RU2723938C1

RU2723938C1 - Method of producing high-caloric fuel pellets from organic material with annual renewal

Info

Publication number: RU2723938C1
Application number: RU2019142146A
Authority: RU
Inventors: Евгения Витальевна Степанова; Владислав Васильевич Степанов; Ольга Владимировна Степанова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ЭКОТОПЛИВО"
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2020-06-18

Abstract

FIELD: technological processes.SUBSTANCE: disclosed is a method of producing high-caloric fuel pellets from organic material with annual regeneration, involving heat treatment of biomass in a reactor with pressure, high steam and air, in which pressure is released after completion of treatment. Biomass used is rapeseed and rape straw subjected to preliminary treatment by mechanical rolling and impregnation with furnace fuel, with ratio of all components of the mixture, wt%, rapeseed 80, rape straw 19, furnace fuel 1, heat treatment in a reactor at temperature of 80±5 °C, at pressure of 10 atm, with holding for 75 s, in which pressure after treatment is reduced, mixing until homogeneous mass with rape straw and molding mixture by pelletizing, with subsequent extraction of pellets and holding for 24 hours at air temperature of 18±3 °C.EFFECT: production of high-caloric fuel pellets from organic raw materials with annual renewal with high thermophysical properties of solid fuel and low complexity of the process of obtaining the product in ecologically clean conditions.1 cl, 1 dwg, 1 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к способам получения топливных пеллет путем переработки биомассы. Топливные пеллеты предназначены для сжигания в топливо сжигающих установках слоевого типа и могут быть использованы в энергетике для коммунально-бытовых нужд.The invention relates to methods for producing fuel pellets by processing biomass. Fuel pellets are designed for burning in fuel-burning burning units of a layered type and can be used in the energy sector for domestic needs.

Известен способ получения топливных элементов из древесных опилок, включающий, что в качестве связующего в соотношении 1:1 по объему с опилками применяют бесподстилочный навоз крупного рогатого скота (КРС) естественной влажности 80-90% с дальнейшей формовкой смеси и сушкой элементов в естественных условиях.A known method of producing fuel elements from wood sawdust, including that as a binder in a ratio of 1: 1 by volume with sawdust, beadless manure of cattle (cattle) of natural humidity 80-90% is used with further molding of the mixture and drying of the elements in natural conditions.

см. RU Патент №2421504, МПК C10L 5/44 (2006.01).see RU Patent No. 2421504, IPC C10L 5/44 (2006.01).

Недостатками данного способа являются низкие теплофизические показатели твердого топлива.The disadvantages of this method are the low thermophysical indicators of solid fuel.

Известен способ гидротермальной карбонизации возобновляемого сырья и органических отходов, предусматривающий размельчение и увлажнение исходного сырья с концентрацией воды в образовавшейся смеси до 30-99% и последующей подачи образованной смеси с помощью насоса в реактор для обработки при температуре 200°С и давлении 20 бар без доступа воздуха и с добавлением катализатора до стадии карбонизации с образованием карбонизата, который обезвоживается и брикетируется, отличающийся тем, что при обезвоживании карбонизата выделенную жидкость под действием электродиализа разделяют на кислоту и воду, после чего кислоту по линии обратной связи в качестве катализатора возвращают в реактор, а воду сливают.A known method of hydrothermal carbonization of renewable raw materials and organic waste, providing for the grinding and moistening of the feedstock with a water concentration in the resulting mixture to 30-99% and subsequent supply of the resulting mixture with a pump to the reactor for processing at a temperature of 200 ° C and a pressure of 20 bar without access air and with the addition of a catalyst to the stage of carbonization with the formation of a carbonizate, which is dehydrated and briquetted, characterized in that when the carbonizate is dehydrated, the separated liquid is separated by acid and water, after which the acid is returned as a catalyst to the reactor via a feedback line and water is drained.

см. RU Патент №2688620, МПК C10L 5/44 (2006.01), C10L 9/08 (2006.01), С10В 53/00 (2006.01).see RU Patent No. 2688620, IPC C10L 5/44 (2006.01), C10L 9/08 (2006.01), C10B 53/00 (2006.01).

Недостатками данного способа является низкие теплофизические показатели твердого топлива и высокая сложность процесса получения продукта в не экологически чистых условиях.The disadvantages of this method are the low thermophysical indicators of solid fuel and the high complexity of the process of obtaining the product in non-environmentally friendly conditions.

Наиболее близким по технической сущности является способ и устройство для получения топлива из биомассы. Изобретение раскрывает способ для получения топлив из биомассы, в котором биомассу подвергают тепловой обработке в температурном диапазоне от 150 до 300°С, реакторе 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 с адаптивным объемом, а пар и другие газы подвергают теплообмену по меньшей мере в одном теплообменнике так, что конденсируемые газы конденсируются и выделяют теплоту конденсации по меньшей мере в одном теплообменнике. Технический результат заключается в оптимизации производственных затрат и снижении вредных выбросов в атмосферу при получении топлива из биомассы.The closest in technical essence is the method and device for producing fuel from biomass. The invention discloses a method for producing fuels from biomass, in which the biomass is subjected to heat treatment in the temperature range from 150 to 300 ° C, a reactor with pressure, increased steam and air, in which the pressure is released upon completion of processing, while the volume of steam increased from pressure relief and other gases are temporarily accumulated in a container with an adaptive volume, and steam and other gases are heat exchanged in at least one heat exchanger so that the condensed gases condense and produce heat of condensation in the at least one heat exchanger. The technical result consists in optimizing production costs and reducing harmful emissions into the atmosphere when obtaining fuel from biomass.

см. RU Патент №2640809, МПК C10L 9/08 (2006.01), C10L 5/44 (2006.01).see RU Patent No. 2640809, IPC C10L 9/08 (2006.01), C10L 5/44 (2006.01).

Задачей изобретения является получение высококалорийных топливных пеллет из органического сырья с ежегодным возобновлением с высокими теплофизические показателями твердого топлива и низкой сложностью процесса получения продукта в экологически чистых условиях.The objective of the invention is to obtain high-calorie fuel pellets from organic raw materials with annual renewal with high thermophysical indicators of solid fuel and low complexity of the process of obtaining the product in environmentally friendly conditions.

Техническая задача решается разработкой способа получения высококалорийных топливных пеллет из органического сырья с ежегодным возобновлением, включающего тепловую обработку биомассы в реакторе с давлением, повышенным паром и воздухом, в котором давление по завершении обработки сбрасывают, отличающегося тем, что в качестве биомассы используют зерно рапса и солому рапса, подвергаемые предварительной обработке механическим вальцеванием и пропитки печным топливом, при соотношении всех компонентов смеси, мас. %:The technical problem is solved by the development of a method of producing high-calorie fuel pellets from organic raw materials with annual renewal, including heat treatment of biomass in a reactor with pressure, increased steam and air, in which the pressure is released after treatment, characterized in that rapeseed and straw are used as biomass rapeseed, subjected to preliminary processing by mechanical rolling and impregnation with heating oil, with the ratio of all components of the mixture, wt. %:

зерно рапсаrape seed 80,80, солома рапсаrapeseed straw 19,nineteen, печное топливоheating oil 1,1,

тепловой обработке в реакторе в при температуре 80±5°С, при давлении 10 атм., с выдержкой в течение 75 сек., в котором давление по завершении обработки сбрасывают, смешением до однородной массы с соломой рапса и формованием смеси пеллетизированием, последующим извлечением пеллет и выдержкой в течение 24 часов при температуре воздуха 18±3°С.heat treatment in the reactor at a temperature of 80 ± 5 ° C, at a pressure of 10 atm., with holding for 75 seconds, in which the pressure is released after treatment, mixing to a homogeneous mass with rape straw and molding the mixture by pelletizing, followed by pellet removal and exposure for 24 hours at an air temperature of 18 ± 3 ° C.

Решение технической задачи позволяет получить материал с теплофизические показателями выше в 1,5 раза и низкой сложностью процесса получения продукта в экологически чистых условиях, в сравнении с прототипом.The solution to the technical problem allows to obtain material with thermophysical indicators 1.5 times higher and low complexity of the process of obtaining the product in environmentally friendly conditions, in comparison with the prototype.

На Фиг. 1 представлена схема способа получения высококалорийных топливных пеллет из органического сырья с ежегодным возобновлением.In FIG. 1 is a diagram of a method for producing high-calorie fuel pellets from organic raw materials with annual renewal.

Способ осуществляется согласно схемы получения высококалорийных топливных пеллет из органического сырья с ежегодным возобновлением, на установке, которая состоит из 1 - шнек подъема зерна; 2 - узел вальцевания; 3 - емкость для пропитки печным топливом; 4 - шнек подъема обработанной мятки; 5 - реактор; 6 - парогенератор; 7 - заслонка; 8 - шнековый улавливатель; 9 - шнек подъема соломы; 10 - дробилка; 11 - дозатор; 12 - смеситель; 13 - узел пеллетирования; 14 - упаковочный конвейер; 15 - готовая продукция.The method is carried out according to the scheme for producing high-calorie fuel pellets from organic raw materials with annual renewal, at the installation, which consists of 1 - grain lifting auger; 2 - rolling unit; 3 - capacity for impregnation with heating oil; 4 - auger lifting treated peppermint; 5 - reactor; 6 - steam generator; 7 - shutter; 8 - screw catcher; 9 - auger raising straw; 10 - crusher; 11 - dispenser; 12 - mixer; 13 - pelletizing unit; 14 - packaging conveyor; 15 - finished products.

Для приведения полной картины сущности изобретения представлен пример получения образцов способа получения высококалорийных топливных пеллет из органического сырья с ежегодным возобновлением. Состав и основные показатели материала, а именно теплота сгорания, насыпная плотность, влажность, механическая прочность, содержание серы, содержание золы, выделение углекислого газа, заявляемого материала приведены в таблице 1.To give a complete picture of the essence of the invention, an example of obtaining samples of a method for producing high-calorie fuel pellets from organic raw materials with annual renewal is presented. The composition and main indicators of the material, namely heat of combustion, bulk density, humidity, mechanical strength, sulfur content, ash content, carbon dioxide emission, the inventive material are shown in table 1.

Пример. Способ получения высококалорийных топливных пеллет из органического сырья с ежегодным возобновлением осуществляют следующим образом. Берут 19 мас. % (0,19 кг.) зерна рапса и дозировано транспортируют шнеком подъема зерна 1 в узел вальцевания 2 и осуществляют предварительную обработку механическим вальцеванием с последующей подачей в емкость для пропитки печным топливом 3. Пропитаннанную мятку зерна рапса дозировано транспортируют шнеком подъема обработанной мятки 4 в реактор 5. Для обработки в реактор подают пар из парогенератора 6 температурой 80±5°С и давлении 10 атм. с выдержкой в течение 75 сек., в котором давление по завершении обработки сбрасывают до атмосферного открытием заслонки 7 с подачей смеси в шнековый улавливатель 8, откуда массу подают в смеситель 12. Берут 80 масс. % (0,8 кг.) соломы рапса и дозированно подают шнеком подъема соломы рапса 9 в дробилку 10 до измельчения фракции условного диаметра 10 мм. Измельченную солому рапса дозированно подают через дозатор 11 в смеситель 12. Смесь пропитанной мятки зерна рапса и измельченной соломы рапса подают и пеллетируют в узле пеллетирования 13, откуда подают и упаковывают топливные пеллеты (1 кг.) на упаковочном конвейере 14. Упакованную продукцию подают на технологическую выдержку на склад готовой продукции при атмосферных условиях. Полученные образцы пеллет имеют диаметр 8 мм. и соответствуют ГОСТ 55114-2012.Example. A method of obtaining high-calorie fuel pellets from organic raw materials with annual renewal is as follows. Take 19 wt. % (0.19 kg.) Of rapeseed grain is transported in a dosed conveyor by a grain lifting screw 1 to a rolling unit 2 and pre-machined by mechanical rolling, followed by feeding into a container for impregnation with heating oil 3. The impregnated peppermint grain of rapeseed is transported in a metered proportion by a lifting auger of a treated 4 batch screw reactor 5. For processing, steam is supplied to the reactor from a steam generator 6 with a temperature of 80 ± 5 ° C and a pressure of 10 atm. with a shutter speed for 75 seconds, in which the pressure at the end of the treatment is released to atmospheric opening of the shutter 7 with feeding the mixture into the screw catcher 8, from where the mass is fed into the mixer 12. Take 80 mass. % (0.8 kg.) Of rape straw and dosed is fed with a screw for raising rape straw 9 into the crusher 10 until the fraction of nominal diameter 10 mm is crushed. Crushed rapeseed straw is dosed through a dispenser 11 into the mixer 12. A mixture of impregnated mint of rapeseed grain and crushed rapeseed straw is fed and pelletized in the pelletizing unit 13, from where fuel pellets (1 kg.) Are delivered and packaged on the packaging conveyor 14. Packaged products are fed to the process exposure to the finished goods warehouse under atmospheric conditions. The obtained pellet samples have a diameter of 8 mm. and comply with GOST 55114-2012.

Таким образом, заявляемый способ получения высококалорийных топливных пеллет из органического сырья с ежегодным возобновлением позволяет получить твердое топливо с теплофизические показателями выше в 1,5 раза и низкой сложностью процесса получения продукта в экологически чистых условиях, в сравнении с прототипом.Thus, the claimed method of producing high-calorie fuel pellets from organic raw materials with annual renewal allows to obtain solid fuel with thermophysical indicators 1.5 times higher and low complexity of the process of obtaining the product in environmentally friendly conditions, in comparison with the prototype.

Claims

A method of producing high-calorie fuel pellets from organic raw materials with annual renewal, including heat treatment of biomass in a reactor with pressure, increased steam and air, in which the pressure is released after treatment, characterized in that rape grain and rapeseed straw are used as biomass, subjected to preliminary processing by mechanical rolling and impregnation with heating oil, with the ratio of all components of the mixture, wt.%:

rape seed 80, rapeseed straw nineteen, heating oil 1,

heat treatment in the reactor at a temperature of 80 ± 5 ° C, at a pressure of 10 atm, with holding for 75 s, in which the pressure is released after processing, mixing to a homogeneous mass with rape straw and molding the mixture by pelletizing, followed by pellet extraction and holding within 24 hours at an air temperature of 18 ± 3 ° C.