KR20120024631A - 압축 바이오매스로부터의 펠렛 및 브리켓 - Google Patents

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KR20120024631A
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compressed
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KR1020117027819A
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마이클 비. 마이어스
제이 제이. 후드
Original Assignee
아메리칸 펠레트 서플라이 엘엘씨
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Abstract

본 발명에 기술된 펠렛, 브리켓, 및 다른 압축 제품은 여러 성분들을 함유하고 제공된 적용을 위한 특정 요건들을 충족시키기 위해 구성된 조성을 갖는다. 종종, 이러한 성분들 중 적어도 하나는 바이오매스 성분이다. 압축된 바이오매스 생성물은 발전, 동물 깔집 및 폐기물 흡수제를 포함하는 다양한 적용에서 사용될 수 있다. 하나의 특정 구체예는 혼합 소성 발전소에서 석탄 또는 다른 화석 연료(들)에 대한 연료 보충물 또는 연료 대체물로서 압축체 또는 압축물을 이용함을 포함한다. 다른 특정 적용은 가금, 말, 및 토끼를 포함하는 다양한 동물을 위한 깔집을 포함한다. 다른 적용은 고양이 모래와 같은 액체 및/또는 고체 폐기물을 흡수하기 위한 펠렛화된 흡수제를 포함한다.

Description

압축 바이오매스로부터의 펠렛 및 브리켓 {PELLETS AND BRIQUETTES FROM COMPACTED BIOMASS}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2009년 5월 26일에 출원된 미국가특허출원번호 제61/181,101호 및 2009년 9월 24일에 출원된 미국가특허출원번호 제61/245,506호를 우선권으로 주장한다. 이러한 종래 가특허출원 모두는 전문이 모든 목적을 위하여 본원에 참조로 포함된다.
인구가 점점 많이 늘어나고 제한된 이용가능한 자원에 대한 보다 많은 요구가 제공됨에 따라, 폐기물, 특히 재생 가능한 소스, 예를 들어 작물(crop) 및 다른 식물 또는 동물질(animal matter)로부터의 폐기물의 보다 많은 사용에 대한 요구가 강요되고 있다. 재생 가능한 소스로부터의 생성물을 사용하기 위한 재활용 프로그램 및 운동이 관심을 얻고 있지만, 여러 과제들이 남아 있다. 이러한 과제들은 세계 경제의 에너지 분야에서 특히 심각하다. 이러한 과제들에는 저렴한 제작, 운송에 대한 용이성, 저장에 대한 용이성, 및 친환경성인 조성물의 발견이 포함된다.
본 발명은 통상적으로 실질적인 양의 바이오매스 공급원료를 포함하는 브리켓 및/또는 펠렛 형태의 압축 생성물을 제공한다. 본원에서 이의 조성 및 제법이 상세히 기술되어 있는, 이러한 생성물들은 본래 혼합 소성 발전소(co-firing power plant), 동물 깔집(animal bedding), 흡수 제품, 조경, 및 가정 난방에서의 많은 적용을 발견하였다.
본 발명의 특정 양태는 하기 특징들에 의해 특성을 나타내는 압축체에 관한 것이다: (a) 바이오매스 물질을 함유하는 제 1 입자, 및 (b) 상이한 물질(임의적으로 바이오매스일 수 있음)을 함유하는 제 2 입자. 제 1 입자 및 제 2 입자를 함유한 압축체는 붕괴되지 않는다. 이러한 압축체는 종종 결합제로서 작용하는 물질을 포함한다. 여러 구체예에서, 압축체는 가연성이다. 그럼에도 불구하고, 제 2 입자는 가연성일 필요는 없다. 물론, 압축체는 추가 성분, 예를 들어 제 1 입자 및 제 2 입자의 조성과 상이한 조성을 갖는 제 3 입자를 포함할 수 있다.
압축체는 연소, 흡수, 매력적인 외관 등과 같은, 특정 적용을 위해 구성된 성질들을 가질 수 있다. 일부 경우에서, 압축체는 약 9 중량% 이하의 총 수분 함량을 갖는다. 연소 적용을 위하여, 압축체는 연소 시에 파운드 당 적어도 약 7000 BTU의 에너지 밀도를 가질 수 있다. 또한, 압축체는 연소 동안에 애시(ash)를 약 4% 이하의 수준으로 형성시키도록 구성될 수 있다. 일부 구체예에서, 제 2 입자는 석탄 입자이다.
특정 공급원료가 입수 가능한 지의 여부와는 무관하게, 특정의 성질들(예를 들어, 특정 수준의 에너지 함량, 비용, 흡수성)을 일관되게 유지하는 압축 생성물을 갖는 것이 요망될 수 있다. 이를 위하여, 여러 상이한 타입의 공급원료가 본원에 기술된 압축 생성물을 생산하기 위해 사용 가능하다. 여러 적합한 바이오매스 성분들이 본원에 기술되어 있으며, 그 중에서는 대두 원료, 세이지, 목재 제품, 옥수수 원료, 및 해바라기 원료가 있다. 또한, 다양한 페이퍼 및 왁스처리된 카드보드를 포함한 카드보드 제품이 사용될 수 있다. 압축체의 제 1 성분 및 제 2 성분과 함께 사용될 수 있는 다른 물질들은 전분, 플라스틱, 어유, 소다, 석회, 파라핀, 식물성 오일, 커피 찌꺼기 및 동물성 지방을 포함한다. 특정 구체예에서, 압축체는 단지 카드보드, 농산물 원료 및 탈취 성분을 필수적으로 함유한다.
압축 생성물은 특정 적용을 위해 적절한 경우, 많은 상이한 형태로 얻어질 수 있다. 많은 경우에서, 이러한 생성물은 펠렛 또는 브리켓이다. 물론, 크기 및 모양은 최종 용도를 위하여 적절하게 변경될 수 있다. 일부 경우에서, 압축체는 약 0.25 내지 4 인치의 평균 치수를 갖는다.
종종, 압축체는 특정 적용을 위해 적절한 용기에서 많은 다른 유사한 압축체(예를 들어, 유사한 조성 및/또는 성질의 펠렛 또는 브리켓)와 함께 제공된다. 예를 들어, 압축체(body)는 석탄 화력 발전소에서의 용기에 존재하는 압축체의 콜렉션(collection)에 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 양태는 상기 기술된 바와 같은 압축체 (예를 들어, 바이오매스를 함유한 제 1 입자 및 상이한 물질의 제 2 입자를 포함하는 압축 생성물)를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이러한 방법은 하기 단계들에 의해 특징될 수 있다: (a) 바이오매스 공급원료를 처리하여 미가공된 공급원료를 상기 제 1 입자를 포함하는 형태로 변환시키는 단계; 및 (b) 제 1 입자 및 제 2 입자를 동시에 압축시켜 압축체를 형성시키는 단계. 일부 경우에서, 압축은 브리켓 프레스에서 수행되며, 이러한 경우에 압축체는 브리켓이다. 일부 다른 경우에서, 압축은 펠렛 밀에서 수행되며, 이러한 경우에 압축체는 펠렛이다. 종종, 압축은 결합제와 함께 수행되는데, 이러한 결합제는 압축 생성물을 제조하기 위해 사용되는 장치의 수명을 보존시키는데 도움을 줄 수 있다. 특정 구체예에서, 결합제는 조류 또는 왁스이다.
본 발명의 이러한 특징 및 장점, 및 다른 특징 및 장점들은 관련 도면을 참조로 하여 하기에서 상세히 기술될 것이다.
도 1은 본 발명의 특정 구체예에 따라 압축된 바이오매스 생성물을 제조하는 제작 공정의 일 예를 도시한 개략적인 도식도이다.
도입
본 발명은 여러 성분들을 함유하고 제공된 적용을 위한 특정 요건들을 충족시키도록 구성된 조성을 갖는 펠렛, 브리켓 및 다른 압축 생성물에 관한 것이다. 종종, 성분들 중 적어도 하나는 바이오매스 성분이다. 본 발명의 압축된 조성물은 이의 조성 및 가격에 따라 다양한 적용들에서 사용될 수 있다. 하기 논의는 전력 발생 적용에 초점을 맞출 것이다. 하나의 특정 구체예는 혼합 소성 발전소에서 석탄 또는 다른 화석 연료(들)에 대한 연료 보충물 또는 연료 대체물로서 압축체 또는 압축물(mass)을 이용함을 포함한다. 특별히 고려되는 다른 적용은 조경 펠렛, 및 가금(fowl), 말 및 토끼를 포함하는 다양한 동물을 위한 깔집(bedding)을 포함한다. 다른 적용은 고양이 모래(cat litter)와 같은 액체 및/또는 고체 폐기물을 흡수하기 위한 펠렛화된 흡수제를 포함한다.
하기의 비-제한적인 정의는 보조적으로 본원에 기술된 발명을 이해시키기 위해 제공된다.
압축물(compacted mass) 또는 압축체(compacted body) - 의도된 적용에서 가공하는 동안에 용이하게 분리되지 않는 기계적으로 안정한 입자들의 조합물. 다시 말해서, 압축체는 통상적인 공급, 운송 및 이송 장치에 의해 조작될 때 붕괴되거나 부서지지 않는다. 압축체는 통상적으로 예를 들어 펠렛 밀 또는 브리켓 기계에 의해 압력 하에서 (예를 들어, 압착 또는 압축) 형성된다. 일부 구체예에서, 압축물 또는 압축체는 불균질 조성일 것이다 (예를 들어, 이는 상이한 성분들의 입자를 함유할 것이다).
공급원료(feedstock) - 압축물 또는 압축체를 제조하는데 사용되는 원료 물질. 공급원료는 통상적으로 미립자 또는 분말화된 물질일 것이지만, 또한 예를 들어, 검, 시럽, 또는 액상일 수 있다.
입자 - 압축체를 형성시키기 위해 사용되는 별개의 작은 덩어리(mass). 입자는 통상적으로 균질한 기원(origin)이지만, 필수적인 것은 아니다. 총체적으로, 입자는 분말 또는 과립 생성물일 수 있다. 개개 입자들은 많은 상이한 외형을 가질 수 있고, 예를 들어 섬유일 수 있다.
바이오매스(biomass) - 살아있는 물질로부터 직접적으로 유래된 물질로서, 흔히 식물 물질 또는 동물 폐기물. 종종, 바이오매스는 본원에 기술된 압축물 또는 압축체의 하나 이상의 성분으로서 사용된다.
압축체 조성
발전소 혼합 소성 적용을 위하여, 압축 생성물은, 특정 구체예에서, 적어도 세 가지 기준을 충족하여야 한다. 이러한 기준은 (1) 부피 또는 질량 당 높은 에너지 함량 (때때로, BTU 값이라 칭함), (2) 낮은 애시 생산, 및 (3) 낮은 황 함량을 포함한다. 또한, 이러한 생성물은 네번째 기준을 충족할 필요가 있다: (4) 낮은 전체 탄소 발생. 저탄소, 저애시, 및 저황 모두는 석탄 또는 다른 대체된 발전소 화석 연료와 비교하여 고려될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 대부분의 바이오매스 공급원료는 자동적으로 네번째 기준을 충족시킬 것이다. 대부분의 경우에서, 이러한 것들은 또한 제 2 및 제 3 기준을 충족할 것이지만, 상이한 성분 물질은 상이한 수준의 애시 및 황 옥사이드를 형성시킬 수 있다. 애시는 연료의 비-가연성 고체 성분이다. 또한, 원료 물질의 가격이 중요한 고려사항이라는 것에 주목해야 한다.
높은 BTU 밀도 공급원료는 가연성 식물(vegetation) 및 폐기물 (예를 들어, 도시 고체 폐기물) 생성물을 포함한다. 폐기물의 예는 페이퍼 및 카드보드 폐기물(예를 들어, 잡지), 뿐만 아니라 플라스틱 폐기물 및 음식 폐기물(예를 들어, 커피 찌꺼기)을 포함한다. 식물 공급원료는 연료를 제공하기 위해 의도적으로 성장된 작물 및 달리 수확되지 않는 식물(예를 들어, 길가 및 구치소에서의 식물) 둘 모두를 포함한다. 식물 공급원료의 예는 스위치 잔디(switchgrass), 억새(Miscanthus), 콩 스텀블(bean stumble), 대두 원료 (줄기 및 껍질), 옥수수 원료 및 속대(cob), 옥수수, 해바라기 (전체 식물 뿐만 아니라 두부, 줄기(stock), 및/또는 씨앗), 다른 식물 씨앗, 껍질, 및 줄기, 세이지, 목재 (예를 들어, 목재 칩 형태), 목재 폐기물 (예를 들어, 솔잎 및 소나무 톱(pine top)), 건조, 짚(예를 들어, 밀짚 및 아마 짚), 사탕수수, 사탕무, 수수류, 수단 잔디 (수단-수수류 혼성물과 같은 혼성물을 포함), 카나리아 잔디, 한지형 잔디, DDG (증류기 건조된 과립, 에탄올 생산의 부산물), 해초, 조류, 및 커피 찌꺼기를 포함한 부분을 포함한다. 다른 식물 소스는 난지형 잔디, 잎, 및 삼림 폐기물을 포함한다. 상세하게, 본원에서 확인된 공급원료 중 임의의 하나가 단독으로 사용되거나 본원에서 확인된 임의의 하나 이상의 다른 공급원료와 조합하여 사용될 수 있다는 것이 고려된다. 특정 구체예에서, 본 발명의 압축체는 본원에 기술된 임의의 공급원료 물질일 수 있는 제 1 바이오매스 공급원료의 입자를, 본원에 기술된 임의의 다른 공급원료 물질일 수 있는 제 2 바이오매스 공급원료의 입자와 조합하여 함유한다.
억새 잔디는 매우 높은 BTU 함량을 가지고, 부근의 다른 지역(field)에서 의도되지 않게 번식할 수 있는 씨앗을 생성시키지 않도록 열매를 못 맺게 성장될 수 있다. 억새 잔디를 심는 비용은 에이커 당 $1000 범위이다. 그러나, 이는 매년 다시 심을 필요가 없다. 이는 매년 신규한 잔디를 자라게 하는 튼튼한 뿌리 시스템을 가지고 있다. 억새는 덴마크에서 상업적 스케일로, 78-MW 순환 유동층 연소기 (석탄과 함께 50% 혼합 소성) 및 160-MW 분말 연료 연소기 (20% 혼합 소성)를 이용하여 연소된다 [참조, J. M. O. Scurlock, Miscanthus: A Review of the European Experience with a Novel Energy Crop, Environmental Sciences Division Publication No. 4845, ORNL/TM-13732, 1999]. 유럽 재배업자는 1980년대 이후로 연료 작물(fuel crop)로서 참억새(M. sinensis) 및 물억새(M. sacchariflorus) (Miscanthus Giganteus)의 열매를 못 맺는 교배종을 사용하고 있다.
대두 원료는 특히 높은 에너지 밀도를 가지고 본 발명의 일부 중요한 바이오매스에서 사용된다. 대두 원료는 일반적으로 다음 절기 동안에 심기 위하여 필드(field)에 남겨 놓고, 수확 동안에 가루로 잘게 썬다. 적절한 갈퀴로 본 발명에서 사용하기 위해 이러한 물질이 매립시킬 수 있다.
특정 구체예에서, 세이지(sage)는 공급원료로서 사용된다. 이는 매우 높은 에너지 밀도를 가지지만, 운송 동안 분리되고 침전될 수 있는 세이지 오일의 침전 또는 분리를 방지하기 위한 대비책이 요구될 수 있다.
목재, 특히 목재 칩 형태의 목재는 본 발명의 특정 구체예에서 사용될 수 있는 다른 높은 BTU 공급원료이다. 그러나, 목재는 통상적으로 최초로 수확할 때 대략 49% 물을 함유한다. 혼합 소성 적용을 위해 적합한 공급원료를 제조하기 위하여, 이러한 물 중 일부가 제거되어야 한다. 일부 실행예에서, 목재 공급원료의 물 함량은 대략 15 중량% 이하로 감소되고, 일부 구체예에서, 약 12 중량% 이하로 감소된다. 49% 수분을 함유한 목재 칩은 단지 파운드 당 약 4,500 BTU를 가지며, 건조 목재 칩은 파운드 당 약 7,500 BTU를 갖는다. 당해 분야에 공지된 다양한 기술은 물 함량의 요구되는 감소를 달성할 수 있다.
그러나, 목재 중의 물 함량은 종종 상당한 경제적 단점을 나타낸다. 이에 따라, 특정 구체예에서, 압축 생성물은 목재 함유물을 가지지 않는다. 대개, 목재는 가정 난방 적용을 위한 펠렛에서 사용된다. 본 발명의 양태는 심지어 난방/연소 적용을 위해 사용될 때에도, 목재를 거의 지니지 않거나 전혀 지니지 않는 펠렛 또는 다른 압축 생성물을 사용한다. 또 다른 구체예는 생성물에 기분 좋은 향을 제공하기 위하여 단지 소량의 목재 (예를 들어, 5 중량% 이하, 또는 약 1 중량% 이하)를 사용한다.
일부 경우에서, 비-가연성 첨가제가 다른 가연성 조성물에 포함된다. 예를 들어, 석탄 화력 발전소에서 일반적으로 요구되는 비-가연성 물질이 압축체에 포함될 수 있다. 이러한 첨가제 중 일부는 발전소에서 방출물 또는 폐기물을 감소시키는데 도움을 준다. 이의 하나의 예는 석회이며, 이는 석탄 화력 발전소에서 클링커(clinker)를 조절하기 위해 사용될 수 있다. 바이오매스 공급원료 및/또는 석탄의 연소 속도 또는 다른 연소 특징을 조절하는 다른 물질이 또한 첨가될 수 있다. 예는 카보네이트 및 비카보메이트 염 (예를 들어, 소듐 비카보네이트 또는 베이킹 소다)을 포함한다. 또 다른 비-가연성 물질은 압축체의 성분 또는 입자를 결합시키기 위해 제공된다. 이러한 물질의 일 예는 보락스(borax)와 같은 붕소-산소 함유 물질이다.
일부 구체예에서, 가연성 화석 연료 성분들은 발전소 적용을 위해 압축체에 첨가될 수 있다. 이러한 성분들의 예는 석탄, 코크스, 무연탄, 갈탄 또는 목탄, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 석탄 가루는 바이오매스 공급원료와 배합시키기 위해 특히 유용한 공급원료이다. 석탄 먼지와 바이오매스 성분의 배합은 이를 두 개의 별도의 공급 스트림 보다는 단일 사전-배합된 생성물로 발전소에 제공하는 것을 가능하게 한다. 특정 예에서, 압축 생성물은 대략 85 중량% 석탄 먼지 및 대략 15 중량% 바이오매스 (예를 들어, 건조된 목재, 대두 그루터기(soybean stubble), 및/또는 잔디)를 포함한다.
특정 구체예에서, 다른 첨가제는 압축 생성물의 기계적 성질 또는 조작 성질을 개선시키는 물질을 포함한다. 이러한 물질의 예는 전분을 포함하는데, 이는 압축 생성물을 형성시키기 위해 개개의 공급원료 입자 또는 과립의 응집성 결합을 촉진시킨다. 예를 들어 펠렛 밀(또는 다른 펠렛 제작 장치)에 제공되는 스팀 형태의 수분은 또한, 결합제로서 제공될 수 있다. 많은 바이오매스 공급원료는 바이오매스를 열처리할 때 결합제로서 자연적으로 제공되는, 리그닌 또는 관련 물질을 함유하며, 이는 펠렛 밀 또는 브리켓 프레스에서의 경우일 수 있다. 결합제의 다른 예는 보락스(borax), 피치(pitch), 왁스 (파라핀, 밀랍, 및/또는 카르나우바), 및 조류를 포함한다.
발전소용 바이오매스 연료 보충물을 이용함에 있어 직면하게 되는 과제는 화석 연료를 줄이는데 의미 있게 기여하기 위해 충분한 양의 보충물을 제공하는 것이다. 입수가능한 작물-기반 바이오매스 생성물에서의 계절별 변동 및 다른 변동은 발전소를 작동시기 위해 요구되는 연료의 일시적 부족을 초래할 수 있다. 이를 위하여, 본 발명자들은, 발전소 적용을 위한 특정 압축 생성물에 비-작물 기반 연료 성분을 포함시키는 것이 바람직다는 것을 인식하였다.
펠렛에 하나 이상의 요망 가능한 성질들을 제공하는 화석 연료와는 다른 비-작물 기반 연료 보충물의 예는 코카 콜라와 같은 음료를 제조하기 위한 시럽을 포함한다. 이러한 시럽이 이의 유효 저장 수명을 경과하였을 때, 이러한 시럽은 처분되어야 하는데, 이는 값비쌀 수 있다. 종종 토지 매립이 단 하나의 선택이다. 시럽, 예를 들어 콜라 시럽(coke syrup)은 적당한 에너지 함량을 제공하고, 압축체의 결합을 개선시킨다. 유사하게 유용한 결합 성질을 갖는 폐기물의 다른 예는 에너지 함량을 개선시키기 위한 전분, 플라스틱, 어유, 소다, 석회, 파라핀, 식물성 오일, 커피 찌꺼기 및 동물성 지방을 포함한다. 소다 및 석회를 제외하고 이러한 모든 물질은 양호한 에너지 함량을 갖는다. 도시 폐기물은 본 발명의 압축 생성물을 위한 바이오매스의 중요한 소스일 수 있다. 이러한 폐기물은 고밀도 및/또는 저밀도 폴리머, 페이퍼 등을 포함할 수 있다. 언급된 바와 같이, 카드보드를 포함한 페이퍼 제품은 혼합 소성 적용을 위해 압축 생성물에 사용될 수 있다. 여러 구체예에서, 왁스처리된 페이퍼 또는 왁스처리된 카드보드와 같은 처리된 형태의 페이퍼가 압축 생성물에서 사용된다. 특정 구체예에서, 왁스처리된 카드보드는 압축 생성물의 약 1 내지 10 중량%의 양으로 존재하는데, 이는 연소 적용 및 다른 적용을 위해 이용가능할 수 있다.
상기에서 명시된 바와 같이, 본원에 기술된 압축 생성물은, 생성물을 압축되거나 조밀화된 형태로 유지시키기 위해(또는 이의 유지를 촉진시키기 위해) 제공되는 하나 이상의 "결합제"를 포함할 수 있다. 일부 경우에서, 이는 이러한 결합제 또는 결합제들이 압축체를 보다 작은 조각들로 또는 이의 성분 입자로 분리시키는 것을 방지할 것임(또는 방지를 도울 수 있을 것임)을 의미한다. 일부 압축체는 통상적으로 운송 (예를 들어, 기차, 트럭, 비행기 등에 의한), 연소 전 가공 또는 이송, 저장 장치에 로딩 등의 동안에 발생하는, 기계적 교반 또는 부딪힘이 일어날 때 분리되지 않을 것이다. 일부 압축체는 비, 바람, 결빙 강수(frozen precipitation) 및 극한의 온도 및 습도를 포함할 수 있는, 연소 전에 개방된 용기에서 발생하는, 외부 환경에 노출될 때 분리되지 않을 것이다. 여러 실행예에서, 결합제는 최대 약 10 중량%, 또는 최대 약 5 중량%, 또는 최대 약 2 중량%의 농도로 압축체에 존재한다. 특정 예에서, 결합제는 약 0.1 내지 1 중량% 범위로 존재한다.
특정 구체예에서, 결합은 프레스, 밀 등에서의 압축 전 또는 압축 동안에 제공되는 수분 함량에 의해 제공된다. 스팀(steam)은 본원에서 설명되는 바와 같이 사용될 수 있다. 일부 적용을 위하여, 특히 혼합 소성 또는 다른 연소 구체예를 위하여, 수분의 양은 압축 생성물의 에너지 함량을 과도하게 떨어뜨리지 않기 위하여 비교적 적을 것이다. 이러한 일부 적용에서, 압축체는 결합제로서 약 5 중량% 이하의 수분, 바람직하게 약 2 중량% 이하의 수분을 함유할 것이다.
여러 구체예에서, 결합은 압축체의 형성 동안에 점착성이거나 점착성을 가지게 되는 높은 에너지 밀도의 물질에 의해 제공된다. 형성 공정은 종종 상승된 온도 및/또는 압력을 수반함을 주목한다 (표준 온도 및 압력 (STP) 보다 실질적으로 상승됨). 이러한 조건 하에서, 일부 식물 또는 다른 물질은 화학적 및/또는 물리적 형태를 변화시켜 점착성 또는 심지어 점탄성을 갖게 되고, 이에 의해 압축체의 성분들과 함께 결합한다. 하나의 특정 예는 리그닌을 함유한 목재(wood)인데, 이는 효과적인 결합제로서 제공하기 위하여 가공 온도 및 압력 하에서 충분한 점착성을 나타낸다.
조류 및 청-녹 조류 (총괄적으로, 본원에서 "조류"라 칭함)는 효과적인 결합제를 제공하는 것으로 밝혀진 다른 바이오매스 물질이다. 조류는 종종 연소 적용을 위하여 적합하게 높은 에너지 밀도 및 낮은 황 함량을 함유하며, 이는 저렴하고, 수확하기 용이하고, 낮은 수함량을 갖는 형태로 빠르게 가공하고, 본 발명의 압축체에서 결합제로서 존재할 때 물의 흡수를 방해한다. 본원에서 사용하기 위한 적합한 조류의 예는 녹조류, 갈조류 및 홍조류, 뿐만 아니라 청-녹조류(시아노박테리아)를 포함한다. 다양한 형태의 박테리아, 예를 들어 자주색 박테리아 및 녹색 유황 박테리아가 유사하게 사용될 수 있다. 특정 구체예에 따르면, 조류는 물-기반 성장 배지 (예를 들어, 온실 또는 물의 옥외 바디)로부터 수확되고, 추가 가공을 위해 임의적으로 슬러리, 건조되고/거나 압축된 고체, 또는 오거(auger) 유래된 점착성 물질로서 이동된다. 이는 본 발명의 압축체를 형성시키기 위하여, 다른 성분들과 조합하기 전에, 임의적으로 여과되거나, 압축되거나, 원심분리되거나, 공기 건조될 수 있다. 이러한 공정은 운송, 압축체로의 가공, 및/또는 결합 성질의 개선을 향상시키기 위해 물을 제거하고/거나 조류의 성질을 변화시킬 수 있다. 수확(harvesting)은 네팅(netting), 로드 또는 다른 캡쳐 장치로의 교반, 건조 등을 포함할 수 있다.
조류 결합제는 본원에 기술된 여러 방법들 중 하나 이상에 따라 압축 생성물을 형성시키기 위해 다른 성분과 조합되고 가공될 수 있다. 일부 구체예에서, 최종 생성물에서 결합제로서 사용되는 조류는 약간의 수분 (예를 들어, 최대 약 10 중량%)을 함유할 것이다. 조류 중의 수분 함량과는 무관하게, 이의 높은 에너지 밀도로 인하여, 이는 최종 압축 생성물에 예를 들어 약 0 내지 10 중량%, 또는 일부 구체예에서 더욱 높게 존재할 수 있다. 특별한 특정 구체예에서, 조류는 최종 생성물의 약 0.1 내지 2 중량%의 농도로 존재한다.
일부 경우에서, 조류 또는 관련된 생성물은 압축체의 구조를 보존하여 보다 작은 조각 또는 성분 입자로 분리되지 않게 하기 위해 개개 압축체 상의 코팅으로서, 또는 압축체의 파일(pile) 또는 다른 콜렉션 위의 코팅 또는 웹(web)으로서 사용된다. 이러한 경우들은 조류가 통상적인 결합제로서 압축체의 다른 성분들과 밀접하게 혼합되는 상황과 구별되어야 한다.
많은 판매점에서, 압축 생성물을 제조하기 위해 사용되는 공급원료의 가격이 상당히 다양할 것이다. 이에 따라, 발전소에 제공되는 생성물의 조성은 이의 가격이 공급원료 가격 변화와 무관하게 적절하게 조절되게 하기 위하여 조정될 수 있다. 그러나, 압축 생성물의 조성과는 무관하게 일관되게 높은 BTU 함량 및 낮은 애시 발생을 유지하는 것이 바람직할 것이다. 혼합 소성 적용을 위한 적합한 "보증된" 기준의 예는 하기에 기술될 것이다.
생성물 성질들의 요망되는 조합이 적용에 따라 또는 고객에 따라 변경될 것으로 이해될 것이다. 공급원료 및 특정 첨가제의 혼합을 통하여, 다양한 적용을 위해 요구되는 품질 기준(quality standard)을 유지하는 통상적인 바이오매스 연료 생성물을 제공할 수 있다. 또한, 하나의 공급원료를 얻을 수 없는 경우에, 하나 이상의 대체 공급원료를 선택하고 이러한 공급원료들을 소비자에 대한 모든 요건을 충족시키는 유사한 생성물로 가공할 수 있다.
일부 경우에서, 본 발명의 압축 생성물 조성물은 최대 100%를 바이오매스를 함유하고, 100% 바이오매스를 포함한다. 그러나, 명시된 바와 같이, 보다 복잡한 조성이 종종 사용된다. 특정 구체예에서, 압축 생성물 조성물은 일반적으로 하기와 같은 특징을 가질 수 있다: 약 5 내지 100 중량% 바이오매스, 최대 약 25 중량%의 비-가연성 첨가제, 예를 들어 석회, 및 최대 약 95 중량%의 화석 연료, 예를 들어 석탄 가루. 더욱 통상적으로, 압축 생성물은 약 15 내지 100 중량%의 바이오매스, 최대 약 5 중량%의 비-가연성 첨가제, 및 최대 약 85 중량%의 화석 연료를 함유할 것이다. 화석 연료를 사용하지 않는 구체예에서, 비-가연성 성분은 존재하는 경우에, 약 5 중량% 이하의 수준으로 존재할 수 있다. 또한, 화석 연료 성분이 존재하지 않는 구체예에서, 바이오매스 부분은 두 개 이상의 다른 타입의 바이오매스, 때때로 공공 요건(public requirement) (예를 들어, 정부 요구) 또는 소비자의 기준을 충족시키기 위한 에너지 밀도, 애시 함량 및 황 함량의 배합된 평균 값을 제공하도록 선택된 두 개 이상의 다른 타입의 바이오매스를 함유할 수 있다. 페이퍼 제품이 식물질로부터 유래된 것이기 때문에, 페이퍼 제품이 본원에서 사용되는 "바이오매스"인 것으로 여겨진다는데 주목한다.
하기 예는 두 개 이상의 성분을 갖는 압축체에서 바이오매스 성분의 범위를 예시한 것이다.
폐지 (예를 들어, 카드보드) - 약 50 내지 95 중량%, 및 더욱 특정의 구체예에서, 약 60 내지 85 중량%.
석회 - 약 0.5 내지 10 중량% 및 더욱 특정의 구체예에서, 약 2 내지 7 중량%.
대두 폐기물 - 약 5 내지 100 중량% 및 더욱 특정의 구체예에서, 약 50 내지 80 중량%.
마른 목재 (대략 15 중량% 이하의 물 함유) - 약 5 내지 100 중량% 및 더욱 특정의 구체예에서, 약 25 내지 75 중량%.
스위치 잔디 - 약 5 내지 100 중량% 및 더욱 특정의 구체예에서, 약 50 내지 90 중량%.
억새 - 약 5 내지 100 중량% 및 더욱 특정의 구체예에서, 약 40 내지 90 중량%.
옥수수 - 약 5 내지 100 중량% 및 더욱 특정의 구체예에서, 약 40 내지 90 중량%.
DDG - 약 5 내지 100 중량% 및 더욱 특정의 구체예에서, 약 20 내지 80 중량%.
도시 폐기물 - 약 5 내지 100 중량% 및 더욱 특정의 구체예에서, 약 30 내지 90 중량%. 이는 페이퍼, 카드보드, 고밀도 플라스틱, 및 저밀도 플라스틱 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일부 특정 구체예에서, 조성물은 사용 가능한 도시 폐기물, 천연 잔디, 및 농산물로부터의 원료와, 임의적이고 다양한 다른 생성물과의 조합물을 포함한다. 농산물로부터의 원료는 줄기, 꼬투리(husk), 껍질 등을 포함할 수 있다. 다양한 구체예에서, 조성물은 약 30 내지 90 중량% 도시 폐기물, 약 40 내지 90 중량% 잔디, 및 약 40 내지 80 중량% 농산물 원료를 포함한다. 도시 폐기물은 카드보드, 특히 왁스처리된 카드보드를 포함할 수 있다.
대표적인 압축 생성물 조성물은 하기와 같다: (1) 대두 원료 약 25% 카드보드 약 75%, (2) 옥수수 원료 약 25% 카드보드 약 75%, (3) 억새 약 25% 카드보드 약 75%, (4) 해바라기 원료 약 25% 카드보드 약 75%, (5) 전체 해바라기, 줄기, 두부 및 씨앗 약 20% 카드보드 약 80%, (6) 난지형 잔디 약 25% 카드보드 약 75%, (7) 짚 약 20% 카드보드 약 75%, 및 (8) 스위치 잔디 약 25% 카드보드 약 75%. 목재 칩, 솔잎, 소나무 톱(pine tree top), 세이지 및 모든 잔디는 단독 또는 조합하여, 카드 보드를 대체하거나 보충할 수 있다. 모든 백분율은 중량 기준으로 제공된다. 상기 예에서, 및 본 명세서 전반에 걸쳐, 카드보드 또는 페이퍼가 언급될 때, 성분의 일부, 또는 모두는 왁스처리될 수 있는데, 이는 성분이 페이퍼 또는 카드보드 상에 코팅되거나 이에 함침되어 약간의 양의 왁스(예를 들어, 파라핀 또는 밀랍)을 가짐을 의미한다.
혼합 소성 적용을 위하여, 본 발명의 압축 생성물은 하기 바이오매스 성분 중 하나 이상을 사용할 수 있다: 세이지, 대두 원료, 옥수수 원료, 해바라기 원료, 씨앗, 및 두부, 마른 목재, 및 잔디. 산업적 스케일의 혼합 소성 적용, 예를 들어 발전소 적용을 위하여, 이러한 생성물은 종종 하루에 1톤 내지 수톤의 수준의 큰 부피로 제공될 것이다. 바이오매스는 단지 최소의 변형으로 석탄 발전소에서 전체 에너지 투입량의 최대 약 15%를 대체할 수 있을 것으로 여겨진다.
특정 구체예, 예를 들어 토지 매립 복구 적용을 위해 사용되는 일부 구체예에서, 압축 생성물은 비료 및/또는 잔디 씨앗을 포함할 수 있다. 또한, 일부 구체예에서, 압축된 구조물(특히, 펠렛)은 조경 및 토지 매립 재생 적용을 위해 착색된다. 예를 들어, 천연의 흑색, 녹색 및/또는 적색 펠렛이 조경 적용을 위해 이용될 수 있다. 특정의 특별한 구체예에서, 조경 펠렛이 화단 및 목재에 대해 이용될 수 있다.
압축체 형태
명시된 바와 같이, 본 발명의 구체예는 펠렛 또는 브리켓과 같은 압축 생성물에 관한 것이다. 다른 형태의 압축체는 통목재 및 비드를 포함한다. 발전소에 솜털 같은(fluffy) 공급원료가 제공될 수 있지만, 이러한 물질의 운송은 특정 과제들이 존재하는 것으로 밝혀졌다. 특히, 운송 동안 트럭 베드(bed)에서 공급원료에 의해 나타나는 진동으로 공급원료의 일부가 상당히 단단하게 되고 제거하기 매우 어려울 정도로 압축될 수 있다. 펠렛화되거나 브리켓화된 바이오매스 공급원료는 이러한 문제를 피한다. 또한, 조합된 공급원료 물질 (및 이러한 공급원료와 조합된 다른 물질)의 펠렛화된 혼합물은 운송 동안에 분리되지 않는다.
본 발명에서 사용되는 압축체는 광범위한 크기 및 외형을 가질 수 있다. 일부 구체예에서, 압축체는 실질적으로 실린더형 또는 구형의 외형을 갖는 펠렛이다. 이러한 것들은 일반적으로 길이 또는 직경에 있어서 약 2 인치 이하이고, 통상적으로 약 1 인치 이하이다. 특정 구체예에서, 압축체는 예상 가능한 연료 양을 보장하고 재밍(jamming)을 방지하기 위해 펠렛 연료 연구소(Pellet Fuel Institute)에 의해 특정된 바와 같이 최대 약 1.5 인치의 길이 및 약 0.25 내지 약 0.313 인치의 직경을 갖는 펠렛이다.
브리켓은 일반적으로 정사각형 또는 직사각형 프로파일(profile)을 가지고 굽거나 각진 면을 가질 수 있다. 특정 구체예에서, 이러한 것들은 일반적으로 직각 측면을 따라 약 1 내지 4 인치의 치수, 및 3차원에서 약 0.5 내지 3 인치의 치수를 가질 것이다.
압축체의 최종 형태(크기 및 외형)와 무관하게, 이러한 것들은 이들의 의도된 적용에 따라 조작하는 동안에 붕괴 또는 분할되지 않아야 한다. 이러한 것들은 로딩 및 작업 동안에 먼지를 방지하기 위해 단지 제한된 양의, 파괴로 인한 먼지를 형성시켜야 한다. 특정 구체예에서, 압축체는 1/8 인치 스크린을 통과시켜 압축체의 약 0.5 중량% 이하의 수준으로 가루를 형성시킨다. 필수적이지는 않지만, 통상적으로, 이러한 압축체의 콜렉션에서의 압축체는 비교적 균일한 크기 및 외형을 갖는다. 일부 경우에서, 콜렉션에서 압축된 펠렛 크기의 표준 편차는 약 0.3 인치 이하이다.
본 발명의 압축체는 일반적으로 약 0.1 인치 이하의 수준의 치수를 갖는 비교적 작은 입자로 이루어질 것이다. 종종, 이러한 입자는 약 0.1 내지 5 밀리미터의 평균 크기를 갖는다.
압축체 성질
본원에 기술된 압축 생성물은 적어도 부분적으로 이들의 성질을 기초로 하여 규정될 수 있다. 종종, 이러한 성질들은 특정 적용과 관련이 있을 것이다. 또한, 이러한 성질들은 생성물을 제조하기 위해 사용되는 성분 물질과는 무관하게 변하지 않는다. 이는, 바이오매스 공급원료의 성질이 광범위하게 변경될 수 있고 일부 공급원료가 입수가능하지 않거나 터무니 없게 비싸질 수 있기 때문에 흔히 필수적일 것이다. 명시된 바와 같이, 압축 생성물의 조성은 변경 필요성 및 입수 가능성을 수용하기 위해 조정될 수 있다. 종종, 두 개 이상의 바이오매스 공급원료 물질이 제공된 압축 생성물에서 사용된다.
혼합 소성 적용을 위한 생성물의 경우에, 하기 성질들은 특정 구체예에 따라 제공된 압축체를 규정할 수 있다:
BTU 밀도 - 적어도 약 7000 BTU/파운드, 및 일부 경우에, 적어도 약 8500 BTU/파운드, 및 또다른 구체예에서, 적어도 약 9500 BTU/파운드.
황 함량 - 약 1 중량% 미만, 및 일부 경우에, 약 0.5 중량% 미만.
애시 생산 - 약 10% 미만, 및 일부 경우에, 약 7.5% 미만, 및 특정 구체예에서, 약 5 중량% 미만. 일부 경우에서, 애시 함량은 약 4 중량% 이하이다. 물론, 보다 높은 애시 함량은 석탄 가루를 사용하는 조성물에서 일어날 수 있다. 애시 함량은 건조 산화 (예를 들어 산소 중, 550 내지 600℃℃에서 산화) 후에 잔류하는 잔류물의 백분율로서 표시될 수 있다. 일부 경우에서, 애시 함량은 점화되기 전에 연소 가능한 물질의 고형물 함량에 대하여 측정된다.
다양한 공급원료에 대한 이러한 파라미터의 통상적인 수치의 예는 하기 표에 기술되어 있다(일반적으로 입수 가능한 소스로부터 구성된 데이타를 함유함).
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
압축 생성물의 다른 관련 성질들은 밀도, 특정 원소의 최대 농도, 총 액체 함량을 포함할 수 있다. 여러 구체예에서, 압축체는 이들의 압축되지 않은 성분 (공급원료) 보다 상당히 조밀하다. 일 예로서, 압축체는 압축되지 않은 공급원료의 상응하는 부피와 비교하여 적어도 약 5배의 부피로 감소될 수 있다. 통상적이지만, 부분적으로 수분 함량 및 입자 크기에 따르면, 압축은 약 10 내지 15배의 부피 감소를 초래한다. 상기에서 설명된 바와 같이, 결합제는 이러한 수준의 조밀화를 촉진시킬 수 있다. 통상적인 구체예에서, 압축 생성물은 입방 피트(cubic foot) 당 약 20 내지 40 파운드의 밀도를 가질 것이다. 일부 경우에서, 밀도는 더욱 크고, 예를 들어 입방 피트 당 적어도 약 40 파운드이다.
다른 특정 구체예에서, 클로라이드는 예를 들어, 연소 챔버 및 배기구 녹 또는 다른 형태의 부식을 방지하기 위해, 백만부 당 약 300부 이하의 수준으로 존재한다. 특정 구체예에서, 압축 생성물의 수분 함량은 약 15 중량% 이하; 일부 경우에서 약 10 중량% 이하, 및 특정 구체예에서, 약 9 중량% 이하이다.
또한, 여러 조성물은 유사한 목재 펠렛의 에너지 밀도 보다 약 15 내지 30% 높은 에너지 함량(예를 들어, 질량-기반 에너지 밀도)을 갖는다. 이러한 높은 밀도를 갖는 생성물 조성물의 예는 도시 폐기물, 천연 잔디, 및 농산물로부터의 원료의 조합물을 이용하는 것이다. 특정 예에서, 생성물 조성물은 약 30-90% 카드보드, 약 5-40% 천연 잔디, 및 약 5-60% 농산물 원료를 포함한다.
압축의 여러 장점들은 하기와 같다: 공정 중에 형성된 열로부터 생성물의 멸균, 개선된 저장성, 비교적 일정한 생성물의 크기, 생성물을 구성하는 물질의 침전의 제거, 먼지 감소, 개선된 저장 수명, 조작 및 운송의 용이성.
압축체를 생산하는 방법
본 발명에 따라 압축된 바이오매스 생성물을 생산하기 위해 여러 기술들이 사용될 수 있다. 통상적으로, 하나 이상의 공급원료는 압축 장치에 제공된다. 일부 사전-압축 작업이 수행될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 후-압축 작업이 수행될 수 있다. 본원에 기술된 모든 압축체의 모든 조성 및 성질은 본 섹션의 방법에 따라 생성될 수 있다.
공급원료 조건에 따라, 압축 전에 하나 이상의 분리 또는 다른 절차를 수행하는 것이 필수적일 수 있다. 예를 들어, 건조 또는 다른 식물성 물질의 곤포(bale)를 짚 등으로 파쇄하기 위해 농장에서 일반적으로 사용되는 왜건인 혼합 왜건(mix wagon)은 추가 가공을 위해 적합한 상태로 곤포로 포장된(baled) 공급원료를 놓기 위해 사용될 수 있다. 이에 따라, 일부 경우에서, 잔디 및/또는 다른 미가공된 공급원료의 곤포가 초기에 혼합 왜건에 공급되며, 여기서 곤포(bale)는 파쇄되며 얻어진 물질이 혼합되고 하나 이상의 연마 스테이지로 전달된다. 컨베이어는 파쇄된 곤폰로부터의 물질을 이러한 스테이지로 이동시키기 위해 이용될 수 있다.
일부 경우에, 공급원료는 도시 폐기물의 성분들을 분류함으로써 얻어진 도시 폐기물의 성분이다. 일 예에서, 유리, 금속 및/또는 저밀도 플라스틱 이외에 높은 에너지 밀도 플라스틱 및/또는 페이퍼를 함유한 재활용 폐기물은 고밀도 플라스틱 및/또는 페이퍼를 추출하기 위해 분류된다. 다양한 도구들이 이러한 분류를 촉진시키기 위해 이용될 수 있다. 이러한 하나의 제품은 Komar Industries (Groveport, Ohio)에 의해 판매된 것이다. 석탄을 대체하거나 보충하기 위해 일부 발전소에 대해 요구되는 대량의 바이오매스는 부분적으로 도시 폐기물을 이용하여 제공될 수 있다. 또한, 연료 또는 다른 연소 적용을 위한 이러한 폐기물의 사용은 폐기물을 토지 매립하는데 있어 비용 및 환경 손상(environmental degradation)을 제거한다.
이러한 공정에서 사용되는 다양한 다른 공급원료들을 조작하기 위해 특수한 컨베이어를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 그래서, 공정이 페이퍼, 카드보드, 도시 폐기물, 농업 산물 (예를 들어, 잔디의 곤포 또는 농장 작물 폐기물), 또는 다른 공급원료를 요구하는 지의 여부와 무관하게, 이송 메카니즘은 적절하게 이의 특별한 특징들(크기, 밀도, 외형, 부서짐 등)을 기초로 하여 특정 공급원료를 조작할 것이다.
일부 경우에서, 미가공된 공급원료는 이를 압축 장치에 직접적으로 공급할 수 있는 입자 크기 및 밀도로 제공될 것이다. 그러나, 다른 경우에서, 공급원료는 요망되는 입자 크기 및 전체 밀도를 달성하기 위해 일부 사전-가공을 요구하는 형태로 제공된다. 즉, 공급원료는 펠렛 밀, 브리켓 프레스, 또는 다른 압축 장치로 공급하기 위해 적합한 조건으로 변환되어야 한다. 여러 적용을 위하여, 압축 장치에 공급된 공급원료가 저밀도를 가지고 심지어 때때로 솜털 같은 구성(fluffy constitution)을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 이에 따라, 일부 구체예에서, 가공 장치는 압축 스테이지로부터 업스트림인 하나 이상의 공급원료 감소 스테이지를 포함한다. 이러한 장치는 햄머 밀 및 유사한 도구를 포함할 수 있다.
일부 공급원료, 예를 들어 축축한 농업 공급원료는 공정을 위해 적합한 수분 수준을 달성하기 위해 부분 건조를 필요로 할 수 있다. 건조는 당해 분야에 공지된 여러 기술에 의해 달성될 수 있다. 일 예에서, 공정의 다른 양태로부터의 폐 에너지가 공급원료를 건조시키기 위해 이용된다. 예를 들어, 일부 가공 장치는 공정의 여러 스테이지에서 먼지를 제거하기 위해 사이클론을 이용한다. 사이클론 배기관으로부터의 공기는 축축한 공급원료를 건조시키기 위해 이용될 수 있다.
일부 경우에서, 분리 및/또는 분말화는 각 단일 타입의 공급원료에서 별도로 수행되어, 모든 공급원료가 별도로 처리되도록 한다. 다수의 상이한 공급원료가 사전규정된 조성물의 펠렛을 형성시키기 위해 조합될 수 있다. 다른 경우에서, 두 개 이상의 공급원료는 단일 가공 도구 (예를 들어, 햄머 밀)에서 함께 처리된다. 다수 공급원료를 이용하는 구체예에서, 개개의 공급원료가 일반적으로 압축 장치로부터 업스트림에서 혼합된다는데에 주목한다. 공급원료들의 혼합은 연속적으로 또는 배치형으로 수행될 수 있다. 배치형의 경우에, 작업자는 혼합기에 개개의 공급원료를 퍼넣거나 다른 방식으로 전달할 수 있다. 여러 혼합기는 본 발명에서 사용하기 위해 적합하다. 이의 예는 소 여물 혼합기 등을 포함한다. 특정 구체예에서, 장치는 최대 4 개의 상이한 공급원료들을 배합하고 원료 물질들의 상이한 밀도에 대해 보상하기 위해 이러한 것들 중 하나 이상의 공급 속도를 조절할 수 있다.
특정 구체예에서, 두 개의 별도의 햄머 밀은 잔디, 카드보드 또는 다른 공급원료를 펠렛화를 위해 적합한 분말화된 상태로 완전히 전환시키기 위해 이용된다. 제 1 햄머 밀은 미가공된 공급원료를 펠렛화를 위한 적절한 상태로 부분적으로 전환시키며, 다운스트림의 제 2 햄머 밀은 완전히 분말화된 상태로의 전환을 완료시킨다. 일부 경우에서, 세 개 이상의 별도의 햄머 밀 또는 다른 분말화 스테이션은 분말화 또는 연마를 수행하기 위해 이용된다. 이러한 방법은 페이퍼 또는 카드보드 공급원료의 경우에서 특히 잘 수행되는 것으로 밝혀졌다. 또한, 나이프가 외측에 고정된 햄머 밀이 특히 유용하게 특정 공급원료를 줄이는 것으로 밝혀졌다.
언급된 바와 같이, 분말화된 공급원료는 바람직하게 펠렛 밀 또는 다른 압축 장치에서 사용하기에 적절한 특징들을 갖는다. 이러한 특징들은 건조 상태 (예를 들어, 8 내지 14 중량%의 수분), 과립 치수 (예를 들어, 약 0.1 내지 5 밀리미터), 밀도 등일 수 있다. 여러 상이한 공급원료들로 구성된 복합 펠렛을 위하여, 펠렛 밀에 다수의 별개 유입 라인이 존재할 수 있으며, 하나의 유입 라인은 다양한 성분들 각각에 대한 것이다. 특정 구체예에서, 펠렛 제조 장치는 펠렛 밀로부터 업스트림에 위치된 혼합 챔버를 포함할 것이다. 복합 펠렛을 형성시키기 위해 사용되는 공급원료의 여러 성분들은 별도의 유입 라인을 통해 혼합 챔버로 공급된다. 혼합 챔버는 이러한 다양한 공급원료들을 이후에 펠렛 밀에 공급될 잘 혼합된, 통상적으로 균질하게 분포된 혼합물로 합한다. 다른 구체예에서, 다수의 공급원료들은 배치 또는 연속 공정에 의해 압축 장치의 업스트림에서 (예를 들어, 혼합 왜건에서) 혼합된다.
다양한 기술들은 미가공된 공급원료 또는 분말화된 공급원료를 정련하고 예를 들어, 햄머 밀 또는 다른 분말화 장치에서 압축 장치로 이송시키기 위해 이용될 수 있다. 일 구체예에서, 송풍기는 분말화된 물질을 라인 또는 다른 도관(예를 들어, 8 인치 라인)으로 밀어낸다. 일 구체예에서, 가공된 공급원료는 펠렛으로 변환을 필요로 할 때까지 보유 탱크 또는 다른 용기에서 임시적으로 저장된다. 특정 구체예에서, 오거(auger) 제공 공급라인은 가공 시스템을 통해 공급원료(들)을 전달하기 위해 보유 탱크의 바닥 또는 다른 곳에 제공된다. 특정 구체예에서, 오거 공급라인은 펠렛 플랜트 내측의 컨베이어로 가공된 물질을 이동시킨다. 상세하게, 컨베이어는 펠렛 밀의 상단에 물질을 공급할 수 있다. 일부 구체예에서, 물질 캐치 박스는 펠렛 밀의 상단에 위치된다.
도 1은 수확된 잔디 또는 다른 공급원료(101 및 103)가 컨베이어(105)에 의해 상단 햄버 밀(107)에 상향으로 공급되는 특정 구체예를 도시한 것이다. 중력은 상단 햄머 밀(107)에서 가공된 물질을 햄머 밀의 하단에 위치된 배출구로 밀어낸다. 이로부터, 일부 변환된 공급원료 물질은 하단 햄머 밀(109)로 떨어지며, 여기서 변환이 상기에서 언급된 바와 같이 완료된다. 임의적으로, 가공된 공급원료는 저장 탱크(미도시됨)에 저장될 수 있다. 도시된 구체예에서, 오거 또는 가압된 공기 공급은 분말화된 공급원료를 공급 라인(111)을 통해 캐치 박스(113)으로의 이동을 진행시키며, 여기서 이는 이후에 펠렛 밀(115)로 진행시킨다. 얻어진 펠렛(117)은 냉각되고, 임의적으로 패키징되고, 의도된 적용(예를 들어, 연소)을 위해 이용가능하게 제조된다.
여러 타입의 펠렛 밀은 본 발명에 따라 펠렛을 형성시키기 위해 적합하다. 다양한 예에서, 펠렛 밀은 원료 물질의 펠렛으로의 결합을 촉진시키기 위해 스팀 주입기를 포함한다. 적합한 펠렛 밀의 하나의 벤더(vendor)는 캘리포니아 펠렛 밀 (CPM; Waterloo Iowa)이다. 펠렛이 다이에서 압출되거나 압축될 때, 스팀 가공에 의해 도입된 많은 잔류 수분이 제거된다. 언급된 바와 같이, 본 발명에 따라 형성된 일부 펠렛은 디자인된 크기 및 외형을 가질 것이다. 펠렛 밀과 함께 사용되는 다이는 요망되는 크기 및 외형의 펠렛을 형성시키기 위해 디자인된다. 특정 예에서, 링 또는 평평한 다이가 사용된다.
펠렛 밀에 의해 새로이 형성된 펠렛은 통상적으로 매우 뜨겁고, 때때로 140 내지 200℉이다. 이에 따라, 펠렛은 추가 가공 또는 운송 전에 냉각되어야 한다. 특정 구체예에서, 펠렛 생산 장치는 펠렛 냉각기를 이용하는데, 이는 펠렛을 적합한 온도 (예를 들어, 약 60 내지 120℉)로 냉각시킨다. 이후에, 냉각된 펠렛은 가루를 스크리닝하기 위한 진동 스크린에 도입될 수 있다. 가루는 펠렛 밀을 통해 다른 패스(pass)를 위해 재순환될 수 있다.
본 공정에서의 여러 스테이지는 작업을 방해할 수 있는 먼지 또는 다른 파편을 형성시킬 수 있다. 일 구체예에서, 플로어에서의 공정 장치의 배치는 농업 생성물의 곤포가 먼지 또는 다른 파편을 여과할 수 있는 위치에 특정 공급원료의 컨베이어를 제공한다. 농업 공급원료의 곤포에서 공정으로부터의 먼지를 포집함으로써, 일부 폐기물은 본 공정으로 되돌려진다. 일 예에서, 공정 장치는 바닥 상의 특정 위치(예를 들어, 컨베이어 및/또는 펠렛 밀 아래)에서 필터로서 작용하는 공급원료 곤포 쪽으로 먼저 또는 다른 파편을 이동시키기 위한 진공 시스템(예를 들어, 사이클론 팬)을 포함한다.
종종, 압축 생성물은 비교적 낮은 수분을 가져야 한다. 이는, 예를 들어 혼합 소성 적용을 위한 생성물을 이용할 때, 수분의 존재가 BTU 밀도를 감소시키는 경우이다. 특정 구체예에서, 압축 생성물 형성 공정은 거의 건조를 이용하지 않거나 전혀 건조를 이용하지 않는다. 이러한 목적은 이미 실질적으로 건조된 공급원료를 이용함으로써 실현될 수 있다; 예는 태양 하에서, 지면에서 자연적으로 건조된 물질을 포함한다. 반대로, 압축된 목재 제품은 목재 칩으로부터 제조되는데, 이는 통상적으로 약 50 중량% 수준으로 수분 함량을 가지고 펠렛을 형성하기 전에 건조될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 일부 공급원료는 약 20 중량% 이하, 또는 심지어 약 15 중량% 이하 (또는 약 10 중량% 이하)의 수분 수준을 갖는다. 하기에 기술되는 바와 같이, 일부 압축 도구는 목재와 같은 공급원료로부터 수분의 제거를 촉진시킬 수 있다. 또한, 본원에서 언급되는 바와 같이, 본 발명의 특정 구체예는 목재 함유물을 지니지 않은 펠렛을 이용한다. 다른 구체예는 생성물에 기분 좋은 향을 제공하기 위해 단지 소량의 목재 (예를 들어, 약 5 중량% 이하, 또는 심지어 약 1 중량% 이하)를 이용한다.
일 구체예에서, 목재 제품 또는 다른 비교적 높은 물 함량 생성물은 과량의 물을 제거하기 위해 브리켓 프레스에서 가공된다. 목재 칩 또는 다른 목재 제품은 단독으로 또는 다른 성분들(바이오매스 또는 화석 연료)과 조합하여 가공되어 현저하게 감소된 물 함량을 갖는 최종 생성물을 생성시킬 수 있다. 예를 들어, 목재 칩이 가공 전에 대략 49 중량% 물을 함유하는 경우에, 브리켓 프레스에서의 압축은 물 함량을 대략 10 내지 20 중량%로 감소시킬 수 있다.
브리켓 프레스는 목재 칩 및 다른 높은 수분 함량 공급원료로부터 물 함유물을 제거하기 위한 에너지 효율적인 기술을 제공한다. 특정 구체예에서, 브리켓 프레스는 롤러의 원주 둘레에 배열된 다이 또는 홈을 구비한 두 개의 마주보는 롤러를 포함한다. 홈은 생성시키기 위한 브리켓의 크기이다. 롤러는 큰 모터, 예를 들어 두 개의 200 hp 수압 모터에 의해 구동될 수 있다. 원료 물질은 프레스 위에 위치된 호퍼로부터 공급된다. 물질은 롤러들 사이에 떨어지고 롤러의 롤링/압축 작용에 의해 브리켓에서 압축된다.
언급된 바와 같이, 브리켓은 일반적으로 블록형(blockish) 프로파일을 가지고 일반적으로 측면을 따라 약 1 내지 4 인치의 치수를 갖는다. 이러한 측면 및 외형은 이러한 것들을 석탄 화력 발전소에 직접 공급하기 위해 적절하게 제공된다. 추가 공정이 필수적인 것은 아니다; 발전소 또는 연소 챔버에 공급됨에 따라, 바이오매스 브리켓은 석탄과 직접적으로 혼합될 수 있다. 브리켓 프레스는 최종 생성물의 이송을 필요로 하지 않고, 발전소의 위치에서 작동하고 직접 사용을 위해 브리켓을 형성시킬 수 있다.
브리켓 프레스는 다양한 크기로 이루어진다. 일부 구체예에서, 혼합 소성 적용을 위한 브리켓을 형성시키는데 사용하기 위해 적합하게, 적어도 약 50 톤/시간의 브리켓을 형성시킬 수 있는 프레스가 선택된다. 일부 경우에서, 프레스는 약 150 톤/시간의 브리켓을 형성시킬 수 있다.
특정 구체예에서, 화석 연료 및 바이오매스 성분은 본 발명의 압축 생성물을 형성시키기 위해 합쳐진다. 이러한 생성물의 일 예는 석탄 가루 또는 석탄 입자와 함께 바이오매스를 포함한다. 생성물은, 예를 들어, 펠렛 또는 브리켓일 수 있다. 일부 경우에서, 바이오매스 및 석탄 성분들은 (별도의 혼합기에서) 별도로 혼합된 후에, 이러한 성분들이 호퍼로 이동되는 컨베이어에 놓여지며, 이는 브리켓 프레스의 상단에 위치될 수 있다. 브리켓 프레스는 이후에 복합 연료 생성물로서 석탄 및 바이오매스로부터 브리켓을 형성시킨다. 특정 구체예에서, 결합제, 예를 들어 배출된 콜라 시럽 또는 플라스틱은 안정한 생성물을 확실하게 형성시키기 위해 브리켓 프레스 (석탄 및 바이오매스와 함께)에 첨가될 수 있다.
압축 생성물 중의 화석 연료 및 바이오매스 성분의 상대적인 양은 발전소에서 혼합 소성과 같은 의도된 연소 적용을 위해 요구된 상대적 양을 반영할 수 있다. 통상적인 혼합 소성 적용에서, 발전소에 연소를 위해 제공된 연료의 약 5 내지 20 부피% (예를 들어, 약 15 부피%)는 압축된 바이오매스 물질이며, 나머지는 석탄 또는 다른 화석 연료이다. 통상적인 발전소에 대한 연료의 총 일일 용량은 수 톤, 심지어 수백 톤일 수 있다. 특정 구체예에서, 본원에 기술된 바와 같은 생산 방법은 작업자 교대 (worker shift) 당 약 10 내지 15 톤의 압축된 연료 보충물을 형성시키기 위해 사용된다. 통상적인 예에서, 발전소는 연간 약 1 백만톤의 가연성 생성물을 요구할 수 있으며, 적어도 일부는 본원에 기술된 타입의 압축된 바이오매스 물질을 포함한다.
폐기물 흡수제 및 깔집 적용
여러 경우에서, 바이오매스 함유 펠렛화된 물질은 고양이 모래 또는 다른 유사하게 유용한 흡수 제품으로서 제공될 수 있다. 이러한 생성물의 성분들은 하기 성질들 중 하나 이상을 제공할 수 있다: 낮은 가격, 냄새 감소, 냄새 마스킹, 칼라, 및 흡수성. 적합한 저비용 흡수제 물질의 예는 카드보드를 포함한 페이퍼, 및 다양한 농산물 원료 또는 다른 식물 폐기물, 예를 들어, 껍질, 꼬투리, 줄기, 및 펄프를 포함한다. 특정 예는 대두 생성물 (줄기 및 깍지), 옥수수 생성물 (꼬투리, 줄기, 및 속대), 및 해바라기 생성물 (줄기)을 포함한다. 페이퍼 기반 흡수 제품은 적어도 약 40% 페이퍼 및/또는 카드보드를 이용하며, 이들 각각 또는 둘 모두는 왁스처리될 수 있다.
흔히, 흡수제 압축체는 실질적으로 클레이(clay) 또는 고양이 모래에서 사용되는 유사한 통상적인 물질을 포함하지 않는다. 일부 구체예에서, 흡수제 물질은 다른 흡수제 물질, 예를 들어 수퍼 흡수제 폴리머 (SAP)를 포함할 수 있다. SAP는 기저귀 또는 유사한 제품에서 널리 사용된다. 이러한 것들은 종종 아크릴레이트 기반 폴리머이지만, 점차적으로 재생 가능한 식물-기반 공급원으로부터 유래된다.
다양한 탈취 성분, 예를 들어 시클로덱스트린, 옥수수 전분, 비카보네이트 및/또는 석회는 소량 또는 심지어 극소량 (예를 들어, 약 2 중량% 미만, 또는 약 1 중량% 미만)으로 존재할 수 있다. 시클로덱스트린 또는 유사한 생성물이 사용될 때, 이는 약 0.05 내지 0.1 중량%의 수준으로 존재할 수 있다. 특정 냄새 마스킹 성분, 예를 들어 커피 찌꺼기는 또한 소량(예를 들어, 약 5 중량% 미만)으로 존재할 수 있다. 고양이 모래 제품에서 제공될 수 있는 다른 첨가제는 소량 또는 심지어 극소량의 비누 및/또는 식물성 오일을, 통상적으로 약 0.1 중량% 미만(예를 들어, 약 0.01 내지 약 0.02 중량%)으로 포함한다.
통상적으로, 흡수제 물질은 적어도 약 50 중량%의 바이오매스 생성물을 함유한다. 다양한 구체예에서, 흡수제 물질은 약 5 내지 50 중량%의 작물 폐기물, 및 약 30 내지 95 중량%의 페이퍼 폐기물, 예를 들어 카드보드를, 소량의 냄새 제거 또는 마스킹 물질과 함께 포함한다. 더욱 특정의 구체예에서, 물질은 약 10 내지 30 중량%의 작물 폐기물, 및 약 65 내지 90 중량%의 페이퍼 폐기물을 포함한다. 하나의 특정 구체예에서, 흡수제 조성물 함유 펠렛은 약 80 중량%의 카드보드 (또는 더욱 일반적으로 셀룰로즈성 페이퍼 물질), 약 20 중량% 대두, 옥수수, 및/또는 해바라기 폐기물, 및 소량의 냄새 흡수 물질 (예를 들어, 시클로덱스트린, 옥수수 전분, 석회, 또는 베이킹 소다)을 포함한다. 다른 특정 조성물은 약 50 내지 90 중량% 페이퍼 제품, 약 10 내지 40 중량% 옥수수 생성물, 및 상기와 같은 탈취 성분을 갖는다.
일부 경우에서, 깔집(litter) 또는 다른 흡수제 물질은 유사한 밀도를 갖는 입자 및 혼합된 셀룰로즈 섬유의 불균일한 혼합물 (혼합된 크기)로 구성된다. 특정 예에서, 최종 생성물의 밀도는 약 0.4 내지 0.8 그램/㎤, 또는 더욱 상세하게 약 0.5 내지 0.7 그램/㎤ (입방 피트 당 30 내지 42 파운드)이다. 깔집 펠렛의 평균 크기는 1/8 내지 1/4 인치의 직경 (예를 들어, 약 3/16 인치), 약 1/4 내지 약 1/2 인치의 길이일 수 있다. 펠렛은 통상적으로 다이를 통해 압축되고 이들 대부분은 찢어져서 펠렛의 단부가 오목하거나, 평평하거나, 둥글 수 있다. 통상적으로, 제공된 배치는 광범위한 길이를 갖는다.
본원에 기술된 흡수제 물질은 상술된 바와 같은 펠렛화 공정에 의해 형성될 수 있다. 통상적으로, 본 공정은 비교적 소량의 수분, 예를 들어 약 10 중량% 미만의 수분을 이용한다. 흡수제를 제조하는 공정은 공급원료 (카드보드 및 농업 생성물)을 수분에 대해 시험함을 포함한다. 수분 함량이 9 중량% 미만인 경우에, 수분은 펠렛화 동안에 스팀 또는 약한 분무(light spary)를 통해 첨가될 수 있다. 일 예에서, 작동 범위는 약 9 중량% 내지 14 중량% 수분이다. 통상적으로, 이는 첨가된 스팀 또는 물이 요구되지 않도록 적절한 수분 함량을 갖는 공급원료를 선택할 수 있다.
특정 구체예에서, 동물 깔집 조성물은 페이퍼 기반이고, 본래 페이퍼 및 작물 폐기물을 조합하여 포함한다. 통상적으로, 압축된 동물 깔집 바디는 이를 이용할 동물에 대해 식용 가능하지 않는 조성물을 갖는다. 예를 들어, 말은 약 30% 초과의 식용 바이오매스를 함유한 압축 생성물을 섭취할 수 있다. 이에 따라, 말 깔집 조성물은 최대 약 30 중량% 식용 바이오매스를 함유한다. 일부 경우에서, 동물 깔집 생성물은 페이퍼 또는 카드보드, 석회, 비카보네이트 염 또는 다른 비식용성 성분을 약 70 중량% 이상의 총량으로 포함한다. 동물 깔집 조성물은 상기에서 확인된 바와 같이 소량의 수분을 포함할 수 있다 (예를 들어, 약 4 내지 6 중량% 수분). 소량의 탈취 성분, 비누, 및/또는 식물성 오일은 고양이 모래 제품에서와 같이 포함될 수 있다 (예를 들어, 조성물의 최대 약 1 중량%).
특정 구체예에서, 동물 깔집 조성물은 약 70 내지 80 중량% 카드보드 또는 페이퍼 및 약 20 내지 30% 식용 바이오매스, 예를 들어 옥수수 폐기물을 포함한다. 또한, 생성물은 또한 석회를 약 0.02 중량% 내지 0.05 중량%의 양으로 포함할 수 있다.
일부 구체예에서, 동물 깔집은 크기를 줄여서 펠렛 다이를 통해 진행시키기 위해 분쇄기에서 및 이후에 해머 밀에서 공급원료를 가공시킴으로써 제조된다. 미립자는 동물에서 호흡 문제를 야기시킬 수 있는 임의의 먼지 및 작은 입자를 제거하기 위해 공정에서 제거된다.
조밀화를 통해, 압축된 동물 깔집 물질은 운송 및 저장에서 엄청나게 큰 절약을 제공한다. 하나가 짚 또는 목재 칩을 천연 상태로 저장하는 경우에, 이는 큰 부피를 차지할 것이다. 일부 구체예에서, 공급원료는 압축된 동물 깔집을 제공하기 위해 17배 정도로 조밀화된다. 물론, 상이한 공급원료는 상이한 정도로 압축시킨다. 일반적으로, 압축된 동물 깔집 생성물은 보다 소량으로 사용될 수 있고, 결국 통상적인 동물 깔집 물질보다 길어질 것이다. 물론, 생성물은 생분해성이고 퇴비화될 수 있다.
최종적으로 제조된 압축 생성물은 우리에서 펼친 후에 물질을 약간 습윤화시킴으로써 깔집용으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 40 파운드의 물질은 약 1 쿼트의 물로 습윤화될 수 있다. 이후에 바로, 통상적으로 약 1시간 내에, 펠렛은 확장하고 (때때로 초기 크기의 수배로 팽창하고), 이에 따라 보다 깊고 부드러운 깔집을 제공한다. 첨가된 수분은 감소된 먼지의 추가적인 잇점을 갖는다.
얻어진 깔집은 순수한 흡수제이고, 우수한 탈취 특징을 가지고, 사용딘 부분이 우리로부터 용이하게 제거될 수 있도록 동물이 오줌을 누었을 때 덩어리지게 한다. 동물의 고형 폐기물은 매우 더럽지 않은 생성물로서 또한 용이하게 제거된다.
결론
본 발명은 특정 구체예의 관점에서 기술되어 있지만, 이로서 제한되지 않는다. 예를 들어, 본원에 기술된 펠렛은 산업적 전력 발생, 동물 깔집, 및 폐기물 흡수제 이외의 광범위한 적용으로 사용될 수 있다. 다른 적용 중에는 토지 매립 재생, 및 가정 난방이 있다.

Claims (30)

  1. 바이오매스(biomass) 물질을 포함하는 제 1 입자, 및 상이한 물질을 포함하는 제 2 입자를 포함하는 압축체로서, 제 1 입자 및 제 2 입자를 함유하는 압축체가 붕괴되지 않는, 압축체.
  2. 제 1항에 있어서, 압축체가 가연성인 압축체.
  3. 제 2항에 있어서, 제 2 입자가 비가연성인 압축체.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 입자 및 제 2 입자의 조성과 상이한 조성의 제 3 입자를 추가로 포함하는 압축체.
  5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 압축체가 약 9 중량% 이하의 총 수분 함량을 갖는 압축체.
  6. 제 2항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 압축체가 연소 시에 파운드 당 약 7000 BTU 이상의 에너지 밀도를 갖는 압축체.
  7. 제 2항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 압축체가 연소 동안에 애시(ash)를 약 4% 이하의 수준으로 형성하도록 구성된 압축체.
  8. 제 1항에 있어서, 제 2 입자가 바이오매스를 포함하는 압축체.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 제 2 입자가 석탄 입자인 압축체.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 결합제를 추가로 포함하는 압축체.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 전분, 플라스틱, 어유(fish oil), 소다(soda), 석회, 파라핀, 식물성 오일, 커피 찌꺼기 및 동물성 지방으로 구성된 군으로부터 선택된 물질을 추가로 포함하는 압축체.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 압축체가 약 0.25 내지 4 인치의 평균 치수를 갖는 압축체.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 성분이 대두 원료(soybean stock), 세이지(sage), 옥수수 원료(corn stock), 및 해바라기 원료(sunflower stock)로 구성된 군으로부터 선택된 압축체.
  14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 압축체가 펠렛(pellet) 또는 브릿켓(briquette)인 압축체.
  15. 용기 중의 압축체의 콜렉션(collection)으로서, 각각의 압축체가 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 따른 조성 또는 성질을 갖는, 압축체의 콜렉션.
  16. 제 15항에 있어서, 콜렉션이 석탄 화력 발전소(coal fired plant)의 용기에 존재하는 압축체의 콜렉션.
  17. 제 1항에 있어서, 카드보드, 농산물 원료(agricultural stock) 및 탈취 성분을 필수적으로 포함하는 압축체.
  18. 바이오매스를 포함하는 제 1 입자, 및 상이한 물질을 포함하는 제 2 입자를 포함하는 압축체로서 제 1 입자 및 제 2 입자를 함유하는 압축체가 붕괴되지 않는, 압축체를 제조하는 방법으로서,
    바이오매스 공급원료를 가공하여 미가공된 공급원료를 상기 제 1 입자를 포함하는 형태로 변환시키는 단계; 및
    제 1 입자 및 제 2 입자를 동시에 압축시켜 압축체를 생산하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 압축이 브리켓 프레스에서 수행되는 방법.
  20. 제 18항에 있어서, 상기 압축이 펠렛 밀에서 수행되는 방법.
  21. 제 18항에 있어서, 압축체가 가연성인 방법.
  22. 제 21항에 있어서, 제 2 입자가 비가연성인 방법.
  23. 제 18항 내지 제 22항 중 어느 한 항에 있어서, 압축체가 연소 시에 파운드 당 약 7000 BTU 이상의 에너지 밀도를 갖는 방법.
  24. 제 21항에 있어서, 제 2 입자가 바이오매스를 포함하는 방법.
  25. 제 21항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 입자가 석탄 입자인 방법.
  26. 제 18항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서, 압축이 결합제와 함께 수행되는 방법.
  27. 제 26항에 있어서, 결합제가 조류 또는 왁스인 방법.
  28. 제 18항 내지 제 27항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 성분이 대두 원료, 세이지, 옥수수 원료, 및 해바라기 원료로 구성된 군으로부터 선택되는 방법.
  29. 제 18항 내지 제 28항 중 어느 한 항에 있어서, 압축체가 펠렛 또는 브리켓인 방법.
  30. 제 1항에 있어서, 압축체가 동물 깔집(animal bedding)으로서 제공되는 압축체.
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