WO2015185498A1 - Pellets for heating purposes - Google Patents

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WO2015185498A1
WO2015185498A1 PCT/EP2015/062139 EP2015062139W WO2015185498A1 WO 2015185498 A1 WO2015185498 A1 WO 2015185498A1 EP 2015062139 W EP2015062139 W EP 2015062139W WO 2015185498 A1 WO2015185498 A1 WO 2015185498A1
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wood
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spruce
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PCT/EP2015/062139
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Stefan K. PELZ
Harald Thorwarth
Jens Steinbrink
Matthias GEHRIG
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Firestixx Holz-Energie Gmbh
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    • C10L5/02Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/34Other details of the shaped fuels, e.g. briquettes
    • C10L5/36Shape
    • C10L5/363Pellets or granulates
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    • C10L5/44Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
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    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the present invention relates to pellets for heating purposes from a pressed biomass based on lignocellulose according to the preamble of claim 1.
  • Coke is increasingly becoming a competitor of fossil fuels, which have long been criticized for their negative CO2 balance.
  • Wood pellets such as the wood pellets marketed under the trade name FireStixx (registered trademark of FireStixx Holz-Energie GmbH), which are certified as so-called FireStixx premium pellets according to DINplus and ENplus A1, already exceed many measurement parameters, e.g. the amount of incineration ash and, in terms of dust formation, those values that the standard dictates.
  • the quality of wood pellets depends, among other things, on the following
  • a small abrasion value which means a higher strength and resistance of the pellets. This results in less dust and fines in the
  • Fuel storage which improves flowability and air flow in the burner. The advantages are better efficiency and clean flue gases.
  • a low moisture content increases the calorific value and thus lowers the heating costs.
  • a lower ash content ensures clean combustion and therefore less maintenance.
  • a higher bulk density creates the prerequisite for a higher volume weight and thus a higher energy density.
  • Premium quality pellets from FireStixx have a precisely defined length distribution, for example between 3 and 40 mm, and have a calorific value of approx. 5.1 to 5.3 kWh / kg.
  • Moisture value is about 5 to 8% by mass.
  • the mechanical strength of the pellets is typically above 98.5% and the ash content is below 0.25 mass%.
  • pellets are typically made from wastes in the form of sawdust and sawdust essentially of spruce wood is well known in the art.
  • German utility model describes the German utility model
  • EP 2 325 289 B1 describes a method and a method
  • Wood shavings and other wood residues were used.
  • the ash softening temperature is the temperature at which the ashes of the pellets burned in the heating system change from solid to liquid
  • the ash softening temperature according to ENplus A1 is currently 1200 ° C.
  • PCDD / PCDF Dibenzofurane
  • Such anoganic and organic halogen compounds can - in addition to their undesirable toxicity - also cause corrosion of metal components.
  • the content of the alkali metal sodium is known to lead to boiler corrosion and also to the formation of aerosols.
  • Magnesium increases the ash softening temperature and favors one
  • Ash utilization for example as a fertilizer, while the phosphorus content of the fuel promotes aerosol formation, leads to ash softening and thus reduces the usefulness of the ash, for example as a fertilizer.
  • Heavy metals contained in the fuel in particular lead, manganese, copper, cadmium and the like, also lead to gaseous and dusty emissions and drastically limit the use of as a fertilizer, if their content exceeds a certain limit.
  • KUP woods especially in pelletized form, are practically not permanently used in the prior art as fuel in heating systems, since their content of the sum of the elements K, S, Cl, Cd, Zn, Pb, measured on the example of short rotation plantation timbers Poplars and pastures, compared to spruce and beech biomass at about 3000 to 4000 mg / kg (db) is about twice as high and leads to the disadvantages mentioned above.
  • Object of the present invention is, in addition to the ever dwindling industrial and timber timbers, especially spruce and fir, wood from short rotation plantations as pellets for heating purposes to use and still be able to comply with the limits for particulate matter and exhaust gases.
  • the present invention relates to pellets for heating purposes from a pressed biomass based on lignocellulose, wherein the pellets at least one ash and / or particulate reducing additive and a binder on
  • Polysaccharide base wherein the additive is selected from the group consisting of: aluminum-containing inorganic compounds, clays and
  • Clay minerals Through the use of at least one ash or fine dust reducing additive and a polysaccharide-based binder, wherein the additive is selected from the group consisting of aluminum-containing inorganic compounds, clays and clay minerals, it has surprisingly been found that the use of such additives targeted the release of inorganic Aerosollagenden elements, in particular K, S, Cl, Cd, Zn and Pb can be reduced.
  • Additives, in particular aluminum-containing compounds, is related.
  • the ash softening temperature increases with respect to calcium, and a compound of calcium with silicon and not with potassium takes place, so that aerosol formation is suppressed.
  • the additive according to the invention lowers the particle mass concentration of the phosphorus, thereby reducing the use of particles as an aerosol
  • the short-rotation wood poplar and willow contain more than twice as many aerosol formers in their starting substance compared to spruce and beech, it is possible to use the additives according to the invention
  • Heating purposes are available and the raw material assortment for pellet production is significantly expanded by fast renewable biomass from short rotation plantations.
  • kaolin has proved to be a clay mineral in first attempts.
  • a preferred embodiment of the present invention are pellets for heating purposes from a pressed biomass based on lignocellulose from poplar and / or willow wood, wherein the pellets at least one ashes and / or
  • fine dust reducing additive based on aluminosilicates, in particular kaolin, and a starch-based binder, for example wheat starch.
  • mixed woods such as spruce, beech, poplar and / or willow for pellet production.
  • the preparation of the pellets according to the invention is carried out by well-known to the expert pelletizing, which were mentioned in the introduction to the description.
  • the lignocellulosic biomass is selected from: industrial and construction timbers, in particular spruce, pine, fir, Douglas fir, oak, larch, chestnut, beech, alder, birch;
  • Short-rotation wood in particular poplar and willow
  • Agricultural waste such as
  • the lignocellulosic biomass can come from solid trees and / or wood chips and / or wood shavings and / or sawdust and / or sawdust of industrial and construction timber and / or the short rotation wood, so that also advantageously continue the use of wood waste and wood residues incurred anyway and a more elaborate use of full trees is only partially required.
  • the aluminum-containing inorganic compounds are preferably
  • Aluminum oxides in particular Al2O3, and / or aluminum hydroxides and / or
  • clays and clay minerals, aluminosilicates, in particular kaolin, kaolinite, iridicite, sericite and montmorillonite are the best additives for producing particulate and low-emission pellets for heating purposes, in particular from poplar and willow biomass.
  • the effect is enhanced when the pellets are bound with wheat starch.
  • a starch binder in particular a starch binder can be used, in particular one selected from the group consisting of: wheat starch, potato starch, rice starch, chestnut starch; and mixtures thereof.
  • other natural and synthetic polysaccharides are also suitable as binders for the pellets.
  • additives for example based on aluminosilicate, it is possible to use additional additives in the form of calcium compounds, which are disclosed in US Pat Form of limestone or marble dust [CaC0 3 ], slaked lime [Ca (OH) 2 ] or quicklime [CaO] may be added to the lignocellulosic biomass.
  • pellets from a lignocellulosic biomass from short rotation woods in particular trees of the genus of poplars [Populus] and / or the genus of willows [Salix], in particular Salix spec, preferably Salix alba, are preferred.
  • the pellets can still be from a lignocellulosic biomass from industrial and construction timbers, especially from the genus of spruce [Picea], preferably Picea abies and / or the genus of firs [Abies], preferably Abies alba, or a mixture be made with KUP woods.
  • a lignocellulosic biomass from industrial and construction timbers, especially from the genus of spruce [Picea], preferably Picea abies and / or the genus of firs [Abies], preferably Abies alba, or a mixture be made with KUP woods.
  • the ash and / or fine dust reducing additive is present in a concentration of about 0.1 to 3% by mass, in particular about 1 to 2% by mass.
  • the pellets may also be pure pellets of short rotation woods.
  • pellets can be made from mixed woods, which come from a mixture of conventional industrial and construction timber and KUP woods.
  • Exemplary mixed pellets may contain about 75% by weight of spruce wood and about 25% by weight of short-rotation wood, in particular pasture and / or poplar, preferably in each case 50% by weight of spruce wood and short-rotation wood.
  • Particularly suitable mixed pellets have been found to be those of a mixture of 90% by weight of spruce and 10% by weight of pasture. It is well known to those skilled in the art that all other mixing ratios are included within the scope of the present invention.
  • the pelleting was carried out with a semi-industrial ring stamp pellet mill with a capacity of 150 kg / h.
  • the resulting pellets were burned in a 12 kW small combustion plant and the exhaust gas composition and the
  • Aerosol emission in particular from aerosol formers K, S, Cl, Cd, Zn and Pb were measured.
  • the wood pellets were mixed from the two raw materials given above, using wheat starch (0.1% by mass) as binder and kaolin as additive.
  • the respective wood pellets were produced once without additive, but with wheat starch, and secondly with wheat starch and with kaolin as an additive.
  • the kaolin concentration in the example was 0.5% by mass.
  • pellets were made with additive but without wheat starch as binder.
  • wheat starch as a polysaccharide binder and aluminosilicate kaolin as an additive, even with pure pasture pellets, achieved approximately the same exhaust gas and fine dust values as the spruce pure pellets.
  • Low-emission pellets made from SRP woods are available and thus represent an alternative source of raw material for the forest fir-tree spruce and fir.
  • the sum of the elements was K, S, Cl, Cd, Zn, Pb for
  • Wheat starch gave aerosol former values of about 1600 mg / kg db.
  • FIG. 1 shows for individual pellet mixtures the respective total dust quantities in mg / Nm 3 at 13% O 2 , dry, measured according to VDI 2066-1.

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Abstract

The present invention relates to pellets for heating purposes made from a pressed biomass based on lignocellulose, wherein the pellets contain at least one ash- and/or fine dust-reducing additive and a binder based on polysaccharides, and wherein the additive is selected from the group consisting of: aluminium-containing inorganic compounds, clays and clay minerals. The pellets according to the invention have a low fine dust particle content and emission level and can be produced initially from short-rotation woods such as poplar and willow having exhaust gas and emission values of previous pellets based on spruce and pine.

Description

Beschreibung  description
Pellets für Heizzwecke Pellets for heating purposes
Die vorliegende Erfindung betrifft Pellets für Heizzwecke aus einer gepressten Biomasse auf Basis von Lignozellulose gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The present invention relates to pellets for heating purposes from a pressed biomass based on lignocellulose according to the preamble of claim 1.
Koks wird immer mehr ein Konkurrent fossiler Brennstoffe, welche aufgrund ihrer negativen CO2-Bilanz seit Langem in der Kritik stehen. Coke is increasingly becoming a competitor of fossil fuels, which have long been criticized for their negative CO2 balance.
Holzpellets wie beispielsweise die unter der Handelsbezeichnung FireStixx (eingetragene Marke der FireStixx Holz-Energie GmbH) vertriebenen Holzpellets, welche als sogenannte FireStixx Premium-Pellets nach DINplus und ENplus A1 zertifiziert sind, übertreffen bereits bei vielen Messparametern, z.B. der Menge der anfallenden Verbrennungsasche und in Bezug auf die Staubbildung, diejenigen Werte, die die Norm vorgibt. Wood pellets, such as the wood pellets marketed under the trade name FireStixx (registered trademark of FireStixx Holz-Energie GmbH), which are certified as so-called FireStixx premium pellets according to DINplus and ENplus A1, already exceed many measurement parameters, e.g. the amount of incineration ash and, in terms of dust formation, those values that the standard dictates.
Die Qualität von Holzpellets ist unter anderem abhängig von folgenden The quality of wood pellets depends, among other things, on the following
Parametern: parameters:
Ein kleiner Abriebswert, welcher eine höhere Festigkeit und Widerstandsfähigkeit der Pellets bedeutet. So entstehen weniger Staub und Feinanteile im A small abrasion value, which means a higher strength and resistance of the pellets. This results in less dust and fines in the
Brennstofflager, wodurch sich Fließfähigkeit und Luftführung im Brenner verbessern. Die Vorteile liegen in einem besseren Wirkungsgrad und in sauberen Rauchgasen.  Fuel storage, which improves flowability and air flow in the burner. The advantages are better efficiency and clean flue gases.
Ein niedriger Feuchtigkeitsgehalt erhöht den Heizwert und senkt damit die Heizkosten. A low moisture content increases the calorific value and thus lowers the heating costs.
Ein geringerer Aschegehalt sorgt für eine saubere Verbrennung und somit für weniger Wartungsaufwand. Eine höhere Rohdichte schafft die Voraussetzung für ein höheres Volumengewicht und damit eine höhere Energiedichte. Premium-Qualitätspellets von FireStixx weisen eine exakt definierte Längenverteilung, beispielsweise zwischen 3 und 40 mm, auf und haben einen Heizwert von ca. 5,1 bis 5,3 kWh/kg. Der A lower ash content ensures clean combustion and therefore less maintenance. A higher bulk density creates the prerequisite for a higher volume weight and thus a higher energy density. Premium quality pellets from FireStixx have a precisely defined length distribution, for example between 3 and 40 mm, and have a calorific value of approx. 5.1 to 5.3 kWh / kg. Of the
Feuchtigkeitswert beträgt ca. 5 bis 8 Masse-%.  Moisture value is about 5 to 8% by mass.
Die mechanische Festigkeit der Pellets liegt typischerweise bei oberhalb von 98,5 % und der Aschegehalt liegt unterhalb von 0,25 Masse-%. The mechanical strength of the pellets is typically above 98.5% and the ash content is below 0.25 mass%.
Die Herstellung derartiger Pellets erfolgt typischerweise aus Abfällen in Form von Säge- bzw. Hobelspänen und Sägemehl im Wesentlichen aus Fichtenholz ist im Stand der Technik wohlbekannt. The production of such pellets is typically made from wastes in the form of sawdust and sawdust essentially of spruce wood is well known in the art.
So beschreibt beispielsweise das deutsche Gebrauchsmuster der For example, the German utility model describes the
Rechtsvorgängerin der vorliegenden Anmelderin in DE 20 2006 008 516 U1 derartige Holzpellets für Heizzwecke, bei denen ein bestimmter pH im neutralen oder alkalischen Bereich eingestellt wird. Legal predecessor of the present applicant in DE 20 2006 008 516 U1 such wood pellets for heating purposes, in which a certain pH is set in the neutral or alkaline range.
Ein Verfahren zum Herstellen von Holzpellets wird ebenfalls in der WO 02/50220 A1 beschrieben. A method for producing wood pellets is also described in WO 02/50220 A1.
Schlussendlich beschreibt die EP 2 325 289 B1 ein Verfahren und eine Finally, EP 2 325 289 B1 describes a method and a
Vorrichtung zur Behandlung von Holzpellets mit Hilfe eines schmierenden und staubbindenden Additivs. Dieses Verfahren ist unter der markengeschützen Apparatus for treating wood pellets with the aid of a lubricating and dust-binding additive. This procedure is under the trademarked
Bezeichnung der vorliegenden Anmelderin als pelprotec® bekannt. Dabei handelt es sich um ein innovatives Veredelungsverfahren, das Pellets noch hochwertiger macht. Insbesondere werden die Pellets beim Befüllen des Vorratslagers, noch im Designation of the present Applicant known as pelprotec®. It is an innovative refining process that makes pellets even more valuable. In particular, the pellets when filling the storage, still in
Tankfahrzeug, veredelt. Dies geschieht unmittelbar vor der stärksten mechanischen Belastung der Pellets. Die Pellets werden mit einem dünnen Schutzfilm aus Pflanzenöl überzogen. Hierdurch ist es möglich, die Staubbildung drastisch zu verringern und dem Brenner Holzpellets in ausgezeichneter Qualität in Bezug auf Staubarmut, Abrieb und Schonung für die mechanischen Teile wie Fördersystem und Luftzufuhrsysteme zuzuführen. Bislang wurde als Ausgangsmaterial für die Biomasse zur Herstellung der Tanker, refined. This happens immediately before the strongest mechanical stress of the pellets. The pellets are covered with a thin protective film of vegetable oil. This makes it possible to drastically reduce the formation of dust and to supply the burner with wood pellets of excellent quality in terms of dust immunity, abrasion and protection for the mechanical parts such as conveyor system and air supply systems. So far, as a starting material for the biomass for the production of
Holzpellets im Wesentlichen auf Nutzhölzer wie insbesondere Industrie- und Bauhölzer, beispielsweise Fichte und Tanne, zurückgegriffen, wobei insbesondere Reststoffe aus der holzverarbeitenden Industrie wie Sägemehl, Spanholz und insbesondere Wood pellets essentially on useful woods such as in particular industrial and construction timber, such as spruce and fir, resorted to, in particular residues from the woodworking industry such as sawdust, chipboard and in particular
Hobelspäne und andere Holzreste zum Einsatz kamen. Wood shavings and other wood residues were used.
Aufgrund steigender Nutzung holzartiger Biomasse und steigender Nachfrage in Privathaushalten für Kleinfeuerungsanlagen ist es jedoch in einer Langzeitperspektive wünschenswert, auf alternative Rohstoffe zum Beispiel aus Kurzumtriebsplantagen (KUP), Stroh, Getreide und dergleichen für die Herstellung von Pellets für Heizzwecke zurückzugreifen, da auf lange Sicht die bislang eingesetzten Ressourcen knapper werden. However, due to increasing use of woody biomass and increasing private household demand for small combustion plants, it is desirable in a long term perspective to resort to alternative raw materials such as short rotation plantations (CROP), straw, grain and the like for the production of pellets for heating purposes resources used to date are becoming scarcer.
Zusätzlich ist zu erwarten, dass sich künftig aufgrund der europäischen In addition, it can be expected that in the future due to the European
Gesetzgebung verschärftere Grenzwerte für den Emissionsausstoß aus Legislation toughen emission limits
Kleinfeuerungsanlagen ergeben werden. Small combustion plants are revealed.
Allerdings stellt sich das Problem, dass KUP-Biomasse eine deutlich However, the problem arises that CUP biomass one clearly
unterschiedliche chemische Zusammensetzung wie die bisher für die Holzpelletierung verwendete Industrie- bzw. Bauholz-Biomasse aufweist. different chemical composition as the hitherto used for wood pelleting industrial or lumber biomass has.
Diese unterschiedliche chemische Zusammensetzung führt zu unterschiedlichen und zum Teil unerwünschten verbrennungstechnischen Eigenschaften, wodurch sich die Abgaszusammensetzung und die Aerosolbildung deutlich zum Nachteil einer zu Pellets verpressten KUP-Biomasse verändern. This different chemical composition leads to different and sometimes undesirable combustion properties, whereby the exhaust gas composition and the aerosol formation change significantly to the detriment of a compressed into pellets KUP biomass.
Insbesondere besteht eine Korrelation zwischen dem Gehalt an Stickstoff, Schwefel und Chlor in der eingesetzten Brennstoffbiomasse und NOx, SOx und HCl im Abgas sowie der Aerosolbildung aus semi- und leichtflüchtigen Bestandteilen der aschebildenden Elemente K, Na, Pb, Si usw. Hierbei wurde festgestellt, dass beispielsweise Kalium die Bildung von Aerosolen und damit die Korrosion an Wärmetauscher und anderen Teilen des Heizungssystems begünstigt und sich die Ascheerweichungstemperatur verringert. In particular, there is a correlation between the content of nitrogen, sulfur and chlorine in the fuel biomass used and NO x , SO x and HCl in the exhaust gas and the aerosol formation of semi- and volatile components of the ash-forming elements K, Na, Pb, Si, etc. It was found that, for example, potassium promotes the formation of aerosols and thus the corrosion of heat exchangers and other parts of the heating system and reduces the ash softening temperature.
Die Ascheerweichungstemperatur beziffert die Temperatur, bei der die Asche der in der Heizanlage verbrannten Pellets vom festen in den (eher) flüssigen The ash softening temperature is the temperature at which the ashes of the pellets burned in the heating system change from solid to liquid
Aggregatzustand wechselt. Das Problem flüssiger Asche entsteht beim Abkühlen der Asche. Sie ändert ihren Aggregatzustand dann naturgemäß von flüssig nach fest. Das geschieht in der Regel dann in Form einer zusammenhängenden Masse. Diese Masse kann sich im Innern des Kessels sammeln und kann dann zu Störungen der Physical state changes. The problem of liquid ash arises when cooling the ash. It naturally changes its state of aggregation from liquid to solid. This usually happens in the form of a coherent mass. This mass can accumulate inside the boiler and can then disturb the
Heizungsanlage führen. Die Ascheerweichungstemperatur nach ENplus A1 liegt derzeit bei 1200°C. Lead heating system. The ash softening temperature according to ENplus A1 is currently 1200 ° C.
Die in Stickstoff bedingten NOx- bzw. N20-Emissionen sowie die SOx-Emissionen aufgrund des Schwefelgehalts der Brennstoffe führen zur Korrosion an Metallbauteilen der Feuerungsanlage. The nitrogen-related NO x or N 2 O emissions and the SO x emissions due to the sulfur content of the fuels lead to corrosion of metal components of the combustion plant.
Dasselbe gilt für Chlor, wodurch überwiegend HCl entsteht, jedoch können zusätzlich zu einem geringen Anteil auch polychlorierte Dibenzo-p-dioxine und The same applies to chlorine, which mainly produces HCl, but in addition to a small proportion of polychlorinated dibenzo-p-dioxins and
Dibenzofurane (PCDD/PCDF) gebildet werden, die mit den Abgasen in die Umwelt entweichen können. Derartige anoganische und organische Halogenverbindungen können - neben ihrer unerwünschten Toxizität - ebenfalls Korrosion an Metallbauteilen hervorrufen. Dibenzofurane (PCDD / PCDF) are formed, which can escape with the exhaust gases into the environment. Such anoganic and organic halogen compounds can - in addition to their undesirable toxicity - also cause corrosion of metal components.
Der Gehalt an dem Alkalimetall Natrium führt bekanntlich zu Kesselkorrosion und ebenfalls zur Bildung von Aerosolen. The content of the alkali metal sodium is known to lead to boiler corrosion and also to the formation of aerosols.
Magnesium erhöht die Ascheerweichungstemperatur und begünstigt eine Magnesium increases the ash softening temperature and favors one
Aschenutzung, zum Beispiel als Dünger, während der Phosphorgehalt des Brennstoffs die Aerosolbildung begünstigt, zu einer Ascheerweichung führt und damit Nützlichkeit der Asche beispielsweise als Dünger herabsetzt. Im Brennstoff enthaltene Schwermetalle, insbesondere Blei, Mangan, Kupfer, Cadmium und dergleichen, führen ebenfalls zu gas- und staubförmigen Emissionen und schränken die Aschenutzung als Düngemittel drastisch ein, sofern ihr Gehalt einen bestimmten Grenzwert überschreitet. Ash utilization, for example as a fertilizer, while the phosphorus content of the fuel promotes aerosol formation, leads to ash softening and thus reduces the usefulness of the ash, for example as a fertilizer. Heavy metals contained in the fuel, in particular lead, manganese, copper, cadmium and the like, also lead to gaseous and dusty emissions and drastically limit the use of as a fertilizer, if their content exceeds a certain limit.
Bei Untersuchungen wurde femer festgestellt, dass die Bildung von Feinstaub in automatischen Feuerungsanlagen hauptsächlich durch Freisetzung anorganischer Elemente aus dem Glutbett in temperatur- und brennstoffabhängiger Art und Weise erfolgt. Investigations also showed that the formation of particulate matter in automatic furnaces is mainly due to the release of inorganic elements from the bed in a temperature- and fuel-dependent manner.
Nach alledem sind KUP-Hölzer, insbesondere in pelletierter Form, im Stand der Technik praktisch nicht dauerhaft in Heizanlagen als Brennstoff einzusetzen, da ihr Gehalt an der Summe der Elemente K, S, Cl, Cd, Zn, Pb, gemessen am Beispiel der Kurzumtriebsplantagenhölzer Pappeln und Weiden, im Vergleich zu Fichten- und Buchenbiomasse mit etwa 3000 bis 4000 mg/kg (db) etwa doppelt so hoch ist und zu den oben genannten Nachteilen führt. After all, KUP woods, especially in pelletized form, are practically not permanently used in the prior art as fuel in heating systems, since their content of the sum of the elements K, S, Cl, Cd, Zn, Pb, measured on the example of short rotation plantation timbers Poplars and pastures, compared to spruce and beech biomass at about 3000 to 4000 mg / kg (db) is about twice as high and leads to the disadvantages mentioned above.
Hier setzt die vorliegende Erfindung ein. This is where the present invention starts.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, neben den immer knapper werdenden Industrie- und Bauhölzernhölzern, insbesondere Fichte und Tanne, auch Hölzer aus Kurzumtriebsplantagen als Pellets für Heizzwecke einsetzen zu können und dennoch die Grenzwerte für Feinstaub und Abgase einhalten zu können. Object of the present invention is, in addition to the ever dwindling industrial and timber timbers, especially spruce and fir, wood from short rotation plantations as pellets for heating purposes to use and still be able to comply with the limits for particulate matter and exhaust gases.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 . The solution of this object is achieved by the characterizing features of claim 1.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Pellets für Heizzwecke aus einer gepressten Biomasse auf Basis von Lignozellulose, wobei die Pellets wenigstens ein asche- und/oder feinstaubverminderndes Additiv sowie einen Binder auf In particular, the present invention relates to pellets for heating purposes from a pressed biomass based on lignocellulose, wherein the pellets at least one ash and / or particulate reducing additive and a binder on
Polysaccharidbasis enthalten, wobei das Additiv ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: aluminiumhaltigen anorganischen Verbindungen, Tonen und Polysaccharide base, wherein the additive is selected from the group consisting of: aluminum-containing inorganic compounds, clays and
Tonmineralen. Durch den Einsatz wenigstens eines asche- oder feinstaubvermindernden Additivs sowie eines Binders auf Polysaccharidbasis, wobei das Additiv ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus aluminiumhaltigen anorganischen Verbindungen, Tonen und Tonmineralen, hat sich überraschend herausgestellt, dass durch den Einsatz derartiger Additive gezielt die Freisetzung von anorganischen aerosolbildenden Elementen, insbesondere K, S, Cl, Cd, Zn und Pb vermindert werden kann. Clay minerals. Through the use of at least one ash or fine dust reducing additive and a polysaccharide-based binder, wherein the additive is selected from the group consisting of aluminum-containing inorganic compounds, clays and clay minerals, it has surprisingly been found that the use of such additives targeted the release of inorganic Aerosolbildenden elements, in particular K, S, Cl, Cd, Zn and Pb can be reduced.
Bei den chemischen Reaktionen der Brennstoffinhaltsstoffe im Rahmen der Pyrolyse- und Vergasungsprozesse reagieren die leichtflüchtigen zu schwerflüchtigen Komponenten und somit verbleiben die anorganischen aerosolbildenden Elemente im Glutbett der Feuerungsanlage. During the chemical reactions of the fuel constituents in the pyrolysis and gasification processes, the volatile components of low volatility react and thus the inorganic aerosol-forming elements remain in the ember bed of the furnace.
Auch wird die Freisetzung organischer Aerosole herabgesetzt, was - ohne hieran gebunden zu sein - offensichtlich mit der Oberflächenaktivität der eingesetzten Also, the release of organic aerosols is reduced, which - without being bound to it - obviously with the surface activity of the used
Additive, insbesondere aluminiumhaltigen Verbindungen, zusammenhängt. Additives, in particular aluminum-containing compounds, is related.
Insbesondere wird erfindungsgemäß davon ausgegangen, dass die Beeinflussung der erfindungsgemäßen Additive durch folgende Prozesse wirksam ist: In particular, it is assumed according to the invention that the influencing of the additives according to the invention is effective by the following processes:
Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Additive erhöht sich in Bezug auf Kalzium die Ascheerweichungstemperatur und es findet eine Verbindung des Kalziums mit Silizium und nicht mit Kalium statt, so dass eine Aerosolbildung unterdrückt wird. By using the additives of the present invention, the ash softening temperature increases with respect to calcium, and a compound of calcium with silicon and not with potassium takes place, so that aerosol formation is suppressed.
In Bezug auf Phosphor senkt das erfindungsgemäße Additiv die Partikel- Massekonzentration des Phosphors, wodurch weniger Partikel als Aerosol zur With regard to phosphorus, the additive according to the invention lowers the particle mass concentration of the phosphorus, thereby reducing the use of particles as an aerosol
Verfügung stehen können. Can be available.
Obwohl beispielsweise die Kurzumtriebshölzer Pappel und Weide mehr als doppelt so viele Aerosolbildner in ihrer Ausgangssubstanz enthalten im Vergleich zu Fichte und Buche, gelingt es, mittels der erfindungsgemäßen Additive die For example, although the short-rotation wood poplar and willow contain more than twice as many aerosol formers in their starting substance compared to spruce and beech, it is possible to use the additives according to the invention
Aerosolbildung im Abgas und die NOx- und SOx-Abgaswerte praktisch auf den Wert von reinem Fichten- oder Buchenholz zu bringen. Mit den erfindungsgemäßen Pellets ist es somit möglich, alternative KUP-Pellets anstatt der bisherigen reinen Sägewerksrestholzpellets einzusetzen. To bring and SOx -Abgaswerte practically to the value of pure pine or beech wood - aerosol formation in the exhaust gas and the NO x. With the pellets according to the invention it is thus possible to use alternative KUP pellets instead of the previous pure sawmill wood pellets.
Somit stehen mit den erfindungsgemäßen Pellets erstmals feinstaub- und emissionsarme Pellets aus KUP-Hölzern, insbesondere Pappel und Weide, für Thus, with the pellets according to the invention for the first time fine-dust and low-emission pellets from KUP woods, especially poplar and willow, for
Heizzwecke zur Verfügung und das Rohstoff Sortiment für die Pelletherstellung wird signifikant um schnell nachwachsende Biomasse aus Kurzumtriebsplantagen erweitert. Heating purposes are available and the raw material assortment for pellet production is significantly expanded by fast renewable biomass from short rotation plantations.
In der Praxis hat sich herausgestellt, dass ein Bindemittel auf Polysaccharidbasis, insbesondere Stärkebasis, sowie ein Additiv aus aluminiumhaltigen anorganischen Verbindungen, Tonen und Tonmineralen diese Eigenschaften erfüllt, ohne dass der zugrundeliegende physikalische chemische Mechanismus vollständig verstanden ist. In practice it has been found that a polysaccharide-based binder, in particular starch-based, as well as an additive of aluminum-containing inorganic compounds, clays and clay minerals, fulfills these properties without fully understanding the underlying physical chemical mechanism.
Ganz besonders hat sich Kaolin als Tonmineral bei ersten Versuchen bewährt. Especially kaolin has proved to be a clay mineral in first attempts.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind Pellets für Heizzwecke aus einer gepressten Biomasse auf Basis von Lignozellulose aus Pappel- und/oder Weidenhölzern, wobei die Pellets wenigstens ein asche- und/oder A preferred embodiment of the present invention are pellets for heating purposes from a pressed biomass based on lignocellulose from poplar and / or willow wood, wherein the pellets at least one ashes and / or
feinstaubverminderndes Additiv auf Basis von Alumosilikaten, insbesondere Kaolin, sowie einen Binder auf Stärkebasis, beispielsweise Weizenstärke, enthalten. fine dust reducing additive based on aluminosilicates, in particular kaolin, and a starch-based binder, for example wheat starch.
Selbstverständlich ist auch möglich, Mischhölzer etwa aus Fichte, Buche, Pappel und/oder Weide für die Pelletherstellung einzusetzen. Of course it is also possible to use mixed woods such as spruce, beech, poplar and / or willow for pellet production.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Pellets erfolgt nach dem Fachmann wohlbekannten Pelletierungsverfahren, welche in der Beschreibungseinleitung erwähnt wurden. The preparation of the pellets according to the invention is carried out by well-known to the expert pelletizing, which were mentioned in the introduction to the description.
Die Unteransprüche stellen weitere bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Für eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pellets wird die Lignozellulose-Biomasse ausgewählt aus: Industrie- und Bauhölzern, insbesondere Fichte, Kiefer, Tanne, Douglasie, Eiche, Lärche, Kastanie, Buche, Erle, Birke; The subclaims represent further preferred embodiments of the present invention. For a preferred embodiment of the pellets according to the invention, the lignocellulosic biomass is selected from: industrial and construction timbers, in particular spruce, pine, fir, Douglas fir, oak, larch, chestnut, beech, alder, birch;
Kurzumtriebshölzern, insbesondere Pappel und Weide; Agrarreststoffen; sowie Short-rotation wood, in particular poplar and willow; Agricultural waste; such as
Mischungen davon. Mixtures thereof.
Die Lignozellulose-Biomasse kann aus Vollbäumen und/oder Hackschnitzel und/oder Hobelspänen und/oder Sägespänen und/oder Sägemehl der Industrie- und Bauhölzer und/oder der Kurzumtriebshölzer stammen, so dass auch vorteilhaft weiterhin die Nutzung von ohnehin anfallenden Holzabfällen und Holzresten verwendet werden können und eine etwas aufwendigere Verwendung von Vollbäumen nur zum Teil erforderlich ist. The lignocellulosic biomass can come from solid trees and / or wood chips and / or wood shavings and / or sawdust and / or sawdust of industrial and construction timber and / or the short rotation wood, so that also advantageously continue the use of wood waste and wood residues incurred anyway and a more elaborate use of full trees is only partially required.
Die aluminiumhaltigen anorganischen Verbindungen sind vorzugsweise The aluminum-containing inorganic compounds are preferably
Aluminiumoxide, insbesondere AI2O3, und/oder Aluminiumhydroxide und/oder Aluminum oxides, in particular Al2O3, and / or aluminum hydroxides and / or
Aluminiumoxidhydroxide und/oder Bauxit, da diese nicht toxisch und leicht und billig verfügbar sind. Alumina hydroxides and / or bauxite, as these are non-toxic and readily and inexpensively available.
In der Praxis hat sich herausgestellt, dass Tone und Tonminerale, Alumosilikate, insbesondere Kaolin, Kaolinit, lllicit, Sericit und Montmorillonit die besten Additive sind, um insbesondere aus Pappeln und Weiden-Biomasse feinstaub- und emissionsarme Pellets für Heizzwecke herzustellen. Der Effekt wird noch verstärkt, wenn die Pellets mit Weizenstärke gebunden sind. In practice, it has been found that clays and clay minerals, aluminosilicates, in particular kaolin, kaolinite, iridicite, sericite and montmorillonite, are the best additives for producing particulate and low-emission pellets for heating purposes, in particular from poplar and willow biomass. The effect is enhanced when the pellets are bound with wheat starch.
Als Binder auf Polysaccharidbasis kann insbesondere ein Stärkebinder zum Einsatz kommen, insbesondere ein solcher, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Weizenstärke, Kartoffelstärke, Reisstärke, Kastanienstärke; sowie Mischungen davon. Jedoch sind auch andere natürliche und synthetische Polysaccharide als Bindemittel für die Pellets geeignet. As a polysaccharide-based binder, in particular a starch binder can be used, in particular one selected from the group consisting of: wheat starch, potato starch, rice starch, chestnut starch; and mixtures thereof. However, other natural and synthetic polysaccharides are also suitable as binders for the pellets.
Zu den genannten Additiven, beispielsweise auf Alumosilikatbasis können aiszusätzliche Additive in Form von Caiciumverbindungen eingesetzt werden, welche in Form von Kalkstein oder Marmorstaub [CaC03], gelöschtem Kalk [Ca(OH)2] oder gebranntem Kalk [CaO] der Lignozellulose-Biomasse zugesetzt werden können. To the abovementioned additives, for example based on aluminosilicate, it is possible to use additional additives in the form of calcium compounds, which are disclosed in US Pat Form of limestone or marble dust [CaC0 3 ], slaked lime [Ca (OH) 2 ] or quicklime [CaO] may be added to the lignocellulosic biomass.
Wie bereits erwähnt, ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, Pellets aus einer Lignozellulose-Biomasse aus Kurzumtriebshölzern herzustellen, wobei insbesondere Bäume der Gattung der Pappeln [Populus] und/oder der Gattung der Weiden [Salix ], insbesondere Salix spec, vorzugsweise Salix alba, bevorzugt sind. As already mentioned, it is preferred in the context of the present invention to produce pellets from a lignocellulosic biomass from short rotation woods, in particular trees of the genus of poplars [Populus] and / or the genus of willows [Salix], in particular Salix spec, preferably Salix alba, are preferred.
Die Pellets könne jedoch nach wie vor auch aus einer Lignozellulose-Biomasse aus Industrie- und Bauhölzern, insbesondere aus der Gattung der Fichten [Picea], vorzugsweise Picea abies und/oder der Gattung der Tannen [Abies], vorzugsweise Abies alba, oder einer Mischung mit KUP-Hölzern hergestellt werden. However, the pellets can still be from a lignocellulosic biomass from industrial and construction timbers, especially from the genus of spruce [Picea], preferably Picea abies and / or the genus of firs [Abies], preferably Abies alba, or a mixture be made with KUP woods.
Die erfindungsgemäßen zeichnen sich dadurch aus, dass die Pellets eine The invention is characterized in that the pellets a
Rohdichte von ca. 1 ,1 bis 1 ,3 kg/dm3, vorzugsweise >1 ,20 kg/dm3 und eine Restfeuchte von ca. 5 Masse-% bis 10 Masse-% aufweisen. Bulk density of about 1, 1 to 1, 3 kg / dm 3 , preferably> 1, 20 kg / dm 3 and a residual moisture content of about 5 mass% to 10% by mass.
Typischerweise liegt das asche- und/oder feinstaubvermindernde Additiv in einer Konzentration von ca. 0,1 bis 3 Masse-%, insbesondere ca. 1 bis 2 Masse-%, vor. Typically, the ash and / or fine dust reducing additive is present in a concentration of about 0.1 to 3% by mass, in particular about 1 to 2% by mass.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Pellets auch Reinpellets aus Kurzumtriebshölzern sein. According to the present invention, the pellets may also be pure pellets of short rotation woods.
Selbstverständlich können auch Pellets aus Mischhölzern hergestellt werden, welche aus einer Mischung aus herkömmlichen Industrie- und Bauhölzern und KUP- Hölzern stammen. Of course, also pellets can be made from mixed woods, which come from a mixture of conventional industrial and construction timber and KUP woods.
Beispielhafte Mischpellets können ca. 75 Masse-% Fichtenholz und ca. 25 Masse- % Kurzumtriebsholz, insbesondere Weide und/oder Pappel, vorzugsweise jeweils 50 Masse-% Fichtenholz und Kurzumtriebsholz, enthalten. Als besonders geeignete Mischpellets haben sich solche aus einer Mischung aus 90 Masse-% Fichte und 10 Masse-% Weide herausgestellt. Dem Fachmann ist wohlbekannt, dass sämtliche weitere Mischverhältnisse vom Umfang der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind. Exemplary mixed pellets may contain about 75% by weight of spruce wood and about 25% by weight of short-rotation wood, in particular pasture and / or poplar, preferably in each case 50% by weight of spruce wood and short-rotation wood. Particularly suitable mixed pellets have been found to be those of a mixture of 90% by weight of spruce and 10% by weight of pasture. It is well known to those skilled in the art that all other mixing ratios are included within the scope of the present invention.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aufgrund der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Further advantages and features will become apparent from the description of an embodiment.
Ausführungsbeispiel embodiment
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Pellets wurde Sägemehl aus entrindeter Fichte (Picea abies) sowie Sägemehl der Weide (Salix spec.) verwendet. Sawdust made of debarked spruce (Picea abies) and sawdust of willow (Salix spec.) Were used to prepare the pellets according to the invention.
Die Pelletierung erfolgte mit einer halbindustriellen Ringstempelpelletiermühle mit einer Kapazität von 150 kg/h. Die erhaltenen Pellets wurden in einer 12 kW- Kleinfeuerungsanlage verbrannt und die Abgaszusammesetzung sowie die The pelleting was carried out with a semi-industrial ring stamp pellet mill with a capacity of 150 kg / h. The resulting pellets were burned in a 12 kW small combustion plant and the exhaust gas composition and the
Aerosolemission, insbesondere anhand der Aerosolbildner K, S, Cl, Cd, Zn und Pb, wurden gemessen. Aerosol emission, in particular from aerosol formers K, S, Cl, Cd, Zn and Pb were measured.
Die Holzpellets wurden aus den beiden oben angegebenen Rohmaterialien gemischt, wobei als Bindemittel Weizenstärke (0,1 Masse-%) und als Additiv Kaolin eingesetzt wurde. The wood pellets were mixed from the two raw materials given above, using wheat starch (0.1% by mass) as binder and kaolin as additive.
Es wurden unterschiedliche Verhältnisse Fichte zu Weide eingesetzt, nämlich von jeweils 50 % Fichtenholz und Kurzumtriebsholz bis hin zu 90 % Fichtenholz und 10 % Weidenholz. Different ratios of spruce to willow were used, namely from 50% spruce wood and short rotation wood to 90% spruce wood and 10% willow wood.
Zur Kontrolle wurden die jeweiligen Holzpellets einmal ohne Additiv, jedoch mit Weizenstärke, und zum anderen mit Weizenstärke und mit Kaolin als Additiv hergestellt. As a control, the respective wood pellets were produced once without additive, but with wheat starch, and secondly with wheat starch and with kaolin as an additive.
Die Kaolinkonzentration betrug im Beispielsfall 0,5 Masse-%. The kaolin concentration in the example was 0.5% by mass.
Zur weiteren Kontrolle wurden Pellets mit Additiv, jedoch ohne Weizenstärke als Binder hergestellt. Bei der Abgas- und Aerosoluntersuchung der Emissionen hat sich überraschend herausgestellt, dass die Kombination von Weizenstärke als Polysaccharid-Binder und dem Alumosilikat Kaolin als Additiv selbst bei reinen Weidenpellets annähernd dieselben Abgas- und Feinstaubwerte erzielte wie die Fichtenreinpellets. For further control, pellets were made with additive but without wheat starch as binder. In the exhaust gas and aerosol investigation of emissions, it has surprisingly been found that the combination of wheat starch as a polysaccharide binder and aluminosilicate kaolin as an additive, even with pure pasture pellets, achieved approximately the same exhaust gas and fine dust values as the spruce pure pellets.
Wurden 50 %ige Mischungen aus Fichte- und Weide-Biomasse pelletiert und mit Weizenstärke als Polysaccharid-Binder und Kaolin als Additiv verwendet, so lagen die Feinstaubwerte sogar unterhalb der Werte der Pellets aus reiner Fichte. When 50% mixtures of spruce and willow biomass were pelleted and used with wheat starch as a polysaccharide binder and kaolin as an additive, the particulate matter values were even below the values of the pure spruce pellets.
Nach alledem stellt die vorliegende Erfindung erstmals feinstaub- und After all, the present invention for the first time fine dust and
emissionsarme Pellets aus KUP-Hölzern zur Verfügung und stellt somit eine alternative Rohstoffquelle zu den Waldhölzern Fichte und Tanne dar. Low-emission pellets made from SRP woods are available and thus represent an alternative source of raw material for the forest fir-tree spruce and fir.
Im Beispielsfalle betrug die Summe der Elemente K, S, Cl, Cd, Zn, Pb für In the example case, the sum of the elements was K, S, Cl, Cd, Zn, Pb for
Reinpellets aus Weide mit Kaolin und Weizenstärke etwa 1600 mg/kg db (dry base), während sich für Vergleichs-Reinpellets aus Fichte ca 1550 mg/kg db ergaben. Pure pellets from willow with kaolin and wheat starch about 1600 mg / kg db (dry base), while for comparison pure pellets from spruce about 1550 mg / kg db resulted.
Mischpellets mit jeweils 50 Masse-% aus Fichte und Weide sowie Kaolin und Mixed pellets with 50% by weight each of spruce and willow as well as kaolin and
Weizenstärke ergaben Aerosolbildnerwerte von ebenfalls ca. 1600 mg/kg db. Wheat starch gave aerosol former values of about 1600 mg / kg db.
Pellets, welche nur mit Kaolin versetzt, jedoch nicht mit Weizenstärke gebunden waren, lieferten überraschend durchweg einen deutlich höheren Aerosolgehalt als Pellets, die beide Substanzen enthielten. Pellets added with kaolin but not bound with wheat starch surprisingly consistently provided a significantly higher aerosol content than pellets containing both substances.
Umgekehrt zeigte die Kontrolle ohne Kaolin und mit Weizenstärke praktisch keine senkende Wirkung für die genannten Aerosolbildner, während Kaolin als alleiniges Additiv -also ohne Polysaccharidbinder- bereits zu einer drastischen Senkung des Gehalts an Aerosolbildnern führte. Conversely, the control without kaolin and with wheat starch showed virtually no lowering effect for the abovementioned aerosol formers, while kaolin as sole additive-even without polysaccharide binder-already led to a drastic reduction in the content of aerosol formers.
Hieraus wird geschlossen, dass das alumosilikathaltige Additiv Kaolin zwar hauptsächlich für die Aerosolbildnersenkung verantwortlich ist, jedoch die Kombination mit dem Polysaccharid unerwartet eine noch stärkere Absenkung des Gehalts an Aeorosolbildnern bewirkt. Der Grund hierfür ist derzeit noch unklar. Die quantitativen Ergebnisse sind in Fig. 1 gezeigt: Fig. 1 zeigt für einzelne Pelletmischungen die jeweiligen Gesamtstaubmengen in mg/Nm3 bei 13% 02, trocken, gemessen nach VDI 2066-1 . It is concluded that the alumosilicate-containing additive kaolin is mainly responsible for the aerosol lowering, but the combination with the polysaccharide unexpectedly causes an even greater reduction in the content of aerosol forming agents. The reason for this is still unclear. The quantitative results are shown in FIG. 1: FIG. 1 shows for individual pellet mixtures the respective total dust quantities in mg / Nm 3 at 13% O 2 , dry, measured according to VDI 2066-1.
Die Abkürzungen in Fig. 1 und Tab. 1 bedeuten Folgendes: The abbreviations in Fig. 1 and Tab. 1 mean the following:
F 00 100% Fichte ohne Kaolinzusatz F 00 100% spruce without kaolin additive
F100/m05 100% Fichte mit 0,5 Masse-% Kaolinzusatz  F100 / m05 100% spruce with 0.5 mass% kaolin additive
F100/m20 100% Fichte mit 20 Masse-% Kaolinzusatz  F100 / m20 100% spruce with 20% by weight kaolin additive
F90/W10 90% Fichte und 10% Weide ohne Kaolinzusatz  F90 / W10 90% spruce and 10% willow without kaolin additive
F90/W10/m02 90% Fichte und 10% Weide mit 0,2 Masse-% Kaolinzusatz F75/W25 75% Fichte und 25% Weide ohne Kaolinzusatz  F90 / W10 / m02 90% spruce and 10% willow with 0.2% by weight kaolin additive F75 / W25 75% spruce and 25% willow without kaolin addition
Mit diesen Pellets ergaben sich folgende Feinstaub- und Aschewerte: These pellets gave the following particulate matter and ash values:
Tabelle 1 Table 1
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Figure imgf000014_0001
Für Pellets aus reinem Fichtenholz wurden somit sogar bereits Feinstaubwerte von nur einem Viertel der ohne Additiv erreichten Werte erzielt. Dies ist in Fig. 1 graphisch dargestellt. Die Mischpellets F90/W10 wiesen ohne Additiv einen Gesamtstaubwert von 17,8 mg/Nm3 auf. Mit 0,2 Masse-% Kaolin konnte dieser Wert unter den Wert reiner Fichtenpellets auf 3,8 mg/Nm3 bei einem Aschegehalt von nur 0,7% gesenkt werden. For pellets made of pure spruce wood, even fine dust values of only one quarter of the values achieved without additive were thus already achieved. This is shown graphically in FIG. The mixed pellets F90 / W10 had a total dust value of 17.8 mg / Nm 3 without additive. With 0.2% by weight of kaolin this value could be reduced below the value of pure spruce pellets to 3.8 mg / Nm 3 with an ash content of only 0.7%.
Somit stehen erstmals neue Ressourcen aus bislang nicht zur Herstellung von Pellets für Heizzwecke geeigneten Kurzunntriebshölzern, insbesondere Pappel und Weide zur Verfügung. Thus, for the first time, new resources are available from short tunneling woods, in particular poplar and willow, which have hitherto not been suitable for the production of pellets for heating purposes.

Claims

Ansprüche claims
1 . Pellets für Heizzwecke aus einer gepressten Biomasse auf Basis von Lignozellulose, dadurch gekennzeichnet, dass die Pellets wenigstens ein asche- und/oder feinstaubverminderndes Additiv sowie einen Binder auf Polysaccharidbasis enthalten, wobei das Additiv ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: aluminiumhaltigen anorganischen Verbindungen, Tonen und Tonmineralen. 1 . Pellets for heating purposes from a pressed biomass based on lignocellulose, characterized in that the pellets contain at least one ash and / or fine dust reducing additive and a polysaccharide-based binder, wherein the additive is selected from the group consisting of: aluminum-containing inorganic compounds, clays and clay minerals.
2. Pellets nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die 2. Pellets according to claim 2, characterized in that the
Lignozellulose-Biomasse ausgewählt ist aus: Industriehölzern, insbesondere Fichte, Kiefer, Tanne, Douglasie, Eiche, Lärche, Kastanie, Buche, Erle, Birke; Lignocellulosic biomass is selected from: industrial timbers, especially spruce, pine, fir, Douglas fir, oak, larch, chestnut, beech, alder, birch;
Kurzumtriebshölzern, insbesondere Pappel und Weide; Agrarreststoffen; sowie Mischungen davon. Short-rotation wood, in particular poplar and willow; Agricultural waste; and mixtures thereof.
3. Pellets nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die 3. Pellets according to claim 1 or 2, characterized in that the
Lignozellulose-Biomasse aus Vollbäumen und/oder Hackschnitzel und/oder Lignocellulosic biomass from solid trees and / or wood chips and / or
Hobelspäne und/oder Sägespäne und/oder Sägemehl der Industrie- und Bauhölzer und/oder der Kurzumtriebshölzer stammt. Wood shavings and / or sawdust and / or sawdust of industrial and construction timber and / or the short rotation wood comes from.
4. Pellets nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aluminiumhaltigen anorganischen Verbindungen 4. pellets according to at least one of the preceding claims, characterized in that the aluminum-containing inorganic compounds
Aluminiumoxide, insbesondere Al203 , und/oder Aluminiumhydroxide und/oder Aluminiumoxidhydroxide und/oder Bauxit sind. Alumina, in particular Al 2 0 3 , and / or aluminum hydroxides and / or alumina hydroxides and / or bauxite are.
5. Pellets nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tone und Tonminerale, Alumosilikate, insbesondere Kaolin, Kaolinit, lllicit, Sericit und Montmorillonit sind. 5. Pellets according to at least one of the preceding claims, characterized in that the clays and clay minerals, aluminosilicates, in particular kaolin, kaolinite, lllicit, sericite and montmorillonite are.
6. Pellets nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Polysaccharidbinder ein Stärkebinder, insbesondere ein solcher, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Weizenstärke, Kartoffelstärke, Reisstärke, Kastanienstärke; sowie Mischungen davon; ist. 6. Pellets according to at least one of the preceding claims, characterized in that the polysaccharide binder is a starch binder, in particular one selected from the group consisting of: wheat starch, potato starch, rice starch, chestnut starch; and mixtures thereof; is.
7. Pellets nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzliches Additiv eine Caiciumverbindung eingesetzt wird, welche in Form von Kalkstein oder Marmorstaub [CaCOs], gelöschtem Kalk [Ca(OH)2] oder gebranntem Kalk [CaO] der Lignozellulose-Biomasse zugesetzt wird. 7. pellets according to at least one of the preceding claims, characterized in that as an additional additive a Caiciumverbindung is used, which in the form of limestone or marble dust [CaCOs], slaked lime [Ca (OH) 2 ] or quicklime [CaO] of lignocellulose -Biomasse is added.
8. Pellets nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lignozellulose-Biomasse aus Kurzumtriebshölzern, insbesondere der Gattung der Pappeln [Populus] und/oder der Gattung der Weiden [Salix ], insbesondere Salix spec, vorzugsweise Salix alba, stammt. 8. pellets according to at least one of the preceding claims, characterized in that the lignocellulosic biomass from short-rotation wood, in particular the genus of poplars [Populus] and / or the genus of willow trees [Salix], especially Salix spec, preferably Salix alba, comes.
9. Pellets nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lignozellulose-Biomasse aus Industrie- und Bauhölzern, insbesondere aus der Gattung der Fichten [Picea], vorzugsweise Picea abies und/oder der Gattung der Tannen [Abies], vorzugsweise Abies alba, stammt. 9. pellets according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the lignocellulosic biomass from industrial and construction timbers, in particular from the genus of spruce [Picea], preferably Picea abies and / or the genus of firs [Abies], preferably Abies alba.
10. Pellets nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pellets eine Rohdichte von ca. 1 ,1 bis 1 ,3 kg/dm3 , vorzugsweise >1 ,20 kg/dm3 und eine Restfeuchte von ca. 5 Masse-% bis 10 Masse-% aufweisen. 10. pellets according to at least one of the preceding claims, characterized in that the pellets have a density of about 1, 1 to 1, 3 kg / dm 3 , preferably> 1, 20 kg / dm 3 and a residual moisture content of about 5 mass -% to 10% by mass.
1 1 . Pellets nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das asche- und/oder feinstaubvermindernde Additiv in einer Konzentration von ca. 0,1 bis 3 Masse-%, insbesondere ca. 1 bis 2 Masse-%, vorliegt. 2. Pellets nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie Reinpellets aus Kurzumtriebshölzern sind. 1 1. Pellets according to at least one of the preceding claims, characterized in that the ash and / or fine dust reducing additive is present in a concentration of about 0.1 to 3% by mass, in particular about 1 to 2% by mass. 2. Pellets according to at least one of the preceding claims, characterized in that they are pure pellets of short rotation woods.
13. Pellets nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie Mischpellets aus Industrie- und Bauhölzern und 13. Pellets according to at least one of claims 1 to 1 1, characterized in that they are mixed pellets of industrial and construction timber and
Kurzumtriebshölzern sind. 4. Pellets nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Pellets ca. 75 Masse-% Fichtenholz und ca. 25 Masse-% Kurzumtriebsholz, insbesondere Weide und/oder Pappel, vorzugsweise jeweils 50 Masse-% Fichtenholz und Short-rotation woods are. 4. pellets according to claim 13, characterized in that the pellets about 75 mass% spruce wood and about 25 mass% short-rotation wood, especially willow and / or poplar, preferably in each case 50% by weight spruce wood and
Kurzumtriebsholz, enthalten. Short rotation wood, included.
15. Pellets nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie bei der Verbrennung eine Gesamtstaubmenge von 3 bis 10 mg/Nm3 bei 13% O2, trocken, gemessen nach VDI 2066-1 und Aschewerte von < 0,7 Masse-% aufweisen. 15. Pellets according to one of the preceding claims, characterized in that they have a total dust amount of 3 to 10 mg / Nm 3 at 13% O 2, dry, measured according to VDI 2066-1 and ash values of <0.7% by mass during combustion. exhibit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107353959A (en) * 2017-09-08 2017-11-17 吉林化工学院 A kind of biomass molding fuel and preparation method thereof

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202020103683U1 (en) 2020-06-25 2021-06-28 Emsland-Stärke Gesellschaft mit beschränkter Haftung Shaped body essentially made of biomaterial
DE102023105650A1 (en) 2022-06-08 2023-12-14 Gebrüder Dorfner GmbH & Co. Kaolin- und Kristallquarzsand-Werke KG Fine dust-reducing briquette and process for its production and for reducing fine dust in a fireplace
DE102022114422A1 (en) 2022-06-08 2023-12-14 Gebrüder Dorfner GmbH & Co. Kaolin- und Kristallquarzsand-Werke KG Fine dust reducing composition and method for reducing fine dust in a fireplace

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2270315A1 (en) * 1974-04-12 1975-12-05 Leroy Jean Georges Combustible materials from vegetable waste - by mixing with a binder and moulding
WO2002050220A1 (en) 2000-12-21 2002-06-27 Ve Gruppen A/S Method and system for production of fuel pellets and fuel pellet
DE202006008516U1 (en) 2006-05-28 2007-10-04 Blieninger Gmbh & Co. Kg Pellets for heating purposes
WO2009139621A1 (en) * 2008-05-14 2009-11-19 Meneba B.V. Wood fuels having improved fuel ash properties, and their preparation
WO2011062488A1 (en) * 2009-11-18 2011-05-26 Meneba B.V. Fuels pellets, their preparation and use
EP2325289B1 (en) 2009-11-10 2012-08-22 FireStixx Holz-Energie GmbH Method and device for processing a solid fuel
WO2013093097A1 (en) * 2011-12-21 2013-06-27 Kentucky-Tennessee Clay Co. Mineral additive blend compositions and methods for operating combustors for avoiding problems such as agglomeration, deposition, corrosion and reducing emissions
DE202012012572U1 (en) * 2012-05-18 2013-07-23 Oleofina GmbH On herbaceous plants based fuel

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007044584A1 (en) * 2007-09-19 2009-04-16 Fachhochschule Hannover Production of fuel pellets, involves extruding undried starting material containing a binder, e.g. thermoplastic biopolymer, and a combustible material, e.g. wood chips, and removing liquid before discharge
DE102009043861A1 (en) * 2009-08-26 2011-03-10 Schönfelder Papierfabrik GmbH Device for providing electrical energy and process heat in form of heat carrier medium, during manufacturing of paper, has gas turbine whose hot air serves as process heat carrier and is supplied to heat consumer

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2270315A1 (en) * 1974-04-12 1975-12-05 Leroy Jean Georges Combustible materials from vegetable waste - by mixing with a binder and moulding
WO2002050220A1 (en) 2000-12-21 2002-06-27 Ve Gruppen A/S Method and system for production of fuel pellets and fuel pellet
DE202006008516U1 (en) 2006-05-28 2007-10-04 Blieninger Gmbh & Co. Kg Pellets for heating purposes
WO2009139621A1 (en) * 2008-05-14 2009-11-19 Meneba B.V. Wood fuels having improved fuel ash properties, and their preparation
EP2325289B1 (en) 2009-11-10 2012-08-22 FireStixx Holz-Energie GmbH Method and device for processing a solid fuel
WO2011062488A1 (en) * 2009-11-18 2011-05-26 Meneba B.V. Fuels pellets, their preparation and use
WO2013093097A1 (en) * 2011-12-21 2013-06-27 Kentucky-Tennessee Clay Co. Mineral additive blend compositions and methods for operating combustors for avoiding problems such as agglomeration, deposition, corrosion and reducing emissions
DE202012012572U1 (en) * 2012-05-18 2013-07-23 Oleofina GmbH On herbaceous plants based fuel

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107353959A (en) * 2017-09-08 2017-11-17 吉林化工学院 A kind of biomass molding fuel and preparation method thereof

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