Технологическая линия для получения биотоплива в виде топливных элементов из сыпучей биомассы, содержащей отходы органического волокнистого материала и/или возобновляемого сырья

(51) 10 5/44 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ по крайней мере, одного механизированного стокерного склада с бункерами, который выполнен с обеспечением возможности подачи и приема измельченной сыпучей биомассы посредством фронтальных погрузчиков. Бункеры механизированного стокерного склада снабжены полами, которые выполнены с обеспечением возможности выгрузки предварительно измельченной сыпучей биомассы на отводящий и наклонно подающий транспортеры, которые выполнены с обеспечением возможности подачи сыпучей биомассы в устройство очистки. Устройство очистки выполнено с обеспечением возможности отделения крупнофракционных загрязнений,под которым размещены транспортеры, выполненные с обеспечением возможности перемещения очищенной сыпучей биомассы для подачи ее, по крайней мере, в один сушильный комплекс с теплогенератором, и возврата излишков сырья в технологическую линию. Сушильный комплекс с теплогенератором выполнен с обеспечением возможности совмещения процессов сушки и измельчения, и подсоединен посредством транспортера, по крайней мере, к одному гранулятору. Выход гранулятора соединен посредством нории с охладителем с виброситом, причем охладитель гранул соединен посредством нории со станцией затаривания, а охладитель гранул с виброситом и транспортеры соединены с циклонами аспирации.(54) ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИОТОПЛИВА В ВИДЕ ТОПЛИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ СЫПУЧЕЙ БИОМАССЫ,СОДЕРЖАЩАЯ ОТХОДЫ ОРГАНИЧЕСКОГО ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛА И/ИЛИ ВОЗОБНОВЛЯЕМОГО СЫРЬЯ(57) Предлагаемая технологическая линия для изготовления биотоплива в виде топливных элементов из отходов органического волокнистого материала и/или возобновляемого сырья, включает соединенные между собой средствами транспортировки, последовательно установленные устройства для приема, подачи и очистки предварительно измельченной сыпучей биомассы,устройство для подготовки и подачи теплоносителя,устройства для сушки и измельчения, устройства для кондиционирования и гранулирования сыпучей биомассы, устройства для охлаждения и очистки готовых топливных элементов, устройства для фасовки и перемещения расфасованных топливных элементов на склад или их отгрузки заказчику. Устройство для приема и подачи предварительно измельченной сыпучей биомассы выполнено в виде, 27270 Предлагаемое изобретение относится к способам получения твердого топлива растительного происхождения и может быть использовано для промышленных и коммунально-бытовых нужд и в топливной промышленности. Твердое топливо относится к топливным элементам, предназначенным для сжигания и полученным путем формования органических волокон в гранулы и брикеты, однородные по влажности, которые эффективно сгорают без образования большого количества золы. Создание недорогого и экологически чистого топлива с высокими энергетическими характеристиками из отходов органического волокнистого материала и/или возобновляемого сырья является актуальной проблемой в настоящее время. В течение последних лет внимание было сосредоточено на проблемах окружающей среды и особенно на выделении СО 2 при сгорании ископаемого топлива. Во многих странах были предприняты большие усилия по переходу от использования ископаемых источников энергии, например нефти, газа, угля и кокса, к биологическим или возобновляемым источникам энергии для того, чтобы снизить в отдельной стране выделения СО 2, образовавшегося при сгорании ископаемого топлива. Глобальные проблемы окружающей среды становятся все более и более серьезными, и является неотложно необходимым снижение выброса парникового газа в соответствии с Киотским протоколом,принятым 3-й конференцией стран-участников Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата (СОР 3), обеспечение ресурсов первичной энергии и разработка чистых и возобновляемых источников энергии, принимая во внимание предсказываемое истощение ископаемого топлива в будущем. В настоящее время в качестве способа решения проблемы для преодоления этой ситуации привлекает внимание биомасса. Однако сырая биомасса характеризуется высоким содержанием внутренних пустот, большим объемом и очень низкой экономической эффективностью ее транспортировки. Кроме того, она обладает относительно низкой теплотворностью. Поэтому требуется разработка технологии для превращения ее в более ценный продукт. Традиционными биологическими источниками энергии являются древесная кора и древесные стружки, и для использования этих ресурсов было построено много установок. Эти установки предпочтительно создают в промышленных районах и на больших предприятиях центрального отопления в городах,имеющих промышленность, где эти ресурсы доступны по низким ценам. Однако, есть явные ограничения в использовании основанных на древесине топливных продуктов. Доступность побочных продуктов заготовки и использования древесины в виде щепы и опилок зависит от увеличивающегося использования таких материалов в производстве древесностружечных плит и фибролите. Более того, деревья имеют долгий период роста. Этот длительный период уменьшает возможности использования древесины как 2 возобновляемого источника энергии. Как вариант к основанным продуктам из древесины, были исследованы сельскохозяйственные продукты (жом сахарного тростника, сорго). Для возможности эффективного использования древесных опилок,некондиционной древесины, отходов дерево обработки и т.п. их необходимо предварительно подвергнуть ряду технологических операций,которые обеспечат придание древесным отходам приемлемых для твердого топлива физических характеристик. Как правило, такие технологические операции включают измельчение(при необходимости), сушку и прессование исходного сырья с получением топливных брикетов с приемлемыми влажностью,плотностью,теплотворной способностью, зольностью и т.д. Выполнение упомянутых технологических операций обеспечивается специальным технологическим оборудованием, которое для оптимизации всего технологического процесса связано соответствующими транспортерами,материалопроводами и другими вспомогательными устройствами в линии для производства топливных брикетов с различной степенью механизации и автоматизации. Современные линии для производства топливных брикетов, как правило, включают последовательно установленные транспортер загрузки сырья, связанное с теплогенератором устройство сушки с загрузочным и выгрузочным окнами для подачи/выгрузки сырья и входным и выходным отверстиями для подачи/отвода газообразной среды,транспортер подачи высушенного сырья в накопительную емкость,устройство прессования и, при необходимости,устройство формирования отдельных брикетов//730606.8442./. Линия производства топливных брикетов. Сайт компании Теплопроцесс. Найдено 30.01.2007. Найдено в Интернет /// Как правило, в известных линиях используются устройства сушки барабанного типа, в полость которых подают горячий воздух из камер сгорания различного типа теплогенераторов. В таком воздухе содержится большое количество сажи, которая оседает в процессе сушки на древесные опилки,снижая тем самым качество готовых топливных брикетов (за счет повышения его зольности). Кроме того, резко возрастает пожароопасность операции сушки. Прессы, используемые для изготовления отдельных брикетов, используя прямое прессование,не могут обеспечить существенное повышение их физических характеристик(достижение максимальной плотности, защиты от проникновения влаги и т.п.). Известна линия для производства топливных брикетов,включающая последовательно установленные транспортер загрузки сырья,горизонтально ориентированное устройство сушки сырья барабанного типа с выполненными в корпусе загрузочным и выгрузочным окнами и входным и выходным отверстиями, соответственно, для подачи и отвода газообразной среды, причем загрузочное окно выполнено в верхней части корпуса, при этом полость устройства сушки сырья связана с устройством нагрева газообразной среды,выполненным в виде теплогенератора, транспортер подачи, накопительную емкость с мешалкой,устройство прессования и устройство формирования отдельных брикетов (Автоматические линии брикетирования серии . Сайт торгово-промышленной компании ТПК КОДОС. Найдено 30.01.2007. Найдено в Интернет///536.). Известна технологическая линия для изготовления прессованных топливных элементов из древесных отходов (1 831 496, МПК С 10 5/44 В 27 3/16 публ. 30.07.1993 г.). Предусмотрено две линии подачи исходного сырья. В одной из линий установлены измельчители. Линии сообщены сушильным агрегатом, циклоном, дополнительным тонким измельчителем, транспортером-заборником,транспортером-распределителем. Этот транспортерраспределитель сообщен с другим транспортеромзаборщиком через горловину. Готовые прессованные топливные элементы охлаждаются в камере до температуры окружающей среды, после чего поступают в упаковочный узел. Известна технологическая линия по производству лигно-гелевых топливных гранул (103 106 1, МПК С 10 5/00, публ. 27.03.2011 г.). Линия 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. Решается задача улучшения экологии окружающей среды,повышения теплотворной способности топлива и снижения себестоимости его производства. Известна линия для получения топливных брикетов из древесных отходов, содержащая бункер для загрузки древесных отходов, измельчитель отходов, установленный на выходе бункера ( 2046 821, МПК С 10 5/44, публ. 27.10.1995 г.). Под измельчителем установлен модуль сортировки,выполненный в виде сеток с калиброванными ячейками для сортировки измельченного сырья по размерам частиц. Кондиционные частицы измельченных отходов поступают в дозатор, из которого они транспортером подаются в камеру термообработки,куда также подается из парогенератора перегретый пар. Прошедшие термообработку отходы посредством дозатора подаются на модуль гранулирования (шнековый пресс), в котором измельченные отходы прессуются и на выходе ножом разделяются на брикеты,которые направляются на хранение или отгружаются потребителям. Известна установка для получения топливных брикетов ( заявка 96112033, МПК С 10 5/02,публ.10.12.1997 г.). Установка включает последовательно установленные и соединенные транспортерами бункер с исходным твердым топливом, дробилку, смеситель с бункером дозированной подачи измельченного твердого топлива и узлом со средствами для приготовления и подачи связующего, устройство для формования брикетов из смеси топлива со связующим с приемным бункером, сушилку и охладитель брикетов. Транспортер для подачи смеси измельченного топлива со связующим выполнен в виде ленточного конвейера с отсекателями,установленными под углом к оси конвейера над приемными бункерами устройств для формования брикетов, или шнека в цилиндрическом корпусе, в котором выполнены отверстия с направляющими патрубками для подачи смеси в приемные бункера,или перемещающихся по направляющим емкостей со средствами выгрузки над приемными бункерами. Устройство для формования брикетов состоит из последовательно установленных шнека с направляющей трубкой,размещенного под приемным бункером, механизмов для навивки оболочки на направляющую трубку и подачи смеси выходящей из направляющей трубки в оболочку резки сформованной массы в оболочке и заделки торцов брикетов. Сушилка и охладитель снабжены средствами подачи и удаления теплоносителя. Известна линия для производства биотоплива в виде топливных брикетов,включающей последовательно установленные транспортер загрузки сырья, горизонтально ориентированное устройство сушки сырья барабанного типа с выполненными в корпусе загрузочным и выгрузочным окнами и входным и выходным отверстиями, соответственно, для подачи и отвода газообразной среды. Полость устройства сушки сырья связана с устройством нагрева газообразной среды, выполненным в виде теплогенератора. Линия снабжена транспортером подачи,бункеромнакопителем с мешалкой, устройством прессования и устройством формирования отдельных брикетов(Евразийский патент 011336, МПК С 10 5/44,публ. 27.02.2009 г.). Эта линия является наиболее близким аналогом к заявляемому объекту. Задачей,стоящей перед предлагаемым техническим решением,является создание технологической линии для получения биотоплива в виде топливных элементов из сыпучей биомассы,которая расширила бы арсенал средств,используемых в качестве устройств работающих в автоматическом или автоматизированном режимах для получения экологически чистого топлива с высокими энергетическими характеристиками из отходов органического волокнистого материала и/или возобновляемого сырья. При необходимости предлагаемая технологическая линия должна 3 обеспечить возможность управления основными технологическими процессами. Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемой технологической линии для получения биотоплива в виде топливных элементов из отходов органического волокнистого материала и/или возобновляемого сырья устройство для приема и подачи предварительно измельченной сыпучей биомассы выполнено в виде, по крайней мере, одного механизированного стокерного склада с бункерами, снабженными полами, который выполнен с обеспечением возможности подачи и приема измельченной сыпучей биомассы посредством фронтальных погрузчиков. Полы бункеров механизированного стокерного склада,могут быть выполнены, например, в виде гидравлических полов типа живое дно. Бункеры с полами механизированного стокерного склада,выполнены с обеспечением возможности выгрузки из них предварительно измельченной сыпучей биомассы на отводящий и наклонно подающий транспортеры, которые соединены с устройством очистки. Для приема и подачи предварительно измельченной сыпучей биомассы, упакованной в тюки, устройство для приема и подачи дополнительно снабжено, по крайней мере, одним измельчителем тюков. Устройство очистки выполнено с обеспечением возможности отделения крупнофракционных загрязнений. В предлагаемой технологической линии устройство очистки выполнено, например, в виде дискового сепаратора с магнитом. Под устройством очистки размещены транспортеры, выполненные с обеспечением возможности перемещения очищенной сыпучей биомассы для подачи ее, по крайней мере, в один сушильный комплекс с теплогенератором. Сушильный комплекс с теплогенератором выполнен с обеспечением возможности совмещения процессов сушки и измельчения и подсоединен посредством транспортера, по крайней мере, к одному гранулятору, выход которого соединен посредством нории с охладителем гранул, снабженным виброситом. Охладитель гранул соединен посредством нории со станцией затаривания. Технологическая линия снабжена циклонами аспирации,соединенными с сушильным комплексом, охладителем гранул с виброситом. Транспортеры,выполнены с обеспечением возможности возврата в технологическую линию излишков очищенной сыпучей биомассы. Предлагаемое техническое решение далее будет проиллюстрировано на одном из возможных, но не ограничивающих, примеров реализации со ссылкой на позиции прилагаемой блок-схемы технологической линии получения биотоплива в виде топливных элементов, где 1 - стокерный механизированный склад с бункерами 2 - транспортер сыпучей биомассы 3 дисковый сепаратор с магнитом 4 - транспортер сыпучей биомассы к сушильному комплексу и излишков сыпучей биомассы обратно 5 сушильный комплекс с теплогенератором 6 транспортер высушенной и измельченной сыпучей 4- охладитель горячих гранул с виброситом 10 нория станции затаривания 11 - станция затаривания 12 - циклоны аспирации сушильного комплекса,охладителя с виброситом,транспортеров 13 - измельчитель тюков. Предлагаемая технологическая линия работает следующим образом. Сыпучую биомассу подают на измельчение непосредственно с мест заготовки и/или с мест хранения предварительно заготовленной сыпучей биомассы, хранящейся,например, в виде стогов возобновляемого сырья или в виде тюков прессованного измельченного возобновляемого сырья. Перерабатываться в биотопливо в виде топливных элементов на предлагаемой линии может, в принципе, любое подходящее сырье, прежде всего растительного происхождения, предпочтительно в качестве сырья или компонентов сырьевой массы могут использоваться возобновляемое сырье, например,солома любого вида зерновых культур, тростник,бамбук, стебли хлопчатника, джут, сизаль, конопля,рами, рисовая солома, рисовая лузга, многолетние высокотравные воздушно-водные растения(гелофиты), в частности, камыш, лен, кенаф. Сыпучую биомассу, поступающую с мест заготовки и/или с мест хранения, подают, по крайней мере, в бункеры одного стокерного механизированного склада 1, а спрессованную и хранящуюся в виде тюков биомассу подают в бункеры стокерного механизированного склада 1 после измельчения тюков. Перемещение сыпучей биомассы может осуществляться с помощью фронтального погрузчика или манипулятора. Из бункеров механизированного склада 1 влажная сыпучая биомасса с помощью, например,гидравлических полов типа живое дно выгружается на отводящий наклонный транспортер 2 для подачи на дисковый сепаратор 3. Сепарирование сыпучей биомассы осуществляют путем ее очистки от примесей,ухудшающих условия ее переработки или снижающих качество топливных элементов, при этом сепарирование сыпучей биомассы можно производить путем воздействия на нее, например,аэродинамическими силами и/или объемными силами инерции, изменяющимися по величине и направлению, и/или гравитационными силами тяжести - центробежными силами инерции и силами тяжести,и/или последовательными,и/или совмещенными во времени воздействиями на сыпучую массу сочетанием сил. Сепарирование сыпучей биомассы можно проводить, например, по толщине, и/или ширине, и/или длине, и/или форме сечения, и/или скорости витания, и/или плотности,и/или плотности и коэффициенту трения. Дисковый сепаратор 3 отделяет крупнофракционные загрязнения,которые перемещают в бункер отходов (не показан) и выводятся из технологии переработки. Примеси собирают в периодически опорожняемые емкости Нормальная фракция биомассы проходит между дисками сепаратора 3 и ее подают распределительным транспортером 4 к сушильному комплексу с теплогенератором 5. Обработку очищенной сыпучей биомассы обеспечивают путем совмещения процессов сушки и измельчения,причем степень измельчения сыпучей биомассы зависит от частоты вращения классификатора (не показан), а производительность по сушке определяется температурой теплоносителя. В сушильном комплексе с теплогенератором 5 влажную биомассу измельчают,например,вращающимся ротором с молотками. Частицы биомассы в сушильном комплексе 5 находится под разряжением. Благодаря этому частицы биомассы из зоны измельчения перемещаются вверх, например, к динамическому классификатору (не показан),который пропускает легкие частицы измельченной и высушенной биомассы и возвращает на доизмельчение тяжелые недоизмельченные и влажные частицы биомассы. Степень измельчения определяется частотой вращения классификатора, а производительность по сушке определяется количеством подаваемой в процесс обработки биомассы тепловой энергии. Выгрузка сухой измельченной биомассы осуществляется на горизонтальный ленточный транспортер 6, который подает ее на гранулятор 7. На входе гранулятора 7 обеспечивается гомогенизация биомассы перед гранулированием и,при необходимости, внесение связующих добавок. Затем гомогенная сухая измельченная биомасса поступает, например, в питатели-смесители (не показаны) гранулятора 7. Здесь предусмотрена регулируемая подача воды для корректировки влажности биомассы перед гранулированием. В грануляторе 7 биомасса попадает в отверстия матрицы (не показана) и выходит в виде гранул при температуре 90-110 С. Горячие гранулы биомассы перемещают через нории 8 к охладителю с виброситом 9 для отсева некондиционных гранул. Качественные охлажденные гранулы через норию 10 поступают на станцию затаривания 11. Мелкая фракция посредством циклона аспирации 12 подается на склад исходной биомассы 1. Станция затаривания 11 обеспечивает весовой контроль. Процесс заполнения биг-бэгов регулируется оператором склада и участка отгрузки готовой продукции. Заполненные биг-бэги перемещают на склад или загружают в автотранспорт посредством вилочных погрузчиков для отправки заказчикам. На технологической линии преимущественно перерабатывают предварительно измельченную сыпучую биомассу. Однако при поступлении на переработку биомассы упакованной в тюки,устройство для приема и подачи дополнительно снабжено, по крайней мере, одним измельчителем тюков 13. Основные этапы технологического процесса выполняют под управлением АСУ. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Технологическая линия для изготовления биотоплива в виде топливных элементов из отходов органического волокнистого материала и/или возобновляемого сырья, включающая, соединенные между собой средствами транспортировки,последовательно установленные устройства для приема, подачи и очистки предварительно измельченной сыпучей биомассы, устройство для подготовки и подачи теплоносителя, устройства для сушки и измельчения,устройства для гранулирования сыпучей биомассы, устройства для охлаждения и очистки готовых топливных элементов, устройства для фасовки и перемещения расфасованных топливных элементов на склад и/или их отгрузки заказчику, отличающаяся тем, что устройство для приема и подачи предварительно измельченной сыпучей биомассы выполнено в виде,по крайней мере, одного механизированного стокерного склада с бункерами, который выполнен с обеспечением возможности подачи и приема измельченной сыпучей биомассы посредством фронтальных погрузчиков,причем бункеры механизированного стокерного склада снабжены полами, которые выполнены с обеспечением возможности выгрузки предварительно измельченной сыпучей биомассы из бункеров механизированного стокерного склада на отводящий и наклонно подающий транспортеры,которые соединены с устройством очистки,выполненным с обеспечением возможности отделения крупнофракционных загрязнений, под которым размещены транспортеры, выполненные с обеспечением возможности перемещения очищенной сыпучей биомассы для подачи ее, по крайней мере, в один сушильный комплекс с теплогенератором, причем сушильный комплекс выполнен с обеспечением возможности совмещения процессов сушки и измельчения и подсоединен посредством транспортера, по крайней мере, к одному гранулятору, выход которого соединен посредством нории с охладителем гранул,снабженным виброситом, а охладитель гранул соединен посредством нории со станцией затаривания, при этом, технологическая линия снабжена циклонами аспирации, соединенными с охладителем гранул. 2. Технологическая линия для изготовления биотоплива в виде топливных элементов из отходов органического волокнистого материала и/или возобновляемого сырья по п.1, отличающаяся тем,что для приема и подачи предварительно измельченной сыпучей биомассы, упакованной в тюки, устройство для приема и подачи дополнительно снабжено, по крайней мере, одним измельчителем тюков. 3. Технологическая линия для изготовления биотоплива в виде топливных элементов из отходов органического волокнистого материала и/или возобновляемого сырья по п.1, отличающаяся тем,что полы бункеров механизированного стокерного склада,выполнены,например,в виде гидравлических полов типа живое дно. 4. Технологическая линия для изготовления биотоплива в виде топливных элементов из отходов органического волокнистого материала и/или возобновляемого сырья по п.1, отличающаяся тем,что устройство очистки выполнено, например, в виде дискового сепаратора с магнитом. 5. Технологическая линия для изготовления биотоплива в виде топливных элементов из отходов органического волокнистого материала и/или возобновляемого сырья по п.1, отличающаяся тем,что транспортеры, выполнены с обеспечением возможности возврата в технологическую линию излишков очищенной сыпучей биомассы.