DE102022114422A1 - Fine dust reducing composition and method for reducing fine dust in a fireplace - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zusammensetzung zur Reduzierung der Feinstaubbildung bei der Verbrennung von Feststoff, umfassend mindestens eine erste die Feinstaubbildung reduzierende Komponente, welche ausgewählt ist aus einer Gruppe, die Al2O3, Al(OH)3, Bauxit, Talkum, Kaolin, Kaolinit und kaolinhaltige Tone umfasst, wobei die Zusammensetzung eine zweite, die Feinstaubbildung reduzierende Komponente umfasst, welche ausgewählt ist aus einer Gruppe, die Metakaolin, thermisch aktivierte Dreischichtsilikate, Flugasche und Mikrosilica und/oder Kombinationen dieser Substanzen umfasst. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verbrennung eines festen Brennstoffs in einer Feuerstätte unter Zusatz einer solchen Zusammensetzung.The invention relates to a composition for reducing the formation of fine dust during the combustion of solids, comprising at least a first component that reduces the formation of fine dust, which is selected from a group consisting of Al2O3, Al(OH)3, bauxite, talc, kaolin, kaolinite and kaolin-containing clays comprises, wherein the composition comprises a second particulate matter reducing component which is selected from a group comprising metakaolin, thermally activated trilayer silicates, fly ash and microsilica and/or combinations of these substances. The invention further relates to a method for burning a solid fuel in a fireplace with the addition of such a composition.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feinstaubreduzierung in einer Feuerstätte und/oder Kesselanlage sowie eine feinstaubreduzierende Zusammensetzung und deren Verwendung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Zusammensetzung.The present invention relates to a method for reducing fine dust in a fireplace and/or boiler system as well as a fine dust-reducing composition and its use. The invention further relates to a method for producing such a composition.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass einige Al-haltige Verbindungen wie beispielsweise Al2O3, Al(OH)3, Bauxit, Talkum und/oder Kaolin bzw. Kaolinit (aber auch kaolinhaltige Tone) bei der Verbrennung von Feststoffen als Additive zugesetzt werden können und die Bildung von Feinstaub reduzierenIt is known from the prior art that some Al-containing compounds such as Al 2 O 3 , Al(OH) 3 , bauxite, talc and/or kaolin or kaolinite (but also kaolin-containing clays) act as additives in the combustion of solids can be added and reduce the formation of fine dust

So ist beispielsweise aus DE 10 2020 128 231 A1 eine Verbrennungsanlage bekannt, welche einen Kaolinitspeicher und Dosierer zur Abgabe von Kaolinit in den Verbrennungsprozess umfasst.For example, this is off DE 10 2020 128 231 A1 an incineration system is known, which includes a kaolinite storage and dosing device for releasing kaolinite into the combustion process.

Aus DE 10 2014 210 614 B4 sind Pellets aus einer gepressten Biomasse bekannt, welche als asche- und/oder feinstaubverminderndes Additiv eine aluminiumhaltige anorganische Verbindung, Ton und/oder ein Tonmineral enthält. Durch dieses Additiv soll ermöglicht werden, auch zu Brennholz alternative Rohstoffe wie zum Beispiel Schnitzel aus Kurzumtriebsplantagen (KUP), Stroh, Getreide und dergleichen für die Herstellung von Pellets für Heizzwecke in Kleinfeuerungsanlagen nutzbar zu machen.Out of DE 10 2014 210 614 B4 Pellets made from a pressed biomass are known which contain an aluminum-containing inorganic compound, clay and/or a clay mineral as an ash and/or fine dust reducing additive. This additive is intended to make it possible to use raw materials alternative to firewood, such as chips from short rotation plantations (SRC), straw, grain and the like, for the production of pellets for heating purposes in small combustion systems.

Auch wissenschaftliche Untersuchungen zum Einfluss von Kaolinit auf die Verbrennung und die dabei entstehenden Feinstäube wurden durchgeführt. Besonders erwähnenswert sind Untersuchungen, die an der TU Hamburg (TUHH), insbesondere am Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft, durchgeführt wurden. So sind beispielsweise in dem Artikel Huelsmann, T., Mack, R., Kaltschmitt, M. et al. Influence of kaolinite on the PM emissions from small-scale combustion. Biomass Conv. Bioref. 9, 55-70 (2019) https://doi.org/10.1007/s13399-018-0316-8 Untersuchungen zum Einfluss von Kaolinit auf die Feinstaubemission beschrieben. Diese Untersuchungen zeigen, dass ein höherer Gewichtsanteil des Zusatzes von Kaolinit nicht zwangsläufig zu einer Reduzierung der Feinstaubemission führt. So wurde beispielsweise an dem Teststand in Hamburg bei einem Zusatz von 1 Gewichtsprozent (Gew.-%) Kaolinit in Pellets mit durchschnittlich 94 mg/Nm3 eine nahezu gleich große Feinstaubemission im Abgas detektiert wie ohne Zusatz von Kaolinit (durchschnittlich 98 mg/Nm3). Demgegenüber konnte bei einem Zusatz von lediglich 0,5 Gew.-% Kaolinit in Pellets eine im Durchschnitt deutlich verringerte Feinstaubbelastung im Abgas von lediglich 53 mg/Nm3 gemessen werden. Eine analoge Vergleichsmessung am Technologie- und Förderzentrum im Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe in Straubing führte zu davon verschiedenen Ergebnissen, bei denen die Feinstaubemission im Abgas bei einem Zusatz von 1 Gew.-% Kaolinit in Pellets gegenüber der Feinstaubemission im Abgas der Verbrennung von Pellets mit einem Zusatz von lediglich 0,5 Gew.-% Kaolinit nochmals reduziert werden konnte.Scientific studies on the influence of kaolinite on combustion and the resulting fine dust were also carried out. Particularly worth mentioning are studies carried out at the TU Hamburg (TUHH), especially at the Institute for Environmental Technology and Energy Economics. For example, in the article Huelsmann, T., Mack, R., Kaltschmitt, M. et al. Influence of kaolinite on the PM emissions from small-scale combustion. Biomass Conv. Bioref. 9, 55-70 (2019) https://doi.org/10.1007/s13399-018-0316-8 Studies on the influence of kaolinite on particulate matter emissions are described. These studies show that a higher proportion by weight of the addition of kaolinite does not necessarily lead to a reduction in particulate matter emissions. For example, at the test stand in Hamburg, with an addition of 1 percent by weight (wt.%) of kaolinite in pellets with an average of 94 mg/Nm 3 , almost the same level of fine dust emissions in the exhaust gas were detected as without the addition of kaolinite (average of 98 mg/Nm 3 ). In contrast, with the addition of only 0.5% by weight of kaolinite in pellets, an average significantly reduced fine dust load in the exhaust gas of only 53 mg/Nm 3 could be measured. An analog comparative measurement at the Technology and Support Center in the Competence Center for Renewable Raw Materials in Straubing led to different results, in which the fine dust emissions in the exhaust gas when 1% by weight of kaolinite was added to pellets compared to the fine dust emissions in the exhaust gas from burning pellets with a Addition of just 0.5% by weight of kaolinite could be reduced further.

Wie aus dem oben genannten Stand der Technik hervorgeht, ist für die Reduzierung des Feinstaubs bei der Verbrennung von Feststoffen die Auswahl des Additivs nicht alleine entscheidend. Es scheint insbesondere bei kaolin- bzw. kaolinithaltigen Additiven andere Faktoren zu geben, die den Grad der Feinstaubreduzierung maßgeblich beeinflussen.As can be seen from the above-mentioned prior art, the selection of the additive is not the only decisive factor in reducing fine dust when burning solids. There seem to be other factors, particularly with additives containing kaolin or kaolinite, that significantly influence the degree of fine dust reduction.

Es besteht daher der Bedarf, eine Zusammensetzung bereitzustellen, die besonders wirksam ist. Außerdem besteht ein Bedarf darin, ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem die Bildung von Feinstaub bei der Verbrennung von (insbesondere organischen) Feststoffen besonders effizient reduziert werden kann.There is therefore a need to provide a composition that is particularly effective. There is also a need to provide a method with which the formation of fine dust during the combustion of (particularly organic) solids can be reduced particularly efficiently.

Diese Aufgabe kann durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst werden. Bevorzugte Ausführungsformen sind im Folgenden als solche beschrieben und/oder Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This task can be solved by the subject matter of the independent patent claims. Preferred embodiments are described below as such and/or are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung betrifft somit eine Zusammensetzung zur Reduzierung der Feinstaubbildung bei der Verbrennung von Feststoff, umfassend mindestens eine erste die Feinstaubbildung reduzierende Komponente, welche ausgewählt ist aus einer Gruppe, die Al2O3, Al(OH)3, Bauxit, Talkum, Kaolin, Kaolinit und kaolinhaltige Tone umfasst. Außerdem umfasst eine erfindungsgemäße Zusammensetzung eine zweite, die Feinstaubbildung reduzierende Komponente, welche ausgewählt ist aus einer Gruppe, die Metakaolin, thermisch aktivierte Dreischichtsilikate, Flugasche und Mikrosilica und/oder Kombinationen dieser Substanzen umfasst. Es hat sich gezeigt, dass durch das Vorhandensein der zweiten, die Feinstaubbildung reduzierenden Komponente (im Folgenden auch als „zweite Komponente“ bezeichnet) die Reduzierung der Feinstaubbildung bereits bei sehr geringen Verbrennungstemperaturen, beispielsweise ≤ 650°C, ≤ 600°C, ≤ 550°C oder sogar bereits ≤ 500°C und/oder bei unvollständiger Verbrennung, beispielsweise durch geringe Sauerstoffzufuhr, deutlich reduziert werden kann. Auch bei hoher Verbrennungstemperatur und ausreichender Sauerstoffzufuhr hat sich die erfindungsgemäße Zusammensetzung als vorteilhaft erwiesen, da sie die Aschebildung verbessert und durch die Vermeidung des Zusammenklumpens oder zumindest die Verringerung der Neigung der Asche zum Zusammenklumpen eine langfristig gute Sauerstoffzufuhr durch den Brennstoff und den Brennraum ermöglicht.The invention therefore relates to a composition for reducing the formation of fine dust during the combustion of solids, comprising at least one first component that reduces the formation of fine dust, which is selected from a group consisting of Al 2 O 3 , Al(OH) 3 , bauxite, talc, kaolin, Includes kaolinite and clays containing kaolin. In addition, a composition according to the invention comprises a second component that reduces particulate matter formation, which is selected from a group that includes metakaolin, thermally activated three-layer silicates, fly ash and microsilica and / or combinations of these substances. It has been shown that the presence of the second component that reduces the formation of fine dust (hereinafter also referred to as the “second component”) reduces the formation of fine dust even at very low combustion temperatures, for example ≤ 650 ° C, ≤ 600 ° C, ≤ 550 °C or even ≤ 500°C and/or with incomplete combustion, for example due to low acidity material supply can be significantly reduced. Even at high combustion temperatures and sufficient oxygen supply, the composition according to the invention has proven to be advantageous because it improves ash formation and, by avoiding clumping or at least reducing the tendency of the ash to clump together, enables a good long-term supply of oxygen through the fuel and the combustion chamber.

Aus den oben dargelegten Gründen ist es besonders bevorzugt, dass die zweite Komponente zur Bindung von feinstaubbildenden Na- und/oder K-Salzen bei Verbrennungstemperaturen ≤ 650°C geeignet ist. Dadurch wird die gesamte Zusammensetzung in die Lage versetzt, bereits bei so geringen Verbrennungstemperaturen die Feinstaubbildung zu reduzieren. Wie bereits ein Zusatz der zweiten Komponente zu einer Verbesserung der Reduzierung der Feinstaubbildung führen kann, die im Wesentlichen der Reduzierung eines ähnlichen Mengenanteils der ersten Komponente bei hoher Verbrennungstemperatur entspricht, konnte bisher nicht aufgeklärt werden, es wird jedoch vermutet, dass durch die Anwesenheit der zweiten Komponente die Bindung von Feinstaub einsetzt und die dabei gebildeten größeren Partikel gegebenenfalls in Zusammenspiel mit der ersten Komponente die weitere Bindung und somit Reduzierung von Feinstaub katalysiert.For the reasons explained above, it is particularly preferred that the second component is suitable for binding fine dust-forming Na and/or K salts at combustion temperatures ≤ 650 ° C. This enables the entire composition to reduce the formation of fine dust even at such low combustion temperatures. How an addition of the second component can lead to an improvement in the reduction of fine dust formation, which essentially corresponds to the reduction of a similar proportion of the first component at high combustion temperatures, has not yet been clarified, but it is assumed that due to the presence of the second Component uses the binding of fine dust and the larger particles formed, if necessary in interaction with the first component, catalyzes the further binding and thus reduction of fine dust.

Vorzugsweise umfasst die zweite Komponente eine oder mehrere Substanzen aus einer Gruppe, die Kaolin, Halloysit, Dickit und Nakit umfasst, wobei mindestens eine dieser Substanzen thermisch aktiviert ist. Die thermische Aktivierung hat sich bei diesen Substanzen als vorteilhaft gezeigt, da dabei eine Umsetzung beispielsweise von Kaolin zu Metakaolin erfolgt, welcher besonders zur Bindung von Feinstaub bei geringer Temperatur geeignet ist. Es wird davon ausgegangen, dass auch bei den bekannten Zusammensetzungen während des Verbrennungsprozesses eine zumindest teilweise thermische Aktivierung stattfindet. Diese erfolgt jedoch erst bei vergleichsweise hohen Verbrennungstemperaturen, die in einigen Bereichen des Brennraums und/oder der Flamme beziehungsweise des Feuers nicht erreicht werden. Bei Zusammensetzungen ohne zweite Komponente kann daher die Feinstaubbildung in Abhängigkeit von der Flammentemperatur und dem Ort der Zuführung in der Brennkammer nicht sicher reduziert werdenPreferably, the second component comprises one or more substances from a group comprising kaolin, halloysite, dickite and nacite, at least one of these substances being thermally activated. Thermal activation has proven to be advantageous for these substances, as this results in the conversion of kaolin to metakaolin, for example, which is particularly suitable for binding fine dust at low temperatures. It is assumed that at least partial thermal activation also takes place during the combustion process in the known compositions. However, this only occurs at comparatively high combustion temperatures, which are not reached in some areas of the combustion chamber and/or the flame or fire. In the case of compositions without a second component, the formation of fine dust cannot be reliably reduced depending on the flame temperature and the location of the feed in the combustion chamber

Als besonders geeignet hat sich eine Zusammensetzung herausgestellt, bei der die zweite Komponente als partikulärer Feststoff vorliegt. Durch diese Ausgestaltung kann ein großes Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnis realisiert werden. Es wird vermutet, dass ein solches Verhältnis positiv für das Erreichen einer zur Reduzierung des Feinstaubs notwendigen Temperatur vorteilhaft ist. Außerdem könnte durch die vergleichsweise große Oberfläche die Anlagerung und damit Bindung von Feinstaub begünstigt sein. Die genaue Wirkungsweise ist jedoch noch nicht vollständig analysiert.A composition in which the second component is present as a particulate solid has proven to be particularly suitable. This configuration allows a large surface-to-volume ratio to be achieved. It is believed that such a ratio is positive for achieving a temperature necessary to reduce particulate matter. In addition, the comparatively large surface area could promote the accumulation and thus binding of fine dust. However, the exact mode of action has not yet been fully analyzed.

Vorzugsweise ist die zweite Komponente thermisch behandelt. Vorzugsweise ist sie bei einer Temperatur im Bereich von etwa 600 - 900°C bevorzugt 650 - 800°C behandelt. Bei dieser Temperatur erfolgt beispielsweise bei Kaolin eine Umsetzung zu Metakaolin. Vorzugsweise wird während dieser thermischen Behandlung eine Umsetzung hervorgerufen, bei der eine Freisetzung von zuvor gebundenem Kristallwasser stattfindet. Ergänzend oder alternativ zu der Behandlung bei der oben genannten Temperatur erfolgt die thermische Behandlung vorzugsweise über einen Zeitraum von 1 - 90 Minuten, bevorzugt 5 - 75 Minuten, insbesondere bevorzugt 10 - 60 Minuten. Wie an diesen Werten zu erkennen ist, benötigt es einige Zeit, bis eine ausreichende oder (nahezu) vollständige Umsetzung zu der reaktiven Komponente erfolgt ist, die besonders wirkungsvoll den bei einer Verbrennung entstehenden Feinstaub binden und/oder reduzieren kann.Preferably the second component is thermally treated. It is preferably treated at a temperature in the range of approximately 600 - 900°C, preferably 650 - 800°C. At this temperature, for example, kaolin converts to metakaolin. During this thermal treatment, a reaction is preferably brought about in which previously bound crystal water is released. In addition to or as an alternative to the treatment at the above-mentioned temperature, the thermal treatment preferably takes place over a period of 1 - 90 minutes, preferably 5 - 75 minutes, particularly preferably 10 - 60 minutes. As can be seen from these values, it takes some time until there is sufficient or (almost) complete conversion to the reactive component, which can bind and/or reduce the fine dust produced during combustion particularly effectively.

Daraus folgt unweigerlich, dass ohne den Zusatz einer solchen zweiten Komponente zu bestimmten Zeiten (beispielsweise am Beginn eines Verbrennungsprozesses und unmittelbar nach Zugabe der einer aus dem Stand der Technik bekannten feinstaubreduzierenden Komponente zu einer laufenden Verbrennung) nicht genügend der reaktiven Komponente vorhanden ist, um die Bildung von Feinstaub wirksam zu reduzieren.It inevitably follows that without the addition of such a second component at certain times (for example at the beginning of a combustion process and immediately after adding the fine dust reducing component known from the prior art to an ongoing combustion) there is not enough of the reactive component to be present Effectively reduce the formation of fine dust.

Erfahrungen zeigen, dass bei unkontrolliert ablaufenden Verbrennungen in einer Brennkammer Temperaturen eines sehr großen Temperaturbereichs auftreten können. Dieser Temperaturbereich umfasst üblicherweise Temperaturen von etwa 100 - 1000°C. In diesem Temperaturbereich kann lokal die Temperatur zur Bildung der besonders zur Reduzierung des Feinstaubs geeigneten reaktiven Komponente (insbesondere Metakaolin) nicht ausreichend sein, oder aber lokal zu hoch sein und so eine weitere Umsetzung zu Silikaten mit verringerter Reaktivität erfolgen. Die Verteilung der Temperatur in einer Brennkammer ist - falls überhaupt - nur in begrenztem Maße steuerbar, so dass beispielsweise die Bildung von Metakaolin während der Verbrennung nicht kontrolliert oder gesteuert werden kann. Analog gilt dies oftmals auch für die Verweildauer, die während einer Verbrennung von wenigen Sekunden bis zu mehreren Stunden dauern kann. Während einer zu kurzen Verweildauer kann oftmals nicht genügend der reaktiven Komponente gebildet werden, während bei zu langer Verweildauer eine Deaktivierung der reaktiven Komponente (beispielsweise des Metakaolins) erfolgen kann.Experience shows that uncontrolled combustion in a combustion chamber can result in temperatures in a very wide temperature range. This temperature range usually includes temperatures of around 100 - 1000°C. In this temperature range, the temperature for forming the reactive component (in particular metakaolin) which is particularly suitable for reducing fine dust may not be sufficient locally, or it may be locally too high and thus a further conversion to silicates with reduced reactivity takes place. The distribution of temperature in a combustion chamber can only be controlled to a limited extent, if at all, so that, for example, the formation of metakaolin during combustion cannot be controlled or controlled. Analogously, this often also applies to the residence time, which can last from a few seconds to several hours during a combustion. Wh If the residence time is too short, not enough of the reactive component can often be formed, while if the residence time is too long, the reactive component (for example the metakaolin) can be deactivated.

Diesen Nachteilen kann durch die vorherige Herstellung der zweiten Komponente und deren Einsatz in einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung entgegengewirkt werden.These disadvantages can be counteracted by the prior production of the second component and its use in a composition according to the invention.

Als besonders bevorzugt hat sich eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Partikel der zweiten Komponente eine Partikelgröße (Sedigraph) d95 ≤ 100 µm, bevorzugt ≤ 50 µm, weiter bevorzugt ≤ 20 µm und insbesondere bevorzugt ≤ 10 µm aufweisen. Ergänzend oder alternativ dazu sind Partikelgrößen d95 ≥ 1 µm, bevorzugt ≥ 2 µm, weiter bevorzugt ≥ 3 µm und insbesondere bevorzugt ≥ 5 µm bevorzugt. Durch diese Mindestgrößen kann die Handhabbarkeit verbessert werden und insbesondere vermieden werden, dass diese Partikel selbst bei der Handhabung als Feinstaub in die Umgebung gelangen.An embodiment has proven to be particularly preferred in which the particles of the second component have a particle size (Sedigraph) d 95 ≤ 100 µm, preferably ≤ 50 µm, more preferably ≤ 20 µm and particularly preferably ≤ 10 µm. Additionally or alternatively, particle sizes d 95 ≥ 1 µm, preferably ≥ 2 µm, more preferably ≥ 3 µm and particularly preferably ≥ 5 µm are preferred. These minimum sizes can improve handling and, in particular, prevent these particles from entering the environment as fine dust even during handling.

Bevorzugt wird die Partikelgröße durch Mahlung und gegebenenfalls nachfolgende Siebung und/oder Sichtung eingestellt.The particle size is preferably adjusted by grinding and, if necessary, subsequent sieving and/or sifting.

Das Verhältnis der ersten Komponente zu der zweiten Komponente kann in einem vergleichsweise breiten Rahmen variiert und somit an die bei der Verbrennung auftretenden Bedingungen angepasst werden. So kann beispielsweise bei einer bevorzugten Zusammensetzung ein Verhältnis der ersten die Feinstaubbildung reduzierenden Komponente zu der zweiten die Feinstaubbildung reduzierende Komponente im Bereich von 1:99 - 99:1 vorliegen. The ratio of the first component to the second component can be varied within a comparatively wide range and thus adapted to the conditions occurring during combustion. For example, in a preferred composition there may be a ratio of the first component that reduces fine dust formation to the second component that reduces fine dust formation in the range of 1:99 - 99:1.

Als bevorzugt hat sich jedoch ein Verhältnis der ersten Komponente zu der zweiten Komponente im Bereich von 50:50 - 98:2, weiter bevorzugt 60:40 - 95:5 und insbesondere bevorzugt 75:25 - 90:10 erwiesen. In diesem Verhältnis kann die Reduzierung des bei der Verbrennung entstehenden Feinstaubs bereits bei vergleichsweise geringen Temperaturen effektiv einsetzen, ohne die Kosten der Zusammensetzung durch die - aufgrund der Aktivierung oftmals teurere - zweite Komponente unverhältnismäßig zu erhöhen.However, a ratio of the first component to the second component in the range of 50:50 - 98:2, more preferably 60:40 - 95:5 and particularly preferably 75:25 - 90:10 has proven to be preferred. In this ratio, the reduction of the fine dust produced during combustion can be effective even at comparatively low temperatures, without disproportionately increasing the cost of the composition due to the second component - which is often more expensive due to activation.

Um die Kosten für die zweite Komponente gering zu halten, hat sich insbesondere die Verwendung von Reststoffen aus anderen Verfahren als vorteilhaft erwiesen. So ist bevorzugt, dass bei der Verwendung von Flugasche diese beispielsweise aus großtechnischen Prozessen wie beispielsweise der Stromerzeugung in Kohlekraftwerken stammt. Wird dagegen Mikrosilica als Bestandteil oder Basis der zweiten Komponente verwendet, entstammt die vorzugsweise dem bei der Si-Metall-Herstellung entstehenden Feinstaub.In order to keep the costs for the second component low, the use of residues from other processes has proven to be particularly advantageous. When using fly ash, it is preferred that it comes from large-scale industrial processes such as electricity generation in coal-fired power plants. If, on the other hand, microsilica is used as a component or basis of the second component, it preferably comes from the fine dust produced during the production of Si metal.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Zusammensetzung eine brennbare Substanz. Diese ist vorzugsweise ausgewählt ist aus einer Gruppe, die Holz, Stroh, Spelzen, Gras, Kleie, Hefezellen, Getreide, Hanf, Obst- und/oder Gemüsekernen oder -schalen, Braunkohle, Braunkohlekoks, Braunkohlepulver, Trockenschlempe (DDGS), Steinkohle, Steinkohlekoks, Steinkohlepulver, Holzkohle, Holzkohlepulver und Petrolkoks umfasst. Diese brennbare Substanz kann der Zusammensetzung in einer Brennkammer zugesetzt werden oder bereits außerhalb einer Brennkammer mit den übrigen Bestandteilen der Zusammensetzung vermengt werden. Denkbar ist beispielsweise ein Verpressen eines Brennstoffs mit anderen Bestandteilen der Zusammensetzung, beispielsweise zu Scheiten, Briketts, Pellets oder ähnlichen einfach (und vorzugsweise ohne übermäßige Staubbildung) handhabbaren Formen.In a preferred embodiment, the composition comprises a combustible substance. This is preferably selected from a group that includes wood, straw, husks, grass, bran, yeast cells, grain, hemp, fruit and/or vegetable seeds or peels, lignite, lignite coke, lignite powder, dry stillage (DDGS), hard coal, hard coal coke , hard coal powder, charcoal, charcoal powder and petroleum coke. This combustible substance can be added to the composition in a combustion chamber or mixed with the other components of the composition outside of a combustion chamber. It is conceivable, for example, to press a fuel with other components of the composition, for example into logs, briquettes, pellets or similar forms that are easy to handle (and preferably without excessive dust formation).

Als bevorzugte Darreichungsform der Zusammensetzung haben sich pure Darreichungsvarianten sowie Darreichungsvarianten in Verbindung mit weiteren Substanzen wie beispielsweise Trägermaterialien als vorteilhaft erwiesen. Bei puren Darreichungsvarianten hat sich die Form als Pulver oder Granulat als besonders geeignet gezeigt. Eine besonders geeignete Variante einer Darreichung in Verbindung mit weiteren Substanzen ist die Verwendung einer Suspension.Pure dosage variants as well as dosage variants in conjunction with other substances such as carrier materials have proven to be advantageous as the preferred dosage form of the composition. For pure dosage variants, the powder or granulate form has proven to be particularly suitable. A particularly suitable variant of administration in conjunction with other substances is the use of a suspension.

Daneben hat sich eine Darreichungsform als kompaktierte Presslinge als besonders geeignet gezeigt. Ein solcher kompaktierter Pressling kann beispielsweise in Form eines Pellets, Briketts, und/oder Press-Scheits vorliegen. Dabei können die erste und zweite Komponente der Zusammensetzung mit sich selbst verpresst sein oder weitere Substanzen wie beispielsweise Hilfsstoffe zugesetzt werden. Als Hilfsstoffe sind sowohl organische als auch anorganische Hilfsstoffe denkbar. Diese können beispielsweise dafür sorgen, dass bei erhöhter Temperatur wie sie in einer Brennkammer vorliegt, ein Pressling zerfällt oder auseinandergesprengt wird und somit eine besonders große reaktive Oberfläche zur Bindung feinstaubbegünstigender Substanzen an der Oberfläche der Partikel der ersten und zweiten Komponente zur Verfügung steht.In addition, a dosage form in the form of compacted tablets has proven to be particularly suitable. Such a compacted compact can be in the form of a pellet, briquette and/or pressed log, for example. The first and second components of the composition can be pressed together or other substances such as auxiliary substances can be added. Both organic and inorganic auxiliary materials are conceivable as auxiliary materials. These can, for example, ensure that at elevated temperatures such as those in a combustion chamber, a compact disintegrates or is blown apart and thus a particularly large reactive surface is available for binding fine dust-promoting substances to the surface of the particles of the first and second components.

Je nach Anwendung kann der (Gewichts-) Anteil der Hilfsstoffe in der Zusammensetzung in einem sehr großen Bereich von 99,9 - 0,1 vorzugsweise 99-1 weiter bevorzugt 75 - 25 ausgewählt werden. Insbesondere wenn ein Hilfsstoff ein Brennstoff ist, kann dieser deutlich über 75 %, beispielsweise über 90 %, ≥ 95 % oder sogar ≥ 98 % sein und insbesondere in sehr großem Überschuss gegenüber der ersten und/oder zweiten Komponente vorliegen.Depending on the application, the (weight) proportion of the auxiliary substances in the composition can be selected in a very large range of 99.9 - 0.1, preferably 99-1, more preferably 75 - 25. In particular, if an auxiliary substance is a fuel, it can be well over 75%, for example over 90%, ≥ 95% or even ≥ 98% and in particular be present in a very large excess compared to the first and / or second component.

Vorzugsweise weist die Zusammensetzung ein Bindemittel auf. Ein solches Bindemittel kann ein wie oben erwähnter Hilfsstoff sein. Dass die Zusammensetzung ein Bindemittel aufweist, ist insbesondere dann bevorzugt, wenn die Zusammensetzung als Pellet, Brikett, Granulat und/oder Press-Scheit vorliegt. Das Bindemittel ist vorzugsweise ausgewählt aus einer Gruppe, die kohlenwasserstoffbasierte Materialien, Öl, Wachs, Kleister und Mehl umfasst. Diese haben sich als besonders geeignet gezeigt, um bei der Verbrennung die erste und zweite Komponente der Zusammensetzung freizugeben und bei der Verbrennung keine oder lediglich äußerst geringe Mengen schädlicher Substanzen, beispielsweise im Abgas oder der Asche, freizusetzen.Preferably the composition comprises a binder. Such a binder can be an auxiliary substance as mentioned above. It is particularly preferred that the composition has a binder if the composition is in the form of a pellet, briquette, granulate and/or pressed log. The binder is preferably selected from a group including hydrocarbon-based materials, oil, wax, paste and flour. These have proven to be particularly suitable for releasing the first and second components of the composition during combustion and for releasing no or only extremely small amounts of harmful substances during combustion, for example in the exhaust gas or the ash.

Die Zusammensetzung umfasst vorzugsweise einen Brennstoff. Insbesondere ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung mehrere voneinander verschiedene Brennstoffe umfasst. Vorzugsweise ist ein Brennstoff der Zusammensetzung ohne oder unter äußerst geringer Feinstaubbildung verbrennbar. Ergänzend oder alternativ dazu ist bevorzugt ein Brennstoff unter Feinstaubbildung verbrennbar. Bei diesem unter Feinstaubbildung verbrennbaren Brennstoff handelt es sich vorzugsweise um denjenigen Brennstoff, dessen Feinstaubbildung reduziert werden soll. Wie oben dargelegt ist, ist dieser (feinstaubbildende Brennstoff) bevorzugt ausgewählt aus einer Gruppe, die Holz (beispielsweise als Pellets, Scheitholz, Hackschnitzel, Späne, Pressholz), Stroh, Spelzen, Gras, Mulch, Kleie, Hefezellen, Getreide, Hanf, Obst- und/oder Gemüsekernen oder -schalen, Braunkohle, Braunkohlekoks, Braunkohlepulver, Trockenschlempe (DDGS), Steinkohle, Steinkohlekoks, Steinkohlepulver, Holzkohle, Holzkohlepulver und Petrolkoks umfasst. Der Brennstoff ist jedoch nicht auf die genannten Substanzen beschränkt.The composition preferably comprises a fuel. In particular, it is preferred that the composition comprises several different fuels. Preferably, a fuel of the composition can be burned with little or no fine dust formation. In addition or as an alternative to this, a fuel can preferably be burned with the formation of fine dust. This fuel, which can be burned with the formation of fine dust, is preferably the fuel whose formation of fine dust is to be reduced. As explained above, this (fine dust-forming fuel) is preferably selected from a group that includes wood (for example as pellets, logs, wood chips, shavings, pressed wood), straw, husks, grass, mulch, bran, yeast cells, grain, hemp, fruit - and/or vegetable kernels or peels, lignite, lignite coke, lignite powder, dry stillage (DDGS), hard coal, hard coal coke, hard coal powder, charcoal, charcoal powder and petroleum coke. However, the fuel is not limited to the substances mentioned.

Unabhängig von der Auswahl des Brennstoffs ist bevorzugt, dass der Anteil der zweiten Komponente bezogen auf den Brennstoff im Bereich von 0,05 - 5 Gew.-%. Es hat sich gezeigt, dass bei diesem Anteil die Menge des sonst bei der Verbrennung des Brennstoffs üblicherweise entstehenden Feinstaubs besonders effizient reduziert werden kann. Als besonders effizient und damit bevorzugt hat sich ein Anteil von 0,1 - 4 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,15 - 3 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,2 - 2,5 Gew.-% gezeigt.Regardless of the choice of fuel, it is preferred that the proportion of the second component, based on the fuel, be in the range of 0.05 - 5% by weight. It has been shown that with this proportion the amount of fine dust that would normally be produced when the fuel is burned can be reduced particularly efficiently. A proportion of 0.1 - 4% by weight, more preferably 0.15 - 3% by weight and particularly preferably 0.2 - 2.5% by weight has proven to be particularly efficient and therefore preferred.

Als besonders bevorzugt haben sich Mischungsverhältnisse von der ersten zu der zweiten Komponente der Zusammensetzung im Bereich von 10 : 1 - 3 : 10, bevorzugt 9 : 1 - 4 : 10, insbesondere bevorzugt 8 : 1 - 5 : 10 gezeigt. Größere Mischungsverhältnisse können kostengünstiger sein, wohingegen geringere Mischungsverhältnisse bereits einen größeren Anteil der zweiten Komponente aufweisen und daher unabhängig von einer chemischen Umwandung durch die Feuerung selbst bereits aktiv sein können.Mixing ratios of the first to the second component of the composition in the range of 10:1 - 3:10, preferably 9:1 - 4:10, particularly preferably 8:1 - 5:10 have proven to be particularly preferred. Larger mixing ratios can be more cost-effective, whereas smaller mixing ratios already contain a larger proportion of the second component and can therefore already be active independently of any chemical conversion caused by the combustion itself.

Eine wie oben beschriebene Mischung wird vorzugsweise gemeinsam mit mindestens einem Hilfsstoff z.B. mit einem Bindemittel und einer brennbaren Substanz als Pressling (beispielsweise als Brikett oder Pellet) konfektioniert. Vorzugsweise weist eine Zusammensetzung in Form eines solchen Presslings die erste und zweite Komponente in einer Gesamtmenge von 30 - 95 %, vorzugsweise 40 - 90 %, insbesondere bevorzugt 50 - 80 % auf.A mixture as described above is preferably prepared together with at least one auxiliary substance, for example with a binder and a combustible substance, as a compact (for example as a briquette or pellet). A composition in the form of such a compact preferably has the first and second components in a total amount of 30 - 95%, preferably 40 - 90%, particularly preferably 50 - 80%.

Wird ein solcher Pressling (beispielsweise Pellet oder Brikett) in einem Ofen zusammen mit einem zusätzlichen (beispielsweise wie oben beschriebenen) Brennstoff verbrannt, wird der Pressling vorzugsweise in einer Menge zugesetzt, so dass die Summe der (Gewichts-) Anteile der ersten und zweiten Komponente bezogen auf die gesamte zur Feuerung eingesetzte Masse (also einschließlich des Brennstoff) vorzugsweise im Bereich von 0,05 - 5 Gew.-% liegt, da bei diesem Anteil die Menge des sonst bei der Verbrennung des Brennstoffs üblicherweise entstehenden Feinstaubs besonders effizient reduziert werden kann. Insbesondere hat sich ein Anteil von 0,1 - 4 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,15 - 3 Gew.- % und besonders bevorzugt 0,2 - 2,5 Gew.-% als besonders effizient erwiesen. Am Beispiel eines wie oben beschriebenen Pellets mit beispielsweise 60 Gew.-% der ersten und zweiten Komponente bedeutet dies, dass etwa 1 g pro 20 kg Brennstoff eingesetzt werden sollte, um zu einer Summe der (Gewichts-) Anteile der ersten und zweiten Komponente bezogen auf die gesamte zur Feuerung eingesetzte Masse von 2,9 Gew.-% zu gelangen.If such a pellet (for example pellet or briquette) is burned in a furnace together with an additional (for example as described above) fuel, the pellet is preferably added in an amount such that the sum of the (weight) proportions of the first and second components based on the total mass used for combustion (i.e. including the fuel) is preferably in the range of 0.05 - 5% by weight, since with this proportion the amount of fine dust that would otherwise normally be produced when the fuel is burned can be reduced particularly efficiently . In particular, a proportion of 0.1 - 4% by weight, more preferably 0.15 - 3% by weight and particularly preferably 0.2 - 2.5% by weight has proven to be particularly efficient. Using the example of a pellet as described above with, for example, 60% by weight of the first and second components, this means that approximately 1 g per 20 kg of fuel should be used in order to obtain a sum of the (weight) proportions of the first and second components to reach the total mass used for firing of 2.9% by weight.

Die zuvor genannte bevorzugte Summe der (Gewichts-) Anteile der ersten und zweiten Komponente bezogen auf die gesamte zur Feuerung eingesetzte Masse haben sich unabhängig von der Konfektionierung der Zusammensetzung als vorteilhaft erwiesen. Beispielsweise auch beim Einsatz der Zusammensetzung als Pulver oder Granulat sind Anteile im oben genannten Bereich vorteilhaft.The aforementioned preferred sum of the (weight) proportions of the first and second components based on the total mass used for firing are independent of the packaging the composition has proven to be advantageous. For example, when using the composition as a powder or granulate, proportions in the above-mentioned range are advantageous.

Vorzugsweise kann durch die Wahl der Rezeptur (insbesondere der Auswahl der ersten und/oder zweiten Komponente sowie dem Einsatz optionaler Hilfsstoffe) und/oder der Konfektionierung (Zugabeform) und/oder Häufigkeit deren Zugabe zu dem Brennraum des Ofens / der Heizstelle und der jeweils empfohlenen nachzulegenden Brennstoffmenge der Anteil der Summe der (Gewichts-) Anteile der ersten und zweiten Komponente während des gesamten Brennvorgangs in dem oben genannten Rahmen gehalten werden.Preferably, through the choice of the recipe (in particular the selection of the first and/or second component as well as the use of optional auxiliary materials) and/or the packaging (form of addition) and/or frequency, their addition to the combustion chamber of the oven/heating point and the respectively recommended The amount of fuel to be added, the proportion of the sum of the (weight) proportions of the first and second components, is kept within the above-mentioned framework throughout the entire combustion process.

Ein weiterer wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Verbrennung eines festen Brennstoffs in einer Feuerstätte. Bei diesem wird dem Brennstoff eine Zusammensetzung zur Reduzierung der Feinstaubbildung zugesetzt. Diese Zusammensetzung umfasst

  • - mindestens eine erste die Feinstaubbildung reduzierende Komponente, welche ausgewählt ist aus einer Gruppe, die Al2O3, Al(OH)3, Bauxit, Talkum, Kaolin, Kaolinit und kaolinhaltige Tone umfasst, und
  • - eine zweite, die Feinstaubbildung reduzierende Komponente, welche ausgewählt ist aus einer Gruppe, die Metakaolin, thermisch aktivierte Dreischichtsilikate, Flugasche und Mikrosilica und/oder Kombinationen dieser Substanzen umfasst.
Another essential aspect of the present invention is a method for burning a solid fuel in a fireplace. In this case, a composition is added to the fuel to reduce the formation of fine dust. This composition includes
  • - at least one first component that reduces fine dust formation, which is selected from a group that includes Al 2 O 3 , Al (OH) 3 , bauxite, talc, kaolin, kaolinite and kaolin-containing clays, and
  • - a second component that reduces fine dust formation, which is selected from a group that includes metakaolin, thermally activated three-layer silicates, fly ash and microsilica and / or combinations of these substances.

Durch dieses Verfahren kann die Bildung von Feinstaub bei der Verbrennung (fester) Brennstoffe wirksam reduziert werden.This process can effectively reduce the formation of fine dust when burning (solid) fuels.

Das Zusetzen der Zusammensetzung zur Reduzierung der Feinstaubbildung zu dem Brennstoff kann vor oder während der Verbrennung des Brennstoffs erfolgen und kann getrennt von dem Brennstoff oder zusammen mit Brennstoff erfolgen. Beispielsweise kann die Zugabe beim Anzünden und/oder beim Nachlegen von Brennstoff erfolgen. Ergänzend oder alternativ dazu kann die Zugabe außerhalb oder in Brennkammer beziehungsweise Feuerungszone erfolgen.Adding the particulate matter reduction composition to the fuel may occur before or during combustion of the fuel and may occur separately from the fuel or together with fuel. For example, the addition can take place when lighting and/or adding fuel. In addition or alternatively, the addition can take place outside or in the combustion chamber or combustion zone.

In einer bevorzugten Variante des Verfahrens wird eine Zusammensetzung verwendet, wie sie oben produktseitig beschrieben wurde.In a preferred variant of the process, a composition is used as described above on the product side.

In einer bevorzugten Verfahrensvariante wird dem Brennstoff die Zusammensetzung in einer Menge zugesetzt, bei der der Anteil der zweiten, die Feinstaubbildung reduzierenden Komponente bezogen auf den Brennstoff im Bereich von 0,05 - 5 Gew.-%, bevorzugt 0,1 - 4 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,15 - 3 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,2 - 2,5 Gew.- % liegt. Es hat sich gezeigt, dass bei einem Anteil aus diesem Bereich eine besonders effiziente Reduzierung des Feinstaubs möglich ist. Gleichzeitig können die Kosten der Zusammensetzung gering gehalten werden.In a preferred process variant, the composition is added to the fuel in an amount in which the proportion of the second component that reduces fine dust formation, based on the fuel, is in the range of 0.05 - 5% by weight, preferably 0.1 - 4% by weight. -%, more preferably 0.15 - 3% by weight and particularly preferably 0.2 - 2.5% by weight. It has been shown that a particularly efficient reduction in fine dust is possible with a proportion from this range. At the same time, the costs of the composition can be kept low.

Bezüglich der Feuerstätte bestehen bei der Verwendung einer wie oben beschriebenen Zusammensetzung und/oder der Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens keine Einschränkungen. Die Zusammensetzung ist äußerst flexibel einsetzbar. Sie ist beispielsweise in Einzelfeuerstätten und in Kesselanlagen jeder Größe verwendbar. Auch bezüglich der Art, des Zeitpunkts und des Ortes der Zugabe der Zusammensetzung zu dem Brennmaterial besteht große Flexibilität.With regard to the fireplace, there are no restrictions on using a composition as described above and/or carrying out the method described above. The composition can be used extremely flexibly. It can be used, for example, in individual fireplaces and in boiler systems of any size. There is also great flexibility in the manner, timing and location of adding the composition to the fuel.

Durch ein, wie oben beschriebenes Verfahren und/oder eine, wie oben beschriebene Zusammensetzung ist es möglich, die Menge an Feinstaub bei einer Verbrennung eines Feststoffs um mindestens 10 %, bevorzugt mindestens 25 %, weiter bevorzugt mindestens 50 % und in vielen Fällen, die besonders bevorzugt sind, sogar um 75 % oder mehr zu reduzieren. Die diesbezüglich genannten Prozentangaben beziehen sich (wie auch alle anderen im Rahmen dieser Offenbarung genannten Prozentangeben, soweit nicht etwas anderes definiert ist) jeweils auf Gewichtsprozent. Als Basisgröße dient in diesem Fall die Menge gebildeten Feinstaubs ohne Zusatz der erfindungsgemäßen Zusammensetzung.By means of a method as described above and/or a composition as described above, it is possible to reduce the amount of fine dust when a solid is burned by at least 10%, preferably at least 25%, more preferably at least 50% and in many cases are particularly preferred, even reduced by 75% or more. The percentages mentioned in this regard (like all other percentages mentioned in the context of this disclosure, unless otherwise defined) refer to percent by weight. In this case, the basic size is the amount of fine dust formed without the addition of the composition according to the invention.

Vorzugsweise kann auch die Menge des bei der Verbrennung entstehenden Gesamtstaubs verringert werden. Vorzugsweise ist eine Reduzierung um mindestens 10 %, bevorzugt mindestens 25 %, weiter bevorzugt mindestens 50 % und insbesondere bevorzugt mindestens 75 % möglich.Preferably, the amount of total dust produced during combustion can also be reduced. Preferably, a reduction of at least 10%, preferably at least 25%, more preferably at least 50% and particularly preferably at least 75% is possible.

Neben der Verringerung des bei der Verbrennung entstehenden Feinstaubs kann eine erfindungsgemäße Zusammensetzung in vielen Fällen auch das Ascheversinterungsverhalten verbessern, insbesondere das Versintern der Asche zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren.In addition to reducing the fine dust produced during combustion, a composition according to the invention can in many cases also improve the ash sintering behavior, in particular avoiding or at least reducing the sintering of the ash.

In vielen Fällen führt der Zusatz einer wie oben beschriebenen Zusammensetzung auch zu einer Reduzierung des CO-Gehalts in der Abluft. Dies kann unter anderem auf das verbesserte Ascheversinterungsverhalten und die damit einhergehende bessere Versorgung mit Frischluft und/oder Sauerstoff und die damit einhergehende vollständigere Verbrennung zurückgeführt werden.In many cases, the addition of a composition as described above also leads to a reduction in the CO content in the exhaust air. This can be attributed, among other things, to the improved ash sintering behavior and the associated better supply of fresh air and/or oxygen and the associated more complete combustion.

Vorzugsweise kann durch eine wie oben beschriebene Zusammensetzung und/oder das oben beschriebene Verfahren eine Kostenersparnis erreicht werden, da auf eine Abgasnachbehandlung beziehungsweise Abgasreinigung verzichtet werden kann oder die dazu notwendigen Anlagen und Einrichtungen kleiner beziehungsweise weniger aufwändig ausgelegt sein müssen.Preferably, a cost saving can be achieved by a composition as described above and/or the method described above, since exhaust gas aftertreatment or exhaust gas purification can be dispensed with or the systems and equipment necessary for this must be designed to be smaller or less complex.

Bevorzugt ist die Zusammensetzung dazu eingerichtet, geeignet und/oder bestimmt, ein wie oben beschriebenes Verfahren sowie alle im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebene Verfahrensschritte einzeln oder in Kombination miteinander oder einzelne Verfahrensschritte unter der Verwendung der oben beschriebenen Zusammensetzung auszuführen. Umgekehrt kann das Verfahren mit allen im Rahmen der Zusammensetzung beschriebenen Merkmalen einzeln oder in Kombination miteinander durchgeführt werden.Preferably, the composition is designed, suitable and/or intended to carry out a method as described above as well as all method steps described in connection with the method individually or in combination with one another or individual method steps using the composition described above. Conversely, the method can be carried out individually or in combination with all the features described in the context of the composition.

Die vorliegende Erfindung ist weiterhin gerichtet auf eine Feuerstätte, in welcher zumindest einige der und bevorzugt alle Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens und bevorzugt eine der beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ausführbar ist. Vorzugsweise weist eine solche Feuerstätte eine Einrichtung zur Zuführung einer wie oben beschriebenen Zusammensetzung eine Brennkammer oder eine Mischkammer auf.The present invention is further directed to a fireplace in which at least some and preferably all of the method steps of the method according to the invention and preferably one of the preferred embodiments described can be carried out. Such a fireplace preferably has a device for supplying a composition as described above to a combustion chamber or a mixing chamber.

Die vorliegende Erfindung ist weiterhin gerichtet auf eine Steuereinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, eine Anlage (beispielsweise eine Feuerstätte) so zu steuern, dass diese das wie oben beschriebene Verfahren oder Teile davon ausführt.The present invention is further directed to a control device which is designed to control a system (for example a fireplace) so that it carries out the method or parts thereof as described above.

Ergebnisse vergleichender Studien sind in den folgenden Tabellen dargestellt.Results of comparative studies are presented in the following tables.

Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse von Feinstaubmessungen an einem Pellet-Einzelofen, Hersteller ANSELMO COLA, Typ URBAN, NWL 1,99-7,1 0kw. Sofern dem Brennstoff eine erfindungsgemäße Zusammensetzung (in der Tabelle als „Additiv“ bezeichnet) zugegeben wurde, wurde diese im Mischungsverhältnis Pellet (Brennstoff) zu Zusammensetzung 4kg zu 20g eingesetzt. Tabelle 1 Messung Uhrzeit Brennstoff Beschreibung Feinstaub [mg/m3] 1 9:15-9:30 Pellet Messung in Volllast ohne Additiv 13,7 2 9:45-10:00 Pellet Messung in Volllast ohne Additiv 14,8 3 10:15-10:30 Pellet Messung in Volllast ohne Additiv 15,2 9 12:20-12:35 Pellet Messung in Volllast mit Additiv 0,5 % 6,4 10 12:40-12:55 Pellet Messung in Volllast mit Additiv 0,5 % 5,6 Table 1 shows the results of fine dust measurements on a single pellet stove, manufacturer ANSELMO COLA, type URBAN, NWL 1.99-7.1 0kw. If a composition according to the invention (referred to as “additive” in the table) was added to the fuel, it was used in a mixing ratio of pellet (fuel) to composition of 4kg to 20g. Table 1 Measurement time fuel Description Fine dust [mg/m 3 ] 1 9:15-9:30 pellet Measurement at full load without additive 13.7 2 9:45-10:00 pellet Measurement at full load without additive 14.8 3 10:15-10:30 pellet Measurement at full load without additive 15.2 9 12:20-12:35 pellet Measurement at full load with additive 0.5% 6.4 10 12:40-12:55 pellet Measurement at full load with additive 0.5% 5.6

Diese Ergebnisse zeigen deutlich, dass bereits bei einem Zusatz von 0,5 Gew.-% des Additivs (einer pulverförmigen Variante der erfindungsgemäßen Zusammensetzung) eine deutliche Reduzierung des entstehenden Feinstaubs gemessen werden konnte. Die Menge Feinstaub konnte auf unter 50 % bezogen auf den Mittelwert der Vergleichsmessungen 1 - 3 reduziert werden.These results clearly show that even with the addition of 0.5% by weight of the additive (a powdered variant of the composition according to the invention), a significant reduction in the fine dust produced could be measured. The amount of fine dust could be reduced to less than 50% based on the mean value of comparative measurements 1 - 3.

Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse von Feinstaubmessungen an einer Einzelfeuerstätte für Scheitholz, Hersteller Austroflamm, Typ CLOU Xtra, NWL 8kw. Sofern dem Brennholz eine erfindungsgemäße Zusammensetzung (in der Tabelle als „Additiv“ bezeichnet) zugegeben wurde, wurde diese im Mischungsverhältnis von etwa 1,2 - 1,4 kg Brennholz zu 10 g Additiv zugesetzt. Tabelle 2 Messung Uhrzeit Brennstoff Beschreibung Feinstaub [mg/m3] 4 10:40-10:55 Scheitholz 1,3 kg ohne Additiv 38,2 5 11:00-11:15 Scheitholz 1,4 kg ohne Additiv 34,2 6 11:20-11:35 Scheitholz 1,4 kg ohne Additiv 36,8 7 11 :40-11 :55 Scheitholz 1,3 kg mit 10 g Additiv (Pellet) 20,5 8 12:00-12:15 1,4 kg mit 10 g Additiv (Pellet) 22,3 Table 2 shows the results of fine dust measurements on a single fireplace for logs, manufacturer Austroflamm, type CLOU Xtra, NWL 8kw. If a composition according to the invention (referred to as “additive” in the table) was added to the firewood, it was added in a mixing ratio of approximately 1.2 - 1.4 kg of firewood to 10 g of additive. Table 2 Measurement time fuel Description Fine dust [mg/m 3 ] 4 10:40-10:55 logs 1.3 kg without additive 38.2 5 11:00-11:15 logs 1.4 kg without additive 34.2 6 11:20-11:35 logs 1.4 kg without additive 36.8 7 11:40-11:55 logs 1.3 kg with 10 g additive (pellet) 20.5 8th 12:00-12:15 1.4 kg with 10 g additive (pellet) 22.3

Anders als bei den in Tabelle 1 dargestellten Messungen wurde bei den in Tabelle 2 dargestellten Messungen das Additiv in einer zu einem Pellet gepressten Form eingesetzt. Auch bei diesen Messungen zeigen die Ergebnisse deutlich, dass bereits bei einem Zusatz von etwa 0,7 - 0,8 Gew.-% des Additivs (einer zu Pellets gepressten Variante der erfindungsgemäßen Zusammensetzung) eine deutliche Reduzierung des entstehenden Feinstaubs gemessen werden konnte. Die Menge an Feinstaub konnte zwar - anders als bei den Messungen gemäß Tabelle 1 - nicht auf unter 50 % bezogen auf den Mittelwert der Vergleichsmessungen 4 - 6 reduziert werden, jedoch wurde auch hier eine Reduzierung auf deutlich unter 60 % erreicht. Die geringere Wirksamkeit des Additivs bei den Versuchen gemäß Tabelle 3 kann mit der verringerten Oberfläche des zu Pellets gepressten Additivs erklärt werden.Unlike the measurements shown in Table 1, in the measurements shown in Table 2 the additive was used in a form pressed into a pellet. The results of these measurements also clearly show that a significant reduction in the fine dust produced could be measured with the addition of approximately 0.7 - 0.8% by weight of the additive (a variant of the composition according to the invention pressed into pellets). Although the amount of fine dust - unlike the measurements according to Table 1 - could not be reduced to less than 50% based on the mean value of comparative measurements 4 - 6, here too a reduction to well under 60% was achieved. The lower effectiveness of the additive in the tests according to Table 3 can be explained by the reduced surface area of the additive pressed into pellets.

Die Anmelderin behält sich vor, sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.The applicant reserves the right to claim all features disclosed in the application documents as essential to the invention, provided that they, individually or in combination, are new compared to the prior art.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102020128231 A1 [0003]DE 102020128231 A1 [0003]
  • DE 102014210614 B4 [0004]DE 102014210614 B4 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

  • Huelsmann, T., Mack, R., Kaltschmitt, M. et al. Influence of kaolinite on the PM emissions from small-scale combustion. Biomass Conv. Bioref. 9, 55-70 [0005]Huelsmann, T., Mack, R., Kaltschmitt, M. et al. Influence of kaolinite on the PM emissions from small-scale combustion. Biomass Conv. Bioref. 9, 55-70 [0005]

Claims (10)

Zusammensetzung zur Reduzierung der Feinstaubbildung bei der Verbrennung von Feststoff, umfassend mindestens eine erste die Feinstaubbildung reduzierende Komponente, welche ausgewählt ist aus einer Gruppe, die Al2O3, Al(OH)3, Bauxit, Talkum, Kaolin, Kaolinit und kaolinhaltige Tone umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung eine zweite, die Feinstaubbildung reduzierende Komponente umfasst, welche ausgewählt ist aus einer Gruppe, die Metakaolin, thermisch aktivierte Dreischichtsilikate, Flugasche und Mikrosilica und/oder Kombinationen dieser Substanzen umfasst.Composition for reducing the formation of particulate matter during the combustion of solid matter, comprising at least a first component that reduces the formation of particulate matter, which is selected from a group that includes Al 2 O 3 , Al(OH) 3 , bauxite, talc, kaolin, kaolinite and kaolin-containing clays , characterized in that the composition comprises a second particulate matter reducing component selected from a group comprising metakaolin, thermally activated trilayer silicates, fly ash and microsilica and/or combinations of these substances. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite, die Feinstaubbildung reduzierende Komponente zur Bindung von feinstaubbildenden Na- und/oder K-Salzen bei Verbrennungstemperaturen ≤ 650°C geeignet ist und vorzugsweise eine oder mehrere Substanzen aus einer Gruppe umfasst, die Kaolin, Halloysit, Dickit und Nakit umfasst, wobei mindestens eine dieser Substanzen thermisch aktiviert ist.Composition according to Claim 1 , characterized in that the second component that reduces fine dust formation is suitable for binding fine dust-forming Na and/or K salts at combustion temperatures ≤ 650 ° C and preferably comprises one or more substances from a group that includes kaolin, halloysite, dickite and Nakit includes, at least one of these substances being thermally activated. Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite, die Feinstaubbildung reduzierende Komponente als Partikulärer Feststoff vorliegt, welcher vorzugsweise eine Partikelgröße (Sedigraph) d95 ≤ 100 µm, bevorzugt ≤ 50 µm, weiter bevorzugt ≤ 20 µm, insbesondere bevorzugt ≤ 10 µm aufweist.Composition according to one of the preceding claims, characterized in that the second component which reduces the formation of fine dust is present as a particulate solid, which preferably has a particle size (Sedigraph) d 95 ≤ 100 µm, preferably ≤ 50 µm, more preferably ≤ 20 µm, particularly preferably ≤ 10 µm. Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis der ersten die Feinstaubbildung reduzierenden Komponente zu der zweiten die Feinstaubbildung reduzierende Komponente im Bereich von 1:99 - 99:1, bevorzugt 50:50 - 98:2, weiter bevorzugt 60:40 - 95:5 und insbesondere bevorzugt 75:25 - 90:10 liegt.Composition according to one of the preceding claims, characterized in that a ratio of the first component reducing the formation of fine dust to the second component reducing the formation of fine dust is in the range of 1:99 - 99:1, preferably 50:50 - 98:2, more preferably 60: 40 - 95:5 and particularly preferably 75:25 - 90:10. Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine brennbare Substanz umfasst, welche vorzugsweise ausgewählt ist aus einer Gruppe, die Holz, Stroh, Spelzen, Gras, Kleie, Hefezellen, Getreide, Hanf, Obst- und/oder Gemüsekerne, Braunkohle, Braunkohlekoks, Braunkohlepulver, Trockenschlempe (DDGS), Steinkohle, Steinkohlekoks, Steinkohlepulver, Holzkohle, Holzkohlepulver und Petrolkoks umfasst.Composition according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a combustible substance, which is preferably selected from a group consisting of wood, straw, husks, grass, bran, yeast cells, grain, hemp, fruit and/or vegetable kernels, brown coal , lignite coke, lignite powder, dry stillage (DDGS), hard coal, hard coal coke, hard coal powder, charcoal, charcoal powder and petroleum coke. Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung ein Bindemittel umfasst und vorzugsweise als Pellet, Brikett, Granulat und/oder Press-Scheit vorliegt, wobei das Bindemittel vorzugsweise ausgewählt ist aus einer Gruppe, die kohlenwasserstoffbasierte Materialien, Öl, Wachs, Kleister und Mehl umfasst.Composition according to one of the preceding claims, characterized in that the composition comprises a binder and is preferably present as a pellet, briquette, granulate and/or pressed log, the binder being preferably selected from a group consisting of hydrocarbon-based materials, oil, wax, Includes paste and flour. Zusammensetzung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Brennstoff umfasst, welcher unter Feinstaubbildung verbrennbar ist, wobei vorzugsweise der Anteil der zweiten, die Feinstaubbildung reduzierenden Komponente bezogen auf den Brennstoff im Bereich von 0,05 - 5 Gew.-%, bevorzugt 0,1 - 4 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,15 - 3 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,2 - 2.5 Gew.-% liegt.Composition according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a fuel which can be burned with the formation of fine dust, the proportion of the second component which reduces the formation of fine dust, based on the fuel, preferably being in the range of 0.05 - 5% by weight, preferably 0.1 - 4% by weight, more preferably 0.15 - 3% by weight and particularly preferably 0.2 - 2.5% by weight. Verfahren zur Verbrennung eines festen Brennstoffs in einer Feuerstätte, dadurch gekennzeichnet, dass dem Brennstoff eine Zusammensetzung zur Reduzierung der Feinstaubbildung zugesetzt wird, wobei diese Zusammensetzung - mindestens eine erste die Feinstaubbildung reduzierende Komponente, welche ausgewählt ist aus einer Gruppe, die Al2O3, Al(OH)3, Bauxit, Talkum, Kaolin, Kaolinit und kaolinhaltige Tone umfasst, und - eine zweite, die Feinstaubbildung reduzierende Komponente, welche ausgewählt ist aus einer Gruppe, die Metakaolin, thermisch aktivierte Dreischichtsilikate, Flugasche und Mikrosilica und/oder Kombinationen dieser Substanzen umfasst.Method for burning a solid fuel in a fireplace, characterized in that a composition for reducing the formation of fine dust is added to the fuel, this composition - at least one first component reducing the formation of fine dust, which is selected from a group consisting of Al 2 O 3 , Al(OH) 3 , bauxite, talc, kaolin, kaolinite and kaolin-containing clays, and - a second component which reduces particulate matter formation and which is selected from a group consisting of metakaolin, thermally activated three-layer silicates, fly ash and microsilica and/or combinations of these Substances included. Verfahren zur Verbrennung eines festen Brennstoffs in einer Feuerstätte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung eine Zusammensetzung nach einem der der Ansprüche 1-6 ist oder eine solche Zusammensetzung umfasst.Method for burning a solid fuel in a fireplace Claim 8 , characterized in that the composition is a composition according to one of the Claims 1 - 6 is or includes such a composition. Verfahren zur Verbrennung eines festen Brennstoffs in einer Feuerstätte nach einem der Ansprüche 8-9, : dadurch gekennzeichnet, dass dem Brennstoff die Zusammensetzung in einer Menge zugesetzt wird, sodass der Anteil der zweiten, die Feinstaubbildung reduzierenden Komponente bezogen auf den Brennstoff im Bereich von 0,05 - 5 Gew.-%, bevorzugt 0,1 - 4 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,15 - 3 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,2 - 2,5 Gew.-% liegt.Method for burning a solid fuel in a fireplace according to one of Claims 8 - 9 ,: characterized in that the composition is added to the fuel in an amount so that the proportion of the second component that reduces fine dust formation is based on the Fuel in the range of 0.05 - 5% by weight, preferably 0.1 - 4% by weight, more preferably 0.15 - 3% by weight and particularly preferably 0.2 - 2.5% by weight lies.
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