen ist. Durch diese Lochmatrize 3 wird die gepresste
Mischung aus den Bestandteilen Kohlenwasserstoffträger
KW und Kohlenstoffträger KS hindurchgepresst, und über
beispielsweise rotierende Messer (nicht dargestellt in 1)
werden in einer vorbestimmten Länge, beispielsweise von
1 bis 3 cm, Biomasse-Kohle-Pellets kontinuierlich abgetrennt. Es
entsteht ein pelletförmiger Energieträger aus
einer Biomasse-Kohle-Mischung, welcher durch relativ geringe Prozesstemperaturen
bei der Verbrennung und äußerst geringe Schadstoffemissionen
gekennzeichnet ist.
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Die
Energiebilanz dieses Brennstoffs in Form von Biomasse-Kohle-Pellets
ist auch dadurch besser als bei bisher bekannten derartigen Energieträgern, da
der Anteil von relativ jungem CO2 im Biomasseanteil
verringert ist. Als im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders
bevorzugte Mischung von Biomasse und Kohlematerial ist in Versuchen
durch die Erfinder Braunkohle und Humus ermittelt worden, wobei
letzterer aufgrund der Huminsäure z. B. aus Learnid, im
Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders vorteilhaft ist. Dabei
hat sich herausgestellt, dass die Asche dieser Mischung als hochwirksamer Pflanzendünger
Verwendung finden kann.
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Die
Mischung von Partikeln aus Kohlenstoffträger KS und Kohlenwasserstoffträger
KW ist erfindungsgemäß in einem vordefinierten
Mengenverhältnis realisiert. Ein bevorzugtes Mengenverhältnis
beträgt 20 bis 40 Gew.-% Kohlenstoffträger KS
und 80 bis 60 Gew.-% Kohlenwasserstoffträger KW bezogen auf
das Gesamtgewicht der gemischten Menge von Partikeln.
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Die 2 zeigt
in einem schematischen Ablaufdiagramm ein weiteres Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung
eines kohlhaltigen Biomasse-Energieträgers. Bei diesem
Ausführungsbeispiel wird ein Kohlenwasserstoffträger
KW, wie z. B. Holz in Form von Holzspänen aus einem Sägewerk,
in einem Vorratsbehälter 5 gelagert. Die Holzspäne
des Kohlenwasserstoffträgers KW werden aus dem Vorratsbehälter 5 einer Zerkleinerungsvorrichtung 7 zugeführt
und anschließend zusammen mit Partikeln eines Kohlenstoffträgers
KS einer Mischvorrichtung 8 zugeführt. Die Kohlenstoffträgerpartikel
werden ebenfalls in einem siloartigen Vorratsbehälter 6 gelagert.
Es kann sich dabei beispielsweise um Bruchkohle oder Braunkohle handeln.
Um auch die Partikel des Kohlenstoffträgers auf eine in
etwa gleichförmige Größe zu bringen,
werden sie von dem Vorratsbehälter 6 ebenfalls
einer Zerkleinerungsvorrichtung 7 zugeführt, aus
welcher sie dann in die Mischvorrichtung 8 eingegeben werden.
Die Mischvorrichtung 8 kann jede dem Fachmann des Gebiets
bekannte Form von Partikelmischvorrichtungen aufweisen. Anders als
bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel nach der 1 werden bei
diesem Ausführungsbeispiel nach der 2 den Partikeln
aus Kohlenstoffträger KS und Kohlenwasserstoffträger
KW zwei verschiedene Zusatzstoffe Z1 und
Z2 beigemengt. Vor der Mischvorrichtung 8 wird ein
pulverförmiger Zusatzstoff Z2 aus
einem Behälter 6 in die Mischung zugegeben, wobei
es sich beispielsweise um einen Schwefelemissionen reduzierenden
Zusatzstoff wie Calcium oder Dolomit handeln kann. Nach der Mischvorrichtung 8 und
vor der eigentlichen Pelletiervorrichtung 1 mit der Pelletpresse 2 wird
bei diesem Ausführungsbeispiel ein zweiter Zusatzstoff
Z1 zugegeben. Bei dem zweiten Zusatzstoff
Z1 bzw. Additiv kann es sich beispielsweise
um einen flüssigen Zusatzstoff handeln, der aus einem Flüssigkeitsbehälter 9 vor
dem Pressvorgang in der Pelletiervorrichtung 1 der Mischung
hinzugefügt wird. Zum Beispiel handelt es sich bei dem
zweiten Zusatzstoff Z1 um eine Flüssigkeit,
welche die Reibung zwischen den Partikeln reduziert und somit den Pressvorgang
begünstigt bzw. den dafür nötigen Energiebedarf
reduziert. Alles zusammen wird der Pelletiervorrichtung 1 in
den Trichter 4 zugegeben, und unter Druck und bei gegensinniger
Rotation der Schneckenspindeln der Schneckenpresse 2 werden aus
der Mischung in etwa gleich große stäbchenförmige
Pellets P gebildet. Die entstehenden Pellets P sind ein hocheffizienter
und dennoch umweltschonender Energieträger, der bei relativ
geringen Prozesstemperaturen verbrennt und wenig Schadstoffemissionen
hinterlässt. Der Grund hierfür liegt in dem bei
der Verbrennung ablaufenden Prozess zwischen den Bestandteilen einerseits
des Kohlenstoffträgers KS und andererseits des Kohlenwasserstoffträgers KW,
beispielsweise in Form von Cellulose oder Holzspänen. Folgender
chemischer Prozess läuft dabei ab: Kohle C, Cellulose (C6H10O5)n und Wasser H2O werden
durch Wärme in CO und H2 umgewandelt. Anschließend
verbrennt das CO und H2 zu CO2 und H2O, d. h. Kohlendioxid und Wasser. Der Verbrennungsvorgang
der Biomasse-Kohle-Pellets P nach der Erfindung ist damit äußerst
umweltverträglich.
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Selbstverständlich
kann die Erfindung im Rahmen der Reichweite der angefügten
Ansprüche weit variieren und ist nicht auf die dargestellten
Ausführungsbeispiele beschränkt. So können
beispielsweise neben den dargestellten Verfahrensschritten noch
weitere Verfahrensschritte wie eine Trocknung von Holzspänen
vor deren Zerkleinerung oder vor deren Mischung mit den Kohlenstoffpartikeln
erfolgen. Außerdem kann die Zerkleinerung der Partikel
aus Kohlenstoffmaterial und Kohlenwasserstoffmaterial in ein und
derselben Zerkleinerungsvorrichtung durchgeführt werden.
Die Erfindung ist auch nicht auf die Art und Anzahl von der Mischung
beigemengten Zusatzstoffen beschränkt. Die erfindungsgemäßen Energieträger
in Form von Biomasse-Kohle-Pellets P können auch ohne Additive
bzw. Zusatzstoffe Z realisiert werden.
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- 1
- Pelletiervorrichtung
- 2
- Schneckenpresse
- 3
- Lochmatrize
- 4
- Einfülltrichter
- 5
- Vorratsbehälter
Kohlenwasserstoffträger
- 6
- Vorratsbehälter
Kohlenstoffträger
- 7
- Zerkleinerungsvorrichtung
- 8
- Mischvorrichtung
- 9
- Behälter
für Zusatzstoff
- KS
- Kohlenstoffträger
- KW
- Kohlenwasserstoffträger
- P
- Pellet
- Z
- Zusatzstoff
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3603005
C2 [0002]
- - EP 1876218 A1 [0004]