ФОРМОВАННОЕ ТОПЛИВО И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
MOULDED FUEL AND PREPARATION METHOD THEREOF

Изобретение относится к производству твердого формованного топлива из биологических отходов, пищевых и деревообрабатывающих производств и способ его получения.
Известен способ получения топливных брикетов из древесных отходов путем их измельчения до крупности не более 1 мм, сушки до влажности 12% и последующего прессования при 10,0-12,0 МПа (см. авторское свидетельство СССР 1458377, C10L 5/44).
Известен торфобрикет, включающий торф и углеродистый материал, который представляет собой отсевы древесного угля, нефтяного кокса или их смеси при следующем соотношении ингредиентов, мас.% торф 50-90, отсевы древесного угля, нефтяного кокса или их смеси 10-50%. Авторское свидетельство СССР N1788006, кл. C10F 7/06, 1993.
Известен способ получения кускового коммунально-бытового биотоплива, включающий производство фрезерного торфа с влажностью 40-65%, сепарацию его в сухом виде для отделения от пней, корней и кусков торфа размером более 10 мм, затем в просеянную массу последовательно добавляют смесь отходов древесины - мелкие опилки или угольную мелочь, предварительно пропитанные мазутом, дизельным топливом, и после этого в смесь добавляют сапропель естественной влажности 89-95%,
перемешивая в винтовом шнеке и доводя до влажности 80-85%, а затем производят формование под давлением методом экструзии через фильеры со скоростью 0,5-10 мм/с кусков цилиндрической формы диаметром 25-35 мм, после чего осуществляют сушку кускового торфа в два этапа: искусственную с доведением до влажности 35-50% при температуре 150-200°С и естественную с доведением до влажности 25-33%. Полученное таким образом биотопливо сжигают в котельных для получения тепла (RU 2255955 С1, 16.02.2004, МПК C10F 7/06, C10L 5/14).
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является формованное топливо на основе высушенной смеси измельченного твердого топлива и сгущенного ила с установок по очистке сточных вод и способ получения формованного топлива, который включает смешивание сгущенного ила и измельченного твердого топлива, формование смеси и последующую сушку формовок, при этом используют сгущенный ил с содержанием воды 70-80 мас.%, формуют смесь при давлении 0,1-25 МПа и сушат формовки при 50-180°С в течение 1,5-0,4 ч или при температуре окружающей среды 5-30 ч, при этом формованное топливо содержит, мас.%: сгущенный ил 5-14 - 13-38% и измельченное твердое топливо - остальное. Формованное топливо обладает высокой механической прочностью, позволяющей снизить его потери при хранении, погрузке, разгрузке и транспортировке, (см. патент РФ 2131449, C10L 5/14, C10L 5/44, C10L 5/46, C10L 5/48 1999 г.). Производство топлива по способу приведенному в данном изобретении повышает механическую прочность формованного топлива и за счет этого снижаются затраты при его хранении, погрузке, разгрузке и потери при транспортировании.
Технической задачей заявленного изобретения является повышение эффективности использования отходов пищевых и лесоперерабатывающих производств, повышение физико-механических свойств и теплопроводной способности топливных брикетов.
Поставленная задача решается путем производства формованного топлива на основе высушенной смеси измельченного твердого топлива и отходов мясоперерабатывающих производств, при этом в качестве х отходов берут липидсодержащие отходы животного происхождения, а в качестве смеси измельченного твердого топлива берут смесь древесных отходов и отходы крахмало-паточного производства в соотношении 3:1, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
липидсодержащие отходы животного происхождения
30-60
смесь измельченного твердого топлива
остальное
Кроме того, в качестве липидсодержащих отходов животного происхождения берут отходы переработки рыбы, отходы мясопереработки, отходы переработки птицы.
Отходы переработки рыбы, которые используют в предлагаемом способе, это отходы от разделки рыбы (внутренности) с массовой долей жира от 8% и выше. Отходы при производстве консервов, пресервов и полуфабрикатов. Предпочтительно используют отходы лососевых, сельдевых, масляной и других видов рыб, кроме того и отходы рыбьего жира.
Отходы мясопереработки получают при жиловки мяса (мясная обрезь, хрящевая ткань) с массовой долей жира от 6% и выше.
Отходы переработки птицы получают при разделке тушки с массовой долей жира от 4% и выше.
Способ получения формованного топлива включает подготовку компонентов, измельчение и смешивание измельченного твердого топлива, смешивание с отходами пищевых производств, формование смеси, при этом перед измельчением твердые компоненты разделяют на виброгрохотах на две фракции с размером частиц менее 8 мм и более 8 мм, последнюю направляют на повторное измельчение, затем каждую фракцию направляют на сушку, а сушку компонентов ведут до влажности 12-16%, затем компоненты дозируют, смешивают и формуют смесь в экструдере при давлении 5-10 МПа и температуре 140-200°С, готовое топливо разрезают на куски необходимого размера, охлаждают и расфасовывают в мешки.
Сушку каждой фракции осуществляют в сушильных агрегатах, обеспечивающих высушивание сырья при температуре 20-160°С.
Использование в смеси с древесными отходами липидсодержащих отходов животного происхождения, представляющих собой жиробелковые смеси с содержанием жира до 90% белка до 10%, а также сахаристых отходов, например, паточного производства крахмалопаточной промышленности с содержанием до 10% углеводов способствует образованию процессе экструдирования смесей частиц с высокой адгезией с поверхностью древесного компонента и высокой когезией самого монолита в получаемых брикетах твердого биотоплива.
При этом экструдирование смеси при давлении 5-10 МПа и температуре 140-200°С обеспечивает достаточное сближение частиц древесных отходов и отходов пищевых производств и высокомолекулярное сцепление между ними и способствует армированию топлива превращая его в монолит.
Использование жировых отходов в составе смеси позволяет значительно повысить теплотворную способность до топлива 5600-6800 ккал/кг.
Это связано с тем, что они имеют повышенное содержание углерода и выделяют при сгорании до 5500 ккал/час.
Использование для изготовления топлива предлагаемой смеси способствует более эффективному использованию древесных отходов и эффективной утилизации отходов пищевых производств.
Осуществление утилизации пищевых отходов снижает загрязнение окружающей среды, способствует сохранению лесных массивов. Изготовление 40 т твердого биотоплива предлагаемого состава обеспечивает сохранение 1 га лесных массивов.
Количественные значения компонентов выбраны с учетом получения топлива высокого качества. Их уменьшение или увеличение приведет к излишним расходам, как при сушке, так и при экструзии.
Режимы экструзии обеспечивают показатели прочности кускового топлива и водопоглощения, что удовлетворяет требованиям стандарта на биотопливо.
Было установлено также, что экструдирование заявляемой смеси компонентов с крупностью частиц более 8 мм снижает прочностные свойства и увеличивает водопоглощение и, как следствие, снижает длительность их хранения.
Выбор указанных компонентов и способ получения твердого биотоплива согласуется с Киотским протоколом 1997 г.
Предлагаемое топливо существенно снизит парниковый эффект, так как выделяемый при сгорании биотоплива углекислый газ снова поглощается растениями.
Способ осуществляется следующим образом.
Древесные отходы предварительно очищают от металлических, минеральных и других крупных примесей с использованием магнитного уловителя и крупноячеистых решеток. Затем компоненты смеси разделяют на виброгрохотах на две фракции. Фракции с размером частиц менее 8 мм поступают в приемные бункеры, а фракции с размером частиц более 8 мм доизмельчают в ножево-молотковых дробилках.
Затем каждую фракцию (раздельно) направляют на сушку. Сушку компонентов ведут до влажности 12-16%.
Просушенные компоненты подают через расходные бункера и дозаторы в смеситель, где их тщательно смешивают в заданном соотношении до получения однородной массы. Полученную смесь подают на экструдирование.
Процесс ведут при давлении 5-10 МПа и температуре 140-200°С в непрерывном потоке. Готовое остывшие топливо обдувают воздухом расфасовывают в мешки.
Предлагаемый состав и способ его получения обеспечивает при использовании нового вида топлива высокую теплоту сгорания до 5600-6800 ккал/кг, прочность до 25,0 МПа, низкую водопоглащаемую способность, энегрогоемкость процесса, рациональное использование отходов.
Примеры на твердое биотопливо представлены в таблице 1.
Таблица 1
Компоненты
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Липидсодержащие отходы животного происхождения, мас.%
Отходы переработки рыбы 30
Отходы мясопереработки 45
Отходы переработки птицы 60
Смесь измельченного
70
55
40
твердого и отходов паточного производства, (3:1), мас.%
Примеры осуществления способа.
Пример 1. Предварительно древесные отходы очищают от металлических, минеральных и других включений с использованием магнитногоуловителя и крупноячеистых решеток. Затем компоненты смеси (см. пример 1 таблицы) разделяют на виброгрохотах на две фракции. Фракции с размером частиц менее 8 мм поступают в приемные бункера, а фракции с размером частиц более 8 мм доизмельчают в ножево-молотковых дробилках. Затем каждую фракцию (раздельно) направляют на сушку. Сушку компонентов ведут до влажности 12%. Просушенные компоненты подают через расходные бункера и дозаторы в смеситель, где тщательно компоненты смешивают в заданном соотношении до получения однородной массы. Полученную смесь подают на экструдирование. Процесс ведут при давлении 5 МПа и температуре 140°С в непрерывном потоке. Разрезанное на куски определенного размера и охлажденное готовое топливо расфасовывают в мешки.
Пример 2. Предварительно древесные отходы очищают от металлических, минеральных и других включений с использованием магнитного уловителя и крупноячеистых решеток. Затем компоненты смеси (см. пример 3 таблицы) разделяют на виброгрохотах на две фракции. Фракции с размером частиц менее 8 мм поступают в приемные бункера, а фракции с размером частиц более 8 мм доизмельчают в ножево-молотковых дробилках. Затем каждую фракцию (раздельно) направляют на сушку.
Сушку компонентов ведут до влажности 15%. Просушенные компоненты подают через расходные бункера и дозаторы в смеситель, где тщательно компоненты смешивают в заданном соотношении до получения однородной массы. Полученную смесь подают на экструдирование. Процесс ведут при давлении 10 МПа и температуре 200°С в непрерывном потоке. Разрезанное на куски определенного размера и охлажденное готовое топливо расфасовывают в мешки.
Пример 3. Предварительно древесные отходы очищают от металлических, минеральных и других включений с использованием магнитного уловителя и крупноячеистых решеток. Затем компоненты смеси (см. пример 3 таблицы) разделяют на виброгрохотах на две фракции. Фракции с размером частиц менее 8 мм поступают в приемные бункера, а фракции с размером частиц более 8 мм доизмельчают в ножево-молотковых дробилках. Затем каждую фракцию (раздельно) направляют на сушку. Сушку компонентов ведут до влажности 16%. Просушенные компоненты подают через расходные бункера и дозаторы в смеситель, где тщательно компоненты смешивают в заданном соотношении до получения однородной массы. Полученную смесь подают на экструдирование. Процесс ведут при давлении 8 МПа и температуре 180°С в непрерывном потоке. Разрезанное на куски определенного размера и охлажденное готовое топливо расфасовывают в мешки.