Спосіб одержання твердого палива та тверде паливо

1. Спосіб виготовлення твердого палива, що включає подрібнення і сушіння матеріалу рослинного походження, змішування матеріалу рослинного походження і зв'язуючого, формування паливних форм під тиском, який відрізняється тим, що як зв'язуюче використовують пластмасові відходи, які здатні при підвищенні тиску плавитися, чим забезпечують утворення захисної плівки, зони міцного з'єднання і внутрішньої пористої серцевини при формуванні паливних форм під тиском, причому пластмасові відходи подрібнюють і компоне C2 2 (19) 1 3 Недоліком брикетованого палива є недостатня механічна міцність брикетів, що призводить до їх руйнування при транспортно-вантажних роботах, а відповідно до збільшення витрат при використовуванні брикетів. Відомий паливний брикет, який містить, мас. %: 10-30 подрібненого рослинного компоненту і/або торфу, 2-10 нейтралізуючої домішки, 30-60 кислого гудрону, інше до 100 - осад від очищення стічних вод. Як нейтралізуюча домішка може бути використане, наприклад, гашене, негашене вапно, вапняк, доломіт та ін. Спосіб отримання цього брикету включає дозування і перемішування вказаних компонентів і сушіння брикетів при температурі 20200 °C протягом 0,5-20 годин [патент RU №2205205, МПК C10L5/44, C10L5/46, C10L5/48, C10L5/16, 27.05.2003р.]. Недоліком таких брикетів є наявність у складі нейтралізуючої домішки і значні енерговитрати на сушіння брикетів, що призводить до збільшення собівартості палива. Недостатня механічна міцність паливних форм призводить до руйнування брикетів при транспортновантажних роботах відповідно і до збільшення витрат при використовуванні брикетів. Відомий паливний засіб, що містить, мас. %: відходи лущення гречаних зерен 70-80 мука з відходів лущення гречаних зерен і природного пилу 10-15 деревна тирса 10-30 вода решта. Паливний засіб може бути сформований у вигляді брикетів або у вигляді гранул [патент RU №2237083, МПК C10L5/44, 27.09.2004р.]. Недоліком даного палива є висока гігроскопічність кінцевого продукту. Додаткове зволоження паливних брикетів за рахунок їх гігроскопічності негативно впливає на процеси горіння. За найближчий аналог прийнятий паливний брикет, що містить, мас. %: тирсу чистої деревини - 25-30, відходи тютюнового пилу - 10-15, лушпиння зернове - 10-15, органічне зв'язуюче - 40-55, та спосіб отримання паливних брикетів з відходів виробництва. Як органічне зв'язуюче використовують низькоплавкий чи середньоплавкий нафтовий залишок, або відходи стеаринового виробництва [патент RU №2330063, МПК C10L5/44, C10L5/14, В30В11/00, 27.07.2008р., Бюл. №21] Недоліком брикету є висока гігроскопічність кінцевого продукту. Додаткове зволоження паливних брикетів за рахунок їх гігроскопічності негативно впливає на процеси горіння. Наявність у складі палива нафтових залишків чи відходів стеаринового виробництва вимагає додаткового пакування паливних брикетів або здійснення перевезення такого палива на спецтранспорті. Підвищена крихкість і нестійкість форми брикетів призводить до їх руйнування при транспортно-вантажних роботах, а відповідно до збільшення витрат при використовуванні палива. В основу винаходу поставлена задача створити таке тверде паливо, у якому шляхом заміни зв'язуючого досягається утворення захисної плівки на поверхні паливних форм, яка забезпечує зменшення гігроскопічності палива, Таке паливо невибагливе до умов зберігання і транспортування, 95423 4 забезпечує утилізацію різноманітних відходів при отриманні ефективного твердого палива з мінімальними затратами і може широко використовуватися в промисловості в технологіях виробництва синтез-газу з подальшим його спалюванням. Для вирішення задачі запропоноване тверде паливо, яке містить матеріал рослинного походження і зв'язуюче, в якому, згідно з винаходом, як зв'язуюче, використовують пластмасові відходи, причому компоненти взяті у співвідношенні, мас. %: матеріал рослинного походження 60-97 пластмасові відходи 3-40. Тверде паливо може бути виконане у вигляді брикетів або гранул. У переважному варіанті як матеріал рослинного походження використовують паперові відходи та/або деревину, та/або тирсу, та/або солому, та/або зернове лушпиння, та/або стебла рослинних культур, та/або листя, та/або торф, та/або бамбук, та/або очерет, та ін., як пластмасові відходи використовують поліетилен високого тиску, поліетилен низького тиску, поліпропілен, та інші пластмаси. Тверде паливо одержують таким чином. Попередньо подрібнюють матеріал рослинного походження і пластмасу, матеріал рослинного походження підсушують до оптимальної вологості. Підготовлені компоненти окремими транспортерами направляють у дозувальні бункери, з яких матеріал рослинного походження і пластмаса у потрібних пропорціях потрапляють у змішувач. Однорідна маса, отримана шляхом змішування, шнеком подається у гранулятор або в прес. При формуванні паливних форм у місці пресування температура однорідної маси підвищується до температури плавлення пластмаси, що забезпечує утворення захисної плівки, яка "консервує" гранули чи брикети. У переважному варіанті розміри гранул вибираються з діапазону 3-50 мм у діаметрі та 3-50 мм по довжині, розміри брикетів 80×100×60 мм. Спресоване паливо подається в охолоджувальну установку. Охолоджене тверде паливо готове до використання. Запропоноване тверде паливо може використовуватися, наприклад, в котлах опалювальних "Алтай" [див. патент України №51818,2010р.], в установках Вихор 3,15 [див. патент України №91169,2010р.]. Спосіб виготовлення твердого палива здійснюється таким чином: Як матеріал рослинного походження були взяті деревина і зернове лушпиння, з вологістю після сушіння 10 %, як пластмасові відходи - поліетилен низького тиску. Перед змішуванням компоненти подрібнюють до розміру фракцій, мм: деревина - 5, зернове лушпиння - 3, поліетилен низького тиску - 5. Підготовлені компоненти окремими транспортерами направляють у дозувальні бункери, в яких матеріал рослинного походження і пластмасу дозують у пропорціях, мас. %: деревина 30, 5 95423 зернове лушпиння 30, поліетилен низького тиску 40, і направляють у змішувач. Після змішування рівномірну суміш направленим потоком подають у прес. При формуванні паливних форм за рахунок підвищення тиску у місці пресування температура рівномірної суміші підвищується до температури плавлення поліетилену низького тиску - 120 °C, що забезпечує утворення захисної плівки. Крім того, дослідження готового брикету у поперечному перерізі показало, що крім зовнішньої плівки, яку можна спостерігати неозброєним оком, умовно по перерізу можна виділити зону міцного з'єднання, матрицею якого є деревина і зернове лушпиння, а наповнювачем - розплавлений поліетилен низького тиску, і внутрішню пористу серцевину, пустоти якої заповнені повітрям. Утворення пористої серцевини пояснюється тим, що процес пресування - це конвеєрний процес, час витримки брикету під штоком складає долі секунди, тому температура нагріву не встигає розподілитися по об'єму брикета, що приводить до плавлення пластмаси локально - у приповерхневих зонах. Серцевиною є ущільнена композиційна суміш деревини, зернового лушпиння і поліетилену низького тиску, пустоти між якими заповнені повітрям, об'ємна частка якого складає 2 %. Пластмасова плівка на поверхні "консервує" гранули чи брикети, що полегшує зберігання та транспортування твердого палива, а внутрішня пориста серцевина обумовлює при спалюванні більш активну дифузію всередину палива активних щодо вуглецю газів, що в свою чергу приводить до збільшення маси палива, яка бере участь у реакції і до зменшення показників зольності. Розмір брикетів - 80×100×60 мм. Спресоване паливо подають в охолоджувальну установку. Охолоджене тверде паливо готове до використання. Конкретні приклади використання твердого палива. Приклад 1. З суміші, що містила 300 кг тирси, 300 кг соломи (з вологістю після сушіння 10 %), і 400 кг поліетилену високого тиску отримали тверде паливо з вологістю 8,9 % у вигляді гранул, яке витримували три місяці на відкритій площадці на паливному складі. Вологість палива після витримки становила 9,5 %. Тверде паливо спалювалося у котлі "Алтай". Гранули подавалися у камеру газогенерації. Температура в камері складала 600 °C Недостат Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 6 ня кількість повітря в камері обумовила протікання процесу газифікації, при якому тверде паливо перетворювалося на синтез-газ. При спалюванні синтез-газу, що утворився, температура складала 1250-1450 °C. Питома теплота згорання палива з вологістю 8,9 % становить 29,7 МДж/кг, палива з вологістю 9,5 % - 29,1 МДж/кг (для порівняння: питома теплота згорання торф'яних брикетів 16,1 МДж/кг, солом'яних брикетів - 17,4 МДж/кг, брикетів з деревини - 18,0 МДж/кг). Приклад 2. З суміші, що містила 300 кг деревини 300 кг зернового лушпиння, 150 кг торфу (з вологістю після сушіння 10 %), і 250 кг поліетилену низького тиску отримали тверде паливо з вологістю 8,9 % у вигляді гранул, яке витримували три місяці на відкритій площадці на паливному складі. Вологість після витримки становила 9,5 %. Тверде паливо спалювалося у котлі "Алтай". Гранули подавалися у камеру газогенерації. Температура в камері складала 600 °C. Недостатня кількість повітря в камері обумовила протікання процесу газифікації, при якому тверде паливо перетворювалося на синтез-газ. При спалюванні синтез-газу, що утворився, температура складала 1250-1450 °C. Питома теплота згорання палива з вологістю 8,9 % становить 24,6 МДж/кг, палива з вологістю 9,5 % 24,2 МДж/кг. Приклад 3. З суміші, що містила 670 кг паперових відходів, 300 кг стебел рослин (з вологістю після сушіння 10 %), 30 кг поліпропілену, отримали тверде паливо з вологістю 8,9 % у вигляді гранул, яке витримували три місяці на відкритій площадці на паливному складі. Вологість після витримки становила 9,5 %. Тверде паливо спалювалося у котлі "Алтай". Гранули подавалися у камеру газогенерації. Температура в камері складала 600 °C Недостатня кількість повітря в камері обумовила протікання процесу газифікації, при якому тверде паливо перетворювалося на синтез-газ. При спалюванні синтез-газу, що утворився, температура складала 1250-1450 °C Питома теплота згорання палива з вологістю 8,9 % становить 25,2 МДж/кг, палива з вологістю 9,5 % - 24,9 МДж/кг. При вмісті пластмасових відходів менше 3 мас. % не сформується суцільна захисна плівка. При вмісті пластмасових відходів більше 40 мас % ускладнюється технологічний процес гранулювання (брикетування) палива. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601