Спосіб і пристрій для отримання вуглецевмісного палива

Реферат: Винахід стосується способу отримання вуглецевмісного палива, у якому паливо формують пресуванням вуглецевмісної сировини і додаванням заданої кількості добавки, яка містить сіль лужноземельного металу і сприяє термічній утилізації палива. При цьому на першій стадії вуглецевмісну сировину пресують із отриманням, таким чином, пресованого паливного виробу, а потім вводять добавку щонайменше в одну зону пресованого паливного виробу. Також винахід стосується пристрою для отримання вуглецевмісного палива. Зазначені спосіб і пристрій призводять до поліпшення палива для устаткування, призначеного для газифікації. UA 107343 C2 (12) UA 107343 C2 UA 107343 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Даний винахід стосується способу і пристрою для отримання вуглецевмісного палива. Таке паливо може бути використане, наприклад, для перетворення вуглецевмісної сировини переважно в рідке паливо. У зв'язку з цим із рівня техніки давно відома газифікація біомаси для отримання палива таким чином. Так, наприклад, спосіб газифікації біомаси і устаткування для цього відомі з DE 102 27 074 А1. При цьому речовини спалюють у камері згоряння, газонепроникно відділеної від реактора газифікації, і теплову енергію з камери згоряння підводять у реактор газифікації. З рівня техніки відомо, що відновлювані види сировини, такі як деревина, солома, сіно і олійні рослини, можуть бути використані як замінники викопних енергоносіїв, таких як нафтове паливо і природний газ. Крім того, сміття і відходи також, у цілому, все частіше застосовують як вторинну сировину і направляють на термічну утилізацію. ЕР 1837390 А1 описує спосіб і апарат для переробки необробленої деревини і аналогічного палива. У цьому способі паливо проходить стадію сушіння і потім може бути надане для виробництва тепла. У зв'язку з цим паливо, яке складається винятково з біологічної сировини, переробляють із додаванням негашеного вапна, і цю суміш застосовують для виробництва тепла безпосередньо або після ущільнення, яке настає внаслідок перемішування. Вважається, що зниження вмісту води в паливі досягають додаванням негашеного вапна. Це відомо, наприклад, для шламу стічних вод, який унаслідок світових обмежувальних директив усе частіше застосовують у якості сировини для термічної газифікації. Однак, звичайні первинні носії сировини, такі як вугілля, у якості енергоносіїв також набувають важливості, яка надалі зростатиме. Перетворення палива, що містить вуглець, у теплову енергію може відбуватися безпосередньо або також може бути застосованим для виробництва більш ефективного палива, або ж газоподібного палива, або біопалива. Відомими стосовно цього процесами є ферментація, спалювання, переробка нафти і газифікація подібного палива. У зв'язку з цим також відомо, що термічну переробку подібного палива виконують у високотемпературному діапазоні від приблизно 800 °C. Для того, щоб здійснити це перетворення, сировина повинна мати низький вміст вологи. У зв'язку з цим відомо, що сировину перед застосуванням подрібнюють, наприклад рубають, шматують, кришать, а потім сушать і пресують, і подають у процес переробки у стисненому вигляді. У даному випадку, згідно з рівнем техніки, пресування сировини здійснюють, наприклад, гідравлічними або механічними пресами, що призводить до більш простої обробки для наступного процесу переробки. У реальних процесах термічної переробки, таких як, наприклад, спалювання або газифікація, згідно з рівнем техніки може відбутися утворення грудок, зашлаковування або вітрифікація золи, які, у свою чергу, призводять до збільшення труднощів при очищенні відповідних установок. Відповідно з рівня техніки відомо, що вапно або доломіт додають до палива для того, щоб таким чином збільшити температуру плавлення золи і температуру розм'якшення золи. Деякі види біомаси, такі як, наприклад, солома, смола, мають високий вміст хлориду або калію, температура розм'якшення їх золи становить приблизно 800 °C, що значно нижче, ніж, наприклад, температура розм'якшення деревини, яка становить 1200 °C. У випадку пресування виробу з деревини і деревних відходів додавання вапна збільшує температуру плавлення золи або температуру розм'якшення золи і таким чином уможливлює застосування пресованих паливних виробів у термічному процесі переробки при температурі більше 1200 °C. Це також відноситься відповідно до пресованих виробів, отримуваних із відходів і шламу стічних вод, з високим вмістом мінеральних речовин. Крім того, з рівня техніки відомо, що попередньо сировину змішують із добавкою, наприклад, вапном у вигляді порошку, а потім суміш пресують. Однак, це призводить до недоліків під час процесу пресування, тобто міцність виробів, які пресують, у результаті цієї операції зменшується. Таким чином, в основі даного винаходу лежить завдання покращення палива для обладнання, призначеного для газифікації. Зокрема, в основі винаходу лежить завдання створення пристрою і способу, за допомогою яких добавка, що покращує можливості газифікації палива, може бути додана в паливо. Крім того, повинна бути забезпечена можливість для дозування таких добавок або додавання їх у різних кількостях. Крім того, повинен бути забезпечений низькопиловий спосіб поставки сировини, наприклад, з вапном. Згідно з винаходом цього досягають способом за п. 1 і пристроєм за п. 10. У залежних пунктах формули винаходу представлені переважні варіанти реалізації і додаткові варіанти їх розвитку. 1 UA 107343 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 У способі згідно з винаходом для виробництва палива, що містить вуглець, зокрема, як сировини для термічної утилізації, паливо створюють пресуванням сировини, що містить вуглець, і додаванням певної кількості добавки, яка містить хімічну сполуку кальцію і/або магнію з вуглецем або без нього і сприяє термічній утилізації палива. Як правило, можуть бути застосовані солі лужноземельних металів. Згідно з винаходом на першій стадії сировину, що містить вуглець, пресують і, таким чином, виготовляють пресований виріб, який являє собою паливо, і потім добавку подають щонайменше в одну зону, переважно щонайменше на одну поверхню цього виробу. Однак, подачу добавки переважно проводять перед термічною утилізацією, тобто, зокрема, перед введенням палива в газогенератор. Згідно з винаходом при подачі добавки після пресування сировини кількість добавки, що подається до пресованого паливного виробу, може бути дозована більш точно. Таким чином, передбачається, що паливо, наприклад, із первинної сировини, такої як швидко відновлювані джерела енергії лісу, а саме залишки і відходи деревини, деревина лісу, деревна тріска, солома, сіно, а також із сировини викопного походження, такого як вугілля, та із вторинної сировини, такої як відходи і сміття, у стисненому вигляді, такому як пресований виріб, згодом обробляють добавкою, наприклад, вапном, і, тим самим, досягають підвищення температури плавлення золи і температури розм'якшення золи в процесі термічної утилізації. Оскільки, як було зазначено, далі переважно настає процес термічної утилізації, є можливою подача добавки через поверхню пресованого паливного виробу. Однак, можна було б і не подавати добавку до пресованого паливного виробу через поверхню, а подавати її у внутрішній простір виробу, наприклад, за допомогою порожнистої голки або чого-небудь подібного. Згідно з винаходом, відповідно до технологічного процесу відношення кількості добавки до кількості палива також може бути легко зміненим, крім того, як зазначено вище, введення добавки не шкодить міцності пресованого паливного виробу. Залежно від мінерального складу паливну добавку можна вносити у пресований паливний виріб у необхідній кількості після самого процесу виробництва, тобто пресування палива, так, щоб температура плавлення золи і температура розм'якшення золи пресованого паливного виробу в термічному процесі утилізації могли бути приведеними до оптимального, а саме такого, що виключає утворення грудок, зашлаковування або вітрифікацію золи, рівня індивідуально для палива. Переважно добавка являє собою вапно або речовину, яка містить вапно. Однак, можуть бути застосовані і інші речовини, які містять кальцій і/або магній з вуглецем або без нього, і, зокрема, породи, що являють собою карбонат кальцію, такі як, наприклад, крейда або доломіт, а також оксид магнію і/або оксид кальцію. Рідину, що містить добавку або є добавкою, переважно наносять на пресований паливний виріб. Пресовані паливні вироби, таким чином, обробляють і отримують, вносячи добавку, зокрема, в рідкому стані і/або різної в'язкості, у спресовані вироби, які також можуть бути, наприклад, у вигляді брикетів або кульок, переважно на їх поверхню. Застосування добавки в рідкому стані може запобігти її видуванню і стиранню при подальшому переміщенні пресованого паливного виробу з добавкою. Переважно добавку подають на кілька поверхонь або сегментів поверхонь пресованого паливного виробу. Це означає, що добавка може бути нанесена на поверхню повністю чи частково, на одну сторону чи на кілька сторін або також у внутрішній простір чи на зовнішню поверхню. Відповідно до іншого переважного способу добавку подають на поверхню, наносячи її за допомогою щітки, розпилюючи, наносячи за допомогою тиснення, занурюючи в неї пресований паливний виріб, комбінуючи ці способи і т. п. У зв'язку з цим можна наносити добавку, наприклад, вапно, за допомогою пристрою для відтиску, за допомогою фарбування, занурення виробу в добавку або розпилення, наприклад, валика, щітки, ванни для обробки зануренням або сопла. Як зазначено вище, добавка під час застосування перебуває в рідкому стані, вона може бути в'язкої або рідкої консистенції. Це також залежить від оптимального для даного способу відношення кількості добавки до кількості палива. Внаслідок цього на додаток до речовини, яка реально сприяє термічній утилізації, наприклад, такої як вапно, переважно додають допоміжну речовину, наприклад, таку як вода і/або зв'язувальна речовина. У цьому випадку добавка складається з вапна і води. Переважно відсоток вапна в добавці може бути змінений, у результаті чого можна впливати на різні базові умови способу. 2 UA 107343 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Відповідно до іншого переважного способу добавка містить воду або зв'язувальну речовину. Це також дозволяло б, наприклад, вапну перебувати в рідкому стані, а також на додаток до води містити зв'язувальну речовину, яка дає можливість змінювати консистенцію рідини. У даному випадку це також дозволило б спочатку нанести на пресований паливний виріб шар адгезиву, а на нього, в свою чергу, добавку. Крім того, при нанесенні добавки застосовують необроблену поверхню пресованого паливного виробу. У зв'язку з цим, також можливо, що відповідну рідку добавку вводять у внутрішній простір пресованого паливного виробу або вкрапляють її. Переважно добавку подають до пресованого паливного виробу в такій кількості, що масовий вміст речовини, що сприяє термічній утилізації, становить від 0,5 % до 10 %, переважно від 1 % до 3 % (від загальної маси паливного виробу). Відповідно до іншого переважного способу пресований паливний виріб переміщають у заданій зоні транспортування. У зв'язку з цим пресований паливний виріб можна спочатку виготовити за допомогою пресування, а потім транспортувати. Як було зазначено, за допомогою внесення добавки, зокрема вапна, на поверхню пресованого паливного виробу температуру плавлення золи або температуру розм'якшення золи в подальшому процесі термічної утилізації можна регулювати або збільшувати індивідуально для палива. Шляхом додавання змінюваної кількості вапна на поверхню пресованого паливного виробу регулювання температури плавлення золи або температури розм'якшення золи може дозволити зберігати оптимальну для способу температуру реактора в процесі термічної утилізації індивідуально для палива. Також слід зазначити, що згаданий пресований паливний виріб може мати різні температури плавлення золи або температури розм'якшення золи залежно від його складу. Форма пресованого виробу також може бути різною, наприклад круглою, овальною або такою, що має кути, у тому числі різної товщини і довжини. Пресовані паливні вироби, виготовлені з високим ступенем стискання, залишаються просторово стабільними при зберіганні протягом декількох місяців, також не відбувається утворення грудок, злежування або злиття пресованих виробів. Внаслідок цього хороша насипна здатність і легкість дозування пресованих виробів згідно з винаходом зберігається навіть після відносно тривалого часу зберігання. Із причини відносно тривалого часу зберігання також є доцільним додавання вапна до пресованого паливного виробу способом, при якому не відбувається утворення вапняного пилу. Зв'язок добавки або вапна з поверхнею пресованого паливного виробу стає міцнішим, якщо пресований виріб має високу температуру після операції пресування, і, внаслідок цього, добавка висихає відносно швидко. Оброблені таким способом вапновмісні пресовані паливні вироби не проявляють недоліків стосовно міцності і стабільності в порівнянні з пресованими виробами без добавки, оскільки, як було зазначено, добавку переважно наносять на їх поверхню. Крім того, також можна змінювати відношення кількості добавки до кількості палива за допомогою застосування зон нанесення різного розміру, причому вапно може бути нанесеним і на декілька сторін пресованого виробу, і введення добавки в рідкому, що запобігає утворенню пилу, стані, тобто від малов'язкої рідини до в'язкої. Більше того, спосіб згідно з винаходом дозволяє регулювати кількість вапна описаним вище способом за короткий час реакції, таким чином на температуру плавлення золи або температуру розм'якшення золи можна швидко впливати згідно з мінеральним складом палива. Даний винахід також стосується способу переробки продуктів, що містять вуглець, переважно в рідке паливо, при цьому на першій стадії паливо, що містить вуглець, переробляють способом вищеописаного типу, а потім паливо газифікують у газогенераторі, переважно в газогенераторі з нерухомим шаром. Однак, інакша термічна обробка палива, отриманого таким чином, також можлива. Крім того, даний винахід стосується пристрою для виробництва вуглецевмісного палива, який включає засоби пресування для пресування вуглецевмісної сировини з отриманням пресованого паливного виробу і засоби введення добавки для подачі до сировини добавки, яка сприяє термічній утилізації палива. Згідно з винаходом засоби введення добавки розташовані далі, ніж пристрій стискання, в напрямку переміщення палива, і виконані таким чином, щоб здійснювати подачу добавки щонайменше на одну поверхню або в одну зону пресованого паливного виробу. Унаслідок цього, пристрій згідно з винаходом виконаний таким чином, що спочатку отримують пресований паливний виріб, а потім до нього, переважно на поверхню, подають добавку. 3 UA 107343 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Згідно з переважним варіантом реалізації способу задану зону транспортування, в якій можна переміщати пресований паливний виріб, розташовують між засобами пресування і засобами введення добавки. У зв'язку з цим, пресований паливний виріб також можна охолоджувати під час переміщення в зоні транспортування. Згідно з іншим переважним варіантом реалізації способу, засоби введення добавки містять засоби дозування, призначені для того, щоб вимірювати кількість добавки. У зв'язку з цим засоби дозування можна сконструювати так, щоб, наприклад, змінювати вміст вапна в добавці, а також засоби дозування можна було б сконструювати так, щоб можна було змінювати загальну кількість добавки, яку наносять на пресований паливний виріб. Засоби введення добавки переважно містять засоби розпилення або засоби фарбування, які наносять добавку на пресований паливний виріб. Згідно з іншим переважним варіантом реалізації способу, засоби введення добавки розташовані над шляхом транспортування пресованого паливного виробу. У зв'язку з цим засоби введення добавки можна сконструювати так, щоб просочування добавкою можна було здійснювати в безперервному потоці пресованих виробів. Інші переважні варіанти реалізації способу представлені на фігурі, що додається. На фігурі показані: Фіг. 1 схема пристрою згідно з винаходом. Фіг. 1 зображує пристрій 1 згідно з винаходом. Пристрій 1 містить засоби пресування 12, у якому сировину 2 можна подати за допомогою засобу подачі 22. За допомогою засобу пресування 12 із сировини виготовляють пресований паливний виріб 6, який можна відвести з цього пристрою через трубу 13 засобу пресування 12. Позиція 14 позначає засоби введення добавки, за допомогою яких здійснюють подачу добавки 4 до пресованого паливного виробу, який уже є спресованим. У зв'язку з цим засоби введення добавки можуть містити резервуар 15 для зберігання добавки. Крім того, засоби 14 введення добавки можуть містити одну або багато розпилювальних голівок або сопел 8, призначених для нанесення добавки на пресовані паливні вироби 6. Крім того, може бути використаний перемішувальний пристрій (не показаний), за допомогою якого змішують добавку, наприклад, речовину, що сприяє термічній утилізації, з допоміжною речовиною, такою як, наприклад, вода. У зв'язку з цим задану кількість речовини, що сприяє термічній утилізації, також можна регулювати за допомогою перемішувального пристрою. У напрямку переміщення Τ за засобами введення добавки йде зона охолодження і транспортування 18, в якій під час переміщення відбувається охолодження пресованого виробу, який являє собою паливо. Крім того, може бути використані засоби, які розташовані між засобами пресування 12 і засобами введення добавки 14, за допомогою яких подають додаткову добавку, таку як, наприклад, адгезив, до пресованого паливного виробу. Пресований паливний виріб 6, уже просочений добавкою, під час переміщення шляхом, розташованим після пристрою введення добавки, направляють - як показано на Фіг. 1 - на стелаж 20. Пресований паливний виріб, виготовлений таким способом і просочений добавкою, можна зберігати або також подати безпосередньо в газогенератор (не показаний). Внаслідок високої температури пресованого паливного виробу добавка швидко висихає. З іншого боку, добавку не вносять у засоби пресування 12, щоб виключити стирання. Усі ознаки, розкриті в заявці, заявлені як істотні ознаки даного винаходу, якщо вони окремо або в комбінації мають новизну відносно рівня техніки. СПИСОК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ 1 Пристрій 2 Сировина 4 Добавка 6 Пресований паливний виріб 8 Розпилювальна головка 12 Засоби пресування 13 Труба 14 Засоби введення добавки 15 Резервуар 18 Зона транспортування 20 Стелаж 22 Засоби подачі Τ Напрямок переміщення 4 UA 107343 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 1. Спосіб отримання вуглецевмісного палива, в якому паливо формують пресуванням вуглецевмісної сировини (2) з одержанням пресованого паливного виробу (6), а потім додають задану кількість добавки (4), що сприяє термічній утилізації палива, яка містить сіль лужноземельного металу, причому добавку (4) вводять щонайменше в одну зону пресованого паливного виробу (6), і подають на декілька поверхонь або сегментів поверхонь пресованого паливного виробу (6) за допомогою засобів (14) введення добавки, розташованих над шляхом транспортування пресованого паливного виробу (6), причому склад добавки змінюють використовуючи засоби дозування, які входять у засоби (14) введення добавки. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що рідку речовину, яка містить добавку (4), наносять на пресований паливний виріб (6). 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що добавка (4) містить вапно. 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що добавку подають на поверхню за допомогою нанесення кистю, розпилення, тиснення, занурення в добавку пресованого паливного виробу (6), комбінації цих способів і т. п. 5. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що кількість вапна в добавці (4) може бути змінена. 6. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що добавка (4) містить воду або зв'язувальну речовину. 7. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що пресований паливний виріб (6) переміщають у заданій зоні транспортування. 8. Спосіб переробки вуглецевмісної сировини (2) переважно в газоподібне і/або рідке паливо, в якому на першій стадії паливо, яке містить вуглець, отримують способом щонайменше за одним із попередніх пунктів, а потім газифікують у газогенераторі. 9. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що добавка (4) містить щонайменше один із елементів, якими є кальцій або магній. 10. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що добавка містить вуглець. 11. Пристрій для отримання вуглецевмісного палива, який включає засоби пресування (12), для здійснення пресування вуглецевмісної сировини з отриманням пресованих паливних виробів, і засоби введення добавки (14), для подачі добавки (4), що сприяє термічній утилізації палива, до сировини, при цьому засоби введення добавки розташовані далі за напрямком переміщення (Т) палива, ніж засоби пресування (12) та виконані з можливістю подачі добавки на декілька поверхонь або сегментів поверхонь пресованого паливного виробу (6) за допомогою засобів (14) введення добавки, розташованих над шляхом транспортування пресованого паливного виробу (6), причому засоби (14) введення добавки включають засоби дозування, які дозволяють змінювати склад добавки. 12. Пристрій за п. 11, який відрізняється тим, що задана зона транспортування (18), за якою можна переміщати пресований паливний виріб, розташована між засобами пресування (12) і засобами введення добавки (14). 13. Пристрій за п. 11, який відрізняється тим, що засоби введення добавки (14) містять додаткові засоби дозування для вимірювання кількості добавки. 5 UA 107343 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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 6