Способ получения высококалорийных топливных пеллет из органического сырья с ежегодным возобновлением Российский патент 2020 года по МПК C10L5/14 C10L5/44 

Изобретение относится к способам получения топливных пеллет путем переработки биомассы. Топливные пеллеты предназначены для сжигания в топливо сжигающих установках слоевого типа и могут быть использованы в энергетике для коммунально-бытовых нужд.

Известен способ получения топливных элементов из древесных опилок, включающий, что в качестве связующего в соотношении 1:1 по объему с опилками применяют бесподстилочный навоз крупного рогатого скота (КРС) естественной влажности 80-90% с дальнейшей формовкой смеси и сушкой элементов в естественных условиях.

см. RU Патент №2421504, МПК C10L 5/44 (2006.01).

Недостатками данного способа являются низкие теплофизические показатели твердого топлива.

Известен способ гидротермальной карбонизации возобновляемого сырья и органических отходов, предусматривающий размельчение и увлажнение исходного сырья с концентрацией воды в образовавшейся смеси до 30-99% и последующей подачи образованной смеси с помощью насоса в реактор для обработки при температуре 200°С и давлении 20 бар без доступа воздуха и с добавлением катализатора до стадии карбонизации с образованием карбонизата, который обезвоживается и брикетируется, отличающийся тем, что при обезвоживании карбонизата выделенную жидкость под действием электродиализа разделяют на кислоту и воду, после чего кислоту по линии обратной связи в качестве катализатора возвращают в реактор, а воду сливают.

см. RU Патент №2688620, МПК C10L 5/44 (2006.01), C10L 9/08 (2006.01), С10В 53/00 (2006.01).

Недостатками данного способа является низкие теплофизические показатели твердого топлива и высокая сложность процесса получения продукта в не экологически чистых условиях.

Наиболее близким по технической сущности является способ и устройство для получения топлива из биомассы. Изобретение раскрывает способ для получения топлив из биомассы, в котором биомассу подвергают тепловой обработке в температурном диапазоне от 150 до 300°С, реакторе с давлением, повышенным паром и воздухом, в котором давление по завершении обработки сбрасывают, при этом увеличенный от сброса давления объем пара и других газов временно накапливают в контейнере с адаптивным объемом, а пар и другие газы подвергают теплообмену по меньшей мере в одном теплообменнике так, что конденсируемые газы конденсируются и выделяют теплоту конденсации по меньшей мере в одном теплообменнике. Технический результат заключается в оптимизации производственных затрат и снижении вредных выбросов в атмосферу при получении топлива из биомассы.

см. RU Патент №2640809, МПК C10L 9/08 (2006.01), C10L 5/44 (2006.01).

Недостатками данного способа является низкие теплофизические показатели твердого топлива и высокая сложность процесса получения продукта в не экологически чистых условиях.

Задачей изобретения является получение высококалорийных топливных пеллет из органического сырья с ежегодным возобновлением с высокими теплофизические показателями твердого топлива и низкой сложностью процесса получения продукта в экологически чистых условиях.

Техническая задача решается разработкой способа получения высококалорийных топливных пеллет из органического сырья с ежегодным возобновлением, включающего тепловую обработку биомассы в реакторе с давлением, повышенным паром и воздухом, в котором давление по завершении обработки сбрасывают, отличающегося тем, что в качестве биомассы используют зерно рапса и солому рапса, подвергаемые предварительной обработке механическим вальцеванием и пропитки печным топливом, при соотношении всех компонентов смеси, мас. %:

зерно рапса 80, солома рапса 19, печное топливо 1,

тепловой обработке в реакторе в при температуре 80±5°С, при давлении 10 атм., с выдержкой в течение 75 сек., в котором давление по завершении обработки сбрасывают, смешением до однородной массы с соломой рапса и формованием смеси пеллетизированием, последующим извлечением пеллет и выдержкой в течение 24 часов при температуре воздуха 18±3°С.

Решение технической задачи позволяет получить материал с теплофизические показателями выше в 1,5 раза и низкой сложностью процесса получения продукта в экологически чистых условиях, в сравнении с прототипом.

На Фиг. 1 представлена схема способа получения высококалорийных топливных пеллет из органического сырья с ежегодным возобновлением.

Способ осуществляется согласно схемы получения высококалорийных топливных пеллет из органического сырья с ежегодным возобновлением, на установке, которая состоит из 1 - шнек подъема зерна; 2 - узел вальцевания; 3 - емкость для пропитки печным топливом; 4 - шнек подъема обработанной мятки; 5 - реактор; 6 - парогенератор; 7 - заслонка; 8 - шнековый улавливатель; 9 - шнек подъема соломы; 10 - дробилка; 11 - дозатор; 12 - смеситель; 13 - узел пеллетирования; 14 - упаковочный конвейер; 15 - готовая продукция.

Для приведения полной картины сущности изобретения представлен пример получения образцов способа получения высококалорийных топливных пеллет из органического сырья с ежегодным возобновлением. Состав и основные показатели материала, а именно теплота сгорания, насыпная плотность, влажность, механическая прочность, содержание серы, содержание золы, выделение углекислого газа, заявляемого материала приведены в таблице 1.

Пример. Способ получения высококалорийных топливных пеллет из органического сырья с ежегодным возобновлением осуществляют следующим образом. Берут 19 мас. % (0,19 кг.) зерна рапса и дозировано транспортируют шнеком подъема зерна 1 в узел вальцевания 2 и осуществляют предварительную обработку механическим вальцеванием с последующей подачей в емкость для пропитки печным топливом 3. Пропитаннанную мятку зерна рапса дозировано транспортируют шнеком подъема обработанной мятки 4 в реактор 5. Для обработки в реактор подают пар из парогенератора 6 температурой 80±5°С и давлении 10 атм. с выдержкой в течение 75 сек., в котором давление по завершении обработки сбрасывают до атмосферного открытием заслонки 7 с подачей смеси в шнековый улавливатель 8, откуда массу подают в смеситель 12. Берут 80 масс. % (0,8 кг.) соломы рапса и дозированно подают шнеком подъема соломы рапса 9 в дробилку 10 до измельчения фракции условного диаметра 10 мм. Измельченную солому рапса дозированно подают через дозатор 11 в смеситель 12. Смесь пропитанной мятки зерна рапса и измельченной соломы рапса подают и пеллетируют в узле пеллетирования 13, откуда подают и упаковывают топливные пеллеты (1 кг.) на упаковочном конвейере 14. Упакованную продукцию подают на технологическую выдержку на склад готовой продукции при атмосферных условиях. Полученные образцы пеллет имеют диаметр 8 мм. и соответствуют ГОСТ 55114-2012.

Таким образом, заявляемый способ получения высококалорийных топливных пеллет из органического сырья с ежегодным возобновлением позволяет получить твердое топливо с теплофизические показателями выше в 1,5 раза и низкой сложностью процесса получения продукта в экологически чистых условиях, в сравнении с прототипом.

Предложен способ получения высококалорийных топливных пеллет из органического сырья с ежегодным возобновлением, включающий тепловую обработку биомассы в реакторе с давлением, повышенным паром и воздухом, в котором давление по завершении обработки сбрасывают. В качестве биомассы используют зерно рапса и солому рапса, подвергаемые предварительной обработке механическим вальцеванием и пропитке печным топливом, при соотношении всех компонентов смеси, мас.%, зерно рапса 80, солома рапса 19, печное топливо 1, тепловой обработке в реакторе при температуре 80±5°С, при давлении 10 атм, с выдержкой в течение 75 с, в котором давление по завершении обработки сбрасывают, смешению до однородной массы с соломой рапса и формованию смеси пеллетизированием, с последующим извлечением пеллет и выдержкой в течение 24 часов при температуре воздуха 18±3°С. Технический результат - получение высококалорийных топливных пеллет из органического сырья с ежегодным возобновлением с высокими теплофизическими показателями твердого топлива и низкой сложностью процесса получения продукта в экологически чистых условиях. 1 ил., 1 пр., 1 табл.

Способ получения высококалорийных топливных пеллет из органического сырья с ежегодным возобновлением, включающий тепловую обработку биомассы в реакторе с давлением, повышенным паром и воздухом, в котором давление по завершении обработки сбрасывают, отличающийся тем, что в качестве биомассы используют зерно рапса и солому рапса, подвергаемые предварительной обработке механическим вальцеванием и пропитке печным топливом, при соотношении всех компонентов смеси, мас.%:

зерно рапса 80, солома рапса 19, печное топливо 1,

тепловой обработке в реакторе при температуре 80±5°С, при давлении 10 атм, с выдержкой в течение 75 с, в котором давление по завершении обработки сбрасывают, смешению до однородной массы с соломой рапса и формованию смеси пеллетизированием, с последующим извлечением пеллет и выдержкой в течение 24 часов при температуре воздуха 18±3°С.