Результат интеллектуальной деятельности: АЛЬТЕРНАТИВНОЕ ТВЕРДОЕ ТОПЛИВО

Изобретение относится к твердому топливу и может быть использовано в топливной промышленности и для коммунально-бытовых нужд для утилизации биологического материала в виде растительных остатков и отходов сельскохозяйственной деятельности.

В настоящее время, особенно в сельской местности, происходит расширение использования возобновляемых источников энергии, которые получают в виде твердого, жидкого, газообразного биотоплива. Лузга подсолнечника, гречки, проса, рапса, риса и других зерновых культур, стебли кукурузы и подсолнечника, разнообразные древесные отходы являются огромным ресурсом биомассы, пригодной для изготовления твердого топлива в виде брикетов, гранул и дальнейшего использования их на энергетические нужды.

Использование твердого топлива как альтернативного из отходов сельскохозяйственного производства дало возможность применить водогрейные котлы нового поколения с полной механизацией загрузки топлива и автоматизацией контроля за процессом горения.

Поэтому площади, на которых растет биосырье, ежегодно увеличиваются. Фермеры в погоне за прибылью сокращают посевы важных сельхозкультур для пищевой промышленности, вырубают леса. Это конечно приводит к росту цен на продукты питания, ухудшению экологии и негативному отношению к биоэнергетике. Однако в планах Евросоюза к 2020 г довести потребление энергии из возобновляемых источников до 20% общего объема.

Известны патенты на полезную модель №55987 и 55991 C10L 5/44 Украины. Твердое топливо включает материал растительного происхождения и связующее, которые отличаются тем, что как связующее используют пластмассовые отходы, причем компоненты взяты в соотношении, мас. %:

в качестве материала растительного происхождения используют бумажные отходы, и/или древесину, и/или опилки, и/или солому, и/или зерновую шелуху, и/или стебли растений, и/или торф. Как пластмассовые отходы используют полиэтилен высокого давления, полиэтилен низкого давления, полипропилен. Выполнено твердое топливо в виде брикетов или гранул (Заявл. 20.10.2010. Опубл. 27.12.2010. Бюл. - N24).

Недостаток известного топлива состоит в том, что пластмассовые отходы хрупкие и при транспортно-грузовых работах происходит крошение и брикетов, и гранул. Кроме того, пластмассовые отходы выделяют вредные вещества, которые имеют неприятный запах, что влияет на экологию.

Известно а.с. №1715830 C10L 5/44 СССР. Композиция для получения брикетированного топлива, включающая измельченные растительные отходы и торф, в качестве растительных отходов содержит отходы переработки герани паром и торф в виде 2-9%-ной водной суспензии при следующем соотношении компонентов, мас. %:

(Заявл. 22.01.1990. Опубл. 29.02.1992. Бюл. - N8).

Известно а.с. №1713923 C10L 5/44 СССР. Композиция для древесных брикетов, включающая измельченные древесные отходы - опилки или стружки и экскременты животных - навоз с содержанием воды 50-66% при следующем соотношении компонентов, мас. %: древесные опилки или стружки 50-80; навоз с содержанием воды 55-66% - остальное (Заявл. 22.01.1990. Опубл. 23.02.1992. Бюл. - N7).

Известные композиции малопригодны для образования твердого топлива, брикеты, судя по составу очень непрочны, нет связующей крепкой основы, потому что слабая механическая крепость брикетов, они легко деформируются и плохо сохраняются при длительном хранении, транспортных перевозках.

Поэтому целью заявляемого изобретения является повышение качества твердого топлива путем улучшения его структурно-механических свойств, в результате чего снижаются затраты при погрузочно-разгрузочных и транспортных работах, за счет исключения крошения и деформации, а главное создание топлива хорошей теплотворности и экологически чистого, без использования каких либо химических компонентов, что является экономически выгодным и малозатратным продуктом.

Поставленная цель решается тем, что альтернативное твердое топливо, которое содержит материал растительного происхождения и связующее, отличается тем, что в качестве связующего используют шелуху семян рапса и жмых, а материал растительного происхождения включает пожнивные остатки зерновых культур, измельченные стебли кукурузы и подсолнечника, древесные ветки тополя, ольхи, вербы при соотношении компонентов, мас. %:

причем стебли кукурузы и древесные ветки измельчают до размера частиц равного 10 мм, а стебли подсолнечника - до размера 3 мм, при этом оно выполнено в виде пеллет.

Именно использование биомассы в виде твердого топлива может удовлетворить до 10% энергетического потребления в Крыму, когда из отходов сельскохозяйственного производства, древесных веток изготовляют брикеты, гранулы, которые позволяют заменить во многих случаях традиционные виды топлива.

В частности, 3 тонны соломы являются эквивалентом 1 тонны печного топлива и на такие цели в год тратится 7-10 млн тонн соломы. А зачем ее сжигать просто так, она быстро сгорает. Ее можно эффективно использовать при заготовке силоса на корм скоту или использовать для изготовления твердого топлива в композиции с другими компонентами отходов сельскохозяйственного производства.

Привлекательной перспективой является также выращивание энергетических плантаций тополя, ольхи, вербы, которые могут давать до 200-400 т/га высококачественного биотоплива, которое можно использовать в отопительных котельных или тепловых электростанциях.

На некоторых предприятиях масложировой отрасли паровые котлы переведены на сжигание шелухи с/х культур, за счет чего сжигание газа уменьшено на 50%, используя шелуху подсолнечника в количестве до 500 тыс. тонн в год. Кроме того, около 120 тыс. тонн шелухи гранулируется и продается. В течение последних 10 лет был разработан и принят ряд программ, касающихся возобновляемых источников энергии и некоторых видов биотоплив.

Энергетическая стратегия на период до 2030 г. включает раздел по нетрадиционным возобновляемым источникам энергии, даже активизировался процесс законодательного обеспечения развития биоэнергетики.

Однако механизмы экономического стимулирования введения биотоплива нуждаются в дальнейшем усовершенствовании и развитии с учетом мировых практик. Создание кластеров по производству биотоплив с учетом зональных особенностей агропромышленного комплекса будет способствовать упрощению процедур по стимулированию производства и потреблению биотоплив.

Как нигде лучше это подходит к Крымскому региону, где теплый климат и выращиваются такие культуры, как кукуруза, подсолнечник, рапс, рис, сорго и другие культуры, от которых получают много отходов, которые можно не просто сжигать, а производить твердое топливо в виде брикетов, гранул, пеллет, которые обладают хорошей теплотворностью и имеют структурно-механическую прочность при перевозках и погрузках, не крошатся, не теряют своих топливных свойств, хорошо сохраняются и не деформируются при длительном хранении и перепадах температур.

Твердое топливо получают таким образом.

Сначала измельчают стебли кукурузы и древесные ветки тополя, ольхи, вербы до размера частиц равного 10 мм, затем измельчают стебли подсолнечника до размера частиц равного 3 мм. Подготовленные компоненты в необходимых пропорциях, мас. % 75-95, направляют в смеситель, добавляют связующее - шелуху семян рапса и жмыха, мас. % 5-25, все перемешивают. Затем однородная масса поступает в гранулятор. Там задается необходимый оптимальный размер пеллет, например длиною 25-50 мм, диаметром 5-10 мм. После транслятора пеллеты подаются в холодильную камеру. Твердое топливо готово к употреблению. С такой же композицией можно изготовлять и брикеты, тогда используют пресс для формовки брикетов и сушилку.

Твердое топливо в виде пеллет очень удобно в использовании. При транспортировке его помещают в тару, например по 10-20 кг, где они не крошатся, т.к. имеют твердую структуру. Связующие компоненты - шелуха семян рапса и жмых имеют остаточное количество масла и белка, которые прочно скрепляют измельченные частицы растительного сырья, проникая в их пористую структуру. Пеллеты не деформируются, не крошатся и долго сохраняют свои теплотворные свойства, имеют высокую температуру горения и главное не выделяют вредных веществ в атмосферу, не нарушают экологию окружающей среды.

Таким образом, отличительные признаки в совокупности основных признаков находятся в причинно-следственной связи с достигнутым техническим результатом, а именно получено твердое топливо, обладающее повышенным качеством благодаря улучшению структурно-механических свойств, вследствие использования органического сырья - отходов сельскохозяйственного производства, и связующего для этого сырья - шелухи рапсовых семян и жмыха, которые придают крепость пеллетам, сохраняют их форму, исключают деформацию и крошение при транспортировке, сокращается время их приготовления, экономится электроэнергия. Главное то, что это твердое топливо может долго хранится, сохраняя свои теплотворные свойства, и при сгорании не выделяет вредных веществ в атмосферу.

Это твердое топливо можно применять в отопительных котлах для обогрева помещений, в сельском хозяйстве для отопления коровников, птичников. Оно может быть использовано даже для небольших электростанций. Иными словами, альтернативное твердое топливо является возобновляемым источником энергии, за производство которого в настоящее время берутся многие фермерские хозяйства, потому что это экономически выгодно и экологически полезно.