Aglomerat mieszaniny trocin z drewna drzew iglastych oraz miskanta uszlachetniony kompozycja dodatków DZIEDZINA TECHNIKI Przedmiotem wynalazku jest aglomerat mieszaniny trocin z drewna drzew iglastych oraz miskanta uszlachetniony kompozycja dodatków, ograniczajaca poziom emisji toksycznych skladników spalin. STAN TECHNIKI Poczawszy od drugiej polowy lat osiemdziesiatych ubieglego wieku, na calym swiecie wprowadzane sa i systematycznie zaostrzane przepisy ograniczajace wielkosc emisji szkodliwych skladników spalin do atmosfery. Wielkosc emisji oraz rodzaj emitowanych skladników spalin z obiektów energetycznych wykorzystujacych biomase zalezy glównie od skladu paliwa, stosowanego procesu spalania i metody oczyszczania gazów wylotowych. Emisje toksycznych skladników spalin mozna równiez ograniczac wykorzystujac do tego celu substancje dozowane do paliwa na etapie jego wytwarzania. W opIsIe patentowym US 8048243 przedstawiono sklad uniwersalnego dodatku do paliw kopalnych takich jak wegiel, ropa naftowa, gaz ziemny, a nawet do drewna i wegla drzewnego, którego zastosowanie obniza emisje tlenków siarki, tlenków azotu oraz tlenku wegla. Dodatek sklada sie z azotanu sodu w ilosci 12 - 18% mas., nadmanganianu potasu 0,2 - 0,4% mas., weglanu sodu 0,5 - 1,5% mas., dwutlenku krzemu 40 - 65% mas., tlenku zelaza(II) 3 - 5% mas., tlenku magnezu 2 - 5% mas., tlenku potasu 0,3 - 0,8% mas., tlenku glinu 20 - 24% mas. oraz tlenku zelaza(III) 2,6 - 5,3% mas. W celu obnizenia emisji tlenku wegla, sadzy i czastek stalych z procesu spalania biomasy stosuje sie m.in. odpowiednie dodatki do paliwa, których zadaniem jest katalizowanie procesu spalania. Autorzy prac (B. S. H. Kassmann, C. Andersson, J. Carlsson, U. Bjorklund, "Decreased emissions of PL 440561 A1 2/11CO and NOx by injection of ammonium sulphate into the combustion chamber," Stockholm, 2005 oraz T. Streibel, F. Muhlberger, R. Geifsler, M. Saraji-Bozorgzad, T. Adam, and R. Zimmermann, "Influence of sulphur addition on emissions of polycyclic aromatic hydrocarbons during biomass :ombustion," Proc. Combust. Inst., vol. 35, no. 2, pp. 1771-1777, 2015) przedstawili wyniki badan, w których stwierdzaja, ze dodatek siarczanu amonu wplywa na obnizenie emisji wielopierscieniowych weglowodorów aromatycznych, tlenków azotu oraz tlenku wegla. Autorzy badan, których wyniki zamieszczono w artykule (M. Gehrig, VI. Wohler, S. Pelz, J. Steinbrink, and H. Thorwarth, "Kaolin as additive in wood pellet combustion with several mixtures of spruce and short-rotation coppice willow and its influence on emissions and ashes," Fuel, vol. 235, pp. 610-616, 2019) stwierdzili, ze skutecznym srodkiem obnizajacym emisje tlenku wegla powstajacego w procesie spalania paliwa bedacego mieszanina wierzby energetycznej i swierka jest kaolin. Dodatek tego mineralu do paliwa obnizal emisje tlenku wegla, w zaleznosci od jego stezenia w paliwie i skladu biomasy od 23,8 do 68,4% w stosunku do paliwa bez dodatku. Natomiast w artykule (L. S. Bafver, M. Ron n back, B. Leckner, F. Claesson, and C. Tullin, "Particie emission from combustion of oat grain and its potentia! reduction by addition of limestone or kaolin," Fuel Process. Technol., vol. 90, no. 3, pp. 353-359, 2009) przedstawiono badania nad skutecznoscia kaolinu i wapienia w redukcji emisji tlenku wegla w procesie spalania ziaren owsa. Dodatek 2% masowych wapienia obnizyl emisje w stosunku do czystego ziarna o 40%, natomiast dodatek 2% masowych kaolinu o 66%, a dodatek 4% masowych kaolinu o 69%. Niestety jednoczesnie zastosowanie tych mineralów zwiekszylo emisje NOx o 5% - 32%, natomiast SOx o 0,8% - 19, 7%. Celem niniejszego wynalazku jest uzyskanie aglomeratu mieszaniny trocin z drewna drzew iglastych oraz miskanta, uszlachetnionego kompozycja dodatków ograniczajacych poziom emisji do atmosfery toksycznych skladników spalin emitowanych w procesie spalania, który bedzie charakteryzowal sie nizszym poziomem emisji powstajacych w procesie jego spalania organicznych zwiazków wegla, CO oraz SOx niz PL 440561 A1 3/11aglomerat mieszaniny trocin z drewna drzew iglastych oraz miskanta nie zawierajacy kompozycji dodatków. Nieoczekiwanie stwierdzono, ze takie wlasciwosci posiada, zgodny z niniejszym wynalazkiem, aglomerat mieszaniny trocin z drewna drzew glastych oraz miskanta, uszlachetniony kompozycja dodatków, który charakteryzuje sie nizszym poziomem emisji powstajacych w procesie jego spalania organicznych zwiazków wegla oraz CO niz aglomerat mieszaniny trocin z drewna drzew iglastych i miskanta nie zawierajacy kompozycji dodatków. ISTOTA WYNALAZKU Aglomerat mieszaniny trocin z drewna drzew iglastych oraz miskanta, uszlachetniony kompozycja dodatków ograniczajaca poziom emisji toksycznych skladników spalin, zawierajaca tlenek zelaza(III) oraz weglan potasu, charakteryzuje sie tym, ze w jego sklad wchodzi: oraz 99% (m/m), w przeliczeniu na calkowita mase aglomeratu, skladnika I, w którym od 49 do 51 % (m/m) stanowia trociny z drewna drzew iglastych, i od 49 do 51 % (m/m) stanowi miskant, - 1 % (m/m), w przeliczeniu na calkowita mase aglomeratu, skladnika li, w którym od 24,0 do 26,0% (m/m) stanowi weglan potasu, i od 74,0 do 76,0% (m/m) stanowi tlenek zelaza(III), które to skladniki I i li przed procesem aglomeracji sa zmieszane i dokladnie ujednorodnione. Dla potrzeb niniejszego wynalazku jako aglomerat nalezy rozumiec produkt poddany procesom zageszczania lub kompaktowania m.in. pelet oraz brykiet. Okazalo sie w trakcie badan, ze uszlachetnienie aglomeratu mieszaniny trocin z drewna drzew iglastych oraz miskanta, kompozycja PL 440561 A1 4/11dodatków wykazujacych synergizm dzialania pozwala ograniczyc emIsJe pochodzacych z jego spalania organicznych zwiazków wegla o ok. 99% oraz CO o ok 98% w stosunku do aglomeratu mieszaniny trocin z drewna drzew iglastych oraz miskanta nie zawierajacego kompozycji dodatków, a takze o ok. 63% w przypadku OGC i o ok. 60% w przypadku CO w stosunku do aglomeratu mieszaniny trocin z drewna drzew iglastych oraz miskanta zawierajacego tlenek zelaza(III) stosowany indywidualnie. Niniejszy wynalazek przedstawiono w przykladach wykonania od 1 do 4, ilustrujacych sklad, sposób wytwarzania i skutecznosc ograniczania emisji toksycznych skladników spalin przez zastosowanie w procesie spalania aglomeratu mieszaniny trocin z drewna drzew iglastych oraz miskanta uszlachetnionego kompozycja dodatków w próbach testowych, nie mozna ich zatem traktowac za ograniczenie istoty wynalazku, poniewaz maja one jedynie ilustracyjny charakter. PRZYKLADY Przyklad 1 - przyklad porównawczy Odwazono 5000 g trocin z drewna drzew iglastych o wlasciwosciach z tabeli 1 oraz 5000 g miskanta o wlasciwosciach z tabeli 2, nastepnie dokladnie wymieszano komponenty, a mieszanine poddano aglomeracji w urzadzeniu peletujacym ZLSP-150B firmy Haven Polska Sp. z o.o. z zastosowaniem matrycy o srednicy oczek równej 6 mm. Tabela 1. Charakterystyka trocin z drewna drzew iglastych zastosowanych do badan. Zawartosc wilgoci calkowitej % 11,2 Zawartosc popiolu % 0,3 Cieplo spalania kJ/kg 18918 PL 440561 A1 /11Wartosc opalowa kJ/kg 16560 Zawartosc wegla pierwiastkowego % 46,7 Zawartosc wodoru % 5,65 Tabela 2. Charakterystyka miskanta zastosowanego do badan. Nazwa oznaczenia, metoda badania Jednostk Wartosc a Zawartosc wi Ig oci calkowitej % 11,9 Zawartosc popiolu % 1,2 Cieplo spalania kJ/kg 18252 Wartosc opalowa kJ/kg 15731 Zawartosc wegla pierwiastkowego % 45,4 Zawartosc wodoru % 5,47 Przyklad 2 - przyklad porównawczy Odwazono 4950 g trocin z drewna drzew iglastych o wlasciwosciach z tabeli 1, 4950 g miskanta o wlasciwosciach z tabeli 2 oraz 100 g tlenku zelaza (111) o wlasciwosciach z tabeli 3, a nastepnie je polaczono i dokladnie wymieszano. Próbke z wymieszanymi trocinami, miskantem oraz tlenkiem zelaza (111) poddano nastepnie aglomeracji w urzadzeniu peletujacym ZLSP- 150B firmy Haven Polska Sp. z o.o. z zastosowaniem matrycy o srednicy oczek równej 6 mm. Tabela 3. Charakterystyka tlenku zelaza (111) zastosowanego do badan. H (zawiesina 5%), 20°c 5 PL 440561 A1 6/11Gestosc kg/dm 3 ,24 Ciezar nasypowy kg/dm 3 0,7 Przyklad 3 Odwazono 4975 g trocin z drewna drzew iglastych o wlasciwosciach z tabeli 1, 4925 g miskanta o wlasciwosciach z tabeli 2, nastepnie je polaczono i fokladnie wymieszano. Odwazono 75 gramów tlenku zelaza(III) o wlasciwosciach z tabeli 3 oraz 25 g weglanu potasu o wlasciwosciach z tabeli 4, a nastepnie je polaczono i dokladnie wymieszano. Wymieszane trociny z drewna drzew iglastych oraz miskant zmieszano z kompozycja dodatków: tlenku zelaza(III) i weglanu potasu i dokladnie wymieszano. Otrzymana próbke poddano aglomeracji w urzadzeniu peletujacym ZLSP- 150B firmy Haven Polska Sp. z o.o. z zastosowaniem matrycy o srednicy oczek równej 6 mm. Tabela 4. Charakterystyka weglanu potasu zastosowanego do badan. Nazwa oznaczenia, metoda badania Jednostk Wartosc a Zawartosc K2CO3 % 98,0 pH (roztwór 50 g/1), 20°c - 11,5 - 12,5 Gestosc, 20°c g/cm 3 2,43 Przyklad 4 Wykonano testy spalania produktów z przykladów od 1 do 3 w piecu kominkowym na pelet model AIRPELL 8 firmy Defro o nominalnej mocy cieplnej 8 kW. W trakcie testów wykonano pomiary zawartosci w spalinach: tlenku wegla(II) oraz organicznych zwiazków wegla. Spaliny przeznaczone do analizy zawartosci substancji szkodliwych pobierano z krócców zamontowanych PL 440561 A1 7/11w odcinku pomiarowym laczacym ogrzewacz z przewodem kominowym. Do badania zawartosci tlenku wegla(II) wykorzystano analizator gazu model MRU ECU 3000, natomiast do badania zawartosci organicznych zwiazków wegla wykorzystano analizator gazu model Thermo-FID TG. Pomiar tlenku wegla(II) realizowano zgodnie z norma PN-EN 14785:2009 (Ogrzewacze pomieszczen opalane peletami -- Wymagania i metody badan). Pomiar organicznych zwiazków wegla realizowano zgodnie z norma PN-EN 303- :2012 (Kotly grzewcze. Czesc 5: Kotly grzewcze na paliwa stale z recznym i automatycznym zasypem paliwa o mocy nominalnej do 500 kW - 1Terminologia, wymagania, badania i oznakowanie). Oznaczone wyniki srednich 25-minutowych zawartosci CO oraz organicznych zwiazków wegla emitowanych w trakcie spalania produktów z przykladów od 1 do 3 zamieszczono w tabeli 5. Zgodnie z wymaganiami normy PN-EN 14785:2009 oraz ROZPORZADZENIA KOMISJI (UE) 2015/1185 z dnia 24 kwietnia 2015 r. w sprawie wykonania dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/125/WE w odniesieniu do wymogów dotyczacych miejscowych ogrzewaczy pomieszczen na paliwo stale zmierzone wartosci substancji w spalinach przeliczono na 13 % zawartosci tlenu. Tabela 5. Zawartosci CO oraz organicznych zwiazków wegla emitowanych w trakcie spalania produktów z przykladów od 1 do 3. Skladnik spalin co przeliczo11e [ppm] OGC przeliczo11e [mg/m 3 ] [jednostka] Produkt z przykladu 1 2555,0 167,5 (porównawczy) Produkt z przykladu 2 157,0 4,6 (porównawczy) Produkt z przykladu 3 63,0 1,7 PL 440561 A1 8/11W powyzszych przykladach wykazano dzialanie kompozycji dodatków wedlug wynalazku ograniczajace poziom emisji CO oraz organicznych zwiazków wegla emitowanych w procesie spalania poddanych procesowi aglomeracji, paliw z biomasy oraz udowodniono jej przemyslowa stosowalnosc. PL 440561 A1 9/11Zastrzezenie patentowe 1. Aglomerat mieszaniny trocin z drewna drzew iglastych oraz miskanta, uszlachetniony kompozycja dodatków ograniczajaca poziom emisji toksycznych skladników spalin, zawierajaca tlenek zelaza(III) oraz weglan potasu, znamienny tym, ze w jego sklad wchodzi: oraz 99% (m/m), w przeliczeniu na calkowita mase aglomeratu, skladnika I, w którym od 49 do 51 % (m/m) stanowia trociny z drewna drzew iglastych, i od 49 do 51 % (m/m) stanowi miskant, - 1 % (m/m), w przeliczeniu na calkowita mase aglomeratu, skladnika li, w którym od 24,0 do 26,0% (m/m) stanowi weglan potasu, i od 74,0 do 76,0% (m/m) stanowi tlenek zelaza(III), które to skladniki I i li przed procesem aglomeracji sa zmieszane dokladnie ujednorodnione. PL 440561 A1 /11al. Niepodleglosci 188/192 00-950 Warszawa, skr. poczt 203 URZAD PATENTO\'VY RZ[CZ' 'PQ3PCLl7EJ ?OLSUU tel.: (+48) 22 579 05 55 I fax: (+48) 22 579 00 01 e-mail: kontakt@uprp.gov.pl I www.uprp.gov.pl SPRAWOZDANIE O STANIE TECHNIKI ZGLOSZENIA NR P.440561 Klasyfikacja zgloszenia: C1 0L5/44 (2006.01 ), C1 0L9/1 O (2006.01 ), C10L10/04 (2006.01) Poszukiwania prowadzone w klasach: C1 OL Bazy komputerowe, w których prowadzono poszukiwania: bazy UPRP, Espacenet, Epoquenet, Google Kategoria dokumentu Dokumenty - z podana identyfikacja Odniesienie do zastrz. A A A WO2012047065 A2 (OH Ml HYE; RYU NA HYEON; RYU HWAN WOO) 2012-04-12, caly dokument WO9838266 A1 (COALCORP PTY LTD; ZHOU NIAN FANG; QIN LIANG) 1998-09-03, caly dokument CN108865318 A 1 (HUANGSHAN LIANXING BIOMASS ENERGY CO L TO) 2018-11-23, caly dokument D Dalszy ciag wykazu dokumentów na nastepnej stronie A - dokument okreslajacy ogólny stan techniki. który nie jest uwazany za posiadajacy szczególne znaczenie, E - dokument stanowiacy wczesniejsze zgloszenie lub patent, ale opublikowany w lub po dacie zgloszenia, Zastrz. Zastrz. Zastrz. L - dokument, który moze poddawac w watpliwosc zastrzegane pierwsze11stwo( -wa), lub przytoczony w celu ustalenia daty publikacji innego cytowanego dokumentu lub z innego szczególnego powodu, O - dokument odnoszacy sie do ujawnienia ustnego przez zastosowanie, wystawienie lub ujawnienie w inny sposób, P - dokument opublikowany przed data zgloszenia, ale pózniej niz zastrzegana data pierwsze11stwa, T- dokument pózniejszy, opublikowany po dacie zgloszenia lub w dacie pierwsze11stwa i nieb,dacy w kontlikcie ze zgloszeniem, ale cytowany w celu zrozumienia zasad lub teorii lezacych u podstaw wynalazku, X - dokument o szczególnym znaczeniL1; zastrzegany wynalazek nie moze byc uwazany za nowy IL1b nie moze byc uwazany za posiadajacy poziom wynalazczy, jezeli ten dokument brany jest pod uwage samodzielnie, Y dokument o szczególnym znaczeniL1; zastrzegany wynalazek nie moze byc uwazany za posiadajacy poziom wynalazczy, jezeli ten dokument zostanie polaczuny z jednym lub kilkoma tegu typu dokumentami, a takie polaczenie bedzie oczywiste dla znawcy, & - dokument nalezacy do tej samej rodziny patentowej. Sprawozdanie wykonali-a: Monika Dominiak Uwagi do zgloszenia data 24.10.2022r. podpis /-Dokument podpisany elektronicznie-/ Sprawozdanie zostalo wykonane w oparciu o wersje zastrzezen patentowych z dnia 04-03-2022 r. PL 440561 A1 11/11 PL