PL239255B1 - Sposób wytwarzania ekologicznego brykietu o podwyższonej kaloryczności - Google Patents

Abstract

Ujawniono zagadnienie zwiększenia kaloryczności brykietu z węgla drzewnego przy wykorzystaniu biomasy, co powoduje jednocześnie poprawę ekologiczności produktu poprzez wydzielanie mniejszej ilości szkodliwych substancji podczas spalania. Sposób wytwarzania brykietu polega na tym, że do rozdrobnionego węgla drzewnego i drobnoziarnistych trocin drzew liściastych (uziarnienie obu składników nie więcej niż 1 mm) w ilości 20 - 30% części wagowych suchej masy dodaje się jako spoiwo zżelowaną skrobię ziemniaczaną (o uziarnieniu poniżej 20 µm), w ilości 3% ÷ 4% części wagowych suchej masy, intensywne miesza się całość za pomocą szybkoobrotowego mieszadła, powodując bardzo wysoką jednorodność rozprowadzania składników i zapobiegając tworzeniu się zbyt dużych aglomeratów.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania ekologicznego brykietu z drobnoziarnistego węgla drzewnego i odpowiednich dodatków, o podwyższonej kaloryczności.

Ekologiczny brykiet o podwyższonej kaloryczności znajduje zastosowanie zarówno jako brykiet do grillowania, a dzięki wysokiej kaloryczności może być również stosowany jako materiał opałowy w piecach lub kominkach.

Znane są sposoby otrzymywania brykietu węglowego z domieszką rozdrobnionych surowców pochodzenia roślinnego.

Z polskiego opisu patentowego nr 205 759 znany jest sposób otrzymywania paliwa brykietowanego, w którym brykietowano rozdrobniony materiał węglowy z dodatkiem biomasy i skrobi pierwotnej lub modyfikowanej oraz kwasu ortofosforowego jako spoiwa (w ilości 5-12% wagowych). Całość poddaje się mieszaniu, ogrzewając jednocześnie do temperatury nie niższej niż 60°C w celu uaktywnienia właściwości wiążących spoiwa. W czasie mieszania i podgrzewania mieszankę natryskuje się wodą o temperaturze ok. 60°C oraz roztworem wodnym kwasu ortofosforowego w ilości od 0,8 do 1,2% wagowych w stosunku do ilości skrobi, w przeliczeniu na kwas ortofosforowy o stężeniu 70%.

Wadą tego rozwiązania jest konieczność stosowania kwasu ortofosforowego - substancja ta wypłukuje z organizmu magnez, wapń oraz żelazo, osłabia więc układ kostno-mineralny człowieka. Biorąc pod uwagę zastosowanie brykietu jako paliwa do grillowania jest to więc rozwiązanie szkodliwe dla zdrowia.

Wadą tego rozwiązania jest też natryskiwanie wodą, przez co brykiet ma większą wilgotność, a tym samym mniejszą kaloryczność.

Znany jest także z opisu PL 202 660 sposób brykietowania wysuszonych wytłoków z owoców. Takie rozwiązanie nie daje jednak wysokiej kaloryczności, a duża ilość dymu, który powstaje w procesie spalania wyklucza go z wielu zastosowań. Ponadto w wyniku spalania na ściankach pieców i kominów osadzają się kwasy owocowe, powodując korozję pieca, rur, ścian kominów, itp.

Istotą rozwiązania według wynalazku jest sposób wytwarzania ekologicznego brykietu o podwyższonej kaloryczności, polegający na dodaniu do rozdrobnionego węgla drzewnego drobnoziarnistych trocin drzew liściastych w ilości 20-30% wagowych suchej masy. Przy czym wielkość uziarnienia węgla drzewnego i trocin drzew liściastych wynosi nie więcej niż 1 mm, a wilgotność wszystkich składników jest nie większa niż 5%. Jako spoiwo dodaje się zżelowaną skrobię ziemniaczaną, w ilości 3 + 4% wagowych suchej masy. Istotne jest, żeby ziarna skrobi miały średnicę poniżej 20 μm. Następnie całość intensywnie miesza się za pomocą szybkoobrotowego mieszadła. Ważną rolę odgrywa średnica ziaren skrobi poniżej 20 μm. Ziarna małe cechują się wyższą zawartością fosforu, co powoduje wzrost lepkości (dzięki temu można ponad dwukrotnie zmniejszyć ilość zużywanej skrobi, która daje niewielką kaloryczność produktowi finalnemu, więc im wyższa jej zawartość tym niższa kaloryczność produktu końcowego). Dodanie zżelowanej wcześniej skrobi powoduje, że nie jest już konieczne natryskiwanie całej mieszanki wodą. Takie rozwiązanie powoduje obniżenie wilgotności produktu finalnego o ponad 3%, co ma przełożenie na wyższą kaloryczność produktu i tym samym poprawę jego właściwości jako paliwa. Dzięki temu uzyskujemy produkt finalny o wilgotności całkowitej 4,2% (najlepsze dostępne na rynku brykiety z węgla drzewnego mają wilgotność oscylującą w pobliżu 8%).

Składniki łączone są ze sobą w mieszalniku, który posiada mieszadło o kształcie sprężyny, dzięki czemu wytwarza silne zawirowania o prędkości 800 obr/min i powoduje równomierność rozprowadzania wszystkich składników (przede wszystkim zżelowanej skrobi), dzięki czemu zapewniona jest wysoka jakość produktu finalnego. Istotna jest kolejność i sposób dodawana składników - najpierw do mieszadła wsypywane są suche składniki (rozdrobniony węgiel drzewny i trociny drzew liściastych), następnie mieszadło wprawiane jest w ruch i dopiero wtedy stopniowo dodawana jest zżelowana skrobia. Powoduje to, że nie tworzą się tzw. aglomeraty wokół cząstek skrobi.

Po doprowadzeniu do powstania jednorodnej masy, powstałej z połączenia wszystkich składników, jest ona brykietowana.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest poprawienie kaloryczności brykietu - dotychczas produkowane brykiety z węgla drzewnego mają kaloryczność średnio około 20-21 GJ/tona, natomiast kaloryczność ekologicznego brykietu o podwyższonej kaloryczności wyniesie min. 24 GJ/tona, co jest wartością porównywalną do dobrej jakości węgla kamiennego.

Wynalazek, ze względu na zastosowanie w pełni naturalnych składników, wpływa na poprawę ekologiczności brykietu - w czasie spalania ekologicznego brykietu o podwyższonej kaloryczności

PL 239 255 BI osiąga się emisję tlenków węgla poniżej 250 mg/Nm³, emisję tlenków azotu poniżej 150 mg/Nm³ oraz pyłu poniżej 750 mg/Nm³, co stanowi wartości o około 15% niższe niż w przypadku spalania zwykłych brykietów z węgla drzewnego.

Ponadto już samo zastosowanie dodatku trocin jest rozwiązaniem ekologicznym - ogranicza bowiem zużycie węgla.

Rozwiązanie według wynalazku przedstawiono w przykładzie realizacji na rysunku.

Fig. 1 przedstawia schemat wytwarzania ekologicznego brykietu o podwyższonej kaloryczności (widok z boku).

Składniki w postaci zmielonego węgla drzewnego (1) i zmielonych trocin drzew liściastych (2) zostają umieszczone w mieszalniku (3), mieszadło wprawiane jest w ruch i dodawana jest zżelowana skrobia (4).

Po doprowadzeniu do powstania jednorodnej masy, powstałej z połączenia wszystkich składników, jest ona brykietowana za pomocą specjalnej prasy (5).

Claims (2)

1. Sposób wytwarzania ekologicznego brykietu o podwyższonej kaloryczności, znamienny tym, że do rozdrobnionego węgla drzewnego o wielkości uziarnienia nie więcej niż 1 mm dodaje się drobnoziarnistych trocin drzew liściastych o wielkości uziarnienia nie więcej niż 1 mm, w ilości 20-30% wagowych suchej masy, przy czym wilgotność wszystkich składników jest nie większa niż 5%, a jako spoiwo dodaje się zżelowana skrobię ziemniaczaną, w ilości 3 : 4% wagowych suchej masy, przy czym ziarna skrobi mają średnicę poniżej 20 pm, po czym całość intensywnie miesza się za pomocą szybkoobrotowego mieszadła.

2. Sposób wytwarzania ekologicznego brykietu o podwyższonej kaloryczności, według zastrz. 1, znamienny tym, że intensywnie miesza się składniki suche, czyli drobnoziarnisty węgiel drzewny i drobnoziarniste trociny drzew liściastych, za pomocą szybkoobrotowego mieszadła o kształcie sprężyny o wydajności mieszania 800 obr/min, a następnie dodaje się zżelowana skrobię i kontynuuje mieszanie.