DE102007001447A1

DE102007001447A1 - Verfahren zur Herstellung von Formlingen zur Verbrennung in Pelletfeuerungsanlagen

Info

Publication number: DE102007001447A1
Application number: DE102007001447A
Authority: DE
Inventors: Konrad Wieser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-09-25
Filing date: 2007-01-03
Publication date: 2008-04-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formlingen zur Verbrennung in Pelletbefeuerungsanlagen, das die folgenden Schritte umfasst: a) Vermischen von zerkleinertem Holz, insbesondere Altholz und/oder Astholz, mit die Fließfähigkeit verbessernden Mitteln, insbesondere Klärschlamm, Papierschlamm und/oder Reste aus Biogasanlagen, wobei das Verhältnis von Holz zu Fließfähigkeitsverbesserer in der Mischung ungefähr 85:15 bis 95:5 beträgt, b) Ausbilden von Formlingen in der Art von Pellets mit Hilfe eines Schneckenextruders, und c) Trocknen der Formlinge.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formlingen zur Verbrennung in Pelletbefeuerungsanlagen.
In den letzten Jahren haben Pelletbefeuerungsanlagen zunehmend Verbreitung gefunden. Üblicherweise werden dort Pellets verbrannt, die aus Holz hergestellt worden sind. Rohstoff für Pellets sind Holzspäne, die idealerweise homogen in Größe und Form und möglichst sortenrein sein sollen. Sie sollen außerdem einen möglichst gleichmäßigen Feuchtegehalt und einheitliche Temperatur aufweisen. Die Späne werden durch eine Matrize mit Hilfe von speziellen Rollen hindurchgepresst. Hierfür ist ein sehr hoher Druck notwendig. Hilfsstoffe sind für die Pelletherstellung an sich nicht erforderlich; manchmal wird jedoch Stärke zugesetzt, um den Abrieb zu verringern. Die WO 02/50220 nutzt den Zusatz von pflanzlichem Öl, um bei aus Holzspänen oder Sägemehl hergestellten Pellets Abrieb und damit Staubbildung zu reduzieren.
Ein Nachteil des bekannten Verfahrens ist darin zu sehen, dass zur Erzielung von Pellets, welche die Anforderungen der Norm erfüllen sollen, ein möglichst homogenes Ausgangsmaterial erforderlich ist. Dies bedeutet, dass Abfallholz zur Pelletherstellung nicht verwendet werden kann, sondern wertvolles Erstmaterial eingesetzt werden muss. Weiter ist der Energiebedarf vergleichsweise hoch, da die Pellets mit sehr hohem Druck durch die Bohrungen der Matrize hindurchgestoßen werden müssen.
Pellets in den unterschiedlichsten Zusammensetzungen, in Kombination mit Holz, sind beispielsweise in den folgenden Druckschriften offenbart: WO 99/51709 , SE 524263 , EP 1 471 132 .
In Anbetracht des Standes der Technik ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem Pellets hergestellt werden können, die aus Rest- und Abfallhölzern bestehen können. Ferner sollen die Prozessanforderungen bei der Herstellung reduziert werden.
Die vorliegende Erfindung wird zumindest teilweise gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

a) Mischen von zerkleinertem Holz und Mitteln, welche die Fließfähigkeit verbessern, wobei das Verhältnis von Holz zu Fließfähigkeitsverbesserer in der Mischung ungefähr 85:15 bis 95:5 beträgt,
b) Ausbilden von Formlingen in der Art von Pellets mit Hilfe eines Schneckenextruders, und
c) Trocknen der Formlinge.

Als Holzbestandteile werden insbesondere Altholz, Abfallholz, Abbruchholz oder Astholz eingesetzt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Pelletherstellungsverfahren ist Sortenreinheit nicht erforderlich.
Als fließfähigkeitsverbessernde Mittel kommen insbesondere Papierschlamm und/oder Klärschlamm und/oder Reste aus Biogasanlagen zum Einsatz. Die Fließfähigkeitsverbesserungsmittel dienen als Schmiermittel bzw. als Klebemittel. Sie dienen der Verbindung der Holzbestandteile und lösen das Holz etwas an, insbesondere beim Einsatz von Papierschlamm, so dass das Holz gut benetzbar ist. Der Anteil des Fließfähigkeitsverbesserers in dem getrockneten Brennstoff wird möglichst gering gehalten und übersteigt in der Regel einen Anteil von 3-7 Gew.-% nicht.
Neben dem Hauptbestandteil Holz können als Energieträger zusätzlich, neben dem Hauptenergieträger Holz, Stroh, Getreide, Gras, etc. zugeschlagen werden. Zur Erhöhung der Energiedichte ist vorgesehen, dass Kohlenstäube, Altfette, gereinigtes Altöl, Fichtennadelextrakt oder harzhaltige Rinden zugeschlagen werden. Damit kann ein Qualitätsausgleich erfolgen, falls die eingesetzten Ausgangsprodukte keine ausreichend hohe Energiedichte haben. Der Anteil an energiedichteerhöhenden Zuschlagsstoffen übersteigt vorzugsweise 2 Gew.-% nicht.
Nach einer weiteren, bevorzugten Ausführung wird zu der Mischung aus Holz und Fließfähigkeitsverbesserer und ggf. Energiedichteerhöher eine eisenhaltige Verbindung zugesetzt wird, insbesondere Eisen-III-chlorid und/oder Eisensulfat. Das Zusetzen der erfolgt bevorzugt im Mazerator. Durch die eisenhaltige Verbindung wird das Brandverhalten der Formlinge verbessert.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Holzausgangsmaterialien in einem Silo gelagert. Das Material ist zumindest vorzerkleinert, zum Beispiel gehäckselt. In einem weiteren Behälter werden die produktionsnotwendigen Fließfähigkeitsverbesserer gelagert. In dem Behälter wird in der Regel ein Rührwerk vorgesehen sein, um ein Absetzen der Schlämme zu verhindern. Schließlich ist ein dritter Vorratsbehälter für Zuschlagsstoffe zur Steuerung der Energiedichte vorgesehen. Die Ausgangsmaterialien werden einem Mazerator zugeführt, wo sie miteinander vermischt werden und wo gegebenenfalls eine weitere Zerkleinerung der Holz- und sonstigen Energieträgerausgangsstoffe erfolgt. Anders als beim herkömmlichen Verfahren sind folglich beim erfindungsgemäßen Verfahren die Anforderungen an die Homogenität der Holzausgangsstoffe bzw. Energieträgerausgangsstoffe wesentlich geringer. Durch den Einsatz eines Mazerators kann beim Formlingsherstellungsprozess die notwendige Zerkleinerung erfolgen. Bei Erreichen der Zielgröße wird die Masse in einen Schneckenextruder verschoben, wo die Ausformung der Formlinge erfolgt. In Abhängigkeit von der gewünschten Größe der Pellets wird die Matrize des Schneckenextruders entsprechend angepasst und ausgewählt. Die gewünschte Länge der Formlinge wird beispielsweise durch rotierende Messer erzielt, welche die austretende geformte Masse abschneiden. Im Schneckenextruder erfolgen eine Kompaktierung der Masse und die Formgebung zu Formlingen. Nach Verlassen des Schneckenextruders werden die Formlinge getrocknet. Dies kann beispielsweise auf einem Bandtrockner geschehen. Die Formlinge fallen nach dem Verlassen des Schneckenextruders und Abschneiden auf die gewünschte Länge auf ein Band des Bandtrockners. Das Trocknen kann beispielsweise bei einer Temperatur bis maximal 90°C geschehen, vorzugsweise bei ca. 60-70°C. Die zum Trocknen notwendige Wärme wird bevorzugt mit Formlingen erzeugt, welche als Ausschuss aus dem Produktionsprozess entnommen worden sind. Vorzugsweise werden die Formlinge zunächst bei einer Temperatur T1 angetrocknet und anschließend wird der Trocknungsvorgang bei einer Temperatur T2 abgeschlossen. T2 ist dabei höher als T1. Eine weitere bevorzugte Ausführung sieht vor, dass ein Bandtrockner eingesetzt wird, der über mehrere Stufen verläuft. Bevorzugt werden die Formlinge auf den Bandabschnitt gelegt, der sich dem Boden, d.h. dem Untergrund, am nächsten befindet. Im Laufe des Trocknungsvorganges werden die Formlinge in immer höhere Etagen hochbefördert, so dass am Ende bei der höchsten Stufe die fertig getrockneten Formlinge den Bandtrockner verlassen. Vor Verlassen des Bandtrockners oder nach Verlassen des Bandtrockners kann eine Sortierung vorgenommen werden. Formlinge, die nicht der gewünschten Größe oder Form entsprechen, können hierbei aussortiert werden und werden einer Befeuerungsanlage bevorzugt zugeführt, welche die zum Trocknen der Formlinge erforderliche Energie bereitstellt. An das Ende des Produktionsprozesses schließt sich eine Analyse an, mit welcher beispielsweise Heizwert, Wassergehalt, Aschegehalt, Spurenstoffe wie Schwefel und Chlor, Abrieb und Maße bestimmt werden.
Die für die Durchführung des Verfahrens notwendigen Geräte, Mazerator, Schneckenextruder und Trocknungsanlage, werden nach einer weiteren Ausführungsform in einem einzelnen Behälter, beispielsweise einem Container, bereitgestellt. Ein solcher Container kann dann vergleichsweise einfach transportiert werden. Hierdurch ist es möglich, dass sich beispielsweise mehrere Forstwirte zusammenschließen und so ihre Restholzbestände und Altholzbestände zu wertvollem Brennstoff verarbeiten. Der einzelne Forstwirt des Zusammenschlusses bräuchte dann lediglich ein Silo zur Holzbevorratung bereitstellen, worin er zerkleinertes Holz, Rinden, Astholz, Altholz, etc. lagert. In dem Anlagencontainer sind vorteilhafterweise zudem die Behälter mit dem Fließfähigkeitsverbesserer und mit Stoffen, welche die Energiedichte erhöhen, vorgesehen. Als weiteren Behälter sieht der Forstwirt einen Behälter zur Aufnahme der fertigen Formlinge vor. Auf diese Weise lassen sich kostengünstig Formlinge aus Alt- und Abfallholz herstellen. Zudem wäre eine solche Anlage auch für Klein- und Kleinstforstbetriebe rentabel.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Formlingen zur Verbrennung in Pelletbefeuerungsanlagen, umfassend die folgenden Schritte: a) Vermischen von zerkleinertem Holz, insbesondere Altholz und/oder Astholz, mit die Fließfähigkeit verbessernden Mitteln, insbesondere Klärschlamm, Papierschlamm und/oder Reste aus Biogasanlagen, wobei das Verhältnis von Holz zu Fließfähigkeitsverbesserer in der Mischung ungefähr 85:15 bis 95:5 beträgt, b) Ausbilden von Formlingen in der Art von Pellets mit Hilfe eines Schneckenextruders, und c) Trocknen der Formlinge.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) zur Erhöhung der Energiedichte Kohlenstaub und/oder Altfette eingemischt werden, wobei der Anteil maximal 2 Gew.-% beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermischen in einem Mazerator erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknen bei Temperaturen bis max. 90°C geschieht.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formlinge zunächst bei einer Temperatur T1 angetrocknet werden und dass anschließend bei einer Temperatur T2 der Trocknungsvorgang abgeschlossen wird, wobei T2 > T1 ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknen auf einem Bandtrockner erfolgt, wobei die ausgeformten Formlinge auf dem Band im Bodenbereich abgelegt werden und im Laufe des Trocknungsvorgangs nach oben transportiert werden, wo der Trocknungsvorgang abgeschlossen wird und die Formlinge den Bandtrockner verlassen.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Formlinge vor Verlassen des Bandtrockners sortiert werden und dass aussortierte Formlinge einer Befeuerungsanlage zugeführt werden, welche die zum Trocknen von Formlingen erforderliche Energie bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Formlinge nach Verlassen des Bandtrockners sortiert werden und dass aussortierte Formlinge einer Befeuerungsanlage zugeführt werden, welche die zum Trocknen von Formlingen erforderliche Energie bereitstellt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zerkleinerte Holz Hackschnitzel oder Sortierabfall von Hackschnitzel ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Mischung aus Holz und Fließfähigkeitsverbesserer und ggf. Energiedichteerhöher eine eisenhaltige Verbindung zugesetzt wird, insbesondere Eisen-III-chlorid und/oder Eisensulfat.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusetzen in dem Mazerator erfolgt.