NO156327B - Fremgangsmaate for bearbeidelse og utnyttelse av energirikt materiale, som treverkfrie deler av tre ("groent materiale"). - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en framgangsmåte for bearbeidelse og utnyttelse av energirikt materiale, som treverkfrie deler av tre ("grønt materiale"), særlig kvister av nåletre med påsittende barnåler, hhv. skjelliknende blad, kongler og frøkapsler, eventuelt i blanding med torv eller olje.

For økonomi og næringsliv representerer energiutvinningen en særdeles viktig teknologi, og stadig blir det søkt etter nye veier for å skaffe fram alternative energikilder. Dette beror for det første på at det ikke er ubegrenset tilgang på de tradisjonelle energiformene, som tidligere ble utnyttet på bredt grunnlag, som f.eks. kull, olje, gass og spaltbare bærestoffer for kjerneenergi. Den begrensete tilgangen skyldes på sin side at det bare finnes visse mengder forråd på jorda og at forrådene ikke kan regenereresnår de er brukt opp. For det andre skjer det som kjent et enormt forbruk av energi når nevnte råstoffer anvendes, og dette gir seg utslag i en truende forurensing av omgivelsene som på sikt vil kunne føre til alvorlige skadevirkninger. Disse skadevirkningene vil kunne ramme alt liv på jorda.

I denne forbindelsen inntar kjerneenergien en særstilling, fordi den på tross av alle sine fordeler uomtvistelig innebærer et faremoment av uoverskuelige dimensjoner, ettersom risikoen for en strålingskatastrofe ikke engang kan utelukkes ved kjernereaktorer som har vært gjenstand for den mest omhyggelige planlegging og kontroll. I tillegg til dette kommer så det problemet som har med engstelsen for kjernefysiske avfallsprodukter og

radioaktivt nedfall, det såkalte atomstøvet, å gjøre.

Det ble derfor søkt etter en ny energikilde i form av energirikt materiale, som treverkfrie deler av tre ("grønt materiale"), særlig kvister av nåletre med påsittende barnåler, hhv. skjelliknende blad, kongler og frøkapsler. De nevnte bestanddelene av bartre inneholder assimilasjonsprodukter som et resultat av fotosyntesen. Fotosyntesen går som kjent ut på at karbondioksid, som er absorbert gjennom bladene på plantene, gjennom en biokjemisk prosess via kompliserte reaksjonsforløp blir omdannet til karbohydrat-stoffer. Fotosyntesen er faktisk den mest betydningsfulle biokjemiske prosessen og dessuten den største hittil kjente energiproduserende kilden. De nevnte bartrebestanddelene, som praktisk talt er treverkfrie, men har en kjemisk sammensetning bestående av karbon, oksygen, nitrogen, garvestoff, cellulose, hemicellulose, lignin, harpiks, voks og eteriske oljer, er ikke bare særlig velegnet for utvinning av brennstoffer, men også som råmaterialer for hydroterapien.

Fra US-patentskrift nr. 4 229 183 og 3 064 592 er det kjent framgangsmåter for utnyttelse av energi i skogavfal1.

I US-patentskrift nr. 4 229 183 benyttes imidlertid et startmateriale beskrevet som "solid fuel material", dvs. fast brensel som f.eks. spon, flis osv. Ved framgangsmåten i følge den foreliggende oppfinnelsen benyttes treverkfrie deler av tre ("grønt materiale") som startmateriale.

Også i US-patent 3 064 b92 er våt bark, eller en annen form for treavfall, startproduktet. I begge US-patentene deles barken opp i mindre deler, og vannet trekkes ut ved hjelp av strekking og pressing. Denne framgangsmåten er imidlertid ikke egnet til å behandle de treverkfrie delene av tre, og patentene gir heller ikke noen impuls i retning av å bruke et slikt "grønt" utgangsmateriale.

Fra de britiske patentskriftene 1 137 072, 1 569 190 og 921 040 er det kjent å utnytte treavfall som trespon, høvelspon og tremel. Dette treavfallet må behandles og bearbeides under høyt trykk og temperatur eller sammen med et bindemiddel hhv. et oppløsningsmiddel. Heller ikke disse patentene angir bruk av "grønt materiale" som utgangsmateriale.

Oppfinnelsen har tatt sikte på å komme fram til en framgangsmåte for bearbeidelse og utnyttelse av energirikt materiale, som treverkfrie deler av tre, der utvinningen av energirikt materiale og nyttige råstoffer som finnes i bartrebestanddelene er økonomisk fordelaktig.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved en framgangsmåte av det slaget som er angitt i den karakteriserende delen av patentkrav 1.

Det energirike materialet blir findelt i kverner, særlig pulverisatorer, gjennom slag og riving til en grovkornet blanding av samtlige av materialets bestanddeler og med en midlere kornstørrelse på ca. 10 mm.

En ytterligere findeling finner hensiktsmessig sted i ei sving- eller kolloidkvern, nemlig for finmaling av det grovkornete materialet til en midlere kornstørrelse på 0,5 til 1 mm. Det grov- og/eller finkornete malte materialet kan under passasjen gjennom kvernene tørkes ved hjelp av spillvarme og benyttes som støvformet brennstoff. Alternativt kan det malte materialet ved dosert tilsetning av vann bringes opp på et fuktighetsinnhold av minst 35%, hvoretter det blir bearbeidet for å danne en viskøs, seig masse og deretter trykket sammen til briketter etter senking av fuktighetsinnholdet til ca. 20 til 25%. Brikettene blir på i og for seg kjent måte underkastet en termisk tørking og forkokset.

Det malte materialet som oppviser en midlere partikkelstørrelse på 0,5 til 1 mm, kan siktes og befris for fibriiler samt ved dosert tilsetning av vann bringes opp på et fuktighetsinnhold av ca. 70% og i denne tilstanden påny finmales, denne gangen til en midlere kornstørrelse på 0,001 til 0,5 mm. Den resulterende eltbare pastaen kan uten vesentlilg trykk formes og komprimeres i ekstrudere samt tørkes i en varmluftstrøm til et fuktighetsinnhold på ca. 8 til 10% og under krymping til harde, formete stykker.

Det oppmalte materialet kan videre bli underkastet en fullstendig forgassing, nemlig for utvinning av industrigasser under tilsetning av forgassingsmidler ved temperaturer fra 900 til 1200°C.

Det finest oppmalte materialet med en midlere partikkelstørrelse på høyst 0,002 mm og 5% vann kan dessuten tilsettes tungolje og gjennom innvirkning av hydrogen i nærvær av katalysatorer omdannes til drivstoffer, oljer og/eller gasser.

Ved hjelp av framgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan en muliggjøre seg en energikilde, som kan regenereres opp igjen og opp igjen, nemlig planteliknende produkter. Det ovennevnte energirike materialet, som treverkfrie deler av trær er særlig velegnet for formålet. Det er imidlertid også mulig å behandle avfall fra trematerialet av eldre nåletrær på nøyaktig samme måte som de treverkfrie delene av vedfattige unge bartroer, altså busk- og krattvekst.

Bearbeidelsen og utnyttelsen av det energirike materialet fordrer ikke noen overmåte store kostbare maskinanlegg, slik at det ifølge oppfinnelsen sikres en økonomisk forsvarlig utvinning, noe som begunstiges ved det faktum at utgangsmaterialet til enhver tid kan fornyes i en gang anlagte plantasjer eller kulturer og følgelig er uutømmelige.

Kaloriforskjellen mellom på den ene sida det energirike materialet, som er utvunnet i overensstemmelse med framgangsmåten ifølge oppfinnelsen, og på den andre sida vanlige energibærestoffer, nemlig jordolje, kull, gass eller især uran, er store, i de vanlige energibærestoffenes favør. Men fordelene med et energirikt materiale som er uutømmelig, økonomisk i bruk og dessuten miljøvennlig, og hvor det forøvrig ikke knytter seg noen problemer til anvendelsen forøvrig opphever fullstendig ulemper med mindre varmeinnhold.

Oppvarmingen ved tørkebehandlingen gir seg fordelaktige utslag i det tilfellet hvor brennstoffet blir benyttet i umiddelbar tilknytning til malingen. Såframt brennstoffet derimot skal lagres, er det absolutt nødvendig å foreta en kjøling, nemlig for å utelukke den ellers tilstedeværende risiko for selvantennelse.

De oppmalte materialene må ikke ubetinget benyttes som korn- eller støvformet brennmateria le, men kan også tjene som råstoffer for forgassing, hydrering eller brikettering.

Ved våtbehandling av materialet for framstilling av pastaer gir oppvarmingen ved malingen seg utslag i gunstig innvirkning på den etterfølgende termiske tørkingen. Slike pastaer blir anvendt til framstilling av koks.

Framgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter følgende trinn: Maling, sikting, forming og tørking av mater ialet.

Alle de anordningene og innretningene, apparatene og maksinene som benyttes for gjennomføring av framgangsmåten er kjente, og det behøver derfor ikke utvikles kompliserte og kostbare nyanlegg osv.

Framgangsmåten ifølge oppfinnelsen har stort sett følgende forløp: 1. Det energirike materialet blir for-findelt i kvernen til en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på 0,5 til lmm og deretter bragt opp på et fuktighetsinnhold på ca. 70% ved dosert vanntilsetning. Det oppmalte materialet bringes i denne tilstanden over i sving- eller kolloidkvernen eller andre tilsvarende anordninger, som besørger ytterligere findeling av massen og pulveriserer denne til pastaer med partikkelstørreiser på ca. 1 pm.

Etter nevnte ytterligere findeling, som medfører en overf latet" orøkelse, blir pastaen formet til stykker, hvorved overflata igjen forminskes. Pastaen, som har blitt varmet sterkt opp ved den ytterligere findelingen og er eltbar, særlig gjennom bartrematerialets harpiksinnhold, formes forskjellig i størrelse og kontur

uten vesentlig trykk, i ekstrudere samt underkastes en tørking inntil vanninnholdet har nådd ned til ca. 8-10%. Derved utsettes de formete stykkene for en naturlig krymping i forholdet 3:1. Ved tørking og krymping virker de som ekte kolloider, mens deres flater faller konkavt inn. De tørkete, formete stykkene er harde, slitasjebestandige og uten revner og blir nå underkastet gløde- , hhv. forkoksingsprosessen ved temperaturer på 725 til 1200°C. Avgassingsprosessen resulterer i faste, høyverdige form-koksstykker, som oppviser en langt større renhet med hensyn til svovel- , fosfor- og askeinnhold enn koks av andre slag. Varmeverdien for koks, som er framstilt i samsvar med oppfinnelsen, utgjør ca. 7560 kcal/kg, og utbyttet er 30%. De rågassene, som er resultatet av avgassingsprosessen, er likeledes rene, dvs. oppviser lavt svovel- , fosfor- og askeinnhold. De kan såvel direkte som i fraksjonert form tilføres energiforvaltningen, metallurgien og kjemien som verdifulle råstoffer. Dette betyr at rågassen som energimateriale kan forbrennes i kraftverk som er parallellkoblet med koksverket, eller forarbeides til oljer og bensiner ved fraksjoneringer. 2. Materialet blir ytterligere findelt eller pulverisert for seg selv. For å oppnå spesifikt forskjellige støv, blir det etter den første maleoperasjonen - i samsvar med en utførelsesmåte for oppfinnelsen - utført en annen og eventuelt tredje maleoperasjon, idet støvene på forhånd blir befridd for inneholdte fibriller. På denne måten sikres det at støvene ved etterfølgende dosert tilsetning av vann, slik at de får et fuktighetsinnhold på ca. 70%, kan rives til absolutt homogene pastaer. Den etterfølgende termiske tørkingen vil derfor forløpe ensartet. Ved tilstedeværelse av fibriller ville det ha dannet seg ganske små hulrom, som ville ha hatt skadelig innvirkning på de formete stykkenes verdifulle tetthets- og hardhets-egenskaper. Deretter viderebehandles de formete stykkene som under 1). 3. De støv, som er framstilt i henhold til prosesstrinnene 1 og 2, blir gjennom dosert vanntilsetning bragt opp på et fuktighetsinnhold på minst 35% samt bearbeidet til en viskøs, dvs. seig pasta. Denne pastaen komprimeres på i og for seg kjent måte i pressen til briketter. Derunder senkes fuktighetsinnholdet til ca. 20 til 25%. I denne tilstanden blir brikettene viderebehandlet som i trinn 1. 4. De støv som er framstilt i henhold til prosesstrinnene 1 og 2 og oppviser et fuktighetsinnhold på ca. 10 til 15% blir trykket sammen uten tilsetning av vann til i størrelse og kontur regulerbart formete briketter, som deretter viderebehandles som i trinn 1. 5. De støv, som er framstilt i henhold til prosesstrinnene 1 og 2, blir tilført den direkte forbrenningen i varmekraftverk i form av støv-energibærestoffer. 6. De støv som er framstilt i henhold til prosesstrinnene 1 og 2, blir under tilførsel av forgassingsmidler, eksempelvis luft, vanndamp, karbonsyre, teknisk oksygen, hydrogen e.l. underkastet en fullstendig forgassing ved 900 til 1200°C høyovnstemperatur, for utvinning av industrigass. 7. De støv som er framstilt i henhold til prosesstrinnene 1 og 2, kan ifølge oppfinnelsen komme til anvendelse i forbindelse med den kjente

karbonhydrerings-metoden og her erstatte brun- og/eller steinkull.

Ved karbonhydreringen ifølge Bergius/Pier blir f.eks. brunkull eltet med tungolje og gjennom innvirkning fra hydrogen over katalysatorer omdannet til drivstoffer, oljer og gasser. Denne flytendegjøringen av kull fordeler seg på to trinn:

1) Sumpfasen eller fuktighetsfasen og

2) gassfasen.

Ifølge oppfinnelsen ble det framstilt et oljeslam av bartre, idet bartrestøv med en partikkelstørrelse på 2 pm ble blandet med 5% vann og en vekt på 440 g/l, likesom

med motorolje med en vekt på 800 g/l..

5 1 støv=2200g . 5kcal=11000 kcal (44000BTU)19000 kcal.4BTU 1 1 olje= 800g .10kcal= 8000 kcal (32000BTU)76000 BTU 6 1 masse =3000g ble innført i en desintegrator for å framstille en homogen blanding. I løpet av 5 minutter skjedde det en merkbar oppvarming av massen ved en samtidig synlig krymping av samme. Etter å ha blitt fjernet fra desintegratoren kjølnet blandingen. Støvets fineste partikler var fullstendig foroljet, slik at det oppstod en ensartet blanding hvis bestanddeler ikke var atskilt ved synlige grenseflater. Slammets konsistens var klebrig og seig, altså viskøs.

Målingene ga følgende verdier:

6 1 masse = 3 kg = 19000 kcal krympet til bare 2,660 1, dvs. 0,887 = 1 kg = 6333 kcal.

Disse verdiene over tilstandsformen og substansen hos slammet ifølge oppfinnelsen viser dets anvendelsesdyktighet ved

høyt rykks-bensinutvinnings-prosessen.

De støv som er framstilt ifølge prosesstrinnene 1 og 2 kan tilføres området for hydroterapien.

Bearbeidelsen av støvene for badeformål kan utføres på forskjellige måter, nemlig a) ved dosert tilsetning av varmtvann for tilberedning av badeslam, eller b) ved filtrering og utvinning av et aromatisk, brunlig farget helsebadevann, som er fritt for

svevestoffer fra ekstrakten.

Ved hjelp av framgangsmåten ifølge oppfinnelsen er det mulig å nyttiggjøre seg vedfattige bartroer og andre eldre bartrearter, særlig de omfattende avfallsmengdene som oppstår ved den nåværende beskatningen av bartrebestanden; en nyttiggjørelse som praktisk talt utgjør 100 %. Etter en tilsvarende bearbeidelse av produktet blir det tilgjengelig for energiforvaltningen eller hydroterapien. Avfall ved vedbestanddelen kan behandles måte rekultiveres med bartre, idet de torvfibrene som oppstår ved fjerning av fibre fra torven og som er mindreverdig som brennstoff, kan tjene som gjødning for bartrekulturer, hvor torvfibrene er høyverdige som humusdannende torvmold.

Framgangsmåten ifølge oppfinnelsen muliggjør en teknologisk forbindelse mellom utnyttelsen av bartrekulturer og torvmyrer, som begge må anses som energikilder. Bartrekulturene er kulturlandsskap, dvs. landskap som er omdannet av mennesker, mens torvmyrene er såkalte naturlandskaper, dvs. landskaper som er uberørt av mennesker.

Claims (5)

1. Framgangsmåte for bearbeidelse og utnyttelse av energirikt materiale, som treverkfrie deler av tre ("grønt materiale"), særlig kvister av nåletre med påsittende barnåler, hhv. skjelliknende blad, kongler og frøkapsler, eventuelt i blanding med torv eller olje, karakterisert ved at materialet males trinnvis fra grov til fin kornstørrelse, fra midlere kornstørrelse på 10 mm via midlere kornstørrelse på 0,5 til lmm, til en finmaling til støv med midlere kornstørrelse på 0,001 til 0,5 mm, og ved at det grov- og/eller finkornete oppmalte materialet ved temperatur fra 900°C til 1200°C blir behandlet med forgassingsmidler, som f.eks. luft, hydrogen, karbonsyre eller teknisk oksygen, eller tilsettes vann eller torv til et fuktighetsinnhold på minst 35%, hvoretter materialet bearbeides til en viskøs, seig masse, samt i en briketteringsanordning, så som ei briketteringspresse, blir formet til briketter, etter reduksjon av fuktighetsinnholdet til 20-25%, og at brikettene på i og for seg kjent måte underkastes en termisk tørking og forkokses.

2. Framgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det oppmalte materialet i findelt form og med en midlere partikkelstørrelse på 0,5-1 mm, blir siktet og herunder befridd for eventuelle fibriller, og at fuktighetsinnholdet i det således bearbeidete, oppmalte materialet ved dosert tilsetning av vann bringes opp til ca. 70% og i denne tilstanden påny underkastes en eller flere oppmalingsoperasjoner i ei sving- eller kolloidkvern, for finmaling til en midlere kornstørrelse på fra 0,001 til 0,5 mm.

3. Framgangsmåte i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at den opphetete, viskøse, seige massen som utvikles under findelingen og som, særlig på grunn av harpiksinnholdet er eltbar, blir formet samt komprimert uten vesentlig trykk i ekstrudere e.l. og tørket i en varm luftstrøm inntil den oppviser et fuktighetsinnhold på 8 til 10% og har krympet til harde biter.

4. Framgangsmåte i samsvar med krav 1 eller 2. karakterisert ved at det finest oppmalte materialet, som oppviser en midlere kornstørrelse på høyst 0,002 mm samt 5% vann, blandes med tungolje i et dosert forhold mellom vekt og volum, samt omdannes til drivstoffer, oljer og/eller gasser under innvirkning fra hydrogen i nærvær av katalysatorer.

5. Framgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det oppmalte materialet blir tilsatt såvel inntil 70-75% delvis avvannet torv som ca. 90 % vannholdig torv.