СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОПЛИВНЫХ ГРАНУЛ
METHOD OF PRODUCING FUEL GRANULES

Предлагаемое изобретение относится к способам получения твердого топлива растительного происхождения и может быть использовано для промышленных и коммунально-бытовых нужд и в топливной промышленности.
Создание недорогого и экологически чистого топлива с высокими энергетическими характеристиками из отходов производства является актуальной проблемой в настоящее время. При создании такого топлива решается также задача утилизации отходов, образующихся при переработке зерновых культур, например, при получении пшена из проса образуется до 30% просяной лузги, представляющей собой чешуйчатые оболочки.
Известен способ получения формованных изделий, преимущественно топливных брикетов (А.С. СССР №763454, кл. C10L 5/44, опубл. 15.09.1980 г.).
Предложенным способом можно получать топливо в виде брикетов из отходов тростниковой сечки. Способ малоэффективен для переработки отходов, содержащих небольшое количество органических соединений, способствующих формированию стабильных прочных гранул, таких как отходы производства пшена.
Известен способ получения топливных брикетов (А.С. СССР №1458377, кл. C10L 5/44, опубл. 15.02.1989 г.).
По известному способу измельченные до 0,1-0,5 мм древесные отходы нагревают до 90-100°С в течение 3-8 мин и смешивают с 4-25 мас.% торфяной пыли. Смесь прессуют под давлением 40-70 МПа в матрице, нагретой до 180-210°С.
Недостатками известного способа являются: отсутствие возможности утилизации отходов, образующихся при переработке зерновых культур, поскольку в данном случае для изготовления топливных брикетов используется кроме основного исходного материала (древесные опилки) связующий материал - торф. Следовательно, растет себестоимость продукта, удлиняется и усложняется технологический процесс, и продукты сгорания имеют более сложную структуру, а значит, больше загрязняют окружающую среду.
Известно топливное средство (Патент РФ №2237083, кл. C10L 5/44, опубл. 2004.09.27).
Топливное средство содержит твердую основу органического происхождения и связующее, при этом в качестве твердой основы используют отходы лущения гречишных зерен, а в качестве связующего - муку отходов лущения гречишных зерен, природную пыль и древесные опилки
Недостатком известного топливного средства является сложный состав, введение дополнительных компонентов, отсутствие возможности утилизации отходов производства пшена.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату, выбранным в качестве прототипа, является способ получения брикетов топлива из органического волокнистого материала, преимущественно из древесных отходов (А.С. СССР №1047393, кл. C10L 5/44, опубл. 07.10.83 г.). Способ включает измельчение органического материала до размера частиц не более 85% минимального размера получаемых брикетов, сушку и прессование высушенного материала в брикеты. Перед прессованием в измельченном материале поддерживают содержание влаги 16-28%, прессование ведут при давлении, обеспечивающем нагрев получаемых брикетов до 163-177°С, и полученные брикеты сушат до содержания влаги 7-8%. В описании изобретения приводятся данные о получении предлагаемым способом топливных гранул толщиной или длиной приблизительно 3,2-12,7 мм.
Недостатком способа является то, что он не применим для переработки отходов, содержащих небольшое количество органических соединений, способствующих формированию стабильных прочных гранул, таких как отходы производства пшена.
Задачей заявленного изобретения является создание технологии переработки отходов производства пшена в твердое топливо.
Технический результат от использования изобретения заключается в расширении ассортимента твердотопливных источников тепла, утилизации отходов производства пшена и улучшении экологии.
Указанный результат достигается тем, что в способе получения топливных гранул из органического волокнистого материала, включающем измельчение органического волокнистого материала, увлажнение, нагрев и прессование полученного материала, в качестве органического волокнистого материала используют отходы производства пшена, измельчение органического волокнистого материала осуществляют до 0,25-0,15 мм, увлажнение и нагрев совмещают и проводят обработкой паром, нагретым до 130-180°С и под давлением от 4 до 5 атм, а прессование полученного материала осуществляют в матрицах с соотношением диаметра и длины канала 7:78-80. Отходами производства пшена является просяная лузга.
Просяная лузга используется в качестве наполнителя при изготовлении древесно-стружечных плит (ДСП), также лузгу используют в качестве топлива для сжигания в промышленных котлах. Но объем потребления в ДСП очень низок, а в качестве топлива применение лузги может носить только локальный характер, поскольку объем большой, насыпная масса маленькая, поэтому перевозить куда-либо дорого и нецелесообразно. Именно для логистики лузгу и превращают в пиллеты.
Способ осуществляют следующим образом. Отходы производства пшена измельчают до 0,25-0,15 мм на вальцевом станке. Измельченное сырье поступает в шнек-смеситель, в котором осуществляется его перемешивание с перегретым паром, за счет которого происходит увлажнение и нагрев исходного сырья. Затем сырье подают на пресс-гранулятор, в котором оно проходит через матрицу под высоким давлением и в результате формируется гранула. Соотношение диаметра отверстий матрицы к их длине составляет 7:78-80, при таком соотношении происходит наиболее успешное формирование гранул, соотношение подобрано экспериментальным путем.
Гранулы получаются соответственно диаметром 7 мм и длиной от 5 до 15 мм.
Нижеследующие примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение.
Пример 1
Сырье (просяная лузга) с исходной влажностью 8-12% и фракционностью до 2 мм подают на вальцевый станок БЗН. Измельченное сырье до 0,25-0,15 мм поступает в шнек-смеситель, в котором увлажнение и нагрев проводят обработкой паром, нагретым до 130°С, и под давлением от 4 до 5 атм, а затем полученный материал прессуют в пресс-грануляторе ОГМ-1,5 (ЛИТВА) в матрицах с соотношением диаметра и длины канала 7:78-80.
Готовая продукция имеет вид гранул (цилиндрические столбики) с размерами: диаметр от 7 мм при длине от 5 до 15 мм.
Полученные гранулы имели следующие характеристики:
Влажность - 8,86% iso 589-81 din 52183
Плотность - 685 гр/л
Теплотворная способность - 4515 ккал/кг iso 1928-95 din 51900
Зольность - 8,41% iso 1171 din 51719.
Все параметры определяли в Incolab services Russia s.c. (сертификат испытаний прилагается).
Примеры 2
Сырье (просяная лузга) с исходной влажностью 8-12% и фракционностью до 2 мм подают на вальцевый станок БЗН. Измельченное сырье до 0,25-0,15 мм поступает в шнек-смеситель, в котором увлажнение и нагрев проводят обработкой паром, нагретым до 180°С и под давлением от 4 до 5 атм, а затем полученный материал прессуют в пресс-грануляторе ОГМ-1,5 (ЛИТВА) в матрицах с соотношением диаметра и длины канала 7:78-80.
Готовая продукция имеет вид гранул (цилиндрические столбики) с размерами: диаметр от 7 мм при длине от 5 до 15 мм.
Полученные гранулы имели следующие характеристики:
Влажность - 8,86% iso 589-81 din 52183
Плотность - 685 гр/л
Теплотворная способность - 4515 ккал/кг iso 1928-95 din 51900
Зольность - 8,41% iso 1171 din 51719.
Все параметры определяли в Incolab services Russia s.c. (сертификат испытаний прилагается.)
При измельчении просяной лузги менее 0,15 мм требуются большие затраты на измельчение из-за повышенного потребления электроэнергии, необходимости дополнительного технологического оборудования, а при измельчении просяной лузги более 0,25 мм гранулы получаются нестабильными, легко ломаются, крошатся, а следовательно, не пригодны к транспортировке.
При обработке паром, нагретым ниже 130°С, не наблюдается процесса гранулирования - исходное сырье проходит через матрицы свободно, не меняя форму, а при температуре более 180°С растет энергоемкость, нужно дополнительное технологическое оборудование, растет себестоимость производства гранул, ухудшаются условия труда.
При давлении менее 4 атм не наблюдается процесса гранулирования, так как исходное сырье проходит через матрицы свободно не меняя форму, а при давлении более 5 атм растет энергоемкость, необходимо дополнительное технологическое оборудование, растет себестоимость производства гранул.
Соотношение диаметра и длины канала выбрано 7:78-80, поскольку при меньшем соотношении уменьшается производительность оборудования, что ведет к увеличению себестоимости продукции, происходит ускоренный износ дорогостоящего технологического оборудования, а при большем соотношении диаметра и длины канала не наблюдается процесса гранулирования совсем или гранула получается нестабильная, хрупкая.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать топливные гранулы из просяной лузги, являющейся отходом производства пшена. Полученное топливо отвечает требованиям, предъявляемым к топливу, и одновременно является дешевым, экологически чистым. При использовании предлагаемого способа также решается задача утилизации отходов производства пшена.