Екологічно чиста паливна пелета

Реферат: Винахід належить до області переробки та утилізації природних ресурсів. Екологічно чиста паливна пелета циліндричної форми, що містить сухі та зелені свіжі голки хвойних дерев, які скріплені між собою в'яжучою речовиною, що є хвойною смолою, яка одержана з зелених голок під час нагріву та пресування хвойної суміші. UA 100108 C2 (12) UA 100108 C2 UA 100108 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до області переробки та утилізації природних ресурсів, лісових та паркових міських зон, зокрема опалих та зелених голок хвойних дерев, і може бути використаний для виробництва екологічно чистих паливних пелет на побутові чи промислові потреби. Відомий паливний брикет, який складається із спресованих відходів деревини, подрібнених в стружку довжиною 1-8 мм, змішаною з деревним вугіллям. Виготовлення такого паливного брикету включає операції подрібнення, сушіння, змішування компонентів суміші і пресування. Спочатку відходи деревини подрібнюють до фракцій розміром не більше 30 мм, які сушать до вологості 18-20 %, після чого з частини отриманої маси виробляють деревне вугілля, а іншу частину подрібнюють в стружку довжиною 1-8 мм. Отриману стружку сушать до вологості 3-7 %, нагріваючи її до температури 180-210 °C без доступу кисню. Висушену та нагріту стружку змішують з деревним вугіллям, отриману суміш попередньо стискають, а потім стиснуту суміш пресують, підтримуючи температуру в границях 190-250 °C, отримуючи брикети щільністю 11503 1400 кг/м , на які наносять захисне покриття [див. пат. Росії № 2185420 з класу C10L 5/44, опублікований у 2002 році]. Недоліком відомого паливного брикету є його висока собівартість, що обумовлено наявністю декількох процесів сушіння під час його виготовлення, отримання деревного вугілля, пресування при підвищеній температурі, нанесення захисного покриття. Відомий також паливний біобрикет, до складу якого входять подрібнені деревні відходи, вугілля, сіль натрію чи калію та органічна добавка. Для покращення теплотехнічних характеристик додають активоване вугілля, а як органічну добавку використовують соняшникову лузгу. Виготовлення вказаних паливних біобрикетів полягає у послідовному дозуванні компонентів, сушінні, подрібненні, змішуванні і пресуванні в прес-формі при питомому тиску 100 МПа при 250 °C в циліндричні брикети діаметром та висотою 4525 мм [див. авт. св. СРСР №1505961 з класу C10L 5/44, опубліковане у 1989 році]. Недолік цього паливного біобрикету полягає у вибухонебезпечності процесу його виготовлення через наявність у складі біобрикету азотокислотних солей натрію або калію. Це також робить виробництво таких біобрикетів екологічно брудним. До того ж, відомі паливні біобрикети мають недостатню теплотворність, незважаючи на наявність у їх складі активованого вугілля. Найбільш близьким за своєю суттю та ефектом, що досягається, є екологічно чиста паливна пелета, циліндричної суцільної форми, у склад якої входять подрібнені та змішані деревні відходи - органічна сировина, чиста біомаса з соломи чи очерету, хвойна мука, як в'яжуча добавка, та активоване вугілля у вигляді пилу. Спосіб виготовлення вказаних екологічно чистих паливних пелет включає операцію попереднього сушіння деревної сировини, подрібнення всіх компонентів до фракцій щонайменше 10 мкм змішування та пресування у пресувальному 2 циліндрі під тиском 1000-500 кг/см в циліндричні пелети суцільного перерізу [див. пат. України №60596 з класу C10L 5/40, опублікований 15.02.2006 року]. Основним суттєвим недоліком відомої паливної пелети є її багатокомпонентність. Кожний вид сировини, через різні фізичні властивості, потребує відповідних власних зусиль на здрібнення, а отримана біомаса має різну щільність, пружність, що утруднює утримання їх разом у єдиній конструкції, навіть після пресування, тому така пелета має нестійку форму, легко руйнується при механічному впливі під час маніпуляцій з нею. Крім того, здрібнення всіх компонентів до фракцій щонайменше 10 мкм збільшує тривалість та енергоємність підготовчого до змішування процесу, що, у підсумку, негативно відбивається на собівартості такої пелети суттєво її збільшуючи. В основу винаходу поставлено задачу підвищення горючих властивостей та механічної стійкості екологічно чистих паливних пелет, а також зменшення собівартості їх виготовлення, за рахунок зменшення трудомісткості процедури здрібнення, змішування та скріплення компонентів деревної сировини між собою шляхом зменшення компонентів у складі пелет та використання компонентів одного біологічного походження, але у різних біофізичних станах. Рішення поставленої задачі досягається тим, що в екологічно чистій пелеті циліндричної форми, до складу якої входить здрібнена деревна сировина, згідно з винаходом, як деревну сировину використовують здрібнені опалі сухі та зелені свіжі голки хвойних дерев, які скріплені між собою в'яжучою речовиною, що являє собою хвойну смолу, яка отримана з зелених голок під час нагріву та пресування хвойної суміші в процесі її екструзії. Лісові зони, що складаються з хвойних порід дерев (сосни, ялинки), мають у великій кількості сухі голки (багатошарову підстилку) під деревами, які є досить ефективною природною горючою сировиною, але залишаються незатребуваним ресурсом для нетрадиційної біоенергетики. Але сухі опалі голки недостатньо мають у своєму складі в'яжучої (смолястої) речовини, у той час 1 UA 100108 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 якнайкраще підходять для вироблення з них деревного вугілля у великій кількості. Щодо наявності зелених голок, слід зазначити, що в процесі формування просік і вирубування хвойних порід для новорічних свят, як відомо, залишаються незатребуваними досить зелених голок, які достатньо містять в'яжучої сировини. Поєднання двох компонентів (здрібнених зелених голок та деревного вугілля з сухих голок - одного виду (походження) початкової сировини) у єдину біомасу дозволяє отримати ефективні екологічно чисті паливні пелети за рахунок виділення смолястої речовини зеленими голками та відбору з них зайвої вологи деревним вугіллям. До того ж, при спалюванні таких пелет у першу чергу займається деревне вугілля, що дозволяє досушити зелені голки, які займаються у другу чергу. Це збільшує час горіння пелети, що робить зручним їх використання у камінах та у печах (збільшується час між черговим поповненням топки). Запропоновані пелети екологічно чисті, оскільки містять у своєму складі лише природну сировину, легко пресуються, оскільки мають сировину одного виду походження, мають стійку до механічного впливу форму. При виготовленні такої пелети можна використовувати звичайний шнековий екструдер, який і перемішує, і пресує, і розігріває. Таким чином, запропоноване технічне рішення - створення паливної пелети запропонованого складу - дозволяє досягти певного технічного результату, сформульованого у постановці задачі Запропоновану паливну екологічно чисту пелету виготовляють шляхом попереднього здрібнення зелених голок. Паралельно з цією операцією виробляють деревне вугілля будь-яким відомим способом, наприклад шляхом нагріву без доступу кисню. Далі отримані компоненти змішують між собою та за допомогою шнекового екструдера пресують. При обертанні шнека екструдера здрібнена та змішана біомаса пересувається до філь'єри, де відбувається процес екструзійного пресування біомаси. Під час екструзії біомаса розігрівається до температури 4502 500 °C при питомому тиску 15-20 кг/мм , що спричиняє виділення піролізних газів та виділення смолястих речовин з зелених голок, які виконують функцію в'яжучого у пелеті. Отримана пелета, виходячи з філь'єри, охолоджується природним чи примусовим шляхом до повного застигання смолястих речовин. Запропоноване технічне рішення перевірено на практиці. Суттєва відмінність об'єкту, що заявляється, від раніше відомих, полягає в тому, що пелета виготовлена лише зі здрібнених та спресованих зелених голок дерев хвойних порід, перемішаних з деревним вугіллям, виробленим також з голок, але сухих. Вказані відмінності, у сукупності, дозволяють підвищити якість та горючі властивості пелет та спростити технологію їх виготовлення. Жодний з відомих пелет не може мати вказані властивості, оскільки мають у своєму складі компоненти різного природного походження з відмінними властивостями, що ускладнює технологію їх виготовлення, примушує використовувати додаткові заходи для надання їм механічних та безпечних для довкілля властивостей. До технічних переваг запропонованого технічного рішення, у порівнянні з найближчим аналогом, можна віднести наступне: - спрощення складу пелети за рахунок зведення компонентів до мінімуму та одного природного походження - хвойних голок; - покращення паливних властивостей за рахунок досушення зелених голок при згорянні деревного вугілля у першу чергу; - покращення механічної стійкості за рахунок інтенсивного виділення смолястих речовин під час процесу екструзійного пресування; Соціальний ефект від впровадження запропонованого технічного рішення, у порівнянні з використанням найближчого аналога, полягає у отриманні екологічно чистого палива з одночасною утилізацією голок хвойних порід дерев та покращення екологічної обстановки у довкіллі. Економічний ефект від впровадження запропонованого технічного рішення, у порівнянні з використанням найближчого аналога, отримують за рахунок зниження вартості паливних пелет, зниження енергоємності та вартості процесу виготовлення паливних пелет запропонованого складу. 2 UA 100108 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 1. Екологічно чиста паливна пелета циліндричної форми, що містить деревну сировину, яка відрізняється тим, що як деревну сировину використовують здрібнені опалі сухі та зелені свіжі голки хвойних дерев, які скріплені між собою в’яжучою речовиною, що є хвойною смолою, яка одержана з зелених голок під час нагріву та пресування хвойної суміші. 2. Екологічно чиста паливна пелета за п. 1, яка відрізняється тим, що для пресування хвойної суміші використано екструдер. 10 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3