ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЛИГНО-ГЕЛЕВЫХ ТОПЛИВНЫХ ГРАНУЛ

Техническое решение относится к технологической линии по производству лигно-гелевых топливных гранул и может быть востребовано во многих отраслях промышленности, как оборудование для производства экологически чистого, возобновляемого и сравнительно дешевого топлива, которое может быть использовано в котлах любой мощности - от отопления частных домов до крупных ТЭЦ.
Создана принципиально новая технология по производству лигно-гелевых топливных гранул из фрезерного торфа. ЛГТ гранулы (далее топливные гранулы) топливо будущего производят без химических закрепителей. По этой технологии из фрезерного торфа с теплотворной способностью 1700-1800 ккал/кг, и рабочей влажностью 57-59% получены топливные гранулы с теплотворной способностью 4000-4400 ккал/кг, рабочей влажностью 25-27%.
Известен способ получения топливных гранул, включающий стадию получения сырья в виде волокон, полученных из семян кукурузы, отрубей пшеницы, риса, сои, рапса. Способ может включать этапы смешивания сырья с предохранительным веществом до формирования в гранулы с парами щелочных металлов, предохранительное вещество представляет собой карбонат кальция в количестве 0,5% от веса, гранулы содержат добавки в виде нитрата аммония, кальция, магния, марганца, алюминия, селитры. Способ получения гранул включает стадию получения сырья в виде волокон, имеющих влажность от 10 до 16%, смешанных посредством сжатия и экструзии. Полученные из сырья топливные гранулы в виде маленьких цилиндров от 3/8 до 3/4 дюйма имеют большую теплотворную способность. Способ включает этап предварительной обработки зерен или семян перегретым паром высокой температуры перед формированием гранул. Способ включает этап активации с помощью высокой температуры целлюлозы в качестве связующего. Смешивание с предохранительным веществом происходит с помощью сжатия и экструзии до получения гранул, при этом предохранительным веществом является карбонат кальция - 0,5% по весу.
Во время экструзии температуру повышают до 1300С. Объемная плотность гранул составляет от 11 до 16 фунтов на кубический фунт. В гранулы добавляют отходы минеральных компонентов - опилки, целлюлозу, гиммецеллюлозу, лигнин (U.S. Пат. №7.785.379, от 31.08.2010)
Недостаток данного способа заключается в том, что при использовании полученного таким путем топлива, не обеспечивается возобновление сырьевой базы и источника энергии, не снижается СO2 при его сгорании, а следовательно не обеспечивается улучшение экологии окружающей среды.
Известен топливный элемент по патенту 2206602, содержащий углеродосодержащий материал, связующее. В качестве углеродосодержащего материала используют отходы древесного угля, древесной муки. В качестве связующего используют лигносульфонат, 20-80%-ную водную известково-глиняную смесь.
Недостатки: - низкая теплотворная способность топливного элемента, низкая твердость и стойкость к воздействию влаги топливного элемента.
5
5
Известен топливный элемент и способ его приготовления, в котором топливный элемент, выполненный из углеродосодержащего материала и связующего, характеризуется тем, что связующее содержит воду, октадециламин; или связующее содержит воду, октадециламин и углеродосодержащий материал, причем смесь воды, октадециламина и углеродосодержащего материала, по меньшей мере, один раз пропускают через диспергатор при перепаде давления на диспергаторе от 0,1·10 Па до 25·10 Па; и октадециламина в связующем от 0,1 до 10%. (Пат. №2423412, кл. C10L 5/10, от 10.07.2011)
Известен способ получения органического топлива с использованием целлюлозного материала более 55% масс и с использованием лигнина с карбонатом кальция, которые сушат в сушилке до остаточной влажности 5-15% от массы, затем смешивают с термопластичным материалом (продукты органического происхождения) в соотношении 90-99% масс первого компонента и 1-10% масс - второго и гранулируют при температуре не менее 550 С. Для повышения теплотворной способности топлива к смеси целлюлозы и термопластичного материала могут быть добавлены измельченные шины, термореактивные смолы и/или остатки нефтеперегонки, в качестве связующих агентов к термопластичному материалу могут быть добавлены парафиновый гач, парафины и лигносульфонаты.(Пат. WO 79/0098 от 29.11.79).
Недостаток данного способа заключается в том, что при использовании полученного таким путем топлива, не обеспечивается возобновление сырьевой базы и источника энергии, не снижается СO2 при его сгорании, а следовательно не обеспечивается улучшение экологии окружающей среды.
Наиболее близким технеским решением является технологическая линия по производству лигно-гелевых топливных гранул, характеризующаяся тем, что она содержит сообщенные между собой транспортными средствами пост подготовки торфяного сырья, пост подготовки торфяного геля, пост производства лигно-гелевых топливных гранул и емкость для хранения торфяного геля, сообщенную с постом подготовки торфяного геля и с постом производства лигно-гелевых топливных гранул, при этом пост подготовки торфяного сырья снабжен просеивающим и/или измельчающим устройством, пост подготовки торфяного геля снабжен устройством кавитационной обработки смеси, а пост производства лигно-гелевых топливных гранул - смесителем с дозатором порционной подачи и устройством для прессования и/или формования топливных гранул, при этом просеивающее устройство поста подготовки торфяного сырья представлено в виде грохота или сепаратора. Устройство кавитационной обработки смеси поста подготовки торфяного геля представлено в виде диспергатора или гомогенизатора, или эмульгатора, или в виде кавитатора. Устройство для прессования и/или формования топливных гранул представлено в виде экструдера, или в виде валкового пресса, или шнекового пресса (RU, Пат. №103106, кл. C10L 5/00, от 27.03.2011).
Недостаток предложенного технического решения - ограниченные функциональные возможности, недостаточная теплотворная способность топлива, большая себестоимость его производства, недостаточная твердость топливных элементов, низкая стойкость к воздействию влаги и не обеспечивается улучшение экологии окружающей среды.
Техническая задача предложенного решения - расширение функциональных возможностей, повышение теплотворной способности топлива, снижение себестоимости его производства, повышение твердости топливных элементов, повышение стойкости к воздействию влаги и обеспечение улучшения экологии окружающей среды.
Техническая задача обеспечивается тем, что технологическая линия по производству лигно-гелевых топливных гранул, характеризующаяся тем, что она содержит, сообщенные между собой транспортными средствами, пост подготовки торфяного сырья, пост подготовки торфяного геля, пост производства лигно-гелевых топливных гранул, пост подготовки структурообразующих добавок, сообщенный с постом подготовки торфяного геля, и пост подготовки топливных добавок, сообщенный с постом производства лигно-гелевых топливных гранул, а также емкость для хранения торфяного геля, сообщенную с постом подготовки торфяного геля и с постом производства лигно-гелевых топливных гранул, при этом пост подготовки торфяного сырья снабжен просеивающим и/ли измельчающим устройством, пост подготовки торфяного геля снабжен устройством кавитационной обработки смеси, а пост производства лигно-гелевых топливных гранул смесителем с дозатором порционной подачи и устройством для прессования и/или формования топливных гранул, при этом просеивающее устройство поста подготовки торфяного сырья представлено в виде грохота, или в виде сепаратора. Устройство кавитационной обработки смеси поста подготовки торфяного геля представлено в виде диспергатора, или в виде гомогенизатора, или в виде эмульгатора, или в виде кавитатора. Устройство для прессования и/или формования топливных гранул представлено в виде экструдера или в виде валкового пресса, или в виде шнекового пресса. Пост подготовки структурообразующих добавок снабжен емкостью для хранения структурообразующей добавки, сообщенной через дозатор порционной подачи с устройством кавитационной обработки смеси поста подготовки торфяного геля, или емкостями для хранения структурообразующих добавок, сообщенными через дозаторы порционной подачи с устройством кавитационной обработки смеси поста подготовки торфяного геля.
Пост подготовки топливных добавок снабжен емкостью для хранения топливной добавки, сообщенной через дозатор порционной подачи со смесителем поста производства лигно-гелевых топливных гранул или емкостями для хранения топливных добавок, сообщенными через дозаторы порционной подачи со смесителем поста производства лигно-гелевых топливных гранул.
Сущность технического решения поясняется чертежом, где на фиг. 1 - изображен общий вид технологической линии по производству лигно-гелевых топливных гранул.
Технологическая линия по производству лигно-гелевых топливных гранул содержит сообщенные между собой транспортными средствами 1, пост подготовки торфяного сырья 2, пост подготовки торфяного геля 3, пост производства лигно-гелевых топливных гранул 4, пост подготовки структурообразующих добавок 5, сообщенный с постом подготовки торфяного геля 3, и пост подготовки топливных добавок 6, сообщенный с постом производства лигно-гелевых топливных гранул 4, а также емкость для хранения торфяного геля 7, сообщенную с постом подготовки торфяного геля 3 и с постом производства лигно-гелевых топливных гранул 4, при этом пост подготовки торфяного сырья 2 снабжен просеивающим и/ли измельчающим устройством 8, пост подготовки торфяного геля 3 снабжен устройством кавитационной обработки смеси 9, а пост производства лигно-гелевых топливных гранул 4 - смесителем 10 с дозатором порционной подачи 11 и устройством для прессования и/или формования топливных гранул 12, при этом просеивающее, или измельчающее устройство 8 поста подготовки торфяного сырья 2 представлено в виде грохота или в виде сепаратора. Устройство кавитационной обработки смеси 9 поста подготовки торфяного геля 3 представлено в виде диспергатора, или в виде гомогенизатора, или в виде эмульгатора, или в виде кавитатора.
Устройство для прессования и/или формования топливных гранул 12 представлено в виде экструдера, или в виде валкового пресса, или в виде шнекового пресса.
Пост подготовки структурообразующих добавок 5 снабжен емкостью 13 для хранения структурообразующей добавки, сообщенной через дозатор 14 порционной подачи с устройством кавитационной обработки смеси 9 поста подготовки торфяного геля 3, или емкостями для хранения структурообразующих добавок 13, сообщенными через дозаторы порционной подачи 14 с устройством кавитационной обработки смеси 9 поста подготовки торфяного геля 3.
Пост подготовки топливных добавок 6 снабжен емкостью для хранения топливной добавки 15, сообщенной через дозатор порционной подачи 16 со смесителем 10 поста производства лигно-гелевых топливных гранул 4 или емкостями для хранения топливных добавок 15, сообщенными через дозаторы порционной подачи 16 со смесителем 10 поста производства лигно-гелевых топливных гранул 4. Емкость для хранения торфяного геля 7 сообщена через дозатор 17 со смесителем 10 поста производства лигно-гелевых топливных гранул 4.
Структурообразующие добавки предназначены для увеличения прочности и/или влагостойкости лигно-гелевых топливных гранул. При этом в торфяном геле каждая добавка составляет от 0,01% до 50%. В качестве структурной добавки для увеличения прочности используется глина, илистые отложения, а для повышения влагостойкости - гидрофобное вещество, например, октадециламин. Структурообразующие добавки просеиваются или измельчаются до получения заданного размера частиц, после чего загружаются в емкости 13 для хранения структурообразующих добавок и подаются через дозаторы порционной подачи 14 поста подготовки структурообразующих добавок 5 в устройство кавитационной обработки смеси 9 поста подготовки торфяного геля 3.
Топливные добавки являются углеродосодержащими материалами и предназначены для повышения калорийности, и/или прочности, и/или снижения стоимости лигно-гелевых топливных гранул. При этом в лигно-гелевых топливных гранулах каждая добавка составляет от 0,01% до 99%. В качестве топливной добавки для повышения калорийности используется уголь, для увеличения прочности - уголь, древесные опилки, а для снижения стоимости лигно-гелевых топливных гранул -любые местные виды топлива, отходы животноводства и сельского хозяйства.
Топливные добавки просеиваются или измельчаются до получения заданного размера частиц, после чего загружаются в емкости для хранения топливных добавок 15 и подаются через дозаторы порционной подачи 16 поста подготовки топливных добавок 6 в смеситель 10 поста производства лигно-гелевых топливных гранул 4.
В предложенной технологии сначала из фрезерного торфа в специальной установке получают гель (новый вид топлива), который является связующим веществом и одновременно в геле повышается калорийность в 1,5-1,6 раза от исходного торфа за счет предварительной обработки. Сырьем для получения геля является фрезерный торф и вода. Изготовление топливных гранул происходит в формовочной машине, куда попадает после перемешивания в определенных пропорциях фрезерный торф и гель. Поскольку полученная смесь предварительно не подсушена и в ней присутствует гель, то затраты электроэнергии на формирование топливных гранул в 10 раз меньше, чем в существующих технологиях приготовления топлива. Гидролизный лигнин (гель) - связующее вещество. Гидролизный лигнин представляет собой желеобразную массу с влажностью 50-99%. По своему составу это комплекс веществ, в который входят собственно лигнин растительной клетки, часть полисахаридов, группа веществ лигногуминового комплекса, не отмытые после гидролиза моносахара, минеральные и органические кислоты, зольные и другие вещества.
Гидролизный лигнин характеризуется большим объемом пор, приближающимся к пористости древесного угля, высокой реакционной способностью по сравнению с традиционными углеродистыми восстановителями и вдвое большим в сравнении с древесиной содержанием твердого углерода, достигающим 30%, т.е. почти половины углерода древесного угля. Для получения связующего вещества (лигнина) используется метод кавитационной обработки смеси торфа с водой, например, (в диспергаторе, или гомогенизаторе, или эмульгаторе, или кавитаторе)
Работа технологической линии по производству лигно-гелевых топливных гранул осуществляется следующим образом.
Фрезерный торф, поступивший на пост подготовки торфяного сырья 2, просеивают или измельчают до получения заданного размера частиц, после чего кондиционное торфяное сырье транспортным средством 1 подается через дозаторы порционной подачи 11 либо в смеситель 10 поста производства лигно-гелевых топливных гранул 4, либо в устройство кавитационной обработки смеси 9 поста подготовки торфяного геля 3. На посту подготовки торфяного геля 3, куда одновременно с торфяным сырьем подается вода и различные структурообразующие добавки, происходит кавитационная обработка смеси, которая затем поступает в емкость для хранения торфяного геля 7, а оттуда торфяной гель подается через дозатор порционной подачи 17 в смеситель 10 поста производства лигно-гелевых топливных гранул 4. На посту 4 далее происходит прессование и/или формование лигно-гелевых топливных гранул, затем сушка и упаковка готовой продукции и транспортировка ее на склад или к потребителю.
Предложенная технологическая линия по производству лигно-гелевых топливных гранул выгодно отличается от своих предшественников. Получено высококачественное топливо с теплотворной способностью 4000-4400 ккал/кг, топливо обладает низким содержание золы, топливные гранулы горят бесцветным пламенем, не выделяя коптящего дымового факела, снижена себестоимость получения конечного продукта в 2-3 раза в сравнении с производством древесных брикетов, обеспечена технологичность процесса производства, получен экологически чистый продукт без химических добавок и склеивающих веществ. Кроме того, полученное таким путем топливо обеспечено хорошей и возобновляемой сырьевой базой, является экологически чистым продуктом, удобное и гомогенное топливо, значительно снижены выбросы CO2, является удобным в хранении и улучшает экологию окружающей среды.