Лінія для виробництва гранул з біомаси

1. Лінія для виробництва гранул з біомаси, що включає живильний бункер з системою подачі сировини, змішувач, пристрій для гранулювання, який складається з корпусу із встановленими в ньому плоскою матрицею з фільєрними отворами, яка обертається на вертикальному валу, не менше ніж двома пресувальними роликами, кожен з яких має можливість обертання на нерухомій відносно корпусу осі, й приєднаного до корпусу ножа для відрізання гранул, а також обладнання для охолодження гранульованої маси та відділення гранул 3 35096 механічне ушкодження гранул, знижуючи їх показники якості та безпеки. В основу корисної моделі покладене завдання удосконалення лінія для виробництва гранул з біомаси шляхом введення нових те хнологічних обмежень, обґрунтування раціональних режимних і конструктивних параметрів при розширенні сировинної бази в сферах виробництва й застосування гранул, у комплексній взаємодії суттєвих ознак нової технологічної лінії. Завдання вирішується завдяки тому, що в лінії для виробництва гранул з біомаси, що включає живильний бункер з системою подачі сировини; змішувач; пристрій для гранулювання, котрий складається з корпуса із встановленими в ньому плоскою матрицею з фільєрними отворами, яка обертається на вертикальному валу, не менш, ніж двома, пресувальними роликами, кожен з яких має можливість обертання на нерухомій відносно корпуса вісі, й приєднаного до корпуса ножа для відрізання гранул; а також обладнання для охолодження гранульованої маси та відділення гранул від пилу, в пристрої для гранулювання діаметр плоскої матриці складає DM = (2,0...2,5) Dp = (30...37) d, де Dp і d - діаметри пресувального ролика та фільерного отвору плоскої матриці; при цьому до корпуса приєднано охолоджувач-сепаратор, який являє собою теплоізольований з системою кондиціювання повітрям закритий короб, в котрому під кутом a = 3...5° до горизонталі встановлене циліндричне сито, що обертається з частотою 6...9 обертів за хвилину; окрім того, об'єм закритого короба складає Voc = (70...75) Vгp, де Vгp - об'єм надматричного простору у корпусі пристрою для гранулювання, а діаметр циліндричного сита становить Doc = (1,5... 1,6) DМ. До того ж, закритий короб охолоджувача-сепаратора додатково має систему подачі відділеного від гранул пилу до живильного бункеру. Встановлено, що за певних конструктивних й режимних параметрів і умов роботи пристрій для гранулювання з плоскою матрицею більш однорідно пресує біомасу, ніж із кільцевою. Зокрема, те, що в пристрої для гранулювання діаметр плоскої матриці має визначене співвідношення з діаметрами пресувального ролика та фільерного отвору і складає DM = (2,0...2,5) Dp = (30...37) d, дозволяє ефективно здійснити переробку біомаси при вологості 14±4% з обмеженням максимального термічного впливу на біологічну сировину на температурному рівні не вище + 60°С. При збільшенні діаметра пресувального ролика Dp > DM / 2,0 відбувається швидке зростання зони активного контакту і, як наслідок, питомих енергетичних витрат. Водночас, за межами раціонального співвідношення, при Dp DM/30, енергомісткість пресування істотно зростає, а при d < DM/37 ЯКІСТЬ гранул знижується, бо в такому випадку необхідне більш тонке подрібнення біомаси. Визначено, що запропоновані співвідношення діаметрів плоскої матриці, пресувального ролика та фільерного отвору більш ефективні за умови приєднання до корпуса охолоджувача-сепаратора 4 з параметрами, які забезпечують збереження енергетично економного режиму виробництва гранул. Суміщення процесів охолодження та сепарації відбувається в теплоізольованому з системою кондиціювання повітрям закритому коробі, в якому під кутом a = 3...5° до горизонталі встановлене циліндричне сито, що обертається з частотою 6...9 обертів за хвилину. Зменшення кута a 5° та обертів понад 9 за хвилину - до більших механічних пошкоджень гранул. В обох випадках охолодження гранульованої маси різко погіршується. Вибір взаємного відношення об'ємів закритого короба і надматричного простору в межах Voc = (70.. .75) Vrp відповідає збалансованому відбору тепла без зайвих витрат енергії і продуктивності лінії. Причому, це справджується тоді, коли діаметр циліндричного сита взаємопов'язаний з параметрами плоскої матриці залежністю Doc = (1,5... 1,6) DM. Енергетичну ефективність та ресурсну заощадливість додатково забезпечують за рахунок того, що закритий короб охолоджувача-сепаратора має систему подачі відділеного від гранул пилу до живильного бункеру. Досягнення істотного енергозбереження та покращення якості гранул з біомаси при надійній конструкції лінії можливе лише в результаті комплексного застосування наведених ознак. Відхилення від вказаних меж конструктивнотехнологічних параметрів лінії для виробництва гранул з біомаси призводить до порушень якості гранул, зниження надійності й енергомісткості роботи конструкції у цілому. Отже, запропоноване технічне рішення лінії для виробництва гранул з біомаси дозволяє вирішити поставлене завдання шляхом введення нових те хнологічних обмежень, обґрунтування раціональних режимних і конструктивних параметрів при розширенні сировинної бази в сферах виробництва й застосування гранул, у комплексній взаємодії суттєвих ознак нової технологічної лінії., поліпшити енергетичні і технологічні показники якості гранул та продуктивності роботи власне лінії гранулювання. Суть корисної моделі пояснено графічно: на фіг. 1 зображено схему лінії для виробництва гранул з біомаси, де пристрій для гранулювання та охолоджувач-сепаратор подані у розрізі, вигляд збоку; а на Фіг.2 - схему робочої частини пристрою для гранулювання у розрізі, вигляд збоку. Лінія для виробництва гранул з біомаси включає живильний бункер з системою подачі сировини 1; змішувач 2; пристрій для гранулювання 3, котрий складається з корпуса 4 із встановленими в ньому плоскою матрицею 5 з фільєрними отворами 6, яка обертається на вертикальному валу 7, не менш, ніж двома, пресувальними роликами 8, кожен з яких має можливість обертання на нерухомій відносно корпуса 4 вісі 9, й приєднаного до корпуса 4 ножа для відрізання гранул 10; причому в пристрої для гранулювання 3 діаметр плоскої матриці 5 складає DM = (2,0...2 ,5) Dp = (30...37) d, де Dp і d - діаметри пресувального ролика 8 та 5 35096 фільерного отвору 6 плоскої матриці 5; при цьому до корпуса 4 приєднано охолоджувач-сепаратор 11, який являє собою теплоізольований з системою кондиціювання повітрям закритий короб 13, в котрому під кутом a = 3...5° до горизонталі встановлене циліндричне сито 12, що обертається з частотою 6...9 обертів за хвилину; окрім того, об'єм закритого короба 13 складає Voc = (70...75) Vгp, де Vгp - об'єм надматричного простору 14 у корпусі 4 пристрою для гранулювання 3, а діаметр циліндричного сита 12 становить Doc = (1,5... 1,6) DM. ДО ТОГО Ж, закритий короб 13 охолоджувачасепаратора 11 додатково має систему подачі 15 відділеного від гранул пилу до живильного бункеру 1. Лінія для виробництва гранул з біомаси працює наступним чином. Живильний бункер з системою подачі сировини 1 подає двоступінчасто подрібнену біомаса фракцією до 4 мм до змішувача 2, який дозволяє використовува ти багатокомпонентні суміші, в тому числі з різною вихідною вологістю в межах 14±4%. В окремих випадках у змішувачі 2 проводять додаткове зволоження сировини. Після змішування здійснюють гранулювання біомаси у пристрої для гранулювання 3, котрий складається з корпуса 4 із встановленими в ньому плоскою матрицею 5 з фільєрними отворами 6, яка обертається на вертикальному валу 7, не менш, ніж двома, пресувальними роликами 8, кожен з яких має можливість обертання на нерухомій відносно корпуса 4 вісі 9, й приєднаного до корпуса 4 ножа для відрізання гранул 10. При цьому сировина, яка надійшла від змішувача 2 попадає на плоску матрицю 5, яка обертається на вертикальному валу 7 і пресується не менш, ніж двома, пресувальними роликами 8 через фільєрні отвори 6, причому кожен з них має можливість обертання на нерухомій відносно корпуса 4 вісі 9. Одержані гранули відрізаються з нижньої сторони плоскої матриці 5 приєднаним до корпуса 4 ножем для відрізання гранул 10. При цьому в пристрої для гранулювання З діаметр плоскої матриці 5 складає DM = (2,0...2,5) Dp = (30...37) d, що дозволяє обмежити максимальний термічний вплив на біологічну сировину температурою не вище + 60°С. Гранульована маса, що складається з гранул та пиловидних часток, які уникли пресування або виникли у наслідок механічного пошкодження, підлягає наступному охолодженню та сепарації в приєднаному до корпуса 4 охолоджувачі-сепараторі 11, який являє собою теплоізольований з системою кондиціювання повітрям закритий короб 13. Гранульована маса поступово охолоджується і сепарується при просуванні усередині охолоджувача-сепаратора 11 по встановленому під кутом a = 3...5° до горизонталі циліндричному ситу 12, що обертається з частотою 6...9 обертів за хвилину. Окрім того, оскільки об'єм закритого короба 13 складає Voc = (70...75) Vгp, a діаметр циліндричного сита 12 становить Doc = (1,5... 1,6) D M. ДО ТОГО Ж, закритий короб 13 охолоджувача-сепаратора 11 додатково має систему подачі 15 відділеного від гранул пилу до живильного бункеру 1. Отже, процеси охолодження і сепарації, що здійснюються в охолоджувачі 6 сепараторі 11, суміщені в часі, завдяки чому вдається уникнути злипання гранул та пилу, які могли б утворити нестійкі конгломерати й погіршити якість основного продукту - власне гранул. Таке охолодження з паралельною сепарацією є раціональними щодо збереження енергії та одержання високої якості гранул. Нарешті гранули, відділені від пилу й о холоджені в охолоджувачі-сепараторі 11, подають на упаковку, а пил - повертають до подрібненої біомаси з допомогою системи подачі 15 до живильного бункеру 1. Конкретним прикладом промислового застосування запропонованого технічного рішення служить реалізована в пілотному проекті спеціалізована технологічна лінія для виробництва гранул з біомаси. Зауважимо, що окремі режими роботи і параметри обладнання при застосуванні рослинної сировини істотно обумовлені видом біомаси (хміль, лікарські рослини, комбіновані корми, відходи переробки деревини, суміші різних видів біомаси і т.д.), що надійшла на переробку, її кондиціями, часом проведення окремих процесів тощо. Від відомих дана технологічна лінія для виробництва гранул з біомаси відрізняється тим, що всі процеси, що супроводжують трансформацію біомаси в гранули для харчового, кормового або енергетичного використання, а саме: її подачу з живильного бункера з системою подачі сировини 1 до змішувача 2, змішування у змішувачі 2, пресування в пристрої для гранулювання 3, а також охолодження та виділення з гранульованої маси високоякісних гранул в охолоджувачі-сепараторі 11, проводять при тиску, близькому до атмосферного, а температуру утримують на протязі переробки подрібненої біомаси в межах від +10°С до +60°С. Параметри пристрою для гранулювання 3, що визначаються співвідношенням DM = (2,0...2,5) Dp = (30...37) d, обумовлюють обмеження нагріву біологічної сировини не вище +60°С. Охолодження гранульованої маси в охолоджувачі-сепараторі 11 проводять до температури + 30°С і нижче, одночасно здійснюють її розділення на гранули й пил. Причому параметри і режими роботи охолоджувача-сепаратора 11 визначені певним чином й узгоджені з параметрами та режимами роботи пристрою для гранулювання 3, а саме: в теплоізольованому з системою кондиціювання повітрям закритому коробі 13 під кутом a = 3...50 до горизонталі встановлене циліндричне сито 12, що має частоту обертання у межах 6...9 об./хв. при об'ємі закритого короба 13, що складає Voc = (70...75) Vгp, та діаметрі циліндричного сита 12, який становить Doc = (1,5... 1,6) DM, завдяки цьому знижується енергомісткість та зростає якість гранул. Покращує якість і ефективність роботи лінії для виробництва гранул з біомаси те, що закритий короб 13 охолоджувача-сепаратора 11 додатково має систему подачі 15 відділеного від гранул пилу до живильного бункеру 1. Всі процеси в запропонованій технологічній лінії для виробництва гранул з біомаси виконують при тиску, близькому до атмосферного. Таким чином, запропонована лінія для виробництва гранул з біомаси, шляхом введення нових технологічних обмежень, обґрунтування раціона 7 35096 льних режимних і конструктивних параметрів при розширенні сировинної бази в сферах виробництва й застосування гранул, у комплексній взаємодії суттєвих ознак нового технічного рішення, дозволяє істотно не змінювати основні показники якості вихідної рослинної біомаси, окрім її щільності. Така лінія для виробництва гранул з біомаси, обумовлена запропонованим технічним рішенням, дозволяє в процесі роботи скоротити не менш, ніж на 10%, енергетичні витрати при дотриманні необхідної якості біосировини в гранулах, наприклад, Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а 8 при гранулюванні хмелю, лікарських рослин, комбікормових сумішей, іншої рослинної біомаси для харчового, кормового чи енергетичного використання. Джерело інформації: [1] - «Справочник. Древесные топливные гранулы в России и СНГ». - С-П.: Лесопромышленная конфедерация Северо-Запада России, 2005. С.37. [2] - http://crystal.kiev.ua Підписне Тираж 28 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