Способ получения твердого топлива из биомассы и устройство для производства твердого топлива из биомассы
Изобретение относится к получению твердого топлива из биомассы. Предложен способ получения твердого топлива из биомассы, включающий в себя стадию карбонизации путем нагревания формованного изделия из биомассы, образовавшегося путем формования первичного материала биомассы, в барабанной печи с внешним типом нагревания, при этом перед стадией карбонизации путем нагревания формованное изделие из биомассы вводится в зону основной части барабанной печи без нагревания, где барабанная печь включает зону без нагревания, которая предусмотрена на входной стороне основной части барабанной печи и не снабжена нагревательным элементом на внешней периферии, при этом зона без нагревания включает спиральную пластину на внутренней периферийной поверхности и барабанная печь включает также зону нагрева, расположенную после зоны без нагревания, которая снабжена нагревательным элементом на внешней периферии, и где зона нагрева включает подъемную пластину на ее внутренней периферийной поверхности. Также предложено устройство для получения твердого топлива из биомассы. Технический результат - снижение способности твердого топлива к саморазогреванию и разрушению. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу получения твердого топлива из биомассы и устройству для производства твердого топлива из биомассы.
Уровень техники
В уровне техники рассмотрен метод формования и затем нагрева биомассы в качестве способа производства твердого топлива из биомассы на основе древесины, который раскрыт в Международной публикации WO 2016/056608 (далее - D1).
Сущность изобретения
Техническая проблема
В случае производства твердого топлива из биомассы по способу, описанному в D1, для нагревания биомассы обычно используется тип печи с внешним нагреванием. Однако в случае, когда формованная биомасса вводится в нагревательную печь, формованное изделие биомассы может разрушаться под действием паров влаги (или тому подобного), которые выделяются из биомассы на предшествующей стадии в нагревательной печи, и биомасса может прилипать к нагревательной печи. Кроме того, может усилиться способность к саморазогреванию твердого топлива из биомассы, которое получается путем нагревания разрушенной биомассы.
Настоящее изобретение было выполнено с учетом описанных выше обстоятельств. При этом задачей изобретения является разработка способа получения твердого топлива из биомассы и устройства для производства твердого топлива из биомассы, которое способно производить твердое топливо из биомассы, в котором предотвращается усиление способности к саморазогреванию, причем подавляется разрушение в ходе производства.
Решение проблемы
Для решения поставленной выше задачи, способ получения твердого топлива из биомассы согласно одному аспекту настоящего изобретения представляет собой способ получения твердого топлива из биомассы, включающий: стадию карбонизации нагреванием формованного изделия из биомассы, образовавшегося путем формования первичного материала биомассы, в типе барабанной печи с внешним нагреванием, где барабанная печь включает в себя зону без нагревания, которая предусмотрена на входной стороне основной части барабанной печи и не снабжена нагревательным элементом на внешней периферии, зона без нагревания включает спиральную пластину на поверхности внутренней периферии, и на стадии нагревания формованное изделие из биомассы вводится в зону без нагревания основной части барабанной печи.
Кроме того, устройство для производства твердого топлива из биомассы согласно одному аспекту настоящего изобретения представляет собой устройство для производства твердого топлива из биомассы, включающее: тип барабанной печи с внешним нагреванием, в которой карбонизируется формованное изделие из биомассы, образовавшееся путем формования первичного материала биомассы, где барабанная печь включает зону без нагревания, которая предусмотрена на входной стороне основной части барабанной печи, и не снабжена нагревательным элементом на внешней периферии, причем зона без нагревания включает спиральную пластину на поверхности внутренней периферии.
Согласно описанному выше способу получения твердого топлива из биомассы и устройству для производства твердого топлива из биомассы, в зоне без нагревания на входной стороне барабанной печи, в которой карбонизируется формованное изделие из биомассы, на поверхности внутренней периферии предусмотрена спиральная пластина. По указанной причине формованное изделие из биомассы, введенное в барабанную печь, быстро перемещается к стороне выпуска под действием спиральной пластины, в зону без нагревания, в которой не предусмотрен нагревательный элемент на внешней периферии. Поэтому может быть предотвращено разрушение формованного изделия из биомассы в зоне без нагревания, и, таким образом, может быть предотвращено усиление способности к саморазогреванию из-за карбонизации разрушенного формованного изделия из биомассы. Как описано выше, согласно способу получения твердого топлива из биомассы и устройству для производства твердого топлива из биомассы, описанному выше, возможно производство твердого топлива из биомассы, в котором предотвращается усиление способности к саморазогреванию, причем подавляется разрушение в ходе производства.
Здесь, в качестве аспекта барабанной печи, температура карбонизации в зоне нагревания, в которой предусмотрен нагревательный элемент на внешней периферии основной части барабанной печи, может быть ниже чем 300°C.
В случае, когда температура карбонизации в нагревательной зоне барабанной печи ниже, чем 300°C, подавляется увеличение температуры зоны без нагревания, смежной с нагревательной зоной, и, таким образом, сравнительно легко происходит конденсация паров влаги, которая образуется во время нагревания формованного изделия из биомассы. В такой барабанной печи влага может прилипать к формованному изделию из биомассы в зоне без нагревания, и может ускоряться разрушение. Напротив, предусмотрена спиральная пластина на поверхности внутренней периферии на входной стороне в зоне без нагревания, и таким образом, предпочтительно может быть предотвращено разрушение формованного изделия из биомассы в зоне без нагревания.
Преимущества изобретения
Согласно настоящему изобретению, разработан способ получения твердого топлива из биомассы и устройство для производства твердого топлива из биомассы, которое способно производить твердое топливо из биомассы, в котором снижена способность к саморазогреванию, причем подавляется разрушение в ходе производства.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой технологическую схему процесса, описывающую структуру способа получения твердого топлива из биомассы согласно одному аспекту настоящего изобретения.
Фиг. 2 представляет собой принципиальную схему конфигурации устройства для производства твердого топлива из биомассы согласно одному аспекту настоящего изобретения.
Фиг. 3 представляет собой схему, описывающую основную внутреннюю часть барабанной печи.
Фиг. 4(a) и фиг. 4(b) являются схемами, описывающими пластины внутри основной части барабанной печи.
Описание вариантов осуществления
В дальнейшем, способы осуществления настоящего изобретения будут описаны подробно, со ссылкой на прилагаемые чертежи. Отмечается, что в описании чертежей одинаковые номера позиций будут применяться к одинаковым компонентам, причем повторные описания будут исключены.
Фиг. 1 представляет собой технологическую схему процесса, описывающую структуру способа получения твердого топлива из биомассы согласно одному аспекту настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1, биомасса, являющаяся первичным материалом твердого топлива из биомассы, становится формованным изделием из биомассы гранулированного типа (белые гранулы: в дальнейшем обозначены как “WP”), после стадии измельчения в порошок (S01) и стадии формования (S02). WP подвергают карбонизации путем нагрева на стадии нагревания (S03), и гранула становится твердым топливом из биомассы (гранулирование до подсушивания: в дальнейшем обозначено как “PBT”). По мере необходимости, PBT становится продуктом после стадии сортировки/ разделения по крупности и охлаждения (S04).
Измельчение в порошок (S01) представляет собой стадию дробления с последующим измельчением биомассы, которая является первичным материалом (сырьевая биомасса). Тип биомассы, которая может являться первичным материалом, конкретно не ограничен и может быть выбран из биомассы на основе древесины и растительной биомассы. Древесные породы, местонахождение (и тому подобное) биомассы, которая может являться первичным материалом, конкретно не ограничены, и например, в качестве одного аспекта, может быть первичным материалом, содержащим, по меньшей мере, один тип, выбранный из группы, состоящей из эвкалипта, акации, деревьев вида Диптерокарповые, сосна лучистая, и смесь лиственницы, ели и берёзы. Лиственница, ель и берёза могут быть независимо использованы в качестве биомассы, которая является первичным материалом, и смесь из двух или нескольких их типов, предпочтительно могут быть использованы три типа. Кроме того, может быть использован первичный материал, содержащий по меньшей мере один тип, выбранный из группы, состоящей из смеси ели, сосны и японской пихты (может быть смесь из двух или трех их типов).
Кроме того, в качестве первичного материала могут дополнительно содержаться древесные породы, отличающиеся от вышеуказанных. В одном аспекте настоящего изобретения содержание одного или нескольких типов, выбранных из группы, состоящей из эвкалипта, акации, деревьев вида Диптерокарповые, сосна лучистая и смеси лиственницы, ели и берёзы, предпочтительно составляет больше, чем или равное 50 масс.%, и более предпочтительно больше, чем или равное 80 масс.%, и может составлять 100 масс.%, относительно общего веса биомассы, которая является первичным материалом.
Отмечено, что, в качестве первичного материала, могут быть использованы пихта Дуглас, тсуга западная, японский кедр, кипарисовик туполистный, европейская смолистая сосна, миндаль обыкновенный, миндальная скорлупа, ореховая скорлупа, саговая пальма, пустые фруктовые грозди (EFB: остатки от переработки пальмового масла), шорея и тому подобное.
Диаметр частиц биомассы после их измельчения конкретно не ограничен, и может быть приблизительно от 100 мкм до 3000 мкм в среднем, и предпочтительно может быть от 400 мкм до 1000 мкм в среднем. Отмечено, что могут быть использованы известные методы измерения в качестве метода определения диаметра частиц порошка биомассы.
Стадия формования изделия (S02) является стадией формования порошкообразной биомассы в форме куска с использованием известной технологии формования. Формованное изделие из биомассы (WP), то есть кусок биомассы после формования, может быть гранулой или брикетом. Размер WP может быть изменен соответствующим образом. Отмечается, что на стадии формования порошкообразная биомасса формуется путем прессования без связующего вещества, такого как добавленное связующее.
Стадия нагревания (S03) представляет собой стадию нагревания формованного изделия из биомассы (WP) при температуре от 150°C до 400°C (низкотемпературная карбонизация), чтобы получить твердое топливо из биомассы (PBT), обладающее прочностью и водостойкостью, при сохранении вида формованного изделия. Стадию нагревания осуществляют с использованием описанного ниже устройства 100 для производства твердого топлива из биомассы.
Отмечается, что температура нагревания (температура нагревания PBT в основной части 20 барабанной печи: также называется температурой карбонизации) составляет ниже 300°C и определяется надлежащим образом, в соответствии с формой и размером куска биомассы, которая является первичным материалом. Кроме того, температура нагревания может быть выше или равной 200°C и ниже, чем 300°C, и может быть выше или равной 230°C и ниже, чем 300°C. Кроме того, температура нагревания может составлять от 230°C до 280°C. Кроме того, время нагревания на стадии нагревания конкретно не ограничивается, и может составлять от 0,2 ч до 3 часов.
Стадия (S04) сортировки/разделения по крупности и охлаждения является стадией сортировки/разделения по крупности и охлаждения топлива PBT, которое получается на стадии нагревания и является продуктом. Стадия сортировки/разделения по крупности и охлаждения может быть исключена, или может быть осуществлен только один из ее этапов. В случае необходимости, сортированное/разделенное по крупности и охлажденное PBT становится продуктом твердого топлива.
Является предпочтительным, чтобы твердое топливо из биомассы, полученное после стадии нагревания (S03), имело химическую потребность в кислороде (ХПК), при погружении в воду во время погружения твердого топлива из биомассы в воду, меньше или равную 3000 ppm (частей на миллион). Здесь химическая потребность в кислороде (ХПК) (также просто называется “ХПК”), при погружении в воду во время погружения твердого топлива из биомассы в воду, указывает величину ХПК, полученную путем подготовки образца воды погружения для измерения ХПК в соответствии со способом калибровки металла или тому подобного, содержащегося в промышленных сточных водах, Уведомления агентства по охране окружающей среды Японии, № 13 (A) в 1973, и путем анализа образца по стандарту Японии K0102 (2016)-17.
Кроме того, в твердом топливе из биомассы, полученном после стадии нагревания, индекс измельчаемости Hardgrove (HGI) на основе стандарта Японии M 8801 предпочтительно является больше, чем или равным 15, и меньше, чем или равным 60, и более предпочтительно является больше, чем или равным 20 и меньше, чем или равным 60. Кроме того, для биомассы твердого топлива величина удельной площади поверхности по БЭТ предпочтительно составляет от 0,15 м2/г до 0,8 м2/г, и более предпочтительно составляет от 0,15 м2/г до 0,7 м2/г. Кроме того, для биомассы твердого топлива равновесная влажность после погружения в воду предпочтительно составляет от 15 масс.% до 65 масс.%, и более предпочтительно от 15 масс.% до 60 масс.%.
Кроме того, для твердого топлива из биомассы, полученного после стадии нагревания, топливный коэффициент (отношение связанный углерод/летучие вещества) составляет от 0,2 до 0,8, высшая теплота сгорания сухого вещества составляет от 4800 ккал/кг до 7000 ккал/кг, молярное отношение O/C (кислорода O к углероду C) составляет от 0,1 до 0,7, и молярное отношение H/C (водорода Н к углероду C) составляет от 0,8 до 1,3. Значения физических характеристик твердого топлива из биомассы после стадии нагревания устанавливаются в указанных выше диапазонах, и таким образом, измельчение в порошок может быть снижено, при этом снижается показатель ХПК в сточных водах после хранения, и может быть улучшена лёгкость управления при хранении. Отмечается, что значения физических характеристик твердого топлива из биомассы, например, могут быть установлены в указанных выше диапазонах путем регулирования вида древесины биомассы, которая используется в качестве первичного материала, ее местонахождения, температуры нагревания на стадии нагревания, и тому подобного. Отмечается, что в изобретении данные технического анализа, элементарного анализа и высшая теплота сгорания основаны на стандартах Японии JIS M 8812, 8813 и 8814.
Кроме того, в твердом топливе из биомассы, полученном после стадии нагревания, наивысшая температура, достигаемая при испытании характеристики саморазогревания, составляет ниже 200°C. Отмечается, что испытание характеристики саморазогревания представляет собой тест, определенный в “Рекомендациях ООН по транспорту опасных товаров: Справочник по методам испытаний и критериям для определения: 5е издание: Тест характеристики саморазогревания”.
Кроме того, в случае, когда объёмная плотность неподогретого куска до стадии нагревания (получен путем формования порошкообразной биомассы) установлена равной A, и объёмная плотность подогретого твёрдого вещества после стадии нагревания установлена равной B, предпочтительно отношение B/A равно от 0,7 до 1. Значение объёмной плотности A конкретно не ограничивается, пока это значение находится внутри известного диапазона, в котором неподогретый кусок получается путем формования порошка биомассы. Кроме того, объёмная плотность также изменяется в соответствии с типом первичного материала биомассы, и таким образом, может быть соответственно установлена. Кроме того, в случае, когда индекс измельчаемости Hardgrove жесткой перчаткой (HGI, описан в стандарте Японии M 8801) неподогретого куска установлен равным H1, и HGI подогретого твёрдого вещества установлен равным H2, предпочтительно отношение H2/H1 равно от 1,1 до 2,5. Нагревание осуществляется таким образом, что значения любого или обоих отношений B/A и H2/H1, описанных выше, находятся в описанных выше диапазонах, и таким образом, может быть получено твердое топливо из биомассы, в котором уменьшается измельчение в порошок, в то время как может быть получено снижение ХПК сточных вод во время хранения и улучшена простота управления во время хранения.
В изобретении устройство для производства твердого топлива из биомассы 100, которое используется на стадии нагревания (S03), будет описано со ссылкой на фиг. 2-4.
Перечень обозначения позиций
1 - загрузочный люк, 2 - барабанная печь, 3 - конвейер, 4 - внешний источник тепла, 20 - основная часть барабанной печи, 20a - внутренняя периферийная поверхность, 21 - газовпускной патрубок, 22 - выходной патрубок газа, 23 - канал горячего газа, 31 - спиральная пластина, 32 - подъёмная пластина.
Фиг. 2 представляет собой принципиальную схему конфигурации устройства для производства твердого топлива из биомассы, которое используется на стадии нагревания. Как показано на фиг. 2, устройство для производства твердого топлива из биомассы 100 включает в себя загрузочный люк 1 и барабанную печь 2 (нагревательная печь). Загрузочный люк 1 и барабанная печь 2 регулируются блоком управления (не показан).
Функцией загрузочного люка 1 является хранение формованного изделия из биомассы (WP). Хранящееся в загрузочном люке 1 WP последовательно подается в барабанную печь 2, и подогревается в барабанной печи 2. Твердое топливо из биомассы (PBT) производится путем нагревания WP. Произведенный в барабанной печи 2 PBT транспортируется конвейером 3.
Барабанная печь 2 представляет собой так называемый тип барабанной печи с внешним нагреванием. Барабанная печь 2 включает основную часть 20 барабанной печи, где вводится WP, которое является объектом нагревания внутри печи (низкотемпературная карбонизация), и нагревательный элемент для нагрева основной части 20 барабанной печи. В нагревательный элемент поступает горячий газ из внешнего источника тепла 4 по газовпускному патрубку 21, который предусмотрен на стороне внешней периферии основной части 20 барабанной печи, и горячий газ выпускается из газовыпускного патрубка 22 через канал 23 горячего газа. Этот канал 23 горячего газа предусмотрен вокруг основной части 20 барабанной печи, и таким образом, косвенно нагревается внутри основной части 20 барабанной печи. То есть, канал 23 горячего газа работает как нагревательный элемент для нагревания основной части 20 барабанной печи 2. Внешний источник тепла 4 регулируется блоком управления (не показан), и таким образом, температура в газовпускном патрубке 21 канала 23 горячего газа соответственно изменяется, и регулируется температура основной части 20 барабанной печи 2. Отмечается, что барабанная печь 2 на фиг. 2 представляет собой барабанную печь противоточного типа, в которой направление потока нагреваемого объекта (WP) (направление потока к стороне конвейера 3 от стороны загрузочного люка 1) сталкивается с направлением потока горячего газа, и может быть барабанной печью с параллельными потоками. Отмечается, что концентрация кислорода в барабанной печи 2 установлена меньше или равной 10%.
Основная часть барабанной печи 20 имеет приблизительно цилиндрическую форму, в которую вводится формованное изделие из биомассы (WP), которое является объектом нагревания, внутрь с концевой части одной стороны, и твердое топливо из биомассы (PBT) после нагревания (низкотемпературная карбонизация) выпускается из концевой части на другой стороне. Основная часть барабанной печи 20 поддерживается в состоянии вращения вокруг осевой линии, тянущейся в направлении потока WP, с помощью ролика 25 на входной стороне и ролика 26 на стороне выпуска. То есть, центральная ось основной части 20 барабанной печи является осью вращения основной части 20 барабанной печи. Предусмотрен канал 23 горячего газа, который расположен на внешней периферии основной части 20 барабанной печи, в положении, которое не перекрывается с роликами 25 и 26, то есть, между роликами 25 и 26. По этой причине, сторона впуска горячего газа из канала 23 (область, мешающая роликам 25) и сторона выпуска горячего газа из канала 23 (область, мешающая роликам 26) являются областями, в которых затрудняется нагревание горячим газом. Поэтому в основной части 20 барабанной печи внутренние лопатки на входной стороне из канала 23 горячего газа имеют форму, отличающуюся от формы лопаток, предусмотренных в области, в которой канал 23 горячего газа предусмотрен на стороне выпуска.
Отмечается, что основная часть барабанной печи 20 смонтирована в наклонном состоянии, таким образом, чтобы сторона впуска (сторона загрузочного люка 1) находилась на верхней стороне, и сторона выпуска (сторона конвейера 3) находилась на нижней стороне. Угол установки основной части 20 барабанной печи может быть удобно изменен в соответствии с размером основной части 20 барабанной печи, скоростью движения WP в основной части 20 барабанной печи, или тому подобное.
Фиг. 3 представляет собой схему, описывающую внутреннюю структуру основной части 20 барабанной печи 2. Кроме того, фиг. 4 является схемой, описывающей форму пластин, которые предусмотрены внутри основной части 20 барабанной печи.
Как показано на фиг. 3, внутренность основной части 20 барабанной печи имеет конфигурацию первой области R1, второй области R2, и третьей области R3. Первая область R1 и третья область R3 являются областями, в которых не предусмотрен канал 23 горячего газа на внешней периферии основной части 20 барабанной печи, и становится зоной без нагревания. С другой стороны, вторая область R2 представляет собой область, в которой предусмотрен канал 23 горячего газа на внешней периферии основной части 20 барабанной печи, и становится зоной нагревания. В этой зоне нагревания внутренность основной части 20 барабанной печи нагревается до заданной температуры с помощью канала 23 горячего газа.
Между этими областями предусмотрена спиральная пластина 31 в первой области R1 на входной стороне. Во второй области R2 предусмотрена подъёмная пластина 32 и третья область R3 на стороне выпуска из первой области R1. Отмечается, что граница между областью, в которой предусмотрена спиральная пластина 31, и область, в которой предусмотрена подъёмная пластина 32, могут не совпадать с границей между первой областью R1 и второй областью R2. Поэтому, например, граница между областью, в которой предусмотрена спиральная пластина 31, и областью, в которой предусмотрена подъёмная пластина 32, может быть обеспечена в первой области R1. Отмечается, что во второй области R2, которая является зоной нагревания, подъёмная пластина 32 может быть предусмотрена внутри основной части 20 барабанной печи, и таким образом, PBT может быть предпочтительно нагреваться во второй области R2.
Спиральная пластина 31 в первой области R1 образуется в форме спирали при рассмотрении вдоль оси вращения основной части 20 барабанной печи. Поэтому, как показано на фиг. 4(a), на поверхности сечения, ортогональной оси вращения, спиральная пластина 31 простирается вдоль внутренней периферийной поверхности 20a основной части 20 барабанной печи. Направление извивания спиральной пластины 31 (спиральное направление спиральной пластины 31) и направление вращения печи формируются таким образом, чтобы отличаться между собой при рассмотрении со стороны входа в печь. Кроме того, угол наклона спиральной пластины 31 (угол спиральной пластины 31, тянущейся к поверхности сечения, ортогональной направлению оси вращения) и шаг (шаг между соседними спиральными пластинами 31 в направлении осевой линии на внутренней периферийной поверхности 20a) могут удобно изменяться в соответствии с размером основной части 20 барабанной печи, длиной первой области R1, углом наклона основной части 20 барабанной печи, или тому подобное. Кроме того, число витков пластины может удобно изменяться в соответствии с углом наклона спиральной пластины 31 и длиной области, в которой предусмотрена спиральная пластина 31 (в этом варианте осуществления, длиной первой области R1).
Подъёмная пластина 32 второй области R2 и третьей области R3 простирается вдоль направления, параллельно вращательной оси основной части 20 барабанной печи, причем предусмотрено множество пластин при заданном интервале вдоль внутренней периферийной поверхности основной части 20 барабанной печи. Как показано на фиг. 4(b), каждая подъёмная пластина 32 из множества выступает навстречу направлению вращательной оси от внутренней периферийной поверхности 20a основной части 20 барабанной печи на поверхности сечения, ортогональной вращательной оси. Число подъёмных пластин 32 и интервал между ними изменяется соответственно.
При осуществлении стадии нагревания основная часть 20 барабанной печи, включающая описанные выше первую область R1, вторую область R2, и третью область R3, вращается вокруг вращательной оси с помощью роликов 25 и 26 с заданным числом оборотов. Кроме того, горячий газ подается по каналу 23 горячего газа из внешнего источника тепла 4, и таким образом, внутри основной части 20 барабанной печи, вторая область R2, в которой предусмотрен канал 23 горячего газа на периферии, нагревается горячим газом.
В случае, когда WP вводят в указанную основную часть барабанной печи 20 со стороны впуска, сначала WP перемешается в первую область R1 в основной части барабанной печи 20, в соответствии с вращением основной части 20 барабанной печи. В этот момент, в первой области R1 предусматривается спиральная пластина 31 на внутренней периферийной поверхности 20a, и таким образом, WP движется в направлении второй области R2, в то время как подвергается экструзии на стороне выпуска под действием спиральной пластины 31.
Затем в случае, когда WP достигает второй области R2, WP перемещается в основную часть барабанной печи 20, в то время как проталкивается в верхнюю часть под действием подъёмной пластины 32 на внутренней периферийной поверхности 20a. Подъёмная пластина 32 поднимает WP в соответствии с вращением основной части 20 барабанной печи, и WP сбрасывается за счет силы тяжести. Как описано выше, во второй области R2, WP перемещается в сторону выпуска, в то время как биомасса смешивается подъёмной пластиной 32. Кроме того, в области, в которой предусмотрен канал 23 горячего газа на внешней периферии, пространство в основной части барабанной печи 20 находится при высокой температуре за счет горячего газа, проходящего через канал 23 горячего газа, и таким образом, WP нагревается (низкотемпературная карбонизация), в то время как биомасса смешивается под действием подъёмной пластины 32 в основной части барабанной печи 20. Таким образом, WP превращается в PBT.
После этого PBT перемещается в третью область R3, в которой подъёмная пластина 32 образуется на внутренней периферийной поверхности 20a, как во второй области R2, и выгружается снаружи основной части 20 барабанной печи, со стороны выпуска основной части 20 барабанной печи.
Как описано выше, в устройстве для производства твердого топлива из биомассы 100 согласно этому варианту осуществления и в способе производства твердого топлива из биомассы с использованием устройства для производства твердого топлива из биомассы 100, предусмотрена спиральная пластина 31 на поверхности внутренней периферии 20a, в первой области R1, которая является зоной без нагревания на входной стороне основной части 20 в барабанной печи 2, в которой карбонизируется формованное изделие из биомассы (WP). По этой причине формованное изделие из биомассы, введенное в основную часть 20 барабанной печи 2, быстро перемещается в сторону выпуска под действием спиральной пластины 31, в зоне без нагревания, в которой не предусмотрен канал 23 горячего газа в качестве нагревательного элемента на внешней периферии. Следовательно, может быть предотвращено разрушение формованного изделия из биомассы в зоне без нагревания, и таким образом, можно предупредить усиление характеристики саморазогревания из-за карбонизации разрушенного формованного изделия из биомассы.
Из уровня техники известно, что твердое топливо из биомассы производится путем нагревания формованного изделия из биомассы в барабанной печи 2 (низкотемпературная карбонизация). Однако в структуре барабанной печи 2 присутствует зона нагревания, в которой осуществляется нагревание за счет внешнего нагрева, и зона без нагревания, в которой нагревание невозможно осуществить путем внешнего нагрева формованного изделия из биомассы (WP) в основной части барабанной печи 20. В зоне нагревания образуются пары влаги, когда WP подвергают карбонизации. Пары влаги конденсируются в зоне без нагревания, в которой температура не повышается по сравнению с зоной нагревания (особенно на стороне, близкой к внешней периферии основной части 20 барабанной печи). Конденсированные пары влаги могут прилипать к WP, которое перемещается в зоне без нагревания.
В частности, в случае, когда пары влаги (влажность) прилипают к WP до его карбонизации, водостойкость WP является низкой, и таким образом, WP может разрушаться и превращаться в порошок. В указанном случае также разрушается форма твердого топлива из биомассы после карбонизации, и таким образом, может снижаться степень накопления твердого топлива из биомассы, имеющего заданную форму. Кроме того, разрушенное и измельченное WP может прилипать к внутренней периферийной поверхности, к пластине, или тому подобному в основной части 20 барабанной печи, и таким образом, работа барабанной печи 2 может ухудшаться. Кроме того, в твердом топливе из биомассы, полученном путем непосредственной карбонизации разрушенного и измельченного WP, тепло легко передается, по сравнению с формованным WP, и карбонизация протекает при высокой температуре, и таким образом, может усилиться характеристика саморазогревания.
Напротив, в устройстве для производства твердого топлива из биомассы 100 в соответствии с этим вариантом осуществления и способом получения твердого топлива из биомассы с использованием устройства для производства твердого топлива из биомассы 100, предусмотрена спиральная пластин 31 на внутренней периферийной поверхности 20a, в зоне без нагревания на входной стороне, то есть, в области, где формованное изделие из биомассы до проведения карбонизации перемещается в основной части 20 барабанной печи. В случае, когда предусмотрена спиральная пластина 31, возрастает скорость движения формованного изделия из биомассы в основной части 20 барабанной печи, по сравнению с подъёмной пластиной уровня техники. По этой причине, может быть снижен риск прилипания паров влаги к формованному изделию из биомассы до проведения нагрева, и может быть получено твердое топливо из биомассы, в котором снижается способность саморазогревания, в то время как подавляется разрушение в ходе производства.
Здесь, в барабанной печи 2 температура карбонизации может быть ниже, чем 300°C в зоне нагревания, где предусмотрен нагревательный элемент на внешней периферии основной части 20 барабанной печи. Как описано выше, в случае, когда температура карбонизации в зоне нагревания (вторая область R2) составляет ниже, чем 300°C, в основной части 20 барабанной печи 2, подавляется повышение температуры в зоне без нагревания, то есть, рядом с зоной нагревания, и таким образом, сравнительно легко происходит конденсация паров влаги, которая образуется во время нагревания формованного изделия из биомассы. В общепринятой стадии производства твердого топлива из биомассы, нагревание осуществляется при температуре карбонизации выше или равной 500°C, и таким образом, зона без нагревания вблизи зоны нагревания также имеет сравнительно высокую температуру, и конденсация паров влаги едва ли происходит. С другой стороны, как в устройстве для производства твердого топлива из биомассы 100 указанного варианта осуществления, в случае, когда температура карбонизации составляет ниже, чем 300°C, снижается повышение температуры в зоне без нагревания, которая находится рядом с зоной нагревания (например, приблизительно ниже, чем 100°C). По этой причине конденсация паров влаги легко происходит, и в результате этого ускоряется разрушение и измельчение в порошок формованного изделия из биомассы. В такой барабанной печи 2, которая описана в этом варианте осуществления, в случае, когда спиральная пластина 31 предусмотрена на внутренней периферийной поверхности в зоне без нагревания на входной стороне, наблюдается значительный эффект предотвращения разрушения и измельчения в порошок формованного изделия из биомассы, по сравнению с барабанной печью из уровня техники, и возможно более эффективное производство твердого топлива из биомассы, в котором снижена способность к саморазогреванию, причем подавляется разрушение в ходе производства.
Здесь, даже в случае, когда температура карбонизации в основной части 20 барабанной печи составляет выше или равна 300°C, может быть использована конфигурация, описанная в вышеуказанном варианте осуществления. Кроме того, даже в случае, когда температура карбонизации в основной части 20 барабанной печи составляет выше или равна 300°C, существует возможность получения твердого топлива из биомассы, в котором снижена способность к саморазогреванию, причем подавляется разрушение в ходе производства путем использования конфигурации, описанной в вышеуказанном варианте осуществления.
Как описано выше, раскрыт вариант осуществления настоящего изобретения, однако настоящее изобретение не ограничено описанным выше вариантом осуществления, и могут быть выполнены различные изменения.
Например, может быть соответственно изменена конфигурация, расположение и тому подобное, каждой части устройства для производства твердого топлива из биомассы 100, включая барабанную печь 2. Например, форма или расположение входного патрубка для формованного изделия из биомассы, выходного патрубка твердого топлива из биомассы, и тому подобное, также могут быть соответственно изменены.
1. Способ получения твердого топлива из биомассы, включающий в себя стадию карбонизации путем нагревания формованного изделия из биомассы, образовавшегося путем формования первичного материала биомассы, в барабанной печи с внешним типом нагревания, отличающийся тем, что
перед стадией карбонизации путем нагревания формованное изделие из биомассы вводится в зону основной части барабанной печи без нагревания,
при этом барабанная печь включает зону без нагревания, которая предусмотрена на входной стороне основной части барабанной печи и не снабжена нагревательным элементом на внешней периферии, при этом зона без нагревания включает спиральную пластину на внутренней периферийной поверхности, и
где барабанная печь включает также зону нагрева, расположенную после зоны без нагревания, которая снабжена нагревательным элементом на внешней периферии, и где зона нагрева включает подъемную пластину на ее внутренней периферийной поверхности.
2. Способ получения твердого топлива из биомассы по п. 1, в котором в барабанной печи температура карбонизации в зоне нагревания, где предусмотрен нагревательный элемент на внешней периферии основной части барабанной печи, составляет меньше чем 300°C.
3. Устройство для производства твердого топлива из биомассы, включающее в себя барабанную печь с внешним типом нагревания, в которой карбонизируется формованное изделие из биомассы, образовавшееся путем формования первичного материала биомассы, отличающееся тем, что
барабанная печь включает зону без нагревания, которая предусмотрена на входной стороне основной части барабанной печи (R1) и не снабжена нагревательным элементом на внешней периферии, и где зона без нагревания включает спиральную пластину (31) на внутренней периферийной поверхности, и
где барабанная печь включает зону нагрева (R2), расположенную после зоны без нагревания (R1), которая снабжена нагревательным элементом на внешней периферии, и где зона нагрева включает подъемную пластину (32) на ее внутренней периферийной поверхности.
