Альтернативное твердое топливо

Авторы патента:

C10L5/44 - растительного происхождения

Владельцы патента RU 2628614:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ "НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА КРЫМА" (RU)

Изобретение раскрывает альтернативное твердое топливо, содержащее материал растительного происхождения и связующее, при этом 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. %: материал растительного происхождения 75-95; шелуха семян рапса и жмых 5-25, 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. В результате такой композиции получено твердое экологически чистое топливо высокого качества без использования каких-либо химических добавок за счет улучшения структурно-механических свойств, исключены крошение и деформация при транспортировке.

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. %:

материал растительного
происхождения	60-97
пластмассовые отходы	3-40

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. %:

отходы переработки
герани паром	20-90
2-9%-ная водная
суспензия торфа	остальное

(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. %:

материал растительного
происхождения	75-95
шелуха семян рапса
и жмых	5-25

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.

Альтернативное твердое топливо, содержащее материал растительного происхождения и связующее, отличающееся 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. %:

материал растительного
происхождения	75-95
шелуха семян рапса
и жмых	5-25

Изобретение раскрывает способ производства топливных брикетов и гранул, включающий измельчение, сушку, дозирование, подачу, смешивание, брикетирование, гранулирование и охлаждение, характеризующийся тем, что брикеты и гранулы производят на основе смеси соломенной резки с добавлением до 20-30% стеблей топинамбура или подсолнечника и его корзинок, или 30-40% высушенных измельченных древесных лесных или садовых отходов, или до 20% опилок.

Способ переработки биомассы растительного происхождения и способ сжигания // 2625223

Изобретение относится к биотехнологии. Предложены варианты способа переработки биомассы растительного происхождения в переработанную, подходящую для использования в качестве топлива.

Противоточная усиленная кислородом торрефакция // 2623225

Изобретение описывает способ торрефакции биомассы в торрефакционном реакторе с получением обожженной биомассы и газов торрефакции, в котором в торрефакционный реактор в первом положении реактора подают содержащий кислород газ так, чтобы кислород вступил в реакцию с компонентами газов торрефакции с выделением теплоты, и в котором газы торрефакции отводят из торрефакционного реактора во втором положении торрефакционного реактора, и в котором первое положение расположено ниже по потоку от второго положения относительно направления движения биомассы в торрефакционном реакторе, так что газы торрефакции двигаются в торрефакционном реакторе в противоток движению биомассы, и при котором биомасса на входе в торрефакционный реактор имеет температуру от 30°С до 230°С.

Способ торрефикации биомассы, включающий в себя стадию охлаждения реакции торрефикации // 2615169

Изобретение раскрывает способ торрефикации высушенной и нагретой биомассы, включающий в себя этап охлаждения упомянутой биомассы в течение реакции торрефикации в зоне торрефикации агрегата для торрефикации, так чтобы по меньшей мере частично нейтрализовать повышение температуры в зоне торрефикации, возникающее от экзотермических реакций торрефикации в зоне торрефикации, причем упомянутая биомасса является древесной биомассой из ели или эвкалипта.

Способ и устройство для рафинирования брикетов // 2613327

Изобретение описывает способ рафинирования брикетов, прессованных из биомассы, включающий следующие этапы: предоставление брикетов, прессованных из биомассы и выполнение тепловой обработки брикетов при нагревании до температуры между 210°С и 390°С в течение времени от 1 до 30 мин.

Фотонный радиолиз отходов // 2607632

Изобретение раскрывает способ получения продукта из отходов, включающий: a) обеспечение отходов; b) воздействие на отходы низкочастотным макроволновым излучением с длиной волны в диапазоне от 700 нм до 1 мм, с достижением температуры от 205°С до 900°С и давления от 1,0 бар до 19,0 бар, с образованием вследствие этого угля; при этом указанные отходы подвергают воздействию излучения в реакционном сосуде, имеющем двойную металлическую стенку, с обеспечением нагрева наружной металлической стенки указанного реакционного сосуда с помощью первичного источника излучения, нагретого до по меньшей мере 700°С, вследствие чего указанная наружная стенка препятствует переносу тепловой энергии путем проводимости и конвекции и в результате чего указанная наружная металлическая стенка представляет собой вторичный источник излучения для указанного материала, содержащегося в пределах указанной внутренней металлической стенки; и где указанные отходы содержат углерод в количестве от 9 до 85%, водород в количестве от 1 до 15% и кислород в количестве от 0 до 65% в пересчете на сухую массу материала.

Способ и система для эффективного обжига биомассы // 2605416

Изобретение раскрывает способ обжига древесной щепы, содержащий этапы, на которых: а) нагревают древесную щепу по меньшей мере в одной зоне нагрева таким образом, чтобы температура древесной щепы достигла диапазона температуры обжига в интервале 240-400°С; и б) обжигают нагретую древесную щепу с этапа а) в отдельной зоне обжига путем поддержания температуры в пределах диапазона температур обжига, причем нагретую древесную щепу с этапа а) подают в зону обжига в ее верхнюю часть, и обожженный материал извлекают из зоны обжига в ее нижней части таким образом, что древесная щепа движется вниз через зону обжига под действием силы тяжести, при этом в отдельную зону обжига не подается внешний нагрев; температуру обжига контролируют посредством измерения температуры поверхности древесной щепы с использованием первого ИК термометра в верхней части зоны обжига и второго ИК термометра в нижней части зоны обжига; и температуру поддерживают в пределах интервала температуры обжига путем управления количеством воздуха или кислорода, вводимого в зону обжига.

Способ производства высушенного горючего материала // 2604724

Изобретение раскрывает способ производства высушенного горючего материала, включающий в себя: этап смешивания со смешиванием множества частиц, изготовленных из горючего материала, содержащего влагу, и дегидрирующей жидкости, изготовленной из эмульсии, содержащей синтетическую смолу, для формирования смеси, в которой поверхности частиц вступают в контакт с дегидрирующей жидкостью; а также этап сушки с формированием покрытия из синтетической смолы, изготовленного из дегидрирующей жидкости, высушенной на поверхностях частиц, с испарением влаги из частиц, чтобы сформировать покрытые частицы, включающие в себя частицы, имеющие пониженный процент влагосодержания, и покрытие из синтетической смолы, которое покрывает поверхность частиц, причем синтетическая смола, содержащаяся в дегидрирующей жидкости, представляет собой акриловую смолу, уретановую смолу или поливинилацетатную смолу, при этом получают высушенный горючий материал, образованный из покрытых частиц.

Способ переработки помёта птиц в топливные брикеты // 2599130

Изобретение раскрывает способ переработки помета птиц в топливные брикеты, предусматривающий предварительную подготовку компонентов исходного сырья, дозирование каждого компонента, измельчение исходного сырья, смешивание в смесителе принудительного типа с получением однородной массы, подготовленную массу подают в загрузочную воронку брикетера, в котором происходит уплотнение массы и формование формы и длины брикета, последующую сушку брикетов, при этом измельчение исходного сырья осуществляют после его перемешивания в смесителе, перед подачей на брикетирование, измеряют влажность полученной после измельчения массы и в зависимости от ее величины выбирают величину давления формования брикетов из диапазона 0, 2-1,0 МПа, сушку брикетов осуществляют в диапазоне температур 50-100°С в три этапа с различной выдержкой времени на каждом этапе, причем на первом этапе при температуре 50-60°С в течение 20-40 минут, на втором этапе при температуре 75-85°С в течение 3-4 часов, а на третьем этапе при температуре 80-100°С в течение 50-70 минут, затем брикеты охлаждают до температуры 40-30°С естественным или принудительным путем.

Аппарат для производства твердого топлива и способ производства твердого топлива // 2598375

Изобретение раскрывает аппарат (10; 110; 210; 310) для производства твердого топлива, включающий в себя: средство (10А; 210A; 310A) для изготовления смеси, выполненное чтобы изготавливать смесь (3) путем перемешивания горючих отходов (1), содержащих влагу, и дегидрирующего агента (2), служащего для ускорения удаления влаги из горючих отходов; средство (30; 130; 230) для хранения смеси, выполненное в виде цилиндра и с возможностью его вращения, и с возможностью хранения смеси (3) во внутреннем пространстве (30S; 130S, 230S); средство (33) для забора воздуха, выполненное с возможностью подачи атмосферного воздуха в средство для хранения смеси; средство (41; 241) отвода воздуха, выполненное с возможностью выпуска отработавшего воздуха из средства для хранения смеси; приводное устройство (51; 151; 251), выполненное с возможностью вращения средства для хранения смеси; средство (60; 160; 260) управления, выполненное с возможностью управления работой приводного устройства; и средство (72; 272) для измельчения, выполненное с возможностью измельчения смеси (3), содержащейся в средстве для хранения смеси, при этом дегидрирующий агент представляет собой вещество для обработки, изготовленное из эмульсии, содержащей синтетическую смолу; и средство для измельчения размещено вдоль внутренней периферийной стены (31; 231) средства для хранения смеси и выполнено с возможностью перемещения смеси (3) вверх во внутреннем пространстве и с обеспечением смеси (3) возможности свободного падения сверху во внутреннем пространстве с помощью вращения средства для хранения смеси.

Состав для получения топливного брикета // 2629365

Изобретение раскрывает состав для получения топливного брикета, содержащий мелкозернистый углеродсодержащий материал минерального происхождения, в качестве связующего мелассу и известьсодержащий компонент, характеризующийся тем, что в качестве известьсодержащего компонента использован фильтрационный осадок свеклосахарного производства при следующем соотношении компонентов, масс. %: меласса 2,7-3,5; фильтрационный осадок (известьсодержащий компонент в пересчете на Са(ОН)2) 0,27-0,77; мелкозернистый углеродсодержащий материал минерального происхождения - остальное. Техническим результатом изобретения является снижение зольности и повышение прочности топливных брикетов, улучшение экологичности и безопасности технологического процесса производства, снижение выхода вредных летучих веществ при сжигании топливного брикета.2 табл.

Комплекс оборудования для производства топливных и кормовых брикетов и гранул // 2639707

Изобретение раскрывает комплекс оборудования для производства топливных и кормовых брикетов и гранул, включающий измельчитель, сушилку, бункер-дозатор, смеситель, формовочное устройство, охладитель брикетов, устройство подачи жидких компонентов, при этом он снабжен измельчителем рулонов, тюков соломы и древесного сырья, дробилкой резки соломы и измельченного древесного сырья, соединенной пневмотрубопроводом с вентилятором и циклоном со смесителем, который соединен транспортером с бункером-охладителем или норией с охладительной колонкой гранул, а формовочное устройство выполнено в виде брикетировщика-гранулятора. Применение комплекса позволит увеличить годовую загрузку универсального комплекса оборудования для производства кормовых и топливных брикетов и гранул с различным содержанием исходных кормовых или топливных компонентов. 2 ил.

Способ и устройство для получения топлива из биомассы // 2640809

Изобретение раскрывает способ для получения топлив из биомассы, в котором биомассу подвергают тепловой обработке в температурном диапазоне от 150 до 300°C, реакторе (11) с давлением, повышенным паром и воздухом, в котором давление по завершении обработки сбрасывают, при этом увеличенный от сброса давления объем пара и других газов временно накапливают в контейнере (14) с адаптивным объемом, а пар и другие газы подвергают теплообмену по меньшей мере в одном теплообменнике (13) так, что конденсируемые газы конденсируются и выделяют теплоту конденсации по меньшей мере в одном теплообменнике (13). Также раскрывается устройство для получения топлив из биомассы. Технический результат заключается в оптимизации производственных затрат и снижении вредных выбросов в атмосферу при получении топлива из биомассы. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 пр., 2 ил.

Способ и система для обработки лигнина // 2642787

Изобретение относится к способу и системе для отделения лигнина от лигнинсодержащей жидкостной среды, такой как черный щелочной раствор, получаемый на предприятии переработки целлюлозы, и к обработке отделенного лигнина. Способ отделения лигнина от лигнинсодержащей жидкостной среды, такой как жидкость, получаемая в способе переработки биомассы, например, из черного щелочного раствора, получаемого на предприятии переработки целлюлозы, и обработки отделенного лигнина, включает: осаждение лигнина из лигнинсодержащей жидкостной среды, последующее подвергание лигнина гидротермальной карбонизации во влажном состоянии, и извлечение углеродсодержащего материала, полученного из лигнина в результате проведения карбонизации после осуществления гидротермальной карбонизации, причем способ дополнительно включает: регулирование размера частиц углеродсодержащего материала путем доведения величины pH лигнина во влажном состоянии перед проведением гидротермальной карбонизации до величины, превышающей 7, предпочтительно превышающей 8. Заявлены также система, углеродсодержащий продукт и применение продукта. Технический результат – получение углеводородного продукта с регулируемым размером частиц и повышение рентабельности способа. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ получения угольных брикетов // 2645218

Изобретение описывает способ получения древесно-угольных топливных брикетов, включающий измельчение, смешивание и прессование с предварительным подогревом смеси до 80-100°С при давлении 170-200 МПа и влажности 10-12%, характеризующийся тем, что при подготовке смеси в уголь добавляют 5-10 мас.% опилок. Технический результат заключается в снижении количества опилок (связующего) при обеспечении необходимого уровня прочности угольных брикетов. 8 пр., 2 табл.