Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ГЛУБОКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ РАСТИТЕЛЬНОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ТОПЛИВА БЕЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ СКРЕПЛЯЮЩИХ КОМПОНЕНТОВ И БРИКЕТИРОВАННОЕ ТОПЛИВО

Способ и брикетированное топливо из опилок и листьев относятся к производству твердого топлива в виде брикетов и может быть использовано в качестве заменителя природного твердого топлива для коммунально-бытовых нужд и в промышленности.

Известен топливный брикет, содержащий высушенную смесь измельченных твердых топлив из группы: древесные опилки, торф, обезвоженный птичий помет, обезвоженный навоз и др. и/или их смесь, а также осадок от очистки сточных вод, и связующее, выбранное из группы: лигносульфонат, меласса, и/или глина, и/или парафин или парафиновый гач. Брикетирование ведут при давлении 1-30 МПа, а сушку осуществляют при температуре менее 300°С. Компоненты связующего перед прессованием перемешивают и нагревают до 60-80°С или перемешивают с подогревом при этой температуре [1].

Ограничением способа получения брикета является то, что требуется применение связующего.

Наиболее близким относительно предлагаемого изобретения по сущности и достигаемому результату является изобретение, которое относится к производству твердого топлива в виде брикетов и может быть использовано в качестве заменителя природного твердого топлива для коммунально-бытовых нужд и в промышленности. Топливный брикет содержит 10-30% измельченного растительного компонента и/или торфа, 2-10% нейтрализующей добавки, 30-60% кислого гудрона и остальное до 100 - осадка от очистки сточных вод. Способ получения этого брикета включает дозирование и перемешивание вышеуказанных компонентов и сушку брикетов при температуре 20-200°С в течение 0,5-20 часов [2].

Недостатком известного брикетированного топлива является недостаточная механическая прочность, что приводит к разрушению брикетов при транспортно-грузовых работах и, соответственно, к увеличению затрат при использовании брикетов.

Для решения этой задачи предложен способ изготовления брикета с высоким содержанием лигнина, решается сезонная проблема опавшей листвы при получении данного вида топлива.

Технический результат - упрочнение брикетов и уменьшение затрат при их использовании.

Предложен способ глубокой переработки древесных опилок и листьев без использования химических скрепляющих компонентов, характеризующийся тем, что их пропускают через сито для удаления крупноразмерных элементов, загружают в сушилку для снижения влажности до 10%, измельчают до получения смеси из частиц менее 15 мм и объемом отдельных частиц не более 0,5-1,0 см³, формуют, прессуют под давлением при 120-140 кг/см и температуре 250-350°С без доступа воздуха. Способ характеризуется тем, что обрабатывают смесь, состоящую из 80% листьев и 20% древесных опилок.

Брикет характеризуется тем, что он содержит листву и опилки, имеет оплавленную поверхность.

Брикет характеризуется тем, что содержит листву и опилки хвойных пород в соотношении соответственно 80% и 20%.

Брикет характеризуется также тем, что имеет прямоугольную форму.

Производство данного биоэнергетического топлива целесообразно организовать на базе производства пеллетного топлива, что позволит избежать указанный сезонный фактор.

Ниже приведены примеры получения твердого топлива из различных смесей.

Пример 1.

Растительное топливо (ветки, листва, древесные опилки, торф, обезвоженный навоз) массой 950 кг пропускают через сито для удаления крупноразмерных элементов, загружают в сушилку для снижения влажности до 10%, измельчают до получения смеси из частиц 10 мм и объемом отдельных частиц 0,5 см³, формуют, прессуют под давлением при 140 кг/см² и температуре 350°С без доступа воздуха. Получают прочные брикеты с оплавленной поверхностью.

Пример 2.

Сезонную листву и опилки пропускают через сито для удаления крупноразмерных элементов, загружают в сушилку для снижения влажности до 10%, измельчают до получения смеси из частиц 12 мм и объемом отдельных частиц 0,8 см³, формуют, прессуют под давлением при 130 кг/см² и температуре 300°С без доступа воздуха. Получают прочные прямоугольные брикеты.

Пример 3.

Листву и опилки хвойных деревьев (800 и 200 кг соответственно) пропускают через сито для удаления крупноразмерных элементов, загружают в сушилку для снижения влажности до 10%, измельчают до получения смеси из частиц 14 мм и объемом отдельных частиц 1,0 см³, формуют, прессуют под давлением при 120 кг/см² и температуре 250°С без доступа воздуха.

Получают прочные прямоугольные брикеты с оплавленной поверхностью.

Пример 4.

Обрабатывают смесь из 30% опилок (300 кг) и 30% соломы (300 кг) и 40% полиэтилена высокого давления (400 кг), влажность снижают до 8,5%, прессуют в виде гранул, топливо выдерживали три месяца на открытой площадке на топливном складе. Влажность топлива после выдержки составила 9,5%.

Пример 5.

Обрабатывают смесь, содержащую 300 кг древесины, 300 кг зерновых отходов, 10 кг шелухи, 150 кг торфа (с влажностью после сушки 10%) и 250 кг полиэтилена низкого давления, влажность снижают до 9%, прессуют в виде гранул, топливо выдерживали три месяца на открытой площадке на топливном складе. Влажность топлива после выдержки составила 10%.

Пример 6.

Обрабатывают смесь из 670 кг бумажных отходов, 300 кг стеблей растений (с влажностью после сушки 9%), 30 кг полипропилена, получают твердое топливо с влажностью 8,9% в виде гранул, которое выдерживают три месяца на открытой площадке на топливном складе. Влажность после выдержки составила 8%.

Пример 7.

Из смеси, содержащей 300 кг древесины, 300 кг зернового 10 кг шелухи, 150 кг торфа (с влажностью после сушки 10%) и 250 кг полиэтилена низкого давления, получили твердое топливо с влажностью 8,9% в виде гранул, которое выдерживали три месяца на открытой площадке на топливном складе. Влажность после выдержки составляла 9,5%. Твердое топливо сжигалось в котле 15 «Алтай».

Пример 8.

Из смеси, содержащей 670 кг бумажных отходов, 300 кг стеблей растений (с влажностью после сушки 10%), 30 кг полипропилена, получили твердое топливо с влажностью 8,9% в виде гранул, которое выдерживали три месяца на открытой площадке на топливном складе. Влажность после выдержки составила 9,5%. Твердое топливо сжигалось в котле «Алтай». Гранулы подавались в камеру газогенерации. Температура в камере составляла 600°С. Недостаточное количество воздуха в камере обусловило протекание процесса газификации, при котором твердое топливо превращалось в синтез-газ. При сжигании синтез-газа температура составляла 1250-1450°С. Удельная теплота сгорания топлива с влажностью 8,9% составляет 25,2 МДж/кг, топлива с влажностью 9,5% - 24,9 МДж/кг.

Лиственный брикет из органических материалов, преимущественно из листвы, изготавливают путем сжатия листвы под давлением примерно 120 кг/см². При таком давлении из 20% опилок и 80% листвы выделяется клейкое вещество лигнин натурального происхождения. Поэтому брикеты не рассыпаются после снятия давления.

Так, смесь из 20% древесных опилок (200 кг) и 80% листьев (800 кг), пропущенных через крупное сито для удаления крупноразмерных элементов, загружают в барабанную сушилку для последующего снижения влажности до приемлемых 10%.

В основе технологии производства топливных брикетов из листвы лежит процесс прессования мелко измельченных отходов древесины (опилок) 20% и 80% листвы под высоким давлением при нагревании 250-350°С с минимальным доступом воздуха. Получаемые топливные брикеты не включают никаких связующих веществ, кроме одного натурального лигнина, содержащегося в клетках растительных отходов. Температура при прессовании способствует оплавлению поверхности брикетов, которая благодаря этому становится более прочной, что немаловажно для транспортировки брикетов.

Технологическая цепочка: заготовка сырья (отходы рециркулируемые), приготовление биоэнергетической составляющей (шредер/тонкий помол, сушка), смеситель нагрева, формирование прямоугольной формы с округлыми краями - агломерат, экструдер. Возможно использовать сушильно-перемолочный котел высокой мощности, чтобы избежать проблем ввиду 4 класса опасности городской листвы

Целесообразно использование листвы хвойных пород. Целесообразно также, чтобы добавляемые опилки принадлежали к хвойным породам ввиду большого содержания лигнина и высокой энергетической емкости.

Описанный брикет может быть использован в качестве топлива в котельных, а также в домашнем секторе с котлами закрытого типа и дымоходной системой прямого вывода.

Данный брикет поможет решить в том числе сезонную проблему опавшей листвы.

Источники информации

1. Патент РФ Топливный брикет и способ его получения, №2130047, МПК⁶ C10L 5/02, C10L 5/44, C10L 5/12, C10L 5/14, заявл. 06.04.1998.

2. Патент РФ Топливный брикет и способ его получения, №2205205 (С1), МПК7 C10L 5/44, C10L 5/46, C10L 5/48, C10L 5/1 6, заявл. 28.03.2002.