CZ15000U1

CZ15000U1 - Ekologické palivo na bázi uhelné hmoty, odpadních látek a biomasy

Info

Publication number: CZ15000U1
Application number: CZ200416036U
Authority: CZ
Inventors: Pavel Ing. Sedláček; Josef Rndr. Ing. Valeš; Stanislav Ing. Maček; Marcela Ing. Šafářová
Original assignee: Výzkumný Ústav Pro Hnědé Uhlí A. S.
Priority date: 2004-12-01
Filing date: 2004-12-01
Publication date: 2004-12-29

Description

Ekologické palivo na bázi uhelné hmoty, odpadních látek a biomasy Oblast techniky

Technické řešení se týká oblasti výroby palivových briket vyráběných technologií lisování na lisech s plochou matricí, případně na lisech s raznicí ve tvaru prstence a prstencových lisech (granulátorech), z lisovací směsi s obsahem hnědouhelné hmoty, jejíž negativní vlastnosti při spalování jsou zlepšeny přidáním chemických přísad na bázi vápenatých sloučenin, které zajišťují transfer látek s negativním dopadem na životní prostředí do nespalitelného podílu paliva. Dosavadní stav techniky

Při spalování uhlí, především hnědého, dochází ke vzniku nežádoucích emisí, zvláště pak oxidu siřičitého, který má negativní dopad na životní prostředí. Hnědá uhlí obsahují vysoký obsah síry, která je hlavní příčinou vzniku těchto negativních látek během spalování. Tyto emise a obsahy jsou pomocí legislativních nástrojů kontrolovány a omezují použití uhlí při spalování na určitých typech zařízení. U tepelných zařízení s výkonem od 0,2 do 5 MW je limit pro oxid siřičitý stanoven na 2500 mg-m'³. Při spalování uhlí s vysokým obsahem síry však dochází ke vzniku podstat15 ně vyššího množství oxidu siřičitého než je daný emisní limit. Tento problém je ze strany uhelných společností řešen výrobou aditivovaných druhů uhlí. Aditivace je proces úpravy, kdy je při výrobě převážně u prachových druhů uhlí nastříknuta vrstva roztoku aditiva, nebo je áditivum smícháno s uhelnou hmotou v suchém stavu. Aditiva jsou většinou látky s obsahem vápenatých iontů, jako např. vápenec nebo vápenný hydrát, který při spalování chemicky zreaguje s oxidem siřičitým a přechází do popela ve formě sádrovce. Tento proces se používá pro prachové druhy uhlí, které jsou určeny pro velké zdroje znečištění. Kvalitativní parametry uhlí jsou především výhřevnost, související s obsahem vody v palivu a s obsahem nespalitelných podílů. Uhlí, která mají vysoký obsah popela mají tudíž nižší výhřevnost a naopak. Na trhu s pevnými palivy dále existují hnědouhelné brikety, které jsou vyráběny z nízkosimého uhlí, tudíž při jeho spalování nedochází k překračování emisních limitů.

V oblasti obnovitelných zdrojů existují na trhu různé typy paliv, která jsou vyráběna z biomasy. Rostliny, které se pěstují pro jiné účely než získávání potravin a krmiv, jsou nazývány technické plodiny. Pro technické plodiny, které se pěstují za účelem získávání energie, se vžil název energetické plodiny. Výsledným produktem pěstování energetických plodin jsou biopaliva (íytopali30 va), která mohou být tuhá (brikety, pelety), tekutá (rostlinné oleje, bionaíita), nebo i plynná (bioplyn). Tato biomasa může být získávána z již existujících ploch, nebo může být cíleně pěstována na plochách vzniklých po zahlazení hornické činnosti.

Dalším typem biomasy je biomasa odpadní. Mezi tuto patří např. odpady ze zemědělství a údržby krajiny, odpady ze živočišné výroby (hnoje), komunální odpad (organické zbytky, kaly z odpadních vod), organické odpady z průmyslové výroby, případně i dendromasa (lesní a dřevařské odpady). Odpadní látky v zásadě můžeme rozdělit podle místa vzniku (zemědělské, průmyslové, komunální, lesní) a podle druhu na biologické a syntetické. Zdrojem suroviny jsou z hlediska obecného členění především odpady z průmyslových podniků. Významnou roli zde hrají odpady firem, které působí například v automobilovém průmyslu. Z materiálového hlediska jsou to především odpady plastů, gumy a syntetického textilu, většinou ve formě kompozitních materiálů. Společnou charakteristikou těchto odpadů je jejich pestrá skladba, která prakticky neumožňuje zpětnou materiálovou recyklaci. Další skupinou jsou odpady ze dřeva a odpady papíru. Možným zdrojem odpadů jsou také zbytky z třídění separovaného svozu plastů. Vzhledem k tomu, že směsné plasty jsou prakticky bezpopelnatým palivem s minimálním obsahem vlhkosti a výhřevností okolo 40 MJ-kg'¹ a pro využití jejich tepelného obsahu není nutné je třídit na jednotlivé druhy, je jejich spalování, tedy využití jako paliva, nejpřijatelnější.

-1 CZ 15000 Ul

Podstata technického řešení

Podstatou technického řešení je lisovací briketovací směs, která je složena minimálně ze čtyř základních komponent. První a základní složkou je uhelná substance. Její obsah ve směsi je v rozmezí od 30 do 98,8 % hmotn. Parametry uhelné substance jsou následující: Obsah popela 0,1 až 50 % hmotn., obsah vody 1 až 50 % hmotn., obsah síry v původním stavu 0,1 až 3,5 % hmotn. a výhřevnost 10 až 30 MJ-kg'¹.

Další složkou lisovací briketovací směsi je aditivační činidlo. Tímto činidlem je hydroxid vápenatý nebo vápenec. Hydroxid vápenatý je zdrojem kationtů vápníku, které posilují vazební síly pelet a současně příznivě ovlivňují formování lisovací směsi. Toto činidlo je obsaženo ve směsi ío v množství 0,1 až 12 % hmotn., přičemž parametry aditivačního činidla jsou následující: Obsah vody 0,1 až 8 % hmotn., obsah CaO v sušině 30 až 80 % hmotn., obsah MgO v sušině 0,1 až % hmotn.

Další složkou briketovací směsi je pojivo. Toto pojivo je na bázi škrobů, popřípadě mouky, a je v briketovací směsi obsaženo v množství 0,1 až 10 % hmotn.

Další složkou briketovací směsi jsou odpadní látky (odpady plastů, gumy, textilu z umělých vláken, papír, dřevo, kalová sušina z čistíren odpadních vod apod.) v původním, upraveném nebo přepracovaném stavu samostatně, nebo v kombinaci s biomasou rostlinného původu (například dřevní štěpka, kůra čerstvá, řepková sláma, proso, konopí seté, laskavec, slunečnice, řepka olejná, lnička jarní, lnička ozimá, ředkev raduga, len setý, sléz přeslenitý, světlice barvířská, křídlatka hracholistá, šťovík krmný, sléz kadeřavý, jeřabina, mužák prorostlý, topolovka, energetické trávy apod.). Celkové množství těchto složek ve směsi je v briketovací směsi 1 až 69,8 % hmotn., přičemž vždy jednou ze složek na bázi odpadních látek je odpadní papír, ať už samostatně nebo v kombinaci s výše uvedenými odpadními látkami.

Briketovací směs se pomocí technologického zařízení, kterým je lis s plochou raznicí nebo prs25 tencový lis, přetvařuje do formy briketek (pelet) přibližně válcovitého tvaru o průměru od 6 do 50 mm a délce od 4 do 100 mm. Vlastní lisování probíhá tak, že se vstupní materiál převálcuje na matrici drtícími koly, čímž dochází k jeho předhutnění, a následně je tlačen do lisovacích kanálků matrice. Tyto kanálky jsou tak tvarovány, že lisovaný materiál je znovu hutněn a z matrice je pak vytlačován cylindrický provaz zlisovaného materiálu, který je pomocí řezacího zaří30 zení lámán na požadované délky.

Příklady provedení technického řešení

Příklad 1

Pelety určené pro spalování jsou vyrobeny z lisovací směsi získané smísením 30 % hmotn. hnědouhelné hmoty o zrnitosti do 5 mm, 60 % hmotn. drceného odpadního papíru o vhodné zrnitosti (do 5 mm), 6 % hmotn. vápenného hydrátu a 4 % hmotn. pojivá. Jako pojivo je použit škrob. Pelety jsou získávány protlačováním uvedené lisovací směsi na zařízení s plochou matricí, velikost pelet nepřesahuje v žádném rozměru 60 mm.

Příklad 2

Pelety určené pro spalování jsou vyrobeny z lisovací směsi získané smísením 30 % hmotn. hně40 douhelné hmoty o zrnitosti do 5 mm, 60 % hmotn. směsi odpadních látek, biomasy, a drceného odpadního papíru o zrnitosti do 5 mm, (podíl papíru v této směsi je minimálně 0,01 %), 6 % hmotn. vápenného hydrátu a 4 % hmotn. pojivá. Jako pojivo je použita mouka. Pelety jsou získávány protlačováním uvedené lisovací směsi na vhodném zařízení s prstencovou matricí a velikost pelet nepřesahuje v žádném rozměru 60 mm.

-2CZ 15000 Ul

Příklad 3

Pelety určené pro spalování jsou vyrobeny z lisovací směsi získané smísením 97 % hmotn. uhelné hmoty o vhodné zrnitosti, 1 % hmotn. drceného odpadního papíru o vhodné zrnitosti, 1 % hmotn. vápenného hydrátu a 1 % hmotn. pojivá. Jako pojivo je použita směs vody a škrobu. Pe5 lety jsou získávány protlačováním uvedené lisovací směsi na zařízení s plochou matricí či na zařízení s prstencovou matricí a velikost pelet nepřesahuje v žádném rozměru 60 mm.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Lisovací směs pro výrobu briket na bázi hnědého uhlí, vyznačující se tím, že obsahuje odpadní látky, případně v kombinaci s biomasou rostlinného původu, v množství od 1 ío do 69,8 % hmotn., pojivo v množství od 0,1 do 10 % hmotn., dále vápenatou složku v množství od 0,1 do 12 % hmotn. a uhelnou složku v množství od 30 do 98,8 % hmotn., přičemž tato složka má obsah popela 0,1 až 50 % hmotn., obsah vody 1 až 50 % hmotn., obsah síry v původním stavu 0,1 až 3,5 % hmotn. a výhřevnost 10 až 30 MJ-kg'¹.
2. Lisovací směs pro výrobu briket podle nároku 1, vyznačující se tím, že jako

15 odpadní látky obsahuje plasty, gumu, syntetické textilie, papír, dřevo a vysušené kaly z čistíren odpadních vod.
3. Lisovací směs pro výrobu briket podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že jako biomasu rostlinného původu obsahuje dřevní štěpku, kůru, slámu, proso, konopí, laskavec, slunečnici, řepku olejnou, lničku jarní a ozimou, ředkev radugu, len setý, sléz přeslenitý, světlici

20 barvířskou, křídlatku hracholistou, šťovík krmný, sléz kadeřavý, jeřabinu, mužák prorostlý, topolovku a energetické trávy.
4. Lisovací směs podle nároků laž3, vyznačující se tím, že pojivém je mouka nebo škrob.
5. Lisovací směs podle nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že vápenatou složkou

25 je hydroxid vápenatý, vápenec, nebo kaustifikační kal.