DE10334645A1

DE10334645A1 - Brennstoff auf der Basis organischer Nebenprodukte und Reststoffe und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE10334645A1
Application number: DE2003134645
Authority: DE
Inventors: Norbert Wagemann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-07-28
Filing date: 2003-07-28
Publication date: 2005-03-31

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Brennstoff auf der Basis organischer Nebenprodukte und Reststoffe sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung, bei dem ein Gemisch aus einem Anteil von 20 bis 80% an Holz in zerkleinerter Form und ein Restanteil aus organischen Bestandteilen nachwachsender Rohstoffe ohne Bindemittel und stärkehaltiges Material gepresst und pelletiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Brennstoff auf der Basis organischer Nebenprodukte und Reststoffe bestehend aus einem Gemisch sowie ein Verfahren zur Herstellung des Brennstoffes.

Bei einer Vielzahl von industriellen und landwirtschaftlichen Prozessen fallen große Mengen von Reststoffen an, die teilweise auch unter Entrichtung hoher Gebühren entsorgt werden müssen. Aus diesem Grund wird für eine Vielzahl von Reststoffen oder Abfallstoffen eine sinnvolle Einsatzmöglichkeit gesucht. Hierbei stellt die Weiterverwendung in Form eines Brennstoffes eine geeignete Maßnahme dar.

Aus der DE 29 25 901 A1 geht bspw. hervor, dass Holzspäne, Holzfasern oder dergleichen zur Verbrennung vorgesehen sind. Zur Herstellung von festen Brennstoffen wird nichtstückigen Abfallstoffen Bindemittel zugegeben, um diese zu Brikettieren. Bei diesem Bindemittel handelt es sich um Altöl. Diese brikettierten Brennstoffe weisen den Nachteil auf, dass der Brennwert nicht zufriedenstellend ist und durch das Altöl bei der Verbrennung Schadstoffe und Ablagerungen entstehen.

Aus der DE 199 55 844 A1 ist des Weiteren ein Brennstoff auf der Basis organischen Abfallmaterials bekannt geworden. Diese Pellets umfassen eine gepresste Biomasse wie bspw. Säge- und/oder Hobelspäne sowie Körnermais in gemahlener Form bzw. Stärke. Die Stärke dient als Bindemittel, um die Pellets herzustellen. Gleichzeitig wird beim Herstellungsverfahren Dampf zugegeben, so dass die feuchte Masse zu Pellets verpresst werden kann. Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, dass eine energieaufwändige Produktion gegeben ist, da zunächst der Dampf eingebracht wird und in einem späteren Verfahrensstadium eine Trocknung erforderlich ist. Darüber hinaus ist Stärke ein sehr kostenintensives Abfallprodukt, welches den Brennstoff verteuert.

Aus der DE 101 06 211 A1 geht des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung von hochwertigen kleinstückigen Brennstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen hervor. Die kleinstückigen Brennstoffe werden jedoch auf der Basis von aktivierter Weichbraunkohle granuliert. Der Abbau von Weichbraunkohle ist aufwändig. Darüber hinaus handelt es sich hierbei um fossile Brennstoffe, deren Ressourcen begrenzt sind.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Brennstoff auf der Basis von organischen Nebenprodukten und Reststoffen vorzuschlagen, welcher einen zum reinen Holz gleichwertigen Brennwert aufweist und die Ressourcen schont, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Brennstoffes vorzuschlagen, welches energiereduziert durchgeführt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 sowie die Merkmale des Anspruchs 6 gelöst. In den weiteren abhängi gen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen angegeben.

Der erfindungsgemäße Brennstoff auf der Basis organischer Nebenprodukte und Reststoffe umfasst ein Gemisch aus Holz in zerkleinerter Form als Reststoff und aus weiteren organischen Nebenprodukten und Reststoffen, wobei der Anteil an Holz in zerkleinerter Form zwischen 20 und 80 % beträgt und der restliche Anteil aus organischen Bestandteilen nachwachsender Rohstoffe besteht, die ohne Bindemittel mit dem Anteil an Holz in zerkleinerter Form als Pellet, Brikett oder dergleichen hergestellt ist. Diese Mischung weist den Vorteil auf, dass ausschließlich nachwachsende Rohstoffe verwendet werden. Somit können sämtliche Nebenprodukte und Reststoffe, welche in industriellen und landwirtschaftlichen Prozessen anfallen zu einem hochwertigen Brennstoff weiterverarbeitet werden. Darüber hinaus weist ein derartiger Brennstoff den Vorteil auf, dass dieser im Wesentlichen gleichwertig mit einem Brennwert von reinem Holzpellets ist. Dieser Brennstoff bestehend aus dem erfindungsgemäßen Gemisch entspricht einem Regelbrennstoff nach der I. BImSchV § 3 Abs. 1 iVm Abs. 4. Dieser erfindungsgemäße Brennstoff ermöglicht ebenfalls, dass auch schwer oder bislang nicht verwertbare organische Nebenprodukte und Reststoffe beigemischt werden können. Dadurch entsteht eine Kostenersparnis bei der Abfallentsorgung und gleichzeitig ein erheblicher Beitrag zur Schonung der Umwelt. Durch die erfindungsgemäße Mischung wird ein konditionierter und regenerativer Energieträger geschaffen, der zu reinem Holz gleichwertig ist.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein erster Bestandteil aus Holz in zerkleinerter Form als Sägenebenprodukte wie Hackschnitzel, Sägemehl, Hobelspäne, Absiebung oder als Altholz A1 bis A4 nach Altholzverordnung oder dergleichen vorgesehen ist. Derartige Produkte fallen in der Holzindustrie in riesigen Mengen an und können nutzbringend weiterverwendet werden.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass eine erste Gruppe aus organischen Nebenprodukten und Reststoffen aus der Getreidereinigung oder Getreideverarbeitung eingesetzt wird. Insbesondere sind Gossenstäube, Getreideausputz, Kleien oder dergleichen vorgesehen. Ebenso können Reste aus der Futtermittelherstellung wie gehäckseltes Stroh oder Heu, Strohstaub oder dergleichen vorgesehen sein.

Eine weitere Gruppe von organischen Nebenprodukten und Reststoffen, welche vorzugsweise einem Anteil aus Holz in zerkleinerter Form beigemischt werden, umfasst bspw. Haferreste, Reste aus der Faseraufbereitung von Lein und Hanf, Stäube, Kaffeeschalen, Kakaoschalen, Nussschalen, Nusshäutchen, Treber aus verschiedenen Herstellungsprozessen oder dergleichen. Die Weiterverwendung der vorgenannten Schalen ist bislang nicht oder in nur untergeordneter Form vorgesehen. Zur Entsorgung sind aufwändige Verfahren, wie Kompostierungen, Deponierungen und Verbrennungen vorgesehen. Nunmehr werden diese Reststoffe nutzbringend als hochwertiger Brennstoff weiterverwertet.

Eine weitere Gruppe an organischen Nebenprodukten und Reststoffen ist vorzugsweise in Form von Stroh oder Druschresten, Trebern von der Ölherstellung, Getränkeherstellung oder dergleichen vorgesehen. Diese Abfallstoffe können einem Anteil aus Holz in zerkleinerter Form beigemischt werden, um den hochwertigen Brennstoff auszubilden.

Die vorgenannten Gruppen von organischen Reststoffen können einzeln oder in beliebigen Anteilen und Kombinationen miteinander als Beimischung zum Holzanteil in zerkleinerter Form vorgesehen sein. Beliebige Mischungen zu vorgenannten Komponenten sind möglich, um den Brennstoff auszubilden und in pelletierter, granulierter oder brikettierter Form bereit zustellen.

Erfindungsgemäß wird der Brennstoff durch ein Verfahren hergestellt, bei dem ein Gemisch aus einem Anteil von 20 bis 80 % an Holz in zerkleinerter Form und ein Restanteil aus organischen Bestandteilen nachwachsender Rohstoffe ohne Bindemittel oder stärkehaltigem Material gemischt und gepresst wird. Durch dieses Verfahren wird ermöglicht, dass eine rückstandsfreie Herstellung von Brennstoff ermöglicht ist. Die Zugabe von kostenintensiven Bindemitteln oder stärkehaltigen Mitteln ist nicht erforderlich. Die Durchführung des Verfahrens ist auf herkömmli chen Verarbeitungsanlagen für Futtermittel sowie für die Herstellung von Pellets aus reinem Holz möglich, wobei auf Aggregate der Trocknung verzichtet werden kann wie auch auf den zusätzlichen Energieeinsatz zur Trocknung. Dies ermöglicht eine Reduzierung der Störanfälligkeit, Mess- und Regeltechnik und damit einen sicheren Betrieb der Anlage.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Gemisch vor dem Pressen auf eine Eingangsfeuchte von 5 bis 40 % an Wassergehalt eingestellt wird. Die Herstellung des Brennstoffes kann mit einem geringeren Energieaufwand durchgeführt werden. Durch den geringen Energieaufwand wird eine wirtschaftliche Herstellung des Brennstoffes gegeben. Dadurch ist der Herstellungsprozess CO₂-sparend. Bspw. weist der Ausgangsstoff Holz in zerkleinerter Form zumeist einen Wassergehalt von ca. 50 % auf und Schälkleie bspw. als organischer Rohstoff für den Restanteil der Mischung einen Wassergehalt von 8 % auf. Durch Einstellung des Mischungsverhältnisses kann die Eingangsfeuchte auf einen Bereich zwischen 10 bis 40 % eingestellt werden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass zum Pelletieren oder Brikettieren das Gemisch mit einem hohen Druck bearbeitet wird. Dadurch wird ermöglicht, dass das in dem Gemisch enthaltene Wasser zum Verdampfen gebracht wird, woraus sich der Vorteil ergibt, dass die Haltbarkeit des Brennstoffes verbessert sowie der Energiehaushalt des Brennstoffes erhöht wird.

Des Weiteren ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass nach dem Einstellen der Pressfeuchte durch das Mischungsverhältnis der einzelnen Bestandteile das Gemisch ohne Befeuchtung oder Trocknung einer Matrizenpresse zugeführt und gepresst wird. Dadurch lassen sich sowohl verkürzte Herstellungszeiten als auch reduzierte Betriebskosten realisieren.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Gemisch mit einer Restfeuchte von 8 bis 15 % hergestellt wird. Dadurch können vorteilhafte Brenneigenschaften und eine gute Lagerfähigkeit erzielt werden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Gemisch mit einem Brennwert von 16.000 bis 20.000 KJ/kg hergestellt wird. Dieser Brennwert entspricht im Wesentlichen dem Brennwert von Pellets aus reinem Holz. Durch die Mischung lassen sich gleichwertige Pellets herstellen, wobei ausschließlich regenerative Abfallstoffe verwendet werden.

Des Weiteren ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das Gemisch mit einem Abrieb von 1 bis 3 % hergestellt wird. Dadurch wird der Energiewert des Brennstoffes auf der Basis organischer Nebenprodukte und Reststoffe auf einem hohen Niveau gehalten und entspricht darüber hinaus den Vorschriften für reine Holzpellets.

Durch das neue Verfahren zur Herstellung von Brennstoff wird ermöglicht, dass aus schwer verwertbaren und insbesondere zum Teil schwer zu entsorgenden organischen Nebenprodukten und Reststoffen nahezu aller Art ein hochwertiger, CO₂-neutraler, regenerativer Brennstoff geschaffen wird. Durch den Verzicht auf zusätzliche Bindemittel oder Presshilfsmittel, von Stärke oder Braunkohle oder dergleichen ist eine kostengünstige Herstellung des Brennstoffes auch im Hinblick auf die Energiebilanz ermöglicht.

Das Gemisch wird bspw. nach der Einstellung der Eingangsfeuchte oder Pressfeuchte zwischen 5 und 40 % einer Pelletierpresse in Form einer Flach- oder Rundmatrizenpresse zugeführt. Hierbei findet eine Verdichtung des Materials bspw. um einen Faktor zwischen 3 und 7 unter Abgabe von Feuchte statt. Nach Abkühlung in einem Gegenstromkühler und der Absiebung von Feinmaterial verbleibt als Endprodukt ein Pellet, das in unterschiedlichen Durchmessern bspw. von 5 bis 20 mm als Endprodukt hergestellt wird. Dieses Endprodukt bzw. dieser Brennstoff auf der Basis organischer Nebenprodukte und Reststoffe kann zur energetischen Verwertung in Anlagen zur Wärmegewinnung und/oder Stromerzeugung gemäß der EEG eingesetzt werden.
Bspw. sind zur Herstellung eines hochwertigen Brennstoffes folgende Mischungen vorgesehen:
Ein erstes Beispiel für ein Gemisch umfasst einen Anteil von 50 % an Hobelspänen und einen weiteren Anteil von 50 % an Haferschälkleie. Ebenso ist bspw. ein Brennstoff aus einem Gemisch von einem 40 %igen Anteil an Sägemehl und einem 60 %igen Anteil an Stäube möglich. Auch kann ein Gemisch zur Herstellung eines Brennstoffes aus einem 50 %igen Anteil an Altholz A1, A2 mit einem Stäubenanteil von 50 % zusammengesetzt sein.
All die vorgenannten Beispiele weisen eine hohe Haltbarkeit, eine Dichte >1, einen geringen Abrieb sowie einen hohen Brennwert HU von bspw. 4,8 bis 5 kWh/kg auf.

Claims

Brennstoff auf der Basis organischer Nebenprodukte und Reststoffe, bestehend aus einem Gemisch aus Holz in zerkleinerter Form und aus weiteren organischen Nebenprodukten und Reststoffen, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Holz in zerkleinerter Form zwischen 20 und 80 % beträgt und der restliche Anteil aus organischen Bestandteilen nachwachsender Rohstoffe ohne Bindemittel besteht.
Brennstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Holz in zerkleinerter Form als Sägenebenprodukte, wie Hackschnitzel, Sägemehl, Hobelspäne, Absiebung oder als Altholz A1 bis A4 oder dergleichen vorgesehen ist.
Brennstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass organische Nebenprodukte und Reststoffe aus der Getreidereinigung und/oder Getreideverarbeitung vorgesehen sind und vorzugsweise aus Gossenstäuben, Getreideausputz, Kleien, Stroh, Heu, Strohstaub oder dergleichen oder aus einer Kombination der Nebenprodukte oder Reststoffe bestehen.
Brennstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass organische Nebenprodukte und Reststoffe aus Faserresten, Hanf-, Textil-, Jute- und/oder Baumwollfasern, Resten aus der Faseraufbereitung von Lein und Hanf oder dergleichen, Stäuben, Kaffeeschalen, Kakaoschalen, Nussschalen, Nusshäutchen, Fruchtkernen, Fruchtkernschalen oder dergleichen bestehen.
Brennstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass organische Nebenprodukte und Reststoffe aus Druschresten, Trebern aus der Ölherstellung, Trebern von der Getränkeherstellung oder dergleichen bestehen.
Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffes auf der Basis organischer Nebenprodukte oder Reststoffe, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem ein Gemisch aus einem Anteil von 20 bis 80 % an Holz in zerkleinerter Form und ein Restanteil aus organischen Bestandteilen nachwachsender Rohstoffe ohne Bindemittel oder stärkehaltigen Material gepresst wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch vor dem Pressen auf eine Eingangsfeuchte von 5 bis 40 % an Wassergehalt eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim Pelletieren oder Brikettieren des Gemisches mit hohem Druck gearbeitet wird.
Verfahren nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einstellen der Eingangsfeuchte des Gemisches durch das Mi schungsverhältnis der Bestandteile das Gemisch ohne Befeuchtung oder Trocknung einer Matrizenpresse zugeführt und gepresst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch mit einer Restfeuchte von 8 bis 15 % hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch mit einem Brennwert von 16.000 bis 20.000 KJ/kg hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch mit einem Abriebswert zwischen 1 bis 3 % und vorzugsweise einer Dichte zwischen 400 und 800 kg pro m³ hergestellt wird.