Штамп для получения топливных гранул из низколигнинных растительных отходов

 

Устройство позволяет повысить выход готовой продукции в виде пеллет, изготавливаемых из низколигнинных растительных отходов (шелухи проса) без дополнительного добавления связующих компонентов.

Плоскоматричный рабочий орган для получения топливных гранул из низколигнинных растительных отходов содержит монолитный плоский штамп с выполненными вертикально многочисленными сквозными отверстиями-фильерами. Внутренняя полость каждого отверстия-фильеры состоит из приемного окна для загрузки пеллетируемой массы, сочлененного с цилиндрическим прессовым каналом для прессования сырья, который сочленен с выходным окном для выхода спрессованного материала. Конфигурация стенок каждого сквозного отверстия-фильеры выполнена так, что приемное окно выполнено в виде цилиндрического отверстия большего диаметра по сравнению с диаметром цилиндрического прессового канала. При этом приемное окно сочленено с цилиндрическим прессовым каналом за счет конусообразной части, широкой полостью направленной вверх и совпадающей с диаметром приемного окна, а узкой полостью совпадающей с диаметром прессового канала. Выходное окно выполнено в виде конусообразной части, узкой полостью совпадающей с диаметром прессового канала, а широкой полостью направленной вниз. Кроме того, длина цилиндра приемного окна составляет 1/3 от длины цилиндра прессового канала.

Полезная модель относится к области энергетического использования растительных отходов, а именно к оборудованию для изготовления топливных гранул (пеллет).

Прессование (пеллетирование) растительных отходов, в частности, шелухи семени подсолнечника, гречихи, риса, овса, костры льна, сена, соломы, торфа, с получением топливных гранул является альтернативой традиционным видам топлива. Достоинством технологии производства топливных гранул является то, что высококачественные экологически чистые топливные гранулы возможно получать из растительных отходов без добавления в их состав дополнительных связующих веществ, так как в качестве связующего вещества выступает лигнин, содержащийся во всех видах исходного сырья, активизированный при помощи высокой температуры в рабочей зоне пресса и способствующий созданию внутренних сил сцепления в материале.

В конструкциях прессов для изготовления пеллет одним из главных рабочих органов является плоская пресс-форма (матрица) с отверстиями-фильерами, в которых происходит процесс сжатия и гранулирования мелких фракций растительных отходов (сайты Интернет http://www.obomdovaniederevo.ru/articles print.php?id=30, 2008; http://www.mascorp.ru/pelletmill400.htm, 2005). Прессы с плоскими матрицами выпускаются различными производителями, но работают они по одинаковому принципу: бегущие катки создают контактное напряжение сжатия сырья на матрице, и через отверстия в матрице продавливают сырье, которое обрезается ножами (Сайт Интернет http://www.pelletsworld.eu/index.php?option=com_content&view=article&id=18:2010-10-07-10-15-42&catid=4:2010-10-06-07-14-34&Itemid=13, 2010).

Однако при применении известных плоских матриц пеллетизация низколигнинных растительных отходов с содержанием лигнина ниже 10% требует применения добавок, в качестве которых применяют, например, клей или специальные добавки типа LIGNOBOND, Wafolin (Сайт Интернет http://www.alligno-pellets.ru/Pellets.pdf, 2006), что снижает экологическую составляющую топливных гранул и увеличивает их себестоимость.

Известна плоская матрица, представляющая собой монолитный плоский штамп с многочисленными отверстиями, выполненными вертикально (прототип - сайт Интернет http://bio-energv.com.ua/mdex.php?option=com_content&view=article&id=677&Itemid=78 2009). Внутренняя полость сквозных отверстий состоит из приемного окна для загрузки низколигнинных растительных отходов, сочлененного со средней частью для прессования сырья, выполненной в виде цилиндрического прессового канала, который сочленен с выходным окном для выхода спрессованного материала.

Недостатком данной конструкции является низкий выход готовой продукции в виде топливных гранул, изготавливаемых из низколигнинных растительных отходов, а именно из шелухи проса, в экологически чистом состоянии (без связующих добавок): на 30% готовой продукции приходится 70% неспеллетируемого материала.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение выхода готовой продукции в виде топливных гранул, изготавливаемых из низколигнинных растительных отходов (шелухи проса) без дополнительного добавления связующих компонентов.

Технический результат достигается тем, что штамп для получения топливных гранул из низколигнинных растительных отходов выполнен плоским с вертикально расположенными сквозными отверстиями-фильерами, каждое из которых состоит из приемного окна для загрузки низколигнинных растительных отходов, сочлененного с цилиндрическим прессовым каналом для их прессования, который сочленен с выходным окном для выхода спрессованных топливных гранул, в котором согласно полезной модели, цилиндрическое приемное окно сочленено с цилиндрическим прессовым каналом посредством конусообразной части, направленной расширением вверх и совпадающей по большему диаметру с цилиндрическим приемным окном, а по меньшему диаметру - с цилиндрическим прессовым каналом, а выходное окно для выхода спрессованных топливных гранул выполнено в виде конусообразной части, совпадающей по меньшему диаметру с цилиндрическим прессовым каналом и направленной расширением вниз, при этом длина цилиндрического приемного окна составляет 1/3 от длины цилиндрического прессового канала.

На фигуре изображен штамп для получения топливных гранул из низколигнинных растительных отходов, в котором показано одно сквозное отверстие с профильным сечением (вертикальный разрез).

Штамп для получения топливных гранул из низколигнинных растительных отходов содержит выполненный плоским штамп 1 с вертикально расположенными сквозными отверстиями-фильерами, внутренняя полость каждого из которых состоит из цилиндрического приемного окна 2 для загрузки низколигнинных растительных отходов, сочлененного за счет конусообразной части 5 с цилиндрическим прессовым каналом 3 для прессования сырья, который сочленен с выходные окном 4 для выхода спрессованных топливных гранул.

Устройство работает следующим образом. Исходным продуктом для прессования является сухое сырье в виде биомассы из шелухи проса, изначально представляющей собой естественную мелкую фракцию, не требующую дополнительного измельчения. Поэтому не требуется вспомогательного оборудования для переработки сырья в нужную фракцию. Данное низколигнинные растительные отходы непрерывно подают на рабочую поверхность плоского штампа 1. Вследствие непрерывности подачи низколигнинное сырье заполняет весь объем цилиндрического приемного окна 2 каждого сквозного отверстия плоского штампа 1. Из приемного окна 2 весь объем обрабатываемых лигнинных отходов через конусообразную часть 5 поступает в прессовой канал 3, в котором происходит процесс уплотнения биомассы - пеллетизация. В прессовом канале 3 частицы обрабатываемого материала формуются в цилиндрические пеллеты - спрессованные топливные гранулы, диаметр которых соответствует диаметру прессового канала. Наличие большего диаметра цилиндра приемного окна 2 по сравнению с диаметром цилиндрического прессового канала 3, и длина цилиндра приемного окна 2, составляющая 1/3 от длины отверстия цилиндра прессового канала 3, позволяет одному и тому же объему низколигнинных растительных отходов проходить с одинаковой скоростью через разные диаметры каждого отверстия-фильеры, вызывая в прессуемом материале одновременно процесс сжатия и нагрева. Так как температура нагрева, достаточная для активизации собственного лигнина шелухи проса, достигается за счет самого процесса сжатия сырья, принудительного подогрева с использованием вспомогательного оборудования не требуется. Длина цилиндра прессового канала 3 позволяет осуществлять максимальное по длительности прессование (нахождение низколигнинных растительных отходов в прессовом канале), при котором происходит возбуждение собственного лигнина шелухи проса, достаточное для сцепления между собой частиц низколигнинных растительных отходов, и, кроме того, для выхода лигнина на наружную часть низколигнинных растительных отходов с одновременным остекловыванием внешней поверхности цилидра топливной гранулы. Отношение длины отверстия цилиндра приемного окна 2, составляющее 1/3 от длины отверстия цилиндра средней части, влияет на степень остеклованности поверхности топливных гранул. Уменьшение данного соотношения приводит к снижению плотности и к увеличению гигроскопичности топливных гранул, и, как следствие, к уменьшению теплотворной способности, а увеличение - к неоправданным энергетическим затратам на прессование. Таким образом, оригинальное выполнение сквозного отверстия-фильеры, а так же соотношение длин цилиндров приемного окна 2 и прессового канала 3 позволяет воздействовать на смешиваемые компоненты без дополнительного применения связующих добавок, и за счет собственного лигнина шелухи проса обеспечивать повышенную плотность прессовки топливных гранул.

Из прессового канала 3 готовая топливная гранула поступает в выходное окно 4, и выходит из него с противоположной стороны плоского штампа 1, на выходе из которого отрезается ножами (автоматом резки) на нужную длину. Выходное окно 4, выполненное в виде конусообразной части, направленной расширением вниз, способствует в момент резки избежать продольные и поперечные сколы на торцевых поверхностях цилиндров топливных гранул, что улучшает товарный вид, увеличивает его потребительские свойства, и, в результате, приводит к низкому проценту отходов в объеме готовой продукции. Благодаря конструкции выходного окна 4 готовая товарная топливная гранула имеет ровный рез и отторцована на определенную длину. Таким образом, конструкция выходного окна 4 исключает дополнительные операции и вспомогательное оборудование по отторцовке и приданию товарного вида топливных гранул в данном технологическом процессе.

Готовые топливные гранулы выходят из штампа при высокой температуре (до 90°С) и подаются на охладитель.

Конструкция предлагаемого штампа позволяет значительно повысить производительность производства топливных гранул из шелухи проса: на 95% готовой продукции приходится всего 5% неспеллетируемого материала.

Так как шелуха проса не находит широкого применения ни в виде органических удобрений из-за длительного срока разложения, ни для изготовления топливных гранул из-за низкой производительности, значительное количество такой шелухи остается на перерабатывающих просо предприятиях в виде неиспользуемых отходов. Однако данное дешевое сырье при его использовании в производстве топливных гранул с применением конструкции предлагаемого штампа обеспечивает низкую себестоимость продукции. Кроме того, конструкция штампа позволяет дополнительно снизить себестоимость топливных гранул за счет исключения из технологического процесса дополнительных связующих веществ, а так же двух видов традиционного вспомогательного оборудования:

устройств для принудительного подогрева пеллетируемой массы и оборудования по отторцовке готовых топливных гранул, а сама шелуха проса, представляющая мелкую фракцию, исключает из технологического процесса еще одно вспомогательное оборудование - устройство для измельчения сырья в необходимую фракцию. Кроме того, применение шелухи проса для производства топливных гранул снижает логистические издержки как предприятия-производителя топливных гранул, так и предприятия-производителя просяной крупы, если расположить эти предприятия в непосредственной близости друг от друга.

Штамп для получения топливных гранул из низколигнинных растительных отходов, выполненный плоским с вертикально расположенными сквозными отверстиями-фильерами, каждое из которых состоит из цилиндрического приемного окна для загрузки низколигнинных растительных отходов, сочлененного с цилиндрическим прессовым каналом для их прессования, который сочленен с выходным окном для выхода спрессованных топливных гранул, отличающийся тем, что цилиндрическое приемное окно сочленено с цилиндрическим прессовым каналом посредством конусообразной части, направленной расширением вверх и совпадающей по большему диаметру с цилиндрическим приемным окном, а по меньшему диаметру - с цилиндрическим прессовым каналом, а выходное окно для выхода спрессованных топливных гранул выполнено в виде конусообразной части, совпадающей по меньшему диаметру с цилиндрическим прессовым каналом и направленной расширением вниз, при этом длина цилиндрического приемного окна составляет 1/3 от длины цилиндрического прессового канала.



 

Похожие патенты:

Оборудование (устройство) для измельчения и калибровки сухого лиственного растительного сырья, веток относится к пищевой промышленности и может быть применено на предприятиях «Лекраспрома» непосредственно перед операцией расфасовки и упаковки.

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности, для получения металлических гранул и порошков, используемых преимущественно для изготовления металлорежущего инструмента

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к устройствам биологической переработки птичьего помета
Наверх