Установка для получения биотоплива из березовой коры

Изобретение раскрывает установку для получения биотоплива из березовой коры, включающую буферный запас кусковых фракций березовой коры, секционный реактор прямого нагрева, сборник конденсата, приемник газов, теплогенератор, бункер-накопитель карбонизированной шихты, пресс-гранулятор, камеру охлаждения, участок упаковки продукта, систему межоперационных связей, отличающуюся тем, что установка снабжена участком объемного трехосного прессования технологических брикетов из кусковых фракций березовой коры, дезинтегратором карбонизированной биомассы, сепаратором для отделения частично торрефицированных частиц шихты. Технический результат заключается в получении биотоплива из березовой коры путем термомодификации кусковых фракций коры, придания ей новых свойств, позволяющих получить тонкоизмельченную карбонизированную шихту для получения гранулированного энергоэффективного биотоплива. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области лесоперерабатывающей промышленности и может быть использовано для утилизации технологических отходов в виде березовой коры на деревообрабатывающих и целлюлозно-бумажных предприятиях.

Одно из направлений решения проблемы утилизации биомассы древесных отходов – использование их в качестве гранулированного термомодифицированного биотоплива.

Одним из определяющих технологических факторов таких решений является предварительное тонкое механическое измельчение исходного сырья, что технически достижимо для древесины, но не решено для измельчения древесной березовой коры из-за особенностей ее физико-механических свойств и строения. Многотоннажные запасы березовой коры в виде кусковых отходов складируются в отвалы и не утилизируются, представляют большую экологическую и пожарную опасность.

Предлагаемое изобретение позволяет решить обозначенную проблему и обеспечить тонкое измельчение биомассы березовой коры для получения из нее энергоэффективного биотоплива.

Известна установка для обжига измельченного лигноцеллюлозного материала и получения торрефицированного материала (патент RU2534085, С2, 2010 г.), включающая в себя осушитель для снижения влажности обрабатываемого материала, реактор обжига материала в инертной среде без доступа кислорода, систему трубопроводов для перемещения и охлаждения полученного продукта и газа.

Недостатком установки является ограничение по фракционному составу обрабатываемого сырья крупнокусковых древесных отходов, в частности отходов окорки березовых сортиментов, из-за невозможности тонкого механического измельчения березовой коры из-за особенностей ее строения и физико-механических свойств.

Известна установка для торрефикации биомассы, содержащая устройство для подачи тонкоизмельченной биомассы во вращающемся реакторе торрефикации, соединенным с нагревателем, средства для сбора, охлаждения и транспортировки торрефицированного продукта (патент RU2559491, С2, 2011 г.).

Недостаток установки тот же, что и в предыдущем аналоге.

Известна система для обжига биомассы, включающая тороидальный реактор с кипящим слоем, узел ввода тонкоизмельченной биомассы в камеру сушки частиц биомассы, охлаждающее устройство, систему трубопроводов для подачи и отвода агента обработки, узел вывода торрефицированной биомассы (патент RU2596743, С2, 2012 г.).

Это техническое решение наиболее близко к заявляемому и принято за прототип.

Недостатком прототипа является необходимость применения только мелкоизмельченной биомассы, невозможность перерабатывать в высококвалитетное топливо кусковые фрагменты березовой коры без предварительного измельчения.

Целью и техническим результатом изобретения является решение задачи переработки березовой коры в квалитетное биотопливо без предварительного механического измельчения до мелкодисперсной зернистой фракции.

Это достигается тем, что установка снабжена участком объемного трехосного прессования технологических брикетов из кусковой фракционной березовой коры, дезинтегратором карбонизированной биомассы, сепаратором для отделения частично торрефицированных частиц шихты, а технологические брикеты формируют плотностью 0,2÷0,6 т/м3 и обвязывают крупноячеистой сеткой из органического нетермостойкого материала, а устройство дополнительно снабжено увлажнителем измельченной термомодифицированной шихты.

На фиг. 1 изображена блок-схема установки для получения биотоплива из березовой коры. На фиг. 2 – технологический брикет из коры березы.

Установка для получения биотоплива из березовой коры включает буферный запас кусковых фракций березовой коры 1, участок объемного трехосного прессования технологических брикетов из кусковых фракций коры березы 2, секционный реактор прямого нагрева 3 с зонами I, II, III, приемный затвор ПЗ, разгрузочный затвор РЗ, сборник конденсата 4, приемник газов 5, теплогенератор 6, дезинтегратор 7, сепаратор 8, бункер-накопитель карбонизированной шихты 9, увлажнитель 10, пресс-гранулятор 11, камеру охлаждения гранул 12, участок упаковки торрефицированных гранул 13, технологический брикет 14 с крупноячеистой сеткой 15, систему межоперационных связей a, b, c, d.

Установка для получения биотоплива из березовой коры работает следующим образом.

Кусковые фракции березовой коры из буферного запаса 1 подаются порционно на участок объемного трехосного прессования технологических брикетов из кусковых фракций коры березы 2, где из них формируется технологический брикет 14 плотностью 0,2÷0,6 т/м3 размерами l*h*f, который обвязывается крупноячеистой сеткой из органического нетермостойкого материала 15. Партию технологических брикетов загружают в трехсекционный реактор прямого нагрева 3 в зону сушки I через приемный затвор ПЗ. Зона I отделена от зоны II перегородкой. Сушка технологических брикетов осуществляется при температуре 104÷1800С до влажности 8÷10% в газовой среде, которая создается теплоносителем а, подаваемым из теплогенератора 6 в виде инертного топочного газа с минимальным содержанием кислорода. Под воздействием высокой температуры агента сушки материал сетки деструктируется и технологические брикеты рассыпаются, создавая рыхлый ковер из коры березы, обеспечивающий доступ сушильного агента к фракциям коры. После удаления из коры влаги партия высушенной коры через открытую перегородку поступает в зону II, после чего перегородки смежных зон закрывают. В зоне II высушенная кора обрабатывается нейтральным газовым агентом при температуре 250÷2700С. Одновременно зона I освобождается от науглероженной массы и загружается новыми технологическими брикетами. Процесс термообработки коры протекает на стадии предпиролиза с выделением экзотермического тепла и выделением из биомассы коры березы комплекса газообразных компонентов – пиролизного газа, азота и др. и конденсата смолистых веществ, скапливающихся в нижней части зоны, откуда удаляется в сборник конденсата 4.

При предпиролизе биомасса коры, состоящая из полимеров целлюлозы, гемицеллюлоз и лигнина термомодифицируется, проходит реакцию разложения, приводящую к изменению свойств биомассы. Дегазирование массы с выделением СО2, Н2О и органических летучих компонентов сопровождается существенной потерей массы материала до 30%, потери энергии при этом ограничены 10%. Происходит карбонизация преобразованной массы, изменяются ее физико-механические свойства, увеличивается хрупкость и гидрофобность. Образовавшийся инертный без содержания кислорода газ с высокой температурой удаляется в приемник газов 5 и частично в теплогенератор 6, где подмешивается к теплоносителю, а часть подается в секцию I для формирования агента сушки.

Термомодифицированная преобразованная биомасса через открытую заслонку подается в зону охлаждения III, после чего заслонка закрывается, а масса доводится до температуры 80÷1000С. Охлажденная относительно однородная масса через разгрузочный затвор РЗ удаляется из реактора и поступает в дезинтегратор 7, где измельчается до мелкодисперсной фракции и подается далее в сепаратор 8 для сортировки. Отсев в виде некондиционных фрагментов размером 3÷6 мм возвращается по пути с в дезинтегратор, фракции размером более 6 мм по пути d в зону II реактора. После сепарации однородная тонкодисперсная термомодифицированная масса поступает в бункер-накопитель карбонизированной шихты 9 и увлажняется парогазовой смесью из увлажнителя 10 для придания улучшенных адгезивных свойств лигнину. Увлажненная шихта поступает в пресс-гранулятор 11, где производится формирование из нее топливных гидрофобных энергоэффективных гранул, которые конденсируются в камере охлаждения гранул 12 и складируются на участке 13.

В результате решается задача переработки березовой коры в квалитетное биотопливо без предварительного механического измельчения до мелкодисперсной зернистой фракции.

1. Установка для получения биотоплива из березовой коры, включающая буферный запас кусковых фракций березовой коры, секционный реактор прямого нагрева, сборник конденсата, приемник газов, теплогенератор, бункер-накопитель карбонизированной шихты, пресс-гранулятор, камеру охлаждения, участок упаковки продукта, систему межоперационных связей, отличающаяся тем, что установка снабжена участком объемного трехосного прессования технологических брикетов из кусковых фракций березовой коры, дезинтегратором карбонизированной биомассы, сепаратором для отделения частично торрефицированных частиц шихты.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что технологические брикеты формируют плотностью 0,2÷0,6 т/м3 и обвязывают крупноячеистой сеткой из органического нетермостойкого материала.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно снабжена увлажнителем измельченной карбонизированной шихты.



 

Похожие патенты:
Изобретение раскрывает пеллеты из гидролизного лигнина, выполненные в виде топливных гранул, спрессованных из гидролизного лигнина, полученного методом гидролиза древесных отходов растворами серной кислоты, характеризующиеся тем, что перед переработкой гидролизный лигнин обогащается производными отходами гидролизного производства, а перед прессованием проходит тонкую очистку с сортировкой на фракции с последующим удалением минеральных элементов и уменьшением зольности.

Изобретение описывает способ изготовления топливных брикетов из древесных отходов, включающий загрузку древесных отходов, их прессование и сушку, при этом после загрузки древесных отходов дополнительно производят их уплотнение ультразвуком с последующим одновременным прессованием и обработкой древесных отходов высокочастотным электрическим полем.

Изобретение раскрывает топливные брикеты из двухкомпонентной смеси древесного происхождения: первый компонент - измельченные древесные отходы деревозаготовительных предприятий и/или предприятий деревопереработки, а второй компонент - древесный уголь, при этом двухкомпонентная смесь представлена в виде гомогенизированного композиционного материала, полученного компаундированием матрицы из измельченных древесных отходов и упрочняющих дисперсных частиц древесного угля, осуществляемым в два этапа: первый этап - при совмещении следующих одновременно протекающих процессов: сушка древесных отходов с исходной естественной влажностью, диспергирование исходного древесного угля и адсорбция матрицей диспергированного древесного угля; а второй этап - в процессе брикетирования композиционного материала, предпочтительно, экструзией, причем совмещение сушки, диспергирования и адсорбции осуществляют в динамичном закольцованном тепловом потоке смеси топочных газов с выделяемыми в процессе сушки парами влаги древесных отходов, при этом содержание древесного угля в исходном сырье поддерживают в пределах 5÷30 мас.

Изобретение описывает способ получения топливных брикетов из древесных отходов, включающий измельчение, сушку до влажности 12-16%, смешение компонентов смеси, включающей технический гидролизный лигнин, причем подготовку связующей шихты осуществляют путем добавления к техническому гидролизному лигнину 70-80% карбоната натрия 5-10% и дальнейшей механоактивации с последующим добавлением подогретого до 90°C таллового пека 15-20%, полученную шихту в количестве 10-15% смешивают с древесными отходами, измельченными до 1-5 мм в количестве 85-90%, а брикетирование смеси осуществляют при температуре 90±2°C и давлении 45-50 МПа.

Изобретение раскрывает способ автоматизированного управления процессом прессования торфяного топлива, включающий измерение влажности, температуры, расхода сырья и последующее сравнение измеренных данных с значениями, заданными на микроконтроллере, при этом дополнительно включает в себя автоматическое измерение и регулирование давления прессования, скорости движения, а также времени выдержки материала в матричном (прессующем) канале.
Изобретение описывает полено длительного горения, представляющее собой монолитное изделие объемом более 0,5 л и весом более 500 г, содержащее парафин, стеарин, воск или их смеси, древесную муку, измельченную солому, бумагу не более чем 1 мм в диаметре или их смеси, древесные пеллеты до 4 мм в диаметре и с влажностью не более 8%, с массовой долей в %: парафин, стеарин, воск 30-40 древесная мука, измельченная солома, бумага 20-60 древесные пеллеты 10-40 Технический результат заявленного изобретения заключается в увеличении длительности горения полена, а также его однозначной идентификации.
Изобретение раскрывает непрерывный способ получения торрефицированной уплотненной биомассы, включающий стадии:(a) обеспечения подачи уплотненного материала биомассы, (b) погружения уплотненного материала биомассы в горючую жидкость, (c) торрефикации уплотненного материала биомассы в горючей жидкости при температуре или в пределах диапазона температур от примерно 270°C до примерно 320°C в течение периода времени от по меньшей мере 10 минут до примерно 120 минут с образованием торрефицированной уплотненной биомассы, (d) транспортировки торрефицированной уплотненной биомассы из горючей жидкости в ванну с водой и (e) извлечения охлажденной торрефицированной уплотненной биомассы из ванны с водой, при этом торрефицированная уплотненная биомасса, извлеченная на стадии (e), содержит не более чем примерно 20% мас./мас.
Изобретение относится к способу производства обогащенного углеродом материала биомассы, к полученному таким способом материалу, а также к его применению. Способ производства обогащенного углеродом материала биомассы включает стадии: (i) обеспечивают лигноцеллюлозный материал в качестве исходного сырья, (ii) подвергают указанное исходное сырье обработке при температурах в диапазоне от 120°С до 320°С в присутствии субстехиометрического количества кислорода при концентрации О2 или эквивалентов О2 в диапазоне 0,15-0,45 моль/кг высушенного лигноцеллюлозного материала при условии, что полное сгорание лигноцеллюлозного материала требует стехиометрического количества кислорода в герметичном реакционном сосуде, (iii) открывают указанный реакционный сосуд, и (iv) выделяют твердый продукт из реакционной смеси.

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.

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.
Изобретение раскрывает пеллеты из гидролизного лигнина, выполненные в виде топливных гранул, спрессованных из гидролизного лигнина, полученного методом гидролиза древесных отходов растворами серной кислоты, характеризующиеся тем, что перед переработкой гидролизный лигнин обогащается производными отходами гидролизного производства, а перед прессованием проходит тонкую очистку с сортировкой на фракции с последующим удалением минеральных элементов и уменьшением зольности.

Изобретение описывает способ изготовления топливных брикетов из древесных отходов, включающий загрузку древесных отходов, их прессование и сушку, при этом после загрузки древесных отходов дополнительно производят их уплотнение ультразвуком с последующим одновременным прессованием и обработкой древесных отходов высокочастотным электрическим полем.

Изобретение раскрывает топливные брикеты из двухкомпонентной смеси древесного происхождения: первый компонент - измельченные древесные отходы деревозаготовительных предприятий и/или предприятий деревопереработки, а второй компонент - древесный уголь, при этом двухкомпонентная смесь представлена в виде гомогенизированного композиционного материала, полученного компаундированием матрицы из измельченных древесных отходов и упрочняющих дисперсных частиц древесного угля, осуществляемым в два этапа: первый этап - при совмещении следующих одновременно протекающих процессов: сушка древесных отходов с исходной естественной влажностью, диспергирование исходного древесного угля и адсорбция матрицей диспергированного древесного угля; а второй этап - в процессе брикетирования композиционного материала, предпочтительно, экструзией, причем совмещение сушки, диспергирования и адсорбции осуществляют в динамичном закольцованном тепловом потоке смеси топочных газов с выделяемыми в процессе сушки парами влаги древесных отходов, при этом содержание древесного угля в исходном сырье поддерживают в пределах 5÷30 мас.

Изобретение описывает способ получения топливных брикетов из древесных отходов, включающий измельчение, сушку до влажности 12-16%, смешение компонентов смеси, включающей технический гидролизный лигнин, причем подготовку связующей шихты осуществляют путем добавления к техническому гидролизному лигнину 70-80% карбоната натрия 5-10% и дальнейшей механоактивации с последующим добавлением подогретого до 90°C таллового пека 15-20%, полученную шихту в количестве 10-15% смешивают с древесными отходами, измельченными до 1-5 мм в количестве 85-90%, а брикетирование смеси осуществляют при температуре 90±2°C и давлении 45-50 МПа.

Изобретение раскрывает способ получения топливных гранул, включающий дозирование и смешивание активного ила, образующегося на станциях биологической очистки сточных вод, с обезвоживающей добавкой, обезвоживание полученной смеси и последующее формование смеси, при этом используют активный ил с содержанием воды 97-99% масс., в качестве обезвоживающей добавки используют шлам химводоочистки тепловой электрической станции (ТЭС) влажностью не более 3%, дозирование и смешение активного ила с шламом химводоочистки ТЭС осуществляют в соотношении (7-10):(1-2)% масс., полученную смесь обезвоживают в две стадии, при этом на первой стадии осуществляют центрифугирование в течение 1-3 минут до получения смеси влажностью 69-74%, а на второй стадии - осуществляют сушку на ленточной сушилке при температуре 105-115°С в течение 20-40 минут до получения смеси влажностью 40-45%, далее обезвоженную смесь формуют путем гранулирования и затем гранулы покрывают органической добавкой, при этом топливные гранулы содержат, % масс.: активный ил - 65-75, шлам химводоочистки ТЭС - 6-10, органическая добавка - остальное.

Изобретение описывает изделие из древесного угля, содержащее цилиндрическое тело и опорные элементы, причём его донная поверхность выполнена в форме вогнутой линзы, а опорные элементы разделены воздушными проходами-диффузорами, имеющими с внешней стороны арочно-криволинейную конфигурацию и расширяющимися вовнутрь.

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.

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.

Настоящее изобретение относится к экологически чистому и высокоэффективному способу получения твердого топлива с использованием органических отходов с высоким содержанием воды, который включает: (a) стадию смешивания отходов, на которой органические отходы с высоким содержанием воды и твердые бытовые отходы подаются в реактор на Fe основе и смешиваются; (b) стадию гидролиза, на которой в реактор на Fe основе подается высокотемпературный пар для гидролиза смеси; (c) стадию снижения давления, на которой пар из реактора сбрасывается и давление внутри реактора быстро, чтобы обеспечить низкомолекулярный вес органических отходов после стадии (b) или так, чтобы увеличить удельную площадь поверхности бытовых отходов после стадии (b); (d) стадию вакуума или дифференциального давления для удаления воды; и (e) стадию получения твердого топлива, на которой продукт реакции после стадии (d) подвергается естественной сушке и компрессионному прессованию с получением твердого топлива с содержанием воды от 10 до 20%.

Изобретение описывает растопочное средство, содержащее основу, обработанную горючей жидкостью, характеризующееся тем, что основа представляет собой стержни початков кукурузы, причем основа пропитана горючей жидкостью и помещена в герметичную упаковку.

Изобретение раскрывает установку для получения биотоплива из березовой коры, включающую буферный запас кусковых фракций березовой коры, секционный реактор прямого нагрева, сборник конденсата, приемник газов, теплогенератор, бункер-накопитель карбонизированной шихты, пресс-гранулятор, камеру охлаждения, участок упаковки продукта, систему межоперационных связей, отличающуюся тем, что установка снабжена участком объемного трехосного прессования технологических брикетов из кусковых фракций березовой коры, дезинтегратором карбонизированной биомассы, сепаратором для отделения частично торрефицированных частиц шихты. Технический результат заключается в получении биотоплива из березовой коры путем термомодификации кусковых фракций коры, придания ей новых свойств, позволяющих получить тонкоизмельченную карбонизированную шихту для получения гранулированного энергоэффективного биотоплива. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх