Способ производства топливных гранул из мороженного торфа Российский патент 2020 года по МПК C10F5/00 C10F7/02 

Область техники

Изобретение относится к способу получения гранул на основе торфа. Изобретение предназначено для торфяной промышленности и может быть использовано при производстве топливных гранул (пеллет) из мороженного торфа.

Уровень техники

Известен способ получения гранулированного торфа [1], в котором фрезерный торф измельчают, высушивают до содержания влаги в нем 20 - 40% (по массе) и гранулируют в грануляторах.

Недостатком способа является отсутствие процесса охлаждения гранул после сушки, до процесса гранулирования, в процессе которого температура гранул еще более повышается, что усложняет процесс укладки, упаковки для хранения.

Известен способ производства гранулированного торфа [2], включающий экскавацию торфа, обезвоживание сфрезерованного торфа до влажности 68 – 75% путем его естественной сушки в расстиле, гранулирование торфа, уборку в складочные единицы и последующую сушку гранул на откосах складочных единиц под превентором с прозрачным покрытием. При этом гранулированный торф выстилают на откосы в 1,5 – 2,0 слоя при среднесуточной температуре не менее +5°С и эффективной испаряемости не менее 1 кг/(м²·сут). Превентор размещают на суходоле или неразрабатываемой технологической площадке со степенью осушенности не менее 7 Дж/кг.

Недостатком способа является большая продолжительность технологического процесса.

Известен способ [3] получения гранулированного торфа для коммунально-бытовых нужд, включающий предварительное осушение торфяной залежи, экскавацию торфяной массы из залежи с одновременным ее измельчением до размера частиц от 1 до 10 мм, гранулирование, сушку гранул в полевых условиях и уборку гранул в складочные единицы. Предварительное осушение торфяной залежи осуществляют до влажности 80 – 82% с помощью открытой осушительной сети со стандартными размерами водоотводящих каналов для верховой залежи. Экскавируют торф фрезерованием торфяной залежи на глубину 300 - 500 мм с последующим гранулированием торфа до размера гранул 25 – 40 мм. Сушат гранулы до уборочной влажности 33 – 40%.

Недостатком способа являются использование залежей только верхового торфа, необходимость создания открытой осушительной сети водоотводящих каналов для предварительного осушения торфяной залежи, сушку гранул в полевых условиях на поверхности торфяной залежи, высокая уборочная влажность торфяных гранул.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ производства гранулированных торфяных смесей [4] (прототип), включающий добычу и транспортировку сырья повышенной влажности на завод, раздельное бункерование, подготовку торфяных смесей, гранулирование, сушку гранул до кондиционной влажности 10 – 18%, упаковку и отправку готовой продукции потребителю. Сырье добывают влажностью 67 – 72% и 45 – 55% фрезерным способом с раздельной уборкой и складированием по двухпродуктовой технологической схеме, перед подготовкой торфяных смесей отделяют из фрезерного сырья посторонние включения, в том числе пеньки, путем пневмосепарации, причем торф дополнительно измельчают до крупности не более 5 мм, одновременно подогревая во взвешенном состоянии до 70 – 95°С паровоздушным потоком с регенерацией тепла. Далее подготавливают торфяную смесь с заданными потребительскими свойствами на основе различных торфов и добавок путем дозирования с помощью смесителя до однородной массы, которую затем высушивают до кондиционной влажности. После этого массу гранулируют экструзионным формованием, при этом получаемые гранулы, диаметром 5 – 25 мм после сушки до кондиционной влажности и охлаждения продувкой воздухом до температуры, близкой к окружающей среде, перемещают в зону упаковки или длительного хранения. Для нагрева исходного сырья используют теплоту парогазового потока после охлаждения гранул. Сушку гранул осуществляют путем использования низкопотенциального теплоносителя от постороннего источника.

Недостатками способа являются: неиспользование теплового потенциала теплоносителя от постороннего источника, используемого для сушки гранул, сложность технологического процесса, что увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты.

Раскрытие изобретения.

Задача изобретения – повышение эффективности процесса производства торфяных топливных гранул за счет использования мороженного сырца кускового торфа для переработки с влажностью 50% и менее.

Влажность торфа в летний, весенний и осенний периоды года составляет 87 – 90%, однако в зимний период, при отборе торфа с глубины не менее 2,5 м, его влажность находится в пределах 56 – 60%. При складывании торфа на волокуши или санные транспортные средства, с образованием фигур сушки высотой не менее 2 м, которые вывозят за пределы производственной площади, где подвергают интенсивному низкотемпературному выветриванию и сублимационной сушке, влажность торфа падает до 50% и менее, что установлено фактическими исследованиями на Митогинском месторождении торфа (Усть–Большерецкий муниципальный район Камчатского края) в 2016 г. Это делает добычу торфа в зимний период наиболее рациональной. Кроме того, в зимний период года существует возможность добычи торфа сырца в труднодоступных или даже в недоступных для освоения в летний период месторождений.

Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение эксплуатационных, капитальных затрат и себестоимости выпускаемых торфяных топливных гранул.

Это достигается тем, что торф влажностью 50% и менее, добытый в зимний период года, доставляется к месту его переработки (производственный цех), где его измельчают в замороженном состоянии, подвергают конвекционной сушке воздухом до влажности 20% в течение 9 – 23 мин и дополнительному измельчению до диаметра частиц 3 – 5 мм в сушильном барабане. Для сушки используется горячий сухой воздух с температурой 200 – 250°С. После сушки частицы торфа с температурой 110°С поступают на воздушное охлаждение до температуры 30 – 32°С, а далее перемещаются в гранулятор (пеллетайзер), где в процессе прессования и продавливания через перфорированную кольцевую матрицу получаются торфяные топливные гранулы (пеллеты), диаметром 8 мм. Гранулы (пеллеты) укладывают в открытые сетчатые поддоны и хранятся при нормированных параметрах внутреннего воздуха производственного цеха. В процессе хранения влажность торфяных топливных гранул снижается до 10 – 12%. Воздух выходящий из сушильного барабана с температурой 120 – 130°С, а также воздух из зоны охлаждения гранул, проходя вместе через теплообменник, используемый для обогрева производственного цеха, сбрасываются в атмосферу.

В сравнении с прототипом изобретения, где применяются дополнительные операции, такие как пневмосепарация и нагревание торфяного сырья в процессе измельчения, в заявляемом изобретении за счет небольшой влажности доставляемого к месту переработки торфа, он лучше поддается измельчению, не требует нагрева, как в прототипе. Ввиду этого существенно сокращается продолжительность термической операции, как наиболее энергоемкой и влияющей на себестоимость продукта. Кроме этого в заявляемом изобретении применена досушка в производственном цехе, что также снизит энергозатраты на производство 1 кг готового продукта. Сушка торфяных гранул в сушильном барабане до влажности 20% обусловлена заклиниванием «козлением» торфа в перфорированной кольцевой матрице при пеллейтировании торфа влажностью до 15% [5].

Описание чертежей.

На фиг. 1 представлена схема получения торфяных гранул из мороженного торфа.

Осуществление изобретения.

Изобретение содержит перечень технологических операций: транспортировка мороженого торфа, измельчение торфа в замороженном состоянии, конвекционная сушка и измельчение, охлаждение частиц торфа воздухом, получение гранул (пеллет), хранение гранул в производственном цехе, упаковка.

Изобретение работает следующим образом.

Пример 1.

Мороженный торф влажностью 50% и менее транспортируется по зимнему снеговому проезду к месту его переработки (производственный цех). В цеху торф измельчается в замороженном состоянии, в роторно-дисковом измельчителе до размеров (длина, ширина, высота) – 10Ч10Ч10 мм. Далее измельченный торф подвергают конвекционной сушке горячим воздухом до влажности 20% и дополнительному измельчению (диаметр частиц 3 – 5 мм) в сушильном барабане. Температура входящего сухого воздуха в барабан 250°С, а выходящего 120 – 130°С. Продолжительность процесса сушки составляет 9 – 12 мин. Из сушильного барабана частицы торфа с температурой 110°С поступают в камеру, где продувкой воздухом из производственного цеха с температурой 23°С, охлаждаются до температуры 30 – 32°С. Температура воздуха на выходе из камеры охлаждения торфяных гранул 72 – 75°С. Далее охлажденные частицы торфа перемещаются в гранулятор (пеллетайзер), где в процессе прессования и продавливания через перфорированную кольцевую матрицу получаются торфяные топливные гранулы (пеллеты) диаметром 8 мм. В процессе прессования и получения гранул температура торфа возрастает и достигает 38 – 43°С. Затем пеллеты укладывают в открытые сетчатые поддоны и ставятся на хранение при нормированных параметрах внутреннего воздуха производственного цеха 23°С и относительной влажности 50% (температура окружающей среды). В процессе хранения влажность торфяных топливных гранул снижается до 10 – 12%. После пеллеты упаковываются. Воздух, выходящий из сушильного барабана с температурой 120 – 130°С, а также воздух из зоны охлаждения гранул с температурой 72 – 75°С вместе поступают в теплообменник, используемый для обогрева производственного цеха, и затем сбрасываются в атмосферу.

Пример 2.

Мороженный торф влажностью 50% и менее транспортируется к месту переработки, измельчается, подвергается конвекционной сушке и дополнительному измельчению, охлаждается, прессуется по примеру 1, однако температура входящего сухого воздуха в сушильный барабан равна 200°С, а выходящего 120°С, продолжительность процесса сушки возрастает и составляет 19 – 23 мин.

Пример 3.

Мороженный торф влажностью 50% и менее транспортируется к месту переработки, измельчается, подвергается конвекционной сушке и дополнительному измельчению, охлаждается, прессуется по примерам 1 и 2, однако температура входящего сухого воздуха в барабан равна 180°С, а выходящего 110°С, продолжительность процесса сушки возрастает и составляет 28 – 30 мин. Температура гранул торфа после сушки в барабане составляет 100°С. При такой высокой продолжительности сушки нарушается непрерывность технологических операций. Возрастает влажность частиц торфа до 30% на выходе из сушильного барабана, что увеличит продолжительность сушки в открытых сетчатых поддонах воздухом производственного цеха.

Пример 4.

Мороженный торф влажностью 50% и менее транспортируется к месту переработки, измельчается, подвергается конвекционной сушке и дополнительному измельчению, охлаждается, прессуется по примеру 3, однако температура выходящих из сушильного барабана частиц торфа составляет 85°С, а продолжительность процесса сушки составляет 21 мин. При таком способе производства влажность частиц торфа после сушки составляет 32 – 36%, что увеличит продолжительность сушки в открытых сетчатых поддонах воздухом производственного цеха.

Изобретение простое при осуществлении и может быть применено на стандартном оборудовании. Эксперименты, проведенные с целью получения торфяных топливных гранул, в отдельных частях технологического процесса заявляемого изобретения доказывают его промышленную применимость.

Источники информации

1. SU 664988, опубл. 30.05.1979. Бюл. №20.

2. SU 1745947, А1, опубл. 07.07.1992. Бюл. №25.

3. RU 2103511, С1, опубл. 27.01.1998 (Дата прекращения действия патента: 11.07.1998).

4. RU 2018672, С1, опубл. 30.08.1994 (Дата прекращения действия патента: 12.01.2004).

5. SU 1747466, A1, опубл. 15.07.1992. Бюл. №26.

Изобретение предназначено для торфяной промышленности и может быть использовано при производстве топливных гранул (пеллет) из мороженого торфа. Техническим результатом является повышение эффективности процесса производства торфяных топливных гранул за счет использования мороженного сырца кускового торфа.

Мороженный торф, влажность торфа 50% и менее (см. фиг. 1), транспортируется по зимнему снеговому проезду к месту его переработки (производственный цех). В цеху торф измельчается в замороженном состоянии в измельчителе. Далее измельченный торф подвергают конвекционной сушке горячим воздухом до влажности 20% и дополнительному измельчению (диаметр частиц 3 - 5 мм) в сушильном барабане. Температура входящего сухого воздуха в барабан 200 - 250°С, а выходящего 120 - 130°С. Продолжительность процесса сушки составляет 9 - 23 мин. Из сушильного барабана частицы торфа с температурой 110°С поступают в камеру, где продувкой воздухом из производственного цеха с температурой 23°С, охлаждаются до температуры 30 - 32°С. Далее охлажденные частицы торфа перемещаются в гранулятор (пеллетайзер), где в процессе прессования и продавливания через перфорированную кольцевую матрицу получаются торфяные топливные гранулы (пеллеты) диаметром 8 мм. В процессе прессования и получения гранул температура торфа возрастает и достигает 38 - 43°С. Затем пеллеты укладывают в открытые сетчатые поддоны и ставят на хранение при нормированных параметрах внутреннего воздуха производственного цеха 23°С и относительной влажности 50% (температура окружающей среды). В процессе хранения влажность торфяных топливных гранул падает до 10 - 12%. После этого пеллеты упаковываются. Воздух, выходящий из сушильного барабана с температурой 120 - 130°С и воздух из зоны охлаждения гранул с температурой 72 - 75°С вместе поступают в теплообменник, используемый для обогрева производственного цеха, и затем сбрасываются в атмосферу. 1 ил.

Способ производства топливных гранул из мороженного торфа, включающий транспортировку, измельчение, сушку, гранулирование, охлаждение продувкой воздухом до температуры, близкой к температуре окружающей среды, перемещение в зону длительного хранения или упаковки, отличающийся тем, что мороженный торф влажностью 50% и менее, добытый в зимний период года, доставляется к месту его переработки, где его измельчают в замороженном состоянии, подвергают конвекционной сушке воздухом до влажности 20% в течение 9 - 23 мин и дополнительному измельчению до диаметра частиц 3 – 5 мм в сушильном барабане, где для сушки используется горячий сухой воздух с температурой 200 – 250°С, откуда частицы торфа с температурой 110°С поступают на охлаждение до температуры 30 – 32°С и далее перемещаются в гранулятор (пеллетайзер), где в процессе прессования и продавливания через перфорированную кольцевую матрицу получаются торфяные топливные гранулы (пеллеты), диаметром 8 мм, которые укладывают в открытые сетчатые поддоны и хранятся при нормированных параметрах внутреннего воздуха производственного цеха, где в процессе хранения влажность торфяных топливных гранул снижается до 10 – 12%, при этом воздух, выходящий из сушильного барабана с температурой 120 – 130°С, а также воздух из зоны охлаждения гранул, проходя вместе через теплообменник, используемый для обогрева производственного цеха, сбрасываются в атмосферу.