Гранулы из лигнина. Опытное производство пеллет из гидролизного лигнина в архангельской области. – Кто выступил поставщиком оборудования

Проект по производству нового вида биотоплива - топливных гранул из лигнина запущен в Германии в Техническом университете г. Котбуса совместно с Научно-исследовательским Центром по изучению биомассы в г. Лейпциг и одной компанией, производящей технологическое оборудование.

По мнению специалистов, новый проект позволит, наконец, производить из гидролизного лигнина топливные гранулы (пеллеты) или брикеты высокого качества в промышленном масштабе.

Пилотный проект будет запущен в июне 2013 года. Финансирование осуществляется за счет грандов Евросоюза по программе защиты окружающей среды.

Многие годы сотни научных организаций во всем мире занимаются исследованиями и разработками в области утилизации гидролизного лигнина. Многие из них в разные годы уже внедрены в промышленности. В последнее время актуальность эти работы получают в связи с возросшим интересом к решению экологических проблем и к промышленному использованию в целом биомассы в энергетике. Но без серьезной государственной поддержки, скорее всего «воз (отвал) будет и ныне там».

Что касается России, то запасы гидролизного лигнина в РФ, составляющие десятки миллионов тонн, сопоставимы с другими отходами переработки древесины - корой, опилками и т. п.

Интересно, что лигнин отличается от древесных отходов большей однородностью и, главное, большей концентрированностью (например, отвалы вблизи гидролизных заводов). В связи с практически полным отсутствием его утилизации, создаются проблемы с экологической точки зрения и с его хранением.

На большинстве гидролизных и биохимических заводах лигнин вывозится в отвалы и загрязняет большие территории.

Многие европейские специалисты, посещая такие заводы подчеркивают, что нигде в Европе не видели такую колоссальную концентрацию неиспользуемого энергетического сырья.

Согласно имеющимся в литературе данным использование гидролизного лигнина в качестве химического сырья в СНГ не превышает 5 % . А по данным International Lignin Institute, в мире используется на промышленные, сельскохозяйственные и другие цели не более 2 % технических лигнинов. Остальное сжигается в энергетических установках или вывозится в отвалы.

Проблема

Проблема утилизации гидролизного лигнина еще с 30-х годов была основной для отрасли. И хотя ученые и практики давно доказали, что из лигнина можно получить прекрасное топливо, удобрения и многое другое, за долгие годы существования гидролизной промышленности и в СССР, и в СНГ, так и не удалось использовать лигнин в полном объеме.

Трудность промышленной переработки лигнина обусловлена сложностью его природы, а также нестойкостью этого полимера, необратимо меняющего свойства в результате химического или термического воздействия. В отходах гидролизных заводов содержится не природный лигнин, а в значительной степени измененные лигниносодержащие вещества или смеси веществ, обладающие большой химической и биологической активностью. Кроме того, они загрязнены другими веществами.

Некоторые технологии переработки, например, разложение лигнина на более простые химические соединения (фенол, бензол и т. п.) при сравнимом качестве получаемых продуктов обходятся дороже их синтеза из нефти или газа.

Лигнин - что это такое? Не каждый сможет ответить на этот вопрос, однако мы попытаемся разобраться. Лигнин - это вещество, которое входит в состав абсолютно всех растений на Земле. Кроме него еще следует отметить такие полезные компоненты, как целлюлоза и гемицеллюлоза.

Основное предназначение лигнина - это обеспечение герметичности стенок сосудов, по которым передвигается вода и растворенные в ней питательные вещества. Лигнин и целлюлоза, находясь вместе в клеточных стенках, увеличивают их прочность. Не все растения имеют одинаковое количество этого соединения. Больше всего его содержится в хвойных породах, примерно около 40%, а вот в лиственных - всего лишь 25%.

Свойства лигнина

Данное вещество представляет собой темно-желтого цвета. Он практически не растворяется в воде и органических растворителях. Лигнин - что это такое с точки зрения строения? Однозначно ответить на этот вопрос не получится, поскольку, находясь в составе различных растений, данное вещество может существенно отличаться по своей структуре.

При разложении лигнина образуется богатый питательными веществами гумус, который играет важную роль в природе. Переработкой лигнина в природной среде занимается армия бактерий, грибов и некоторых насекомых.

Главное преимущество этого вещества в том, что нет необходимости его производить или добывать. Да это практически невозможно, лигнин настолько прочно связан с растительными клетками, что его искусственное отделение представляет собой сложный процесс.

Тот лигнин, производство которого осуществляется на сегодняшний день, не что иное, как обычные отходы при переработке целлюлозы. При этом большая масса его теряется, но возрастает химическая активность.

Способы выделения лигнина

Процесс извлечения данного вещества из древесины осуществляют с различными целями:

• исследование свойств вещества;
• определение количества лигнина в различных растениях.

Методы извлечения вещества подбирают в зависимости от цели его использования. Если дальнейшей задачей является изучение, то способы выделения должны как можно меньше повлиять на структуру и качества лигнина. Хотя практически не существует таких методов, которые бы гарантировали получение вещества в неизменном состоянии.

После выделения лигнин содержит несколько примесей:

• экстрактивные вещества при гидролизе дают нерастворимые соединения;
• продукты гумификации сахаров;
• смесь трудногидролизуемых полисахаридов.

Максимально подходящими условиями для выделения лигнина являются такие, при которых образуется наибольшее количество вещества. В этом случае лигнин получается практически без примесей, и наблюдаются его малые потери.

Наиболее распространенным считается сернокислотный способ, а вот солянокислотный используют гораздо реже из-за неудобства в работе с концентрированной кислотой.

Разновидности лигнина

Основным источником получения лигнина является промышленное производство целлюлозы. На разных предприятиях этого направления могут использоваться различные технологии производства, поэтому и лигнин, получаемый при этом, имеет неодинаковые качества и состав.

В процессе производства щелочей или сульфатов получается сульфатный лигнин, при выработке кислот - сульфитный.

Отличаются эти виды между собой не только составом, но и способом утилизации. Сульфатный лигнин подвергают сжиганию, а сульфитный отправляют на хранение в специальные хранилища.

На гидролизных предприятиях получают лигнин гидролизный.

Свойства гидролизного лигнина

Это порошкообразное вещество с плотностью до 1,45 г/см³. Его цвет меняется от светло-бежевого до различных оттенков коричневого. Содержание лигнина в таком веществе может колебаться от 40 до 80%.

Гидролизный лигнин обладает токсическими свойствами и высокой способностью к адсорбции, на этом основано его применение в медицине.

Если распылить вещество, которое в высушенном виде становится горючим, то может возникнуть опасность взрыва. Сухой лигнин при сгорании выделяет достаточно большое количество тепла. Температура его воспламенения составляет 195 градусов, а тление начинается уже при температуре 185°С.

Производство препаратов лигнина

Лигнин из древесины выделяют для того, чтобы получать затем его препараты для различных исследований. Рассмотрим стадии выделения лигнина:

• измельчение древесины до состояния опилок, а в некоторых случаях и муки;
• обработка спирто-толуольной смесью для избавления от экстрактивных веществ;
• использование кислотных катализаторов, которые предотвращают переход лигнина в растворимое состояние.

В процессе производства образуется некоторая часть растворимых соединений, которые осаждают, подвергают очистке и сушат, в результате чего образуется порошок.

Применение гидролизного лигнина

Несмотря на то что данное вещество достаточно трудно поддается переработке из-за своей сложной природы и нестойкости, можно перечислить различные отрасли, где используется лигнин. Применение вещества имеет следующие направления:

• производство топливных брикетов;
• в качестве котельного топлива;
• производство восстановителей для некоторых металлов и кремния;
• наполнитель при производстве пластмасс;
• производство топливного газа;
• изготовление удобрений;
• производство гербицидов;
• в качестве сырья для производства фенола, уксусной кислоты;
• производство активированного угля;
• в качестве сорбента для очистки городских и промышленных стоков;
• производство медицинских препаратов;
• производство кирпича и керамических изделий.

Причины повышения спроса на лигнин

Лигнин гидролизный является прекрасным топливом, которое при сгорании дает большое количество энергии. К тому же сырье для производства такого энергетического ресурса вполне доступное и возобновляемое.

Не только у нас в стране, но и по всему миру в настоящее время актуален вопрос производства альтернативных энергоносителей. Для этого имеется целый ряд причин, среди которых можно перечислить следующие:

1. Природные носители энергии - уголь, нефть и газ требуют для своей добычи использования различных затратных способов. Это не может не повлиять на постоянно растущую их стоимость.
2. Источники энергии, которые используются в настоящее время, относятся к исчерпаемым природным ресурсам, поэтому наступит такое время, когда их запасы практически израсходуются.
3. Производство альтернативных энергетических источников стимулируется государством во многих странах.

Лигнин в качестве топлива

На сегодняшний день все чаще в качестве альтернативного топлива используется лигнин. Что это такое и как оно выглядит?

Вещество представляет собой опилки с влажностью до 70%, которые различаются по своему составу в зависимости от сырья. Их структура очень напоминает который также имеет большое количество мельчайших пор. Свойства такого вещества позволяют подвергать его брикетированию и гранулированию. Если воздействовать высоким давлением на такой брикет, он превращается в вязкую пластичную массу.

Гранулы, сделанные из такого лигнина, имеют высокую теплоотдачу, но при этом не производят много дыма. и пеллеты являются качественным материалом, при горении которого выделяется много тепла, а копоти практически нет. Отсюда можно сделать вывод, что лигнин служит отличным сырьем для производства топлива в брикетах.

Использование лигнина в порошкообразном состоянии

Данное вещество в состоянии порошка находит свое применение в качестве добавки при производстве асфальтобетона. Использование гидролизного лигнина позволяет:

• повышать прочность, водостойкость и устойчивость к образованию трещин;
• экономить дорожно-строительные материалы;
• существенно улучшить экологическую обстановку в тех местах, где хранятся отходы;
• вернуть плодородие тем землям, которые используются под отвалы.

В дорожной отрасли достаточно выгодно использовать лигнин. Свойства его таковы, что он позволяет ощутимо повысить качество строительного материала. Кроме этого, лигнин дает возможность заменить дорогостоящие добавки.

Производные лигнина

Производными данного вещества являются лигносульфонаты, которые образуются при сульфитном способе переработки древесины. Лигносульфонаты обладают высокой активностью, что позволяет им находить свое применение в различных отраслях промышленности:

• нефтедобывающая промышленность (регулируют свойства ;
• литейное производство (выступают в роли связующего материала в смесях);
• производство бетона;
• строительная отрасль (в качестве эмульгаторов в дорожных эмульсиях);
• сырье для получения ванилина;
• сельское хозяйство (обработка почвы для предотвращения эрозии).

Сульфатный лигнин имеет высокую плотность и химическую стойкость. В сухом состоянии - это порошок коричневого цвета, который растворяется в аммиаке, щелочах, этиленгликоле, диоксине.

Сульфатный лигнин не обладает токсичностью, не распыляется и не опасен с точки зрения пожароопасности. Его используют:

• в качестве пластификатора в производстве керамических изделий, бетонов;
• как сырье для производства пластиков и фенолформальдегидных смол;
• как связующее звено при изготовлении картона, древесных и бумажных плит;
• в качестве добавки при производстве каучука и латексов.

Теперь становится понятно, как широко используется лигнин. Что это такое, теперь ни у кого не вызывает вопросов, так как благодаря своим качествам данное вещество очень востребовано в современном мире.

Лекарства на основе лигнина

Как мы уже выяснили, применение гидролизного лигнина возможно и в медицинской сфере. Можно перечислить следующие препараты на его основе:

• "Лигносорб" назначается при заболеваниях ЖКТ, пищевых отравлениях;
• "Полифан" имеет такие же рекомендации по применению;
• "Полифепан" приносит облегчение при диарее и дисбактериозе;
• "Фильтрум-СТИ";
• "Энтегнин".

Применение "Полифепана"

Другое название у этого препарата - лигнин гидролизный. Выпускается он в виде гранул, суспензий, порошков и таблеток. Препарат растительного происхождения, в его основе лежит лигнин. Инструкция по применению гласит, что такое лекарство способно хорошо связывать микроорганизмы, а также продукты их жизнедеятельности.

Кроме этого, под действием препарата обезвреживаются токсические вещества различной природы: тяжелые металлы, радиоактивные изотопы, аммиак. Лигнин гидролизный осуществляет дезинтоксикацию организма, а также оказывает антиоксидантное и гиполипидемическое действие.

Вот какой обширный список заслуг имеет лигнин! Инструкция также говорит о том, что принимая этот препарат, можно компенсировать недостаток в кишечнике, которые принимают активное участие в процессе пищеварения, нормализуют микрофлору и повышают иммунитет.

Показаниями для приема "Полифепана" являются:

Достаточно обширный список показаний имеет такой препарат, как лигнин. Инструкция также отмечает некоторые противопоказания:

• повышенная чувствительность к препарату;
• хронические запоры;
• гастрит;
• сахарный диабет.

В процессе приема лигнина могут возникнуть побочные эффекты: аллергическая реакция или запоры.

Способы применения лекарства и его дозировка устанавливается врачом в зависимости от диагноза и сложности состояния. Обычно назначают прием лигнина в течение недели, однако при некоторых проблемах длительность терапии может быть увеличена до месяца.

Экология и лигнин

Данное вещество образуется в большом количестве при переработке целлюлозы. Его складывают в большие отвалы, которые способствуют загрязнению окружающей среды. Кроме этого, нередки случаи самовозгорания лигнина.

На сегодняшний день остро стоит вопрос использования вещества в качестве топлива, так как после его сгорания образуется большое количество отходов, которые причиняют вред природе. Лигнин находит свое применение во многих отраслях, поэтому в первую очередь важно решить вопрос экологической безопасности окружающей среды.

Традиционно в производстве древесных топливных гранул - пеллет используют отходы древесины хвойных пород. Однако древесина хвойных пород - это дорогостоящее сырье, востребованное в деревообрабатывающей промышленности, и отходы ее используются в целом ряде других производств. Вследствие этого ресурсы хвойной древесины постоянно сокращаются, а для производства пеллет необходимо использовать малоценную и дешевую древесину лиственных пород, которая не находит такого широкого применения в промышленном производстве, как хвойная.

Применительно к технологии производства пеллет основным отличием лиственных пород от хвойных является низкое содержание лигнина: 14-25% против 23-28%. Высокие температура и давление прессования древесного сырья активируют лигнин, содержащийся в его клетках, и приводят его в пластичное состояние. Лигнин выступает в этом процессе как внутреннее связующее, обеспечивающее прочность пеллет. Из древесины лиственных пород гранулы получаются менее прочными из-за меньшего содержания лигнина. И для достижения необходимой прочности применяются различные добавки или обработка сырья паром, о чем будет рассказано ниже.

Также при производстве пеллет имеет значение твердость древесины. Более твердую лиственную древесину сложнее прессовать в гранулы, нежели хвойную, создаются высокие нагрузки на оборудование, особенно на расходные части - матрицу и пресс-вальцы. А вот теплота сгорания некоторых лиственных пород, в первую очередь бука и дуба, выше, в сравнении с этим параметром хвойных.

Для удовлетворения постоянно растущего в Европе спроса на высококачественные древесные пеллеты, для их производства все чаще используются лиственные породы древесины. Вопрос в том, соответствуют ли такие гранулы стандартам ENplus и DIN+.

Активное использование для производства пеллет сырья из лиственной древесины снизило бы напряженность на рынке отходов хвойных пород, которые широко используются в плитном производстве и других отраслях промышленности, что, несомненно, создает очень высокую конкуренцию производителям пеллет. Однако содержание золы в пеллетах из лиственной древесины выше, чем в пеллетах из хвойной, и в большинстве случаев соответствует стандарту ENplus А2 (содержание золы не больше 1,5%). Кстати, изменение в новой версии стандарта ENplus А2 предписывает норму по содержанию золы не больше 1,2% (EN ISO 17225-2). В будущем вполне возможно дополнительное снижение допустимого содержания золы по нормам ENplus. Тем не менее все производители так называемых пеллет премиум-класса (или бытовых пеллет, как их принято называть в ЕС), по экономическим причинам стараются довести характеристики своей продукции до стандарта ENplus А1 (их стоимость выше, чем пеллет класса А2 и индустриальных). Стоит отметить, что запросы на гранулы качества ENplus А2 в Европе минимальные, так как для небольших котельных или мини-ТЭС, для которых и был разработан этот стандарт, вполне подходят индустриальные гранулы, цена которых ниже, объемы производства значительно выше, а отличаются они только зольностью (до 1,5%) и, косвенно, цветностью.

Исследования в австрии и ФРГ

Для расширения базы данных по содержанию золы в пеллетах, изготовленных из лиственных пород древесины, в Австрии была проведена серия научно-исследовательских работ для оценки возможности использования лиственной древесины для производства пеллет стандарта ENplus. Для самой большой серии тестов были выбраны береза, бук, дуб и ясень, - поскольку эти породы, наряду с хвойными, уже задействованы в производстве пеллет в Австрии и ФРГ. С помощью специального термогравиметрического анализатора TGA было исследовано более 80 проб на содержание золы при температуре 550°C согласно австрийским нормам Önorm EN 14 775. Установлено, что содержание золы в заболони и другом хорошем лесном материале лиственных пород не превышает 0,7% (в некоторых случаях и при смешивании разных лиственных пород достигает 1-1,5%), а в коре - максимальное содержание золы до 10%. Дополнительно анализировались пробы древесины тополя, содержания золы были аналогичны.

По статистическим данным Немецкого пеллетного института (DEPI), в Германии с 2014 года в производстве пеллет зафиксировано использование лиственной древесины, в среднем до 10% общего объема сырья (то есть 90% - хвойные породы, 10% - лиственные). Маркус Манн, основатель и директор пеллетного завода Westerwälder Holzpellets GmbH в Лангенбахе (Верхняя Бавария), экспериментировал на своем производстве со смешиванием 10-15% буковой и березовой древесины и 85-90% хвойной. При таком соотношении полученные на выходе пеллеты имели зольность менее 0,5% и полностью соответствовали нормам ENplus А1. Для пеллетирования использовалась матрица с длиной прессующего канала 39 мм, а не стандартной 45 мм, применяемой для хвойных пород. Для пеллетирования только букового опила прессующий канал был укорочен еще на 10 мм - до 29 мм. В результате экспериментов было установлено, что у золы древесины тополя низкая температура спекания, поскольку тополь обычно растет на песчаных и глинистых почвах, его древесина, а тем более кора, содержат очень много силикатных соединений. Это, кстати, характерно и для ряда других лиственных пород, в частности, искусственно высаженных для защиты от неблагоприятных природных и антропогенных факторов.

В связи с этим можно упомянуть и российскую компанию - ЗАО «АльТ-БиоТ» из Краснодарского края, которая в 2009 году на международной выставке Interpellets в Штутгарте представила пеллеты, изготовленные из лиственной древесины (ясень, акация, дуб, бук, клен), полученной после санитарных рубок защитных лесных посадок в районе станицы Павловская. При зольности ниже 0,7% пеллеты отличались высокой теплотворностью - 18 МДж/кг. Пеллетный завод компании был назван «Виктория», инвестиции в предприятие составили 600 млн руб. Инвестор Александр Дьяченко заявлял о намерении построить к 2015 году не менее 20 подобных пеллетных заводов на юге России.

На проектную мощность (10 т в сутки, или 70 тыс. т в год) завод так и не вышел, была достигнута максимальная производительность 7 т в час. Продукция экспортировалась в основном в Европу. В двух соседних районах были переоборудованы под использование пеллет котельные нескольких школ. Посетивший предприятие в 2009 году тогдашний вице-премьер Виктор Зубков высоко оценил этот проект и особенно перспективу его тиражирования в других регионах России. Автор статьи в составе делегации, в которую входили представители покупателя гранул из Нидерландов, побывал на этом пеллетном заводе в 2010 году. Голландцы высоко оценили и качество гранул, и производство. Но, увы, в том же году завод был остановлен, сотрудники уволены, родного брата инвестора Николая Дьяченко, руководителя регионального филиала ОАО «Россельхозбанк» по Краснодарскому краю, который кредитовал проект «АльТБиоТа», арестовали, а сам инвестор подался в бега. Но это уже совсем другая история.

Вернемся, однако, к Австрии и Германии. Эксперты австрийского научно-исследовательского союза BioUP считают главным недостатком использования лиственной древесины для производства пеллет её высокую зольность в сравнение с хвойной древесиной. Андреас Хайдер, специалист австрийского федерального лесного исследовательского центра, пояснил, что из лиственной древесины можно производить не только пеллеты класса ENplus А2 и индустриальные, но и пеллеты, полностью отвечающие стандартам ENplus А1 и DIN+. Все зависит от того, какая часть лиственной древесины используется как сырье. Например, зольность заболони тополя существенно отличается от зольности сердцевины ствола. Содержание золы также сильно варьирует в зависимости от времени рубки и качества почвы, то есть от зоны произрастания дерева. Данных о содержании зольных веществ в древесине много, но они различаются даже для одной породы. Опытным путем установлено, что при прокаливании в тигле абсолютно сухой древесины средний зольный остаток составляет от 0,3 до 1,0%. Причем 10-25% остатка растворяются в воде, это сода и поташ (в прошлом его получали в промышленных объемах из древесной золы). Важнейшие нерастворимые компоненты древесной золы - известь и различные соли магния и железа - составляют 75-90%. Хайдер обратил внимание, что на юге Европы, на Балканах, особенно в республиках бывшей Югославии - Хорватии, Черногории, Сербии и Боснии и Герцеговине - в лесах очень много лиственных пород. А соседняя Италия сегодня занимает первое место в Евросоюзе по потреблению пеллет премиум-класса: более 3 млн т в год. Географическое положение обеспечивает благоприятные условия (логистику) для экспортирования пеллет из этих Балканских стран в Италию. Для справки: в Германии, по данным на начало 2018 года, в 2017 году из хвойных пород древесины было произведено 98,9% пеллет, а из лиственных - всего 1,1%.

НИР в Белоруссии и России

В 2012 году на кафедре химической переработки древесины Белорусского государственного технического университета в Минске в лабораторных условиях были изготовлены пеллеты из основных лесообразующих пород Республики Беларусь: березы, ольхи и сосны. Образцы гранул были получены при температуре прессования 110°С в течение 15 минут. Влажность используемых для исследования высушенных опилок составляла 8-11%. Была поставлена задача сравнить физико-механические характеристики полученных гранул: влажность, зольность, плотность, механическую прочность и низшую теплоту сгорания. Установлено, что низшая теплота сгорания пеллет из древесины березы и ольхи сопоставима с низшей теплотой сгорания сосновых пеллет (табл. 1). А вот зольность пеллет из лиственных пород в 3,5 раза превосходит зольность пеллет из хвойных пород. Проведенные испытания подтвердили принципиальную возможность производства пеллет из древесины мягколиственных пород. По зольности они как минимум соответствуют нормам для индустриальных древесных гранул (до 1,5%) и пеллет класса ENplus A2. Но пеллеты, полученные из древесины ольхи и березы характеризуются пониженной механической прочностью (ниже прочности пеллет из сосны на 11 и 18% соответственно). Для достижения механической прочности, свойственной пеллетам, изготовленным из хвойных пород, необходима предварительная обработка лиственного сырья насыщенным паром.

Экспериментальное производство пеллет из древесины лиственных пород, обработанной перед гранулированием насыщенным паром было налажено ОАО «Витебскдрев». Состав сырья следующий: береза - 35%, ольха - 20%, осина - 40%, сосна - 5%. Использовалась матрица с длиной эффективного прессующего канала 33 мм (вместо обычной 45 мм), поскольку термическая обработка лиственной древесины занимает меньше времени, чем обработка хвойной (за счет этого снизилось потребление электроэнергии). В результате было установлено, что плотность пеллет из композиции лиственных пород древесины сопоставима с показателем плотности пеллет из древесины сосны (табл. 2). Здесь уместно привести цитату из отчета об испытаниях: «Действие насыщенного пара привело к активированию компонентов древесины, созданию новых функциональных групп, усиливающих адгезионные взаимодействия в процессе образования пеллет. Происходило дополнительное увлажнение древесных частиц, в результате чего температура в пресс-грануляторе увеличивалась со 110 до 120°С. Высокая температура прессования способствовала быстрому протеканию реакций и накоплению все большего количества высокомолекулярных соединений, в основном за счет высокореакционной гемицеллюлозы. Расплавленные и размягченные компоненты заполняли пустоты между волокнами и капиллярную и субмикрокапиллярную системы клеточных стенок. При этом увеличивалось количество сшивок между молекулами компонентов древесины, в том числе и пространственных, которые и обеспечили формирование прочных изделий».

Для повышения прочности пеллет из лиственных пород часто используют различные добавки, например крахмал, лигнин. В Институте химии и химической технологии СО РАН РФ исследовали влияние добавок при гранулировании лиственной древесины. Так, сода, известь, рыбий жир, растительные масла, кофейная гуща улучшают свойства пеллет или брикетов: снижают процент отсева, повышают устойчивость к излому при транспортировке и подаче на склад или в котел. Измельченный древесный уголь повышает теплотворность пеллет и брикетов.

Сырье для производства пеллет

В Европе для производства пеллет все больше используют так называемые быстрорастущие плантационные растения, зольность которых зачастую намного выше зольности лиственной древесины. Эксперт и консультант DIN CERTCO - аккредитованного по всему миру немецкого центра сертификации организаций, услуг, продукции, в том числе по стандартам DIN+; FSC/PEFC, SBP - Эрвин Хеффеле разъяснил, что некоторые быстрорастущие плантационные растения, например мискантус и бамбук, не входят в реестр сырьевой базы, пригодной для производства древесных пеллет, так как не относятся к древесине, а классифицируются как трава. То есть на пеллеты, полученные из мискантуса и бамбука, невозможно получить сертификаты ENplus и DIN+.

Вообще, ограничение зольности сырья - сугубо абстрактное и относительное требование. Например, на электростанциях Нидерландов, Бельгии, Дании, Польши и других стран вместе с углем сжигали пеллеты из соломы и лузги подсолнечника, косточки олив, скорлупу орехов и кофейных зерен и другую биомассу, зольность которой в разы превышала зольность древесных пеллет. Еще один пример: компания «Бионет» из Архангельской области производит пеллеты из лигнина (см. «ЛПИ» №3 (133), 2018 г). Это первый реализованный в России проект по утилизации отходов гидролизного производства - лигнина. Гранулы из лигнина в сравнении с классическими древесными гранулами характеризуются высокой теплотворностью (21-22 МДж/кг), но и высокой зольностью - 2,4%. Это, однако, не помешало Газпромбанку - бенефициару проекта, после презентации в Копенгагене на бизнес-встрече в Торговом представительстве РФ в Дании весной 2018 года начать продажи этих гранул в Данию и Францию.

Высокая зольность гранул, используемых в маломощных котлах, предполагает лишь частую экстракцию из зольника золы, которая, как правило, служит удобрением для огорода.

А при совместном сжигании пеллет с углем на крупных ТЭС высокая прочность не требуется, поскольку предварительно их, как и уголь, пропускают через дробилки и подают в зону горения котла в мелкодисперсной фракции. Так что высокая прочность гранул только увеличит затраты на электроэнергию.

Как показывает практика, можно производить пеллеты самого высокого качества из древесины лиственных пород или смеси с хвойной. Смешанное в определенной пропорции сырье позволяет добиться качества пеллет, соответствующего нормам ENplus A1. Также можно использовать добавки и предварительную обработку паром или отказаться от них. Эффект будет зависеть от качества и вида используемого сырья, технологического оборудования на производстве и, конечно, от профессионализма технолога и других специалистов. 

Сергей Передерий, s.perederi@ eko-pellethandel.de

Пеллеты ИЗ ОТХОДОВ деревообрабатывающего производства (гидролизного лигнина) и способ их изготовления

Изобретение относится к возобновляемым источникам энергии, биоэнергетики в частности к изготовлению биотоплива, топливных гранул из отходов деревоперерабатывающей промышленности, гидролизного лигнина и предназначенных к использованию с целью высвобождения тепловой энергии методом сжигания в широком списке теплоэнергетических установок с эмиссией, при их сжигании стремящейся к нулю.

Известные ранее способы получения топлива из лигнина всех его разновидностей путем смешивания его с присадками и примесями имеющими невысокую температуру розжига и воспламенения, а именно с перечнем материалов или химических соединений нефтехимической промышленности нефтяным шлаком, гудроном, крекинг-остатком, термогазойлем, тяжелым газойлем каталитического крекинга, асфальтами и экстрактами масляного производства, смолой пиролиза или мазутом топочным или жидким либо пастообразными продуктами коксования и полукоксования угля, каменноугольной смолой, пеком, смоляными фусами или с кубовыми остатками и отходами органических производств в массовом соотношении от 9:1 до 1:9, преимущественно от 2:1 до 1:3. Гудрон, мазут топочный и каменноугольный пек при этом разжижают путем нагрева до 80-150ºС (по патенту RU2129142, кл. C10L 9/10, C10L 5/14, C10L 5/44 опубл. 20.04.99).

Недостатком приведенного способа использования или применения лигнина является негативное воздействие получаемого топлива (химического соединения) на окружающую среду при сжигании и оказание негативного воздействия в случаях хранения и производства.

Ранее известные способы получения топливных брикетов из растительной смеси, включающий измельчение, сушку, смешение компонентов смеси и последующее прессование, отличающийся тем, что в качестве растительной смеси используют смесь технического гидролизного лигнина с древесными отходами при следующем соотношении компонентов, мас.%: древесные отходы - 30 - 60; технический гидролизный лигнин – остальное (по патенту RU2131912, кл. C10L 5/44 опубл. 20.06.99).

Недостатком данного способа является неустойчивость технических и экологичных характеристик, в частности прочность и зольность, продукт образования золы, как остаточного продукта горения, из-за включения в состав брикетов древесных отходов низкого качества.

Наиболее близким к предлагаемому решению гранулирования гидролизного лигнина, можно считать способ брикетирования гидролизного лигнина, включающий распульповывание исходного продукта, нейтрализацию и обогащение лигниновой пульпы, далеее обезвоживание пульпы, сушку обезвоженной лигниновой массы и ее последующее брикетирование. Обогащенную лигниновую пульпу обезвоживают путем формирования лигниновых плит с остаточной влажностью не более 45%. Последние затем высушивают под воздействием электромагнитного поля, токов высокой частоты. Дезинтегрированный продукт, подготовленную лигниновую массу, передают на прессование брикетов (по патенту RU2132361, кл. C10L 5/44 опубл. 27.06.99).

Отличием данного способа является необходимость дополнительных операций по обогащению сырья и как следствие удлинение времени прохождения входным сырьем технологического процесса. Далее дробления полученных и сформированных плит после сушки, что требует наличия дополнительного оборудования, подразумевающего частую замену рабочих поверхностей и малую производительность. Немаловажным замечанием может стать дальнейшее использование полученного продукта при сжигании, возможного только в специально подготовленных топках котельного и топочного оборудования, с использованием подающего транспорта, обычно отличающегося от общепринятых угольных для котлов, работающих на пеллетной продукции.

Положительный техноэкономический результат предлагаемого изобретения, производства топливных пеллет из гидролизного лигнина состоит в повышении технологичности при производстве биотоплива, снижением энергетических затрат, простотой в подборе технологического оборудования, отсутствие отходов, низким процентом эмиссии. Полное соответствие требованиям и законодательным актам в вопросах энергосбережения, требований экологии районов и местностей при дальнейшем применении и промежуточном хранении, полученного продукта уже в качестве высококачественного топлива на основе биомассы.

Заявленный технический результат достигается тем, что пеллеты из гидролизного лигнина выполнены в виде топливных гранул, спрессованного лигнина. Лигнин используемый в качестве сырья при производстве топливных пеллет, получен методом гидролиза древесных отходов и перед переработкой, и перед прессованием проходит тонкую очистку с сортировкой на фракции с последующим удалением минеральных элементов не горючих включений и мусора, влияющих на увеличение процента зольного остатка и некачественных загрязняющих выбросов при сжигании.

В частном случае гидролизный лигнин уже в статусе обогащенного производными остатками гидролизного производства в количестве 1-20% (мас.). Отходы гидролизного производства включают в себя остаток из инвертора, шламы горячего отстоя, шламы холодного отстоя, шламы органические производственных сточных вод, органические соединения, метоксильные группы, карбоксильные группы, карбонильные группы, фенольные гидроксиды и твердые углеводороды.

Изготовление пеллет из гидролизного лигнина осуществляется следующим образом.

Лигнин гидролизный полученный методом гидролиза с применением слабых растворов серной кислоты ослабленных в процессе известковыми присадками и отходов древесины лесопереработки выбирается механическим способом из отвалов складирования и хранения, затем транспортируется на производство для переработки.

В процессе переработки проходит несколько стадий до подготовки.

Подготовка и сортировка к переработке (удаление металлических предметов, строительных включений и мусора, также не гидролизованной древесины).

Подготовка гидролизного лигнина к сушке. На данной стадии происходит смешение части сухого лигнина гидролизного, прошедшего стадию сушки и лигнина гидролизного поступающего на производство с приобретенной в период хранения влажностью 65%. При смешении происходит усреднение-выравнивание влажности лигнина гидролизного, до требуемого технологического показателя, который должен быть равен 49 – 54%. Влажность входного сырья должна входить в зависимость с биомассой, имеющей влажность менее 14% и требуемой для выравнивания последующего баланса влажности сырья до смешения.

Сушка гидролизного лигнина производится в сушильных агрегатах барабанного типа без прямого взаимодействия участвующего в процессе пара и полного исключения взаимодействия сырья с открытым огнем или источниками высоких температур или узлов и генераторов.

Подача глухого пара осуществляется в пучки труб, характерной начинки применяемого сушильного агрегата. Сушка происходит в межтрубных пазухах сушильного барабана, с методичным, принудительным перемешиванием, по средствам установленных лопаток и рыхлителей. Сушка лигнина гидролизного производится до достижения показателя влажности 8-14 %.

Тонкая очистка лигнина гидролизного. Высушенный гидролизный лигнин (сырье) подается на стадию тонкой очистки, с последующим разделением по фракциям, по средствам пирамидных наборов сит, используя для транспортировки и перемещения механическое побуждение и потоки ориентированного сжатого воздуха. В процессе предусмотрено удаление минеральных включений и компонентов из органической части состава лигнина гидролизного. Далее выравнивание фракционного состава просеиваемого материала до фракции готовой смеси к перемещению в накопитель для последующего прессования (гранулирования). Процесс разделения на фракционные составляющие, по средству тонкой очистки сырья в последующем влияющий на склеивание при формировании цилиндра продукта, физические характеристики и химический состав.

Прессование в пеллеты. Накопленный объём подготовленной однородной массы в дальнейшем переходит в стадию приготовления к прессованию. Подготовительный период краткосрочен и заключается в увлажнении подаваемого лигнина гидролизного с собственной влажностью колеблющуюся в пределах от 10-16% водой водопроводной без дополнительной подготовки с температурой в интервале от 4 – 10ºС. Прессование, как уплотнение подготовленной массы по средству подачи ее в пресс-гранулятор, а именно в технологическую подвижную пазуху между роликами прижимными и матрицей перфорированной, являющих собой радиус рабочей, сверхпрочной поверхности. Продавливание подаваемого просушенного и очищенного материала, лигнина в сквозные отверстия диаметром теоретически принятыми около 8мм и глубиной около и срезание наружным ножом образуемого цилиндра дает готовый продукт, гранулу лигниновую, топливные пеллеты.

Далее полученный продукт проходит систему охлаждения и в специально устроенном охладителе. Охлаждение осуществляется потоком воздуха подаваемого при помощи вентилятора. После охладителя пеллеты проходят стадию просеивания, отделения образовавшейся мелкой фракции и некондиционного продукта. Полученный отсев возвращается на стадию гранулирования и повторно проходит прессование.

Просеянная готовая продукция перемещается в силоса –накопители. Процесс завершен.

Применение - горение. Пеллеты лигниновые при горении не выделяют запах, горение проходит спокойно, управляемо, ровным ковром на колосниковой решетке, подвижного или статического вида. Дым при сжигании пеллет из лигнина гидролизного практически бесцветен, унос пламени в пределах норм и правил теплоэнергетики, раздел использование и применение твердого топлива и твердотопливных котла агрегатов. Горение лигниновых топливных пеллет, так же сравнимо с условиями горения топливных пеллет из чистой древесины, угля каменного. За счет низкого процента содержания серы в пеллетах гидролизных выбросы в атмосферу двуокиси серы имеют низкое значение, стремящееся к нулевому показателю. Сжигание пеллет лигниновых все же качественно отличаются от прожига классических топливных гранул из древесины, как в смысле высвобождения тепловой энергии. Так же экологически и экономически, лигниновые гранулы, выигрышней каменного угля, и жидкого топлива. Использование лигниновых пеллет позволяет автоматизировать процесс загрузки, подачи в топочное устройство и регулировать процесса горения. Использование пеллет лигниновых благодаря высокой теплотворной способности равной 20-21,5Мдж/кг, выше древесного продукта и равный по теплотворности углю высокого качества 5100 Ккал/кг. Размер (фракционный), высокая плотность после прессования характеризующаяся прочность полученного продукта и колеблется в пределах 98-99,5%. Насыпная плотность 750кг/м3, способствует уменьшению количества транспортной тары при перемещении топливных лигниновых пеллет к месту прожига (использования). Пеллеты могут широко использоваться в качестве топлива для автоматизированных котельных, как бытового, так и промышленного уровня без существенных изменений в конструкции, предварительной модернизации и реконструкции существующих образцов и вариантов котельного оборудования. Пеллеты из гидролизного лигнина исходя из своих физико-химических характеристик обладают уникальными способностями и возможностями доступного хранения в различных условиях доступного хранения, при текущих атмосферных условиях без учета времени года, атмосферных осадков, их вида и количества, без изменения своей теплотворной способности и сохранения геометрической формы. Еще одной уникальной способностью является их безупречная гидрофобность, так они не впитывают влагу, на глубину всего тела полученного цилиндра, а отталкивают ее. Но еще уникальным свойством является восстановление первоначальной влажности, после воздействия влажной среды. Предусмотренные техническими условиями первоначальные характеристики, пеллеты приобретают по средству воздействия изменения влажности окружающей обстановки или при принудительных воздействиях потоками воздушных масс. Одним словом, происходит высыхание.

Благодаря правильной форме, небольшому размеру и однородной консистенции гранулы можно пересыпать через рукава вакуумных перегружателей или рукава без механического побуждения перемещения, а по заранее устроенному уклону желоба используя силу ускорения свободного падения тел под воздействием удельного, физического веса. Это позволяет не только автоматизировать процессы погрузки-разгрузки и также обеспечить равномерное дозирование топлива при сжигании, а также достигать экономии электроэнергии при перемещении.

На сегодняшний день пеллеты по стоимости тепла сопоставимы с углем, однако последний плохо поддается внедрения в процессы автоматизации и основные операции – загрузку/удаление шлака приходится выполнять с привлечением техники отбора золы или вручную, в зависимости от вида котельного оборудования. Немаловажным аспектом является отсутствие зольного остатка, как следствие отсутствие затрат за утилизацию. Образование шлака при использовании пеллет минимально менее и равное 3% от сжигаемой массы лигниновой гранулы.

В отличие от других видов топлива получаемого по методу гранулирования и прессования, в процессе изготовления не учувствуют сторонние добавки и присадки, химические вещества, поэтому не вызывают аллергическую реакцию у людей.

По своим теплотворным способностям, удобства использования, хранения, транспортировки, применения в существующем тепловом оборудовании, как промышленного, так и бытового назначения, и экологическим качествам пеллеты – это промежуточное звено между углем и газовым топливом, но более мобильное и безопасное.

1. Пеллеты из гидролизного лигнина выполнены в виде топливных гранул, спрессованных из гидролизного лигнина, полученного методом гидролиза древесных отходов растворами серной кислоты, отличающиеся тем, что перед переработкой гидролизный лигнин обогащается производными отходами гидролизного производства, а перед прессованием проходит тонкую очистку с сортировкой на фракции с последующим удалением минеральных элементов и уменьшением зольности.

2. Способ изготовления пеллет из гидролизного лигнина по п.1, включающий в себя очистку, смешение, сушку и прессование и отличающийся тем, что перед переработкой гидролизный лигнин обогащается производными отходами гидролизного производства, а перед прессованием проходит тонкую очистку с сортировкой на фракции с последующим удалением минеральных элементов и уменьшением зольности.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что гидролизный лигнин обогащается производными отходами гидролизного производства в количестве 1-20% мас.

Похожие патенты:

Изобретение раскрывает способ автоматизированного управления процессом прессования торфяного топлива, включающий измерение влажности, температуры, расхода сырья и последующее сравнение измеренных данных с значениями, заданными на микроконтроллере, при этом дополнительно включает в себя автоматическое измерение и регулирование давления прессования, скорости движения, а также времени выдержки материала в матричном (прессующем) канале.

Изобретение описывает полено длительного горения, представляющее собой монолитное изделие объемом более 0,5 л и весом более 500 г, содержащее парафин, стеарин, воск или их смеси, древесную муку, измельченную солому, бумагу не более чем 1 мм в диаметре или их смеси, древесные пеллеты до 4 мм в диаметре и с влажностью не более 8%, с массовой долей в %: парафин, стеарин, воск 30-40 древесная мука, измельченная солома, бумага 20-60 древесные пеллеты 10-40 Технический результат заявленного изобретения заключается в увеличении длительности горения полена, а также его однозначной идентификации.

Изобретение раскрывает непрерывный способ получения торрефицированной уплотненной биомассы, включающий стадии:(a) обеспечения подачи уплотненного материала биомассы, (b) погружения уплотненного материала биомассы в горючую жидкость, (c) торрефикации уплотненного материала биомассы в горючей жидкости при температуре или в пределах диапазона температур от примерно 270°C до примерно 320°C в течение периода времени от по меньшей мере 10 минут до примерно 120 минут с образованием торрефицированной уплотненной биомассы, (d) транспортировки торрефицированной уплотненной биомассы из горючей жидкости в ванну с водой и (e) извлечения охлажденной торрефицированной уплотненной биомассы из ванны с водой, при этом торрефицированная уплотненная биомасса, извлеченная на стадии (e), содержит не более чем примерно 20% мас./мас.

Изобретение относится к способу производства обогащенного углеродом материала биомассы, к полученному таким способом материалу, а также к его применению. Способ производства обогащенного углеродом материала биомассы включает стадии: (i) обеспечивают лигноцеллюлозный материал в качестве исходного сырья, (ii) подвергают указанное исходное сырье обработке при температурах в диапазоне от 120°С до 320°С в присутствии субстехиометрического количества кислорода при концентрации О2 или эквивалентов О2 в диапазоне 0,15-0,45 моль/кг высушенного лигноцеллюлозного материала при условии, что полное сгорание лигноцеллюлозного материала требует стехиометрического количества кислорода в герметичном реакционном сосуде, (iii) открывают указанный реакционный сосуд, и (iv) выделяют твердый продукт из реакционной смеси.

Изобретение описывает способ получения древесно-угольных топливных брикетов, включающий измельчение, смешивание и прессование с предварительным подогревом смеси до 80-100°С при давлении 170-200 МПа и влажности 10-12%, характеризующийся тем, что при подготовке смеси в уголь добавляют 5-10 мас.% опилок.

Изобретение раскрывает способ для получения топлив из биомассы, в котором биомассу подвергают тепловой обработке в температурном диапазоне от 150 до 300°C, реакторе (11) 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 (14) с адаптивным объемом, а пар и другие газы подвергают теплообмену по меньшей мере в одном теплообменнике (13) так, что конденсируемые газы конденсируются и выделяют теплоту конденсации по меньшей мере в одном теплообменнике (13).

Изобретение описывает способ изготовления топливных брикетов из древесных отходов, включающий загрузку древесных отходов, их прессование и сушку, при этом после загрузки древесных отходов дополнительно производят их уплотнение ультразвуком с последующим одновременным прессованием и обработкой древесных отходов высокочастотным электрическим полем.

Изобретение раскрывает топливные брикеты из двухкомпонентной смеси древесного происхождения: первый компонент - измельченные древесные отходы деревозаготовительных предприятий и/или предприятий деревопереработки, а второй компонент - древесный уголь, при этом двухкомпонентная смесь представлена в виде гомогенизированного композиционного материала, полученного компаундированием матрицы из измельченных древесных отходов и упрочняющих дисперсных частиц древесного угля, осуществляемым в два этапа: первый этап - при совмещении следующих одновременно протекающих процессов: сушка древесных отходов с исходной естественной влажностью, диспергирование исходного древесного угля и адсорбция матрицей диспергированного древесного угля; а второй этап - в процессе брикетирования композиционного материала, предпочтительно, экструзией, причем совмещение сушки, диспергирования и адсорбции осуществляют в динамичном закольцованном тепловом потоке смеси топочных газов с выделяемыми в процессе сушки парами влаги древесных отходов, при этом содержание древесного угля в исходном сырье поддерживают в пределах 5÷30 мас.

Изобретение описывает способ получения топливных брикетов из древесных отходов, включающий измельчение, сушку до влажности 12-16%, смешение компонентов смеси, включающей технический гидролизный лигнин, причем подготовку связующей шихты осуществляют путем добавления к техническому гидролизному лигнину 70-80% карбоната натрия 5-10% и дальнейшей механоактивации с последующим добавлением подогретого до 90°C таллового пека 15-20%, полученную шихту в количестве 10-15% смешивают с древесными отходами, измельченными до 1-5 мм в количестве 85-90%, а брикетирование смеси осуществляют при температуре 90±2°C и давлении 45-50 МПа.

Изобретение раскрывает способ получения топливных гранул, включающий дозирование и смешивание активного ила, образующегося на станциях биологической очистки сточных вод, с обезвоживающей добавкой, обезвоживание полученной смеси и последующее формование смеси, при этом используют активный ил с содержанием воды 97-99% масс., в качестве обезвоживающей добавки используют шлам химводоочистки тепловой электрической станции (ТЭС) влажностью не более 3%, дозирование и смешение активного ила с шламом химводоочистки ТЭС осуществляют в соотношении (7-10):(1-2)% масс., полученную смесь обезвоживают в две стадии, при этом на первой стадии осуществляют центрифугирование в течение 1-3 минут до получения смеси влажностью 69-74%, а на второй стадии - осуществляют сушку на ленточной сушилке при температуре 105-115°С в течение 20-40 минут до получения смеси влажностью 40-45%, далее обезвоженную смесь формуют путем гранулирования и затем гранулы покрывают органической добавкой, при этом топливные гранулы содержат, % масс.: активный ил - 65-75, шлам химводоочистки ТЭС - 6-10, органическая добавка - остальное.

Изобретение описывает изделие из древесного угля, содержащее цилиндрическое тело и опорные элементы, причём его донная поверхность выполнена в форме вогнутой линзы, а опорные элементы разделены воздушными проходами-диффузорами, имеющими с внешней стороны арочно-криволинейную конфигурацию и расширяющимися вовнутрь.

Изобретение раскрывает способ производства топливных брикетов и гранул, включающий измельчение, сушку, дозирование, подачу, смешивание, брикетирование, гранулирование и охлаждение, характеризующийся тем, что брикеты и гранулы производят на основе смеси соломенной резки с добавлением до 20-30% стеблей топинамбура или подсолнечника и его корзинок, или 30-40% высушенных измельченных древесных лесных или садовых отходов, или до 20% опилок.

Изобретение раскрывает способ производства высушенного горючего материала, включающий в себя: этап смешивания со смешиванием множества частиц, изготовленных из горючего материала, содержащего влагу, и дегидрирующей жидкости, изготовленной из эмульсии, содержащей синтетическую смолу, для формирования смеси, в которой поверхности частиц вступают в контакт с дегидрирующей жидкостью; а также этап сушки с формированием покрытия из синтетической смолы, изготовленного из дегидрирующей жидкости, высушенной на поверхностях частиц, с испарением влаги из частиц, чтобы сформировать покрытые частицы, включающие в себя частицы, имеющие пониженный процент влагосодержания, и покрытие из синтетической смолы, которое покрывает поверхность частиц, причем синтетическая смола, содержащаяся в дегидрирующей жидкости, представляет собой акриловую смолу, уретановую смолу или поливинилацетатную смолу, при этом получают высушенный горючий материал, образованный из покрытых частиц.

Настоящее изобретение относится к экологически чистому и высокоэффективному способу получения твердого топлива с использованием органических отходов с высоким содержанием воды, который включает: (a) стадию смешивания отходов, на которой органические отходы с высоким содержанием воды и твердые бытовые отходы подаются в реактор на Fe основе и смешиваются; (b) стадию гидролиза, на которой в реактор на Fe основе подается высокотемпературный пар для гидролиза смеси; (c) стадию снижения давления, на которой пар из реактора сбрасывается и давление внутри реактора быстро, чтобы обеспечить низкомолекулярный вес органических отходов после стадии (b) или так, чтобы увеличить удельную площадь поверхности бытовых отходов после стадии (b); (d) стадию вакуума или дифференциального давления для удаления воды; и (e) стадию получения твердого топлива, на которой продукт реакции после стадии (d) подвергается естественной сушке и компрессионному прессованию с получением твердого топлива с содержанием воды от 10 до 20%. // 2569369

Устройство для производства мелкозернистого топлива из твердого или пастообразного энергетического сырья при помощи высушивания, содержащее ударный реактор с ротором и ударными элементами, причем указанный ударный реактор является термостойким вплоть до 350°С, устройство подачи горячего высушивающего газа в нижней части ударного реактора, устройство подачи твердого или пастообразного энергического сырья в верхней части реактора, по меньшей мере одно устройство для выпуска газового потока, содержащего дробленые, высушенные частицы энергического сырья, и устройство для разделения и выгрузки дробленых, высушенных частиц энергетического сырья из газового потока, выпущенного из ударного реактора, при этом высушивающий газ введен в ударный реактор возле лабиринтного уплотнения и/или через лабиринтное уплотнение, расположенное возле вала ротора ударного реактора.

Изобретение описывает способ получения твердого топлива, включающий стадии, на которых приготавливают суспензию путем смешивания порошкообразного низкосортного угля и масла; испаряют влагу, содержащуюся в суспензии, с помощью нагревания и разделяют суспензию, полученную после стадии испарения, на твердый материал и жидкость, при этом стадия испарения включает в себя стадии, на которых подогревают суспензию в первом пути циркуляции и нагревают подогретую суспензию во втором пути циркуляции, который отличен от первого пути циркуляции, причем технологический пар, образующийся на стадии испарения, используется в качестве теплоносителя для любой одной из стадии подогрева и стадии нагревания, и вводимый извне пар используется в качестве теплоносителя для другой стадии.

Изобретение раскрывает пеллеты из гидролизного лигнина, выполненные в виде топливных гранул, спрессованных из гидролизного лигнина, полученного методом гидролиза древесных отходов растворами серной кислоты, характеризующиеся тем, что перед переработкой гидролизный лигнин обогащается производными отходами гидролизного производства, а перед прессованием проходит тонкую очистку с сортировкой на фракции с последующим удалением минеральных элементов и уменьшением зольности. Также раскрывается способ изготовления пеллет из гидролизного лигнина. Технический результат заключается в получении пеллет, которые имеют оптимальные характеристики: имеют высокую теплотворную способность, высокую механическую прочность, и при их сжигании не образуется зольного остатка. 2 н. и 1 з.п. ф-лы.

Время на чтение: 2 мин

Пеллеты - высокоэнергетические гранулы, используемые в качестве твердого топлива для бытовых котлов и маломощных производственных котельных.

Первоначально конструкции для создания гранул из отходов растительного происхождения соломы, использовались при производстве комбикорма для нужд животноводства.

Позже это же оборудование стали применять для создания топливных гранул, а область сырья для их производства значительно расширилась, включая все твердые отходы, которые способны сгорать.

Из чего производят топливные пеллеты

Наилучшим и особенно часто встречающимся сырьем для изготовления пеллет считаются отходы древесных пород: хвоя и лиственница.

В промышленном производстве применяются все: опилки, микростружка и горбыль, а также любые отходы деревообрабатывающего производства.

Основные разновидности сырья для изготовления топливных гранул:

• вещества после обработки древесины;
• вещества и мусор от сельского хозяйства: солома, кукурузные стебли, лузга семечек и рисовая шелуха;
• вещества большого мебельного производства.

Стадии производства гранул

Полный технологический процесс производства пеллет можно разделить на шесть этапов:

1. Приготовление исходного сырья и дробление. Древесное сырье распределяют на 2 категории - чистые элементы и кору. Это требуется для выпуска гранул разного качественного состава. Первоначально сырьевые материалы рубят до уровня щепы, а после молотковым измельчителем доводят гранулы до 4 мм.
2. Высушка измельченного материала. Его направляются в сушильный барабан, где снижается влажность от 50% до 15%. Процесс протекает под воздействием горячего воздуха с Т 400С. Эта стадия весьма критична, в случае превышении допустимой Т может произойти разрушение важного компонента дерева - лигнина, ответственного за прочностные параметры энергетических гранул.
3. Увлажнение. Ингредиенты спрессовываются в пеллеты посредством механической сцепки и полимеризации лигнина. Для этого необходимо наличие таких условий, как давление, температура, влага в виде пара.
4. Гранулирование. Устройство гранулятор - базовое в пеллетном комплексе и состоит из мотора, матриц плоской или барабанной модификации, валиков для выдавливания гранул, и ножей для их обрезания.
5. Охлаждение гранул. В результате трения гранулы в пеллетайзере нагреваются до 100 С, технологический процессе предусматривает их охлаждение, после чего они приобретают необходимую твердость.
6. Упаковка. Полученные пеллеты расфасовываются по огромным мешкам - "биг-бэги", с емкостью от 500 до 1000 кг, и в потребительскую расфасовку - мешки по 25 кг. Оптовая закупка для промышленных целей предполагает отпуск гранул насыпью в специализированные приемники.

Где используются пеллеты, какие лучше и как хранить

Большая область применения пеллет - бытовая теплоэнергетика. Благодаря высоким энергетическим свойствам они могут сжигаться в любых твердотопливных котлах.

Западная и отечественная промышленность специально под этот вид топлива разработала котлы длительного горения с полной автоматизацией теплотехнических процессов выработки тепловой энергии на нужды отопления и ГВС.

Относительно небольшая зольность гранул, после процесса сгорания остаются огарки, которые нашли свое применение в качестве натурального удобрения.

Поэтому топливные гранулы не имеют большого количества минпримесей, а также, при производстве, следят за тем, чтобы в них отсутствовали металлические включения.

Пеллеты можно различать по качеству исходя из их цвета, на который влияет сырьевые отходы:

1. Черного цвета получаются при большом содержании коры, гнили несоблюдением технологии.
2. Серые гранулы выходят из неокоренного дерева.
3. Светлые, получаются из хорошей древесины. Они обладают наибольшей теплоотдачей, не в такой степени разламывается, и имеют более высокую цену, чем первые два варианта гранул.

Пеллеты следует сохранять в сухих, вентилируемых помещениях. Температура внутреннего воздуха не имеет значение. Самое главное чтобы мешки с гранулами не соприкасались с грунтом либо бетоном. Наилучшее расположение - на деревянных поддонах.

← Вернуться