Изобретение относится к области утилизации древесно-растительных отходов и торфа и может быть применено при производстве экологически незапятнанных биотоплив в виде активных брикетов и гранул (пеллет) для промышленных и коммунально-бытовых нужд. Жесткое биотопливо на базе древесно-растительных компонент и/либо торфа дополнительно содержит катализатор горения при последующем соотношении компонент, мас.%:

Катализатор горения
0,001-10;
Размельченный древесно-растительный
?
компонент и/либо торф
до 100.

В качестве древесно-растительных компонент оно содержит опилки, щепу, кору, траву, полову, шелуху семян, жмых, стволы и листья растений, бумажные отходы, а в качестве катализатора горения — неорганические производные металлов I-II и VI-VIII групп Повторяющейся системы хим частей Д.И.Менделеева. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области утилизации древесно-растительных отходов и торфа и может быть применено при производстве экологически незапятнанных биотоплив в виде активных брикетов и гранул (пеллет) для промышленных и коммунально-бытовых нужд.

Гранулки (пеллеты) — это спрессованные частички растительного происхождения, имеющие форму цилиндров поперечником до 25 мм.

Брикеты — спрессованные частички растительного происхождения, имеющие форму цилиндров поперечником более 25 мм (или имеющие в сечении многоугольник, время от времени — с отверстием в центре).

Известен топливный брикет, приобретенный смешиванием размельченного <42 меш углеродного материала, такового как, к примеру, торф, древесный уголь, растительный материал, лигнит и др., с кислотными шламами с следующим формованием приобретенной консистенции [Пат. США 3592779].

Известен топливный брикет, содержащий высушенную смесь размельченных жестких топлив из группы: опилки, торф, обезвоженный птичий помет, обезвоженный навоз и др. и/либо их смесь, также осадок от чистки сточных вод, и связывающее, выбранное из группы: лигносульфонат, меласса, и/либо глина, и/либо парафин либо парафиновый гач[Пат. Рф 2130047].

Недочетом этих технических решений являются завышенная зольность и кислотность.

Известен состав твердого биотоплива, который включает размельченный уголь, размельченные отходы деревопереработки, углеводородсодержащее связывающее и воду [Пат. Рф 2098461].

К недочетам данного состава относятся: завышенная зольность биотоплива, трудозатратность изготовления многокомпонентного состава сырья.

Известен состав твердого биотоплива из растительной консистенции, включающий 30-60% — древесных отходов и технический гидролизный лигнин — остальное. [Пат. Рф 2131912].

К недочетам метода относятся высочайшие издержки на транспортировку, хранение и переработку технического гидролизного лигнина, применяемого в качестве связывающего в процессе производства биотоплива, высочайший показатель водопоглощения, завышенная зольность и сравнимо низкая теплота сгорания биотоплива.

Понятно жесткое биотопливо из растительной консистенции состава (мас.%): древесные отходы — 99,0?99,9; дизельное горючее — 0,1?1 [Пат. Рф 2402598].

Это техническое решение принято за макет.

Недочетом макета является наличие пожароопасного дизельного горючего, ухудшение экологических черт горючего при хранении за счет выделения вредных паров в атмосферу помещений хранения и использования горючего.

Целью данного изобретения является расширение ассортимента применяемых жестких биотоплив, более полная утилизация разных древесно-растительных отходов и торфа при получении действенных активных жестких биотоплив с наименьшими затратами, увеличение полноты сгорания биотоплива и понижение вредных веществ в отходящих газах при сжигании горючего.

Поставленная цель достигается тем, что активное жесткое биотопливо содержит размельченный древесно-растительный компонент и/либо торф, и катализатор горения при последующем соотношении компонент, мас.%:

Катализатор горения
0,001-10;
Размельченный древесно-растительный компонент и/либо торф
до 100.

1. В качестве катализаторов горения могут быть применены органические и неорганические производные металлов I-II и VI-VIII групп Повторяющейся системы хим частей Д.И.Менделеева.

В качестве древесно-растительных компонент могут быть применены опилки, щепа, кора, трава, полова, шелуха семян, жмых, стволы и листья растений, бумажные отходы. Измельчение древесно-растительных компонент и торфа может выполняться хоть каким известным методом, к примеру в дезинтеграторе, мельнице и др. Растительные отходы могут смешиваться с торфом в всех нужных соотношениях.

Метод получения твердого биотоплива заключается в дозировании и смешивании размельченных применяемых компонент — размельченного растительного компонента и/либо торфа, и катализатора горения с следующим их прессованием по стандартной технологии получения топливных пеллет [Древесная топливная гранулка в Рф и СНГ: Справочник.: СПб., 2005. — 124 с.; Занегин Л.А., Воскобойников И.В., Кондратюк В.А., Щелоков В.М. Биомасса древесной породы и биоэнергетика: монография — М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2008, т.2. — 456 с.]. Или введением в высушенную биомассу раствора катализатора с следующим их прессованием по стандартной технологии получения топливных пеллет и брикетов.

Для проверки эффективности активных пеллет, приобретенных из различного сырья в лаборатории, были сделаны пеллеты поперечником 6 мм и длиной 12 мм из коры ели, размельченной щепы из березовых пней, жмыха семян подсолнечника, кленовых листьев, пшеничных травы и половы, шелухи арахиса, торфа и картонных отходов из офисного искоренителя бумаги bLSRABBIT.

В качестве катализатора горения во всех лабораторных активных пеллетах употреблялся ацетилацетонат марганца в концентрации 5%.

Тесты лабораторных активных пеллет проводили по ГОСТ 2408.1-95 с некими переменами: заместо кислорода использовали воздух, а на выходе из печи газ поступал не в поглотительные склянки, а в лабораторный газовый хроматограф Кристалл 5000 исп.2. Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Таблица 1.
Результаты испытаний лабораторных активных пеллет
№ п/п
Состав пеллет
Состав отходящих газов, мг/м3
СО
NOx
СхНх
1
кора ели
63
83
9
2
щепа из березовых пней
57
63
7
3
жмых семян подсолнечника
48
69
8
4
кленовые листья
51
71
6
5
пшеничная трава
53
73
5
6
пшеничная полова
52
68
6
7
шелуха арахиса
47
62
8
8
торф
43
103
9
9
бумажные отходы
67
90
11
10
опилки деревьев лиственных пород без катализатора
89
141
13

На производстве пеллет «Тотек» были получены бывалые эталоны активных пеллет «Тотек» с катализаторами горения. Три эталона были получены при внедрении жестких катализаторов горения — ацетилацетонатов хрома и магния и олеиновокислой меди конкретно в сухие опилки с нормализованной влажностью. Два других эталона были получены при добавлении аква смесей ацетата никеля и перманганата калия к сухим опилкам.

Эталоны 7-9, содержащие сразу органические и неорганические производные металлов в соотношении 1:1 ацетилацетонат магния и перманганат калия, ацетилацетонат хрома и бихромат кальция, ферроцен и нитрат меди, были получены при внедрении жестких катализаторов горения конкретно в сухие опилки с нормализованной влажностью.

Ввести катализаторы в виде аква смесей нереально из-за фактически полной нерастворимости органических производных в воде.

Использовать органические растворители нельзя из-за их высочайшей пожароопасности.

Тесты активных пеллет проводили сжиганием их в твердотопливном железном пеллетном котле марки FACI 10 в последующей последовательности: пеллеты «Тотек» стандартные, пеллеты «Тотек», измененные катализаторами горения, и снова стандартные пеллеты «Тотек». Состав отходящих топливных газов определяли стационарным газоанализатором для непрерывного измерения IMR 7500. Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Выставленные в таблицах данные подтверждают эффективность предложенного технического решения. При этом отлично внедрение как консистенции органических и неорганических производных металлов, так и каждого из катализаторов в отдельности. Но применение консистенции катализаторов более отлично.

Таблица 2.
Результаты испытаний активных пеллет «ТОТЕК» с катализаторами горения
№ п/п
Состав пеллет, %
Состав катализатора
Характеристики пеллет
Состав отходящих газов, мг/м3
опилки
катализатор
Влажность, %
Плотность, кг/м3
Теплота сгорания, МДж/кг
СО
NOx
СхНх
1
100
—
—
10,3
1,11
18,3
87
134
12
2
97,0
3,0
ацетилацетонат магния
10,2
1,12
18,3
50
86
7
3
99,0
1,0
ацетилацетонат хрома
10,3
1,12
18,5
53
93
8
4
98,8
1,2
олеиновокислая медь
10,2
1,11
18,3
31
77
6
5
98,5
0,5
ацетат никеля
10,4
1,12
18,4
45
81
7
6
99,95
0,05
перманганат калия
10,2
1,11
18,5
27
63
5
7
97,0
3,0
ацетилацетонат магния:перманганат калия 1:1
10,2
1,11
18,5
21
58
4
8
95,0
5,0
ацетилацетонат хрома:бихромат кальция 1:1
10,2
1,12
18,4
35
64
5
9
98,0
2,0
ферроцен: нитрат меди
10,3
1,12
18,4
29
70
5
10
100
—
—
10,3
1,11
18,3
85
131
11

1. Жесткое биотопливо на базе древесно-растительных компонент и/либо торфа, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит катализатор горения при последующем соотношении компонент, мас.%:
Катализатор горения
0,001-10
Размельченный древесно-растительный компонент и/либо торф
до 100

2. Жесткое биотопливо по п.1, отличающееся тем, что в качестве древесно-растительных компонент оно содержит опилки, щепу, кору, траву, полову, шелуху семян, жмых, стволы и листья растений, бумажные отходы.

3. Жесткое биотопливо по п.1, отличающееся тем, что в качестве катализатора горения оно содержит органические и неорганические производные металлов I-II и VI-VIII групп Повторяющейся системы хим частей Д.И.Менделеева.