Спосіб виготовлення біопалива

Реферат: Винахід належить до загальної теплоенергетики, твердопаливних джерел тепла, технології переробки відходів лісозаготівлі, сільськогосподарської, деревообробної промисловості. Заявлено спосіб, який включає подрібнення сировини до розмірів часток не більше 5 мм, після чого сировину підсушують топковими газами до відносної вологості 10-12 %, відділяють від топкових газів, а потім сировину одночасно перемішують і пропарюють гострою парою до відносної вологості 25 % під тиском 0,4 МПа та температурою 145 °С, пресують під тиском 10 ΜΠа. UA 107055 C2 (12) UA 107055 C2 UA 107055 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Спосіб виготовлення біопалива належить до загальної теплоенергетики, твердопаливних джерел тепла, технологій переробки відходів лісозаготівлі, сільськогосподарської, деревообробної промисловості і може бути використаний для виробництва екологічно чистих біопалив для промислових і комунально-побутових потреб. Відомий спосіб виробництва твердого палива (RU №2187542, С10L 11/04, 2001), який передбачає змішування сировини з водою, витримку однорідної суміші для набухання в'яжучого, пресування і сушіння брикетів до відносної вологості 3-5 %. До складу паливного брикету входить 50-93 мас.% подрібненого деревного вугілля, 3-45 % крохмалю чи муки пшеничної чи декстрину, решта до 100 % води чи додатково містить 4-15 % деревної стружки при вмісті 35-91 % помеленого деревного вугілля, 3-45 % крохмалю або муки пшеничної чи декстрину, решта до 100 % - води. До недоліків способу можна віднести те, що наявність в його складі крохмалю і пшеничної муки, окрім нераціонального використання харчових продуктів, підвищує собівартість брикета. Відомим також є спосіб виготовлення паливних брикетів (RU №2237083, С 10 L 5/44, 2003). За цим способом отримують брикети шляхом пресування пропареної суміші відходів лущення гречаних зерен, подрібнених відходів лущення гречаних зерен, природного пилу і деревної стружки під тиском 100-120 МПа та температурі 150-200 °С. Готовий брикет має такі 3 характеристики: вологість не більше 9 %, щільність: 600-750 кг/м теплотворна здатність: 20-24 МДж/кг, зольність не більше 2 %. До недоліків способу можна віднести створення високого тиску, під дією якого виготовляється брикет, необхідність спеціального металоємного обладнання та значних енергетичних витрат. Крім того, готовий продукт, одержаний в такий спосіб, має низьку щільність, а відповідно і міцність, що робить його непридатним для транспортування та тривалого зберігання. Прототипом до запропонованого винаходу є спосіб отримання паливних брикетів з деревних відходів (RU №2046821, С10L 5/44, 1992). Згідно з вказаним способом деревні відходи подрібнюють, оброблюють перегрітою парою під тиском 0,1-0,15 МПа в режимі фільтрації при температурі 100-300 °С та пресують під тиском 13-15 МПа. Недоліком такого способу є складне регулювання процесом, що значною мірою залежить від розміру часток початкової сировини; нерівномірність об'ємного прогрівання через ризики утворення байпасних зон в сировині під час пропарювання. Зневоднення часток до нульової кінцевої вологості підвищує їх структурно-механічні властивості (міцність, пружність), що ускладнює умови пресування. Суттєвим недоліком також є наявність складного комплексу очисних апаратів, спеціального металоємного обладнання з високими енергетичними витратами при пресуванні та пропарюванні. В основу винаходу поставлена задача: створити дешеве екологічно чисте паливо без додавання будь-яких токсичних в'яжучих компонентів з високими енергетичними та фізикомеханічними характеристиками, виробництво якого не потребувало б високих енергетичних витрат, металоємного обладнання шляхом: рівномірного пропарювання сировини та насиченням її вологою до 25 % перед пресуванням, що дозволяє пресувати сировину під зниженим тиском. Поставлена задача вирішується тим, що в способі виготовлення біопалива., який включає процес подрібнення сировини, її сушіння, обробку гострою парою та пресування, згідно з винаходом, подрібнення сировини здійснюють до розмірів часток не більше 5 мм, після чого сировину підсушують топковими газами до відносної вологості 10-12 %, відділяють від топкових газів, а потім сировину одночасно перемішують і пропарюють гострою парою (до відносної вологості 25 %) під тиском 0,4 МПа та температурою 145 °С, пресують під тиском 10 МПа. Використання температурного режиму близького 145 °С, в процесі пропарювання сировини, не призводить до виділення їдких продуктів розпаду з рослинних та деревних відходів, торфу, тому спосіб не потребує спеціальних очисних апаратів. Перемішування при пропарюванні дозволяє рівномірно прогріти та зволожити сировину. Утворення розчину розплаву лігніну з конденсатом водяної пари, який утворюється на поверхні часток, в результаті пропарювання, знижує навантаження на пресуючу матрицю за рахунок збільшення коефіцієнта ковзання між сировиною і порожнинами матриці і дозволяє проводити процес пресування при зниженому тиску 10 МПа. Розм'якшений лігнін на поверхні часток сировини під дією тиску та температури виступає, як в'яжуча речовина, утворює на поверхні виробу гладку біополімерну плівку, яка захищає виріб від розкришування, поглинання вологи з оточуючого середовища. На кресленні зображена лінія виробництва біопалива, де 1-живильник: гвинтовий, 2 дробарка молоткова, 3 - живильник стрічковий, 4 - теплогенератор, 5 - сушарка барабанна, 6 1 UA 107055 C2 5 10 15 20 25 30 циклон, 7,15 - витяжний вентилятор, 8- живильних шнековий, 9 - парогенератор, 10 - прес ударного типу, 11 - приймач готових виробів, 12 - манометр, 13 - датчик температури, 14 витратомір. Згідно з запропонованим способом виготовлення біопалива виконується наступним чином: Сировина за допомогою гвинтового живильника 1 подається до молоткової дробарки 2, де подрібнюється до фракції з розміром часток s5 mm. Подрібнена сировина потрапляючи до барабанної сушарки 5 за допомогою живильника 3 підсушується топковими газами з теплогенератора 4 до відносної вологості 10-15 %, а потім витяжним вентилятором 7 подрібнена та підсушена сировина засмоктується в циклон 6, де сировина відділяється від топкових газів. В шнековому живильнику 8 подрібнена сировина перемішується та під тиском 0,4 МПа і піддається обробці гострою парою з температурою пари 145 °С за допомогою парогенератора 9, насичується вологою до 25 % та подається на прес ударного типу 10. Тиск, температура та витрати контролюються приладами 12, 13 та 14 відповідно. Пара, що виділяється після пресування відбираються витяжним вентилятором 15. Паливо може бути сформовано у вигляді гранул чи брикетів, які фасуються в мішки приймачем 11. Економічно доцільно, як паливо для теплогенератора 4 та парогенератора 9 використовувати частину виготовлених брикетів. Зола, що утворюється при спалюванні брикетів може бути використана, як мінеральне добриво. Технічний результат винаходу дозволяє підвищити економічну ефективність технологічного процесу без втрати якісних характеристик одержуваного біопалива, підвищити водовідштовхувальні властивості, а також підвищити зносостійкість пресуючої матриці, зменшити енергетичні витрати на пресуванні., зменшуючи потужності пресуючого обладнання завдяки збільшенню когезійних властивостей часток шляхом їх пропарювання. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ Спосіб виготовлення біопалива, який включає подрібнення сировини, її сушіння, обробку гострою парою та пресування, який відрізняється тим, що подрібнення сировини здійснюють до розмірів часток не більше 5 мм, після чого сировину підсушують топковими газами до відносної вологості 10-12 %, відділяють від топкових газів, а потім сировину одночасно перемішують і пропарюють гострою парою (до відносної вологості 25 %) під тиском 0,4 МПа та температурою 145 °С та пресують підтиском 10 МПа. 2 UA 107055 C2 Комп’ютерна верстка С. Чулій 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