EP2158308A1 - Verpresster brennstoff aus nachwachsenden organischen rest- und/oder rohstoffen und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Verpresster brennstoff aus nachwachsenden organischen rest- und/oder rohstoffen und verfahren zu dessen herstellung

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EP2158308A1
EP2158308A1 EP07817556A EP07817556A EP2158308A1 EP 2158308 A1 EP2158308 A1 EP 2158308A1 EP 07817556 A EP07817556 A EP 07817556A EP 07817556 A EP07817556 A EP 07817556A EP 2158308 A1 EP2158308 A1 EP 2158308A1
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EP
European Patent Office
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raw materials
oil
fuel
compressed fuel
residual
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07817556A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Herbert Georg Nopper
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nopper Herbert G
Original Assignee
Nopper Herbert G
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Filing date
Publication date
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Priority claimed from DE200720012865 external-priority patent/DE202007012865U1/de
Application filed by Nopper Herbert G filed Critical Nopper Herbert G
Publication of EP2158308A1 publication Critical patent/EP2158308A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/34—Other details of the shaped fuels, e.g. briquettes
    • C10L5/36—Shape
    • C10L5/361—Briquettes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the invention relates to a compressed fuel from organic residues and / or raw materials with at least one additive for heating value increase and to reduce slag formation and a method for producing such a fuel.
  • Fuels from compressed renewable organic resources such as straw as a by-product of cereal or rape plant and other seed plants, but also wood waste, rapeseed cake as a waste product in oil production from oilseed rape u. ⁇ .
  • Organic raw materials and residues are becoming increasingly important for energy production, in particular thermal energy, in both industrial and private sectors.
  • a compressed fuel which consists of a mixture of wood in comminuted form and other organic by-products and residues, wherein the wood content in comminuted form between 20 and 80% and the remaining portion of other organic Components of renewable resources without binder.
  • This fuel comes with a process prepared according to which the mixture before pressing on the mixing ratio of wood in crushed form and organic constituents to an input and press humidity between 5% to 40% is set and pressed.
  • DE 10 2004 042 659 A1 discloses a shaped fuel body which, according to the method, is produced by mixing an agricultural waste material, a first additive to increase the calorific value and a second additive to reduce formation of slag to form a substance mixture and subsequent shaping of the substance mixture to give a shaped body.
  • primary waste from the grain harvest is used as agricultural waste and as the first additive residual products from grain processing and as a second additive for reducing slag formation lime.
  • This composition of the fuel body consists essentially of straw and residual products of the grain processing, so that similar to the pure straw combustion of the combustion process takes place in four phases, namely 1. the evaporation of moisture, 2. the gasification, in which a combustible gas with a certain Content of carbon, hydrogen, methane and other hydrocarbons is formed, 3. the gas combustion, 4. the burning of the coke residues.
  • the gasification in which a combustible gas with a certain Content of carbon, hydrogen, methane and other hydrocarbons is formed
  • the gas combustion 4. the burning of the coke residues.
  • This combustion process is always a sufficient oxygen Secure supply to ensure complete combustion and to prevent that instead of carbon dioxide forms a larger proportion of carbon monoxide, which is released with the flue gas to the atmosphere.
  • the sufficient supply of oxygen is, as known, achieved by a so-called excess air, which is higher than the theoretically required combustion air.
  • the ash of fuels from agricultural raw materials is not without problems due to the mineral components, such as silicates, which are known to have a low melting point. It has been shown that even at temperatures of ⁇ 600 ° C, the ash can become sticky, which leads to slag formation and bonding of the grates, which is very disadvantageous especially for smaller boiler. Although the slag formation can be reduced by the proposed additive lime but not permanently prevented.
  • the object of the present invention is therefore to improve the abovementioned fuels from renewable organic residues and / or raw materials in that the fuel can be used in each furnace, an improved Has burn-through behavior and a higher calorific value with less smoke and which is almost soot-free and emission-free during combustion and has an ash softening point, which permanently prevents slag formation and thus sticking of the grates, and to propose a method of production, which is energy-reduced in a continuous implementation and ensures a consistent quality of the fuel.
  • This object is achieved according to the invention with a compressed fuel from renewable organic residue and / or raw materials, in which the fuel mixture from - 72 to 83 wt.% Combustible organic residues and / or raw materials having a moisture content of 8 to 20%,
  • a compressed fuel can be produced from organic substances, which has a calorific value of approximately 6.8 kWh / kg, which is considerably higher than the calorific value of fuels, with significantly improved burn through behavior made of pressed straw; Wood; Wood / straw and can even be settled approximately in the range of the calorific value of liquid gas.
  • the sodium perborate passes when heated in oxoborate and is anhydrous, so that the ash softening point can be increased to about 815 ° C to 1098 0 C. At this ash softening point, the ash no longer becomes tacky so that slagging and caking thereof to the grate can be ruled out.
  • this mixture contains 0.4 to 0.6% hexamethylenetetramine based on the total mass. Hexamethylenetetramine aids in the ignition of the fuel and significantly promotes combustion burn-up of the fuel and soot reduction.
  • this mixture contains 1.0% to 1.5% lignin based on the total mass. Lignin promotes the Solidification of the compressed fuel and leaves after combustion almost no or only insignificant pollutants in the flue gas or in the ash.
  • up to 3% of the mixture may contain a further powdered additive or a water-soluble additive having a pH ⁇ 7 for increasing the ash softening point.
  • additives are preferably borax or sodium metasilicate or trinatium octaborate or zinc borate or trisodium phosphate or ammonium sulfates or similar chemical substances capable of raising the ash softening point.
  • the used organic residues and / or raw materials are preferably cereal straw of all kinds, sugar cane, bamboo, cotton perennials, jute, sisal, hemp, ramie, rice straw, rice husks, miscanthus, elephant grass, flax, coconut, kenaf or alfagras.
  • the mixture content of the organic residues and / or raw materials can also consist of 50-58% by weight of organic residues and / or raw materials and 22-25% by weight of rapeseed cake.
  • This proportion of mixture advantageously influences the economic production of the proposed fuel, the calorific value being at the same time distinguished by the remaining high-energy residual oil content in the rapeseed cake, which differs depending on the method used for obtaining oil from oilseed rape. can be high, cost can be further increased.
  • economical and environmentally friendly disposal of rape cake if it can not be used as animal feed due to its high protein content.
  • the fusel oils are homologs of ethyl alcohol or higher alcohols, such as amyl alcohol. Since, as known, fusel oils reduce the viscosity of oils and fats, the penetration of organic raw materials can be promoted with a mixture of oil and / or fat / fusel oil. Consequently, the cost of the fuel due to the lower cost fuselage oils can be made more economical without the combustion process or the calorific value of the fuel is impaired or the Rau ⁇ hgas is additionally burdened with pollutants.
  • a fuel in general in particular fuels used in open hearths, such as in the chimney, may contain the mixture for compressing the fuel also based on the amount of oil 1.5 to 3 wt.% An odor improver.
  • the odor improver is preferably an oil-soluble essential oil, such as spruce needle, clove or citrus or desert fragrance oil. These odor improvers are miscible in oil and showed in a proportion of 1.5 to 3 wt.% Based on the amount of oil no negative influence on the combustion of the fuels and the exhaust gas to be discharged.
  • the mixture based on the mass of the total mixture, contains 1.5 to 3% by weight of an air-entraining agent.
  • This air entraining agent is preferably a powdered sodium lauryl sulfate or sodium dodecyl sulfate or a sodium lauryl sulfate or sodium dodecyl sulfate dissolved in water and having a pH of ⁇ 7.
  • Air-entraining agents with a pH> 7 are not toxic but biodegradable and, on the one hand, additionally increase the oxygen content in the fuel, which favors incineration, and on the other hand contain masked surfactants which improve the penetration of the organic residual and / or raw materials ,
  • the organic residual and / or raw materials used are naturally naturally aged and suitably seasoned neuro raw materials or old raw materials, such as, for example, gray straw.
  • raw materials include the chemical and partially aggressive substances such as silicate, chlorine, potassium and others. Containing organic residues and / or raw materials and having a corrosive effect on the boiler system and flue gas pipes or affect the combustion process or the ash, partially degraded by weathering.
  • the organic residual and / or raw materials used can also be artificially and application-relieved residual and / or raw materials for breaking down the chemical and partially aggressive substances.
  • the organic residue and / or raw material contains 0.1 to 0.3% by weight of a UV absorber having a preferred pH ⁇ 7 or an UV promoting the aging
  • Added additive with a preferred pH ⁇ 7 or the organic residues and / or raw materials are alternatively pretreated with UV rays.
  • the duration of the aging process can be limited to a very short time and waived on storage areas for long-term aging by weathering and the production process of the fuels are carried out more economically.
  • the mixture of organic residual and / or raw materials with the metered oil and / or fat content or the ready-mixed fuel mixture is subjected to a vacuum impregnation.
  • the stored gas (air) is removed from the pores of the organic residual and / or raw materials and thus substantially increases the absorption capacity of the residual and / or raw materials for the oil and / or fat.
  • the compression process and the combustion process are significantly promoted and the compressed fuels are given higher density and stability.
  • the fuel mixture based on the oil and / or fat content contains an addition of 1-5 wt.% Surfactants having a pH ⁇ 7.
  • the admixed surfactants are from the group of ampholytic or amphoteric surfactants, wherein preferably ampholytic or amphoteric surfactants are used, which have as a basis a fatty acid from coconut oil or palm oil or jatropha oil.
  • surfactants with a pH ⁇ 7 are in the alkaline range and are therefore not dangerous goods, in particular ampholytic or amphoteric surfactants containing a fatty acid of coconut oil, palm oil or jatropha oil are readily biodegradable and the combustion of the Fuel and do not affect the exhaust gases.
  • Burning tests have also shown that with a fuel mixture containing surfactants, it is also possible to achieve a calorific value of approximately 6.8 kWh / kg and greater, whereby the fuels likewise achieve good dust-free throughput behavior and smoke-free combustion showed. Rather, experimental measurements have even shown that hardly measurable pollutants were detectable in the exhaust gas during the combustion of these fuels.
  • the fuel mixture is preferably compressed at a pressure of between 200 and 250 bar to give moldings.
  • This pressing pressure was a high Dosability of the substances as well as a high density and stability achieved.
  • the compressed fuel is produced from organic residual and / or raw materials by a process according to which
  • the organic residues and / or raw materials are cleaned and comminuted by themselves or in a mixture with a moisture of 8 to 20% of foreign bodies, dust and waste,
  • the shredded residual and / or raw materials are dedusted via an exhaust air filter and metered into a mixing and metering device in a predetermined percentage ratio to the proportions of the other substances to be admixed,
  • Residual and / or raw materials of the oil and / or fat content at a temperature of> 60 ° and the liquid portions of the air entrainers and / or fusel oils and / or ash melting point-increasing substances in aqueous solution alone or mixed with the oil and / or or fat can be added and
  • the powdered and / or granular portions of the sodium perborate and / or hexamethylenetetramine and / or lignin and / or ash melting point-increasing substances and / or air entraining agents in powder form are metered in for themselves or a premixed charge and - That then the fuel components are mixed in the mixing and metering to form a homogeneous fuel mixture and the homogeneous fuel mixture metered a pelleting press is fed, where it is preferably pressed with a pressure of 200 to 250 bar to fuel bodies.
  • This process allows the fuel to be continuously produced from a fuel mixture having a consistent composition of the fuel substances as well as a controlled constant humidity and being free of non-combustible constituents.
  • the oil and / or fat content has a viscosity which ensures a good adhesion to the organic residue and / or rust. Rather, with the compression of the fuel mixture at a preferred pressure of 200 to 250 bar, the fuel is compressed with a very high density and stability, which among other things also contributes to the burn-through behavior is consistent until complete combustion of the fuel body.
  • the liquid and dissolved in water substances may optionally already premixed either for themselves or with each other, but also the powdered or granular substances may also be optionally added by itself or with each other premixed the residual and / or raw material content. It is only crucial that first the liquid or dissolved in water and then the powdered or granular substances are added.
  • the shredded and dedusted residues and / or raw materials are stored in a metered silo and dosed fed to the mixing and metering unit.
  • the comminuted organic residual and / or raw materials are treated after dedusting with a UV radiation, then dwell for the aging period in a silo or alternatively that the crushed organic residues and / or raw materials after Dedusting with an aging-promoting UV additive or UV absorber of 0.1 -0.3 wt.% Based on the mass of the residual and / or raw material are added and then dwell for the aging in a silo.
  • an aging-promoting UV additive or UV absorber of 0.1 -0.3 wt.%
  • the dosing silo provided for in the process sequence for the residual and / or raw materials is used for the artificial aging period, in which the dosing silo is designed with a storage capacity which allows a continuous process execution while maintaining the aging time.
  • the oil and / or fat content is fed with the mixed portion of 1-5 wt.% Surfactants based on the oil and / or fat content of the mixing and metering device.
  • the comminuted residual and / or raw materials are vacuum-impregnated with the added oil and / or fat content or the homogenously mixed fuel mixture is vacuum-impregnated prior to pelleting.
  • the air transport of the comminuted residual and / or raw material to the exhaust air filter is carried out with a heated air for moisture equalization. This ensures that the organic residual and / or raw materials added to the mixing and metering unit and shredded always have an approximately constant moisture content.
  • the metering units of the oils and / or fats, the liquid and the powdery or granular substances to the mixing and metering unit depend on the metered mass of the remaining and / or raw materials for the mixing and metering device volumetrically or gravimetrically controlled. This ensures that with fluctuating dosing masses of the residual and / or raw materials always the predetermined percentage proportions of the substances for the fuel mixture are guaranteed.
  • Fuel mixture (1) consists of a recipe of
  • this fuel mixture a shredded UV-irradiated wheat straw is used, which was thus artificially aged. After aging, the ⁇ 60 0 C heated palm oil component with mixed surfactants and the sodium perborate content is added.
  • Fuel mixture (2) consists of a recipe of
  • hemp fibers For the production of this fuel mixture comminuted hemp fibers are used, which is mixed with the proportion of the aging-promoting UV additive or the UV absorber and thus artificially aged. After aging, the hemp fibers of ⁇ 6O 0 C is heated sunflower oil content blended with surfactants and the proportion Natriumperboratanteil and then added the lignin in powder form.
  • Fuel mixture (4) consists of a recipe of
  • aging-promoting UV additive having a pH ⁇ 7 or a UV absorber having a pH ⁇ 7.
  • Comminuted rice straw is used to produce this fuel mixture, which is mixed with the proportion of aging-promoting UV additive or UV absorber and thus artificially aged.
  • ⁇ 60 0 C is heated tube rapeseed oil fraction with mixed-in surfactants content and fusel oil content and the Natriumperboratanteil and zinc borate content added.
  • Fuel mixture (5) consists of a recipe of
  • Comminuted miscanthus is used to produce this fuel mixture, which is mixed with the proportion of the aging-promoting UV additive or the UV absorber and thus artificially aged. After aging, the ⁇ 60 0 C heated olive oil content with the mixed surfactant proportion and the sodium perborate content is added.
  • Fuel mixture (6) consists of a recipe
  • sodium perborate 2.5% sodium perborate with a total mass addition of 2% of a mixture consisting of about 0.6% Borax, about 0.6% trisodium phosphate and 0.8% ammonium sulfate,
  • odor improver and / or air entrainment agent may of course be included in any fuel mixture designed according to the inventive teaching and is not bound to the use of naturally aged residual and / or raw materials.
  • each listed fuel mixture 2 to 6 but also other selected fuel mixtures can be produced by a technological process in which the organic see residues and / or raw materials were aged by UV radiation, such as running in fuel mixture 1.
  • aging-promoting UV additives or UV absorbers can be dispensed with, and the percentage of organic residues and / or raw materials increases by the percentage of aging-promoting UV additives or UV absorbers.
  • an aging-promoting UV additive with a pH ⁇ 7 or a UV absorber with a pH ⁇ 7 can be used, in this case decreases the wheat straw content by the percentage of the UV additive or UV absorber.
  • an aging-promoting UV additive or a UV absorber is dependent on the geographical location of the production of the fuels or of the raw materials used and is to decide when starting the production of fuels from case to case.
  • compositions of the fuel mixtures are exemplary compositions and can therefore be changed depending on the nature of the organic residual and / or raw materials within the limits of the percentage be.
  • the percentage composition of the fuel mixture and the choice of additives or their combination, with the exception of odor improvers, depends on the nature and characteristics of the organic residues and / or raw materials and possibly the properties of already treated organic residues to be added as a waste product from other processes. dependent.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen verpressten Brennstoff aus organischen Reststoffen und/oder Rohstoffen mit mindestens einem Zusatz zur Heizwerterhöhung und zur Verringerung der Schlackebildung, der aus einem Brennstoffgemisch besteht, dass a) 72 bis 83 Gew.% verbrennungsfähige organische Rest- und/oder Rohstoffe mit einer Feuchte von 8 bis 20%, b) 15 bis 25 Gew.% natürlichen organischen Ölen und/oder Fetten zur Heizwerterhöhung und c) 2 bis 3 Gew.% Natriumperborat zur Erhöhung des Ascheschmelzpunktes und als Sauerstofflieferant enthält. Als organische Reststoffe und/oder Rohstoffe wird zerkleinertes und natürlich gealtertes oder durch UV-Bestrahlung oder durch den Zusatz 0,1-0,3 Gew.% von Alterung fördernden UV-Additiven oder UV-Absorbern künstlich gealtertes Getreidestroh aller Art, Zuckerrohr, Bambus, Baumwollstauden, Jute, Sisal, Hanf, Ramie, Reisstroh, Reisschalen, Chinaschilf, Elefantengras, Flachs, Kokos, Kenaf, oder Alfagras eingesetzt, in die zur Verbesserung der Penetrierfähigkeit der Öl- und/oder Fettanteil mit eingemischtem Tensideanteil von 1-5 Gew.% bezogen auf den Öl -/Fettanteil zudosiert wird. Darüber hinaus kann das Brennstoff gemisch 0,4- 0,6 Gew.% Hexamen thylenteramin zur Unterstützung der Zünd- und Abbrandbeschleunigung und Russreduzierung sowie 1,0-1.5 Lignin zur Verfestigung enthalten. Dieser Brennstoff neigt kaum zur Schlackebildung, verfügt über ein gutes Durchbrandverhalten und einen Heizwert von 6,8 kWh/kg, wobei das Abgas feinstaubfrei und kaum messbare Schadstoffe enthält.

Description

Verpresster Brennstoff aus nachwachsenden organischen Rest- und/oder Rohstoffen und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft einen verpressten Brennstoff aus organischen Rest- und/oder Rohstoffen mit mindestens einem Zusatz zur Heizwerterhöhung und zur Verringerung der Schlackebildung und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Brennstoffs.
Brennstoffe aus verpressten nachwachsenden organischen Rohstoffen, wie beispielsweise Stroh als Nebenprodukt des Getreide- oder Rapsanbaus und anderer Samenpflanzen aber auch Holzabfälle, Rapskuchen als Abfallprodukt bei der Ölgewinnung aus Raps u. ä. organische Roh- und Reststoffe gewinnen für die Energieerzeugung, insbesondere von Wärmeenergie, sowohl in industriellen als auch in privaten Bereichen immer mehr an Bedeutung.
Aus der DE 103 34 645 Al ist ein verpresster Brennstoff bekannt, der aus einem Gemisch von Holz in zerkleinerter Form und aus weiteren organischen Nebenprodukten und Reststoffen besteht, wobei der Holzanteil in zerkleinerter Form zwischen 20 und 80% beträgt und der restliche Anteil aus anderen organischen Bestandteilen nachwachsender Rohstoffe ohne Bindemittel besteht. Dieser Brennstoff wird mit einem Verfahren hergestellt, nach dem das Gemisch vor dem Verpressen über das Mischungsverhältnis von Holz in zerkleinerter Form und organischen Bestandteilen auf eine Eingangs- und Pressfeuchte zwischen 5% bis 40% eingestellt und verpresst wird. Eine auf diese Weise eingestellte Eingangs- und Pressfeuchte kann aber zu großen Schwankungen der Feuchte im Brennetoffgemiseh führen, die zwar für das bindemittelfreie Verpressen des Gemischs selbst unerheblich sein kann, sich aber u. a. negativ auf die Dichte und das Durchbrandverhalten der Brennstoffkörper und damit auf den Heizwert, der zwischen 4,8 bis 5 kWh/ kg liegen soll, und die Rauchentwicklung beim Verbrennen auswirkt.
Aus der DE 10 2004 042 659 Al ist ein Brennstoffformkörper bekannt, der verfahrensgemäß durch Mischen eines agraren Abfallstoffs, eines ersten Zusatzstoffs zur Erhöhung des Heizwertes und eines zweiten Zusatzstoffs zur Verringerung von Schlackebildung zu einem Stoffgemisch und anschließenden Formen des Stoffgemisches zu einem Formkörper hergestellt wird. Dabei werden als agrare Abfallstoffe primäre Abfälle der Getreideernte und als erster Zusatzstoff Restprodukte der Getreideverarbeitung und als zweiter Zusatzstoff zur Verringerung der Schlackebildung Kalk genutzt.
Diese Zusammensetzung der Brennstoffkörper besteht im wesentlichen aus Stroh und Restprodukten der Getreideverarbeitung, so dass ähnlich wie bei der reinen Strohverbrennung der Verbrennungsvorgang in vier Phasen erfolgt, nämlich 1. dem Verdampfen der Feuchtigkeit, 2. der Vergasung, bei der ein brennbares Gas mit einem gewissen Gehalt an Kohlenstoff, Wasserstoff, Methan und anderen Kohlenwasserstoffen entsteht, 3. der Gasverbrennung, 4. dem Verbrennen der Koksreste. Bei diesem Verbrennungsvorgang ist stets eine ausreichende Sauerstoff- zufuhr zu sichern, um eine vollständige Verbrennung zu gewährleisten und zu verhindern, dass sich anstelle von Kohlendioxid ein größerer Anteil an Kohlenmonoxid bildet, das mit dem Rauchgas an die Atmosphäre abgegeben wird. Die ausreichende Sauerstoffzufuhr wird, wie bekannt, durch einen so genannten Luftüberschuss erreicht, der über der theoretisch erforderlichen Verbrennungsluft liegt. Folglich erhöht dieser Luftüberschuss die in die Atmosphäre abzuführende Rauchgasmenge, die bei diesem Verbrennungsverfahren u. a. auch mit kleinen Aschepartikeln, Feinstaub und Alkalisalzen behaftet ist, die die Umwelt zusätzlich belasten. Der erforderliche Luftüberschuss führt aber auch dazu, dass diese Brennstoffe nur in Feuerungsanlagen eingesetzt werden können, die einen zusätzlichen Luftüberschuss gewährleisten.
Aber auch der Heizwert wird mit diesen Brennstoffkörpern gegenüber vergleichbaren Brennstoffen nicht wesentlich verbessert und soll annähernd in der Nähe von Holz also bei ca. 5,0 kWh/kg liegen.
Des weiteren ist die Asche von Brennstoffen aus agraren Rohstoffen infolge der mineralischen Anteile, wie beispielsweise Silikate, die bekanntlich einen niedrigen Schmelzpunkt haben, nicht ohne Probleme. So hat sich gezeigt, dass bereits bei Temperaturen von ≤ 600° C die Asche klebrig werden kann, was zur Schlackebildung und zum Verkleben der Feuerroste führt, was insbesondere für kleinere Kessel sehr nachteilig ist. Die Schlackebildung kann zwar durch den vorgeschlagenen Zusatzstoff Kalk verringert aber nicht dauerhaft verhindert werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher die eingangs genannten Brennstoffe aus nachwachsenden organischen Rest- und/oder Rohstoffen dadurch zu verbessern, dass der Brennstoff in jeder Feuerungsanlage nutzbar ist, ein verbessertes Durchbrandverhalten und einen höheren Heizwert bei geringerer Rauchbildung aufweist und der bei der Verbrennung annähernd rußfrei und emissionsfrei ist und einen Ascheerweichungspunkt aufweist, der eine Schlackebildung und damit ein Verkleben der Feuerroste dauerhaft verhindert, sowie ein Verfahren zur Herstellung vorzuschlagen, das bei einer kontinuierlichen Durchführung energiereduziert ist und eine gleich bleibende Qualität des Brennstoffs gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem verpressten Brennstoff aus nachwachsendem organischen Reststoff und/oder Rohstoffen gelost, bei dem das Brennstoffgemisch aus - 72 bis 83 Gew.% verbrennungsfähigen organischen Reststoffen und/oder Rohstoffen mit einer Feuchte von 8 bis 20%,
- 15 bis 25 Gew.% natürlichen organischen Ölen und/oder Fetten
- zur Heizwerterhöhung und
- 2 bis 3 Gew.% Natriumperborat zur Erhöhung des Asσhe- schmelzpunktes und als Sauerstofflieferant besteht.
Es hat sich überraschend gezeigt, dass mit dieser Brennstoff- zusammensetzung ein verpresster Brennstoff aus organischen Stoffen hergestellt werden kann, der bei einem wesentlich verbesserten Durchbrandverhalten einen Heizwert von ca. 6,8 kWh/kg aufweist, der erheblich höher ist als der Heizwert von Brennstoffen aus verpressten Stroh; Holz; Holz/Stroh und sogar annähernd im Bereich des Heizwertes von Flüssigkeitsgas angesiedelt werden kann.
Mit dem Anteil der natürlichen Öle- und/oder Fette, die bekanntlich über ein gutes Adhäsionsverhalten verfügen, konnte auf Zusätze von native oder modifizierte Stärke verzichtet und die Staubbildung während der Verbrennung unterbunden werden, so dass die abzuleitenden Rauchgase annähernd frei von Feinstaub sind.
Durch den Anteil des Natriumperborats , das wie allgemein bekannt, bei der Erwärmung kontinuierlich seinen Sauerstoffanteil (ca.9, 9%) abgibt, wird der Verbrennungsvorgang auch ohne einen zusätzlichen Luftüberschuss konstant und mit einem ausreichenden Sauerstoffanteil bis zur vollständigen Verbrennung der Brennstoffkörper unterstützt. Folglich sind diese Brennstoffe für alle Feuerstätten geeignet, bei denen kein zusätzlicher Luftüberschuss gewährleistet werden kann. Vielmehr, durch den kontinuierlich und ausreichenden Sauerstoffanteil der bei der Erwärmung des Natriumperborats abgegeben wird, werden Schwelbrände, deren Rauchgas mit einem erhöhten Koh- lenmonoxid belastet sein können, völlig vermieden.
Darüber hinaus geht das Natriumperborat bei der Erwärmung in Oxoborat über und ist wasserfrei, so dass der Ascheerweichungspunkt auf ca. 815°C bis 10980C erhöht werden kann. Bei diesem Ascheerweichungspunkt wird die Asche nicht mehr klebrig, so dass eine Schlackebildung und ein Anbacken derselben an den Feuerrost ausgeschlossen werden kann.
Vorteilhaft ist, wenn dieses Gemisch bezogen auf die Gesamtmasse 0,4 bis 0,6% Hexamethylentetramin enthält. Hexamethylentetramin ist unterstützend für die Zündung des Brennstoffs und begünstigt wesentlich die Abbrandbeschleuni- gung des Brennstoffes und die Rußreduzierung.
Vorteilhaft ist auch, wenn dieses Gemisch bezogen auf die Gesamtmasse 1,0% bis 1,5% Lignin enthält. Lignin fördert die Verfestigung des verpressten Brennstoffs und hinterlässt nach der Verbrennung annähernd keine oder nur unbedeutende Schadstoffe im Rauchgas bzw. in der Asche.
Um den Ascheerweichungspunkt weiter zu erhöhen, kann dem Gemisch, bezogen auf die Gesamtmasse des Brennstoffgemischs , bis zu 3% einen weiteren pulverförmigen Zusatz oder einen in Wasser gelösten Zusatz mit einem pH-Wert ≥ 7 zur Erhöhung des Ascheerweichungspunktes enthalten.
Diese Zusätze sind bevorzugt Borax oder Natriummetasilikat oder Trinatiumoctaborat oder Zinkborat oder Trinatriumphosphat oder Amoniumsulfate oder ähnliche chemische Substanzen, die geeignet sind, den Ascheerweichungspunkt anzuheben.
Die eingesetzten organischen Reststoffe und/oder Rohstoffe sind bevorzugt Getreidestroh aller Art, Zuckerrohr, Bambus, Baumwollstauden, Jute, Sisal, Hanf, Ramie, Reisstroh, Reisschalen, Chinaschilf, Elefantengras, Flachs, Kokos, Kenaf oder Alfagras. Mit diesen Reststoff- und Rohstoffarten konnten in Verbindung mit der vorgeschlagenen Zusammensetzung des verpressten Brennstoffs annähernd gleiche Heizwerte erreicht aber auch dichte und verpresste Brennstoffe mit guter Dosierbarkeit hergestellt werden.
Der Gemischanteil der organischen Reststoffe und/oder Rohstoffe kann auch aus 50 - 58 Gew.% organischen Reststoffen und/oder Rohstoffen und 22 — 25 Gew.% Rapskuchen bestehen. Dieser Gemischanteil beeinflusst die wirtschaftliche Herstellung des vorgeschlagenen Brennstoffs vorteilhaft, wobei gleichzeitig der Heizwert durch den verbleibenden energiereichen Restölgehalt im Rapskuchen, der in Abhängigkeit des angewandten Verfahrens zur Ölgewinnung aus Raps unterschied- lieh hoch sein kann, kostengünstig weiter erhöht werden kann. Darüber hinaus erfolgt gleichzeitig eine wirtschaftliche und umweltfreundliche Entsorgung des Rapskuchens, wenn er auf Grund seines hohen Eiweißgehaltes nicht als Tierfutter genutzt werden kann .
Aber auch der Gemischanteil an natürlichen organischen Ölen und/oder Fetten kann bei diesem Brennstoff aus 13 - 21 Gew.% natürlichen organischen Ölen und/oder Fetten und 2 — 4 Gew.% Fuselöl bestehen .
Vorteilhafterweise sind in diesem Fall die Fuselöle Homologe des Äthylalkohols oder höhere Alkohole, wie Amylalkohol. Da, wie bekannt, Fuselöle die Viskosität von Ölen und Fetten reduzieren, kann mit einem Gemisch aus Öl- und/oder Fett/Fuselöl die Penetration von organischen Rohstoffen begünstigt werden. Folglich können die Kosten des Brennstoffs infolge der kostengünstigeren Fuselöle verbrauchergünstiger gestaltet werden, ohne dass der Verbrennungsvorgang oder der Heizwert des Brennstoffs beeinträchtigt oder das Rauσhgas mit Schadstoffen zusätzlich belastet wird.
Ein Brennstoff allgemein, insbesondere Brennstoffe, die in offenen Feuerstätten, wie beispielsweise im Kamin genutzt werden, kann das Gemisch zum Verpressen des Brennstoffs auch bezogen auf die Ölmenge 1,5 bis 3 Gew.% einen Geruchsverbesserer enthalten.
Der Geruchsverbesserer ist bevorzugt ein in Öl lösliches ätherisches Öl, wie Fichtennadel-, Nelken- oder Citrus- oder WaId- duftöl . Diese Geruchsverbesserer sind mischbar in Öl und zeigten bei einem Anteil von 1,5 - 3 Gew.% bezogen auf die Ölmenge keinen negativen Einfluss bei der Verbrennung der Brennstoffe und dem abzuführenden Abgas .
Vorteilhaft ist auch, wenn das Gemisch bezogen auf die Masse des Gesamtgemischs 1,5 bis 3 Gew.% einen Luftporenbildner enthält.
Bevorzugt ist dieser Luftporenbildner ein pulverförmiges Na- triumlaurylsulfat oder Sodiumdodecylsulfat oder ein in Wasser gelöstes Natriumlaurylsulfat oder Sodiumdodecvlsulfat mit einem pH-Wert ≥ 7.
Luftporenbildner mit einem pH-Wert > 7 sind nicht toxisch aber biologisch abbaubar und erhöhen einerseits zusätzlich den Sauerstoffgehalt im Brennstoff, der die Verbrennung vortei- haft begünstigt, und andererseits enthalten sie verkappte Tenside, welche die Penetration der organischen Rest- und/oder Rohstoffe verbessern.
Bevorzugt sind die eingesetzten organischen Rest- und /oder Rohstoffe natürlich gealterte und anwendungsgerecht abgelagerte Neurohstoffe oder Altrohstoffe, wie beispielsweise graues Stroh.
Bei diesen Rohstoffen sind die chemischen und teilweise aggressiven Stoffe, wie Silikat, Chlor, Kalium u.a. , die organische Rest- und/oder Rohstoffe enthalten und eine korrodierende Wirkung auf die Kesselanlage und Rauchgasrohre haben oder den Verbrennungsvorgang oder die Asche beeinträchtigen, durch Verwitterung teilweise abgebaut.
Die eingesetzten organischen Rest- und/oder Rohstoffe können zum Abbau der chemischen und teilweise aggressiven Stoffe auch künstlich anwendungsgerecht gealterte Rest- und/oder Rohstoffe sein. Zur künstlichen Alterung wird bezogen auf die Masse des organischen Rest- und/oder Rohstoffanteils dem organischen Restund/oder Rohstoff 0,1 bis 0,3 Gew.% eines UV-Absorbers mit einem bevorzugten pH-Wert ≥ 7 oder ein die Alterung förderndes UV-Additiv mit einem bevorzugten pH-Wert ≥ 7 zugesetzt oder die organischen Reststoffe und/oder Rohstoffe werden alternativ mit UV-Strahlen vorbehandelt. Damit kann die Dauer des Alterungsprozesses auf eine sehr kurze Zeit beschränkt werden und auf Lagerflächen zur Langzeitalterung durch Verwitterung verzichtet und der Herstellungsprozess der Brennstoffe wirtschaftlicher durchgeführt werden.
Um eine verbesserte Penetrierung der organischen Rest- und/ oder Rohstoffe zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn das Gemisch von organischen Rest- und/oder Rohstoffen mit dem zudosierten Öl- und/oder Fettanteil oder die fertig gemischte Brennstoffmischung einer Vakuumimprägnierung unterworfen wird. Auf diese Weise wird aus den Poren der organischen Rest- und/ oder Rohstoffe das eingelagerte Gas (Luft) entzogen und damit die Aufnahmefähigkeit der Rest- und/oder Rohstoffe für das Öl und/oder Fett wesentlich erhöht. Folglich wird der Verpres- sungsvorgang und der Verbrennungsprozess erheblich begünstigt und die verpressten Brennstoffe erhalten eine höhere Dichte und Stabilität.
Zur Verbesserung der Penetrierung hat sich aber besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Brennstoffgemisch bezogen auf den Öl- und/oder Fettanteil einen Zusatz von 1 - 5 Gew.% Tenside mit einem pH-Wert ≥ 7 enthält.
Vorteilhafterweise sind die beigemischten Tenside aus der Gruppe der ampholytischen oder amphoteren Tenside, wobei be- vorzugt ampholytische oder amphotere Tenside eingesetzt werden, die als Basis eine Fettsäure aus Cocosöl oder Palmenöl oder Jatrophaöl haben.
Es hat sich überraschend gezeigt, dass mit Tensiden die Oberflächenspannung der Rest- und/oder Rohstoffe so stark reduziert werden kann, dass organische Reststoffe in hohem Maße penetrierfähig sind, so dass beim Zusatz von Tensiden auf eine zusätzliche Vakuumimprägnierung des Rohstoff-Öl-Gemischs oder der Brennstoffmischung verzichtet werden kann. Folglich kann der Herstellungsprozess des Brennstoffs wesentlich wirtschaftlicher ausgestaltet werden.
Darüber hinaus liegen Tenside mit einem pH-Wert ≥ 7 im alkalischen Bereich und sind daher kein Gefahrgut, wobei insbesondere ampholytische oder amphotere Tenside, die als Basis eine Fettsäure von Cocosöl, Palmenöl oder Jatrophaöl enthalten, leicht und schnell biologisch abbaubar sind und die Verbrennung der Brennstoffe begünstigen und die Abgase nicht beeinträchtigen.
Brennversuche haben aber auch gezeigt, dass mit einem Brenn- stoffgemisch, das Tenside enthält, ebenfalls ein Heizwert von ca. 6,8 kWh/kg und größer erreicht werden kann, wobei die Brennstoffe in gleicher Weise ein gutes staubfreies Durch- brandverhalten und rauchfreie Verbrennung zeigten. Vielmehr, Versuchsmessungen haben sogar ergeben, dass bei der Verbrennung dieser Brennstoffe kaum messbare Schadstoffe im Abgas nachweisbar waren.
Weiter vorteilhaft ist, wenn das Brennstoffgemisch vorzugsweise bei einem Pressdruck zwischen 200 und 250 bar zu Formkörpern verpresst ist. Mit diesem Pressdruck wurde eine hohe Dosierbarkeit der Substanzen sowie eine hohe Dichte und Stabilität erreicht.
Weiter vorteilhaft ist auch, wenn alle eingesetzten Additive im alkalischen Bereich (ph-Wert ≥ 7) liegen und nicht toxisch aber biologisch abbaubar sind. Damit wird gewährleistet, dass der Brennstoff keine korrosiven Bestandteile enthält, die bei der Verbrennung zur Korrosion führen können und die Asche des Brennstoffs kann problemlos umweltfreundlich entsorgt werden.
Erfindungsgemäß wird der verpresste Brennstoff aus organischen Rest- und/oder Rohstoffen mit einem Verfahren hergestellt, nach dem
- die organischen Rest- und/oder Rohstoffe für sich oder im Gemisch mit einer Feuchte von 8- bis 20% von Fremdkörpern, Staub und Abfall gereinigt und zerkleinert werden,
- die zerkleinerten Rest- und/oder Rohstoffe über einen Ab- luftfilter entstaubt und einer Misch- und Dosiereinrichtung in einem vorbestimmten prozentualen Verhältnis zu den Anteilen der anderen beizumischenden Substanzen zudosiert werden,
- der zur Misch- und Dosiereinrichtung zudosierte Anteil der
Rest- und/oder Rohstoffe der Öl- und/oder Fettanteil bei einer Temperatur von > 60° sowie die flüssigen Anteile der Luftporenbildner und/oder Fuselöle und/oder den Ascheschmelzpunkt erhöhende Substanzen in wässriger Lösung für sich oder gemischt mit dem Öl- und/oder Fettanteil zudosiert werden und
- anschließend die pulver- und/oder granulatförmigen Anteile des Natriumperborats und/oder Hexamethylentetramins und/ oder Lignins und/oder Ascheschmelzpunkt erhöhende Substanzen und/oder Luftporenbildner in Pulverform für sich oder einer vorgemischten Charge zudosiert werden und - dass danach die Brennstoffkomponenten in der Misch- und Dosiereinrichtung zu einem homogenen Brennstoffgemisch gemischt werden und das homogene Brennstoffgemisch dosiert einer Pelletrierpresse zugeführt wird, wo es bevorzugt mit einem Pressdruck von 200 bis 250 bar zu Brenn- stoffkörpern verpresst wird.
Durch dieses Verfahren wird ermöglicht, dass der Brennstoff im kontinuierlichen Durchlauf aus einem Brennstoffgemisch hergestellt werden kann, das eine gleich bleibende Zusammensetzung der BrennstoffSubstanzen sowie eine kontrollierte konstante Feuchte aufweist und frei von nicht brennbaren Bestandteilen ist.
Mit dem zudosierten Öl- und/oder Fettanteil bei einer Temperatur von > 600C verfügt das Öl- und/oder Fettanteil über eine Viskosität die eine gute Adhäsion an den organischen Restund/oder Rostoffen gewährleistet. Vielmehr, mit dem Verpressen des Brennstoffsgemischs bei einem bevorzugten Pressdruck von 200 bis 250 bar wird der Brennstoff mit einer sehr hohen Dichte und Stabilität verpresst, die unter anderem auch dazu beiträgt, das das Durchbrandverhalten bis zur vollständigen Verbrennung der Brennstoffkörper gleich bleibend ist.
Die flüssigen und in Wasser gelösten Substanzen können wahlweise sowohl für sich oder untereinander bereits vorgemischt aber auch die pulver- oder granulatförmigen Substanzen können ebenfalls wahlweise für sich oder untereinander vorgemischt dem Rest- und/oder Rohstoffanteil zudosiert werden. Entscheidend ist nur, das erst die flüssigen oder die in Wasser gelösten und dann die pulver- oder granulatförmigen Substanzen zudosiert werden. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden die zerkleinerten und entstaubten Rest- und/oder Rohstoffe in einem Dosiersilo zwischengelagert und dosiert der Misch- und Dosiereinheit zugeführt. Damit kann das Verfahren für eine längere Zeit auch dann weiter störungsfrei betrieben werden, wenn nicht auszuschließende Störungen bei der Aufbereitung der Rest- und/oder Rohstoffe oder beim Lufttransport der zerkleinerten Rohstoffe zum Abluftfilter oder bei der Rohstofflieferung auftreten.
Vorteilhaft ist auch, wenn zur Durchführung des Verfahrens natürlich gealterte organische Rest- und/oder Rohstoffe verwendet werden, wie beispielsweise graues Weizenstroh. Diese Rest- und/oder Rohstoffe enthalten, wie bereits ausgeführt, nur noch geringe Bestandteile an chemischen und teilweise aggressiven Stoffen, wie Z.B. Silikat, Chlor, Kalium u. a. , so dass die korrodierende Wirkung auf die Verbrennungsanlage und negativen Wirkungen auf den Verbrennungsprozess und der Rauchgasentwicklung durch diese chemischen Stoffe erheblich reduziert wird.
Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden die zerkleinerten organischen Rest- und/oder Rohstoffe nach der Entstaubung mit einer UV-Strahlung behandelt, verweilen anschließend für die Alterungsdauer in einem Silo oder alternativ, dass die zerkleinerten organischen Rest- und/oder Rohstoffe nach der Entstaubung mit einem die Alterung fördernden UV-Additiv oder UV-Absorber von 0,1 -0,3 Gew.% bezogen auf die Masse des Rest- und/oder Rohstoffs versetzt werden und verweilen anschließend für die Alterungsdauer in einem Silo. Damit ist die Möglichkeit gegeben, dass die Rest- und/oder Rohstoffe künstlich in kürzester Zeit altern können, so dass auf eine Langzeitalterung durch Verwitterung verzichtet werden kann und damit keine zusätzliche Lagerfläche für die Verwitterung der organischen Rest- und/oder Rohstoffe notwendig ist. Damit wird aber auch gewährleistet, dass ohne eine zusätzliche Kontrolle des Alterungszustandes stets ein gleichmäßig gealterter Rohstoff für die Herstellung des Brennstoffgemischs zur Verfügung steht. Folglich können QualitätsSchwankungen des Brennstoffes ausgeschlossen werden.
Bevorzugt wird für die künstliche Alterungsdauer das im Verfahrensablauf vorgesehene Dosiersilo für die Rest- und/oder Rohstoffe genutzt, in dem das Dosiersilo mit einer Speicherkapazität ausgelegt ist, die bei Einhaltung der Alterungsdauer eine kontinuierliche Verfahrensdurchführung erlaubt.
Nach einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Öl- und/oder Fettanteil mit dem eingemischten Anteil von 1-5 Gew.% Tensiden bezogen auf den Öl- und/ oder Fettanteil der Misch- und Dosiereinrichtung zugeführt.
Auf diese Weise wird die Oberflächenspannung der organischen Rest- und/oder Rohstoffe verringert und die Penetrierfähig- keit der Rest- und/oder Rohstoffe erheblich verbessert und setzt bereits mit der Zudosierung des Öl- und/oder Fettanteils zu den Rest- und/oder Rohstoffen ein. Eine Prüfung der verpressten Brennstoffkörper hat gezeigt, dass nach dem Ver- pressen des Brennstoffgemischs der Öl- und/oder Fettanteil im Brennstoffgemisch vollständig homogen gebunden war. Durch die homogene Verteilung der Substanzen im Brennstoffgemisch kann ein gleichmäßiges Durchbrennen der verpressten Brennstoffe gewährleistet werden. Eine ähnliche Wirkung wird aber auch erreicht, wenn anstelle der Tenside die zerkleinerten Rest- und/oder Rohstoffe mit dem zudosierten Öl- und/oder Fettanteil vakuumimprägniert werden oder die homogen gemischte Brennstoffmischung vor der Pelletierung vakuumimprägniert wird.
Vorteilhaft ist auch, wenn bei der Durchführung des Verfahrens der Lufttransport des zerkleinerten Rest- und/oder Rohstoffs zum Abluftfilter mit einer erwärmten Luft zum Feuchteausgleich durchgeführt wird. Damit ist gewährleistet, dass die zur Misch- und Dosiereinheit zudosierten und zerkleinerten organischen Rest- und/oder Rohstoffe stets eine annähernd konstante Feuchte aufweisen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden zur Einhaltung der prozentualen Zusammensetzung der Brennstoffmischungen die zudosierenden Mengeneinheiten der Öle- und/oder Fette, der flüssigen und der pulver- oder gra- nulatförmigen Substanzen zur Misch- und Dosiereinheit in Abhängigkeit der zudosierten Masse der Rest- und/oder Rohstoffe zur Misch- und Dosiereinrichtung volumetrisch oder gravime- trisch geregelt. Damit ist sichergestellt, dass bei schwankenden Dosiermassen der Rest- und/oder Rohstoffe stets die vorbestimmten prozentualen Anteile der Substanzen für die Brennstoffmischung gewährleistet sind.
Nachfolgend werden anhand von Beispielen einige mögliche Zusammensetzungen des Brennstoffgemischs zur verfahrensgemäßen Herstellung eines verpressten Brennstoffs nach der Erfindung dargestellt. Brennstoffgemisch (1) besteht aus einer Rezeptur von
75 % Weizenstroh mit einer Feuchte von ca.12%, das mit einer UV-Strahlung zur künstlichen Alterung vorbehandelt ist,
20,5% Palmöl,
3% Natriumperporat,
1,5% Tensiden aus der Gruppe ampholytischer oder amphoterer Tenside mit einem pH-Wert ≥ 7.
Zur Herstellung dieses Brennstoffgemischs wird ein zerkleinertes UV-bestrahltes Weizenstroh genutzt, das somit künstlich gealtert wurde. Nach der Alterung wird der ≥ 600C erwärmte Palmölanteil mit eingemischten Tensiden sowie der Natriumperboratanteil zudosiert.
Brennstoffgemisch (2) besteht aus einer Rezeptur von
77,8% Bagasse gleich extrahiertes Zuckerrohr,
17,4% Sojaöl,
2% Natriumperborat,
0,5% Hexamethylentetramin als Zündhilfe,
2,1% Tensiden aus der Gruppe ampholytischer oder amphoterer
Tenside mit einem pH-Wert ≥ 7 und 0,2% eines Alterung förderndes UV-Additivs mit einem pH-Wert
≥ 7 oder eines UV-Absorbers mit einem pH-Wert ≥ 7.
Zur Herstellung dieses Brennstoffgemischs wird zerkleinerte Bagasse eingesetzt, die mit dem Anteil des Alterung fördernden UV-Additivs oder des UV-Absorbers versetzt und somit künstlich gealtert wird. Nach der Alterung wird der Bagasse der ≥ 600C erwärmte Sojaölanteil mit dem eingemischten Tensideanteil sowie der Natriumperboratanteil zudosiert. Brennstoffgemisch (3) besteht aus einer Rezeptur von
49,75% Hanffasern,
25% Rapskuchen nach der Ölextraktion,
20,9% Sonnenblumenöl,
2% Natriumperborat,
1,2% Lignin in Pulverform
1,0% Tensiden aus der Gruppe ampholytischer oder amphoterer
Tenside mit einem pH-Wert ≥ 7 und 0,15% eines Alterung förderndes UV-Additivs mit einem pH-Wert
≥ 7 oder eines UV-Absorbers mit einem pH-Wert ≥ 7.
Zur Herstellung dieses Brennstoffgemischs werden zerkleinerte Hanffasern eingesetzt, die mit dem Anteil des Alterung fördernden UV-Additivs oder des UV-Absorbers versetzt und somit künstlich gealtert wird. Nach der Alterung wird den Hanffasern der ≥ 6O0C erwärmte Sonnenblumenölanteil mit eingemischten Tensideanteil sowie der Natriumperboratanteil und anschließend der Ligninanteil in Pulverform zudosiert.
Brennstoffgemisch (4) besteht aus einer Rezeptur von
75,75% Reisstroh,
12,9% Rohrapsöl und/oder Tallöl, 2% Natriumperborat, 4% Fuselöl 1,8% Zinkborat 3,3% Tensiden aus der Gruppe ampholytischer oder amphoterer
Tenside mit einem pH-Wert ≥ 7 und
0,25% eines Alterung förderndes UV-Additivs mit einem pH-Wert ≥ 7 oder eines UV-Absorbers mit einem pH-Wert ≥ 7. Zur Herstellung dieses Brennstoffgemischs wird zerkleinertes Reisstroh eingesetzt, das mit den Anteil des Alterung fördernden UV-Additivs oder des UV-Absorbers versetzt und somit künstlich gealtert wird. Nach der Alterung wird der ≥ 600C erwärmte Rohrrapsölanteil mit eingemischtem Tensideanteil und Fuselölanteil sowie der Natriumperboratanteil und der Zinkboratanteil zudosiert.
Brennstoffgemisch (5) besteht aus einer Rezeptur von
71,6 % Chinaschilf,
20,9% Olivenöl,
3% Natriumperborat mit einer Zugabe von Trinatriumocta- borat (Polybor) , 4,2% Tensiden aus der Gruppe ampholytischer oder amphoterer
Tenside mit einem pH-Wert ≥ 7 und 0,3% eines Alterung förderndes UV-Additivs mit einem pH-Wert
≥ 7 oder eines UV-Absorbers mit einem pH-Wert ≥ 7.
Zur Herstellung dieses Brennstoffgemischs wird zerkleinertes Chinaschilf eingesetzt, dass mit dem Anteil des Alterung fördernden UV-Additivs oder des UV-Absorbers versetzt und somit künstlich gealtert wird. Nach der Alterung wird der ≥ 600C erwärmte Olivenölanteil mit dem eingemischten Tensideanteil sowie dem Natriumperboratanteil zudosiert.
Brennstoffgemisch (6) besteht aus einer Rezeptur aus
80,4% Graues Roggenstroh, 11% Leinöl,
2,5% Natriumperborat mit einer auf die Gesamtmasse bezogenen Zugabe von 2% eines Gemisches, das aus ca. 0,6% Borax, ca. 0,6% Trinatriumphosphat und 0,8% Ammoniumsulfat besteht,
2,8% Tensiden aus der Gruppe ampholytischer oder amphoterer Tenside mit einem pH-Wert ≥ 7,
1,2% Geruchsverbesserer und
2,1% Luftporenbildner.
Zur Herstellung dieses Brennstoffgemischs wird natürlich gealtertes und zerkleinertes graues Roggenstroh eingesetzt, dem der ≥ 600C erwärmte Leinölanteil mit eingemischtem Tensidean- teil sowie der Natriumperboratanteil mit dem Gemisch von Borax, Trinatriumphosphat und der Anteil des Geruchsverbesserers zudosiert wird.
Der Zusatz von Geruchsverbesserer und/oder Luftporenbildner kann selbstverständlich bei jedem nach der erfinderischen Lehre ausgelegten Brennstoffgemisch enthalten sein und ist nicht an den Einsatz von natürlich gealterten Rest- und/oder Rohstoffen gebunden.
Zu beachten ist, dass beim Zusatz eines Geruchsverbesserers mit einem prozentualen Anteil zwischen 1,5% bis 3% sich der jeweilige Öl- und/oder Fettanteil im Brennstoffgemisch prozentual um die zugesetzte Menge des Geruchsverbesserers verringert, wogegen sich beim Zusatz eines Luftporenbildners mit einem prozentualen Anteil zwischen 1,5% bis 3% bevorzugt der jeweilige Anteil an organischen Reststoffen und/oder der Rohstoffe prozentual um die zugesetzte Menge des Luftporenbildners verringert.
Auch kann jedes aufgeführte Brennstoffgemisch 2 bis 6 aber auch andere gewählte Brennstoffgemische mit einem technologischen Verfahren hergestellt werden, bei dem die organi- sehen Reststoffe und/oder der Rohstoffe durch UV-Strahlung gealtert wurden, wie beispielsweise bei Brennstoffgemisch 1 ausgeführt.
In diesen Fällen kann auf den Einsatz von Alterung fördernden UV-Additiven oder UV-Absorbern verzichtet werden und der prozentuale Anteil der organischen Reststoffe und/oder Rohstoffe erhöht sich um den prozentualen Anteil der Alterung fördernden UV-Additive bzw. UV-Absorber.
Selbstverständlich kann auch beim Beispiel des Brennstoffs 1 anstelle des vorbehandelten Weizenstrohs mit UV-Strahlung ein die Alterung förderndes UV-Additiv mit einem pH-Wert ≥ 7 oder ein UV-Absorber mit einem pH-Wert ≥ 7 genutzt werden, in diesem Fall verringert sich der Weizenstrohanteil um den prozentualen Anteil des UV-Additivs bzw. UV-Absorbers.
Der Einsatz eines Alterung fördernden UV-Additivs oder eines UV-Absorbers ist abhängig vom geografischen Standort der Herstellungsanlagen der Brennstoffe bzw. von den eingesetzten Grundstoffen und ist bei der Aufnahme der Herstellung der Brennstoffe von Fall zu Fall zu entscheiden.
Anstelle der in den Beispielen aufgezeigten künstliche Alterung durch UV-Bestrahlung oder durch Alterung fördernde UV- Additive oder UV-Absorber können auch durch Verwitterung natürlich gealterte Rest- und/oder Rohstoffe eingesetzt werden. In diese Fällen erhöht sich der Rest- und/oder Rohstoffanteil um den Anteil des UV-Additivs bzw. UV-Absorbers.
Die vorstehend dargestellten Zusammensetzungen der Brennstoffgemische sind beispielhafte Zusammensetzungen und können daher in Abhängigkeit der Eigenart der organischen Rest- und/oder Rohstoffe in den Grenzen der prozentualen Anteile verändert sein. Die prozentuale Zusammensetzung des Brennstoffgemischs und die Auswahl der Zusatzstoffe oder deren Kombination, ausgenommen der Geruchsverbesserer, ist von der Art und Eigenschaft der organischen Reststoffe und/oder Rohstoffe und möglicherweise der Eigenschaften bereits behandelter organischer Reststoffe, die als Abfallprodukt aus anderen Verfahren beigefügt werden sollen, abhängig.

Claims

Patentansprüche
1. Verpresster Brennstoff aus organischen Reststoffen und/oder Rohstoffen mit mindestens einem Zusatz zur Heizwerterhöhung und zur Verringerung der Schlackebildung, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoff- gemisch aus
- 72 bis 83 Gew.% verbrennungsfähigen organischen Reststoffen und/oder Rohstoffen mit einer Feuchte von 8 bis 20%,
- 15 bis 25 Gew.% natürlichen organischen Ölen und/ oder Fetten zur Heizwerterhöhung und
- 2 bis 3 Gew.% Natriumperborat zur Erhöhung des Ascheschmelzpunktes und als Sauerstofflieferant besteht.
2. Verpresster Brennstoff nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffgemiseh bezogen auf die Gesamtmasse 0,4 bis 0,6 Hexamenthylentetramin enthält.
3. Verpresster Brennstoff nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffgemisch bezogen auf die Gesamtmasse 1,0 bis 1,5% Lignin enthält.
4. Verpresster Brennstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennetoffgemiseh bezogen auf die Gesamtmasse bis zu 3% einen weiteren pulverförmigen Zusatz oder einen in Wasser gelösten Zusatz mit einem pH-Wert ≥ 7 zur Anhebung des Ascheerweichungspunktes enthält.
5. Verpresster Brennstoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatz Borax oder Natriummetasilikat oder Trinatriumoctaborat oder Zinkborat oder Trinatriumphosphat oder Ammoniumsulfat ist.
6. Verpresster Brennstoff nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Reststoffe und/ oder Rohstoffe Getreidestroh aller Art, Zuckerrohr, Bambus, Baumwollstauden, Jute, Sisal, Hanf, Ramie, Reisstroh, Reisschalen, Chinaschilf, Elefantengras, Flachs, Kokos, Kenaf oder Alfagras sind.
7. Verpresster Brennstoff nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffgemischanteil der organischen Reststoffe und/oder Rohstoffe 50 — 58 Gew.% organische Reststoffe und/oder Rohstoffe und
22 - 25 Gew.% Rapskuchen enthält.
8. Verpresster Brennstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoffgemisch- anteil an natürlichen organischen Ölen und/oder Fetten 3 - 21 Gew.% aus natürlichen organischen Ölen und/oder Fetten und 2 - 4 Gew.% Fuselöl enthält.
9. Verpresster Brennstoff nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fuselöl Homologe des Äthylalkohols oder höhere Alkohole, wie Amylalkohol sind.
10. Verpresster Brennstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffgemisch bezogen auf den Ölanteil 1,5 bis 3 Gew.% einen Geruchsverbesserer enthält.
11. Verpresster Brennstoff nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Geruchsverbesserer ein in Öl lösliches ätherisches Öl ist.
12. Verpresster Brennstoff nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das ätherische Öl ein Fichtennadel- oder Nelken- oder Citrus- oder Waldduftöl ist.
13. Verpresster Brennstoff, nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffgemisch bezogen auf die Gesamtmasse des Brennstoffge- mischs 1,5 bis 3 Gew.% einen Luftporenbildner enthält.
14. Verpresster Brennstoff nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftporenbildner ein pulver- förmiges Natriumlaurylsulfat oder Sodiumdodecylsulfat oder ein in Wasser gelöstes Natriumlaurylsulfat oder Sodiumdodecylsulfat mit einem PH-Wert ≥ 7 ist.
15. Verpresster Brennstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Reststoffe und/oder Rohstoffe natürlich gealterte und anwendungsgerecht abgelagerte Neurohstoffe oder Altrohstoffe sind, wie beispielsweise graues Stroh.
16. Verpresster Brennstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Rest- und/oder Rohstoffe künstlich anwendungsgerecht gealtert sind.
17. Verpresster Brennstoff nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur künstlichen Alterung der organischen Rest- und/oder Rohstoffe ein UV-Absorber oder ein die Alterung förderndes UV-Additiv von 0,1 bis 0,3 Gew.% bezogen auf die Masse der organischen Rest- und/oder Rohstoffe zugesetzt sind.
18. Verpresster Brennstoff nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur künstlichen Alterung die eingesetzten organischen Rest- und/oder Rohstoffe mit einer UV-Bestrahlung vorbehandelt sind.
19. Verpresster Brennstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der zerkleinerte und entstaubte Rest- und/oder Rohstoffanteil mit zudosiertem Öl- und /oder Fettanteil vakuumimprägniert wurde oder das fertige gemischte Brennstoffgemisch vor der Pelletierung einer Vakuumimprägnierung unterworfen wurde .
20. Verpresster Brennstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennstoffge- misch bezogen auf den Ölanteil einen Zusatz von 1 - 5 Gew.% Tensiden mit einem ph-Wert ≥ 7 enthält.
21. Verpresster Brennstoff nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die beigemischten Tenside aus der Gruppe der ampholytisehen oder amphoteren Tenside sind.
22. Verpresster Brennstoff nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass als ampholytisehe oder amphotere Tenside bevorzugt eine Fettsäurebasis aus Cocosöl oder Palmenöl oder Jatrophaöl ist.
23. Verpresster Brennstoff nach einem der Ansprüche 1 bis
22, dadurch gekennzeichnet, dass der zugesetzte Öl- und/oder Fettanteil eine Temperatur ≥ 600C aufweist.
24. Verpresster Brennstoff nach einem der Ansprüche 1 bis
23, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennstoff vorzugsweise mit einem Pressdruck zwischen 200 bis 250 bar zu Brennstoffkörpern verpresst ist.
25. Verpresster Brennstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass alle Additive im alkalischen Bereich (ph-Wert ≥ 7) liegen, nicht toxisch und biologisch abbaubar sind.
26. Verfahren zur Herstellung eines verpressten Brennstoffs aus organischen Rest- und Rohstoffen nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass
- die organischen Rest- und Rohstoffe für sich oder im Gemisch mit einer Feuchte von 8- bis 20% von Fremdkörpern, Staub und Abfall gereinigt und zerkleinert werden,
- die zerkleinerten Rest- und Rohstoffe über einen Abluftfilter entstaubt und einer Misch- und Do- siereinrichtung in einem vorbestimmten prozentualen Verhältnis zu den Anteilen der anderen bei- zu mischenden Substanzen zudosiert werden,
- dem zur Misch- und Dosiereinrichtung zudosierten Anteil der Rest- und Rohstoffe der Öl- und/oder Fettanteil bei einer Temperatur von ≥ 60° sowie die flüssigen Anteile der Luftporenbildner und/oder Fuselöle und/oder den AscheSchmelzpunkt erhöhende Substanzen in wässriger Lösung für sich oder gemischt mit dem Öl- und Fettanteil zudosiert werden
- anschließend die pulver- und/oder granulatförmigen Anteile des Natriumperborats und/oder Hexamethylen- tetramins und/oder Lignins und/oder Ascheschmelzpunkt erhöhende Substanzen und/oder Luftporenbildner in Pulverform für sich oder einer vorgemischten Charge zudosiert werden und
- dass danach die Brennstoffkomponenten in der Misch- und Dosiereinrichtung zu einem homogenen Brennstoffgemisch gemischt werden und das homogene Brennstoffgemisch dosiert einer Pelletrierpresse zugeführt wird, wo es bevorzugt mit einem Press- druck von 200 bis 250 bar zu Brennstoffkörpern verpresst wird.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die zerkleinerten und entstaubten Rest und/oder Rohstoffe in einem Dosiersilo zwischengelagert und dosiert der Misch- und Dosiereinheit zugeführt werden.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des Brennstoffs natürlich gealterte organische Rest- und/oder Rohstoffe verwendet werden.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die zerkleinerten organischen Rest- und/oder Rohstoffe nach der Entstaubung mit einer UV-Bestrahlung bestrahlt werden und anschlies- send für die Alterungsdauer in einem Silo verweilen oder alternativ, dass die zerkleinerten organischen Rest- und/oder Rohstoffe nach der Entstaubung mit einem die Alterung fördernden UV-Additiv oder ein UV- Absorber von 0,1 -0,3 Gew.% bezogen auf die Masse des Rest- und/oder Rohstoffs versetzt werden und anschließend für die Alterungsdauer in einem Silo verweilen.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass für die künstliche Alterungsdauer das Dosiersilo genutzt wird und das Dosiersilo mit einer Speicherkapazität ausgelegt ist, die bei Einhaltung der Alterungsdauer eine kontinuierliche Verfahrensdurchführung erlaubt.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Öl- und/oder Fettanteil mit einem eingemischten Anteil von 1-5 Gew.% Tensiden bezogen auf den Öl- und/oder Fettanteil der Misch- und Dosiereinrichtung zugeführt wird.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die zerkleinerten Rest- und/oder Rohstoffe mit dem zudosierten Öl- und/oder Fettanteil vakuumimprägniert werden oder die homogen gemischte Brennstoffmischung vor der Pelletierung vakuumimprägniert wird.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufttransport des zerkleinerten Rest- und/oder Rohstoffs zum Abluftfilter mit einer erwärmten Luft zum Feuchteausgleiσh durchgeführt wird.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einhaltung der prozentualen Zusammensetzung der Brennstoffmischungen die zudosierenden Mengeneinheiten der flüssigen und der pul- ver- oder granulatförmigen Substanzen zur Misch- und Dosiereinheit in Abhängigkeit der zudosierten Masse der Rest- und/oder Rohstoffe zur Misch- und Dosiereinrichtung volumetrisch oder gravimetrisch geregelt werden.
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