Способ получения биотоплива из растительного сырья и устройство для его осуществления



Владельцы патента RU 2743011:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) (RU)

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и ресурсосбережению. Предложен способ получения твердого биотоплива из растительного сырья с использованием термоустановки, в котором с целью повышения эффективности прилипания листьев к мелкой древесине поддерживают их в массовом соотношении 1:2 и выдерживают в термоустановке температуру в пределах 80-100°С. Предложена также установка для осуществления указанного способа. Технический результат - обеспечение безопасности способа получения биотоплива из растительного сырья. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и ресурсосбережению, в частности к альтернативным энергетическим ресурсам, используемых, как для промышленных, так и для бытовых нужд, способу и устройству получения твердых топливных брикетов из опавших листьев и мелкой древесины, а также к выработке биогаза из органических растительных отходов, возможно представляющих и обладающих вредными и опасными свойствами, на почве содержания в них тяжелых металлов, химических, техногенных и биогенных веществ.

Поиск, анализ научных изысканий и разработка способа и устройства по переработке опавших листьев и мелкой древесины в биотопливо велась на базе лаборатории техносферной безопасности кафедры химии и экологии.

Гипотезой научно-технического решения является возможность использования опавших листьев и мелкой древесины в качестве полезного и резервного сырья для получения биотоплива.

В мировой практике есть пример производства такого биотоплива - Британская компания BioFuelsInternationa. При предварительной подсчитанной годовой массе листьев в городе Набережные Челны потенциально возможное количество тепла может составить около 200 тыс. Гкал. Это говорит о том, что использование листьев в качестве сырья для биотоплива экономически целесообразно, так как этим количеством тепла можно обеспечить несколько десяток котельных и дровяных печей.

Известна установка переработки твердых бытовых отходов путем сжигания и температурного обеззараживания [1], состоящая из газогенератора и центрифуги для очистки горючего газа.

Недостатком [1] является то, что установка требует дополнительных затрат на органическое топливо и при этом отсутствует система непрерывной подачи органического топлива и отвода золы, отсутствует система утилизации и обеззараживания органических веществ и использование попутно образующейся тепловой энергии для получения полезной продукции и при этом не предусмотрены технологические датчики.

Известна установка переработки древесины в горючий газ в газогенераторе, используя пиролиз [2], состоящий из устройства, предназначенного для термического разложения органических полимеров.

Недостатком [2] является то, что эта установка требует дополнительных затрат на органическое топливо, при этом установка использует пиролиз, превращая древесину в горючий газ, в газогенераторе не контролируется технологические процессы датчиками, не учитывает приемов обеспечения техники безопасности.

Наиболее близким по существу заявляемого изобретения, прототипом, является установка для обеззараживания и утилизации илового осадка очистных сооружений[3], включает газогенератор и центрифугу для очистки горючего газа и оснащена бактерицидной ультрафиолетовой лампой. Предусмотрено устройство для размешивания илового осадка с древесными опилками и опавшими листьями в соотношении 1:1. Устройством просушивается смесь из илового осадка, древесных опилок и опавших листьев и далее шнековым прессом гранулируется просушенная смесь в брикеты. Технологический цикл контролируется датчиками температуры, влажности, давления и определения объема брикетов и золы.

Недостатком прототипа [3] является то, что устройство предназначено только для обеззараживания и утилизации илового осадка очистных сооружений г не имеет конструктивно-технологические элементы для переработки опавших листьев и мелкой древесины в твердое биотопливо.

Целью настоящего предлагаемого технического решения является обеспечение безопасности способа получения твердого биотоплива из растительного сырья и устройство для его осуществления путем контроля влажности, механической прочности, степени теплоемкости и теплоты сгорания и технологией его получения и с обеспечением нужной температуры, давления, согласно стандартным требованиям - ГОСТа. Для получения биотоплива используют термоустановку путем контроля, технологического цикла: температурного, влажностного режима, давления, объема поступающего и выходного материала.

Поставленная цель предлагаемого способа получения твердого биотоплива из растительного сырья достигается с помощью использования термоустановки, которая направлена на повышение эффективности прилипания листьев к мелкой древесине путем подержания их соотношения в массовом отношении 1:2 и выдержкой в термоустановке температуры в пределах 80-100°С.

Устройство для получения твердого биотоплива из растительного сырья согласно предложенного способа имеет компрессор, как всасывающий узел, сепаратор для очистки мелкой древесины и опавших листьев от посторонних примесей, для нагревания и поддержания температуры в пределах 80-100°С устройство оснащено термоустановкой, а для повышения безопасности и эффективности дополнительно оснащено установкой для размешивания мелкой древесины и листьев прессующим шнеком и дополнено функционально связующим, регулирующим и комплектующим узлом: для регулирования получения твердого биотоплива из растительного сырья установлены цифровые информационные датчики: влажности смеси листьев и мелкой древесины, температуры и давления, а для передачи их параметров предусмотрена приставка, передающая их в регистрирующее устройство оператора-компьютера.

Дополнением к поставленной цели предлагаемого способа получения твердого биотоплива и устройства его осуществления является и включение в технологический процесс конструктивно зависимых последовательно функционирующих элементов: уборочной техники листьев, емкости для хранения листьев, компрессора (вытяжного насоса) как всасывающего узла, сепаратора для очистки мелкой древесины и опавших листьев от посторонних примесей, резного устройства для измельчения мелкой древесины с листьями, термоустановки с температурным датчиком, транспортера для подачи сырья; прессующего шнека, универсального цифрового датчика для контроля технологических параметров, датчика для определения влажности сырья (листьев и мелкой древесины), датчика для контроля давления в технологической системе (узлах), температурного датчика, цифрового датчика для оценки качества характеристики брикетов; приставки для передачи данных датчиков, компьютера-оператора.

Сущность заявляемого технического решения поясняется схемой, на которой изображено устройство для получения твердого биотоплива из растительного сырья, где указаны технологические элементы: 1 - уборочная техника листьев, 2 - емкость для хранения листьев, 3 - вытяжной насос, 4 - сепаратор для очистки мелкой древесины и опавших листьев от посторонних примесей, 5 - резное устройство для измельчения мелкой древесины с листьями, 6 - термоустановка (термостат) с температурным датчиком, 7 - транспортер для подачи сырья, 8 - прессующий шнек, 9 - универсальный цифровой датчик для контроля технологических параметров, 10 - датчик влажности листьев и мелкой древесины, 11 - датчик давления, 12 - датчик температуры, 13 - цифровой датчик для характеристики брикетов, 14 - приставка для передачи данных персональных датчиков и универсального датчика, 15 -компьютер-оператор.

Устройство работает следующим образом. Опавшие листья собираются с помощью уборочной техники 1 в емкость для хранения 2. Далее с помощью вытяжного воздушного насоса, то есть втягующего компрессора, как всасывающий узел 3 листья подаются в сепаратор для очистки мелкой древесины и опавших листьев от посторонних примесей 4. После очистки растительного сырья переходит в резное устройство для измельчения мелкой древесины с листьями 5. Измельченная однородная масса подается с помощью транспортера 7 в термостат с температурным датчиком для поддержания нужной температуры 6. Полученная смесь просушивается в установке за счет полученного тепла в процессе термостате. И далее, измельченная древесно-листовая смесь гранулируется в шнековом прессе 8 в брикеты, которые размещают в термостат для приготовления брикетов. Датчики, контролирующие технологический процесс, расположены последовательно в конструктивно функциональных узлах устройства: 9,10,11,12,13,14,15. Термоустановка работает за счет образованных брикетов на автоматическом термическом режиме, температура внутри установки контролируется датчиком 12 и при этом, часть вырабатываемого горючего газа, около 50 процентов, идет на собственное поддержание процесса выработки тепла, в среднем 80-100 градусов по Цельсию. Притермическом процессе в термостате образуется тепловая энергия, которая используется с целью повышения его эффективности прилипания листьев к древесине и усиления образования брикетов. Комплекс завершающих технологических процессов в способе получения биотоплива в устройстве контролируется с помощью универсального цифрового датчик для обеспечения техносферной и пожарной безопасности 9. Если появится не сгоревшая масса в устройстве, то она удаляется с помощью средства выброса, после определения качества цифровым датчиком для характеристики брикетов 13. В устройстве имеется приставка с регистратором для передачи технологических данных датчиков 14 в компьютер 15.

Предлагаемый способ и устройство удовлетворяет критериям новизны, так как при определении уровня техники не обнаружено средство, которому присущи идентичные (то есть совпадающие по исполняемой ими функции и форме выполнения этих признаков) всем признакам, перечисленным в формуле способа и устройства и включая характеристику назначения.

Заявленное техническое решение можно реализовать в производстве для охраны окружающей среды и ресурсосбережению. Способ и устройство для получения твердых топливных брикетов из опавших листьев и мелкой древесины направлены для обеспечения охраны окружающей среды посредством использования известных стандартных технических устройств и оборудования. Это соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к способам и устройствам.

Использованные источники:

1. Бикбау М.Я., Луговкина В.Н. Комплексная переработка твердых бытовых отходов. - М.: ОАО "Московский институт материаловедения и эффективных технологий", 2006.

2. Мадорский С.Термическое разложение органических полимеров. - М: Мир, 1967.- 328 с.

3. Патент РФ №172829, МПК C02F 11/10, C02F 11/12, F2G 7/00. Устройство для обеззараживания и утилизации илового осадка очистных сооружений. Приоритет от 09.03.2016., Опубликовано 26.07.2017. Бюл. №21.

1. Способ получения твердого биотоплива из растительного сырья с использованием термоустановки, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности прилипания листьев к мелкой древесине поддерживают их в массовом соотношении 1:2 и выдерживают в термоустановке температуру в пределах 80-100°С.

2. Устройство для получения твердого биотоплива из растительного сырья способом по п.1, включающее компрессор как всасывающий узел, сепаратор для очистки от посторонних примесей и отличающееся тем, что для нагревания и поддержания температуры в пределах 80-100°С устройство оснащено термоустановкой, а для повышения безопасности и эффективности дополнительно оснащено установкой для размешивания мелкой древесины и листьев, прессующим шнеком и дополнено функционально связующим, регулирующим и комплектующим узлом: для регулирования получения твердого биотопива из растительного сырья установлены цифровые информационные датчики: влажности смеси листьев и мелкой древесины, температуры и давления, а для передачи их параметров предусмотрена приставка, передающая их в регистрирующее устройство оператора-компьютера.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области технологии получения брикетов из углеродного материала, применяемых в качестве восстановителя для получения технического кремния и других металлургических процессов.

Изобретение описывает топливо, содержащее твердый компонент и окислитель, характеризующееся тем, что в качестве твердого компонента используется ультрадисперсный порошок углерода, а в качестве окислителя - жидкий оксид диазота при соотношении, мас.%: порошок углерода 12,0, оксид диазота 88,0.

Настоящее изобретение относится к способу производства топливных брикетов, включающему измельчение, сушку, дозирование, подачу, смешивание со связующим веществом с увлажнением, прессование, брикетирование изготовленных изделий на основе смеси соломенной резки с древесными опилками, при этом в качестве связующего вещества используют соломенную муку с фракцией до 1 мм и используют соломенную резку с размером частиц длиной до 150 мм, а древесные опилки - размером до 50 мм; при следующем соотношении компонентов, мас.%: соломенная резка 40-43%; древесные опилки 40-43%; соломенная мука 10-15%; вода остальное, при этом прессование осуществляют при давлении не более 50 кПа.

Изобретение относится к cпособу получения формованного топлива, который включает измельчение угля до размера частиц менее 2,5 мм, смешивание с измельченной связующей добавкой, прессование при нагреве смеси и давлении 170-200 МПа, характеризующийся тем, что в качестве связующей добавки используют отруби с размером частиц менее 1 мм в количестве 4-20 мас.

Изобретение относится к способу получения топливного брикета из биомассы растительного происхождения, содержащему этапы, на которых: i) обеспечивают биомассу растительного происхождения; ii) проводят пиролиз биомассы растительного происхождения с получением карбонизованной биомассы и пиролизной жидкости; iii) разделяют пиролизную жидкость на водосодержащую фракцию и смолистую фракцию, причем смолистая фракция является несмешиваемой с водосодержащей фракцией; iv) формируют шихту смешением карбонизованной биомассы с водосодержащей фракцией и смолистой фракцией пиролизной жидкости; v) формуют шихту в брикет; vi) проводят отжиг брикета шихты, причем на этапе iv) формирование шихты включает: смешивание карбонизованной биомассы с водосодержащей фракцией пиролизной жидкости с получением первой смеси; смешивание первой смеси со смолистой фракцией пиролизной жидкости с получением шихты.

Изобретение раскрывает углеродсодержащий материал для получения топливного брикета, содержащий карбонизованную биомассу растительного происхождения и связующее, которое включает: i) водосодержащую фракцию пиролизной жидкости, полученную разделением пиролизной жидкости отстаиванием, причем пиролизная жидкость образована при пиролизе биомассы растительного происхождения, и ii) смолистую фракцию пиролизной жидкости, полученную разделением пиролизной жидкости отстаиванием, причем пиролизная жидкость образована при пиролизе биомассы растительного происхождения, причем смолистая фракция является несмешиваемой с водосодержащей фракцией, причем количество водосодержащей фракции по отношению к количеству смолистой фракции составляет от 4,16:1 до 6,25:1 по массе.

Изобретение раскрывает способ сбора мелкодисперсного угля, который включает обезвоживание суспензии жидких отходов обогащенного угля, имеющей содержание твердых частиц 30% по массе или меньше, для получения мелкодисперсного угля, имеющего размер частиц 1000 мкм или меньше и водосодержание от приблизительно 5% до приблизительно 20% по массе, причем обезвоживание суспензии жидких отходов обогащенного угля включает в себя центрифугирование суспензии в центрифуге со сплошным ротором, при этом центрифуга содержит вращающийся ротор, вращающийся шнек и переливную перегородку, где мелкодисперсный уголь содержит по меньшей мере 95% по массе твердых частиц, содержащихся в суспензии жидких отходов обогащенного угля.

Изобретение описывает композицию для получения твердого древесного топлива, включающая древесное сырье и связующее на основе камеди, при этом в качестве связующего композиция содержит продукт взаимодействия уксусного ангидрида и ксантановой камеди при массовом соотношении ксантановая камедь:уксусный ангидрид 1:0,25-0,5, при массовом соотношении древесного сырья и связующего 1:0,01-0,02.

Изобретение раскрывает модификатор горения твердого или газообразного топлива, включающий катализатор горения и органический растворитель, характеризующийся тем, что в качестве катализатора горения содержит ацетилацетонат железа (III), а в качестве органического растворителя - этанол при следующем соотношении компонентов, мас.%: ацетилацетонат железа (III) 3-10; органический растворитель 90-97.

Изобретение относится к способу обработки материала на основе лигнина. Способ включает обработку лигнина, извлеченного из лигноцеллюлозного сырья способом гидротермальной карбонизации при повышенной температуре, в результате чего получают карбонизированный лигнин с повышенным содержанием углерода, и стабилизацию полученного карбонизированного лигнина в инертной атмосфере при температуре проведения стабилизации, которая превышает температуру осуществления способа гидротермальной карбонизации.

Настоящее изобретение относится к способу производства топливных брикетов, включающему измельчение, сушку, дозирование, подачу, смешивание со связующим веществом с увлажнением, прессование, брикетирование изготовленных изделий на основе смеси соломенной резки с древесными опилками, при этом в качестве связующего вещества используют соломенную муку с фракцией до 1 мм и используют соломенную резку с размером частиц длиной до 150 мм, а древесные опилки - размером до 50 мм; при следующем соотношении компонентов, мас.%: соломенная резка 40-43%; древесные опилки 40-43%; соломенная мука 10-15%; вода остальное, при этом прессование осуществляют при давлении не более 50 кПа.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2019-04-19 2021-02-12T11:20:41
Наверх