DE202006015394U1

DE202006015394U1 - Nutzung des Japanischen Riesenknöterichs (Polygonum sachalinensis) zur Herstellung von Brennstoffen mittels Kompaktierung

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Publication number: DE202006015394U1
Application number: DE200620015394
Authority: DE
Original assignee: Hpc Biotec Oberlausitz & Co KG GmbH; Hpc Biotec Oberlausitz & GmbH
Current assignee: Hpc Biotec Oberlausitz & Co KG GmbH; Hpc Biotec Oberlausitz & GmbH
Priority date: 2006-10-07
Filing date: 2006-10-07
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2016-10-08

Abstract

Brennstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung dieser Brennstoffe Japanischer Riesenknöterich (Polygonum sachalinensis) verwendet wird.

Description

Die Weltmarktpreise für fossile Rohstoffe und dadurch auch fossiler Brennstoffe wie Erdgas, Erdöl und Kohle erleben seit deren Nutzung eine beständige Preissteigerung. Deshalb werden verstärkt Ersatzstoffe gesucht, welche in großer Menge zur Verfügung stehen, sich leicht erschließen lassen und vor allem ständig nachwachsen. Diese Bedingungen erfüllen nachwachsende Rohstoffe wie z.B. der hauptsächlich genutzte Energieträger Holz. Holz als Biomassebrennstoff ist in verschiedenen Formen wie z.B. Stückholz, Hackschnitzel, Briketts oder Holzpellet für Feuerungen nutzbar. Der Nachteil des geringeren Heizwertes gegenüber fossilen Brennstoffen wird durch die niedrigen Rohstoffkosten und die Verbesserung der Heiztechnik kompensiert. Die Qualität von Holzpellet wurde in Deutschland mit DIN 51731 normiert.
Kompaktierung
Zur Reduzierung des Transportaufwands sowie zur Verbesserung des Handlings und zur Vereinfachung der Feuerungstechnik wird Holz (und teilweise auch Stroh) als Brennstoff kompaktiert. Dazu haben sich im wesentlichen zwei Verfahren etabliert:
1. Briketts
Holzbriketts lassen sich prinzipiell in Feuerungsanlagen anstatt Kohlebriketts z.B. in Kachelöfen, aber auch verschiedenen manuell bestückten Holzfeuerungen einsetzen (sog. Stückholzkessel. Automatisierte Feuerungslösungen für den Einsatz von Holzbriketts existieren derzeit kaum. Dadurch ist der Einsatz derzeit auf kleine bis mittlere Feuerungsanlagen beschränkt.
Der apparative Aufwand zur Brikettherstellung ist gering. Das gehäckselte Holz (bzw. Sägespäne) wird mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 6–16% direkt in einer Brikettierpresse zu den Briketts verpresst.
Für geringe Durchsatzleistungen (Reststoffverwertung/Abfallbeseitigung) werden vorzugsweise hydraulisch arbeitende Pressen eingesetzt. Aus einem Vorratsbehälter werden Späne in die Presskammer gefördert. Ist die Presskammer gefüllt, wird der Inhalt mit einem hydraulisch betriebenen Stempel zu dem Brikett verpresst und anschließend ausgeworfen.
Für die industrielle Brikettproduktion werden kontinuierlich arbeitende Stangpressen eingesetzt. Ein über einen Excenter angetriebenes Pleuel presst das Material in der Presskammer gegen eine konische Öffnung. Das verpresste Material wird durch diese Öffnung als endloser Strang ausgeschoben – die Briketts werden dann von diesem Strang abgeschnitten.
2. Pellet
Pellet sind pumpfähig und können so einfach mittels Tanklastzug transportiert und beim Verbraucher leicht in Vorratssilos geliefert werden. Der Transport vom Silo in den Feuerungskessel erfolgt üblicherweise über Transportschnecken. Die Heizungen arbeiten in der Regel vollautomatisch – auch die Asche wird meist über Schnecken in einen Reststoffbehälter verbracht.
Die Pelletierung ist im Vergleich zur Brikettherstellung technologisch und wirtschaftlich deutlich aufwändiger.
Der Rohstoff ist vor der Pelletierung sehr fein zu zerkleinern. Abhängig vom Ausgangsstoff erfolgt die Zerkleinerung meist in mehreren Schritten. Erst wird das Holz vorzerkleinert (bspw. gehäckselt) und danach gemahlen. Dazu werden üblicherweise eine oder mehrere Hammermühlen eingesetzt. Die Pelletierung erfordert einen sehr konstanten Feuchtegehalt des Rohstoffes (etwa 10 %. Bei der Verwendung von Frischholz muss dieses vor dem Verpressen noch getrocknet werden. Reststoffe aus der Holzverarbeitung (z.B. Sägespäne) sind für die Pelletierung meist zu trocken und müssen deshalb noch befeuchtet werden. Weiterhin werden dem gemahlenen Rohstoff Additive zugesetzt, die das Verpressen erleichtern bzw. die Festigkeit der Pellets erhöhen (sog. Presshilfsmittel, meist Stärke).
Erst jetzt erfolgt die eigentliche Pelletierung. Das Holz wird unter hohem Druck durch runde Öffnungen gepresst. Dabei erwärmt sich das Material so stark, dass das Lignin plastifiziert und so die Holzfasern miteinander verklebt. Zu diesem Zweck werden üblicherweise Matrizenpressen eingesetzt. Über die mit lauter Löchern (üblicherweise 6, seltener 8 mm Durchmesser) versehene Matrize laufen Walzen (sog. Koller) und pressen das Material durch die Löcher der Matrize. Um ein Zerplatzen der heißen Pellets durch verdampfendes Wasser sowie die Selbstentzündung während der Lagerung zu vermeiden, werden die Pellet in einem sog. Pelletkühler abgekühlt. Dazu werden sie für eine bestimmte Zeit in einen Luftstrom geführt – als Nebeneffekt werden dabei unerwünschte Staubanteile mit abgeblasen. Der Staub wird dann aus dem Luftstrom abgetrennt (Fliehkraftabschneider) und zum Rohstoff vor der Pelletierung zurückgeführt.
Inhalt der in den Schutzansprüchen angegebenen Erfindung ist die Entdeckung eines nachwachsenden Rohstoffes, der mittels Kompaktierung zu Pellets oder Briketts verarbeitet werden kann.
Diese Vorgaben erfüllt der Japanische Riesenknöterich (Polygonum sachalinensis). Der Japanische Riesenknöterich gilt in Deutschland als verdrängende Neophyte und ist schon jetzt z.B. entlang von Flussläufen und an Talsperren weit verbreitet. Derzeit wird diese Pflanze für keinerlei Anwendungen genutzt. Es wird lediglich versucht, die weitere Ausbreitung einzuschränken.
Für die in den Schutzansprüchen angegebene Verwendung von Japanischem Riesenknöterich (Polygonum sachalinensis) bei der Brennstoffherstellung können die gebräuchlichen Anlagen zur Pellet- und Brikettherstellung genutzt werden, d.h. es ist keine speziellen Maschinen oder Umbauten nötig. Somit erfolgt die Herstellung der riesenknöterichhaltigen Pellets und Briketts wie vorab beschrieben, nur unter Verwendung von Japanischem Riesenknöterich allein oder in Verbindung mit Holz in beliebiger Konzentration.
Zusammenfassend können folgende Vorteile für die Nutzung des japanischen Riesenknöterichs als Brennstoff festgestellt werden:

– er ist in ausreichenden Mengen verfügbar
– ein Anbau ist kostengünstig und stellt keinerlei hervorragende Bedingungen an den Standort
– die Bereitstellung als Rohstoff erfordert keine besonderen Maßnahmen der Pflege oder Anforderungen an Ernte- oder Transporttechnik
– die daraus hergestellten Pellets erfüllen die Bedingungen nach DIN 51731
– die Biomasse aus dem Riesenknöterich fällt im Gegensatz zu Holz jährlich an, ist daher wesentlich schneller und darum nachhaltiger verfügbar
– die Restfeuchte bei der Ernte beträgt bis zu 15%, bei Holz sind es über 25%

Vergleich von Pellets aus einigen nachwachsenden Rohstoffen in ausgewählten Kennwerten der DIN 51731

Claims

Brennstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung dieser Brennstoffe Japanischer Riesenknöterich (Polygonum sachalinensis) verwendet wird.
Brennstoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Japanische Riesenknöterich (Polygonum sachalinensis) sowohl allein als auch in Verbindung mit Holz in beliebiger Konzentration verwendet wird.
Brennstoffe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese Herstellung durch Kompaktierung des Japanischen Riesenknöterichs (Polygonum sachalinensis) allein oder in Verbindung mit Holz in beliebiger Konzentration zu Pellets oder Briketts erfolgt.