Способ производства пеллет Российский патент 2024 года по МПК C10L5/44 C10L5/06 

Изобретение относится к способам изготовления твердого биотоплива (пеллет) из отходов винодельческой промышленности и может быть использовано в топливной промышленности и для коммунально-бытовых нужд, а также для утилизации отходов винодельческой промышленности в виде гребней.

Известен способ производства пеллет из низкосортной древесины путем продавливания сырья через экструзионную перфорированную матрицу в виде пластины с отверстиями трехступенчатой формы, в которой происходит разделение сырья на равные части, уплотнение и формообразование материала в виде древесных гранул (Патент РФ №2362798, опубл. 27.07.2009 г., Бюл. №21).

Недостатками указанного способа, является отсутствие увлажнения сырья в следствии чего получаются пеллеты, которые не выдерживают предъявляемые требования на истирание.

Известен способ получения топливных гранул (пеллет) из древесно-растительных отходов, торфа и катализатора горения. Сырье для пеллет измельчается, дозируется и перемешивается вместе с катализатором горения с последующим их прессованием по стандартной технологии получения топливных пеллет (Патент РФ №2477305, опубл. 10.03.2013 г., Бюл. №7).

Недостатком данного способа является низкие потребительские характеристики получаемых пеллет.

Предлагаемый способ производства пеллет из гребней свободен от упомянутых выше недостатков. Процесс производства включает в себя увлажнение, что позволяет получать гранулы выдерживающие требования к истиранию и хорошо держащие форму. В отличие от прототипа продукты горения имеют меньший уровень загрязнения окружающей среды.

Задачей заявляемого изобретения является расширение арсенала способов получения пеллет из отходов растительного происхождения, в частности отходов виноделия.

Техническим результатом изобретения является реализация способа получения пеллет из отходов растительного происхождения, в частности отходов виноделия, обеспечивающего снижение экологической нагрузки и улучшение потребительских качеств пеллет.

Технический результат достигается тем, что способ производств пеллет включает измельчение гребней, их увлажнение и формование. Измельчение сырья осуществляют до размера частиц 1,0-1,3 мм, увлажнение измельченного сырья ведут до содержания влаги 10-12%, формование проводят путем продавливания через матрицу измельченного сырья через матрицу при давлении 100-110 МПа и температуре 200-250°С, и последующей нарезке на гранулы цилиндрической формы.

Осуществление формования измельченного сырья влажностью 10-12% при температуре 200-250°С оказывает существенное влияние на качественные характеристики пеллет ввиду того, что лигнин и смолы в измельчённом сырье являются склеивающим природным материалом, который под давлением качественно склеивает частички сырья в гранулы. Доведение сырья до влажности менее 10% приводит к некачественной склейке частиц сырья. Увлажнение свыше 12% нецелесообразно, так как приводит к удорожанию процесса производства и не оказывает положительного эффекта на склеивание сырья.

Получаемое экологически чистое топливо характеризуется влажностью 10-12% (в то время, как обычные дрова не менее 30%) и плотностью 1300-1500 кг/м³, что позволяет обеспечить высокую теплоотдачу, в сравнении с дровами и другими пеллетами и гранулами из растительного сырья.

На фигуре 1 представлена блок-схема производства пеллет из виноградных гребней.

Заявленный способ производства пеллет осуществляется следующим образом: отходы винодельческой промышленности (гребни) измельчают с помощью дробильной мельницы (1,0-1,3 мм) 1 и далее направляют на корректирование влажности путем увлажнения 2 до содержания влаги 10-12% путем подачи пара или воды в смеситель. После того, как влажность сырья откорректирована, оно поступает в пресс-гранулятор, где происходит формование пеллет 3. В нем под давлением пресса 100-110 МПа и температуры 200-250°С сырье продавливается через матрицу с размером сетки 5-10 мм, проходя через которую, пыль склеивается в гранулы цилиндрической формы. Склеивание частиц пыли происходит благодаря природным склеивающим материалам – смолам и лигнину, которые содержатся в гребнях. Эти компоненты под высоким давлением и температурой способствуют формированию гранул пеллет. Далее неподвижный ножгранулятора режет выдавливаемый из матрицы готовый материал в гранулы размера - длина 10-20 мм, ширина 8-10 мм. Далее поступившие в охладительную колонку 4 гранулы пеллет продуваются воздушным потоком до температуры 70-80°С. При этом горячий воздух удаляется в атмосферу, а остатки пыли – в циклон. Далее гранулы отправляются на расфасовку через весы-дозатор и упаковку 5. Конечный этап – отгрузка на склад готовой продукции 6 (10 кг, 25 кг, 50 кг, 250 кг, 500 кг).

Физико-химические показатели пеллет были определены на основании методик, описанных в следующих нормативных документах:

- Массовая доля влагипо ГОСТ Р 54186–2010;

- Зольность по ГОСТ Р 54185–2010;

- Общие сера и хлор по ГОСТ 33256-2015;

- Теплота сгорания по ГОСТ 33106-2014;

- Насыпная плотность пеллетпо ГОСТ 54191–2010;

- Механическая прочность по ГОСТ 34090.2-2017.

Физико-химические свойства пеллет представлены в таблице. Для сравнения в таблице приведены характеристики топливных гранул, изготовленных согласно Патенту РФ №2362798, опубл. 27.07.2009 г., Бюл. №21(аналог 1) и Патенту РФ №2477305, опубл. 10.03.2013 г., Бюл. №7 (аналог 2).

Исследования выполнялись с использованием оборудования ЦКП "Исследовательский центр пищевых и химических технологий" КубГТУ (CKP_3111), развитие которого поддерживается Минобрнауки РФ (Соглашение № 075-15-2021-679).

Таким образом, реализация заявленного изобретения позволяет расширить арсенал способов производства пеллет и позволяет получить продукт, имеющий экологическое преимущество и улучшенные потребительские качества, а также утилизировать отходы предприятий винодельческой отрасли, тем самым снижая риски загрязнения окружающей среды промышленными отходами.

Изобретение относится к способам получения биотоплива из отходов растительного происхождения, в частности к производству пеллет из отходов виноделия. Способ производств пеллет, включающий измельчение растительного сырья, увлажнение, формование, охлаждение и расфасовку, отличается, что в качестве растительного сырья используют отходы винодельческой промышленности, а именно гребни винограда. При этом измельчение сырья осуществляют до размера частиц 1,0-1,3 мм, увлажнение измельченного сырья ведут до содержания влаги 10-12%, формование проводят путем продавливания через матрицу измельченного сырья через матрицу при давлении 100-110 МПа и температуре 200-250°С и последующей нарезке на гранулы цилиндрической формы. Вышеописанный способ расширяет арсенал способов получения пеллет, обеспечивает снижение экологической нагрузки и улучшает потребительские качества пеллет. 1 ил., 1 табл.

Способ производства пеллет, включающий измельчение растительного сырья, увлажнение, формование, охлаждение и расфасовку, отличающийся тем, что в качестве растительного сырья используют отходы винодельческой промышленности, а именно гребни винограда, при этом измельчение сырья осуществляют до размера частиц 1,0-1,3 мм, увлажнение измельченного сырья ведут до содержания влаги 10-12%, формование проводят путем продавливания через матрицу измельченного сырья при давлении 100-110 МПа и температуре 200-250°С и последующей нарезки на гранулы цилиндрической формы.