PL249619B1 - Paliwo z biomasy uszlachetnione kompozycją dodatków, mające formę pelletów - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest paliwo z biomasy uszlachetnione kompozycją dodatków, mające formę pelletów, zawierające słomę konopną, osady ściekowe i trociny drewna z drzew iglastych, które charakteryzuje się tym, że jako kompozycję dodatków zawiera kompozycję kaolinu i tlenku wapnia, a w skład paliwa wchodzi: składnik I, w ilości 99% (m/m), w przeliczeniu na całkowitą masę paliwa z biomasy uszlachetnionego kompozycją dodatków, mającego formę pelletów, który to składnik I składa się ze słomy konopnej w ilości od 69% do 71% (m/m), suchych osadów ściekowych w ilości od 7% do 9% (m/m) i trocin drewna z drzew iglastych w ilości od 21% do 23% (m/m), dokładnie ze sobą zmieszanych; oraz składnik II, w ilości 1% (m/m), w przeliczeniu na całkowitą masę paliwa z biomasy uszlachetnionego kompozycją dodatków, mającego formę pelletów, który to składnik II stanowi kompozycja dodatków złożona z kaolinu w ilości od 49% do 51% (m/m) i tlenku wapnia w ilości od 49% do 51% (m/m), dokładnie ze sobą zmieszanych; które to składniki I i II są ze sobą zmieszane i dokładnie ujednorodnione, a następnie poddane procesowi granulacji.

Description

DZIEDZINA TECHNIKI

Przedmiotem wynalazku jest paliwo z biomasy, uszlachetnione kompozycją dodatków, mające formę pelletów. Kompozycja dodatków poprawia wytrzymałość mechaniczną pelletów oraz podwyższa temperatury topliwości popiołów powstających w procesie spalania tego paliwa.

STAN TECHNIKI

Biopaliwa są paliwami o mniejszej tendencji do tworzenia niebezpiecznych zanieczyszczeń, a ich spalanie ma korzystniejszy bilans dwutlenku węgla od paliw kopalnych.

Pellet wytworzony w procesie aglomeracji z paliwa z biomasy charakteryzujący się zbyt niską wytrzymałością mechaniczną ulega rozkruszeniu w trakcie transportu i podawania do pieca lub kotła generując straty, zanieczyszczenie oraz zagrożenie pożarowe.

Temperatury topliwości popiołów ze spalania paliwa z biomasy są niższe niż ze spalania paliw kopalnych. Niskie temperatury topliwości popiołów są powodem żużlowania pieców lub kotłów opalanych paliwem z biomasy oraz przyspieszonej korozji urządzeń grzewczych.

Wymienione powyżej problemy można ograniczać transportując i spalając pellet uszlachetniony dodatkami dedykowanymi do stosowania do paliwa stałego wytwarzanego z biomasy.

W zgłoszeniu opisu patentowego PL 395378 „Sposób wytwarzania pelletu opałowego oraz pellet opałowy” przedstawiono pellet opałowy, do produkcji którego zastosowano suszone osady ściekowe.

W opisie patentowym PL 214121 „Sposób wytwarzania peletu opałowego i pelet opałowy” opisano sposób na otrzymanie paliwa w formie pelletu z wykorzystaniem zwierzęcej mączki mięsno-kostnej oraz pierza, z dodatkiem otrąb, słomy, makuchów i śrut roślin oleistych i zastosowaniem tłuszczów zwierzęcych i roślinnych jako lepiszczy.

W opisie patentowym PL 215280 „Sposób wytwarzania granulatu z biomasy z wykorzystaniem naturalnego lepiszcza oraz instalacja do wytwarzania granulatu z biomasy z wykorzystaniem naturalnego lepiszcza” przedstawiono metodę otrzymywania pelletu opałowego z biomasy, w którym to pellecie jako lepiszcze zastosowano substrat pofermentacyjny powstały w wyniku procesu biogazowego.

Autorzy zgłoszenia opisu patentowego PL 421069 „Granulat (pellet) jako paliwo stałe z mieszanki trocin sosnowo-świerkowych i innych składników” opisują metodę otrzymywania pelletów z trocin z otrębami żytnimi.

W zgłoszeniu opisu patentowego PL 427593 „Pellet na bazie osadów ściekowych oraz sposób jego wytwarzania” ujawniono metodę otrzymywania paliwa w postaci pelletu, w skład którego wchodzą wióry drzewne, osady ściekowe i słoma traw w różnym stosunku wagowym.

W zgłoszeniu opisu patentowego PL 380210 „Paliwo i/lub pasza na bazie materiałów roślinnych” ujawniono sposób na wytworzenie pelletów z otrębów z młynów, słodowni lub gorzelni.

W zgłoszeniu opisu patentowego JP 2019172766 „Producing method for fuel pellet” przedstawiono metodę otrzymywania pelletów z biomasy - bambusu, w której to metodzie osady ściekowe wykorzystywane są jako lepiszcze.

Autorzy zgłoszenia opisu patentowego TW 201833314 „Production method of densified refuse derived fuel from organic sludge and densified refuse derived fuel” opisali sposób otrzymywania zagęszczonego paliwa z resztek jedzenia i osadów organicznych połączonych lepiszczem, które może być wybrane spomiędzy jednej lub kombinacji następujących substancji: odpady kuchenne, mąka ze słodkich ziemniaków, skrobia kukurydziana, ryż, owsianka.

W zgłoszeniu opisu patentowego EP 2865736 “Solid fuel, particularly for the power industry, and method of manufacture thereof” opisano paliwo stale otrzymywane z mieszaniny biodegradowalnych odpadów komunalnych i/lub przemysłowych materiałów włóknistych z naturalnych tekstyliów i włókien, i/lub odpadów przemysłowych produktów celulozowych, fitomasy z hodowli, korzystnie słomy, odpadów z uprawy hydroponicznej pyłu ze zmielenia wszystkich rodzajów zbóż i/lub suszonych owoców i/lub suszonych kwiatów i/lub suszonych warzyw po upływie terminu ważności i/lub wytłoczyn i innych odpadów z produkcji roślinnej i/lub odpadów tytoniowych i/lub odpadów korka.

Opis patentowy KR 101539224 „Method for preparing biomass solid refuse fuel” ujawnia paliwo stałe, w skład którego wchodzi biomasa oraz organiczny osad z oczyszczalni ścieków. W celu poprawy właściwości mechanicznych paliwa zastosowane zostało spoiwo, które może być: scukrzonym roztwo rem odpadów, koncentratem ekstraktu z wodorostów morskich, roztworem chitozanu, skrobią kukurydzianą i ich mieszaniną i jest stosowane w ilości od 0,1 do 2,0% wagowych w przeliczeniu na całkowitą masę mieszanki paliwowej.

W zgłoszeniu opisu patentowego US 20110197501 „Method for producing fuel briquettes from high moisture fine coal or blends of high moisture fine coal and biomass” ujawniono skład paliwa stałego składającego się z pyłu węglowego i biomasy, do produkcji którego stosowano lepiszcze, będące substancją wybraną spomiędzy: ligniny, emulsji ligniny i asfaltu, skrobi pszennej, lignosulfonianu, oleju talowego, smoły węglowej, poli(alkoholu winylowego), żywicy fenolowej, szlamu papierowego, melasy, wapna, gumy guar, materiału polimerowego i ich mieszaniny.

W opisie patentowym KR 101977463 „Carbohydrate composition, article comprising the same and method of manufacturing crosslinked saccharides” przedstawiono metodę produkcji paliwa w postaci pelletów z surowców zawierających węglowodany oraz sposoby wytwarzania usieciowanych sacharydów.

W opisie patentowym JP 5713448 “Method of processing biomass” przedstawiono metody otrzymywania pelletów z biomasy, między innymi konopi z dodatkiem lepiszcza, którego rodzaj nie został określony w opisie.

Autorzy zgłoszenia opisu patentowego JP 2019058907 „Processing of biomass and energy” opisali sposób wytwarzania energii z biomasy roślinnej, zwierzęcej i odpadów. Metoda ta obejmuje etap napromieniania dawką promieniowania 10-100 Mrad; etap wytworzenia scukrzonego materiału biomasowego poprzez scukrzanie biomasy; etap otrzymywania mieszaniny scukrzonego materiału biomasy i nieorganicznej substancji stałej ; etap zmniejszania emisji NOx przez dodanie jednego lub większej liczby rodzajów organicznych związków azotu; oraz etap wytwarzania energii poprzez spalenie mieszaniny.

W zgłoszeniu opisu patentowego CN 107326055 „Biomass processing” zostały przedstawione metody produkcji paliw z biomasy, przez którą to autorzy rozumieją biomasę roślinną zwierzęcą mikroorganizmy i biomasę z odpadów komunalnych, na przykład surowce celulozowe i/lub lignocelulozowe i/lub materiały skrobiowe lub zawierające cukier. W szczególności autorzy skupili się na opisach metod przetwarzania surowców takich jak: drewno, płyta wiórowa, trociny, odpady rolnicze, ścieki, kiszonka, trawa, łuska ryżowa, wytłoki, bawełna, juta, konopie, len, bambus, konopie sizalowe, manila, słoma, kolba kukurydzy, proso rózgowe, koniczyna, siano, włosie kokosowe, algi morskie, algi i ich mieszanina.

Autorzy opisu patentowego CN 104845697 „Biomass briquettes prepared from municipal domestic waste and preparation method” przedstawili skład i sposób produkcji brykietów z odpadów komunalnych. Brykiety z biomasy składają się z pozostałości odpadów komunalnych i dodatków, przy czym w skład dodatków wchodzą: modyfikator popiołów zawierający sodę kaustyczną wapno i bentonit, przy czym proporcja wagowa sody kaustycznej, wapna i bentonitu wynosi 0,5 : 4,5 : 5,0; środek poprawiający spalanie zawierający sproszkowaną rudę żelaza, sproszkowany boksyt, magnezję, nadchloran amonu i sproszkowany skaleń, przy czym proporcje wagowe rudy żelaza, boksytu, magnezji, nadchloranu amonu oraz skalenia wynosi 5,0 : 1,0 : 3,5 : 0,1-0,2 : 0,5; materiały pomocnicze zwiększające wartość opałową brykietów, np. węgiel.

Opisane paliwo z komunalnych odpadów ma tę zaletę, że składa się z cząstek stałych i może być przetworzone w brykiety o różnej specyfikacji i kształcie zgodnie z wymaganiami rynku i użytkownika. Cząsteczki paliwa mają jednolity rozmiar, dużą powierzchnię kontaktu, dobrą przepuszczalność, wysoką palność i mogą zastąpić surowy węgiel. Sadza otrzymywana w procesie spalania tego paliwa jest lepsza niż w przypadku paliwa węglowego, a popiół można wykorzystać do produkcji materiałów budowlanych lub na składowanie.

W opisie patentowym US 9260675 „Fuel for obtaining thermal energy from biomass with low-ash melting temperature, in particular from stillage from bioethanol processing” przedstawiono kompozycję paliwową utworzoną z mieszaniny, której jeden składnik stanowi częściowo odwodniony wywar gorzelniany z produkcji bioetanolu, a drugi stanowią zmielone materiały dodatkowe, gdzie stosunek masy całkowitej sodu i potasu w popiele do masy pozostałych niepalnych składników jest mniejszy niż 1 : 5,85 i/lub taki, że uzyskana temperatura topnienia popiołów mieszaniny jest wyższa niż 760°C.

W zgłoszeniu opisu patentowego CN 108949286 „A method of improving biomass briquette fuel ash fusion temperature” zaprezentowano sposób poprawy temperatur topliwości popiołu z biomasy. Według cytowanego zgłoszenia w tym celu dodaje się dodatek składający się z wodorofosforanu dia monu, nadtlenku wapnia i katalizatora. Dodatek składa się z: 5-35% masowych wodorofosforanu diamonu, 15% nadtlenku wapnia, 15% katalizatora. Dodatek jest dodawany do paliwa i równomiernie mieszany. Stosunek części wagowych paliwa do dodatku jest następujący: 100 : 0,2-2,0.

W zgłoszeniu opisu patentowego CN 116478735 „Method for increasing melting temperature of herbaceous biomass ash by using composite additive” opisano sposób poprawy temperatur topnienia popiołu z biomasy zielnej poprzez zastosowanie kompozycji dodatków, w skład której wchodzi: maifanit, akermanit, AI2O3. Autorzy stwierdzają że stosując dodatek o składzie masowym maifanit, akermanit, AI2O3 45 : 5 : 50 w ilości 6% wagowych, temperaturę topnienia popiołu ze słomy ryżowej można zwiększyć o 316,01°C; gdy dodatek składa się z maifanitu, akebii trójbstnej, AI2O3 w stosunku 25 : 5 : 70 w ilości 6% wagowych, temperaturę topnienia popiołu ze słomy ryżowej można zwiększyć o 177,35°C; gdy dodatek składa się z maifanitu, akebii trójlistnej, AI2O3 w stosunku 35 : 15 : 50 w ilości 6% wagowych, można zwiększyć temperaturę topnienia popiołu ze słomy pszennej o 90,91°C.

Opis patentowy CN 108949287 „Method for improving ash fusion temperature of biomass forming fuel by utilizing porous ceramics” przedstawia sposób poprawy temperatury mięknienia popiołu powstającego ze spalania formowanego paliwa z biomasy przy użyciu porowatej ceramiki jako katalizatora adsorpcji i stałego związku wiążącego potas. Element ceramiczny jest dodawany do biomasy na etapie formowania paliwa. Katalizator znajdujący się na porowatej ceramice, przyspiesza reakcję Na i K z podfosforynem amonu zmniejszając ilość chlorków tych metali występujących w popiołach. Elementy porowatej ceramiki składają się z następujących składników (w częściach wagowych): 30-35 części proszku ceramicznego, 5-10 części popiołu lotnego, 2-4 części proszku żelaza i 0,3-0,5 części boraksu. Elementy te są nośnikami katalizatora i związku wiążącego potas. Stosunek wagowy katalizatora do związku wiążącego potas wynosi 1 : 15-20, przy czym katalizator zawiera następujące składniki w częściach wagowych: 20-25 części żelaza gąbczastego, 5-10 części aktywowanego tlenku glinu i 2-4 części węglika krzemu, związkiem wiążącym potas jest podfosforyn amonu.

Zgłoszenie opisu patentowego CN105820857A “Composite anti-slagging melting inhibitor used for converting low-melting point carbon-containing substances, and preparation method thereof” dotyczy inhibitora topnienia zapobiegającego żużlowaniu popiołów powstających ze spalania węgla o niskiej temperaturze topnienia. Kompozytowy inhibitor zawiera popiół lotny o wysokiej zawartości tlenku glinu i jest wytwarzany poprzez trawienie popiołów lotnych o wysokiej zawartości tlenku glinu, a następnie dodanie kaolinu. Stosunek molowy krzemu do glinu wynosi 1-2 : 2-1, a suma masowa krzemu i glinu wynosi 50-70% całkowitej masy inhibitora. Inhibitor zapobiega tworzeniu się substancji żużlowych w procesie spalania węgla, biomasy i odpadów komunalnych.

Zgłoszenie opisu patentowego CN 110923031 „Preparation method of biomass fuel” ujawnia sposób wytwarzania paliwa z biomasy, który obejmuje następujące etapy: mielenie biomasy za pomocą kruszarki, suszenie, karbonizację w maszynie do karbonizacji i chłodzenie gotowego węgla za pomocą urządzenia chłodzącego w celu uzyskania zwęglonego materiału; oraz mieszanie zwęglonego materiału z polepszaczem spalania, wytłaczanie i granulowanie, a następnie suszenie w celu otrzymania paliwa z biomasy. Biomasa jest karbonizowana w celu poprawy wydajności cieplnej spalania, zapobieganiu tworzeniu się związków metali alkalicznych w popiele o niskich temperaturach topnienia, zmniejszeniu szybkości żużlowania. Sposób wytwarzania polepszacza spalania jest następujący: 220 g proszku bentonitu i 15-25 g proszku tlenku glinu umieszcza się w młynie wibracyjnym, mieszając przez 2-3 godziny, następnie dodaje się 1700 ml wodnego roztworu węglanu sodu oraz 0,3-0,35 g liniowego benzenosulfonianu alkilowo-sodowego i miesza się przez 2-3 godziny, a następnie odstawia się na 6-8 godzin, odwirowuje się przez 30-40 minut i suszy się w temperaturze 100-105°C przez 10-12 godzin.

Zgłoszenie opisu patentowego CN 111187648 „Clean briquette fuel and preparation method and application” ujawnia metodę produkcji formowanego paliwa stałego z biomasy, w skład którego wchodzą: popiół lotny z biomasy, kora i jeden lub więcej dodatków wybranych spośród octanu wapnia, diwodorofosforanu amonu, karboksymetylocelulozy, skrobi lub smoły. Paliwo o takim składzie ma wysoką temperaturę mięknienia popiołu, niską emisję szkodliwych substancji i jest bezpieczne dla środowiska. Ilości poszczególnych surowców w procentach wagowych: 81-99% węgiel + kora; 0-10% octan wapnia, 0-5% diwodorofosforan amonu, 0-3% karboksymetyloceluloza, 1-3% skrobia i 0-3% smoła.

Opis patentowy CN 109609232 „Pretreatment proces for straw biomass” ujawnia sposób przygotowania paliwa ze słomy i zrębków drzewnych oraz dodatków zapobiegających żużlowaniu się pieca podczas spalania tego paliwa. Polega na przygotowaniu mieszaniny zmielonej słomy o uziarnieniu 60-400 mesh ze zrębkami o uziarnieniu 80-200 mesh, w której zrębków będzie

1-60% masowych, a następnie dodanie 0,1-10% dodatku składającego się z 15-25% tlenku wapnia, 15-25% tlenku magnezu i 50-70% fosforanów. Taka mieszanina wypiekana jest w temperaturze 180-350°C przez 5-120 min. w atmosferze obojętnej, a następnie formowana w odpowiednie kształty.

Celem niniejszego wynalazku było rozwiązanie problemu technicznego, jakim jest zbyt niska wytrzymałość mechaniczna pelletów wytworzonych z biomasy oraz zbyt niska temperatura topliwości popiołów ze spalania paliwa z biomasy. Nieoczekiwanie okazało się, że cel ten można osiągnąć poprzez opracowanie składu paliwa z biomasy uszlachetnionego, przed poddaniem procesowi aglomeracji, kompozycją dodatków, poprawiającą wytrzymałość mechaniczną wytworzonych z tego paliwa pelletów oraz podwyższającą temperatury topliwości popiołów powstających w procesie spalania tego paliwa. Stwierdzono, że opracowane paliwo po procesie aglomeracji charakteryzuje się wyższą wytrzymałością mechaniczną niż pellet otrzymany z paliwa z biomasy nie zawierającego kompozycji dodatków, a otrzymany po spaleniu tego paliwa popiół ma wyższe temperatury topliwości niż popiół otrzymany po spaleniu paliwa z biomasy nie zawierającego kompozycji dodatków.

ISTOTA WYNALAZKU

Paliwo z biomasy uszlachetnione kompozycją dodatków, mające formę pelletów, zawierające słomę konopną osady ściekowe i trociny drewna z drzew iglastych, charakteryzuje się tym, że jako kompozycję dodatków zawiera kompozycję kaolinu i tlenku wapnia, a w skład paliwa wchodzi:

- składnik I, w ilości 99% (m/m), w przeliczeniu na całkowitą masę paliwa z biomasy uszlachetnionego kompozycją dodatków, mającego formę pelletów, który to składnik I składa się ze słomy konopnej w ilości od 69 do 71% (m/m), suchych osadów ściekowych w ilości od 7 do 9% (m/m) i trocin drewna z drzew iglastych w ilości od 21 do 23% (m/m);

oraz

- składnik II, w ilości 1% (m/m), w przeliczeniu na całkowitą masę paliwa z biomasy uszlachetnionego kompozycją dodatków, mającego formę pelletów, który to składnik II stanowi kompozycja dodatków złożona z kaolinu w ilości od 49 do 51% (m/m) i tlenku wapnia w ilości od 49 do 51% (m/m), dokładnie ze sobą zmieszanych.

Komponenty składnika I są ze sobą dokładnie zmieszane; podobnie komponenty składnika II są ze sobą dokładnie zmieszane.

Składniki I i II są ze sobą zmieszane i dokładnie ujednorodnione, a następnie poddane procesowi granulacji.

Dla potrzeb niniejszego wynalazku jako aglomerację należy rozumieć proces zagęszczania lub kompaktowania w celu uzyskania pelletu.

Okazało się w trakcie badań, że dodanie kompozycji dodatków do paliwa z biomasy poddawanego procesowi aglomeracji pozwala na:

- poprawę wytrzymałości mechanicznej wytwarzanych w procesie aglomeracji pelletów o około 10% w stosunku do poziomu wytrzymałości mechanicznej pelletów uzyskanych z paliwa z biomasy nie zawierającego kompozycji dodatków; stwierdzono, że kompozycja dodatków jest skuteczniejsza w poprawie wytrzymałości mechanicznej aż o prawie 5 punktów procentowych niż kaolin stosowany jako dodatek indywidualny, oraz

- podwyższenie temperatur topliwości popiołów powstających w procesie spalania paliwa z biomasy w atmosferze utleniającej o 35°C do 85°C w stosunku do poziomu temperatur topliwości popiołów powstających w procesie spalania paliwa z biomasy nie zawierającego kompozycji dodatków,

- podwyższenie temperatur topliwości popiołów powstających w procesie spalania paliwa z biomasy w atmosferze redukującej o 20°C do 100°C w stosunku do poziomu temperatur topliwości popiołów powstających w procesie spalania paliwa z biomasy nie zawierającego kompozycji dodatków; w przypadku temperatury FT zaobserwowano efekt synergii dodatków i podwyższenie tych temperatur do wartości o 30°C wyższych niż w przypadku zastosowania kaolinu i tlenku wapnia jako dodatków indywidualnych.

Niniejszy wynalazek przedstawiono w przykładach wykonania od 1 do 6, ilustrujących skład, sposób wytwarzania i skuteczność poprawy wytrzymałości mechanicznej wytwarzanych w procesie aglomeracji pelletów oraz skuteczność podwyższania temperatur topliwości popiołów powstających w procesie spalania paliwa z biomasy uszlachetnionego kompozycją dodatków, mającego formę pelletów,

PL 249619 Β1 przez zastosowanie w próbach testowych procesu spalania paliwa z biomasy zawierającego kompozycję dodatków uszlachetniających, poddanego procesowi aglomeracji, nie można zatem traktować tych przykładów za ograniczenie istoty wynalazku, ponieważ mają one jedynie ilustracyjny charakter. Przykłady od 1 do 3 to przykłady porównawcze.

PRZYKŁADY

Przykład 1 - przykład porównawczy

Odważono 700 g zmielonej słomy konopnej o właściwościach z tabeli 1, 78 g suchych osadów ściekowych o właściwościach z tabeli 2 oraz 222 g trocin drewna z drzew iglastych o właściwościach z tabeli 3, następnie dokładnie wymieszano składniki i poddano je granulacji w urządzeniu peletującym ZLSP-150B firmy Haven Polska Sp. z o.o. z zastosowaniem matrycy o średnicy oczek równej 6 mm.

Tabela 1. Charakterystyka słomy konopnej zastosowanej do badań

Nazwa uznaczenia, metoda badania	Jednostka	Warl· im:
Wygląd	—	charakterystyczny
Zawartość wilgoci	%	3,9
Zawartość popiołu	%	3,84
Wartość opałowa	MJ/kg	17,3

Tabela 2. Charakterystyka suchych osadów ściekowych zastosowanych do badań

: oznaczeń ia, metoda bada ma	Jednostka	Wartość
Wygląd	—	ciemnoszary proszek
Zawartość wilgoci	%	11,0
Zawartość popiołu	%	35,1
Wartość opałowa	MJ/kg	12,1

Tabela 3. Charakterystyka trocin drewna z drzew iglastych zastosowanych do badań

Nazwa oznaczenia, metoda badania	Jednostka	Wartość
Wygląd	—	charakterystyczny
Zawartość wilgoci	%	11,2
Zawartość popiołu	%	0,3
Wartość opałowa	MJ/kg	21,54

Przykład 2 - przykład porównawczy

Odważono 690 g zmielonej słomy konopnej o właściwościach z tabeli 1, 78 g suchych osadów ściekowych o właściwościach z tabeli 2, 220 g trocin drewna z drzew iglastych oraz 10 g kaolinu o właściwościach z tabeli 4. Wszystkie składniki dokładnie wymieszano. Otrzymaną próbkę poddano granulacji w urządzeniu peletującym ZLSP-150B firmy Haven Polska Sp. z o.o. z zastosowaniem matrycy o średnicy oczek równej 6 mm.

PL 249619 Β1

Tabela 4. Charakterystyka kaolinu zastosowanego do badań

Nazwa oznaczenia, metoda badania	Jednostka	Wartość
Wygląd	—	biały proszek
Zawartość SiO2	%	51,5
Zawartość AI2O3	%	34,5
Ciężar nasypowy	kg/dm3	0,300

Przykład 3 - przykład porównawczy

Odważono 690 g zmielonej słomy konopnej o właściwościach z tabeli 1, 78 g suchych osadów ściekowych o właściwościach z tabeli 2, 220 g trocin drewna z drzew iglastych o właściwościach z tabeli 3 oraz 10 g tlenku wapnia o właściwościach z tabeli 5. Wszystkie składniki dokładnie wymieszano. Otrzymaną próbkę poddano granulacji w urządzeniu peletującym ZLSP-150B firmy Haven Polska Sp. z o.o. z zastosowaniem matrycy o średnicy oczek równej 6 mm.

Tabela 5. Charakterystyka tlenku wapnia zastosowanego do badań

Nazwa oznaczenia, metoda badania	Jednostka	Wartość
Wygląd	—	biały proszek
Zawartość CaO	%	92,2
Zawartość MgO	%	2,0
Ciężar nasypowy	kg/dm3	0,952

Przykład 4

Odważono 690 g zmielonej słomy konopnej o właściwościach z tabeli 1, 78 g suchych osadów ściekowych o właściwościach z tabeli 2 oraz 220 g trocin drewna z drzew iglastych o właściwościach z tabeli 3, następnie komponenty dokładnie wymieszano. Odważono 5 g kaolinu o właściwościach z tabeli 4 oraz 5 g tlenku wapnia o właściwościach z tabeli 5, następnie dodatki dokładnie wymieszano. Komponenty połączono z przygotowaną kompozycją dodatków zawierającą kaolin i tlenek wapnia. Wszystkie składniki dokładnie wymieszano. Otrzymaną próbkę poddano granulacji w urządzeniu peletującym ZLSP-150B firmy Haven Polska Sp. z o.o. z zastosowaniem matrycy o średnicy oczek równej 6 mm.

Przykład 5

Wykonano badania wytrzymałości mechanicznej produktów z przykładów od 1 do 4. Badania wykonano wg metody PN-EN ISO 17831-1:2016-02 (Biopaliwa stałe - Oznaczanie wytrzymałości mechanicznej peletów i brykietów - Część 1: Pelety) w aparacie „PELTEST” wyprodukowanym przez firmę TESTCHEM.

Badanie polegało na umieszczeniu około 500 g, testowanych pelletów przesianych na sicie o oczku 3,15 mm w obracającym się z prędkością 50 rpm stalowym prostopadłościanie, po 10 minutach ponownym oddzieleniu na tym samym sicie pokruszonych pelletów i zważeniu pozostałości na sicie. Do wyliczenia wytrzymałości badanej próbki pelletów wykorzystuje się poniższe równanie.

DU=(mA/mE)-100 gdzie:

DU - wytrzymałość mechaniczna, % mA - masa próbki po teście, g mE - masa próbki przed testem, g

Uzyskane wyniki badań wytrzymałości mechanicznej zamieszczono w tabeli 6.

PL 249619 Β1

Tabela 6. Wytrzymałość mechaniczna wg PN-EN ISO 17831-1:2016-02

Badana próbka	Wytrzymałość mechaniczna L%J
Produkt z przykładu 1 (przykład porównawczy)	82,4
Produkt z przykładu 2 (przykład porównawczy)	87,2
Produkt z przykładu 3 (przykład porównawczy)	91,7

Produkt z przykładu 4

91,2

Przykład 6

Wykonano badania charakterystycznych temperatur topliwości popiołów uzyskanych poprzez spopielenie produktów z przykładów od 1 do 4. Badania temperatur topliwości wykonano wg metody CEN/TS 15370-1 (Solid biofuels - Method for the determination of ash melting behaviour - Part P Characteristic temperatures method) w piecu model CAF G5 wyprodukowanym przez firmę Carbolite Gero. Spopielenie próbek produktów z przykładów 1 do 4 przeprowadzono wg metody PN-EN 14775:2009 w piecu do spopielania model AAF 11/7 wyprodukowanym przez firmę Carbolite Gero.

Badanie polegało na wytworzeniu próbek popiołów w temperaturze 550°C, a następnie z otrzymanego popiołu uformowano kapsułki w kształcie walca o średnicy 5 mm i wysokości 7,5 mm. Kapsułki ogrzewano do temperatury 1500°C z prędkością grzania wynoszącą 7°C/min. W trakcie stapiania kapsułek rejestrowano zdjęcia w odstępach czasu wynoszących 10°C. Na podstawie analizy kształtu kapsułek ze zdjęć wyznaczono cztery charakterystyczne temperatury topliwości popiołów: temperaturę skurczu (SST), temperaturę deformacji (DT), temperaturę półkuli (HT) oraz temperaturę płynięcia (FT). Pomiary topliwości popiołów wykonano w dwóch atmosferach: w utleniającej - gazem roboczym było powietrze i redukującej - gazem roboczym była równowagowa mieszanina tlenku węgla i dwutlenku węgla. Uzyskane wyniki zamieszczono w tabeli 7 (pomiar w atmosferze redukującej) oraz tabeli 8 (pomiar w atmosferze utleniającej).

Tabela 7. Charakterystyczne temperatury topliwości popiołów wg CEN/TS 15370-1, pomiar w atmosferze redukującej

Badana próbka	Charakterystyczne temperatury topliwości L°CJ
SST	DT	HT	FT
Produkt z przykładu 1 (przykład porównawczy)	1095	1180	1230	1270
Produkt z przykładu 2 (przykład porównawczy)	1130	1250	1280	1310
Produkt z przykładu 3 (przykład porównawczy)	1160	1210	1220	1340
Produkt z przykładu 4	1120	1200	1250	1370

PL 249619 Β1

Tabela 8. Charakterystyczne temperatury topliwości popiołów wg CEN/TS 15370-1, pomiar w atmosferze utleniającej

Badana próbka	Charakterystyczne temperatury topliwości [°C]
SST	DT	HT	FT
Produkt z przykładu 1 (przykład porównawczy)	1125	1190	1220	1275
Produkt z przykładu 2 (przykład porównawczy)	1160	1290	1310	1320
Produkt z przykładu 3 (przykład porównawczy)	1160	1255	1260	1280
Produkt z przykładu 4	1160	1245	1305	1320

W powyższych przykładach zaprezentowano paliwo z biomasy, uszlachetnione kompozycją dodatków, poddawane procesowi aglomeracji, według wynalazku, i wykazano skuteczność w poprawie wytrzymałości mechanicznej wytwarzanych w procesie aglomeracji pelletów oraz w podwyższaniu temperatur topliwości popiołów powstających w procesie spalania tego paliwa z biomasy w próbach testowych, udowadniając jego przemysłową stosowalność.

Wytrzymałość mechaniczną wytwarzanych w procesie aglomeracji pelletów według wynalazku oraz temperatury topliwości popiołów powstających w procesie spalania paliwa z biomasy uszlachetnionego kompozycją dodatków, poddanego procesowi aglomeracji, porównano z wytrzymałościami mechanicznymi wytwarzanych w procesie aglomeracji pelletów oraz z temperaturami topliwości popiołów powstających w procesie spalania paliwa z biomasy nie zawierającego kompozycji dodatków.

Claims (1)

1. Paliwo z biomasy uszlachetnione kompozycją dodatków, mające formę pelletów, zawierające słomę konopną, osady ściekowe i trociny drewna z drzew iglastych, znamienne tym, że jako kompozycję dodatków zawiera kompozycję kaolinu i tlenku wapnia, a w skład paliwa wchodzi: - składnik I, w ilości 99% (m/m), w przeliczeniu na całkowitą masę paliwa z biomasy uszlachetnionego kompozycją dodatków, mającego formę pelletów, który to składnik I składa się ze słomy konopnej w ilości od 69 do 71% (m/m), suchych osadów ściekowych w ilości od 7 do 9% (m/m) i trocin drewna z drzew iglastych w ilości od 21 do 23% (m/m);

oraz

- składnik II, w ilości 1 % (m/m), w przeliczeniu na całkowitą masę paliwa z biomasy uszlachetnionego kompozycją dodatków, mającego formę pelletów, który to składnik II stanowi kompozycja dodatków złożona z kaolinu w ilości od 49 do 51% (m/m) i tlenku wapnia w ilości od 49 do 51% (m/m).