DE202006008516U1

DE202006008516U1 - Pellets für Heizzwecke

Info

Publication number: DE202006008516U1
Application number: DE200620008516
Authority: DE
Original assignee: Blieninger & Co KG GmbH
Current assignee: FIRESTIXX HOLZ-ENERGIE GMBH, DE
Priority date: 2006-05-28
Filing date: 2006-05-28
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2016-05-29

Abstract

Pellets für Heizzwecke aus gepresster Biomasse, wie insbesondere aus Säge- und bzw. oder Hobelspäne gewonnenes Holzmaterial oder andere durch Photosynthese enstandenen pflanzliche Substanzen, oder aus Abfällen durch mikrobiologische Prozesse gewinnbare Zellmasse, dadurch gekennzeichnet, dass die Pellets einen alkalischen Stoff mit einem solchen Anteil enthalten, dass der pH-Wert der Pellets in einem neutralen oder alkalischen Bereich, nämlich in einem Bereich ab etwa 5,5 und darüber liegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Pellets für Heizzwecke aus gepresster Biomasse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Der Begriff Biomasse umfasst hierbei alle als erneuerbare Energieträger verwendbare Faserpflanzen, also sowohl solche durch Photosynthese enstandenen pflanzliche Substanzen, wie insbesondere aus Säge- und bzw. oder Hobelspäne gewonnenes Holzmaterial, oder aus Schilf, Elefantengras, Mais oder Getreide als Ganzpflanzen, Getreidekörner oder Nussschalen, als auch aus Abfällen durch mikrobiologische Prozesse gewinnbare Zellmasse.
Im Vergleich zu fossilen Brennstoffen stellt Holz und andere Biomasse als Basis für die in Rede stehenden Pellets eine relativ kurzfristig erneuerbare Energiequelle dar. Auf Holz kann in vielen Ländern zurückgegriffen werden. In der holzverarbeiteten Industrie fallen große Mengen an Sägenebenprodukten an. So ist ein Baumstamm nur etwa zu 60 % seines Volumens zu einer Hauptware umzusetzen, die restlichen 40 % sind im weitestenb Sinn als Abfall zu bezeichnen. Darunter fallen in erster Linie Säge- und Hobelspäne, die zu den Pellets hergestellt werden. Ein solcher stäbchenförmiger Holzpellet hat beispielsweise einen Durchmesser zwischen 4 mm und 10 mm, ist zwischen 5 mm und 50 mm lang, besitzt eine Rohdichte etwa 1,1 bis 1,3 kg/dm³, und hat eine Energiedichte von etwa 5 kWh/kg. Es sind Herstellungsverfahren für Pellets bekannt, bei welchen Hackschnitzel nach Durchlaufen eines Schwergutabschneiders in einer Hammermühle in waldfrischer Form, also bei einem TG von ca. 50% zerkleinert werden. Die Herstellung der Pellets erfolgt in einer bekannten Ring- oder Flachmatrizenpresse, in der Kollerrollen das Pressgut durch die Bohrungen der Matrize drücken. Pellets aus Fichten-, Tannen-, Lärchen- oder Kiefernholz haben eine Dichte von etwa 1,1 bis 1,3, und eine Restfeuchte von etwa 7 % bis maximal etwa 10 %.
Die Förder- und Beschickungstechnik bei Pelletsheizungen (Schnecken, Saugsonden, Zellradschleusen etc.) ist meist aus Stahl gefertigt. Die Brennräume, Brennteller, Roste und Wärmetauscher der Pelletskessel sind sowohl aus verschiedenen Stahltypen als auch aus keramischen Materialen wie Schamotten gefertigt.
Die vorliegende Erfindung widmet sich dem Problem der Korrodierungsgefahr von Stahl, auch feuerverzinktem Stahl, sowie der Gefahr der Säureerosion von insbesondere kalkhaltigen mineralischen Stoffen (Schamotten), wenn es mit Holz direkt, oder mit säurehaltigen Dämpfen (Wasserdampf) in Berührung gelangt. Insbesondere die sogenannten Pellets-Brennwertkessel kondensieren den in den Rauchgasen enthaltenen säurehaltigen Wasserdampf, welcher dann mit den Wärmetauschern und den Kondensatabführenden Leitungen in direkte Berührung kommt.
Pelletskessel haben eine erwartete Lebensdauer von 20 bis 30 Jahre, Schornsteine eine noch wesentlich längere Lebensdauer. Speziell bei diesen langen Zeiträumen kann langsam wirkende Acidität bei Metallen und kalkhaltigen Mineralien zu negativen Wirkungen führen, und die Lebensdauer der betroffenen Bauteile verkürzen.
Holz und damit auch Holzpellets enthalten größere Anteile von Essigsäure, die zunächst als Ester an Zellulose gebunden sind. Bei Anwesenheit von Wasser können die Ester hydrolisieren und Essigsäure freisetzen. Dies führt dazu, dass die Feuchtigkeit im Holz immer schwach essigsauer ist. Der Gehalt des Holzes an Acetylgruppen, die für die Essigsäurebildung verantwortlich sind, liegt zwischen 1 und 6 Masse-% des Holztrockengewichtes und ist holzartspezifisch. Dies gilt auch für die Hydrolysegeschwindigkeit, so dass aus dem Acetylgehalt des Holzes allein noch nicht auf dessen Korrosivität geschlossen werden kann. Die pH-Werte für verschiedene Holzarten liegen etwa bei 3,3 bis etwa 5,3. In der nachstehenden Tabelle sind einige typische pH-Werte von standardisierten Auszügen verschiedener Holzarten angegeben:

Holzart pH-Werte

Eiche 3,3–3,9

Kastanie 3,4–3,6

Douglasie 3,4–4,4

Buche 3,8–5,2

Lärche 4,3–4,7

Kiefer 4,3–5,1

Birke 4,6–5,3

Fichte 4,8–5,3

Tanne 4,8–5,3
So kann es insbesondere bei Eichenholz zu einem deutlich verstärkten Austrag von Essigsäure kommen, die ein Mehrfaches im Vergleich zu anderen Holzarten ausmachen kann (vgl. vorstehende Tabelle). Aus diesem Grunde können insbesondere Eichenholzpellets Probleme hinsichtlich der Korrosivität oder Acidität nach sich ziehen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, kostengünstig herstellbare Pellets für Heizzwecke, insbesondere Holzpellets zur Verfügung zu stellen, mit denen eine Gefährdung der Verbrennungseinrichtungen, beispielsweise Heizkessel, aufgrund von Korrosion bei einem direkten Kontakt zwischen Metall und Holz wirksam vermieden werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Pellets gelöst.
Die Erfindung besteht darin, den Pellets einen alkalischen Stoff mit einem solchen Anteil hinzuzufügen, dass der pH-Wert der Pellets in einem neutralen oder alkalischen Bereich, näm lich in einem Bereich ab etwa 5,5 und darüber liegt. Pellets mit solchen pH-Werten werfen selbst in Verbindung mit feuerverzinktem Stahl keinerlei Probleme mehr hinsichtlich Korrosion bzw. Rost auf. Darüber hinaus hat sich als besonderer Vorteil solcher Pellets ergeben, dass die Verbrennnungsabgase in dem neutralen bis alkalischen Bereich liegen, und dadurch Filtereinrichtungen eingespart werden können, die normalerweise im alkalischen Milieu arbeiten und die üblicherweise sauren Abgase neutralisieren. Mit den erfindungsgemäßen Pellets gelingt somit nicht nur eine signifikante Lebensdauerverlängerung der Verbrennungs- und Abgaseinrichtungen, sondern es kann zugleich eine äusserst günstige Neutralisationswirkung im Hinblick auf die Abgase erreicht werden, welche normalerweise nur durch den Einsatz alkalischer Filter gewährleistet werden kann.
Dem Prinzip der Erfindung folgend ist vorgesehen, dass dass der pH-Wert der Pellets in einem Bereich zwischen etwa 5,5 und etwa 8,2, insbesondere zwischen 5,5 und 7,8, und insbesondere in einem neutralen Bereich von etwa 5,5 bis etwa 6,0 eingestellt ist.
In bevorzugter Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass der alkalische Stoff den Pellets in gemahlener Form bzw. in Pulverform während der Fertigung der Pellets zugegeben wird, oder der alkalische Stoff den Pellets in fluider Form bzw. in Flüssigform während oder nach der Fertigung der Pellets zugegeben wird.
Von besonderem Vorteil ist der zugegebene alkalische Stoff eine anorganische oder organische Lauge, insbesondere Kalk oder eine kalkhaltige Substanz.
Weiterhin vorteilhaft kann es sein, wenn der zugegebene alkalische Stoff ein natürlich vorkommender Stoff mit einem pH-Wert von mehr als etwa 5,0 ist, insbesondere Milch, Harn, Meerwasser, Kalkwasser oder dergleichen. Milch hat einen pH-Wert von etwa 6,4 bis etwa 6,7, Harn einen pH-Wert von etwa 4,8 bzw. 5,0 bis etwa 7,4, Meerwasser einen pH-Wert von 7,8 bis 8,2, Seifenlauge einen pH-Wert von 8,2 bis 8,7. Reines, nur mit dem Kohlendioxyd der Luft gesättigtes Wasser hat einen pH-Wert von etwa 5,5 bis 5,8, ist also „von Natur aus geringfügig sauer.

Claims

Pellets für Heizzwecke aus gepresster Biomasse, wie insbesondere aus Säge- und bzw. oder Hobelspäne gewonnenes Holzmaterial oder andere durch Photosynthese enstandenen pflanzliche Substanzen, oder aus Abfällen durch mikrobiologische Prozesse gewinnbare Zellmasse, dadurch gekennzeichnet, dass die Pellets einen alkalischen Stoff mit einem solchen Anteil enthalten, dass der pH-Wert der Pellets in einem neutralen oder alkalischen Bereich, nämlich in einem Bereich ab etwa 5,5 und darüber liegt.
Pellets nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert der Pellets in einem Bereich zwischen etwa 5,5 und etwa 8,2, insbesondere zwischen 5,5 und 7,8, und insbesondere in einem neutralen Bereich von etwa 5,5 bis etwa 6,0 eingestellt ist.
Pellets nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der alkalische Stoff den Pellets in gemahlener Form bzw. in Pulverform während der Fertigung der Pellets zugegeben wird.
Pellets nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der alkalische Stoff den Pellets in fluider Form bzw. in Flüssig während oder nach der Fertigung der Pellets zugegeben wird.
Pellets nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der alkalische Stoff eine anorganische oder organische Lauge ist, insbesondere ein Kalk oder eine kalkhaltige Substanz.
Pellets nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der alkalische Stoff ein natürlich vorkommender Stoff mit einem pH-Wert von mehr als etwa 5,0 ist, insbesondere Milch, Harn, Meerwasser, Kalkwasser oder dergleichen.
Pellets nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der alkalische Stoff ein Stoff mit einem pH-Wert von mehr als etwa 8,0 ist, insbesondere Natriumhydrogencarbonat, Seifenlauge, Ammoniakwasser, Di- oder Trinatriumphosphat, Natronlauge, Kalilauge oder dergleichen.