Спосіб переробки біомаси в потоці нагрітого повітря

Спосіб переробки відходів біомаси в потоці нагрітого повітря, що містить нагрів біомаси в ка мері піролізу в потоці нагрітого повітря з температурою 300-450 °С та термічне її розкладання, який відрізняє ться тим, що тривалість перебування біомаси в камері піролізу регулюють в залежності від температури потоку нагрітого повітря за формулою: Корисна модель відноситься до галузі теплоенергетики, може бути застосована для переробки і утилізації сільськогосподарських і промислових відходів біомаси та використана на маслоекстракційних заводах, меблевих комбінатах, деревопереробних цехах металургійних заводів, у сільському господарстві. Відомий спосіб переробки біомаси методом піролізу, тобто нагріву без доступу кисню; термічне розкладання ведуть в герметизованій двокамерній судині, при цьому відходи біомаси з температурою 355 - 455°С обробляють в першій камері, а продукти піролізу (парогази та твердий залишок) - у другій камері [патент Росії №2011119 від 12.02.91 МКИ 5 F 23 G 7/100]. Ознаки способу переробки відходів біомаси, які співпадають з істотними ознаками корисної моделі, що заявляється: нагрів, термічне розкладання відходів біомаси. Недоліками відомого технічного рішення є те, що нагрів біомаси здійснюється через стінку, через це її температура повинна бути значно вищою за температуру піролізу (до 455°С). За рахунок цього також збільшуються розміри камери піролізу і час перебування в ній відходів біомаси, а це приводить до додаткових втрат теплоти. Найбільш близьким за технічною суттю , що взятий за прототип, є спосіб термічного розкладання відходів біомаси у зваженому шарі в потоці гарячого повітря з температурою 300-450°С [патент України №47212А МПК7 F23G7/00, опублікований 17 червня 2002р.] В камері піролізу здійснюється нагрів біомаси у зваженому шарі. Подальше розкладання біомаси триває у герметичному теп лоізольованому бункері без доступу повітря. Результатом процесу є отримання висококалорійного паливного газу, який постійно видаляється із бункера, та коксового залишку, який видаляється з бункера періодично. При реалізації процесу, згідно з винаходом, процес піролізу починається при температурі 300°С. Вищий граничний рівень температури повітря становить 450°С. Збільшення температури повітря від 300 до 450°С інтенсифікує процес піролізу, зменшує час перебування відходів біомаси в потоці повітря, але підвищує загрозу запалювання біомаси. Ознаки прототипу, які збігаються з істотними ознаками запропонованої корисної моделі: камера піролізу, нагрів біомаси в потоці нагрітого повітря, термічне розкладання біомаси. Недоліками відомого технічного рішення є те, що при завантажуванні відходів біомаси в потік повітря, нагрітого до температури 300-450°С відхилення від рекомендованого співвідношення "температура повітря - питома витрата біомаси" приводить до нестабільного протікання процесу та запалювання біомаси. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити спосіб переробки відходів біомаси в потоці нагрітого повітря, досягти більш стабільного та передбаченого протікання процесу, отримати висококалорійне газове паливо, яке можливо використовувати замість природного газу, збільшити вихід коксового залишку. Поставлена задача вирішується тим, що в способі переробки відходів біомаси в потоці нагрітого повітря, який містить нагрів біомаси в камері піролізу в потоці нагрітого повітря з температурою t = 65900 × e -0, 024×t , де t - час перебування біомаси в потоці нагрітого (19) UA (11) 33950 (13) U повітря, с; t - температура нагрітого повітря, °С. 3 33950 300-450°С та термічне її розкладання, необхідно дотримуватись співвідношення часу перебування біомаси в потоці нагрітого повітря та температури потоку. Згідно з корисною моделлю, на підставі експериментальних даних, наведених у таблиці, визначено залежність часу перебування біомаси в потоці нагрітого повітря від температури потоку, що 4 забезпечує стабільне протікання процесу піролізу відходів біомаси в потоці нагрітого повітря без запалювання відходів: t = 65900×е-0,024×t, де t - час перебування біомаси в потоці нагрітого повітря, с; t - температура нагрітого повітря, °С. Таблиця Результати експериментальних досліджень залежності часу перебування біомаси в потоці нагрітого повітря від температури потоку t, °C 2 215 218 223 225 225 226 229 t, с 464 402 344 625 250 340 280 270 Коефіцієнт кореляції експериментальної залежності становить 0,95. Отримані результати дозволять досягти більш стабільного та передбаченого протікання процесу, за рахунок чого може бути здійснена більш тривала термічна обробка відходів біомаси безпосередньо у зоні підвищених температур камери піролізу. Внаслідок цього збільшується вихід з біомаси летких компонентів, що дозволить отримати більш якісний коксовий залишок та підвищити теплоту згоряння піролізного газу, що, у свою чергу, підвищує загальну економічність процесу. Результати розрахунків за отриманим рівнянням наведено у вигляді гра фічної залежності часу перебування біомаси в потоці нагрітого повітря від температури потоку на фігурі. Отримана залежність дозволяє визначити граничний час перебування біомаси у зваженому шарі до запалювання в залежності від температури повітря. В діапазоні температур гарячого повітря 200-300°С граничний час перебування часток біо t, °C 2 250 250 260 300 300 300 300 t, с 140 190 217 143 85 123 40 79 маси в потоці складає від 8 до 1 хвилини відповідно. За наявними в авторів відомостям сукупність ознак, що заявляється, не відома з рівня техніки. Отже корисна модель, що заявляється, відповідає критерію "новизна". Застосування заходів, що представлені у заявці, в порівнянні з прототипом, дозволяє знизити витрату енергоносія на нагрів, досягнути більш стабільного протікання процесу, запобігати запалюванню відходів біомаси під час нагріву. Корисна модель, що заявляється, ґрунтується на експериментальних даних та теоретичних розрахунках, виконаних з використанням математичної моделі термічного розкладання біомаси, яка дозволяє визначити ступінь розкладання біомаси за час перебування в потоці нагрітого повітря в залежності від температури потоку повітря. Корисна модель, що заявляється, може бути багаторазово відтворена у виробництві. Отже, вона відповідає критерію "промислова застосовність". 5 Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а 33950 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601