CZ305734B6

CZ305734B6 - Palivová peleta/briketa na bázi hnědého uhlí a způsob její výroby

Info

Publication number: CZ305734B6
Application number: CZ2014-593A
Authority: CZ
Inventors: Ilona Slámová
Original assignee: Czech Industrial Fuels S.R.O.
Priority date: 2014-09-01
Filing date: 2014-09-01
Publication date: 2016-02-24
Also published as: CZ2014593A3

Abstract

Palivová peleta/briketa se připraví ze směsi hnědého uhlí a pojiva obsahující 51,0 až 98,0 % hmotn. hnědého uhlí; 0,5 až 12 % hmotn. dvousložkového vodného roztoku pojiva a do 100 % hmotn. volné vody v celkové směsi hnědého uhlí a pojiva. Hnědé uhlí má zrnitost 0,01 až 3 mm, obsah vázané vody 20 až 40 % hmotn., obsahu uhlíku 40 až 80 % hmotn., obsah síry do 1,5 % hmotn. a výhřevnost v původním stavu do 20 MJ.kg.sup.-1.n.. Dvousložkový vodný roztok pojiva obsahuje 1,5 až 10,0 % hmotn. škrobu a 1,5 až 10,0 % hmotn. dextrinu. Směs může obsahovat zásadité aditivum 0,5 až 5 % hmotn. vápenaté a/nebo hořečnaté složky, popřípadě do 49 % hmotn. biomasy. Pro získání vodného roztoku pojiva se nejprve rozpustí a homogenizuje škrob ve vodě, homogenní škrobový roztok se zahřívá na bod varu, k horké škrobové směsi, s výhodou při 75 až 95 .degree.C, se přidá vodný zhomogenizovaný roztok dextrinu, obě tyto složky se zhomogenizují. Takto připravený vodný roztok pojiva se přidá k hnědému, předem rozemletému, uhlí, s výhodou v rozmezí od teploty okolí do 95 .degree.C, a zamíchá se. Takto získaná směs hnědého uhlí a pojiva se lisuje tlakem 5 až 50 MPa, s výhodou při tlaku 12 až 15 MPa, a dále se suší a chladí se na teplotu okolí.

Description

Palivová peleta/briketa na bázi hnědého uhlí a způsob její výroby

Oblast techniky

Vynález se týká pelety/brikety na bázi hnědého uhlí, zahrnující dvě základní složky, hnědé uhlí a pojivo. Vynález se týká též způsobu výroby této palivové pelety/brikety.

Dosavadní stav techniky

Ve většině patentové literatury jsou popsány brikety z uhlí, černého i hnědého, s různými typy poj i v a s přidáním dalších složek, včetně přidáním různého druhu průmyslového odpadu.

Např. CZ UV 15 375 uvádí lisovací směs pro brikety na bázi hnědého uhlí, která využívá až do 49,8 % hmotn. tuhého zbytku z procesu pyrolýzy odpadní pryže. Jako aditivní činidlo se používá škrob. Uhelná substance má obsah popela až 50 % hmotn., obsah vody do 40 % hmotn., obsah síry do 3,5 % hmotn., výhřevnost 10 až 16 MJ.kg’¹. Palivová briketa s částmi zbytků z výroby pryže bude mít nevhodné exhaláty.

CZ UV 5868 popisuje směs pro výrobu briket z hnědého uhlí lisováním na válcovitých lisech. Směs obsahuje pojivo rostlinného původu a odsiřovací přísadu. Pojivo tvoří škrob nebo škrob s příměsí sulfitového výluhu s obsahem až 70 % hmotn. pevných látek. Sulfitový louh při zahřívání uvolňuje jemný popílek a SO₂ v kouřových plynech.

CZ 295 727 popisuje způsob výroby tvarovaného paliva a tvarované palivo. Rozemleté palivo se smísí s pojivém na bázi odpadů zpracování ropy, nebo odpadů zahuštěných kalem z čističek odpadních vod. Do pojivá se mohou dále přidávat další složky, jako je lignosulfát, melasa, aktivní kal, jíl, parafin, dřevěné piliny, rašelina, vody zbavený hnůj, vody zbavený produkt se suší při teplotě 50 až 180 °C, nebo při teplotě okolí po dobu 5 až 30 hodin. Tuto briketu na bázi průmyslových odpadů nelze považovat za ekologické palivo.

CZ UV 19 590 popisuje palivovou briketu z uhlí, která obsahuje 0,5 až 30 % hmotn. dextrinu vyrobeného ze škrobu. V jediném příkladu provedení je uveden hruboprach z černého uhlí, kde je obsah dextrinu 4 % hmotn. vzhledem k hmotnosti uhelného prachu. V podstatě vynálezu je zmíněno, že briketa může být vyrobena z výhřevného uhlí, z černého nebo hnědého uhlí, z uhelného prachu či z uhelné směsi různé zrnitosti. Žádné další podrobnější údaje nejsou uvedeny, např. jaké vlastnosti a zrnitost má vstupní směs uhlí, jaký je způsob výroby takového brikety, zda se dextrin přidává v suché směsi nebo tekuté směsi. V příkladu provedení je uvedeno, že navlhčená směs uhelného prachu a dextrinu ztuhla ve formě ve tvaru hranolu nebo válce. V nároku je uvedeno množství dextrinu v hotové briketě, v příkladu provedení je obsah dextrinu uveden ve směsi. Technické řešení není zcela jasně popsáno a není jasné.

Běžné uhelné brikety mají rozměr řádově 1 dm³. Brikety jsou určeny pro spalování ve starších typech kotlů a kamen. Obvykle mají výhřevnost cca 18MJ.kg '. Např. kvalitní briketa z hnědého uhlí německé výroby značky „Rekord“ má maximální výhřevnost cca 19 MJ.kg’¹.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody se odstraní nebo podstatně omezí u palivové pelety na bázi hnědého uhlí podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že palivová peleta/briketa je připravitelná ze směsi obsahující 51,0 až 98,0 % hmotn. hnědého uhlí, 0,5 až 12 % hmotn. dvojsložkového vodného roztoku pojivá a do 100 % hmotn. volné vody v celkové směsi uhlí a pojivá. Hnědé uhlí má zrnitost 0,01 až 3 mm, obsah vázané vody v uhlí 20 až 40 %, obsah síry do 1,25 % hmotn. a vý

- 1 CZ 305734 B6 hřevnost v původním stavu do 20 MJ.kg Dvousložkový vodný roztok pojivá obsahuje dvě složky, a to 1,5 % až 10,0 % škrobu a 1,5 až 10,0 % dextrinu.

Hlavní výhodou tohoto vynálezu je, že komprimací základního materiálu - hnědého uhlí, s přídavkem pojivá podle vynálezu, a způsobem výroby pelety/brikety podle tohoto vynálezu, se dosáhne využití energie až o 25 až 30 % vzhledem k původnímu základnímu materiálu - hnědému uhlí. Čím je komprimace vyšší, tím vyšší je i výhřevnost pelet/briket. Další přednostní vynálezu je, že se získá ekologické palivo. Z relativně nekvalitního hnědého uhlí s nízkou výhřevností se získá kvalitní nové a ekologické výkonné palivo. Vodný roztok pojivá obsahuje dvě dostupné složky, které dohromady použité působí s vyšším účinkem, než samostatně.

Pro malé a střední stacionární topeniště je ve výhodném provedení palivová peleta/briketa na bázi hnědého uhlí připravitelná ze směsi, obsahující 90,0 až 94,0 % hmotn. hnědého uhlí a 3 až 6 % hmotn. dvousložkového vodného roztoku pojivá a do 100 % hmotn. volné vody v celkové směsi hnědého uhlí a pojivá. Hnědé uhlí má zrnitost 0,01 až 3 mm, obsah vázané vody v uhlí do 30 %, obsah síry do 1,25 % hmotn. a výhřevnost v původním stavu do 20 MJ.kg^-1. Vodné pojivo obsahuje 2,5 až 5 % škrobu a 2,5 až 5,0 % dextrinu. Daná celková koncentrace pojivá se řídí množstvím vázané vody v dodaném hnědém uhlí. V případě nižšího obsahu vody je účelné volit nižší koncentrace pojivá i jeho složek.

Směs pro přípravu palivové uhelné pelety obsahuje aditivní složku 0,5 až 5 % hmotn. vápenaté a/nebo hořečnaté složky. S výhodou je vápenatou složkou pálené nebo hašené vápno nebo mletý vápenec nebo hydroxid vápenatý, a hořečnatou složkou je mletý nebo nemletý přírodní dolomit. Mletá vápenatá a/nebo hořečnatá složka má zrnitost pod 1 mm.

Výhodou je získání nízkoemisního paliva z běžného hnědého uhlí, zejména pro malá a střední stacionární topeniště. Využitím běžně dostupných zásaditých látek se dosáhne podstatného snížení exhalátů SO_X vázáním síry přímo do popela. Malá nárokovaná zrnitost zásaditých složek urychluje reakci síry v palivu a tím síru váže v popelu.

Pro výrobu palivové pelety/brikety na bázi hnědého uhlí směs může obsahovat do 49 % hmotn. biomasy, přičemž biomasou je nejméně jedna složka ze skupiny zahrnující dřevní štěpku, slámu, rašelinu a rostlinný nebo dřevní odpad.

Přídavek biomasy ke směsi hnědého uhlí a vodného pojivá, např. v odstupňovaných dávkách 10 % hmotn., 20 % hmotn, 30 % hmotn., 40 % hmotn., v případě potřeby snižuje výkonnost paliva a současně vnáší zásadité složky. Předností je vysoká variabilita příjmu přírodních zásaditých složek. Kvalitní komprimací a sušením se dosáhne zvýšení hustoty pelety/brikety, a tím se zvýší energetická výkonnost.

Samotná hotová palivová peleta/briketa na bázi hnědého uhlí a pojivá obsahuje 1 až 15% vlhkosti; v bezvodém stavu obsahuje do 1,25 % hmotn. síry a do 14 % hmotn. popela; a dále vykazuje v bezvodém stavu při 25 °C spalné teplo 22 až 27 MJ.kg^-1 a výhřevnost 22 až 27 MJ.kg^-1.

Získaná peleta/briketa podle tohoto vynálezu má příznivé vlastnosti z hlediska obsahu síry, popela i výhřevnosti.

Palivová peleta/briketa má obvykle tvar válečku o průměru v rozmezí 6 až 12 mm, délky v rozmezí 8 až 25 mm.

Tvar pelet/briket umožňuje širokou variabilitu využití pro běžné kotle, které se nemusí konstrukčně upravovat.

Vynález se též týká způsobu výroby palivové pelety/brikety na bázi hnědého uhlí, při němž se připraví směs obsahující 51,0 až 98,0 % hmotn. hnědého uhlí a 0,5 až 12 % hmotn. vodného roz

-2CZ 305734 B6 toku pojivá, obsahujícího 1,5 až 10,0 % škrobu, 1,5 až 10,0 % dextrinu, a do 100 % hmotn. volné vody v celkové směsi uhlí a pojivá. Pro získání vodného roztoku pojivá se nejprve rozpustí a homogenizuje škrob ve vodě. Homogenní škrobový roztok se zahřívá na bod varu, k horké škrobové směsi se přidá vodný zhomogenizovaný roztok dextrinu. Obě tyto složky se zhomogenizují, takto připravený vodný roztok pojivá se přidá k hnědému předem rozemletému uhlí a zamíchá se. Takto získaná směs hnědého uhlí a pojivá se lisuje tlakem 5 až 50 MPa. Poté se získaná peleta/briketa suší a chladí se na teplotu okolí.

Hlavní výhodou způsobu výroby pelet podle tohoto vynálezu je možnost využití stávajících zařízení s minimální úpravou podmínek technologie, týkajících se např. homogenizace, teplot, sušení či chlazení.

Vodná směs dextrinu se může přidávat k vodné směsi škrobu při teplotě 75 až 95 °C, takže tento způsob přispívá k rychlému promísení a urychlení rozpouštění dextrinu a škrobu ve vodě.

Vodná směs pojivá škrobu a dextrinu se může přidávat ke hnědému uhlí při teplotách v rozmezí od teploty okolí až do 95 °C. Při této teplotě snáze zatéká pojivo do pórů částic hnědého uhlí.

Do zhomogenizované směsi hnědého uhlí a pojivá se s výhodou přidává aditivní složka, a poté se směs hnědého uhlí, pojivá a aditivní složky homogenizuje. Do zhomogenizované směsi hnědého uhlí a pojivá se může s výhodou přidat biomasa, případně poté aditivní složka, a po každém přidání složky se směs homogenizuje. Jsou zde nárokovány odzkoušené postupné technologické kroky přidávání jednotlivých složek, vedoucí ke kvalitnější směsi pro lisování.

Směs hnědého uhlí a pojivá, nebo směs hnědého uhlí, pojivá a aditiva, nebo směs hnědého uhlí, pojivá a biomasy, případně aditiva, se lisuje při tlaku 12 až 15 MPa. Tento používaný nižší tlak než obvyklý umožňuje nárokovaný přídavek pojivá, které zvyšuje kluznost materiálu po matrici, což vede ke snížení provozních nákladů.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Palivová peleta/briketa na bázi hnědého uhlí podle tohoto vynálezu se připraví ze směsi obsahující 51,0 až 98,0 % hmotn. hnědého uhlí, 0,5 až 12 % hmotn. dvoj složkového vodného roztoku pojivá a do 100 % hmotn. volné vody v celkové směsi hnědého uhlí a pojivá. Bylo použito hnědé uhlí z lokality Mostecko a Bílina v České republice. Dodané hnědé uhlí má obvykle zrnitost 0,01 až 100 mm. Zrnitost kolem 0,01 mm se týká prachových částic. Pro další zpracování dodaného hnědého uhlí je nutno dodané uhlí upravit na velikost do 3 mm rozemletím nebo drcením. Hnědé uhlí by mělo mít pro další zpracování zrnitost v rozmezí 0,01 až 3 mm. Čím je zrnitost hnědého uhlí menší, tím na sebe lépe váže pojivo. Pokud se týká u dodaného hnědého uhlí vlhkosti, tak obsah vázané vody v hnědém uhlí se pohybuje kolem 20 až 40 %. Pokud se týká dalších složek, mělo hnědé uhlí mít obsah uhlíku 40 až 80 % hmotn., obsah síry do 1,25 % hmotn. Pokud se týká těchto složek, jejich obsah je závislý na dané lokalitě, v dané lokalitě případně i na dole, a též na těžební místo v daném dole. Použité hnědé uhlí z Mostecka a Bíliny má obvykle v původním stavu výhřevnost do 20 MJ.kg“¹, ve skutečnosti u kvalitního hnědého uhlí kolísá výhřevnost od 17 do 20 MJ.kg“¹.

Vodný roztok pojivá obsahuje dvě složky, a to 1,5 % až 10,0 % škrobu a 1,5 až 10,0 % dextrinu. Poměr obsahu škrobu k dextrinu může být 1:1, ale též může v určitém rozmezí kolísat. Pro pojivo byly většinou použity škrob a dextrin o vysoké lepivosti od tuzemských výrobců, např. výrobce LYCKEBY AMYLEX, a.s., Horažďovice, CZ. Daná koncentrace pojivá se řídí množstvím vázané vody dodaného hnědého uhlí.

-3CZ 305734 B6

Ve výhodném provedení palivová peleta/briketa z kvalitnějšího hnědého uhlí, je připravitelná ze směsi obsahující 90,0 až 98,0 % hmotn. hnědého uhlí o zrnitosti 0,01 až 3 mm, obsahu vázané vody v uhlí do 30 %, obsahu uhlíku do 70 % hmotn., obsahu síry do 1,25 % hmotn. a výhřevnosti v původním stavu do 20 MJ.kg“¹. Dále směs obsahuje 3,0 až 6,0 % hmotn. dvousložkového vodného pojivá, obsahujícího 2,5 až 5 % škrobu, 2,5 až 5 % dextrinu, a do 100 % hmotn. volné vody v celkové směsi hnědého uhlí a pojivá.

Pro snížení škodlivé exhalace SO_X z již hotové pelety/brikety na bázi hnědého uhlí je výhodné, když směs obsahuje aditivní složku v množství 0,5 až 5 % hmotn. vápenaté a/nebo hořečnaté složky. Dostupnou vápenatou složkou je pálené nebo hašené vápno nebo mletý vápenec nebo hydroxid vápenatý. Dostupnou hořečnatou složkou je mletý nebo nemletý přírodní dolomit. Z hlediska kompaktnosti hotové uhelné pelety/brikety je vhodné, aby mletá vápenatá a/nebo hořečnatá složka měla zrnitost pod 1 mm. Navíc vápenaté a/nebo hořečnaté složky váží na sebe chemicky síru přítomnou v hnědém uhlí, a to jak ve formě simíkové, tak organické, takže při spalování hotové uhelné pelety/brikety je síra oxidována, a při tom kyselé plyny SO_X jsou okamžitě vázány alkalickou aditivní složkou do pevné vápenato a/nebo hořečnaté složky, která zůstane v popelu. Tím se zadrží až 2/3 síry přítomné v uhelné peletě/briketě. Čím jsou menší částečky hnědého uhlí, tím jejich velký povrch účinněji na sebe váže částečky pojivá a aditivní složky. Větší povrch malých částeček hnědého uhlí se škrobovo-dextrinovým pojivém, které obsahuje velkou koncentraci kyslíku, účinně napomáhá oxidaci síry přítomné v hnědém uhlí na sírany, takže se zvyšuje účinnost převodu síry z hnědého uhlí do popela.

Pro zlevnění výroby palivové pelety/brikety na bázi hnědého uhlí směs může obsahovat do 49,0 % hmotn. biomasy, přitom biomasou je nejméně jedna složka ze skupiny, zahrnující dřevní štěpku, slámu, rašelinu a rostlinný nebo dřevní materiál či odpad. Existují různé druhy biomasy a popel z nich, hlavně ze dřevin a rostlin, obsahuje poměrně významný podíl alkalické složky, cca kolem 1 až 2 % hmotn. Tato alkalická složka se uplatní k vázání síry na bázi hnědého uhlí, což významně přispívá ke snížení škodlivých exhalací SO_X. Nicméně jsme zjistili laboratorní výsledky, prováděnými např. VÚHU Most, že zadržení látek SO_X v popelu z pelet/briket činí 2/3 z celkového množství simatých látek, obsažených v základní uhelné hmotě. Při spalování uhelno-biomasové pelety/brikety, při těsném styku uhelných částic s právě uvolňovanými alkáliemi z biomasy, vede k urychlení reakce síry z hnědého uhlí s alkáliemi, jako je Na, K z biomasy. Totiž, obě složky síra i alkálie byly předtím vázány v organickém hmotě a uvolněné atomy síry i alkálií reagují v těsném sousedství za přítomnosti škrobovo-dextrinového pojivá, které dodává potřebný kyslík, což dále podporuje a zlepšuje hoření.

Hotová vylisovaná a vysušená palivová peleta/briketa na bázi hnědého uhlí obsahuje 1 až 15 % vlhkosti. Výsledná vlhkost závisí nejen na dodaném hnědém uhlí, ale též na způsobu sušení. Obvykle je snaha dosáhnout vlhkosti pelety/brikety kolem 15 %. Pokud je peleta/briketa vlhčí, má lepší hořlavou křivku, s pomalým nástupem, avšak teplo sálá delší dobu. Pokud je peleta/briketa přesušená, tedy s nízkým obsahem vlhkosti, má vyšší výhřevnost, ale rychlejší spalování. Peleta/briketa obsahuje v bezvodém stavu do 1,25 % hmotn. síry, jejíž chování ve směsi pro přípravu pelety/brikety i v samotné peletě bylo podrobně diskutováno výše. Uhelná peleta/briketa v bezvodém stavu obsahuje maximálně do 14 % hmotn. popela. Uhelná peleta/briketa je ve své podstatě stálé fosilní palivo. Záměrem výroby pelety/brikety na bázi hnědého uhlí je, aby z pelety/brikety, z 1 kg pelety/brikety se využilo cca 5 až 7 MJ.kg ¹ čisté energie navíc, tj. 25 až 30 %, ve srovnání s 1 kg původního hnědého uhlí, protože pelety/brikety mají nižší obsah vlhkosti a úprava lisováním spolu s přídavkem pojivá, podporujícího hoření. Přidá-li se aditivum, sníží se podstatně škodlivé exhaláty v ovzduší při spalování pelety/brikety z malých a středních stacionárních topenišť. Tudíž, peletu podle tohoto vynálezu je možno považovat za palivo nové generace, kde hlavním hlediskem je vyšší výhřevnost s ohledem na ekologii. Peleta/briketa v bezvodém stavu vykazuje při 25 °C spalné teplo 22 až 27 MJ.kg“¹, kde spalné teplo představuje veškeré teplo, které se uvolní při spalování uhelné pelety/brikety. Peleta/briketa v bezvodém stavu vykazuje při 25 °C výhřevnost 22 až 27 MJ.kg“¹, kde výhřevnost představuje využitelné teplo při spa

-4CZ 305734 B6 lování uhelné pelety/brikety. Měřené a sledované hodnoty pelety/brikety se udávají jak v dodaném stavu, který se v tomto oboru označuje jako (r), tak i v bezvodém stavu jako (d). Více ceněné jsou naměřené a sledované hodnoty v bezvodém stavu (d), protože nejsou ovlivněny různým stupněm vlhkosti, a jsou tedy více vypovídající a jsou porovnatelné sjinými peleta/brikety s různou vlhkostí.

Palivová peleta/briketa podle vynálezu má obvykle tvar válečku o průměru 6 až 12 mm a délky 8 až 25 mm. Obvykle se přitom využívá průměrů 6, 8, 10 nebo 12 mm. Průměry 6 a 8 mm jsou určeny především pro malé a střední stacionární topeniště. Průměry 10 a 12 mm se používají pro průmyslové spalování. Při průměru válečkové pelety/brikety 6 a 8 mm je obvyklá délka pelety/brikety 8 až 15 mm. Při průměru válečkové pelety/brikety 10 a 12 mm je její délka 10 až 25 mm.

Způsob výroby palivové pelety/brikety na bázi hnědého uhlí podle tohoto vynálezu se provádí následovně:

Připraví se 51,0 až 98,0 % hmotn. hnědého uhlí, jehož původní zrnitost se pohybuje do 100 mm, což není vhodná velikost pro lisování do pelet. Dodané hnědé uhlí se tedy buď podrtí, např. v kladivovém drtiči, nebo rozemele, např. v mlýnu, na potřebnou velikost o zrnitosti 0,01 až 3 mm, která představuje optimální zrnitost pro další zpracování. Vyšší zrnitost není vhodná, protože pro technologii lisování do relativně malých pelet se musí použít vyšší komprimace a přesto zůstávají pelety/brikety částečně porézní. Pokud je zrnitost menší, např. kolem 1 mm, je nutné dodávat do materiálu více pojivá, a to už ovlivňuje ekonomiku výroby.

Též se připraví dvousložkové pojivo ze škrobu a dextrinu, v množství 0,5 až 12,0 % hmotn. vodného roztoku pojivá, obsahujícího 1,5 až 10,0 % škrobu, 1,5 až 10,0 % dextrinu, a podle potřeby se doplní do 100 % hmotn. volné vody. Pro získání vodného roztoku pojivá se nejprve rozpustí a homogenizuje škrob ve vodě. Homogenní škrobový roztok se zahřívá na bod varu. K. horké škrobové směsi se přidá vodný zhomogenizovaný roztok dextrinu. Vodná směs pojivá škrobu a dextrinu se může přidávat k hnědému uhlí v široké škále teplot, a to v rozmezí od teploty okolí až do 95 °C, což je výhodné, pro variabilnost výroby. Vodná směs dextrinu se může přidávat k vodné směsi škrobu při teplotě 75 až 95 °C, což může přímo navazovat na zahřívání škrobu a využití návazné operace smíchání s dextrinem za tepla. Poté se obě složky zhomogenizují.

Takto připravený vodný roztok pojivá se přidá k hnědému, předem rozemletému, uhlí, např. formou tryskání pojivá do průběžné míchačky, v níž se uhelná hmota a pojivá vzájemně promíchávají na potřebnou vlhkost v celé uhelné hmotě, obdobně jako se míchá např. suchý beton.

Takto promíchaná směs při kontinuální výrobě postupuje, např. rovnou z míchačky na dopravník, z něhož se vyspává přímo do lisovacího stroje, např. hydraulického, nebo mechanického, dvou či tříramenného. V lisu se směs hnědého uhlí a pojivá lisuje tlakem 5 až 30 MPa. Směs hnědého uhlí a pojivá, případně směs hnědého uhlí, pojivá a biomasy, se obvykle lisuje při tlaku 12 až 15 MPa. Použitý tlak záleží na typu lisovacího stroje, na velikosti pelet a na rychlosti výroby. Na lisu se získají vlhké a teplé pelety/brikety. Uhelné pelety/brikety se při lisování ohřejí na teplotu cca 30 až 55 °C.

Takto vylisované pelety/brikety při kontinuální výrobě se posunují dopravníkem do sušičky nebo do sušícího stroje, v nichž se provádí odpař a dosušení pelet na potřebnou vlhkost 1 až 15 % vlhkosti, s výhodou 13 až 15 % vlhkosti. Při sušení je nastavená teplota sušení maximálně na 60 až 70 °C s dotahem vlhkosti. Na konci sušení se uhelné pelety/brikety ochladí až na okolní teplotu.

Dále se mohou hotové pelety/brikety vložit do rotujícího separátoru, což je např. rotující válec s otvory. V separátoru se z povrchu uhelných pelet/briket oddělí odrol, který vznikl v předchozích technologických krocích, např. nalepením malých částeček směsi na povrch hotové pele

-5CZ 305734 B6 ty/brikety při délkovém oddělování vlastní pelety/brikety za lisovací matricí. Tento odrol se použije při další výrobě do vstupní směsi.

Příklad 2

Palivová peleta/briketa se připraví z kvalitního hnědého uhlí a pojivá.

Směs pro přípravu pelety/brikety obsahuje 90,0 až 94,0 % hmotn. hnědého uhlí, 2,5 až 6,0 % hmotn. vodného pojivá, a do 100 % hmotn. volné vody v celkové směsi hnědého uhlí a pojivá. Směs obsahuje s výhodou 92 % hmotn. hnědého uhlí, 4 % hmotn. vodného pojivá a do 100 % hmotn. volné vody v celkové směsi hnědého uhlí a pojivá. Hnědé uhlí má o zrnitost 0,01 až 3 mm, s výhodou zrnitost převážně 2 až 3 mm; obsah vázané vody v uhlí do 30 %, s výhodou kolem 27 %; obsah uhlíku do 70 % hmotn., s výhodou 66 % hmotn.; obsah síry do 0,7 % hmotn., s výhodou 0,7 %, hmotn., výhřevnost v původním stavu do 20 MJ.kg’¹, s výhodou 18,5 MJ.kg’¹. Vodné pojivo obsahuje do 1,0 % škrobu, s výhodou 0,9 % škrobu; a do 1,0 % dextrinu, s výhodou 0,9 % dextrinu.

Tato směs se zpracuje způsobem uvedeným v příkladu 1.

Vytvoří se palivová peleta/briketa ve tvaru válečků dvou rozměrů. Jeden typ pelety/brikety má průměr 6 mm a délku 8 až 15 mm. Druhý typ pelety/brikety má průměr 8 mm a délku 8 až 15 mm. Tyto pelety/brikety jsou vhodné pro malá a střední stacionární topeniště, tedy domácnosti, školy, hotely, kanceláře atp.

Získaná uhelná palivová peleta/briketa cca 13 % vlhkosti, a vbezvodém stavu obsahuje cca 0,7 % hmotn. síry, cca 13,0 % hmotn. popela. V bezvodém stavu při 25 °C vykazuje spalné teplo cca 25 MJ.kg ¹ a výhřevnost cca 25 MJ.kg’¹.

Příklad 3

Palivová peleta/briketa se připraví z kvalitního hnědého uhlí, vodného roztoku pojivá a alkalického aditiva. Vstupním základním materiálem je hnědé uhlí zrnitosti do 2,5 mm, obsahu vázané vody v uhlí do 30 %, obsahu uhlíku do 70 % hmotn., obsahu síry do 0,9 % hmotn., výhřevnosti v původním stavu do 19 MJ.kg'¹.

Připraví se směs obsahující 94 % hmotn. hnědého uhlí, 3 % hmotn. vodného roztoku pojivá, obsahujícího 0,9 % škrobu a 0,9 % dextrinu, 2 % hmotn. páleného jemného vápna o zrnitosti pod 1 mm, a do 100 % hmotn. volné vody v celkové směsi hnědého uhlí a pojivá.

Získaná směs se zpracuje způsobem výroby uvedeným v příkladu 1 s tím, že pálené vápno se přidává do směsi hnědého uhlí s pojivém, po jejich homogenizaci, na konci po jejich průběžné homogenizaci. Po přidání vápna se směs znovu homogenizuje.

Vytvoří se palivová peleta/briketa ve tvaru válečků dvou rozměrů. Jeden typ pelety/brikety má průměr 10 mm a délku 10 až 20 mm. Druhý typ pelety/brikety má průměr 12 mm a délku 15 až 25 mm. Tyto pelety/brikety jsou vhodné pro velké stacionární topeniště, jako jsou výtopny, teplárny blokové výtopny a kotle v průmyslu.

Získaná uhelná palivová peleta/briketa cca 15 % vlhkosti, a vbezvodém stavu obsahuje cca 0,9 % hmotn. síry, cca 13,0 % hmotn. popela. V bezvodém stavu při 25 °C vykazuje spalné teplo cca 26 MJ.kg“¹ a výhřevnost cca 27 MJ.kg“¹.

-6CZ 305734 B6

Příklad 4

Palivová peleta/briketa se připraví z kvalitního hnědého uhlí, vodného roztoku pojivá a alkalického aditiva, a biomasy, např. rašeliny nebo bioodpadu, např. dřevěné štěpky. Uhelná peleta/briketa s biomasou je vhodná pro odběratele, s požadavkem na utlumení výkonnosti paliva. V úvahu připadají též odběratelé, kteří mají starší technologii spalování, která není schopna dlouhodobě pracovat s vyššími teplotami spalování, např. vzhledem k materiálu kotlů nebo řetězových dopravníků do fluidních kotlů.

Na směs pro přípravu pelet se použije 70,0 hmotn. % hnědého uhlí s parametry příkladu 1,3% hmotn. vodného roztoku pojivá, obsahujícího 1,0 % škrobu a 1,0 % dextrinu; 1 % hmotn. nehašeného vápna o zrnitosti pod 0,1 mm; a 26 % hmotn. biomasy o vlhkosti cca 30 % vázané vody, a do 100 % hmotn. volné vody v celkové směsi.

Získaná směs se zpracuje způsobem výroby uvedeným v příkladu 3, s tím rozdílem, že biomasa se přidává ke zhomogenizované směsi hnědého uhlí s pojivém, a poté se zhomogenizuje. Nehašené vápno se přidává do zhomogenizované směsi hnědého uhlí, pojivá a biomasy. Po přidání vápna se směs znovu homogenizuje.

Vytvoří se palivová peleta/briketa ve tvaru válečků dvou rozměrů. Jeden typ pelety/brikety má průměr 6 mm a délku 8 až 15 mm. Druhý typ pelety/brikety má průměr 10 mm a délku 15 až 25 mm. Menší pelety/brikety jsou vhodné pro malé stacionární topeniště, větší pelety/brikety jsou vhodné pro průmyslové topeniště.

Získaná uhelná palivová peleta/briketa cca 15 % vlhkosti, a v bezvodém stavu obsahuje cca 1,0 % hmotn. síry, cca 14,0 % hmotn. popela. V bezvodém stavu při 25 °C vykazuje spalné teplo cca 20 MJ.kg“’ a výhřevnost cca 22 MJ.kg“¹.

Průmyslová využitelnost

Peleta/briketa na bázi hnědého uhlí je vhodná jako palivo pro malá, střední i velká průmyslová topeniště. Základním materiálem pro peletu je hnědé uhlí, je však možno využít i černého uhlí.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Palivová peleta/briketa na bázi hnědého uhlí, zahrnující dvě základní složky, hnědé uhlí a pojivo, vyznačující se tím, že směs hnědého uhlí a pojivá pro přípravu palivové pelety/brikety obsahuje

51,0 až 98,0 % hmotn. hnědého uhlí o zrnitosti 0,01 až 3 mm, obsahu vázané vody v uhlí 20 až 40 % hmotn, obsahu uhlíku 40 až 80 % hmotn., obsahu síry do 1,5 % hmotn., výhřevnosti v původním stavu do 20 MJ.kg’¹

0,5 až 12 % hmotn. dvousložkového vodného roztoku pojivá, obsahujícího

1,5 až 10,0 % hmotn. škrobu a

1,5 až 10,0 % hmotn. dextrinu, a do 100 % hmotn. volné vody v celkové směsi hnědého uhlí a pojivá.
2. Palivová peleta/briketa na bázi hnědého uhlí podle nároku 1, vyznačující se tím, že směs hnědého uhlí a pojivá pro přípravu palivové pelety/brikety obsahuje

90,0 až 94,0 % hmotn. hnědého uhlí o zrnitosti 0,01 až 3 mm, obsahu vázané vody v uhlí do 30 % hmotn., obsahu uhlíku do 70 % hmotn., obsahu síry do 0,7 % hmotn., výhřevnosti v původním stavu do 20 MJ.kg¹ a 3,0 až 6,0 % hmotn. dvousložkového vodného roztoku pojivá, obsahujícího

2,5 až 5 % hmotn. škrobu,

2,5 až 5,0 % hmotn. dextrinu, a do 100 % hmotn. volné vody v celkové směsi hnědého uhlí a pojivá.
3. Palivová peleta/briketa na bázi hnědého uhlí podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že směs hnědého uhlí a pojivá pro přípravu palivové pelety/brikety obsahuje aditivum 0,5 až 5 % hmotn. vápenaté a/nebo hořečnaté složky.
4. Palivová peleta/briketa na bázi hnědého uhlí podle nároku 3, vy z n a č uj í cí se tím, že vápenatou složkou je pálené nebo hašené vápno nebo mletý vápenec nebo hydroxid vápenatý a hořečnatou složkou je mletý nebo nemletý přírodní dolomit.
5. Palivová peleta/briketa na bázi hnědého uhlí podle nároku 4, vyznačující se tím, že mletá vápenatá a/nebo hořečnatá složka má zrnitost pod 1 mm.
6. Palivová peleta/briketa na bázi hnědého uhlí podle některého z nároků laž5, vyznačující se tím, že směs obsahuje do 49 % hmotn. biomasy.

-8CZ 305734 B6
7. Palivová peleta/briketa na bázi hnědého uhlí podle nároku 6, vyznačující se tím, že biomasou je nejméně jedna složka ze skupiny zahrnující dřevní štěpku, slámu, rašelinu a rostlinný nebo dřevní materiál či odpad.
8. Palivová peleta/briketa na bázi hnědého uhlí podle některého z nároků laž7, vyznačující se tím, že obsahuje

1 až 15 % vlhkosti, a v bezvodém stavu obsahuje do 1,25 % hmotn. síry a do 14 % hmotn. popela, a dále vykazuje v bezvodém stavu při 25 °C spalné teplo 22 až 27 MJ.kg^-1 a výhřevnost 22 až 27 MJ.kg^-1.
9. Palivová peleta/briketa na bázi hnědého uhlí podle nároku 8, vyznačující se tím, že má tvar válečku o průměru 6 až 12 mm a délce 8 až 25 mm.
10. Způsob výroby palivové pelety/brikety na bázi hnědého uhlí podle některého z nároků 3 a 6, vyznačující se tím, že se připraví směs obsahující

51,0 až 98,0 % hmotn. hnědého uhlí o zrnitosti 0,01 až 3 mm, obsahu vázané vody v uhlí 20 až 40 % hmotn., obsahu uhlíku 40 až 80 % hmotn., obsahu síry do 1,5 % hmotn., výhřevnosti v původním stavu do 20 MJ.kg^-1, s výhodou se přidá aditivní složka vápenatá a/nebo hořečnatá, v množství 0,5 až 5 % hmotn., nebo biomasa

0,5 až 12,0 % hmotn. vodného roztoku pojivá, obsahujícího

1,5 až 10,0 % hmotn. škrobu a

1,5 až 10,0 % hmotn. dextrinu, a do 100 % hmotn. volné vody v celkové směsi uhlí a pojivá, přičemž pro získání vodného roztoku pojivá se nejprve rozpustí a homogenizuje škrob ve vodě, homogenní škrobový roztok se zahřívá na bod varu, k horké škrobové směsi se přidá vodný zhomogenizovaný roztok dextrinu, obě tyto složky se zhomogenizují, a takto připravený vodný roztok pojivá se přidá k hnědému, předem rozemletému, uhlí, a zamíchá se, a takto získaná směs hnědého uhlí a pojivá se lisuje tlakem 5 až 50 MPa, a dále se suší a chladí se na teplotu okolí.

-9CZ 305734 B6
11. Způsob výroby palivové pelety/brikety na bázi hnědého uhlí podle nároku 10, vyznačující se tím, že vodná směs dextrinu se přidává k vodné směsi škrobu při teplotě 75 až 95 °C.
12. Způsob výroby palivové pelety/brikety na bázi hnědého uhlí podle nároku 10, vyznačující se tím, že vodná směs pojivá škrobu adextrinu se přidávákhnědému uhlí při teplotách v rozmezí od teploty okolí až do 95 °C.
13. Způsob výroby palivové pelety/brikety na bázi hnědého uhlí podle nároku 10, vyznačující se tím, že do zhomogenizované směsi hnědého uhlí a pojivá se přidává aditivní složka, a poté se směs hnědého uhlí, pojivá a aditivní složky homogenizuje.
14. Způsob výroby palivové pelety/brikety na bázi hnědého uhlí podle nároku 10 nebo 13, vyznačující se tím, že do zhomogenizované směsi hnědého uhlí a pojivá se přidá biomasa a s výhodou poté aditivní složka, a po každém přidání těchto složek se směs znovu homogenizuje.
15. Způsob výroby palivové pelety/brikety na bázi hnědého uhlí podle nároku 10, nebo podle nároku 13 nebo 14, vyznačující se tím, že směs hnědého uhlí a pojivá, nebo směs hnědého uhlí, pojivá a aditiva, nebo směs hnědého uhlí, pojivá a biomasy, a s výhodou aditiva, se lisuje při tlaku 12 až 15 MPa.