PL230654B1 - Paliwo stale i sposob jego otrzymywania - Google Patents

Abstract

Paliwo stałe będące mieszaniną materiałów palnych, charakteryzuje się tym, że zawiera korzystnie do 95% wagowych węgla brunatnego i korzystnie do 60% wagowych odpadów biodegradowalnych, zwłaszcza takich jak wydzielonych mechanicznie odrzutów z przeróbki makulatury i tektury, odpady z sortowni papieru i tektury przeznaczonej do recyklingu oraz opakowania z papieru i tektury. Sposób otrzymywania paliwa stałego polega na tym, że najpierw węgiel brunatny o wilgotności poniżej 35% wagowych jest pobierany z zasobnika (1) i poddawany rozdrabnianiu w kruszarce wirnikowo-bijakowej lub w kruszarce wirnikowej (2) do rozmiaru ziaren poniżej 3 mm, a jednocześnie pobierane ze zbiornika (3) odpady biodegradowalne są rozdrabnianie w młynie wirnikowo-udarowym (4) zawierającym sito o oczku poniżej 8 mm, po czym równocześnie rozdrobnione odpady biodegradowalne w młynie wirnikowo-udarowym (4), w którym prędkość obwodowa organu roboczego jest większa od 20 m/s, oraz rozdrobniony węgiel brunatny w kruszarce wirnikowo-bijakowej lub w kruszarce wirnikowej (2) są podawane do mieszalnika wirnikowego (5), w którym są poddawane intensywnemu procesowi mieszania doprowadzając wilgotność końcową mieszaniny w przedziale od 12 do 24% wagowych, tak przygotowaną mieszankę paliwa kieruje się do peletyzatora (7) z matrycą płaską lub pierścieniową, w którym mieszanka paliwa jest poddawana procesowi granulacji ciśnieniowej.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest paliwo stałe i sposób otrzymywania tego paliwa.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 196620 przemysłowe paliwo stałe, które zawiera do 95% wagowych miału węglowego, do 60% pozostałości organicznej po tłoczeniu oleju roślinnego korzystnie rzepakowego oraz do 60% słomy zbożowej i/lub rzepakowej i do 3% związków kwasu fosforowego.

Znane jest rozwiązanie z opisu zgłoszenia patentowego WO9220766, pt. paliwo i sposób jego wytwarzania, składające się z produktu węglowego, na przykład węgla brunatnego w ilości 5-59% materiału włóknistego w postaci papieru odpadowego, kartonu w ilości korzystnie 50% oraz środka dyspergującego lub deflokulującego. Wilgotny węgiel pobierany jest z zasobnika i rozdrabniany, a następnie mieszany jest z pozostałymi składnikami, przy czym papier może być także na wstępie rozdrobniony prasowany i suszony, zaś paliwo stałe może być w postaci brykietu, pelletu, kuli i tym podobnych.

Znane jest też rozwiązanie z opisu zgłoszenia patentowego EP1798277, w którym ujawnion o paliwo stałe o składzie węgla: 60-95% (gdzie może być sam brunatny lub brunatny stanowi 60-95% ilości węgla, a kamienny 5-40% ilości węgla), materiał włóknisty (w tym włókna odpadowe dowolnego rodzaju, pozostałości z produkcji papieru) 0,25-20% w odniesieniu do gotowego produktu. Użyty do produkcji paliwa węgiel ma zawartość wody w zakresie 5-35%. Natomiast długość włókien materiału włóknistego wynosi od 1 do 20 mm.

Znane jest rozwiązane z amerykańskiego opisu patentowego US 4 015 951 sposób wytwarzania peletów paliwowych z organicznego materiału włóknistego, w którym rozdrobniony materiał o wilgotności od 16 do 28% wagowych poddaje się prasowaniu w temperaturze 148,5-162,5°C, przy czym rozdrabnianie organicznego materiału włóknistego, którymi są odpady drzewne i rolnicze prowadzi się w młynie bijakowym.

Znany jest też z międzynarodowego opisu patentowego WO 2010/071440 sposób wytwarzania peletów lub brykietów z materiału zawierającego ligninę o wilgotności od 0-30%, w którym ogrzewa się materiał w granicach od 180-235°C za pomocą pary wodnej do zmieszania materiału i uwolnienia ligniny, a następnie przeprowadza się peletyzację lub brykietowanie materiału.

Znany jest także z międzynarodowego opisu patentowego WO 2010/093310 sposób wytwarzania peletów paliwowych z biologicznego surowca lignocelulozowego, w którym ogrzewa się materiał lignocelulozowy w atmosferze beztlenowej, po czym odwłóknia się i paletyzuje, przy czym etapy z ogrzewaniem prowadzi się w temperaturze zeszklenia lub mięknięcia surowca zawierającego ligninę.

Zagadnieniem technicznym wymagającym rozwiązania jest opracowanie nowego sposobu wytwarzania paliwa stałego z węgla brunatnego oraz z przerobu opakowań z tektury.

Zagadnieniem technicznym wymagającym rozwiązania jest również otrzymanie sposobem według wynalazku nowego paliwa stałego w postaci peletu, który zapewni jego postać kawałkową w procesach suszenia, spalania i zgazowania.

Paliwo stałe będące mieszaniną materiałów palnych według wynalazku zawierającego 50-75% wagowych węgla brunatnego i 25-50% wagowych lepiszcza otrzymanego z przerobu opakowań z tektury.

Sposób otrzymywania paliwa stałego według wynalazku polega tym, że najpierw węgiel brunatny pobierany z zasobnika o wilgotności poniżej 35% wagowych jest poddawany rozdrabnianiu w kruszarce wirnikowo-bijakowej lub w kruszarce wirnikowej do rozmiaru ziaren poniżej 3 mm, a jednocześnie pobierane ze zbiornika odpady z przerobu opakowań z tektury są rozdrabnianie w młynie wirnikowo-udarowym zawierającym sito o oczku poniżej 8 mm, po czym równocześnie rozdrobnione odpady z przerobu opakowań z tektury w młynie wirnikowo-udarowym, w którym prędkość obwodowa organu roboczego jest większa od 20 m/s, oraz rozdrobniony węgiel brunatny w kruszarce wirnikowo-bijakowej lub w kruszarce wirnikowej są podawane do mieszalnika wirnikowego, w którym są poddawane intensywnemu procesowi mieszania doprowadzając wilgotność końcową mieszaniny w przedziale od 12 do 30% wagowych, po czym tak przygotowaną mieszankę paliwa kieruje się do peletyzatora z matrycą płaską lub pierścieniową, w którym mieszanka paliwa jest poddawana procesowi granulacji ciśnieniowej.

Alternatywny sposób otrzymywania paliwa stałego polega na tym, że najpierw węgiel brunatny pobierany z zasobnika o wilgotności powyżej 35% wagowych jest poddawany rozdrobnieniu w kruszarce wirnikowo-bijakowej lub w kruszarce wirnikowej do rozmiaru poniżej 3 mm, a następnie jest podawany do suszarki, gdzie jest poddawany suszeniu w strumieniu powietrza lub gazów spalinowych o temperaturze korzystnie do 250°C, doprowadzając do końcowej wilgotności poniżej 35% wagowych, a jednocześnie są pobierane ze zbiornika odpady z przerobu opakowań z tektury, które są rozdrabniane

PL 230 654 B1 w młynie wirnikowo-udarowym zawierającym sito o oczku poniżej 8 mm, po czym równocześnie rozdrobnione odpady z przerobu opakowań z tektury w młynie wirnikowo-udarowym, w którym prędkość obwodowa organu roboczego jest większa od 20 m/s, oraz rozdrobniony węgiel brunatny w kruszarce wirnikowo-bijakowej lub w kruszarce wirnikowej są podawane do mieszalnika wirnikowego, w którym są poddawane intensywnemu procesowi mieszania doprowadzając wilgotność końcową mieszaniny w przedziale od 12 do 30% wagowych po czym tak przygotowaną mieszankę paliwa kieruje się do peletyzatora z matrycą płaską lub pierścieniową, w którym mieszanka paliwa jest poddawana procesowi granulacji ciśnieniowej.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala na uzyskanie wytworzonego paliwa stałego o znacznie wyższej kaloryczności w stosunku do surowego węgla brunatnego. Ponadto wytworzone według wynalazku paliwo stałe osiąga co najmniej dwukrotny wzrost wytrzymałości kinetycznej i statycznej peletu. Dodatkowo ważną zaletą rozwiązania według wynalazku jest wysoka odporność na rozpadanie się paliwa po jego wysuszeniu oraz w procesie spalania i zgazowania. Ponadto zaletą rozwiązania sposobu otrzymywania paliwa stałego jest krótki czas prowadzenia procesu w nieskomplikowanych technologicznie urządzeniach oraz powszechna dostępność surowców i wysoka jakość otrzymanego paliwa.

Wynalazek zostanie bliżej objaśniony na podstawie przykładowego uproszczonego schematu blokowego układu uwidocznionego na rysunku fig. 1, na którym układ posiada zasobnik 1 na surowy węgiel brunatny przeznaczony do przeróbki. Zasobnik 1 jest połączony z kruszarką wirnikowo-bujakową lub kruszarką wirnikową 2, zaś rozdrobniony w kruszarce 2 węgiel brunatny do rozmiaru ziaren poniżej 3 mm jest kierowany do mieszalnika wirnikowego 5, do którego z drugiej strony są kierowane rozdrobnione w młynie wirnikowo-udarowym 4 odpady z przerobu opakowań z tektury, które dostarczane są do niego ze zbiornika odpadów 3, przy czym młyn wirnikowo-udarowy 4 jest zaopatrzony w sito o oczku poniżej 8 mm. Natomiast dla węgla brunatnego o wilgotności powyżej 35% wagowych, węgiel najpierw jest kierowany z kruszarki wirnikowej 2 do suszarki 6, a po wysuszeniu jest z kolei kierowany do mieszalnika wirnikowego 5, w którym po zmieszaniu z odpadami z przerobu opakowań z tektury, wytworzona mieszanka jest kierowana do peletyzatora 7 z matrycą płaską lub pierścieniową.

P r z y k ł a d I: Sposób otrzymywania paliwa stałego według wynalazku polega tym, że najpierw węgiel brunatny pobrany z zasobnika 1 poddawany jest rozdrabnianiu w kruszarce wirnikowo-bijakowej lub w kruszarce wirnikowej 2 do rozmiaru ziaren poniżej 3 mm, podczas kiedy wilgotność rozdrobnionego węgla brunatnego nie przekracza 35% wilgotności wagowej, to tak rozdrobniony węgiel brunatny o rozmiarze poniżej 3 mm i o wilgotności poniżej 35% wagowych kierowany jest do mieszalnika wirnikowego 5. Równocześnie następuje rozdrobnienie odpadów z przerobu opakowań z tektury w młynie wirnikowym udarowym 4, w którym prędkość obwodowa organu roboczego jest większa od 20 m/s, przy czym młyn ten jest wyposażony korzystnie w sito o oczku poniżej 8 mm. Następnie tak przygotowane surowce poddaje się procesowi intensywnego mieszania we wspólnym mieszalniku jednowałowym albo dwuwałowym lub w mieszalniku wirnikowym 5 w ilościach zapewniających wilgotność końcową mieszaniny w przedziale od 12 do 30% wagowych. Tak przygotowaną mieszankę kieruje się do peletyzatora 7 z matrycą płaską lub pierścieniową, w której mieszanka poddana jest procesowi granulacji ciśnieniowej. Wilgotność końcowa wytworzonego paliwa jest wyliczona według reguły:

Wk = U1XW1 + U2XW2 gdzie:

U1 - udział węgla brunatnego

W1 - wilgotność węgla brunatnego

U2 - udział odpadu

W2 - wilgotność odpadu

Wk - wilgotność końcowa

Udział węgla	wilgotność węgla	udział odpadów	wilgotność odpadów	wilgotność końcowa
0,5	0,35	0,5	0,12	0,24
0,5	0,3	0,5	0,12	0,12
0,8	0,2	0,2	0,12	0,18
0,85	0,2	0,15	0,06	0,18
0,75	0,3	0,25	0,01	0,23

PL 230 654 B1

P r z y k ł a d II: Sposób otrzymywania paliwa stałego według wynalazku polega tym, że najpierw węgiel brunatny poddawany jest rozdrabnianiu w kruszarce wirnikowej bijakowej lub w kruszarce wirnikowej 2 do rozmiaru ziaren poniżej 3 mm, kiedy wilgotność węgla brunatnego przekracza 35% wagowych jest poddawany suszeniu w strumieniu powietrza lub gazów spalinowych w suszarce 6 w temperaturze korzystnie do 250°C doprowadzając do tego, aby końcowa wilgotność rozdrobnionych ziaren wynosiła poniżej 35% wagowych. Tak rozdrobniony i ewentualnie wysuszony węgiel o rozmiarze poniżej 3 mm oraz wilgotności poniżej 35% wagowych kierowany jest do mieszalnika 5. Równocześnie następuje rozdrobnienie odpadów z przerobu opakowań z tektury w młynie wirnikowym udarowym 5, w którym prędkość obwodowa organu roboczego jest większa od 20 m/s, przy czym młyn 5 ten jest wyposażony korzystnie w sito o oczku poniżej 8 mm. Następnie tak przygotowane surowce poddaje się procesowi intensywnego mieszania we wspólnym mieszalniku jednowałowym albo dwuwałowym lub w mieszalniku wirnikowym 5 w ilościach zapewniających wilgotność końcową mieszaniny w przedziale od 12 do 30% wagowych. Tak przygotowaną mieszankę kieruje się do peletyzatora 7 z matrycą płaską lub pierścieniową, w której mieszanka poddana jest procesowi granulacji ciśnieniowej. Wilgotność końcowa wytworzonego paliwa jest wyliczona według reguły:

Wk = U1xW1 + U2xW2 gdzie:

U1 - udział węgla brunatnego

W1 - wilgotność węgla brunatnego

U2 - udział odpadu

W2 - wilgotność odpadu

Wk - wilgotność końcowa

Udział węgla	wilgotność węgla	udział odpadów	wilgotność odpadów	wilgotność końcowa
0,5	0,35	0,5	0,12	0,24
0,5	0,3	0,5	0,12	0,12
0,8	0,2	0,2	0,12	0,18
0,85	0,2	0,15	0,06	0,18
0,75	0,3	0,25	0,01	0,23

Claims (3)

Zastrzeżenia patentowe

1. Paliwo stałe będące mieszaniną materiałów palnych, znamienne tym, że zawiera 50-75% wagowych węgla brunatnego i 25-50% wagowych lepiszcza otrzymanego z przerobu opakowań z tektury.

2. Sposób otrzymywania paliwa stałego określonego w zastrzeżeniu 1, znamienny tym, że najpierw węgiel brunatny o wilgotności poniżej 35% wagowych jest pobierany z zasobnika 1 i poddawany rozdrabnianiu w kruszarce wirnikowo-bijakowej lub w kruszarce wirnikowej 2 do rozmiaru ziaren poniżej 3 mm, a jednocześnie pobierane ze zbiornika 3 odpady z przerobu opakowań z tektury są rozdrabnianie w młynie wirnikowo-udarowym 4 zawierającym sito o oczku poniżej 8 mm, po czym równocześnie rozdrobnione odpady z przerobu opakowań z tektury w młynie wirnikowo-udarowym 4, w którym prędkość obwodowa organu roboczego jest większa od 20 m/s, oraz rozdrobniony węgiel brunatny w kruszarce wirnikowo-bijakowej lub w kruszarce wirnikowej 2 są podawane do mieszalnika wirnikowego 5, w którym są poddawane intensywnemu procesowi mieszania doprowadzając wilgotność końcową mieszaniny w przedziale od 12 do 24% wagowych, po czym tak przygotowaną mieszankę paliwa kieruje się do peletyzatora 7 z matrycą płaską lub pierścieniową, w którym mieszanka paliwa jest poddawana procesowi granulacji ciśnieniowej.

3. Sposób otrzymywania paliwa stałego określonego w zastrzeżeniu 1, znamienny tym, że najpierw węgiel brunatny pobierany z zasobnika 1 o wilgotności powyżej 35% wagowych jest poddawany rozdrobnieniu w kruszarce wirnikowo-bijakowej lub w kruszarce wirnikowej 2 do rozmiaru ziaren poniżej 3 mm, a następnie jest podawany do suszarki 6, gdzie jest poddawany suszeniu w strumieniu powietrza lub gazów spalinowych o temperaturze korzystnie do 250°C, doprowadzając do końcowej wilgotności poniżej 35% wagowych, jednocześnie są pobierane

PL 230 654 Β1 ze zbiornika 3 odpady z przerobu opakowań z tektury, które są rozdrabniane w młynie wirnikowo-udarowym 4 zawierającym sito o oczku poniżej 8 mm, po czym równocześnie rozdrobnione odpady z przerobu opakowań z tektury w młynie wirnikowo-udarowym 4, w którym prędkość obwodowa organu roboczego jest większa od 20 m/s, oraz rozdrobniony węgiel brunatny w kruszarce wirnikowo-bijakowej lub w kruszarce wirnikowej 2 są podawane do mieszalnika wirnikowego 5, w którym są poddawane intensywnemu procesowi mieszania doprowadzając wilgotność końcową mieszaniny w przedziale od 12 do 30% wagowych, po czym tak przygotowaną mieszankę paliwa kieruje się do peletyzatora 7 z matrycą płaską lub pierścieniową, w którym mieszanka paliwa jest poddawana procesowi granulacji ciśnieniowej.