In der Arbeit wird das Verdichtungsverhalten von halm- und stengelförmiger Biomasse (Getreidestroh, Heu, Leinstroh) im Hochdruckbereich beschrieben mit dem Ziel der Herstellung eines Festbrennstoffes in Schüttgutform. Als Versuchseinrichtung wird eine Stempelpresse mit kreisförmigem Werkzeugquerschnitt genutzt. Das Halmgut wird unzerkleinert mit einem Feuchtegehalt von 12 16% unter Einwirkung von Drücken bis zu 250 MPa ohne Zugabe von Bindemitteln verpreßt. Es wird, abgeleitet aus den Versuchsergebnissen, eine neue Verdichtungsgleichung erstellt, die für das Verdichten von unzerkleinertem Halmgut (Feuchte bis 16%) im Hochdruckbereich gültig ist. Der Einfluß der jeweiligen Gutart wird in entsprechenden Konstanten berücksichtigt. Die Eigenschaften der hergestellten Briketts, wie u. a. Bindungsverhalten und Festigkeit, wurden untersucht. Zur Bestimmung der Abrieb- und Scherfestigkeit werden Testmethoden und -geräte angepaßt bzw. neu entwickelt. Die Ergebnisse der theoretischen und experimentellen Betrachtungen fließen in die Konzeption eines Brikettierverfahrens ein. Der Funktionsnachweis des Verfahrens wird durch den Bau und Test eines Prototypen erbracht.

Zielstellung des Forschungsprojekts ist es, halm- und stengelförmige biogene Brennstoffe so zu einer handlings- und verkaufsfähigen Form mit hoher Energiedichte aufzubereiten, die für Verbrennungsanlagen kleinerer Leistung geeignet ist und gegenüber bisher verwendeten Brennstofformen, z.B. Häcksel, eine wesentliche Verbesserung des Abbrand-, Emissions- und Ascheverhaltens erreicht wird. Ein Funktionsmuster zur kontinuierlichen Aufbereitung von hochverdichteten, abriebfesten und formstabilen Briketts ist zu erstellen. In Kopplung mit Verbrennungsuntersuchungen werden die spezifischen Anforderungen an die Briketts abgeleitet und der Verfahrensablauf für die Aufbereitung optimiert. Bei der Erstellung eines Konzeptes für ein Demonstrationsobjekt für die zukünftige Verwertung von Biomassebriketts bildet die Wirtschaftlichkeit einen besonderen Schwerpunkt. Die Arbeiten zur Entwicklung des Brikettierverfahrens zeigen, daß eine Herstellung von stabilen Briketts aus Stroh oder Heu ohne zusätzliche Bindemittel möglich ist. Mit Hilfe experimenteller Untersuchungen konnten die erforderlichen Verfahrensparameter ermittelt werden. Um dauerhaft haltbare Briketts gleichbleibender Qualität herzustellen, muß das zu verarbeitende Halmgut unzerkleinert und mit einem Feuchtegehalt von 12 bis 15 % vorliegen. In der Verformung der unzerkleinerten Halme sowohl in Längsrichtung als auch in der Ebene des Stengelquerschnitts ist die Ursache für den Bindemechanismus in den Briketts zu finden. Unter Einwirkung von Preßdrücken von 100 bis 160 MPa liegt die Dichte der hergestellten Briketts je nach Gutart, bei 0,8 bis 1,2 g/cm3. Der Abriebanteil der Briketts, ermittelt nach ASAE S.269.4, liegt bei max. 5%. Ein Funktionsmuster zur Brikettierung (Brikettpresse mit vorgeschalteter Strangformungsstufe) für 25-mm - Briketts wurde konstruiert, gebaut und getestet. Mittels Elementar-, Immediat-, Chlor- und Schwermetallanalyse wurden die Eigenschaften für zehn verschiedene biogene Brennstoffe, vorwiegend Halmgüter (Getreide- und Rapsstroh, Wiesenheu, Miscanthus) charakterisiert. Die Abbranduntersuchungen der Briketts im Vergleich zum Häcksel zeigen, daß die Reaktionsphasen der Flüchtigenverbrennung und des Restkoksabbrandes gleichzeitig ablaufen. Eine wesentliche Verlängerung der Abbrandzeit ist zu verzeichnen, die mit zunehmender Brikettgröße und -dichte noch steigt. Während der gesamten Brennzeit werden die Schadstoffe gleichmäßig freigesetzt. Durch längere Verweilzeiten der Briketts im Reaktor wird der Kohlenstoffanteil des Brennstoffs vollständiger oxidiert, was sich in den wesentlich geringeren CO-Emissionen im Vergleich zum Häcksel widerspiegelt. Im Vergleich mit der TA Luft liegen die CO- und SO2-Emissionen der Biomassebriketts durchgängig unter den Grenzwerten. Durch eine luftgestufte Verfahrensführung (60% Primärluft, 40% Sekundärluft) ist es möglich, die NOx-Werte ebenfalls unter den Grenzwert der TA Luft abzusenken. Fallstudien zu möglichen Demonstrationsvorhaben belegen, daß eine wirtschaftliche Lösung für das Brikettieren in Verbindung mit einer energetischen Nutzung in kleinen Anlagen erreichbar ist. Die Leistung der Brikettieranlage bestimmt deutlich deren Wirtschaftlichkeit. Dabei muß eine Tagesproduktion von 8 bis 10 t erreicht werden (250 Betriebstage im Jahr). Gegenüber dem Funktionsmuster muß jedoch eine Vergrößerung des Brikettdurchmessers erfolgen.

In der Arbeit wird das Verdichtungsverhalten von halm- und stengelförmiger Biomasse (Getreidestroh, Heu, Leinstroh) im Hochdruckbereich beschrieben mit dem Ziel der Herstellung eines Festbrennstoffes in Schüttgutform. Als Versuchseinrichtung wird eine Stempelpresse mit kreisförmigem Werkzeugquerschnitt genutzt. Das Halmgut wird unzerkleinert mit einem Feuchtegehalt von 12…16% unter Einwirkung von Drücken bis zu 250 MPa ohne Zugabe von Bindemitteln verpreßt. Es wird, abgeleitet aus den Versuchsergebnissen, eine neue Verdichtungsgleichung erstellt, die für das Verdichten von unzerkleinertem Halmgut (Feuchte bis 16%) im Hochdruckbereich gültig ist. Der Einfluß der jeweiligen Gutart wird in entsprechenden Konstanten berücksichtigt. Die Eigenschaften der hergestellten Briketts, wie u. a. Bindungsverhalten und Festigkeit, wurden untersucht. Zur Bestimmung der Abrieb- und Scherfestigkeit werden Testmethoden und -geräte angepaßt bzw. neu entwickelt. Die Ergebnisse der theoretischen und experimentellen Betrachtungen fließen in die Konzeption eines Brikettierverfahrens ein. Der Funktionsnachweis des Verfahrens wird durch den Bau und Test eines Prototypen erbracht.

Zielstellung des Forschungsprojekts ist es, halm- und stengelförmige biogene Brennstoffe so zu einer handlings- und verkaufsfähigen Form mit hoher Energiedichte aufzubereiten, die für Verbrennungsanlagen kleinerer Leistung geeignet ist und gegenüber bisher verwendeten Brennstofformen, z.B. Häcksel, eine wesentliche Verbesserung des Abbrand-, Emissions- und Ascheverhaltens erreicht wird. Ein Funktionsmuster zur kontinuierlichen Aufbereitung von hochverdichteten, abriebfesten und formstabilen Briketts ist zu erstellen. In Kopplung mit Verbrennungsuntersuchungen werden die spezifischen Anforderungen an die Briketts abgeleitet und der Verfahrensablauf für die Aufbereitung optimiert. Bei der Erstellung eines Konzeptes für ein Demonstrationsobjekt für die zukünftige Verwertung von Biomassebriketts bildet die Wirtschaftlichkeit einen besonderen Schwerpunkt. Die Arbeiten zur Entwicklung des Brikettierverfahrens zeigen, daß eine Herstellung von stabilen Briketts aus Stroh oder Heu ohne zusätzliche Bindemittel möglich ist. Mit Hilfe experimenteller Untersuchungen konnten die erforderlichen Verfahrensparameter ermittelt werden. Um dauerhaft haltbare Briketts gleichbleibender Qualität herzustellen, muß das zu verarbeitende Halmgut unzerkleinert und mit einem Feuchtegehalt von 12 bis 15 % vorliegen. In der Verformung der unzerkleinerten Halme sowohl in Längsrichtung als auch in der Ebene des Stengelquerschnitts ist die Ursache für den Bindemechanismus in den Briketts zu finden. Unter Einwirkung von Preßdrücken von 100 bis 160 MPa liegt die Dichte der hergestellten Briketts je nach Gutart, bei 0,8 bis 1,2 g/cm3. Der Abriebanteil der Briketts, ermittelt nach ASAE S.269.4, liegt bei max. 5%. Ein Funktionsmuster zur Brikettierung (Brikettpresse mit vorgeschalteter Strangformungsstufe) für 25-mm - Briketts wurde konstruiert, gebaut und getestet. Mittels Elementar-, Immediat-, Chlor- und Schwermetallanalyse wurden die Eigenschaften für zehn verschiedene biogene Brennstoffe, vorwiegend Halmgüter (Getreide- und Rapsstroh, Wiesenheu, Miscanthus) charakterisiert. Die Abbranduntersuchungen der Briketts im Vergleich zum Häcksel zeigen, daß die Reaktionsphasen der Flüchtigenverbrennung und des Restkoksabbrandes gleichzeitig ablaufen. Eine wesentliche Verlängerung der Abbrandzeit ist zu verzeichnen, die mit zunehmender Brikettgröße und -dichte noch steigt. Während der gesamten Brennzeit werden die Schadstoffe gleichmäßig freigesetzt. Durch längere Verweilzeiten der Briketts im Reaktor wird der Kohlenstoffanteil des Brennstoffs vollständiger oxidiert, was sich in den wesentlich geringeren CO-Emissionen im Vergleich zum Häcksel widerspiegelt. Im Vergleich mit der TA Luft liegen die CO- und SO2-Emissionen der Biomassebriketts durchgängig unter den Grenzwerten. Durch eine luftgestufte Verfahrensführung (60% Primärluft, 40% Sekundärluft) ist es möglich, die NOx-Werte ebenfalls unter den Grenzwert der TA Luft abzusenken. Fallstudien zu möglichen Demonstrationsvorhaben belegen, daß eine wirtschaftliche Lösung für das Brikettieren in Verbindung mit einer energetischen Nutzung in kleinen Anlagen erreichbar ist. Die Leistung der Brikettieranlage bestimmt deutlich deren Wirtschaftlichkeit. Dabei muß eine Tagesproduktion von 8 bis 10 t erreicht werden (250 Betriebstage im Jahr). Gegenüber dem Funktionsmuster muß jedoch eine Vergrößerung des Brikettdurchmessers erfolgen.

Die Entwicklung Sachsens im 19. Jh. - Die Geschichte der ersten beiden sächsischen Baugenossenschaften: (1.) in Mittweida und (2.) in Meißen – Die Pioniere des deutschen Genossenschaftswesens: Victor Aimè Huber und Schulze-Delitzsch. - (1.) Die Entwicklung der Industrie in Mittweida und 1873 die Gründung des Bauvereins zu Mittweida - Die drei Wohnbauten des Bauvereins mit Lageplan und alten Bauzeichnungen sowie kritische Untersuchung der Wohnungsgrundrisse. - (2.) Die Entwicklung Meißens zu einer Industriestadt des 19. Jahrhunderts und die Bedeutung ihrer keramischen Industrie. - Zur Gründung des Meißner Bauvereins Jahre 1873 und seiner Baugeschichte. - Die drei genossenschaftlichen Wohnbauten mit Lageplan und alten Bauzeichnungen. Kritische Betrachtung der Wohnungsgrundrisse unter Berücksichtigung des Einbaus von Kachelöfen aus Meißener Produktion. - (3.) Ein Epilog: Das Heizen der Wohnung im 19. Jh. - Verbesserung der Heiz- und Kochtechnik durch den Einsatz von Kachelöfen - Die Kachelproduktion in Meißen und in Velten/Mark. - Zur Gewinnung von Rohbraunkohle und der Brikettierung - Das Braunkohlenbrikett. - Fotografien gusseiserner Öfen und Kachelöfen aus Meißen und Velten/Mark im 19.Jh. Insgesamt 51 Seiten mit 33 Abbildungen.

Die Entwicklung Sachsens im 19. Jh. - Die Geschichte der ersten beiden sächsischen Baugenossenschaften: (1.) in Mittweida und (2.) in Meißen – Die Pioniere des deutschen Genossenschaftswesens: Victor Aimè Huber und Schulze-Delitzsch. - (1.) Die Entwicklung der Industrie in Mittweida und 1873 die Gründung des Bauvereins zu Mittweida - Die drei Wohnbauten des Bauvereins mit Lageplan und alten Bauzeichnungen sowie kritische Untersuchung der Wohnungsgrundrisse. - (2.) Die Entwicklung Meißens zu einer Industriestadt des 19. Jahrhunderts und die Bedeutung ihrer keramischen Industrie. - Zur Gründung des Meißner Bauvereins Jahre 1873 und seiner Baugeschichte. - Die drei genossenschaftlichen Wohnbauten mit Lageplan und alten Bauzeichnungen. Kritische Betrachtung der Wohnungsgrundrisse unter Berücksichtigung des Einbaus von Kachelöfen aus Meißener Produktion. - (3.) Ein Epilog: Das Heizen der Wohnung im 19. Jh. - Verbesserung der Heiz- und Kochtechnik durch den Einsatz von Kachelöfen - Die Kachelproduktion in Meißen und in Velten/Mark. - Zur Gewinnung von Rohbraunkohle und der Brikettierung - Das Braunkohlenbrikett. - Fotografien gusseiserner Öfen und Kachelöfen aus Meißen und Velten/Mark im 19.Jh. Insgesamt 51 Seiten mit 33 Abbildungen.