SE509025C2 - Ämne för tillsättning till fasta biobränslen - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 509 025 BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Uppfinningen syftar till att erbjuda ett ämne för tillsättning till fasta biobränslen vilket både är verksamt som bindemedel med smörjande egenskaper vid komprimering av fasta biobränslen och höjer en pannas verkningsgrad och minskar stoftutsläpp, troligen genom en katalyserande effekt. Företrädesvis skall ämnet även kunna minska ev. uppkomna beläggningar på pannans värmeöverförande ytor. Tillsatsämnet enligt uppfinningen har dessutom ofta lika högt värmevärde som, eller högre värmevärde än, bränslet och företrädesvis reducerar eller väsentligen eliminerar det också övriga ovan nämnda brister med befintliga tillsatsämnen.

Dessa och andra syften med uppfinningen uppnås genom vad som anges i den kännetecknande delen av efterföljande krav 1.

Med fasta biobränslen enligt uppfinningen avses brännbara, icke fossila ämnen, huvudsakligen från växt och djurriket, vilka inte är gasformiga eller flytande vid temperaturer under +100°C. Exempel på sådana fasta biobränslen är trä i olika former, skogsavfall, gräs, bark och andra skogsbi- och restprodukter, halm och andra jordbruksbi- och restprodukter, pappersavfall, sopor, torv mm. liksom blandningar av dessa och andra produkter. Biobränslet kan även innehålla andra, företrädesvis brännbara ämnen i större eller mindre grad, vilka kan härröra från mineralriket, tex. plast. I fasta biobränslen inkluderas däremot inte sådana vilka huvudsakligen utgörs av fossila bränslen eller eljest huvudsakligen härrör från mineralriket, såsom kol, koks, brunkol och oljeskiffer.

Tillsatsämnet enligt föreliggande uppfinning innefattar metallorganiska föreningar såsom metallkarboxylater. Metaller ur grupperna alkaliska jordartsmetaller, sällsynta jordartsmetaller och järngruppen (grupp 8 i periodiska systemet) kan användas.

I föreliggande uppfinning förenas dessa karboxylaters och fettsyrors sammanbindande och smörjande egenskaper vid tillsats vid komprimeringen av fasta biobränslen med omättade och/eller fleromättade karboxyl- och fettsyragruppers och omättade och/eller fleromättade karboxyl- och fettsyrors polymeriserande eller "torkande" egenskaper för att hålla ihop det fasta bränslet efter komprimeringen samtidigt som karboxylaternas metaller förbättrar förbränningen i pannan och pannans drift. I föreliggande uppfinning användes också hartssyror.

Som karboxylater användes i föreliggande uppfinning karboxylater med 7 till 22 kolatomer, företrädesvis 10 till 20 kolatomer och lämpligen 18 till 20 kolatomer. Dessa karboxylater kan vara mättade eller enkelt omättade eller fleromättade. Karboxylatemas 10 15 20 25 30 35 509 025 .metaller är någon eller några av metallema ur gruppen alkaliska jordartsmetaller, sällsynta jordartsmetaller och jämgruppen (grupp 8 i periodiska systemet). Exempel på särskilt föredragna metaller ur gruppen sällsynta jordartsmetaller är lantanider.

Tillsatsämnet innehåller företrädesvis 100 - 200 g/liter av ovanstående metaller.

Relationerna mellan metallerna är företrädesvis 10 - 30% magnesium, 40 - 80% kalcium och 10 - 30% järn.

Syftet med metallerna är att förbättra förbränningen och pannans drift genom att t.ex. förändra förbränningstemperaturen, förändra smälttemperaturen hos beläggningar i pannan och minska stoftutsläpp.

Som lösningsmedel för karboxylatema och som medel för att sänka viskositeten på tillsatsämnet kan användas tex. mineraloljor, men föredraget är naturligt förekommande estrar eller estrar med naturligt förekommande fettsyror såsom solrosolja, sojaolja och rapsolja och blandningar av dessa. Särskilt föredraget är raps(olje)metylester (RME).

Metallkarboxylaterna och lösningsmedlet ovan blandas sedan in i fettsyror och/eller hartssyror. Som fettsyror användes mättade och/eller omättade fettsyror med företrädesvis 10 till 22 kolatomer. Som hartssyror användes hartssyror med företrädesvis 15 till 22 kolatomer.

I en föredragen utföringsform utgöres tillsatsämnet av karboxylater med magnesium, kalcium och jäm och ett lösningsmedel såsom rapsmetylester (RME) i en blandning av fettsyror och hartssyror såsom råtallolja. Med råtallolja menas här den odestillerade syra- och värmebehandlade råsåpa som erhålles vid sulfatfabriker _ Tillsatsämnet kan dessutom om så önskas kompletteras med andra tillsatsämnen som förbättrar förbränningen enligt känd teknik såsom oxiderande ämnen som t.ex. nitrater, nitriter, manganater, permanganater och andra metallorganiska cykliska och/eller polycykliska föreningar.

Beredningen av tillsatsämnet sker genom att metallkarboxylaterna blandas med lösningsmedlet, vareñer denna lösning blandas upp i en lösning huvudsakligen innehållande fettsyror och hartssyror vid en temperatur mellan 30 och 60°C.

Tillsättning av tillsatsämnet, som är i flytande form, till det fasta biobränslet kan lämpligen ske genom att påföra tillsatsämnet på det fasta biobränslet, antingen före och/eller i en blandare före komprimeringen, genom tex. sprayning. Tillsatsämnet doseras till det fasta biobränslet så att förhållandet mellan metallkarboxylatema och det 10 15 20 25 30 35 509 025 4 fasta biobränslet (räknat som torrtänkt) är mellan 12500 och 1:100.000, företrädesvis mellan 1:1.000 och 118.000 och lämpligen mellan 121.500 och 1:4.000.

Användningen av tillsatsämnet enligt uppfinningen har givit mycket positiva resultat både vid komprimeringen av det fasta biobränslet till pellets och förbränningen av dessa. Så har t.ex. komprimatorns kapacitet ökat, fukthalten hos det fasta biobränslet minskat och densiteten på det komprimerade bränslet ökat, vilket tillsammans ger ett komprimerat fast biobränsle med högre värmevärde och förbättrade transportmöjligheter till lägre transportkostnader jämfört med tidigare teknik.

Dessutom har, med användning av tillsatsämnet enligt uppfinningen, andra material i kunnat blandas in i det fasta biobränslet än som tidigare varit möjligt för att få en sammanhållen komprimerad produkt. Vad gäller förbränningen av det fasta biobränslet i pannan har det fasta biobränslet vid samma luft/bränsleförhållande i pannan givit mindre sotbildning, minskade beläggningar på pannans värmeöverförande ytor, mindre stoftutsläpp och en neutralare aska. Dessutom har vid ytterligare försök en bättre verkningsgrad, räknat som producerad värme per kg tillfört fast biobränsle erhållits, samt en högre effekt jämfört med fast biobränsle pelletiserat med känd teknik.

Ytterligare kännetecken och aspekter på, samt fördelar med uppfinningen framgår av de efterföljande patentkraven samt av följande beskrivning av en tänkbar utföringsform.

DETALJERAD BESKRIVNING AV EN UTFÖRINGSFORM AV UPPFINNINGEN I en föredragen utföringsform av uppfinningen innehåller tillsatsämnet metallerna magnesium, kalcium och järn. Relationema mellan metallerna är 20% magnesium, 60% kalcium och 20% jäm.

En första komponent i) av tillsatsämnet utgörs av ett känt bränsleadditiv såsom Bycosin DP91 004 från BYCOSIN AB, Box 627, 651 14 Karlstad och denna komponent utgör 5% av tillsatsämnet.

En andra komponent ii) av tillsatsämnet utgörs av rapsmetylester och denna komponent utgör 5% av tillsatsämnet.

En tredje komponent iii) av tillsatsämnet utgörs av råtallolja och denna komponent utgör 90% av tillsatsämnet. 10 15 509 025 .Beredningen av tillsatsämnet i den föredragna utföringsformen sker genom att metallkarboxylaterna blandas med rapsmetylester, varefter denna lösning blandas in i råtalloljan. Talloljan värmes till 50°C vid normalt lufttryck. Däreñer tillsättes blandningen av metallkarboxylater och rapsmetylester under kraftig omrörning.

Vid pelletisering av sågspån till pellets med en diameter på ca 10 mm och en längd på ca 20 mm, tillsattes 1,4% av tillsatsämnet räknat på sågspånets vikt genom sprayning av tillsatsämnet på sågspânet in i en blandningskammare före komprimeringen till pellets.

Härvid erhölls jämfört med användning enligt tidigare teknik, med ligninföreningar som bindemedel, en mycket lägre fukthalt på pelletarna, 4,5% i stället för 9,5% beroende på att inget vatten behövde tillsättas för att "aktivera" bindemedlet. Vidare ökade pelletarnas specifika vikt från ca 650 g/liter till ca 690 g/l. Komprimatorns kapacitet ökade också. Dessa egenskapsförbättringar ensamma ger ett högre värmevärde och bättre transportekonomi vid transporter från pelletiseringsanläggningen till förbränningsanläggningen.

Claims (17)

10 15 20 25 30 35 ~ 509 025 PATENTKRAV

1. Ämne för tillsättning till fasta biobränslen, t ex trä i olika former, skogsavfall, gräs, bark och andra skogsbi- och restprodukter, halm och andra jordbruksbi- och rest- produkter, pappersavfall, sopor, torv mm liksom blandningar av dessa och andra produkter, t ex plaster, vilket ämne fungerar som bindemedel och Smörjmedel vid biobränslenas komprimering, reducerar biobränslets fukthalt, höjer förbränningsparrnans verkningsgrad, reducerar eventuellt uppkomna beläggningar i parman, möjliggör inblandning av material i det fasta biobränslet för att erhålla en mycket sammanhållen komprimerad produkt, k ä n n et e c k n a t av att det innehåller: 1) metallkarboxylater med någon eller några metaller ur gruppema alkaliska jordarts- metaller, sällsynta jordartsmetaller och järngruppen (grupp 8 i det periodiska systemet), varvid metallkarboxylatema erhålls av mättade och/eller omättade, eventuellt konjugerade, grenade och/eller ogrenade, kedjiga och/eller cykliska mono- och/eller polykarboxyliska syror och varvid den sammanlagda halten av metallkarboxylatema är l till 20 %, företrädesvis 2 till 10 % och lgnp' ligen 4-8%, räknat på tillsatsärnnets vikt; 2) estrar av fettsyror 3) fett- och/eller hartssyror.

2. Ämne enligt krav 1, k ä n n et e c k n at av att den sammanlagda halten av den närnnda metallema i metallkarboxylaterna i tillsatsämnet är mellan 50 och 300 g/l, företrädesvis mellan 100 och 200 g/l och lämpligen mellan 130 och 150 g/l räknat på tillsatsärnnet.

3. Ämne enligt något avkraven 1 och2, kännetecknar avattmetallemai metallkarboxylatema ur gruppen alkaliska jordartsmetaller är magnesium och/eller kalcium.

4. Ärnne enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n at av att metallerna i metallkarboxylaterna ur gruppen sällsynta jordartsmetaller är lantanider.

5. Ämne enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n at av att metallema i metallkarboxylatema ur jårngruppen (grupp 8 i periodiska systemet) är järn.

6. Ämne enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k n at av att relationen mellan metallema magnesium, kalcium och jäm är 5 till 40 % magnesium, 30 till 90 % kalcium och 5 till 40 % jäm, företrädesvis 10 till 30 % magnesium, 40 till 80 % kalcium 10 15 20 25 30 35 509 025 och 10 till 30 % järn och lämpligen 15 till 25 % magnesium, 50 till 70 % kalcium och 15 :in 25 % jam.

7. Ämne enligt krav 1, kännet eckn at av att estrarnaavfettsyrorärestrar av naturligt förekommande fettsyror med 7 till 25 kolatomer.

8. ÄmneenligtkravLkännetecknat avattestrarnaärglycerider.

9. Ämne enligt krav 1, k ä n n e t e c k n at av att estrarna är raps(olje)metylester (RME).

10. Ämne enligt krav l, k ä n n et e c k n at av att den sammanlagda halten av estrar av fettsyror är 2 till 10 %, företrädesvis 3 till 8 % och lämpligen 4 till 6 % räknat på tillsatsämnet.

11. ll. Ämneenligtkrav 1, kännetecknat avatt defettsyrorsomingåriämnetiform av nämnda fett- och/eller hartssyror är omättade och/eller mättade fettsyror med 7 till 25 kolatomer med en halt av 10 till 95 %, företrädesvis 20 till 80 % och lämpligen 30 till 70 % räknat på tillsatsäinnet.

12. Ämne enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att hartssyrorna är hartssyror med 15 till 22 kolatomer med en halt av 5 till 75 %, företrädesvis 10 till 60 % och lämpligen 15 till 50 %.

13. Ämne enligt krav l, k ä n n e t e c k n at av att nämnda fett- och/eller hartssyror utgörs av råtallolja.

14. Ämne enligt krav ll, k ä n n e t e c k n a t av att halten råtallolja är mellan 30 och 95 %, företrädesvis mellan 50 och 95 % och lämpligen 70 till 90 % räknat på tillsatsämnet.

15. Sättattfiatnställatillsatsäxnnetertligtkrav 1, kännetecknat avatt metallkarboxylatema blandas med fettsyraestrarna, som fungerar som lösningsmedel, varefter denna lösning vattenfritt blandas i en lösning, som innehåller fettsyroma och/eller hartssyroma, företrädesvis vid en temperatur av 30-60°C. 509 025

16. Sätt att tillsätta det flytande tillsatsämnet enligt krav 1 till det fasta biobränslet, k ä n n et e c k n a t av att tillsatsämnet påförs på biobränslet, antingen före och/eller i en blandare före komprimeringen, genom t ex spraying.

17. Sätt enligt krav 16, k ä n n e t e c k n at av att tillsatsämnet doseras till det fasta biobränslet, så att förhållandet mellan metallkarboxylaterna och det fasta biobränslet (räknat som torrt material) är mellan l:500 och l:l00000, företrädesvis mellan 121000 och 1:8000 och helst mellan 111500 och 134000.