AT518625A2 - Gemisch für die Herstellung von Pellets auf Basis einer Mischung von pflanzlicher Biomasse und Abfallschlämmen und Additiven - Google Patents
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Abstract
Ein Gemisch zur Herstellung von Pellets auf Basis pflanzlicher Biomasse, von Schlamm und Additiven enthält 30 bis 78 % des Gewichts an pflanzlicher Biomasse, 20 bis 68 % des Gewichts an Schlamm, 1 bis 30 % des Gewichts an Kohlenstoffadditiv zur Erhöhung des Heizwertes und 1 bis 5 % an Kalkstein zur Erhöhung der Schmelztemperatur der Asche, wobei die pflanzliche Biomasse durch gemahlenes Stroh aus Getreidefrüchten und/oder energetischen Pflanzen gebildet ist und der Schlamm aus städtischen Kläranlagen stammt und/oder Zellulose- und Papierindustrieschlamm ist. Das Kohlenstoffadditiv kann Abfall aus der Pyrolyse von Reifen sein.
Description
Bereich der Technik
Die Erfindung betrifft ein Gemisch für die Herstellung von Pellets auf Basis von pflanzlicher Biomasse und Abfallschlämmen und Additiven.
Bisheriger Stand der Technik
Gegenwärtig wird für energetische Zwecke vorwiegend Holzbiomasse verwendet. Das nutzbare Potenzial der Waldbiomasse (Dendromasse) in der SR stellt jährlich einen Wert von 1,81 Mio. Tonnen mit einem energetischen Äquivalent von 16,9 PJ dar. Eine bedeutende Quelle des energetisch nutzbaren Holzabfalls stellt auch die Holzverarbeitungsindustrie dar.
Eine perspektivreiche Quelle der Kraftstoffbiomasse bilden energetische Bewuchse schnellwachsender Holzarten und Pflanzen, einjährige und mehrjährige energetische Naturprodukte. Energetische Bewuchse können an Flächen angelegt werden, die für klassische landwirtschaftliche und forstwirtschaftliche Produktion ungeeignet sind; weiter auf Böden, die von der landwirtschaftlichen Produktion temporär ausgeschlossen worden sind; an kontaminierten Böden, die lediglich für eine Produktion geeignet sind, die nicht für Lebensmittelzwecke bestimmt ist, und ebenso an verwüsteten Flächen in industriellen Ballungsgebieten. Die landwirtschaftliche Biomasse spielt bereits eine wichtige Rolle in der gesamten energetischen Politik - nicht nur in der Slowakischen Republik.
Die Biomasse kann aus der Sicht der energetischen Nutzung in drei Hauptgruppen aufgeteilt werden: die für Verbrennung geeignete Biomasse (Produktion der Wärme für Heizzwecke, Aufwärmung des Warmwassers und des technologischen Wassers, Trocknung der landwirtschaftlichen Produkte, eventuelle Stromerzeugung), Phytomasse der Pflanzen (Stroh), Holzabfall (Grünanlagen, Weinberge, Anflugsholzarten bei dauer- haften Grasbewuchsen, insbesondere in Berg- und bergnahen Gebieten), energetische Pflanzenarten (Chinaschilf, Mohrenhirse, Sauerampfer, Hanf), die für Herstellung von Biokraftstoffen in Form von Methylestern der pflanzlichen Öle als Bestandteil des Motordiesels (Raps, Getreide) oder in Form des Bioalkohols als Bestandteil der Benzine (Mais, Getreidefrüchte, Zuckerrübe, Kartoffeln) geeignete Biomasse, die zur Herstellung des Biogases mit darauffolgender kombinierter Wärme- und Stromerzeugung durch KWK (Exkremente der Nutztiere, Grünpflanzen, Silage) geeignete Biomasse.
Als weitere mögliche Quellen gilt die Produktion der landwirtschaftlichen Biomasse - Getreidestroh, Maisstroh, Sonnenblumenstroh, aus Winterraps, aus dem Holzabfall von Grünanlagen und Weinbergen.
Um die aus der Richtlinie 2003/30/EC über die Unterstützung der Nutzung der Biomasse resultierende Anforderung bis 2020 zu erfüllen, muss die Slowakei eine Fläche von 100.000 ha für den Anbau von Raps als Rohstoff zur Herstellung der Methylestern pflanzlicher Öle als biologischer Komponenten für den Motordiesel (Biodiesel) und zum Anbau geeigneter Naturprodukte für die Produktion der Bioalkohole als biologischer Komponenten für die Benzine aussondern. Die voraussichtliche jährliche Produktion der Biokraftstoffe beträgt 200.000 Tonnen mit einem energetischen Potenzial von 7,0 PJ dar. Bei der Produktion einer solchen Menge an Biokraftstoffen entstehen als Abfall in Form von Presslingen oder Brennteilen weitere 400.000 Tonnen Biomasse, die für energetische Nutzung entweder in Form der Verbrennung oder der Biogasproduktion geeignet ist. Das energetische Potenzial dieser Biomasse stellt einen Wert von 8,4 PJ dar.
Die slowakische Landwirtschaft kann 300 tausend ha für zweckmäßigen Anbau grüner Biomasse für die Energieproduktion aussondern - entweder in der Form von Grünpflanzen zur Biogasproduktion (Mais, Getreidefrüchte, Hülsenfrüchte, usw.) und eine nachfolgende kombinierte Strom- und Wärmeerzeugung, oder in Form energetischer Pflanzen für die Herstellung des Kraftstoffes für die Wärmeerzeugung zum Heizen, zur Aufwärmung des warmen Brauchwassers und technologischen Wassers, oder beim Trocknen (energetischer Sauerampfer, Chinaschilf, Mohrenhirse, Staudenknöterich, technischer Hanf usw.), wodurch weitere 32 PJ Energie erzeugt werden können. Bei dieser Lösung könnten ungefähr 1.000 Anlagen zur Wärmeerzeugung durch Verbrennung mit einer Leistung von 350 kW gebaut werden.
Das energetische Potenzial der landwirtschaftlichen Biomasse ist beträchtlich und stellt theoretisch bis zu 15 % des jährlichen Energieverbrauches in der Slowakischen Republik dar, der 800 PJ beträgt. Durch die Nutzung dieses Potenzials könnte man den Anteil der aus erneuerbaren Energieressourcen erzeugten Energie in der SR erhöhen.
Aus dem Dokument SK 1940-92 A3 19941109 ist die Form der Verarbeitung biologischer Schlämme aus den Kläranlagen zu den für Heizen bestimmten Briketten bekannt, wobei der biologische Abfallschlamm mit einem Gehalt der Trockensubstanz von 50 bis 95 % bei einer Temperatur von 20° bis 95° C und einem Druck von 50 bis 150 MPa zu Briketts gepresst wird. Mit Vorteil werden Homogenisierungsstoffe und/oder Stoffe zur Verhinderung der Saugfähigkeit zugegeben, wie z.B. Holzspäne bzw. ölhaltige Stoffe.
Aus dem Dokument CZ 2004-889 A3 ist der Brennstoff für Kessel bekannt; insbesondere mit Fluidverbrennung, der aus aerob fermentiertem Gemisch eines Gewichtsteils des entwässerten Schlamm aus den Kläranlagen mit der Trockensubstanz in einer Spanne von 10 bis 50 % des Gewichts mit 0,5 bis 10 Gewichtsteilen des festen Bioabfalls gebildet ist. Der Bioabfall ist mindestens von einem Abfallmaterial aus der Gruppe gebildet, die Schnittgras, Heu, Baumschnitzel, Blattwerk, Rapsstroh oder sonstige bei der pflanzlichen Landwirtschaftsproduktion entstehende biologische Abfälle bilden, mit Ausnahme des Getreidestrohs oder ihrer
Gemische. Der Brennstoff wird nach dem Vermischen aller seiner Komponenten in einer Drehpresse granuliert.
Die Form der Herstellung des Biobrennstoffes aus Bioschlämmen ist auch im Dokument SK 287258 B6 20100326 geregelt.
Aus dem Dokument PL 402910 Al 20130805 ist die Form der Herstellung fester Brennstoffe wie Pellets bzw. Briketts aus dem Abfall der Papierindustrie bekannt. Die Form beruht in der Aufbereitung des festen Brennstoffes durch Vermischen des Schlamms von der Papierindustrie mit weniger als 30 % Wasser unter Zugabe der Additiven und sonstiger Zusätze seiner Verarbeitung in Pellets oder Briketten, wobei der Schlamm Fasern der Zellulose, Adhäsionsstoffe und 10 bis 30 % Füllstoffe enthält und der Heizwert 8 bis 12 MJ/kg beträgt.
Alle genannten Brennstoffe verfügen über einen beschränkten Heizwert; es wird lediglich Abfall aus einem Industriebereich verarbeitet und es wird nicht der Rohstoff gebrauchte Reifen verwendet.
Erfindungssubstanz
Die Erfindungssubstanz beruht in der Herstellung eines neuen Gemisches für die Herstellung von zum Verbrennen bestimmten Pellets, die der Norm EN ISO 17225-6 für Pellets aus Kräuter-, Früchte- und Wasserbiomasse und aus Mischungen der Biomasse genügt.
Das Gemisch für die Herstellung von Pellets auf Basis pflanzlicher Biomasse und von Abfallschlämmen ist durch zwei grundsätzliche Mehrheitskomponenten gebildet. Einerseits die pflanzliche Biomasse - gemahlenes Stroh der Getreidefrüchte (zum Beispiel Gerste, Weizen, Sonnenblumen, Soja) und/oder der energetischen Pflanzen (zum Beispiel Chinaschilf, Mohrenhirse, Sauerampfer, Hanf), und andererseits der Schlamm (zum Beispiel aus städtischen Kläranlagen und/oder Zellulose-/Papierindustrie-schlamm). Der Anteil für den Gehalt an Hauptkomponenten im
Gemisch der Pellets beträgt 30 bis 78 % des Gewichts der pflanzlichen Biomasse und 20 bis 68 % des Schlammgewichts. Dieses Verhältnis des Gehalts an Hauptkomponenten schwankt in Abhängigkeit von der Art der Biomasse und des Schlamms. Das Gemisch enthält ein Kohlenstoffadditiv, das durch den Abfall gebildet werden kann, der durch die Pyrolyse der Reifen entsteht, was im Grunde genommen Kohlenstoff ist, der den Heizwert des Brennstoffes erhöht. Das Gemisch enthält 1 bis 30 % des Gewichts vom Kohlenstoffadditiv. Das Gemisch enthält ebenso Kalkstein in einem Umfang von 1 bis 5 % des Gewichts, der die Schmelz temperatur der Asche erhöht. Dieses Gemisch stellt einen Brennstoff dar, der einen Heizwert besitzt, der mit hochwertiger Braunkohle vergleichbar ist (ca. 17 MJ/kg). Die Produktionskosten sind im Vergleich mit der Herstellung anderer Arten von Pellets und Briketten minimal, da bei der Produktionstechnologie keine Trocknungsanlage verwendet wird und eine der Hauptkomponenten (Schlamm) ist praktisch umsonst.
Beispiel für Erfindungsrealisierung
Die Erfindungsrealisierung wird mit Hilfe des Realisierungsbeispiels erklärt. Eine vorteilhafte Realisierung hat aus der Sicht des Schutzes keinen beeinträchtigenden Einfluss.
Das Gemisch zur Herstellung von Pellets auf Basis der pflanzlichen Biomasse und der Abfallschlämme enthält 70 % des
Gewichts pflanzlicher Biomasse, die durch gemahlenes Gerste- und Weizenstroh und die energetische Pflanze Chinaschilf gebildet wird, 20 % des Gewichts an Zellulose- und Papierindustrieschlamm, 8 % des Gewichts an Kohlenstoffadditiv zur Erhöhung des Brenn stof fheizwertes als Produkt der Pyrolyse gebrauchter Reifen und 2 % des Gewichts an Kalkstein zur Erhöhung der Schmelztemperatur der Asche.
Die aus dem angegebenen Gemisch hergestellten Pellets erfüllen die Heizwerte und weisen Konformität mit den Anfor derungen der Norm für feste Biobrennstoffe (holzfreie Pellets EN ISO 17225-6) auf.
Industrielle Nutzbarkeit
Die industrielle Nutzbarkeit ist ersichtlich. Das Gemisch zur Herstellung von Pellets auf Basis pflanzlicher Biomasse und von Abfallschlämmen und Additiven nach dieser technischen Lösung kann zu energetischen Zwecken genutzt werden.
Claims (2)
- PATENTANSPRÜCHE1. Gemisch zur Herstellung von Pellets auf Basis pflanzlicher Biomasse und von Abfallschlämmen und Additiven, gekennzeichnet dadurch, dass es 30 bis 78 % des Gewichts an pflanzlicher Biomasse, 20 bis 68 % des Gewichts an Schlamm, 1 bis 30% des Gewichts an Kohlenstoffadditiv zur Erhöhung des Heizwertes und 1 bis 5 % an Kalkstein zur Erhöhung der Schmelztemperatur der Asche enthält, wobei die pflanzliche Biomasse durch gemahlenes Stroh aus Getreidefrüchten und/oder energetischen Pflanzen gebildet ist und der Schlamm aus städtischen Kläranlagen stammt und/oder Zellulose- und Papierindustrieschlamm ist.
- 2. Gemisch zur Herstellung von Pellets gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Kohlenstoffadditiv ein Abfall aus der Pyrolyse von Reifen ist.
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