Технологическая линия по производству лигно-гелевых топливных гранул
Техническое решение относится к технологической линии по производству лигно-гелевых топливных гранул Технологическая линия по производству лигно-гелевых топливных гранул содержит, сообщенные между собой транспортными средствами, пост подготовки торфяного сырья, пост подготовки торфяного геля, пост производства лигно-гелевых топливных гранул, пост подготовки структурообразующих добавок, сообщенный с постом подготовки торфяного геля, и пост подготовки топливных добавок, сообщенный с постом производства лигно-гелевых топливных гранул, а также емкость для хранения торфяного геля, сообщенную с постом подготовки торфяного геля и с постом производства лигно-гелевых топливных гранул, при этом пост подготовки торфяного сырья снабжен просеивающим и/ли измельчающим устройством, пост подготовки торфяного геля снабжен устройством кавитационной обработки смеси, а пост производства лигно-гелевых топливных гранул смесителем с дозатором порционной подачи и устройством для прессования и/или формования топливных гранул. Решение направлено на расширение функциональных возможностей улучшение экологии окружающей среды, повышение теплотворной способности топлива, повышение твердости топливного элемента, повышение стойкости к воздействию влаги и снижение себестоимости его производства. 13 з.п. ф-лы, 1 ил.
Техническое решение относится к технологической линии по производству лигно-гелевых топливных гранул и может быть востребовано во многих отраслях промышленности, как оборудование для производства экологически чистого, возобновляемого и сравнительно дешевого топлива, которое может быть использовано в котлах любой мощности - от отопления частных домов до крупных ТЭЦ.
Создана принципиально новая технология по производству лигно-гелевых топливных гранул из фрезерного торфа. ЛГТ гранулы (далее топливные гранулы) топливо будущего производят без химических закрепителей. По этой технологии из фрезерного торфа с теплотворной способностью 1700-1800 ккал/кг, и рабочей влажностью 57-59% получены топливные гранулы с теплотворной способностью 4000-4400 ккал/кг, рабочей влажностью 25-27%.
Известен способ получения топливных гранул, включающий стадию получения сырья в виде волокон, полученных из семян кукурузы, отрубей пшеницы, риса, сои, рапса. Способ может включать этапы смешивания сырья с предохранительным веществом до формирования в гранулы с парами щелочных металлов, предохранительное вещество представляет собой карбонат кальция в количестве 0,5% от веса, гранулы содержат добавки в виде нитрата аммония, кальция, магния, марганца, алюминия, селитры. Способ получения гранул включает стадию получения сырья в виде волокон, имеющих влажность от 10 до 16%, смешанных посредством сжатия и экструзии. Полученные из сырья топливные гранулы в виде маленьких цилиндров от 3/8 до 3/4 дюйма имеют большую теплотворную способность. Способ включает этап предварительной обработки зерен или семян перегретым паром высокой температуры перед формированием гранул. Способ включает этап активации с помощью высокой температуры целлюлозы в качестве связующего. Смешивание с предохранительным веществом происходит с помощью сжатия и экструзии до получения гранул, при этом предохранительным веществом является карбонат кальция - 0,5% по весу.
Во время экструзии температуру повышают до 1300С. Объемная плотность гранул составляет от 11 до 16 фунтов на кубический фунт. В гранулы добавляют отходы минеральных компонентов - опилки, целлюлозу, гиммецеллюлозу, лигнин (U.S. Пат. 
7.785.379, от 31.08.2010)
Недостаток данного способа заключается в том, что при использовании полученного таким путем топлива, не обеспечивается возобновление сырьевой базы и источника энергии, не снижается СO2 при его сгорании, а следовательно не обеспечивается улучшение экологии окружающей среды.
Известен топливный элемент по патенту 2206602, содержащий углеродосодержащий материал, связующее. В качестве углеродосодержащего материала используют отходы древесного угля, древесной муки. В качестве связующего используют лигносульфонат, 20-80%-ную водную известково-глиняную смесь.
Недостатки: - низкая теплотворная способность топливного элемента, низкая твердость и стойкость к воздействию влаги топливного элемента.
Известен топливный элемент и способ его приготовления, в котором топливный элемент, выполненный из углеродосодержащего материала и связующего, характеризуется тем, что связующее содержит воду, октадециламин; или связующее содержит воду, октадециламин и углеродосодержащий материал, причем смесь воды, октадециламина и углеродосодержащего материала, по меньшей мере, один раз пропускают через диспергатор при перепаде давления на диспергаторе от 0,1·10 5 Па до 25·105 Па; и октадециламина в связующем от 0,1 до 10%. (Пат. 2423412, кл. C10L 5/10, от 10.07.2011)
Известен способ получения органического топлива с использованием целлюлозного материала более 55% масс и с использованием лигнина с карбонатом кальция, которые сушат в сушилке до остаточной влажности 5-15% от массы, затем смешивают с термопластичным материалом (продукты органического происхождения) в соотношении 90-99% масс первого компонента и 1-10% масс - второго и гранулируют при температуре не менее 550 С. Для повышения теплотворной способности топлива к смеси целлюлозы и термопластичного материала могут быть добавлены измельченные шины, термореактивные смолы и/или остатки нефтеперегонки, в качестве связующих агентов к термопластичному материалу могут быть добавлены парафиновый гач, парафины и лигносульфонаты.(Пат. WO 79/0098 от 29.11.79).
Недостаток данного способа заключается в том, что при использовании полученного таким путем топлива, не обеспечивается возобновление сырьевой базы и источника энергии, не снижается СO2 при его сгорании, а следовательно не обеспечивается улучшение экологии окружающей среды.
Наиболее близким технеским решением является технологическая линия по производству лигно-гелевых топливных гранул, характеризующаяся тем, что она содержит сообщенные между собой транспортными средствами пост подготовки торфяного сырья, пост подготовки торфяного геля, пост производства лигно-гелевых топливных гранул и емкость для хранения торфяного геля, сообщенную с постом подготовки торфяного геля и с постом производства лигно-гелевых топливных гранул, при этом пост подготовки торфяного сырья снабжен просеивающим и/или измельчающим устройством, пост подготовки торфяного геля снабжен устройством кавитационной обработки смеси, а пост производства лигно-гелевых топливных гранул - смесителем с дозатором порционной подачи и устройством для прессования и/или формования топливных гранул, при этом просеивающее устройство поста подготовки торфяного сырья представлено в виде грохота или сепаратора. Устройство кавитационной обработки смеси поста подготовки торфяного геля представлено в виде диспергатора или гомогенизатора, или эмульгатора, или в виде кавитатора. Устройство для прессования и/или формования топливных гранул представлено в виде экструдера, или в виде валкового пресса, или шнекового пресса (RU, Пат. 103106, кл. C10L 5/00, от 27.03.2011).
Недостаток предложенного технического решения - ограниченные функциональные возможности, недостаточная теплотворная способность топлива, большая себестоимость его производства, недостаточная твердость топливных элементов, низкая стойкость к воздействию влаги и не обеспечивается улучшение экологии окружающей среды.
Техническая задача предложенного решения - расширение функциональных возможностей, повышение теплотворной способности топлива, снижение себестоимости его производства, повышение твердости топливных элементов, повышение стойкости к воздействию влаги и обеспечение улучшения экологии окружающей среды.
Техническая задача обеспечивается тем, что технологическая линия по производству лигно-гелевых топливных гранул, характеризующаяся тем, что она содержит, сообщенные между собой транспортными средствами, пост подготовки торфяного сырья, пост подготовки торфяного геля, пост производства лигно-гелевых топливных гранул, пост подготовки структурообразующих добавок, сообщенный с постом подготовки торфяного геля, и пост подготовки топливных добавок, сообщенный с постом производства лигно-гелевых топливных гранул, а также емкость для хранения торфяного геля, сообщенную с постом подготовки торфяного геля и с постом производства лигно-гелевых топливных гранул, при этом пост подготовки торфяного сырья снабжен просеивающим и/ли измельчающим устройством, пост подготовки торфяного геля снабжен устройством кавитационной обработки смеси, а пост производства лигно-гелевых топливных гранул смесителем с дозатором порционной подачи и устройством для прессования и/или формования топливных гранул, при этом просеивающее устройство поста подготовки торфяного сырья представлено в виде грохота, или в виде сепаратора. Устройство кавитационной обработки смеси поста подготовки торфяного геля представлено в виде диспергатора, или в виде гомогенизатора, или в виде эмульгатора, или в виде кавитатора. Устройство для прессования и/или формования топливных гранул представлено в виде экструдера или в виде валкового пресса, или в виде шнекового пресса. Пост подготовки структурообразующих добавок снабжен емкостью для хранения структурообразующей добавки, сообщенной через дозатор порционной подачи с устройством кавитационной обработки смеси поста подготовки торфяного геля, или емкостями для хранения структурообразующих добавок, сообщенными через дозаторы порционной подачи с устройством кавитационной обработки смеси поста подготовки торфяного геля.
Пост подготовки топливных добавок снабжен емкостью для хранения топливной добавки, сообщенной через дозатор порционной подачи со смесителем поста производства лигно-гелевых топливных гранул или емкостями для хранения топливных добавок, сообщенными через дозаторы порционной подачи со смесителем поста производства лигно-гелевых топливных гранул.
Сущность технического решения поясняется чертежом, где на фиг. 1 - изображен общий вид технологической линии по производству лигно-гелевых топливных гранул.
Технологическая линия по производству лигно-гелевых топливных гранул содержит сообщенные между собой транспортными средствами 1, пост подготовки торфяного сырья 2, пост подготовки торфяного геля 3, пост производства лигно-гелевых топливных гранул 4, пост подготовки структурообразующих добавок 5, сообщенный с постом подготовки торфяного геля 3, и пост подготовки топливных добавок 6, сообщенный с постом производства лигно-гелевых топливных гранул 4, а также емкость для хранения торфяного геля 7, сообщенную с постом подготовки торфяного геля 3 и с постом производства лигно-гелевых топливных гранул 4, при этом пост подготовки торфяного сырья 2 снабжен просеивающим и/ли измельчающим устройством 8, пост подготовки торфяного геля 3 снабжен устройством кавитационной обработки смеси 9, а пост производства лигно-гелевых топливных гранул 4 - смесителем 10 с дозатором порционной подачи 11 и устройством для прессования и/или формования топливных гранул 12, при этом просеивающее, или измельчающее устройство 8 поста подготовки торфяного сырья 2 представлено в виде грохота или в виде сепаратора. Устройство кавитационной обработки смеси 9 поста подготовки торфяного геля 3 представлено в виде диспергатора, или в виде гомогенизатора, или в виде эмульгатора, или в виде кавитатора.
Устройство для прессования и/или формования топливных гранул 12 представлено в виде экструдера, или в виде валкового пресса, или в виде шнекового пресса.
Пост подготовки структурообразующих добавок 5 снабжен емкостью 13 для хранения структурообразующей добавки, сообщенной через дозатор 14 порционной подачи с устройством кавитационной обработки смеси 9 поста подготовки торфяного геля 3, или емкостями для хранения структурообразующих добавок 13, сообщенными через дозаторы порционной подачи 14 с устройством кавитационной обработки смеси 9 поста подготовки торфяного геля 3.
Пост подготовки топливных добавок 6 снабжен емкостью для хранения топливной добавки 15, сообщенной через дозатор порционной подачи 16 со смесителем 10 поста производства лигно-гелевых топливных гранул 4 или емкостями для хранения топливных добавок 15, сообщенными через дозаторы порционной подачи 16 со смесителем 10 поста производства лигно-гелевых топливных гранул 4. Емкость для хранения торфяного геля 7 сообщена через дозатор 17 со смесителем 10 поста производства лигно-гелевых топливных гранул 4.
Структурообразующие добавки предназначены для увеличения прочности и/или влагостойкости лигно-гелевых топливных гранул. При этом в торфяном геле каждая добавка составляет от 0,01% до 50%. В качестве структурной добавки для увеличения прочности используется глина, илистые отложения, а для повышения влагостойкости - гидрофобное вещество, например, октадециламин. Структурообразующие добавки просеиваются или измельчаются до получения заданного размера частиц, после чего загружаются в емкости 13 для хранения структурообразующих добавок и подаются через дозаторы порционной подачи 14 поста подготовки структурообразующих добавок 5 в устройство кавитационной обработки смеси 9 поста подготовки торфяного геля 3.
Топливные добавки являются углеродосодержащими материалами и предназначены для повышения калорийности, и/или прочности, и/или снижения стоимости лигно-гелевых топливных гранул. При этом в лигно-гелевых топливных гранулах каждая добавка составляет от 0,01% до 99%. В качестве топливной добавки для повышения калорийности используется уголь, для увеличения прочности - уголь, древесные опилки, а для снижения стоимости лигно-гелевых топливных гранул -любые местные виды топлива, отходы животноводства и сельского хозяйства.
Топливные добавки просеиваются или измельчаются до получения заданного размера частиц, после чего загружаются в емкости для хранения топливных добавок 15 и подаются через дозаторы порционной подачи 16 поста подготовки топливных добавок 6 в смеситель 10 поста производства лигно-гелевых топливных гранул 4.
В предложенной технологии сначала из фрезерного торфа в специальной установке получают гель (новый вид топлива), который является связующим веществом и одновременно в геле повышается калорийность в 1,5-1,6 раза от исходного торфа за счет предварительной обработки. Сырьем для получения геля является фрезерный торф и вода. Изготовление топливных гранул происходит в формовочной машине, куда попадает после перемешивания в определенных пропорциях фрезерный торф и гель. Поскольку полученная смесь предварительно не подсушена и в ней присутствует гель, то затраты электроэнергии на формирование топливных гранул в 10 раз меньше, чем в существующих технологиях приготовления топлива. Гидролизный лигнин (гель) - связующее вещество. Гидролизный лигнин представляет собой желеобразную массу с влажностью 50-99%. По своему составу это комплекс веществ, в который входят собственно лигнин растительной клетки, часть полисахаридов, группа веществ лигногуминового комплекса, не отмытые после гидролиза моносахара, минеральные и органические кислоты, зольные и другие вещества.
Гидролизный лигнин характеризуется большим объемом пор, приближающимся к пористости древесного угля, высокой реакционной способностью по сравнению с традиционными углеродистыми восстановителями и вдвое большим в сравнении с древесиной содержанием твердого углерода, достигающим 30%, т.е. почти половины углерода древесного угля. Для получения связующего вещества (лигнина) используется метод кавитационной обработки смеси торфа с водой, например, (в диспергаторе, или гомогенизаторе, или эмульгаторе, или кавитаторе)
Работа технологической линии по производству лигно-гелевых топливных гранул осуществляется следующим образом.
Фрезерный торф, поступивший на пост подготовки торфяного сырья 2, просеивают или измельчают до получения заданного размера частиц, после чего кондиционное торфяное сырье транспортным средством 1 подается через дозаторы порционной подачи 11 либо в смеситель 10 поста производства лигно-гелевых топливных гранул 4, либо в устройство кавитационной обработки смеси 9 поста подготовки торфяного геля 3. На посту подготовки торфяного геля 3, куда одновременно с торфяным сырьем подается вода и различные структурообразующие добавки, происходит кавитационная обработка смеси, которая затем поступает в емкость для хранения торфяного геля 7, а оттуда торфяной гель подается через дозатор порционной подачи 17 в смеситель 10 поста производства лигно-гелевых топливных гранул 4. На посту 4 далее происходит прессование и/или формование лигно-гелевых топливных гранул, затем сушка и упаковка готовой продукции и транспортировка ее на склад или к потребителю.
Предложенная технологическая линия по производству лигно-гелевых топливных гранул выгодно отличается от своих предшественников. Получено высококачественное топливо с теплотворной способностью 4000-4400 ккал/кг, топливо обладает низким содержание золы, топливные гранулы горят бесцветным пламенем, не выделяя коптящего дымового факела, снижена себестоимость получения конечного продукта в 2-3 раза в сравнении с производством древесных брикетов, обеспечена технологичность процесса производства, получен экологически чистый продукт без химических добавок и склеивающих веществ. Кроме того, полученное таким путем топливо обеспечено хорошей и возобновляемой сырьевой базой, является экологически чистым продуктом, удобное и гомогенное топливо, значительно снижены выбросы CO2, является удобным в хранении и улучшает экологию окружающей среды.
1. Технологическая линия по производству лигно-гелевых топливных гранул, характеризующаяся тем, что она содержит сообщенные между собой транспортными средствами, пост подготовки торфяного сырья, пост подготовки торфяного геля, пост производства лигно-гелевых топливных гранул, пост подготовки структурообразующих добавок, сообщенный с постом подготовки торфяного геля, и пост подготовки топливных добавок, сообщенный с постом производства лигно-гелевых топливных гранул, а также емкость для хранения торфяного геля, сообщенную с постом подготовки торфяного геля и с постом производства лигно-гелевых топливных гранул, при этом пост подготовки торфяного сырья снабжен просеивающим и/или измельчающим устройством, пост подготовки торфяного геля снабжен устройством кавитационной обработки смеси, а пост производства лигно-гелевых топливных гранул - смесителем с дозатором порционной подачи и устройством для прессования и/или формования топливных гранул.
2. Технологическая линия по п.1, отличающаяся тем, что просеивающее устройство поста подготовки торфяного сырья представлено в виде грохота.
3. Технологическая линия по п.1, отличающаяся тем, что просеивающее устройство поста подготовки торфяного сырья представлено в виде сепаратора.
4. Технологическая линия по п.1, отличающаяся тем, что устройство кавитационной обработки смеси поста подготовки торфяного геля представлено в виде диспергатора.
5. Технологическая линия по п.1, отличающаяся тем, что устройство кавитационной обработки смеси поста подготовки торфяного геля представлено в виде гомогенизатора.
6. Технологическая линия по п.1, отличающаяся тем, что устройство кавитационной обработки смеси поста подготовки торфяного геля представлено в виде эмульгатора.
7. Технологическая линия по п.1, отличающаяся тем, что устройство кавитационной обработки смеси поста подготовки торфяного геля представлено в виде кавитатора.
8. Технологическая линия по п.1, отличающаяся тем, что устройство для прессования и/или формования топливных гранул представлено в виде экструдера.
9. Технологическая линия по п.1, отличающаяся тем, что устройство для прессования и/или формования топливных гранул представлено в виде валкового пресса.
10. Технологическая линия по п.1, отличающаяся тем, что устройство для прессования и/или формования топливных гранул представлено в виде шнекового пресса.
11. Технологическая линия по п.1, отличающаяся тем, что пост подготовки структурообразующих добавок снабжен емкостью для хранения структурообразующей добавки, сообщенной через дозатор порционной подачи с устройством кавитационной обработки смеси поста подготовки торфяного геля.
12. Технологическая линия по п.1, отличающаяся тем, что пост подготовки структурообразующих добавок снабжен емкостями для хранения структурообразующих добавок, сообщенными через дозаторы порционной подачи с устройством кавитационной обработки смеси поста подготовки торфяного геля.
13. Технологическая линия по п.1, отличающаяся тем, что пост подготовки топливных добавок снабжен емкостью для хранения топливной добавки, сообщенной через дозатор порционной подачи со смесителем поста производства лигно-гелевых топливных гранул.
14. Технологическая линия по п.1, отличающаяся тем, что пост подготовки топливных добавок снабжен емкостями для хранения топливных добавок, сообщенными через дозаторы порционной подачи со смесителем поста производства лигно-гелевых топливных гранул.
