Verfahren zur Herstellung von Brennstoffbriketts. In gölzverarbeitungsbetrieben stellen die Säge- und Hobelspäne und sonstiges Fein material einen unerwünschten Abfall vor. Nachteilig ist insbesondere das geringe Schüttgewicht des Abfalles, das zur Folge hat, dass der Lagerraum gross ausfällt. Einen weiteren Nachteil bringt die Fähigkeit der Feuchtigkeitsaufnahme aus der Aussenluft mit sich, durch die der Wert des Abfalles für verschiedene Zwecke, insbesondere dort, herabgesetzt wird, wo Gegenstände aus gut ausgetrocknetem, hartem Holz hergestellt werden, wie z. B. Holzabsätze.
Eine direkte Verbrennung des Abfalles in Feuerungen ist. mit Schwierigkeiten ver bunden und für neuzeitige Kessel ungeeignet. Die Verbrennung bezweckt auch eher eine Beseitigung des Abfalles als eine wirtschaft liche Ausnützung desselben. In letzter Zeit steigt die Nachfrage nach einem zur Ver gasung in Generatoren für Fahrzeuge mit Verbrennungskraftmoteren geeigneten Holz. Die hierbei auf die Festigkeit und den Zu sammenhalt des zu vergasenden Stoffes bei der Beförderung und während der Vergasung gestellten Anforderungen scheiden die unmit telbare Anwendung von Sägespänen und der gleichen Abfälle zu diesem Zwecke aus.
Die Veredelung kleinstückiger, verholzte Stoffe enthaltender Materialien, insbesondere Sägespäne, durch Trockendestillation auf Holzkohle wurde bisher wirtschaftlich nicht gelöst, und die Eigenschaften der so gewon nenen Holzkohle verhindern deren Verwen- dung als üblichen Brennstoff in Stücken oder die Verbrennung in Fahrzeuggeneratoren.
Die Unwirtschaftlichkeit= der Trockendestil- lierverfahren wird hauptsächlich durch das geringe Schüttgewicht des Stoffes verur sacht, demzufolge Schwierigkeiten infolge des Bedarfes grosser Retorten, durch schlechte Wärmeleitung infolge der grossen Menge ein geschlossener Luft, die die flüchtigen Pro dukte der Trockendestillation verdünnt, und durch Herabsetzung der Ausbeute aller End produkte entstehen.
Bei dem einzigen be kannten Verfahren zur Verkohlung von Säge spänen, das bisher technisch durchgeführt wurde, wird sogar auf die Gewinnung sämt licher Nebenprodukte der Trockendestillation sowie auch eines bedeutenden Anteils an Holzkohle dadurch verzichtet, dass die Säge späne in einer drehbaren Trommelretorte, durch die bei teilweiser Verbrennung unter eingeschränktem Luftzutritt entstehende Wärme erhitzt werden.
Für die Verwertung von Holzabfall als Brennstoff erschien die Brikettierung als ge eignet. Eine Vorbedingung hierzu war ein ausreichend hoher Pressdruck, der die natür liche Elastizität des Holzes überwinden muss, sowie auch ein ausreichender Zusammenhalt der fertigen Briketts auch nach längerer Ein wirkung der Luftfeuchtigkeit.
Es sind nun zweierlei Verfahren zum Pressen von Briketts aus Holzspänen be kannt. Bei einem werden die Briketts aus ge trocknetem Abfall ohne Bindemittel gepresst. Die so hergestellten Briketts weisen den Nachteil auf, dass sie rasch Feuchtigkeit auf nehmen und dann auseinanderfallen. Zur Be förderung müssen sie deshalb vor Feuchtig keit geschützt werden. Sie vertragen nicht einmal eine längere Lagerung in einem Raum mit normaler Feuchtigkeit. Der Zusatz eines Bindemittels, wie z. B.
Montanwachs, verteuert die Herstellung und verhindert das Auseinanderfallen der Briketts während der Verbrennung nicht. Ein Zusatz von Abfall sulfitlauge als Bindemittel erfordert eine Trocknung des Gemisches vor der Brikettie- rung und verhindert den Zerfall der Briketts während der Verbrennung ebenfalls nicht.
Verfahren, bei denen das Bindemittel im Stoff durch die Erwärmung während des Pressvorganges selbst entstehen sollte, um die Holzspäne durch das geschmolzene Harz zu verbinden, haben keine technische Anwen dung gefunden.
Durch Pressen ungetrockneter Holzspäne in kaltem Zustand werden zusammenhän gende, zylindrische Stücke von einem Raum- gewicht von nur 500 kg/m' hergestellt, die zur Beförderung durch eine Brettumhüllung ge gen Auseinanderfallen gesichert werden müs sen. Den erwähnten Anforderungen entspre chen also die bisher erzeugten Briketts aus Abfallholzstoffen nicht; sie sind wegen ihrer ungenügenden Festigkeit während der Ver- kohlung zur Veredelung durch Trockendestil lation ungeeignet. Die gewonnene Holzkohle ist ebenfalls nicht fest genug.
Verfahren zur Trockendestillierung von Briketts aus Holz spänen unter dauernder Zusammendrückung durch einen Kolben, gegebenenfalls bei Un terteilung durch Querplattten, haben sich in folge Umständlichkeit im Betriebe nicht be währt.
Es ist bekannt, dass Holz als einen seiner Anteile Lignin enthält. Das Lignin verbindet im Holz die Zellulosefasern und verwandelt sich beim Dämpfen des Holzes und nachfol gender, durch plötzliche Expansion bewirkter Zerfaserung in eine plastische Masse, die un ter bestimmtem Druck, Wärme und Feuch tigkeitsbedingungen hart wird und die übri- gen aus dem ursprünglichen Holz anfallen den Anteile in eine harte, homogene Masse fest bindet. Dieses Verfahren der Zerfaserung wurde zum ersten Male von A.
S. Lyman in der USA-Patentsehrift Nr. 21077 beschrieben und von H. Mason zur Herstellung harter Platten durch Warmpressen angewandt. Die Umwandlung des Faserstoffes in eine harte, homogene Masse schreitet unter dem Einfluss der Wärme von der mit der heissen Pressplatte in Berührung stehenden Oberfläche gegen das Innere vor.
Ohne Zweifel können grössere Mengen Holzabfall lediglich als Brennstoff wirt schaftlich verwertet werden. Es wurde ge funden, dass die thermoplastischen Eigen schaften der Holzmasse unter Einwirkung von Druckdampf in unerwarteter Weise beim Pressen eines derartig vorbereiteten Holz abfalles in Briketts ohne Bindemittel zum Vorschein tritt. Die Briketts sind fest, und am Querschnitt kann die Homogenisierung des Stoffes zu einer harten, glasartigen Masse klar beobachtet werden. Die auf diese Weise hergestellten Briketts sind dann nicht nur bei der Lagerung, sondern auch während der Verbrennung dauerhaft. Die Festigkeit der homogenisierten Masse lässt es sogar zu, dass dem zum Pressen vorbereiteten Stoff auch andere brennbare Massen beigemischt wer den, die an- und für sich nicht brikettierbar sind, wie z.
B. Grudekoks.
Es wurde gefunden, dass eine wesentliche Vorbedingung dazu, dass die holzhaltige Masse thermoplastische Eigenschaften ge winnt, der Einfluss des Wasserdampfes unter höherer Temperatur und somit erhöhten Druckes vorstellt, wenn der so vorbereitete Abfall ohne Bindemittel pressbar sein soll. Die in der Regel auftretende Feinkörnigkeit des Abfalles stellt einen Vorteil für die Durchdringung der Dampfeinwirkung in die Tiefe dar, so da.ss die an sich vorteilhafte vorherige Einwirkung von Wasser unter Druck gegenüber der Dampfeinwirkung nicht notwendig ist.
Dadurch wird bei der Fein körnigkeit und verhältnismässig geringen Schüttgewicht des Stoffes mit der Dämpfung an Stelle der Sättigung mit Druckwasser das Auslangen gefunden und weiterhin viel Dampf erspart, der nicht ausgenützt, viel mehr Schwierigkeiten bei der plötzlichen Ex pansion des Druckwassers bei der nachfol genden Druckentlastung verursachen würde.
Infolge der Feinkörnigkeit des Ausgangs stoffes wird ohne Beeinträchtigung der Zhermoplastizität des resultierenden Abfalles die Anwendung der Dampfeinwirkung unter niedrigeren Drücken das gewünschte Ergeb nis geben, wenn der Dampf ausreichend lange Zeit einwirkt, so dass die Anwendung einer plötzlichen Expansion hochgespannten Damp fes zur Zerfaserung des Stoffes, wie diese für die vollkommene Zerfaserung zur Her stellung von Faserstoffen notwendig ist, nicht erforderlich ist.
Am vorteilhaftesten wird der holzhaltige Abfall während einer Zeit von 5 bis 45 Minuten der Einwirkung von Wasserdampf unter einem Druck von 15 bis 25 Atm. ausgesetzt, je nach der Qua lität und Grösse des Rohstoffes. Für die Herstellung eines Faserstoffes nach dem Verfahren von Mason kommt es nicht darauf an, ob der zerfaserte Stoff feucht anfällt, nachdem dieser sowieso bei der nachfolgenden Verarbeitung sortiert und in einem wässrigen Mittel von einer Konzen tration 1/2 bis 4% raffiniert wird. .
Für die Herstellung von Brennstoff ist jedoch der Feuchtigkeitsgehalt im Stoff eine sehr wichtige Bedingung, und es ist des halb vorteilhaft, dass zur Erzielung der Thermoplastizität die blosse Einwirkung ge sättigten Dampfes ausreicht, der zum grossen Teil bei der Expansion das Material wieder verlässt. Es ist jedoch notwendig, den so zu- bereiteten Abfall vor dem Pressen mässig zu trocknen.
Es wurde jedoch auch gefunden; dass durch Anwendung überhitzten Dampfes bei einer niedrigeren Temperatur als 300 die Feuchtigkeit des resultierenden Schrotes auf 13 bis 15 % herabgesetzt wird, so dass der so vorbereitete Holzabfall ohne vorherige Trock nung brikettiert werden kann. Der gedämpfte Holzabfall wird dann in einer Brikettpresse irgendeiner bekannten Bauart gepresst. Die gewonnenen Briketts sind sehr fest und behalten ihren Zusammen halt beliebig lange Zeit. Sie brennen lang samer als Holz, annähernd ähnlich wie Braun kohle und zerfallen beim Brennen nicht. In folge der chemischen Einwirkung der Dämp fung ergeben sie während der Verbrennung weniger flüchtige, brennbare Stoffe als Holz.
Sie können in jedweder Feuerung für stücki- gen Brennstoff sowie auch in ortsfesten und Fahrzeuggeneratoren zur Verbrennung ge langen.
Es ist selbstverständlich, dass nach dem erfindungsgemässen Verfahren ausser übli cher Holzabfälle jedwedes Holz überhaupt nach vorheriger Zerhackung oder Zermahlung sowie auch jedwede verholzte Masse, die Zellulose und Lignin enthält, verarbeitet werden kann, wie z. B. Flachstroh und Zuk- kerrohr-Baga-sse und dergleichen.
Das gedämpfte Holz ist so weit plastisch, dass es mit Vorteil als Bindemittel zum Brikettieren anderer brennbarer Stoffe ver wendet werden kann, auch wenn die letzteren an und für sich nicht brikettierbar sind.
So kann es vor allem als Bindemittel für rohe, ungedämpfte Holzspäne angewendet werden. Auch feinkörniger Abfall verschie dener Zusammensetzung, wie z. B. Müll, kann mit der thermoplastischen, zerfaserten, hol zigen Masse vermischt und brikettiert wer den. Beim Brikettieren von Kohle oder Koh lenstaub mit gedämpftem Holz werden Bri ketts gewonnen, die besser brennen als die Kohle selbst und vollkommener verbrennen. In bedeutendem Masse äussert sich eine Herabsetzung des Aschengehaltes gegenüber blosser Kohle.
Dies fällt insbesondere beim Verbrennen in fahrbaren Generatoren ins Ge wicht, wo vollkommene Verbrennung und niedriger Aschengehalt gefordert wird, wes halb auch blosse Kohle in Generatoren nicht anwendbar ist, höchstens Anthrazit mit nied rigem Aschengehalt. Die Festigkeit und Dauerhaftigkeit der Briketts mit Kohle zusatz ist eine sehr gute.
Das gedämpfte Holz ist ebenfalls ein vorteilhaftes Bindemittel für Koksstaub und für Grudekoks, welche an sich mehr um ständlich verbrennbar sind und gewöhnlich Feuerungen besonderer Konstruktion erfor dern, wodurch deren Verwertung sehr ein geschränkt ist. Die Einheitlichkeit der durch das Pres sen des gedämpften Holzstoffes gewonnenen Masse äussert sich besonders bei der in üb lichen Retorten ausgeführten Trockendestil lation. Der Stoff verkohlt in den Briketts ohne Zerfall glatt auf feste Holzkohle von derselben Form wie die Briketts und gibt Nebenprodukte, d. i.
Holzessig, Teer und Gas, von derselben Güte, wie diese die Neben produkte der Verkohlung von Stückholz auf weisen, was dadurch erklärbar ist, dass die Bestandteile des Holzes ausser der Plastifi- zierung des Lignins keine Veränderung er fahren haben. Für die Trockendestillierung ist es mög- lieli, grössere Briketts herzustellen, z. B. in der Grösse von Scheitern, um diese zum Auf laden auf in neuzeitliche Retorten einschieb bare Wagen geeignet zu machen.
<I>Beispiel 1:</I> Beim Fräsen von Schuhabsätzen aus Bu chenholz anfallende Späne wurden durch überhitzten Dampf von 20 Atm. bei einer Temperatur von 280 während einer Zeit von 15 Minuten gedämpft. Die gwonnene Masse enthielt unmittelbar nach Ablassen des Druk- kes <B>13,2%</B> Feuchtigkeit und war beim An fühlen trocken. Sie wurde durch eine Kol- benbrikettierungspresse brikettiert.
Die her gestellten Briketts in Form niedriger Zylin der wiesen eine Feuchtigkeit von 4,3%, Asche 2,9%, eine Verbrennungswärme von 4790 Kal., einen Heizwert von 4489 Kal., eine Druckfestigkeit der Fläche nach von 600 kg)cm' und der Quere nach von 211 kg/cm', eine Saugfähigkeit im Wasser innerhalb einer Stunde unter 5 % und eine Widerstandsfähigkeit gegen Abreiben von 2 bis 3 % auf.
<I>Beispiel 2:</I> Ein Teil gedämpften Holzes, wie im Bei spiel 1, wurde mit zwei Teilen roher Späne vermischt und da.s Gemisch durch eine Brik- kettierungspresse, wie im Beispiel 1, gepresst. Es wurden feste Briketts gewonnen.
Beispiel <I>3:</I> Ein Teil gedämpften Buchenholzes, wie im Beispiel 1, wurde mit drei Teilen Grude- koks vermischt und das Gemisch durch eine Brikettierungspresse, wie im Beispiel 1, ge- presst. Es wurden ausreichend feste, gut brennbare Briketts gewonnen.
Wurden nach Beispiel 1 hergestellte Briketts einer Trockendestillierung in einer normalen Retorte unterworfen, so wies die gewonnene Holzkohle eine Feuchtigkeit von 4,5 %, einen Aschengehalt von 8,9 %, eine Verbrennungswärme von 6775 Kal., einen Heizwert von 6700 Kal. und eine Druck festigkeit von 14 kg/m= auf.