СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ МАТЕРИАЛА, СОДЕРЖАЩЕГО БИОМАССУ Российский патент 2015 года по МПК F23G5/02 

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к способу и системе для переработки материала, содержащего биомассу.

Уровень техники

Использование биомассы в различных производствах по дальнейшей переработке, например, для изготовления биотоплива или в качестве топлива для котлов, проявляет тенденцию к увеличению. Например, торф или другую биомассу, которую относительно легко можно перерабатывать, как правило, используют в производствах по дальнейшей переработке. При сборе древесного материала, который иначе подвергнется разложению в лесу, такого как пни и остатки после лесозаготовки, для утилизации предпочтительным материалом для дальнейшей переработки является также так называемое древесное топливо, которое оказывается сложнее в использовании, чем материалы, использованные ранее.

Партия пней и другого древесного топлива часто также содержит материал, являющийся проблематичным для переработки, такой как камни различного размера, песок и глина, которые могут вызвать различные трудности на производствах по дальнейшей переработке. Камни, песок, глина и другие подобные негорючие материалы могут поступать как сыпучий материал вместе с пнями и другим горючим древесным топливом и, кроме того, например, камни могут также частично или целиком находиться внутри пня. Указанные проблематичные материалы также непосредственно ухудшают производительность; являясь негорючими материалами, они уменьшают теплоту сгорания топлива, например, в котлах.

Согласно известному уровню техники, древесное топливо в основном используют в качестве топлива для котлов таким образом, что древесное топливо поступает в котел для сжигания. Однако типичное производство для дальнейшей переработки довольно слабоустойчиво к относительно крупным камням. Например, в котлах особенно вредоносные проблемы, как правило, вызываются негорючим материалом, засоряющим решетку или соответствующие структуры и устройства для удаления золы. Согласно известному уровню техники предпринимали попытки избежать эти проблемы путем дробления древесного топлива и крупных камней, поступающих с ним, перед дальнейшей переработкой. Но даже таким образом воздействие негорючего материала, такого как камни, глина или песок, на производительность не может быть уменьшено в достаточной мере. Кроме того, крупные камни могут повредить указанную дробилку или увеличить необходимость в ее обслуживании.

Еще одна проблема в области использования биомассы в качестве источника энергии при помощи производств по дальнейшей переработке заключается в том, что содержание сухого вещества в биомассе, поступающей на дальнейшую переработку, может иногда быть настолько низким, что использование указанного биотоплива становится экономически нецелесообразным. Например, использование в качестве топлива очень влажного древесного топлива является в основном экономически нецелесообразным, особенно в котлах.

На данный момент нет надлежащей системы контроля качества поступающей биомассы, содержащей древесное топливо, побуждающей поставщиков биомассы поставлять для дальнейшей переработки материал максимально возможного качества. Вместо этого в современной системе цена, заплаченная за биомассу, как правило, является прямо пропорциональной общему весу партии груза и не учитывает того, что партия груза биомассы также содержит, в частности, тяжелый негорючий или иначе не соответствующий требованиям материал, такой как влажная древесина или камни.

Для проведения контроля качества в лаборатории обычно анализируют небольшой образец, по которому делают заключение обо всей партии груза, поступившей для переработки или дробления. Однако такой анализ редко показывает качество партии груза, в частности, потому, что на практике невозможно получить репрезентативный образец партии груза, содержащей, например, крупные пни и части пней, для определения качества всей партии груза. Кроме того, анализ такого образца обычно занимает по меньшей мере сутки и требует отдельной работы. По этим причинам уровень контроля качества согласно известному уровню техники, как правило, остается относительно низким.

На практике, способ согласно известному уровню техники может привести к ситуации, в которой дальнейшее использование биомассы, в частности древесного топлива, например, в качестве топлива для котлов или в получении биотоплива, не всегда является экономически эффективным или даже экономически целесообразным.

Таким образом, в промышленности существует необходимость решения указанных выше проблем таким образом, чтобы можно было контролировать качество поступающей биомассы более эффективно, чем в современном уровне техники.

Краткое описание сущности изобретения

Цель настоящего изобретения заключается в решении указанной выше проблемы таким образом, чтобы контроль качества биомассы можно было осуществлять более эффективно, чем в настоящее время. Цель предпочтительного варианта осуществления изобретения заключается в решении проблемы таким образом, чтобы на основании качества поступающей биомассы поставщику биомассы могла быть предоставлена обратная связь о качестве. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения на основании контроля качества биомассы можно определить цену биомассы для каждой партии груза таким образом, что цена биомассы высокого качества будет выше, чем цена биомассы низкого качества.

Способ по изобретению переработки материала, содержащего биомассу, представлен в пункте 1 формулы изобретения. Система по изобретению для переработки материала, содержащего биомассу, представлена в пункте 12 формулы изобретения.

Согласно представленному способу качество поставляемой биомассы можно контролировать более эффективно, чем в современном уровне техники. Обратную связь о качестве также можно использовать для более точной оценки стоимости поставляемого материала и в виде стимула для повышения качества поставляемого материала.

Согласно представленной системе, поставляемую биомассу при необходимости обрабатывают для дальнейшей переработки биомассы, например, для использования биомассы для получения биотоплива или в качестве топлива для котлов. В системе материал также анализируют таким образом, чтобы определить свойства материала, в частности, чтобы определить энергосодержание материала и/или провести контроль качества.

Описание чертежей

Ниже изобретение описано более подробно со ссылками на фиг. 1, на которой представлена система согласно варианту осуществления изобретения для приема биомассы и определения ее энергосодержания.

Подробное описание изобретения

В настоящей заявке термин "негорючий материал" относится к любому материалу, который не горит в обычных котлах, такому как металл, строительный мусор (например, бетон или асфальт) и минеральная почва (например, камни, песок, гравий или глина). Из них особенно проблематичными материалами являются, как правило, камни, потому что они могут, например, сломать устройства, и глина, которая удерживает воду в материале. Металл также может вызвать проблемы как при дроблении, так и при дальнейшей переработке, если его не обнаружить и не удалить из поступающего материала.

В настоящей заявке термин "биомасса" относится к любому материалу биологического происхождения, являющемуся пригодным для использования в производстве биотоплива или в качестве горючего в котлах. Биомасса, как правило, включает первичные материалы или отходы, полученные из растений, таких как деревья или трава. В частности, биомасса включает материалы на основе древесины, то есть так называемое древесное топливо. Древесное топливо включает, например, древесину, кору, древесную щепу, остатки после лесозаготовки, пни, ветки и хворост. В настоящей заявке вместо использования термина «лесной горючий материал» также используется термин «древесное топливо»; оба термина в настоящей заявке обозначают одно понятие.

В настоящей заявке термин «поставляемый материал» относится к материалу, состоящему по меньшей мере частично из биомассы.

Термин «верхнее значение теплоты сгорания» относится к теплоте сгорания материала при содержании сухого вещества 100%. В настоящей заявке термин «нижнее значение теплоты сгорания» относится к теплоте сгорания поставляемой биомассы с тем содержанием влаги, с которым биомасса была поставлена. Термин «теплота сгорания» относится в настоящей заявке к верхнему значению теплоты сгорания, если не указанно иначе.

Для дробления материала до желаемого размера и консистенции частей осуществляется механическая обработка поступающего материала, которая относится, в частности, к использованию дробилки или измельчителя для получения раздробленного или измельченного материала. Один или несколько конвейеров или частей конвейера, помещенных перед указанным устройством для механической обработки, транспортируют материал напрямую, либо не напрямую к устройству для механической обработки и в настоящей заявке называются первым конвейером 3. Один или несколько конвейеров или частей конвейера, помещенных после указанного устройства для механической обработки, транспортируют материал от устройства для механической обработки, например, для дальнейшей переработки растений, и в настоящей заявке называются вторым конвейером. Указанные конвейеры или по меньшей мере их части могут включать, например, ленточный конвейер.

Груз поставляемого древесного топлива, как правило, также содержит вредоносный негорючий материал в дополнение к древесному топливу. Например, в загрузках пней, то есть в загрузках, содержащих пни, как правило, содержатся камни различного размера, которые могут присутствовать как в виде свободных камней, так и, возможно, в виде камней, находящихся внутри пней. Остатки после лесозаготовки, в свою очередь, содержат негорючий материал, в частности, потому, что остатки после лесозаготовки, как правило, до транспортировки хранятся на дорогах. Таким образом, нижний слой хранящегося древесного топлива контактирует с почвенным материалом. Кроме того, камни могут помещать в качестве груза на остатки после лесозаготовки. Таким образом, эти камни, помещенные для груза, могут оказаться в поставке с древесным топливом.

На фиг. 1 показан предпочтительный пример системы для получения и переработки материала, также включающей определение энергосодержания материала. На фигуре показан поставляемый материал 1, хранилище 2 для поставляемого материала, первый конвейер 3, измерения и измерительные элементы 4, 14, 15 и 16, включающие одно или несколько из следующих: измерение 4 размера частиц негорючего материала, измерение 16 количества негорючего материала, измерение 15 количества горючего материала, измерение 14 размера частиц горючего материала. Система также содержит устройство 5 для механической обработки, первый отсев 6 отходов, второй конвейер 7, измерения и измерительные элементы 8, 17, 18, 19, включающие одно или несколько из следующих: измерение 8 количества негорючего материала, измерение 17 количества горючего материала, измерение 18 размера частиц горючего материала, измерение 19 размера частиц негорючего материала, измерение 13 содержания влаги, а также второй отсев 11 отходов и итоговый дробленный материал или щепа 10 или другие побочные продукты. На фиг. 1 также показано производство 9 по дальнейшей переработке и сушка 12 влажного материала. При необходимости система также содержит промежуточное хранилище 20 для обработанного материала.

Систему или ее подсистему можно расположить отдельно от производства по дальнейшей переработке или рядом с ним таким образом, что материал транспортируется к производству, и расстояние до производства по дальнейшей переработке не велико. Система может быть стационарной, но также возможно применять передвижные системы, работающие в непосредственной близости от места, где добывается материал. В этом случае также возможно применять, например, подвижную дробилку или измельчающую систему, включающие указанные измерения и конвейеры или к которым можно присоединить указанные измеряющие устройства и конвейеры.

Поставляемый материал 1 можно подавать, в зависимости от качества и типа поставляемого материала 1 и также от требований производств 9 по дальнейшей переработке, например, или в хранилище 2 для поставляемого материала, или на первый конвейер 3, или даже, минуя устройство 5 для механической обработки, непосредственно на второй конвейер 7. Хранилищ 2 для поставляемого материала в системе может быть одно или несколько, и каждое хранилище 2 для поставляемого материала может быть либо хранилищем для кратковременного промежуточного хранения, либо хранилищем, предназначенным для длительного хранения. Также возможно, что поставляемый материал 1 всегда выгружается непосредственно на конвейер таким образом, что хранилища 2 для поставляемого материала в системе отсутствуют.

Поставляемый материал 1 может выгружаться непосредственно на второй конвейер 7, например, в случае, если партия груза поставляемого материала не содержит такого материала, который нуждается в механической обработке 5 для обеспечения экономической эффективности или функционирования производства по дальнейшей переработке. Таким материалом, помещаемым непосредственно на второй конвейер 7, могут быть, например, древесная щепа или торф.

Материал доставляют к системе, например, на грузовом автомобиле или на поезде. Доставленную партию груза материала необходимо взвесить перед использованием материала. Взвешивание партии груза можно реализовать, например, в момент доставки материала таким образом, что транспортное средство, доставившее партию груза материала, взвешивается с грузом и без груза. Альтернативно или, кроме того, устройство для измерения веса партии груза можно реализовать отдельно или, например, связанным с одним или более конвейерами для материала 3, 7.

В предпочтительном варианте осуществления материал транспортируют при помощи конвейеров в виде непрерывного потока, например, проходящего через измерительные элементы, и непрерывно осуществляют необходимые измерения проходящей биомассы. С помощью конвейера материал доставляется, например, в дробилку или измельчитель и удаляется из устройства для механической обработки. Отсев 6 и 11 отходов также может осуществляться с помощью конвейеров и/или хранилищ.

В одном из вариантов осуществления размер частиц и/или количество негорючего материала, такого как камни, в материале 1, поставляемом на первый конвейер, измеряют перед механической обработкой 5. Предпочтительно по меньшей мере измерить размер частиц негорючего материала, чтобы обнаружить крупные камни и другие крупные частицы, которые могут повредить, например, дробилку или измельчитель. Для обнаружения всех или почти всех вредоносных камней предпочтительно по существу непрерывно проводить измерение 4 негорючего материала перед механической обработкой 5. Измерение 4 для обнаружения негорючего материала является особенно необходимым, когда древесное топливо, содержащее пни или т.п., как правило, содержащее также камни, используется на производствах 9 по дальнейшей обработке. Дополнительно к камням в некоторых случаях также необходимым является измерение количества и/или размера частиц металла, поступающего вместе с поставляемым материалом 1, перед механической обработкой 5.

Благодаря измерениям 4, проведенным для обнаружения негорючего материала, возможно отреагировать на вредоносные частицы таким образом, чтобы уменьшить нагрузку и одновременно необходимость обслуживания устройства для механической обработки, такого как дробилка или измельчитель. Это можно осуществить, например, направляя поток материала, содержащего вредоносные частицы, например камни, с первого конвейера 3 в первый отсев 6 отходов, и таким образом предотвратить попадание указанных камней в устройство 5 для механической обработки. Таким образом можно воздействовать на материал, содержащий камни или другие частицы размера большего, чем размер, установленный для частиц (то есть заранее заданное предельное значение). Альтернативно механическую обработку 5 можно останавливать, пока вредоносные частицы проходят сквозь устройство 5 для механической обработки. Работая таким образом, непригодный материал можно удалить из системы, например, во время измерения 8 количества негорючего материала.

Согласно предпочтительному примеру, качество поставляемого материала оценивается за счет измерений горючего материала в дополнение к или вместо измерений негорючего материала. Например, измеряя размер частиц горючего материала, можно определить, в частности, размер частиц пней, например реальный размер частиц и/или отклонения размеров частиц пней перед дроблением. Это является полезным, например, в случае, когда размер частиц горючего материала влияет на цену поставляемого материала, как правило, в особенности в случае пней. Также для материала, отличного от пней, часто является полезным измерение размера частиц горючего материала потому, что размер частиц материала, поступающего на производства по дальнейшей переработке, как правило, влияет на функционирование указанной переработки, например, таким образом, что однородность качества поставляемого материала может быть пропорциональна качеству конечного продукта.

В примере размер частиц горючего материала в биомассе 1, поставляемой на первый конвейер 3, измеряют измеряющим устройством 14 перед механической обработкой 5. Таким образом, становится возможным настроить, например, параметры дробилки или измельчителя согласно размеру частиц таким образом, что размер частиц горючего материала после механической обработки 5 был бы как можно более равномерным. Дополнительно к крупным частицам также является полезным детектировать очень маленькие частицы перед механической обработкой 5 потому, что слишком мелкий материал также может затруднить функционирование системы.

Альтернативно или в дополнение размер частиц горючего материала, измеренный перед механической обработкой, можно использовать в системе контроля качества, чтобы сообщить размер частиц поставляемого материала поставщику материала. Кроме того, эти данные можно использовать в качестве параметра, влияющего на цену поставленной партии груза.

В примере размер частиц горючего материала измеряют в поставляемом материале 1, а также после механической обработки 5, предпочтительно в связи со вторым конвейером 7. Таким образом, можно регистрировать не только размер частиц обработанного материала, но также реальный размер частиц материала, отправляемого в обход обработки. Этот размер частиц является важным, например, когда материал используют для производства биотоплива или в качестве топлива для котлов, и его можно использовать в качестве одного из управляющих параметров.

В предпочтительном варианте осуществления размер частиц материала измеряют перед и после механической обработки 5. Это позволяет, в частности, эффективно управлять работой, например, дробилки или измельчителя и/или выявлять возможную необходимость технического обслуживания. Техническое обслуживание устройств, таким образом, можно проводить через более оптимальные интервалы времени, чем в настоящее время, таким образом не будет необходимости останавливать устройства для технического обслуживания так часто, как в современном уровне техники, только для уверенности в том, что они работают правильно, а можно проводить техническое обслуживание устройств каждый раз, когда снижается их эффективность. Таким образом, также увеличивается предсказуемость работы устройств для механической обработки.

Не только размер частиц, но также количество горючего материала можно измерить до и после механической обработки 5.

В примере измерение влагосодержания 13 поставляемого материала 1, измерение размера частиц горючего материала 18, измерение количества горючего материала 17, измерение размера частиц негорючего материала 19 или измерение количества негорючего материала 8 предпочтительно осуществлять в связи со вторым конвейером 7. Наиболее предпочтительно проводить несколько таких измерений. Измерения 8, 13, 17, 18 или 19 можно проводить на поставляемом материале 1 в связи со вторым конвейером 7 независимо от того, подвергался ли поставляемый материал 1 механической обработке 5, или поставляемый материал 1 был напрямую помещен на второй конвейер 7. Предпочтительно эти измерения 8, 13, 17, 18 и 19 проводить по меньшей мере для древесного топлива, которое поставляется на производства по дальнейшей переработке растений, и во многих случаях указанные измерения проводят для всего поставляемого материала 1.

Измерение 13 влагосодержания поставляемого материала 1 предпочтительно первый раз проводить на указанной выше стадии, в связи со вторым конвейером 7, потому что измерения влажности являются, как правило, более надежными, когда влажность измеряют у мелкой фракции. На основании измерений влажности 13 слишком влажный материал, такой как, например, слишком влажное древесное топливо, можно направить, например, либо на сушку 12 влажного материала, либо во второй отсев 11 отходов. Сжигание слишком влажного материала не обязательно является целесообразным, потому что стоимость сжигания такого материала является, как правило, выше, чем экономическая выгода, полученная при его сжигании. В некоторых случаях сушка материала также является нерентабельной. Такой особенно влажный материал, как правило, включает, например, ветви деревьев, оставленные в лесу на относительно долгое время.

Количество негорючего материала часто следует измерять на указанной стадии, в связи со вторым конвейером 7, независимо от того, измерялось ли уже количество негорючего материала перед механической обработкой 5, или поставляемый материал 1 был напрямую помещен на второй конвейер 7. На основании измерения 8 количества негорючего материала, связанного со вторым конвейером 7, возможно определить содержание негорючего материала в поставляемом материале и таким образом оценить теплоту сгорания сухого вещества в поставляемом материале 1. Таким образом, материал низкого качества и с особенно высоким содержанием негорючего материала, сжигание которого экономически нецелесообразно, можно отделить, например, направив во второй отсев 11 отходов или, например, в качестве стороннего продукта.

В предпочтительном варианте осуществления измерение 13 влагосодержания поставляемого материала 1 и измерение 8 количества негорючего материала или измерение 17 количества горючего материала используют для определения уровня влажности и качества сухой массы поставляемого материала 1. В качестве уровня влажности можно использовать, например, содержание сухого вещества, полученное при измерении влагосодержания 13, например, в процентах. В качестве меры качества сухого вещества можно использовать, например, пропорцию горючего материала во всей доставленной биомассе, полученную при измерении 8 количества негорючего материала, например, в процентах. Качественную оценку также можно представить, например, согласно классификации, где материал, удовлетворяющий заданным предельным значениям, всегда относят к заданному классу качества.

Совмещая уровень влажности и качественную оценку сухой массы и совмещая эти два значения с данными о весе поставляемого материала, можно получить, в качестве обратной связи, энергосодержание всего поставляемого материала по существу в реальном времени. Энергосодержание, таким образом, можно определить раздельно для каждой партии груза материала, поступившего в систему. В качественной оценке сухой массы материала предпочтительно учитывать не только содержание негорючего и/или горючего материала, определенное после механической обработки, но также количество горючего и/или негорючего материала, поступившего в первый отсев 6 для отходов, до механической обработки 5.

Один или несколько пунктов результатов измерений, полученных в вышеописанных измерениях, сохраняют в компьютерной системе 21, где результат измерений можно обработать и скомпилировать в отчет, например отчет 22, содержащий обратную связь о качестве. Если необходимо, компьютерная система также обслуживает остальную часть системы, показанной на фиг. 1, и контролирует ее. В другом примере результат измерений также передается на отделяемую компьютерную систему 23, на которой результат измерений можно обработать и скомпилировать в отчет, например отчет 24, содержащий обратную связь о качестве. Система обратной связи в отношении качества содержит компьютерную систему 21 и/или компьютерную систему 23 и может также быть физически расположена отдельно от остальной системы и использовать линии связи. Таким образом, система обратной связи в отношении качества снабжается измеренными данными и другими собранными данными, относящимися к материалу партии груза или материалу, и таким образом, например, можно предоставить отчет поставщику материала. Отчет 22 представляет собой, например, специфичную для каждой партии груза обратную связь о качестве, и отчет 24 содержит, например, отчет с качественной оценкой, основанной на вычислительных алгоритмах, формулах или результатах, полученных за счет комбинирования результатов измерений. Используемая компьютерная система может представлять собой, например, компьютер, относящийся к устройству для механической обработки, на который также поставляются результаты измерений, полученные от измерительных элементов, и другая информация, такая как идентификационные данные партии груза материала.

В варианте осуществления согласно одному примеру материал, предпочтительно древесное топливо, доставляют на транспортном средстве, таком как грузовой автомобиль или поезд, к разгрузочному конвейеру, на который выгружают доставленный материал 1 либо сразу весь, либо подходящими партиями из указанного транспортного средства. После этого разгрузочный конвейер может передать груз, например, на первый конвейер 3, на второй конвейер 7 или в хранилище поставляемого материала 2. Поставляемый материал 1 можно транспортировать вручную либо в автоматическом режиме. Материал, поставляемый на транспортном средстве, также можно поместить во временное хранилище, откуда он подается в систему.

В связи с конкретным примером применяется решение, по которому поставляемый материал 1 определяется автоматически. При использовании хранилища поставляемого материала 2 в некоторых случаях, особенно если хранилище поставляемого материала 2 содержит материал 1, поступивший из нескольких различных партий груза, может быть полезным добавить достаточное количество блоков, содержащих идентификационные данные, в каждую партию груза поставляемого материала. Блок с идентификационными данными может представлять собой, например, микрочип, содержащий идентификационные данные партии груза, такой как радиочастотный дистанционный идентификатор (RFID метка) или соответствующее устройство. Используя микрочипы или другие блоки, содержащие идентификационные данные, происхождение поставляемого материала 1 можно определить за относительно низкую стоимость, даже если партию груза поставляемого материала некоторое время хранили вместе с несколькими другими партиями груза поставляемого материала в одном хранилище поставляемого материала 2.

В предпочтительном примере система включает одну или несколько из нижеуказанных отдельных стадий либо частично, либо целиком:

1. Начальные стадии:

- взвешивания поставляемого материала 1 и определения веса партии груза,

- брутто взвешивания, например, за счет двукратного взвешивания транспортного средства с грузом и без груза; нетто взвешивания, например, на отдельных весах или весах, соединенных с по меньшей мере одним конвейером;

- регистрации брутто и/или нетто веса партии груза;

- присвоения идентификационных данных партии груза, возможно автоматического, например, для ID распознавания,

- возможно обеспечения партии груза конкретными идентификационными данными, например, за счет добавления одного или нескольких блоков, содержащих идентификационные данные, в партию груза.

2. Хранения поставляемого материала 1 и его транспортировки на конвейер 3 или 7:

- транспортировки партии груза в хранилище 2 поставляемого материала, или

- транспортировки партии груза на первый конвейер 3 или второй конвейер 7 из хранилища или напрямую,

- регистрации партии груза, доставленной на конвейер.

3. Стадии, осуществляемые перед механической обработкой:

- детектирования 4 негорючего материала:

- определения размера частиц камней, или

- особенно высокого содержания негорючего материала, или

- детектирования металла,

- предупреждения повреждения устройства 5 для механической обработки на основании детектирования негорючего материала, измерений, показывающих частицы, превышающие заданные предельные значения:

- направления фракции материала, содержащей частицы, превышающие предельные значения, в первый отсев 6 отходов, или

- остановки механической обработки 5 на время для удаления материала, превышающего предельные значения, или

- остановки механической обработки 5 и направления материала, превышающего предельные значения, в обход механической обработки,

- направления биомассы, удовлетворяющей предельным значениям, на механическую обработку 5,

- определения 14 размера частиц горючего материала,

- определения размера частиц поставляемой биомассы:

- предпочтительно по существу непрерывное измерение,

- возможно настройки функциональных параметров устройства для механической обработки, согласно размеру частиц материала, например, таким образом, чтобы размер частиц после переработки был бы как можно более равномерным;

- определения 15 количества горючего материала.

4. Стадии, которые можно осуществить после механической обработки материала, направленного на механическую обработку, и/или для материала, направленного напрямую на второй конвейер:

- направления материала партии груза на второй конвейер 7,

- проведения измерений 13 влагосодержания, предпочтительно в виде по существу непрерывного измерения:

- если измеренное текущее влагосодержание материала превышает заданные предельные значения:

- партию, превышающую предельные значения, отправляют на сушку 12 влажного материала, или

- партию, превышающую предельные значения, отправляют во второй отсев 11 для забракованного материала,

- вычисления среднего влагосодержания поставляемого материала 1 на основании измерения влагосодержания,

- проведения измерений 8 количества негорючего материала и/или измерений 17 количества горючего материала, предпочтительно в виде непрерывного измерения:

- если количество негорючего материала превышает заданные предельные значения:

- партию материала, превышающую предельные значения, отправляют во второй отсев 11 отходов, или

- партию материала, превышающую предельные значения, отделяют в виде побочных продуктов,

- вычисления среднего содержания негорючего материала в поставляемом материале 1 за счет измерений количества негорючего материала, если он не измерялся отдельно,

- определения размера частиц горючего материала:

- определения размера частиц поставляемой биомассы,

- предпочтительно проводимого в виде по существу непрерывного измерения,

- возможной настройки функциональных параметров устройства 5 для механической обработки на основании данных о размере частиц, измеренных после переработки,

- возможного определения необходимости в обслуживании устройств, если данные о размере частиц измеряются до и после механической обработки и также учитываются функциональные параметры приспособлений.

5. Предоставления обратной связи о качестве, например, в виде отчета 22:

- отчет о качестве может являться, например, специфичным для партии груза и/или он может включать заданный период времени,

- например, один или несколько из следующих элементов данных вводятся в систему:

- вес поставляемого материала 1, и

- влагосодержание, например, значение влажности, вычисленное на основании среднего влагосодержания, для указания содержания сухого вещества (%) в поставляемом материале,

- значение качества сухой массы, вычисленное на основании среднего содержания негорючего или горючего материала, для указания содержания (%) горючего материала в общем количестве материала,

- верхнее и/или нижнее значение теплоты сгорания,

- размер частиц негорючего и/или горючего материала,

- возможных специальных измерений, если содержание забракованного материала в партии груза (общий забракованный материал и возможно также побочные продукты) превышает заданные предельные значения (слишком много слишком влажного материала и/или слишком много негорючего материала),

- предоставления отчета о качестве партии груза и/или о заданном периоде времени поставщику партий груза,

- обратная связь, например, через конкретное приложение для обратной связи о качестве и/или сервер поставщика,

- возможность влияния на производительность поставщика партии груза за счет спецификации поставки,

- спецификацию поставки можно использовать для помощи поставщикам в планировании своей производительности.

6. Определения значений для обратной связи о качестве, например, в виде отчета 23:

- предоставление обратной связи о качестве поставляемого материала поставщику материала, например, определенной для каждой партии груза или, например, за определенный период времени,

- предоставление обратной связи, например, по средствам специального приложения для обратной связи о качестве и/или сервера поставщика, например, компьютерной системы 21 или компьютерной системы 23,

- возможность влияния на производительность поставщика партии груза за счет спецификации поставки,

- информирование поставщика партии груза об одном или более из следующих значениях отчета о качестве:

- процент влажности поставляемого материала (вычисленный для всей партии груза и/или для горючего материала),

- значение качества партии груза (например, класс качества и/или содержание горючего материала),

- размер частиц поставляемого горючего материала,

- количество поставляемого горючего материала,

- размер частиц поставляемого негорючего материала,

- количество поставляемого негорючего материала,

- верхнее значение теплоты сгорания поставляемой биомассы,

- нижнее значение теплоты сгорания поставляемой биомассы,

- денежная стоимость поставляемого материала,

- энергосодержание (МВт-ч и/или Мвт-ч/т) сухого вещества поставляемой биомассы и/или

- энергосодержание (МВт-ч и/или Мвт-ч/т) поставляемой партии груза в состоянии на момент получения,

- спецификацию поставки можно использовать в качестве помощи для поставщика в планировании его производительности,

- возможные специальные измерения в случае, если количество забракованного материала в партии груза (общий забракованный материал и также возможные побочные продукты) превышает заданные предельные значения (слишком много слишком влажного материала и/или слишком много негорючего материала).

Цену, выплачиваемую за поставляемый материал, можно установить, например, на основании веса, влагосодержания, теплоты сгорания и значения качества сухого вещества партии груза. Также возможно учесть другие факторы, такие как размер частиц поставляемого материала (горючего и/или негорючего материала). При определении цены, выплачиваемой за партию груза, можно применять, например, оплату за Мвт-ч, при этом предпочтительно учитывать один или несколько из вышеуказанных значений отчета о качестве. В одном предпочтительном примере при определении тарифов учитывали следующие факторы:

- количество горючего материала в партии груза (т), которое можно оценить, например, на основании веса поставляемого материала (1) и значения качества сухого вещества или на основании количества горючего материала в биомассе и/или

- (нижнее) значение теплоты сгорания (Мвт-ч/т) поставляемого материала, которое можно оценить, например, учитывая количество горючего материала в поставляемой партии груза (т), влагосодержание (%) поставляемой партии груза, а также (верхнее) значение теплоты сгорания сухого вещества материала и/или

- например, верхнее значение теплоты сгорания сухого вещества дерева является, как правило, практически постоянной величиной (порядка 5 МВт-ч/т).

Таким образом, все указанные выше значения отчета о качестве могут влиять на цену, выплачиваемую за партию груза; в предпочтительном примере факторы, влияющие на цену, включали по меньшей мере вес (т) биомассы, значение качества сухого вещества, влагосодержание и/или эффективную теплоту сгорания (МВт-ч/т) биомассы, предпочтительно также размер частиц материала. Таким образом, поставщика можно наградить лучшей ценой за древесное топливо высокого качества, в этом случае древесное топливо высокого качества представляет собой интерес как для поставщика, так и для дальнейшей переработки.

В предпочтительном варианте осуществления система обратной связи в отношении качества способна предоставить в качестве отчета любые измеренные данные, введенные в систему. Кроме того, система обратной связи в отношении качества способна предоставить в качестве отчета не только результаты измерений, но также данные, полученные при комбинировании измеренных данных с другой информацией. Эти данные или по меньшей мере некоторые из них можно предоставить в качестве отчета при помощи системы обратной связи о качестве поставщику биомассы. Предпочтительно, чтобы такие данные отчета можно было также использовать для проверки корректности измерений.

Значение доли забракованного материала в партии груза может являться любой заранее заданной величиной. С учетом экономической эффективности подходящие предельные значения для забракованного материала могут достигать, например, максимум от 10 до 12% от величины партии груза.

Нижнее значение теплоты сгорания партии груза можно оценить, например, если верхнее значение теплоты сгорания и общее влагосодержание материала в состоянии на момент поставки известны. Среди прочего, нижнее значение теплоты сгорания дерева и торфа можно вычислить, например, по следующей формуле:

Qnet (ar)=Qnet (d)×(100-Mar)/100-(Е(H₂O)/у)×Mar, где

Qnet (ar) представляет собой нижнее значение теплоты сгорания (МДж/кг),

Qnet (d) представляет собой верхнее значение теплоты сгорания (МДж/кг), как правило, приблизительно 5 для дерева,

Mar представляет собой общее влагосодержание (%) в состоянии на момент поставки, взвешенное по массе влажного топлива, как правило, приблизительно 50 для древесного топлива,

Е(H₂O) представляет собой количество тепла, необходимого для испарения воды (например, порядка 0,02443 МДж/кг при температуре 25°C) и

у представляет собой коэффициент преобразования из МДж в кВт, равный 3,6.

Измерения размера частиц можно проводить на одном или более конвейере, измеряя

- размер частиц горючего материала и/или

- размер частиц негорючего материала.

Предпочтительно, чтобы размер частиц как негорючего материала, так и горючего материала измеряли таким образом, чтобы оба измерения осуществлялись до и после механической обработки.

Измерение негорючего материала можно проводить, например, при помощи акустического анализа, электромагнитных волн и/или фотоанализа (анализ размера частиц). Металл можно обнаружить, например, с помощью детектора металла и отделить от остального материала, например, тем же способом, как и другой негорючий материал или, например, с помощью магнитов. Влагосодержание можно измерить, например, облучая транспортируемый конвейером материал источником радиоактивного или инфракрасного излучения;

в результате можно оценить количество молекул воды, то есть влагосодержание материала. Измерения можно проводить известными измерительными элементами и согласно способам, таким как применяемые в выше представленных системе и способе. Одно или несколько измерений предпочтительно проводить в виде непрерывного измерения потока материала.

Применяя систему по изобретению, можно обработать материал, поставляемый на различные производства по дальнейшей переработке, такие как, например, производство биотоплива и использование в качестве топлива для котлов.

Изобретение не ограничено только примерами из представленного выше описания, но характеризуется нижеследующей формулой изобретения.

Изобретение относится к способу переработки материала, содержащего биомассу, согласно которому материал перемещают на конвейер и с помощью конвейера к устройству для механической обработки и/или к производству по дальнейшей переработке. Способ дополнительно включает измерение влагосодержания и размера частиц негорючего материала и/или содержание негорючего материала в потоке материала в связи с указанным конвейером и транспортировку материала, на основании по меньшей мере одного из указанных измерений, к материалу, направляемому на дальнейшую переработку, и/или к устройству для механической обработки, или по меньшей мере к материалу, транспортируемому в какое-либо место, отличное от производства по дальнейшей переработке или устройства для механической обработки. Изобретение также относится к системе для переработки материала, содержащего биомассу. Технический результат - повышение детальной оценки подаваемого материала. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ переработки материала, содержащего древесный материал, согласно которому материал перемещают на конвейер (3, 7) и с помощью конвейера к устройству (5) для механической обработки и/или к производству по дальнейшей переработке, при этом способ включает:
- измерение влагосодержания (13) в потоке материала в связи с указанным конвейером (3, 7);
- измерение размера (4) частиц негорючего материала в потоке материала в связи с указанным конвейером (3, 7);
- измерение количества негорючего материала в потоке материала в связи с указанным конвейером (3, 7); и
- транспортировку материала, на основании указанных измерений, на дальнейшую переработку и/или к материалу, транспортируемому к устройству для механической обработки (5), или по меньшей мере к материалу, транспортируемому в какое-либо место, отличное от производства по дальнейшей переработке или устройства для механической обработки (5).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что включает:
- транспортировку материала, содержащего древесный материал, к указанному устройству (5) для механической обработки при помощи первого конвейера (3);
- измерение, перед указанным устройством (5), размера частиц по меньшей мере негорючего материала измерительным устройством (4); и
- определение, исходя из указанного измерения (4) размера частиц, следует ли удалить указанный измеренный материал с первого конвейера (3) или транспортировать его первым конвейером (3) к устройству (5) для механической обработки для дробления.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что включает:
- измерение размера частиц и/или количества горючего материала в потоке материала в связи с конвейером (7) таким образом, чтобы по меньшей мере часть измеряемого материала направлялась к производству по дальнейшей переработке; и
- настройку функциональных параметров производства по дальнейшей переработке и/или контроль качества материала, направляемого к производству по дальнейшей переработке, на основании измерений размера частиц и/или количества горючего материала.

4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что материал транспортируют первым конвейером (3) к устройству для механической обработки (5), с помощью которой по меньшей мере часть материала дробят перед отправкой материала из устройства для механической обработки (5) на второй конвейер (7).

5. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что, когда измерения показывают, что размер частиц и/или количество негорючего материала превышает заданные предельные значения, предпринимают по меньшей мере одно из следующих действий:
- указанный измеренный материал направляют в отходы (6); или
- устройство (5) для механической обработки останавливают на время, достаточное для удаления вредоносного материала с первого конвейера (3), ведущего к указанному устройству (5) для механической обработки.

6. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что включает:
- измерение веса указанного материала;
- определение количества горючего и/или негорючего материала в связи с конвейером (3, 7); и
- определение влагосодержания материала в связи с конвейером (3, 7);
при этом способ дополнительно включает:
- определение энергосодержания указанного материала на основании данных, полученных на предыдущих стадиях, и верхнего значения теплоты сгорания.

7. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что включает предоставление в виде обратной связи данных о качестве поставляемого материала, содержащего древесный материал, при введении характеризующих данных о материале в систему обратной связи в отношении качества, причем на основании этих характеризующих данных система обратной связи в отношении качества создает отчет о качестве, содержащий данные о качестве, полученные на основании указанных введенных данных, относящихся к указанному поставляемому материалу, содержащему древесный материал.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что включает ввод одной или нескольких из следующих характеристик поставляемого материала в систему обратной связи в отношении качества:
- количество горючего материала в поставляемом материале;
- количество негорючего материала в поставляемом материале;
- размер частиц горючего материала;
- размер частиц негорючего материала;
- влагосодержание или содержание сухого вещества в поставляемом материале; и
- верхнее значение теплоты сгорания горючего материала,
при этом способ включает предоставление одной или более из следующих характеристик в виде обратной связи о качестве:
- денежная стоимость поставляемого материала;
- энергосодержание поставляемого материала в состоянии на момент получения;
- энергосодержание материала, подходящего для дальнейшей переработки;
- значение качества поставляемого материала;
- размер частиц горючего материала; или
- размер частиц негорючего материала.

9. Способ по п. 7, отличающийся тем, что способ включает ввод в качестве данных по меньшей мере влагосодержания поставляемого материала, количества горючего или негорючего материала и верхнего значения теплоты сгорания горючего материала, когда обратная связь о качестве включает по меньшей мере данные об энергосодержании указанного поставляемого материала.

10. Способ по п. 7, отличающийся тем, что включает определение и вычисление одной или нескольких из следующих характеристик, в виде обратной связи о качестве:
- денежной стоимости поставляемого материала;
- энергосодержания поставляемого материала в состоянии на момент получения;
- энергосодержания материала, подходящего для дальнейшей переработки;
- веса поставляемого материала;
- верхнего значения теплоты сгорания поставляемого материала;
- значения качества поставляемого материала; или
- влагосодержания поставляемого материала.

11. Система для переработки материала, содержащего древесный материал, включающая по меньшей мере один конвейер (3, 7) и устройство (5) для механической обработки (5) и/или производство по дальнейшей переработке, при этом система дополнительно включает:
- измерительные элементы (4, 8, 13) для измерения влагосодержания в связи с указанным конвейером (3, 7), количества негорючего материала в потоке материала и размера частиц негорючего материала в потоке материала,
при этом
- по меньшей мере один конвейер (3, 7) выполнен с возможностью транспортировки указанного материала к производству по дальнейшей переработке и/или к устройству для механической обработки (5), и
- система дополнительно содержит транспортирующее устройство для перемещения указанного материала с конвейера (3, 7) в по меньшей мере одно другое место, такое как, например, отходы (6) или сушка (12) для влажного материала.

12. Система по п. 11, отличающаяся тем, что содержит:
- первый конвейер (3), выполненный с возможностью транспортировки потока материала к указанному устройству (5) для механической обработки;
- измерительные устройства (4) для измерения размера частиц негорючего материала в потоке материала;
- средства для остановки устройства для механической обработки (5) на основании по меньшей мере одного проведенного измерения негорючего материала; и
- транспортирующее устройство для перемещения материала с первого конвейера (3) в отходы (6) перед устройством (5) для механической обработки, когда указанная измеряемая величина (4) превышает заданные предельные значения.

13. Система по п. 11 или 12, отличающаяся тем, что включает:
- второй конвейер (7) для транспортировки материала к производству по дальнейшей переработке,
- измерительные элементы для измерения размера частиц и/или количества горючего материала в потоке материала в связи со вторым конвейером (7), и
- управляющие устройства для управления функциональными параметрами производства по дальнейшей переработке или для контроля качества материала, направляемого к производству по дальнейшей переработке, на основании по меньшей мере одного из проведенных измерений.

14. Система по п. 11 или 12, отличающаяся тем, что включает:
- средства для измерения веса указанного материала;
- средства для измерения количества горючего и/или негорючего материала в указанном материале в связи с первым и/или вторым конвейером (3, 7);
- средства для измерения влагосодержания указанного материала в связи с первым и/или вторым конвейером (3, 7); и
- средства для определения энергосодержания на основании теплоты сгорания и измеренных данных.

15. Система по п. 11 или 12, отличающаяся тем, что дополнительно содержит систему обратной связи в отношении качества, предназначенную для предоставления обратной связи о качестве поставляемого материала, содержащего древесный материал, причем в данную систему обратной связи в отношении качества должны вводиться характеризующие данные об указанном поставляемом материале, на основании указанных введенных данных, и указанная система обратной связи в отношении качества предоставляет отчет о качестве, содержащий данные о качестве указанного поставляемого материала, содержащего древесный материал, где данные основываются на указанных введенных данных.

16. Система по п. 15, отличающаяся тем, что вводится одна или несколько из следующих характеристик поставляемого материала в систему обратной связи в отношении качества:
- количество горючего материала в поставляемом материале,
- количество негорючего материала в поставляемом материале;
- размер частиц горючего материала;
- размер частиц негорючего материала;
- влагосодержание или содержание сухого вещества в поставляемом материале; и
- верхнее значение теплоты сгорания горючего материала;
а также тем, что данные обратной связи о качестве включают одну или несколько из следующих характеристик:
- денежная стоимость поставляемого материала;
- энергосодержание поставляемого материала в состоянии на момент получения;
- энергосодержание материала, подходящего для дальнейшей переработки;
- значения качества поставляемого материала;
- размер частиц горючего материала; или
- размер частиц негорючего материала.

17. Система по п. 15, отличающаяся тем, что по меньшей мере влагосодержание поставляемого материала, количество горючего или негорючего материала и верхнее значение теплоты сгорания горючего материала вводятся в качестве данных в систему обратной связи в отношении качества, где данные обратной связи о качестве включают по меньшей мере данные об энергосодержании указанного поставляемого материала.