NO328631B1 - Fremgangsmate for fremstilling av brenselskuler basert pa karbohydratholdig, biologisk rastoff - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen omfatter en fremgangsmåte for fremstilling av brenselskuler basert på karbohydratholdig, biologisk råstoff. Det særegne ved fremgangsmåten er at den omfatter følgende trinn: - som en minste bestanddel i en råstoffmasse for nevnte brenselskuler, å benytte minst én av følgende typer restmasse: - drank fra alkoholproduksjon, - bagasse fra sukkerrør, - pulp fra sukkerroe, og - pulp fra oljepalme; - å innrette nevnte råstoffmasse med en produksjonsfuktighet i området 50-75 vektprosent; - å omdanne råstoffmassen til kuleformede eller tilnærmet kuleformede enheter; og - å tørke de kuleformede enheter inntil disse har en restfuktighet på maksimum 12 vektprosent. Oppfinnelsen omfatter også anvendelse av karbohydratholdig, vegetabilsk restmasse som råstoff for fremstilling av brenselskuler, hvor råstoffet velges fra minst én av følgende typer restmasse: - drank fra alkoholproduksjon, - bagasse fra sukkerrør, - pulp fra sukkerroe, og - pulp fra oljepalme.

Description

FREMGANGSMÅTE FOR FREMSTILLING AV BRENSELSKULER BASERT PÅ KARBOHYDRATHOLDIG, BIOLOGISK RÅSTOFF

Oppfinnelsens område

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av et faststoffbrensel, i form av brenselskuler, basert i det minste på karbohydratholdig, vegetabilsk restmasse. En slik vegetabilsk restmasse utgjøres fortrinnsvis av vegetabilske reststoffer og/eller avfall fra næringsmiddelindustri, jordbruksvirksomhet og/eller treforedlingsindustri.

Ifølge oppfinnelsen benyttes restmasse fra bearbeiding og/eller prosessering av karbohydratholdig, vegetabilsk materiale som råstoff i angjeldende brenselskuler. Slikt råstoff kan bl.a. innbefatte bagasse fra pressing av sukkerrør, drank og annet avfall fra alkoholproduksjon i bryggerier og/eller brennerier, etc. Rå, utørket bagasse vil typisk ha en fuktighetsgrad i området 45-55 vektprosent, mens utørket drank ofte har en noe høyere fuktighetsgrad, typisk i området 60-70 vektprosent. Med en slik fuktighetsgrad utgjør disse vegetabilske råstoffer dårlige brenselsmaterialer, selv om de har relativt stor brennverdi i tørket tilstand. Ordet vegetabilsk i denne sammenheng er ment å omfatte karbohydratholdige råstoffer fra hele planteriket, og fra utpregede tresorter til utpregede plantevekster.

Angjeldende brenselskuler er godt egnet som brennstoff i bl.a. vanlige vedovner og pelletskaminer, men også i indust-rielle fyringsanlegg som er tilpasset slikt faststoffbrensel. Som fyringsmiddel kan slike kuler med fordel erstatte og/eller komplettere vanlige trepellets eller lignende.

Oppfinnelsen angår også anvendelse av bestemte karbohydratholdige, vegetabilske restmasser som råstoff for fremstilling av angjeldende brenselskuler.

Oppfinnelsens bakgrunn

Biobrensel i form av pellets er blitt et stadig vanligere fyringsmiddel både til husholdningsformål og til industri-formål. Det meste av slike brenselspellets er basert på rene restprodukter fra treindustrien, for eksempel ren sagflis og/eller kutterflis. Dette er et resultat av at det i dagens moderne samfunn forbrukes store mengder trevirke til andre formål enn fyring. Derved finnes det store mengder resttrevirke som er lett tilgjengelig for fremstilling av bl.a. trepellets, trebriketter og andre utforminger av trevirke-baserte brenselsprodukter. Ren torv, eller en blanding av torv og slikt resttrevirke, benyttes også i en viss grad til fremstilling av slike brenselsprodukter.

Ifølge dagens fremstillingsmetode gjennomgår slikt resttrevirke en relativt omfattende, utstyrskrevende, energikrevende og derved dyr prosess for å komme frem til det endelige brenselsprodukt, for eksempel trepellets. Den samme prosess benyttes også for fremstilling av pellets fra torv, eller fra en blanding av torv og resttrevirke. Denne fremstillingsprosess og dens brenselsprodukt, særlig trepellets, er belemret med en del tekniske, praktiske og økonomiske ulemper, hvilke vil bli belyst nærmere nedenfor.

Det finnes imidlertid en rekke andre brennbare råstoffer som i liten eller ingen grad benyttes til fremstilling av slikt prosessert faststoffbrensel, selv om disse ofte er billige, lett tilgjengelige og med fordel kunne utnyttes til slike formål. Slike andre brenselsråstoffer kan bl.a. stamme fra trær, planter, buskvekster, gresstyper, frukter, grønnsaker, rotfrukter, nøtter, skall og lignende, og de kan gjerne ha et eksotisk opphav. Disse brenselsråstoffer kan bl.a. omfatte trearter, dvs. rent trevirke, som vanligvis ikke benyttes for fremstilling av trepellets ifølge nevnte fremstillingsprosess, og/eller det kan dreie seg om typer resttrevirke som anses som mindreverdige til dette formål. Aktuelle brenselsråstoffer kan også omfatte restprodukter fra treforedlingsindustri og annen industrivirksomhet, eksempelvis resirkulert papir og papp. Alternative brenselsråvarer kan også tas ut mer eller mindre direkte fra naturen, eksempelvis i form av torv, kull, kullstøv, etc.

Årsakene bak den manglende utnyttelse av alternative bren-selsråstof f er kan være mange og forskjellige. For eksempel kan det dreie seg om at ressursmulighetene ikke er forespei-let eller utredet. Igangsettelse og/eller drift av slike prosjekter kan også hemmes av dårlig økonomi, liten interesse og innsatsvilje, miljøhensyn, politiske føringer, etc. Økonomien og levedyktigheten i slike prosjekter avhenger bl.a. av rå-stoffets beskaffenhet og tilgjengelighet i forhold til det aktuelle fremstillingssted. Geografiske avstander, topografi,

klima, infrastruktur og tilgjengelige transportmidler er derfor av stor betydning for slike prosjekter. Enn videre kan det skorte på nødvendig teknologi for uttak, frembringelse og fremstilling av det aktuelle alternative biobrensel. Det kan for eksempel dreie seg om at teknologien ikke finnes eller at den er utilstrekkelig, og/eller at teknologien er for dyr i anskaffelse og/eller i bruk.

Det foreligger således et behov for å tilveiebringe teknologi som muliggjør økonomisk interessant utnyttelse av alternative brenselsråstoffer for fremstilling av nye typer og/eller for-mer av faststoffbrensel. Angjeldende oppfinnelse søker derved å tilveiebringe en relativt enkel og kostnadseffektiv fremgangsmåte for fremstilling av brenselskuler basert på alternative, og gjerne eksotiske, brenselsråstoffer. Oppfinnelsen er basert på utnyttelse av hovedsakelig reststoffer og/eller avfall som kommer fra bearbeiding og/eller prosessering av karbohydratholdige, vegetabilske råstoffer. Slik restmasse kommer fortrinnsvis fra næringsmiddelindustri, jordbruksvirksomhet og/eller treforedlingsindustri. Det foreligger omfattende forekomster av slike reststoffer og/eller avfall, og de forekommer i forskjellige typer og omfang avhengig av bl.a. geografisk område og hvilken type virksomhet restmassen kommer fra. De fleste slike reststoffer og/eller avfall benyttes i liten eller ingen grad som råstoffer for fremstilling av forskjellige typer faststoffbrensel. Disse vegetabilske råstoffer vil bli omtalt i større detalj i det etterfølgende.

Kjent teknikk og ulemper med denne

Det er kjent å benytte rå vegetabilsk fibrig restmasse fra pressing av sukkerrør, såkalt bagasse, som brensel i bl.a. dampkjeler for produksjon av elektrisitet. Bagasse utgjøres av de ytre celluloseholdige fibere av sukkerrør og utgjør derfor et brennbart materiale. Som rå restmasse har bagasse imidlertid en typisk restfuktighet i området 45-55 vektprosent og utgjør derfor et dårlig brenselsmateriale i denne tilstand. Ettersom rå bagasse stort sett anses som et problematisk restavfall, foretas åpen brenning av store mengder rå bagasse uten noe videre formål enn å bli kvitt avfallet. Dette forårsaker derimot problematisk luftforurensning. I enkel-te geografiske områder benyttes også bagasse som råstoff for fremstilling av trekull.

WO 2006/081645 beskriver fremstilling av brenselspellets basert på diverse biologisk restavfall, herunder bagasse.

Videre beskriver DE 20 2006 013 363 fremstilling av pellets eller briketter basert på restavfall fra plantematerialer, herunder restavfall fra bryggerier og brennerier, slik som humlemask fra ølbrygging og drank fra brenning.

Verken WO 2006/081645 eller DE 20 2006 013 363 antyder at de angitte typer med biologisk restavfall kan benyttes til fremstilling av brenselskuler av angjeldende type.

Enn videre er det kjent å benytte kaffebønneskall som faststoffbrensel i for eksempel brennovner for fremstilling av teglstein.

Før øvrig finnes det en rekke andre karbohydratholdige, vegetabilske restmaterialer, deriblant med eksotisk opphav, som anses kun som avfall, og som brennes og/eller deponeres som avfall. Eksempler på slikt avfall er stengler, stilker, strå, skall, skrell, fiberbunter og lignende fra bearbeidelse og/eller prosessering av diverse vekster. Dette forårsaker ofte luftforurensning og/eller annen type miljøforurensing, bl.a. som følge av nedbryting og forråtnelse av avfallet med tilhørende skadedyr og mikrobiologisk aktivitet, hvilket også kan være helseskadelig. Mye slikt restavfall brennes åpent ved eller i nærhet av opphavsstedet, men det brennes også direkte i forbrenningsovner, for eksempel i fjernvarmeanlegg eller lignende. Noe slikt restavfall benyttes også til dyrefor eller i forbindelse med dyrehold, for eksempel som strø.

Mest kjent er imidlertid fremstilling av brenselspellets basert på (a) resttrevirke, (b) torv, eller (c) en blanding av resttrevirke og torv, slik som i nevnte, kjente prosess. Ifølge denne kjente prosess, males rent trevirke opp til treflis og/eller tremel som tørkes i én eller flere omganger, slik at den oppmalte tremasse til slutt får en fuktighetsgrad på ca. 5-10 vektprosent. Dette er en omfattende prosess som krever mye energi, som er belemret med store støvplager, og som derved er forbundet med fare for antennelse og brann. Den oppmalte og tørkede tremasse føres deretter inn i en pellet-presse og presses under stort trykk gjennom en metallmatrise (hullplate). Fra metallmatrisen ekstruderes sylindriske emner som brekker av, eller kuttes opp, i korte sylindriske staver. Når den oppmalte tremasse presses under stort trykk gjennom metallmatrisen, øker temperaturen i tremassen. Temperatur-økningen fører til at stoffet lignin frigjøres fra tremassen. Lignin virker som et bindemiddel i de ekstruderte staver når disse deretter avkjøles og blir til brenselspellets. Pga. denne ekstruderingsprosess får pellets en skinnende og glatt sylinderoverflate, og de blir harde og skal således være relativt formstabile. Derved skal de bedre kunne tåle den et-terfølgende håndtering, pakking og transport frem til bruker-stedene. En ytterligere trepellethardhet og fuktbestandighet kan oppnås ved å koke tremassen før den føres inn i pellet-pressen. Derved sprenges trefibrene i tremassen og frigjør ytterligere lignin som bindemiddel i de endelige trepellets. Sistnevnte trepellets benevnes gjerne som brune trepellets (til forskjell fra vanlige hvite trepellets). For fremstilling av trepellets, kan det også benyttes våt tremasse som ekstruderes slik som beskrevet ovenfor.

Slike kjente brenselspellets er, som nevnt, også belemret med en del tekniske og praktiske ulemper som i vesentlig grad kan unngås ved å benytte brenselskuler fremstilt ifølge den foreliggende fremgangsmåte. Som omtalt ovenfor, foreligger slike kjente brenselspellets ofte i form av korte sylindriske staver som typisk har en diameter på ca. 6-10 mm og en lengde på ca. 5-30 mm. Selv om stavenes sylinderform er en naturlig følge av fremstillingsprosessen, fører sylinderformen til en rekke praktiske ulemper. Sylindriske pelletstaver har som re-gel ujevne, røffe og oppflisede endeflater, selv om sylinder-overflaten er skinnende og glatt. Uregelmessige endeflater utgjør strukturelle svakheter som, når de utsettes mekaniske belastning, lett fører til oppflising og fragmentering av pelletene, og derved svekker deres formstabilitet. Denne form for pelletforvitring danner uønsket støv og mikrofliser. I tillegg kan ligninbindingen i slike pellets være til dels dårlig, hvilket ytterligere bistår pelletforvitringen og den tilhørende dannelse av støv og mikrofliser. Foruten å svekke stavpelletenes strukturelle integritet, kan dannelsen av støv og mikrofliser også føre til delvis farlige og/eller ugunstige tilstander i forbindelse med selve fyringsprosessen. Desintegrering av pellets i forbindelse med fyring kan bl.a. hemme forbrenningsprosessen ved at støv og mikrofliser helt eller delvis hindrer tilførselen av luft til forbrenningsprosessen. Støv og mikrofliser øker også muligheten for støv-eksplosjon i forbrenningsovnen og/eller i tilhørende utstyr. Av denne grunn advarer bl.a. pelletbransjen mot å la brenselspellets komme i berøring med plast og plastgjenstander, hvorved statisk elektrisitet kan oppstå og forårsake støv-eksplosjon. En sylindrisk pelletutforming hemmer også pellet-matingen til forbrenningsovnen. Av denne grunn er matekamre for slike pelletforbrenningsovner vanligvis forsynt med en mateskrue eller liknende mateanordning som tvangsmater sylindriske stavpellets inn i forbrenningsovnen. Ulempen med dette er imidlertid at forbrenningsovnens kompleksitet og pris øker, hvilket er en direkte følge av den sylindriske pelletutforming. Ovennevnte, kjente prosess for fremstilling av brenselspellets, men også den sylindriske stavutforming av slike pellets, er derfor assosiert med en rekke vesentlige problemer.

For øvrig er fremstilling og bruk av blokkformede brenselsbriketter belemret med mange av de samme tekniske og praktiske ulemper som brenselspellets er, og som i vesentlig grad kan unngås ved å benytte brenselskuler fremstilt ifølge den foreliggende fremgangsmåte. Slike briketter vil typisk ha en sylindrisk, rektangulær eller kvadratisk utforming, hvilket vanligvis innebærer at brikettene også har ujevne, røffe og oppflisede sideflater. Uregelmessige sideflater utgjør strukturelle svakheter som, når de utsettes mekaniske belastning, lett fører til oppflising og fragmentering av brikettene; dette i likhet med pellets. Denne desintegrering svekker brikettenes formstabilitet og kan føre til dannelse av støv og mikrofliser, slik at delvis farlige og/eller ugunstige tilstander, herunder støveksplosjon og støvplager, kan oppstå i forbindelse med henholdsvis fyringsprosessen og håndtering-en av brikettene.

Det er således åpenbart at den kjente teknikk for fremstilling av pellets og briketter er omfattende, utstyrskrevende, energikrevende, dyr og til dels farlig, hvilket krever stor-skalaproduksjon for å være økonomisk interessant.

Vegetabilske råstoffer for brenselskuler

For bedre å definere oppfinnelsen, vil det i det etterfølgen-de bli gitt en nærmere beskrivelse av råstoffer som kan inngå i angjeldende brenselskuler, og som i det minste omfatter karbohydratholdig, vegetabilsk restmasse fra bearbeiding og/eller prosessering av minst ett karbohydratholdig, vegetabilsk råstoff. Som potensielt tilsetningsmateriale, kan det også benyttes oppstykket eller oppmalt trevirke, siv, gress og lignende vegetabilsk materiale som ikke utgjør en rest fra industriell bearbeiding og/eller prosessering.

Det er særlig vegetabilske reststoffer og/eller avfall fra næringsmiddelindustri, jordbruksvirksomhet og/eller treforedlingsindustri som søkes utnyttet i denne oppfinnelse. Dette har sin begrunnelse i at slik restmasse ofte er lett tilgjengelig og billig, ofte gratis, og at denne restmasse ofte anses som et uønsket og problematisk avfall.

Enn videre er det særlig karbohydrater i form av cellulose, hemicellulose, lignocellulose og lignende som utgjør det brennbare materiale i nevnte restmasse. Slik restmasse kan også inneholde lignin, diverse planteoljer, eventuelle reststoffer i form av enkle sukkerarter og stivelse, diverse proteiner og mineraler samt askestoffer, hvorav de fleste av disse også utgjør brennbare materialer. Mange av disse stof-fene, deriblant lignin, sukker, stivelse, planteolje og/eller proteiner, virker som limestoff i den masse de opptrer. Dette limestoff utnyttes fordelaktig i angjeldende oppfinnelse ved at brenselskulenes hovedråstoffer, dvs. drank, bagasse, pulp av sukkerroe (også benevnt sukkerbete) og/eller pulp av oljepalme, inneholder slike naturlige limestoffer. I naturlig tilstand foreligger disse vegetabilske hovedråstoffer vanligvis som relativt våte restmasser med fuktighetsgrader i området 40-70 vektprosent.

Angjeldende vegetabilske råstoffmasse kan komme fra en rekke karbohydratholdige planter, trær, siv, gress, belgfrukter, rotfrukter, frukter og nøtter. Som eksempler på slike vekster, er sukkerrør (fra gresslekten Saccharum), sukkerroe (Beta vulgaris) og oljepalme (fra familien Arecaceae) allere-de nevnt, men de kan også omfatte diverse typer kornslag, poteter, ris, mais, bønner (deriblant soyabønner), jordnøtter, raps, rybs, diverse typer bær og frukt, banan, kokosnøtt, bambus, kassava (maniok), durra (fra Sorghum slekten), bom-ull, lin, jute, hamp, rami, hirse, te og tobakk. Slike vegetabilske råstoffer kan stamme både fra jordbruksvirksomhet, næringsmiddelindustri og treforedlingsindustri. Således kan angjeldende råstoffmasse omfatte hensiktsmessige, karbohydratholdige råstoffer fra hele planteriket, og fra utpregede tresorter, via diverse arter siv og gress, til utpregede planter, bær og grønnsaker. Det er særlig vegetabilske råstoffer på land som er av interesse, men det kan også tenkes å benytte vegetabilske råstoffer med opphav i hav, elver og/eller innsjøer.

Derved kan den vegetabilske råstoffmasse omfatte både treaktige og ikke-treaktige råstoffer og kan omfatte alt fra utpreget fibrige materialer (for eksempel diverse trevirke, papir, papp, bagasse) til utpreget ikke-fibrige materialer (for eksempel drank fra alkoholproduksjon).

Materialer med fibrig eller annen integritetsfremmende struktur kan med fordel utnyttes som et armerende materiale i angjeldende brenselskuler. Slikt armerende materiale kan bl.a. omfatte rent trevirke, resttrevirke, papir, papp fra tre-foredlingsindustrien. Som et alternativ eller tillegg, kan slikt armerende materiale omfatte vegetabilsk restavfall i form av blader, stengler, stilker, strå, fibrer, fiberbunter, belger, kapsler, kolber, og/eller skall fra jordbruks-og/eller industrivirksomhet. Slikt restavfall er ofte relativt tørt og typisk med en fuktighetsgrad i området 8-15 vektprosent, i hvilken tilstand dette restavfall er godt egnet som brensel.

Formålstjenlige, vegetabilske råstoffer fra jordbruksvirksomhet og treforedlingsindustri er relativt åpenbare, mens vegetabilske råstoffer, herunder reststoffer og/eller avfall, fra næringsmiddelindustrien kan være mindre åpenbare. Av denne grunn vil det nå bli gitt eksempler på formålstjenlige, vegetabilske råstoffer fra næringsmiddelindustrien.

Slike vegetabilske råstoffer omfatter bl.a. reststoffer fra sikting, maling eller annen behandling av korn eller belgfrukter, herunder følgende kategorier: A. Kli , spissmel og andre reststoffer fra maling av korn .

Denne kategori består hovedsakelig av biprodukter fra maling av hvete, rug, bygg, havre, mais, ris, korn av sorghum og bokhvete. Et biprodukt er kli, som omfatter kornets ytre skall med fastsittende mindre rester av kjernen og litt mel. Et annet biprodukt er spissmel, som hovedsakelig består av de finere skalldeler som blir tilbake ved siktingen, samt litt mel.

B. Reststoffer fra sikting eller annen behandling av korn .

Denne kategori består av restoffer fra sikting av kornet, men før maling av dette, og omfatter vanligvis av følgende bestanddeler: - mindre misdannede, knuste eller oppsmuldrede korn av diverse kornslag; - frø fra viltvoksende planter blandet med nevnte kornslag; og - fragmenter av blader, stilker, mineraler, etc; - reststoffer fra rengjøring av siloer, skipsrom, etc, hvor disse har stort sett den samme sammensetning som nevnt ovenfor; - hinner som er fjernet fra riskorn og lignende under slipe-prosessen; og - reststoffer etter avskalling, valsing, bearbeiding til flak eller perlegryn, snitting eller grovknusing av korn og lignende . C. Reststoffer og avfall av liknende slag fra maling eller annen bearbeiding av belgfrukter .

Denne kategori omfatter bl.a. hele maiskolber som er malt med eller uten ytterskall.

Slike restprodukter fra næringsmiddelindustrien omfatter også restmasse fra fremstilling av sukker og stivelse, samt restmasse fra bryggerier og brennerier.

Slike restmasser kan innbefatte følgende kategorier:

D. Reststoffer fra stivelsesfremstilling og liknende reststoffer ( av mais , ris , poteter , etc ).

Denne kategori består hovedsakelig av trevlede, protein-holdige bestanddeler som vanligvis foreligger i form av pelleter eller mel, men også i form av kaker.

E. Pulp av sukkerroe ( betepulp ).

Betepulp er det produkt som blir tilbake etter at sukkersaften er trukket ut fra roten av sukkerroen (sukkerbeten). Slik betepulp kan foreligge både i våt og tørket tilstand.

F. Bagasse .

Som nevnt er bagasse et avfallsprodukt som består av den trevlede (fibrige) masse som blir tilbake av sukkerrøret etter at dette er presset og sukkersaften er trukket ut. Bagasse foreligger vanligvis i våt tilstand.

G. Andre avfallsprodukter fra sukkerfrems ti 11 ing .

Slike avfallsprodukter omfatter skumavfall, filtrerings-avfall, etc.

H. Pulp av oljepalme .

Dette er restprodukter, for eksempel fibere og trevlede bun-ter av restmasse, fra bearbeiding av oljepalmer. Rå pulp av oljepalme kan være oljeholdig og foreligger ofte i relativt våt tilstand, gjerne med en fuktighetsgrad i området 40-55 vektprosent. I. Drank og annet avfall fra bryggerier og / eller brennerier .

Denne kategori omfatter bl.a. drank fra alkoholproduksjon i bryggerier og/eller brennerier. Drank er et vellingaktig avfall som blir tilbake etter at etter at sukker og/eller stivelse i råstoffet i brygge- eller brenneprosessen er omdannet til alkohol. Det foreligger forskjellige typer drank, hvilket avhenger av råmaterialet som benyttes til alkoholproduksjon. Drank av korn (bygg, rug, etc.) samt mais fås ved ølbrygging og består av maltavfallet som blir igjen etter at vørteret er trukket ut av råstoffet. Drank av bær, frukt og lignende (også benevnt som vinberme) fås ved fremstilling av vin. Det fås også drank fra destillasjon av korn, mais, ris, poteter, frø, etc. Slikt avfall fås også fra destillasjon av sukker-betemelasse. Denne kategori omfatter også utkokt humle. Som nevnt foreligger slik drank vanligvis i våt tilstand, men den kan også foreligge i tørket tilstand.

Nevnte restprodukter fra næringsmiddelindustrien kan også omfatte oljekaker og andre faste reststoffer etter utvinning av vegetabilske fettstoffer eller oljer fra fett- eller oljeholdige vekster. Det kan således dreie seg om restprodukter etter utvinning av for eksempel soyaolje fra soyabønner, jordnøttolje fra jordnøtter, rapsolje fra rapsfrø, eller olje fra oljeholdige frø, frukter og kornkimer, deriblant linfrø, bomullsfrø, sesamfrø, sennepsfrø, kopra, riskli, etc. Noen slike typer oljekaker og faste reststoffer utgjør imidlertid verdifullt dyrefor og kan derfor være av mindre interesse som råstoff i angjeldende brenselskuler.

Næringsmiddelindustrien kan også være belemret med vegetabilske matråstoffer, for eksempel diverse kornprodukter, som av en eller annen grunn er blitt skjemt, for eksempel mugg-befengt, og som derved er lite egnet til menneskeføde og/eller dyrefor. Slike vegetabilske råstoffer kan eventuelt også benyttes i angjeldende brenselskuler.

Oppfinnelsens formål

Oppfinnelsens overordnede formål er å tilveiebringe en teknologi som muliggjør en mer allsidig og kostnadseffektiv utnyttelse av alternative råstoffer for fremstilling av faststoffbrensel basert i det minste på vegetabilske reststoffer og/eller avfall, fortrinnsvis fra næringsmiddelindustri, jordbruksvirksomhet og/eller treforedlingsindustri. Det er særlig på bagasse, drank, pulp fra sukkerroe og/eller pulp fra oljepalme som er av interesse som hovedråstoffer.

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å unngå eller vesentlig redusere ovennevnte ulemper forbundet med kjent teknikk for fremstilling av brenselspellets, men også ulemper assosiert med utformingen av slike pellets.

Hvordan formålene oppnås

Nevnte formål oppnås ved trekk som er angitt i følgende beskrivelse, og som de etterfølgende patentkrav er basert på.

Ifølge et første aspekt ved oppfinnelsen tilveiebringes en fremgangsmåte for fremstilling av brenselskuler basert på karbohydratholdig, biologisk råstoff. Fremgangsmåten omfatter følgende trinn: (A) som en minste bestanddel i en råstoffmasse for fremstilling av brenselsenheter, å benytte minst én av følgende typer

restmasse:

- drank fra alkoholproduksjon,

- bagasse fra sukkerrør,

- pulp fra sukkerroe, og

- pulp fra oljepalme; (B) å innrette nevnte råstoffmasse med en produksjonsfuktighet i området 50-75 vektprosent;

(C) å omdanne råstoffmassen til mindre enheter; og

(D) å tørke enhetene inntil disse har en restfuktighet på

maksimum 12 vektprosent. Det særegne ved fremgangsmåten er at

den i trinn (C) omfatter:

- å ekstrudere råstoffmassen gjennom en hullplate for derved å danne en streng av råstoffmassen;

- å dele nevnte streng i enheter; og

- å føre nevnte enheter av strengen gjennom et periferisk roterende rør for derved å danne kuleformede eller tilnærmet kuleformede enheter av råstoffmassen, idet de kuleformede enheter utgjør nevnte brenselskuler.

I trinn (B) kan råstoffmassen med fordel innrettes med en produksjonsfuktighet i området 60-70 vektprosent.

I trinn (C) kan det periferisk roterende rør, om nødvendig eller ønskelig, også dreies frem og tilbake omkring en for røret transvers dreieakse, såkalt dobbelt rotasjon. Slik dob-bel rotasjon innebærer at rørets ender beveges vekselvis opp og ned samtidig som røret roterer omkring sin lengdeakse. Derved eltes nevnte råstoffenheter inntil disse blir kuleformede eller tilnærmet kuleformede.

Selv om en hvilken som helst egnet størrelse kan benyttes, kan nevnte streng av råstoffmasse med fordel deles i enheter med tverrmål og lengde i området 5-25 mm, og fortrinnsvis i området 10-15 mm. Enn videre er det fordelaktig om enhetens tverrmål og lengde er omtrent like, hvilket letter eltingen av råstoffenhetene i det roterende rør.

I trinn (C) kan råstoffmassen med fordel ekstruderes gjennom en hullplate med sirkulære huller. Nevnte streng av råstoffmasse, og derved enheter av denne, får derved et sirkulært tverrsnitt, hvilket ytterligere letter omdanningen av råstoffenhetene til kuleformede enheter.

I trinn (D), dvs. i den avslutningsvise tørkeprosess, kan de kuleformede enheter av råstoffmassen med fordel tørkes i en

tørkesilo, for eksempel en tørkesilo av samme type som benyttes til tørking av korn. I denne sammenheng har brenselskuler med en diameter på 10-15 mm vist seg mest gunstige for å opp-nå en hurtig og kostnadseffektiv tørking av disse. Under

gunstige værforhold kan vanlig luft benyttes i tørke-prosessen, men tilførsel av varmluft kan også være nødvendig under mindre gunstige forhold.

De kuleformede enheter av råstoffmassen tørkes fortrinnsvis inntil disse har en restfuktighet på maksimum 10 vektprosent.

I trinn (A) av fremgangsmåten kan, som nevnt, én eller flere av nevnte typer vegetabilsk restmasse benyttes hensiktsmessig i råstoffmassen. Om nødvendig eller ønskelig, oppstykkes og/eller oppmales råstoffet til ønsket størrelse og/eller form for den videre produksjon av brenselskuler fra råstoffmassen.

Samtlige av nevnte typer restmasse som inngår i råstoffmassen, inneholder naturlige limestoffer (jfr. omtale av disse ovenfor) som utnyttes fordelaktig ved at de effektivt bin-der råstoffmassen sammen både i forbindelse med fremstilling av angjeldende brenselskuler, men også i forbindelse med den etterfølgende håndtering, transport og fyring med kulene.

For øvrig behøver ikke angjeldende brenselskuler å ha en fullstendig sfærisk form, og de kan like gjerne ha en noe irregulær kuleform, for eksempel en oval kuleform.

Brenselskuler basert på drank er blitt målt med en brennverdi på ca. 19,5 MJ/kg, mens brenselskuler basert på bagasse er blitt målt med en brennverdi på ca. 17,0 MJ/kg. Til sammen-likning har kjente trepellets en typisk brennverdi i området 14,4-18,8 MJ/kg. Dette viser tydelig at angjeldende brensels-råstof f er kan utvise tilsvarende brennverdier.

I tillegg til disse typer restmasse, kan også andre vegetabilske materialer inngå i råstoffmassen, deriblant slike vegetabilske råstoffer som er omtalt i større detalj ovenfor.

Således kan det, i trinn (A) av fremgangsmåten, med fordel benyttes armerende, vegetabilsk materiale i råstoffmassen for angjeldende brenselskuler. Dette armerende materiale danner en armerende struktur i råstoffmassen og derved i brenselskulene. Denne struktur kan ha form av et armerende flettverk eller lignende som, sammen med nevnte, naturlige limestoff i råstoffmassen, tjener til å binde sammen og forsterke brenselskulene. Kulene får derved en kontinuerlig, jevn og sterk overflate som oppviser en langt større strukturell integritet enn for sylindriske stavpellets. En slik armerende struktur er nyttig både for tildannelsen og tørkingen av slike brenselskuler, men den er også nyttig i forbindelse med den etterfølgende håndtering, transport og fyring med kulene. Armeringseffekten har vist seg spesielt nyttig i forbindelse med den avslutningsvise tørking av kulene, idet armeringen bidrar til å hindre oppsprekking av kulene når disse tørker og krymper noe. En slik naturlig, armerende struktur kan således være nyttig ved at den bidrar til å hindre desintegrering av brenselskulene i deres helhetlige livsløp.

Som armerende, vegetabilsk materiale kan det eksempelvis benyttes minst én av følgende typer vegetabilsk materiale: - rent trevirke, for eksempel trearter som vanligvis ikke benyttes for fremstilling av trepellets og lignende; - resttrevirke, for eksempel typer resttrevirke som anses som mindreverdige for fremstilling av trepellets og lignende; - celluloseholdig restmateriale fra treforedlingsindustri, for eksempel oppmalt cellulose i form av papir, papp og lignende, og gjerne rene, resirkulerte celluloseprodukter; - uprosessert fibrig restmateriale fra minst én av næringsmiddelindustri og jordbruksvirksomhet, herunder minst én av blader, stengler, stilker, strå, fibrer, fiberbunter, belger, kapsler, kolber, skall, kli og kornavrens fra assosierte vegetabilske vekster.

I denne sammenheng kan det eksempelvis benyttes lett tilgjengelige trearter som vokser i nærheten av produksjons-stedet, eller trearter som vanligvis ikke benyttes for fremstilling av trepellets. Det kan også benyttes typer resttrevirke som anses som mindreverdige til dette formål, for eksempel bark og hunved.

Enn videre inneholder ofte bagasse og pulp fra sukkerroe og oljepalme slikt uprosessert fibrig restmateriale. Slikt restmateriale kan derved erstatte annet armerende materiale av ovennevnte typer.

Således kan det i én utførelse av fremgangsmåten benyttes følgende vegetabilske råstoffmasse:

- 50-70 vektprosent av nevnte typer restmasse; og

- 30-50 vektprosent av nevnte armerende, vegetabilske materiale, for eksempel oppmalt papir og/eller papp.

Derved kan det i den vegetabilske råstoffmasse eksempelvis benyttes: - 50-70 vektprosent, og fortrinnsvis 55-65 vektprosent, av nevnte typer restmasse; - 10-30 vektprosent, og fortrinnsvis 15-25 vektprosent, av minst én av nevnte rene trevirke og nevnte resttrevirke, for eksempel oppmalt treflis av bjørk eller lignende; og - 10-30 vektprosent, og fortrinnsvis 15-25 vektprosent, av minst én av nevnte celluloseholdige restmateriale og nevnte uprosesserte, fibrige restmateriale, for eksempel tørket gress av typen Phalaris, også benevnt som strandrør.

I rå, utørket tilstand har ovennevnte typer vegetabilsk restmasse (drank, bagasse, pulp av sukkerroe og oljepalme) en fuktighetsgrad beliggende typisk i området 40-75 vektprosent, slik som nevnt ovenfor. Restmassen kan med fordel tas ut direkte fra opphavsstedet i en slik rå, utørket tilstand samt lagres i denne tilstand ved eller i nærhet av produksjons-stedet for angjeldende brenselskuler. Selv om en slik innled-ningsvis, fuktig restmasse er å foretrekke, forutsetter fremgangsmåten ikke at det benyttes en slik fuktig restmasse.

Ifølge trinn (B) i fremgangsmåten innrettes råstoffmassen med en produksjonsfuktighet i området 50-75 vektprosent. Hvordan råstoffmassen innrettes med denne produksjonsfuktighet, avhenger av den ønskede produksjonsfuktighet og nevnte rest-masses innledningsvise fuktighetsgrad. Dersom nevnte restmasse har mindre fuktighetsgrad enn den ønskede produksjonsfuktighet, tilsettes vann og/eller annet fuktig, vegetabilsk materiale inntil riktig produksjonsfuktighet oppnås. Dersom nevnte restmasse har større fuktighetsgrad enn den ønskede produksjonsfuktighet, tilsettes vegetabilsk materiale med mindre fuktighetsgrad enn restmassens fuktighetsgrad inntil riktig produksjonsfuktighet oppnås. Slikt tørrere vegetabilsk materiale kan med fordel utgjøres av ovennevnte restavfall, som typisk har en fuktighetsgrad i området 8-15 vektprosent, og som gjerne også er fibrig og derved armerende i kulenes råstoffmasse.

Ifølge et andre aspekt omfatter oppfinnelsen også anvendelse av karbohydratholdig, vegetabilsk restmasse som råstoff for fremstilling av brenselskuler ifølge en hvilken som helst ut-førelse av ovennevnte fremgangsmåte. Dette innebærer at råstoffet i denne anvendelse velges fra minst én av følgende typer restmasse:

- drank fra alkoholproduksjon,

- bagasse fra sukkerrør,

- pulp fra sukkerroe, og

- pulp fra oljepalme.

Fordeler med oppfinnelsen

Ved å benytte den foreliggende fremgangsmåte, kan ovennevnte problemer og ulemper med den kjente teknikk i stor grad unngås .

For det første unngår man eller i vesentlig grad reduserer de store støvplager og faren for antennelse og brann som ovennevnte, kjente prosess for fremstilling av brenselspellets og brenselsbriketter er belemret med, hvilket følger av at tre-virket males opp og tørkes i store tørkeovner før det oppmalte trevirke utformes som pellets eller briketter. Dette føl-ger av at den foreliggende fremgangsmåte benytter seg av en vegetabilsk råstoffmasse som innrettes med en produksjonsfuktighet i området 50-75 vektprosent før råstoffmassen omdannes til kuleformede eller tilnærmet kuleformede enheter. Råmate-rialene behandles derved i kald tilstand, slik at tørking i tørkeovner og lignende ikke er nødvendig. Dette er en vesentlig billigere og sikrere måte å behandle råstoffmassen på enn det nevnte, kjente fremstillingsprosess for brenselspellets eller brenselsbriketter kan forevise.

For det andre unngår man nevnte håndterings- og bruksrelater-te forvitring som kjente brenselspellets og brenselsbriketter er belemret med ved at angjeldende brenselskuler har en kontinuerlig, jevn og sterk overflate som oppviser en langt større strukturell integritet enn det sylindriske stavpellets og blokkformede brenselsbriketter kan oppvise.

For det tredje har angjeldende brenselskuler den gunstige virkning at de lett lar seg mate fra et matekammer og inn i en forbrenningsovn ved at de, pga. sin form, triller ved hjelp av tyngdekraften. I motsetning til kjente pelletsovner, behøver derfor forbrenningsovnen ikke å være forsynt med en mateanordning, eksempelvis en mateskrue, for å mate fast-stoff brenselet inn i ovnen. En forbrenningsovn for angjeldende brenselskuler kan derfor være av en enklere og billigere konstruksjon enn en pelletsovn.

Til slutt er angjeldende brenselskuler, pga. av sin kuleform, også lettere å tørke enn stavformede pellets og blokkformede briketter. Dette har sin årsak i at tørkemediet, som vanligvis vil bestå av luft, lettere strømmer gjennom en masse bestående av kuler enn en masse bestående av stavformede pellets eller blokkformede briketter.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av brenselskuler basert på karbohydratholdig, biologisk råstoff, hvor fremgangsmåten omfatter følgende trinn: (A) som en minste bestanddel i en råstoffmasse for fremstilling av brenselsenheter, å benytte minst én av følgende typer restmasse: - drank fra alkoholproduksjon, - bagasse fra sukkerrør, - pulp fra sukkerroe, og - pulp fra oljepalme; (B) å innrette nevnte råstoffmasse med en produksjonsfuktighet i området 50-75 vektprosent; (C) å omdanne råstoffmassen til mindre enheter; og (D) å tørke enhetene inntil disse har en restfuktighet på maksimum 12 vektprosent, karakterisert ved at fremgangsmåten, i trinn (C), omfatter: - å ekstrudere råstoffmassen gjennom en hullplate for derved å danne en streng av råstoffmassen; - å dele nevnte streng i enheter; og - å føre nevnte enheter av strengen gjennom et periferisk roterende rør for derved å danne kuleformede eller tilnærmet kuleformede enheter av råstoffmassen, idet de kuleformede enheter utgjør nevnte brenselskuler.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det periferisk roterende rør også dreies frem og tilbake omkring en for røret transvers dreieakse, såkalt dobbelt rotasjon.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at nevnte streng av råstoffmasse deles i enheter med tverrmål og lengde i området 5-25 mm.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at strengen av råstoffmasse deles i enheter med tverrmål og lengde i området 10-15 mm.

5. Fremgangsmåte et hvilket som helst av kravene 1-4, karakterisert ved at råstof fmassen ekstruderes gjennom en hullplate med sirkulære huller, hvorved nevnte strengen av råstoffmasse, og derved enheter av denne, får et sirkulært tverrsnitt.

6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-5, karakterisert ved at de kuleformede enheter av råstoffmassen tørkes i en tørkesilo.

7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-6, karakterisert ved at de kuleformede enheter av råstoffmassen tørkes inntil disse har en restfuktighet på maksimum 10 vektprosent.

8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-7, karakterisert ved at råstof fmassen innrettes med en produksjonsfuktighet i området 60-70 vektprosent .

9. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-8, karakterisert ved at det i råstof fmassen også benyttes armerende, vegetabilsk materiale, idet dette armerende materiale danner en armerende struktur i nevnte brenselskuler.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at det som armerende, vegetabilsk materiale, benyttes minst én av følgende typer vegetabilsk materiale: - rent trevirke; - resttrevirke; - celluloseholdig restmateriale fra treforedlingsindustri ; - uprosessert fibrig restmateriale fra minst én av næringsmiddelindustri og jordbruksvirksomhet.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 9 eller 10, karakterisert ved at det i råstoffmassen benyttes: - 50-70 vektprosent av nevnte typer restmasse; og - 30-50 vektprosent av nevnte armerende, vegetabilske materiale.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at det i råstoffmassen benyttes: - 50-70 vektprosent av nevnte typer restmasse; - 10-30 vektprosent av minst én av nevnte rene trevirke og nevnte resttrevirke; og - 10-30 vektprosent av minst én av nevnte celluloseholdige restmateriale og nevnte uprosesserte, fibrige restmateriale.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at det i råstoffmassen benyttes: - 55-65 vektprosent av nevnte typer restmasse; - 15-25 vektprosent av minst én av nevnte rene trevirke og nevnte resttrevirke; og - 15-25 vektprosent av minst én av nevnte celluloseholdige restmateriale og nevnte uprosesserte, fibrige restmateriale.

14. Anvendelse av karbohydratholdig, vegetabilsk restmasse som råstoff for fremstilling av brenselskuler ifølge et hvilket som helst av kravene 1-13.