PL208790B1 - Sposób wytwarzania biomasy opałowej - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania biomasy opałowej.

Z podanych niż ej publikacji znane są sposoby pozyskiwania energii z biomasy pochodzą cej z odpadów przemysł u drzewnego, leś nictwa, z polowej produkcji roś linnej, jak plantacji wierzby i innych roślin szybko rosnących, ze słomy zbóż i rzepaku jak również z odpadów przemysłu rolnospożywczego, gospodarstw domowych i gospodarki komunalnej. Problematyka ta zawarta jest w:

- Alternatywne wykorzystanie gruntów rolniczych na cele niezwiązane z produkcją żywności, autorzy: Gradziuk P. i Wojtaszek Z.. Wydawnictwo SGGW Warszawa 2001 r,

- Ogólne warunki przyrodnicze dla uprawy roś lin energetycznych, autor: Martyn, Wydawnictwo Akademii Rolniczej w Lublinie 2003 r,

- Wiklina, Uprawa i moż liwoś ci wykorzystania, autorzy: Szczukowski S., Tworkowski J., Wiwart M., Przyborowski J., Wydawnictwo Art. Olsztyn 1998 r.

Znane są z opisu patentowego polskiego zgłoszenia numer P-294060 brykiety opałowe z materiałów roślinnych takich jak słoma, trociny, wióry drzewne oraz z ich mieszanek, w których skład wchodzi zagęszczony ług czarny dodany do materiałów roślinnych przed ich brykietowaniem w takiej ilości, aby mieszanina miała wilgotność nie większą niż 20 - 25%. Z opisu patentowego polskiego zgłoszenia numer P-305340 znany jest sposób wytwarzania paliwa stałego z niskokalorycznych miałów i mułów powęglowych, w którym do mieszaniny miału węglowego oraz substancji pochodzenia organicznego takich jak trociny, plewy, słoma, siano, domowe odpadki organiczne dodaje się muł powęglowy w takiej ilości, aby zawartość substancji ilastych wynosiła w całej masie 10 do 30% obj. następnie dodaje się 14-20% obj. wody i po wymieszaniu formuje się ekstruzyjnie brykiety.

Z opisu patentowego polskiego wed ł ug zgł oszenia numer P-369356 znana jest propozycja wykorzystania nieprzetworzonych nasion rzepaku lub rzepiku jako biopaliwa w energetycznych procesach spalania węgla.

W kolejnym polskim opisie patentowym pt. Biopaliwo stałe z biomasy roś lin oleistych i cukrowych jako nośnik energetyczny do produkcji energii elektrycznej, według zgłoszenia P-373935, ujawniono, że najnowsze wyniki badań przeprowadzone przez autorów pokazują, iż biomasa z roślin oleistych i cukrowych, szczególnie biomasa z rzepaku i buraków cukrowych posiada doskonałe właściwości jako nośnik energetyczny. Pod pojęciem biomasy należy tu rozumieć odpady ze zbiorów tych roślin oraz ich przemysłowej przeróbki, tzn. słomę względnie łodygi lub liście jak również wytłoki (makuchy), śrutę, krajankę itd., przy czym pod nazwą krajanka występuje tu odpad bliżej określony jako krajanka buraczana wykorzystywana również jako dodatek do pasz. Według zastrzeżeń patentowych, biopaliwo stałe z biomasy roślin oleistych i cukrowych jest znamienne tym, że wytworzone jest z odpadów pochodzących ze zbiorów tych roślin oraz przemysłowej przeróbki, które dzięki swoim własnościom fizyko - chemicznym jest bardzo dobrym nośnikiem energetycznym nadającym się do produkcji wysokoparametrowego medium termicznego. Według kolejnego zastrzeżenia, sposób wytwarzania jednokomponentowego biopaliwa stałego jest znamienny tym, że odpady ze zbiorów prasowane są w specjalne bale (baloty) i magazynowane w stogach, następnie dostarczane sukcesywnie do zakładów, gdzie poddawane są procesom suszenia, rozdrabniania i mechanicznego komprymowania, w wyniku którego oraz pod działaniem występującej w tym procesie wysokiej temperatury uzyskuje się potrzebną dla paliwa stałego stabilność i trwałość oraz wielkość granulatu. W dalszych zastrzeżeniach są informacje, że sposób jest uzupełniony o proces dozowania odpadów z przemysłowej przeróbki roślin oraz homogenizacji komponentów a także, że posiadana przez biopaliwo energia chemiczna przemieniana jest na energię cieplną oraz elektryczną w wymiennikach energii w postaci granulowanej lub pyłowej. Opis nie zawiera ani jednego przykładu wykonania. Zawiera natomiast oczywiste tezy, że jakakolwiek substancja, którą można spalić, w tym zebrana biomasa opałowa z odpadów roślin oleistych, w trakcie spalania wydziela ciepło w mniejszej lub większej ilości.

Z opisu patentowego EP 1471132 znany jest brykiet zawierający wytłoczyny z roślin oleistych i włóknistą biomasę. Wytłoczyny z roślin oleistych są odpadem z produkcji oleju z roślin oleistych, jak na przykład: rzepak, soja, gorczyca, orzeszki ziemne, słonecznik, kiełki, siemię lniane, rącznik, kakao itd. Włóknistą biomasę mogą stanowić pozostałości po młóceniu zbóż, słoma a w szczególności odpady po produkcji włókien roślinnych jak na przykład drewno konopne. Brykiet powstaje przez prasowanie i spiekanie w wysokiej temperaturze zmieszanych ze sob ą skł adników. Wytł oczyny z roś lin oleistych spełniają funkcję lepiszcza, w wyniku czego brykiet według tego rozwiązania może być uformowany na dowolny kształt. Tak uformowany posiada podwyższoną stabilność i wytrzymałość mechaniczną,

PL 208 790 B1 przykładowo na rozpadanie a także wyraźnie zmniejszony stopień powstawania pyłu. Zawartość wytłoczyn z roślin oleistych stanowi ponad 20% całego składu i już przy tej zawartości działanie zlepiające jest dobrze wykorzystane. Zawartość ta w innym wariancie wykonania brykietu i przy zastosowaniu innej biomasy włóknistej może wynosić od 30 do 50%.

Jeszcze inne rozwiązanie ujawnione jest w zgłoszeniu patentowym PL-354339. Brykiet według tego rozwiązania przeznaczony do opalania „europejskiego grilla ogrodowego składa się z węgla drzewnego z drzew liściastych i skrobiowego lepiszcza w postaci dodatku 8 - 12% wagowych skrobi ziemniaczanej. Dodatkowo, brykiet zawiera przyprawę ziołową w ilości 5-20% wagowych a skład brykietu w całej masie jest jednolity. Proces wytwarzania brykietu polega na tym, że odważa się wsad produkcyjny dla brykieciarki, miesza z równoczesnym dodaniem 10 - 15% części wagowych skrobi jako środka wiążącego, 10 - 15% wagowych ziołowej przyprawy aromatycznej oraz 5% wagowych wody, niezbędnej w procesie ugniatania masy dla umożliwienia uzyskania właściwej plastyczności masy. Po sprasowaniu masy i uformowaniu brykietów poddaje się je suszeniu w temperaturze 50 - 60°C przez co najmniej 36 godzin do uzyskania wilgotności 8-15%. Użycie, do wytworzenia tego brykietu, węgla drzewnego drzew liściastych wymaga użycia dużej zawartości lepiszcza, powyżej 8% wagowych, co znacznie podraża koszty wytwarzania.

Istotą wynalazku jest sposób wytwarzania biomasy opałowej z roślin gorczycy białej przeznaczonej na cele energetyczne, w którym, w pierwszym etapie, dosusza się dojrzałe rośliny do uzyskania wilgotności niższej niż 20% stosując albo przetrzymanie roślin w łanie albo desykację a w drugim etapie dosuszone w łanie rośliny zbiera się sieczkarnią polową a zebraną rozdrobnioną masę brykietuje się z dodatkiem lepiszcza sporządzonego z 0,75 do 1,0% wodnego roztworu skrobi ziemniaczanej poprzez natrysk w ilości do 3,0% wagowych w odniesieniu do całkowitej masy.

Dodawanie lepiszcza w górnych ilościach stosuje się gdy zebrana biomasa jest bardziej wysuszona, jej wilgotność zawiera się w granicach od 10,0 do 13,0%. Gdy zbierana biomasa posiada wilgotność dochodzącą do górnej wartości 20,0% stosowanie lepiszcza nie jest konieczne.

Biomasa opałowa według wynalazku, której głównym składnikiem są wysuszone wraz z nasionami rośliny gorczycy białej, posiada wyższą wartość energetyczną niż inne surowce roślinne, takie jak słoma zbóż czy rzepaku zmieszana z wytłoczynami z roślin oleistych. Zawarty w nasionach olej jest szczelnie w nich, okrywach nasiennych, przechowywany i nie podlega oksydacji, co właśnie korzystnie wpływa na uzyskanie wysokiej wartości energetycznej przez bardzo długi okres przechowywania. W przypadku wytłoczyn z roślin oleistych, pozostałości oleju podlegają gwałtownej oksydacji i przez to ten składnik traci znaczenie jako skł adnik biomasy opał owej. Ponadto, zawarty w nasionach kwas erukowy zapobiega inwazji drobnoustrojów, co również korzystnie wpływa na stabilną wysoką wartość otrzymanej biomasy. Korzystne jest również to, że zbiór gorczycy białej przeznaczonej na cele energetyczne nie podlega omłotowi, przez co unika się uszkodzeń mechanicznych nasion, co również korzystnie wpływa na osiąganą wartość opałową biomasy. Gorczyca jest rośliną oleistą i jest uprawiana na nasiona wykorzystywane do produkcji musztardy, lub na zieloną masę stosowaną jako pasza lub jako poplon na zielony nawóz. Uzyskany z nasion olej jest produktem odpadowym i nie może być spożywany z uwagi na zawarte w nim duże ilości kwasu erukowego powodującego zaburzenia w przemianie materii. Odolejone części nasion mogą być wykorzystywane tylko w ograniczonej ilości ze względu na ustabilizowany popyt na musztardę. Uzyskany przy odolejeniu wytłok nie może być wykorzystany w żywieniu zwierząt z uwagi na zawartość substancji antyżywieniowych, którymi są glukozynolany. Te czynniki aktualnie limitują wielkość uprawy gorczycy. Gorczyca nie wymaga ani dobrych warunków glebowo-klimatycznych ani wysokich nakładów na uprawę, korzystne jest więc zastosowanie jej jako biopaliwa. Produkty powstałe po spaleniu są korzystniejsze dla środowiska niż powstające ze spalenia paliw kopalnych. Biomasa zawiera mniej szkodliwych pierwiastków, przede wszystkim siarczków, a emisja CO2 jest zrównoważona czyli roślina tyle samo pochłania CO2 w czasie wzrostu, co wydziela do atmosfery w czasie spalania. To ma zasadnicze znaczenie dla ochrony środowiska. Ponadto uprawa gorczycy przeznaczonej na cele opałowe może stanowić płodozmian dla innych roślin uprawnych oraz stanowić plon główny na gruntach nie przeznaczonych na cele rolnicze lub skażonych.

P r z y k ł a d wykonania I. Sposób wytwarzania biomasy opałowej z roślin gorczycy białej przeznaczonej na cele energetyczne; w pierwszym etapie dosusza się dojrzałe rośliny do uzyskania wilgotności niższej niż 20% stosując przetrzymanie roślin w łanie albo desykację, w drugim etapie dosuszone rośliny zbiera się sieczkarnią polową a zebraną rozdrobnioną masę brykietuje się z dodatkiem poprzez natrysk lepiszcza sporządzonego z 0,75% roztworu wodnego skrobi ziemniaczanej

PL 208 790 B1 w iloś ci: 3% wagowych do brykietowanej masy, gdy wilgotność roś lin zawiera się w granicach od 10% do 13%, w ilości 1% wagowych gdy wilgotność roślin jest rzędu 18% a przy wilgotności roślin bliskiej 20% brykietowanie można prowadzić bez dodatku lepiszcza.

Zabieg desykacji przez oprysk preparatem Reglone w ilości 3 l/ha stosuje się dla przyśpieszenia dojrzewania w przypadku niekorzystnych warunków pogodowych, gdy nasiona zaczynają żółknąć.

Tak wytworzona biomasa opałowa w postaci brykietów jest przeznaczona na spalanie w kotłach przemysłowych lub domowych.

Claims (1)

1. Sposób wytwarzania biomasy opałowej z roślin gorczycy białej przeznaczonej na cele energetyczne, w którym, w pierwszym etapie, dosusza się dojrzałe rośliny do uzyskania wilgotności niższej niż 20% stosując albo przetrzymanie roślin w łanie albo desykację a w drugim etapie dosuszone w łanie rośliny zbiera się sieczkarnią polową a zebraną rozdrobnioną masę brykietuje się z dodatkiem lepiszcza, znamienny tym, że lepiszcze sporządzone z 0,75 do 1,0% wodnego roztworu skrobi ziemniaczanej zadaje się poprzez natrysk w ilości do 3,0% wagowych w odniesieniu do całkowitej masy.