EA042487B1 - METHOD OF CONTINUOUS PRODUCTION OF COMBUSTIBLE MATERIAL FOR INDUSTRIAL BOILER, CORRESPONDING MATERIAL AND INSTALLATION - Google Patents
METHOD OF CONTINUOUS PRODUCTION OF COMBUSTIBLE MATERIAL FOR INDUSTRIAL BOILER, CORRESPONDING MATERIAL AND INSTALLATION Download PDFInfo
- Publication number
- EA042487B1 EA042487B1 EA202190327 EA042487B1 EA 042487 B1 EA042487 B1 EA 042487B1 EA 202190327 EA202190327 EA 202190327 EA 042487 B1 EA042487 B1 EA 042487B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- reactor
- wood
- steam
- wood fragments
- fragments
- Prior art date
Links
Description
Область техникиTechnical field
Область техники изобретения - топливо на основе биомассы.The technical field of the invention is biomass-based fuel.
В частности, изобретение относится к способу и устройству для производства горючего материала из древесной щепы для промышленных котлов.In particular, the invention relates to a method and apparatus for producing combustible material from wood chips for industrial boilers.
Изобретение также находит применение в производстве горючих материалов для промышленных печей, а также для бытовых котлов и печей.The invention also finds application in the manufacture of combustible materials for industrial furnaces, as well as for domestic boilers and furnaces.
Уровень техникиState of the art
Методы изготовления гранул или пеллет из лигноцеллюлозного материала на основе процесса парового взрыва известны, например, из документа СА 1141376 или документа WO 2006/006863.Methods for making granules or pellets of lignocellulosic material based on the steam explosion process are known, for example, from CA 1141376 or WO 2006/006863.
Эти известные методы основаны на серийном производстве гранул в реакторе, который заполняют и затем опорожняют после того, как лигноцеллюлозный материал подвергали воздействию пара под давлением в течение от нескольких десятков секунд до нескольких десятков минут, после чего корпус реактора быстро разгерметизируется.These known methods are based on batch production of pellets in a reactor which is filled and then emptied after the lignocellulosic material has been exposed to pressurized steam for several tens of seconds to several tens of minutes, after which the reactor vessel is rapidly depressurized.
Недостаток указанных методов заключается в том, что они сложны и дороги в реализации, поскольку реактор приходится опорожнять для каждой партии. Более того, во время процесса расширения пар значительно охлаждается и больше не пригоден для использования.The disadvantage of these methods is that they are complex and expensive to implement, since the reactor has to be emptied for each batch. Moreover, during the expansion process, the steam cools significantly and is no longer usable.
Задачи изобретенияObjectives of the invention
Изобретение направлено, в частности, на компенсацию вышеупомянутых недостатков уровня техники.The invention aims in particular to compensate for the aforementioned disadvantages of the prior art.
Более конкретно, изобретение направлено на обеспечение способа изготовления горючего материала, который ограничивает потери материала.More specifically, the invention is directed to providing a process for making a combustible material that limits material wastage.
Задача настоящего изобретения также заключается в обеспечении способа производства горючего материала из древесной щепы, позволяющей получить горючий материал с низшей теплотворной способностью, превышающей или равной 5,29 МВт-ч/т и предпочтительно превышающей или равной 5,6 МВт-ч/т.It is also an object of the present invention to provide a process for the production of combustible material from wood chips that produces a combustible material with a net calorific value greater than or equal to 5.29 MWh/t and preferably greater than or equal to 5.6 MWh/t.
Изобретение также направлено на обеспечение высокопроизводительного способа изготовления горючего материала.The invention is also directed to providing a high-performance method for the manufacture of combustible material.
Другая задача изобретения заключается в обеспечении способа производства горючего материала из древесной щепы, позволяющий получить горючий материал, поглощение воды которым по массе ограничено до 10%.Another object of the invention is to provide a process for the production of combustible material from wood chips, which makes it possible to obtain a combustible material whose water absorption is limited to 10% by weight.
Другой задачей изобретения является обеспечение способа производства горючего материала из древесной щепы, позволяющего получить горючий материал, потеря механической прочности которого после 1 ч погружения в воду составляет менее 2% и/или потери которого в виде пыли составляют менее 3%.Another object of the invention is to provide a process for the production of combustible material from wood chips, which makes it possible to obtain a combustible material whose mechanical strength loss after 1 hour of immersion in water is less than 2% and/or whose loss in the form of dust is less than 3%.
Другая задача изобретения заключается в обеспечении способа производства горючего материала из древесной щепы, который позволяет получить горючий материал с плотностью, больше или равной 650 кг/м3 и предпочтительно больше или равной 700 кг/м3.Another object of the invention is to provide a process for the production of combustible material from wood chips, which allows to obtain combustible material with a density greater than or equal to 650 kg/m 3 and preferably greater than or equal to 700 kg/m 3 .
Изобретение также направлено на обеспечение надежного, простого в использовании и недорогого способа производства горючего материала.The invention is also directed to providing a reliable, easy to use and low cost method for the production of combustible material.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Эти и другие задачи, которые будут сформулированы позже, должны быть решены путем использования способа изготовления горючего материала из древесной щепы, значительная часть которой получена из твердых пород древесины, с низшей теплотворной способностью 5,29 МВт-ч/т или более, предназначенного, в частности, для промышленных котлов.These and other problems to be formulated later must be solved by using a method for making combustible material from wood chips, a significant part of which is derived from hardwood, with a net calorific value of 5.29 MWh/t or more, intended, in particularly for industrial boilers.
Согласно изобретению такой способ включает следующие стадии:According to the invention, this method includes the following steps:
получение из указанных древесных щеп фрагментов древесины с содержанием влаги от 5 до 25%;obtaining from said wood chips fragments of wood with a moisture content of 5 to 25%;
непрерывное введение заранее определенного объема в минуту полученных древесных фрагментов в реактор под давлением, в который подается по существу насыщенный пар под давлением от 15,6 до 23,2 бар и температурой от 200 до 220°C;continuously introducing a predetermined volume per minute of the resulting wood fragments into a pressurized reactor fed with essentially saturated steam at a pressure of 15.6 to 23.2 bar and a temperature of 200 to 220°C;
выдержка фрагментов древесины, введенных в реактор, под воздействием пара в течение 5-9 мин, достаточного для выполнения парового крекинга, значение указанного времени выдержки и температура указанного по существу насыщенного пара выбирают таким образом, чтобы значение показателя силы воздействия находилось в диапазоне от 4,05 до 4,15;exposure of the wood fragments introduced into the reactor under the influence of steam for 5-9 minutes, sufficient to perform steam cracking, the value of the specified exposure time and the temperature of the specified essentially saturated steam are chosen so that the value of the impact force index is in the range from 4, 05 to 4.15;
непрерывное извлечение из указанного реактора одного и того же заранее определенного объема древесных фрагментов в минуту, по меньшей мере, через одно отверстие, открывающееся в канале при атмосферном давлении, с тем, чтобы вызвать взрывную декомпрессию указанных древесных фрагментов, извлекаемых из указанного реактора в данном канале;continuous extraction from said reactor of the same predetermined volume of wood fragments per minute, through at least one orifice opened in a channel at atmospheric pressure, so as to cause explosive decompression of said wood fragments removed from said reactor in this channel ;
разделение указанных декомпрессированных древесных фрагментов и остаточного пара, извлеченного из реактора, при этом древесные фрагменты, полученные после разделения, образуют горючий материал.separating said decompressed wood fragments and residual steam extracted from the reactor, wherein the wood fragments obtained after separation form a combustible material.
Таким образом, в настоящем изобретении предложено непрерывное производство горючего материала путем использования обработки паровым взрывом с применением пара при давлении от 15,6 доThus, the present invention proposes the continuous production of combustible material by using steam explosion treatment using steam at a pressure of 15.6 to
- 1 042487- 1 042487
23,2 бар и температуре от 200 до 220°C и в течение времени воздействия пара от 5 до 9 мин, при этом значения температуры и время выдержки выбирают таким образом, чтобы значение показателя силы воздействия находилось в диапазоне от 4,05 до 4,15.23.2 bar and a temperature of 200 to 220°C and for a steam exposure time of 5 to 9 minutes, while the temperature and holding time are chosen so that the value of the exposure force is in the range from 4.05 to 4, 15.
В результате получают горючий материал с низшей теплотворной способностью, превышающей или равной 5,29 МВт-ч/т, независимо от состава древесной щепы, и с подходящей производительностью, позволяющей превращать материал в гранулы, ограничивая при этом потери материала до менее 8% по массе.The result is a combustible material with a net calorific value greater than or equal to 5.29 MWh/t, regardless of the composition of the wood chips, and with a suitable production rate, allowing the material to be converted into pellets, while limiting material losses to less than 8% by weight. .
Действительно, удивительным образом авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что значение показателя силы воздействия, превышающее 4,05, приводит к получению горючего материала из всех пород древесины, обладающего низшей теплотворной способностью (НТС), превышающей или равной 5,29 МВт-ч/т. Более того, при показателе силы воздействия 4,15 или менее, гранулирование материала в виде гранул происходит относительно легко, а потеря массы составляет менее 8%, независимо от вида древесины. Напротив, при показателе силы воздействия, превышающем 4,15, материал оказывается слишком сильно разрушенным, чтобы его можно было надлежащим образом переработать в гранулы, и/или потери материала слишком велики, чтобы производство горючего материала было экономически выгодно. На фиг. 3 проиллюстрированы значения НТС, измеренные авторами настоящего изобретения для топливного материала, изготовленного из различных пород древесины твердых и мягких пород (дуб, ясень, бук, тополь) или хвойных пород (ель) в зависимости от показателя силы воздействия при обработке в реакторе. В зоне 31 низшая теплотворная способность произведенного топливного материала составляет менее 3,29 МВт-ч/т, чего может быть недостаточно для использования в промышленном котле. В зоне 32, соответствующей показателю силы воздействия выше 4,15, авторы настоящего изобретения обнаружили, что массовые потери материала превышают 8% и/или гранулирование материала труднодостижимо.Indeed, surprisingly, the inventors of the present invention have surprisingly found that a force index value greater than 4.05 results in a combustible material from all wood species having a net calorific value (NTC) greater than or equal to 5.29 MWh/t. . Moreover, when the impact force index is 4.15 or less, the granulation of the granular material is relatively easy, and the weight loss is less than 8%, regardless of the type of wood. Conversely, at an impact factor greater than 4.15, the material is too severely broken down to be properly processed into pellets and/or the material loss is too great to make a combustible material economically viable. In FIG. 3 illustrates the NCV values measured by the present inventors for fuel material made from various types of hardwood, softwood (oak, ash, beech, poplar) or softwood (spruce) as a function of the impact force index during treatment in the reactor. In zone 31, the net calorific value of the produced fuel material is less than 3.29 MWh/t, which may not be sufficient for use in an industrial boiler. In zone 32, corresponding to a force index greater than 4.15, the present inventors found that the mass loss of the material exceeded 8% and/or the granulation of the material was difficult to achieve.
Для целей настоящего изобретения понимается, что значительную часть древесной щепы получают из твердых пород дерева, когда по меньшей мере 10% от массы щепы состоят из твердых пород дерева. Может быть предусмотрено использование смеси щепы из различных пород древесины, твердых или мягких пород, не выходя за рамки изобретения.For the purposes of the present invention, it is understood that a significant proportion of wood chips are made from hardwoods when at least 10% by weight of the chips are hardwoods. It may be envisaged to use a mixture of chips from different types of wood, hardwood or softwood, without going beyond the scope of the invention.
Наконец, следует отметить, что в контексте настоящего изобретения показатель силы воздействия FS рассчитывается известным способом, используя следующую формулу:Finally, it should be noted that, in the context of the present invention, the force factor FS is calculated in a known manner using the following formula:
где Т - температура пара в реакторе, °C; Δί - время выдержки в реакторе, мин.where T is the steam temperature in the reactor, °C; Δί - holding time in the reactor, min.
Согласно конкретному аспекту изобретения, указанные древесные щепы образуются по меньшей мере из 50 мас.% древесины твердых пород.According to a specific aspect of the invention, these wood chips are formed from at least 50 wt.% hardwood.
Для целей изобретения указанная древесная щепа может также изготавливаться из древесины мягких пород в меньших пропорциях по массе, чем в случае древесины твердых пород.For the purposes of the invention, said wood chips can also be made from softwood in smaller proportions by weight than hardwood.
В конкретном варианте реализации изобретения указанную древесную щепу получают по меньшей мере из 70 мас.% древесины твердых пород.In a specific embodiment of the invention, the specified wood chips are obtained from at least 70 wt.% hardwood.
В конкретном варианте реализации изобретения указанную древесную щепу получают по меньшей мере из 80 мас.% древесины твердых пород.In a specific embodiment of the invention, the specified wood chips are obtained from at least 80 wt.% hardwood.
В конкретном варианте реализации изобретения указанную древесную щепу получают по меньшей мере из 90 мас.% древесины твердых пород.In a specific embodiment of the invention, the specified wood chips are obtained from at least 90 wt.% hardwood.
В частном предпочтительном варианте реализации изобретения время выдержки древесных фрагментов под воздействием указанного пара в реакторе составляет от 6 до 8 мин.In a particular preferred embodiment of the invention, the residence time of wood fragments under the influence of said steam in the reactor is from 6 to 8 minutes.
В частном предпочтительном варианте реализации изобретения температура пара в реакторе составляет от 205 до 210°C.In a particular preferred embodiment of the invention, the temperature of the steam in the reactor is from 205 to 210°C.
В предпочтительном варианте реализации изобретения способ производства, как описано выше, дополнительно включает стадию превращения указанного горючего материала в гранулы.In a preferred embodiment of the invention, the manufacturing method as described above further comprises the step of converting said combustible material into pellets.
Согласно конкретному аспекту изобретения древесная щепа производится исключительно из твердых пород древесины.According to a specific aspect of the invention, wood chips are produced exclusively from hardwoods.
В соответствии с предпочтительным аспектом изобретения, содержание влаги в полученных древесных фрагментах составляет от 8 до 12%.In accordance with a preferred aspect of the invention, the moisture content of the obtained wood fragments is from 8 to 12%.
В предпочтительном варианте реализации изобретения на стадии выдержки значение указанного времени выдержки и значения температуры указанного в значительной степени насыщенного пара выбирают таким образом, чтобы показатель силы воздействия находился в диапазоне от 4,05 до 4,10.In a preferred embodiment of the invention, at the holding stage, the value of said holding time and the temperature of said largely saturated steam are chosen such that the force index is in the range of 4.05 to 4.10.
В другом предпочтительном варианте реализации изобретения на стадии выдержки значение указанного времени выдержки и значения температуры указанного субстанциально насыщенного пара выбирают таким образом, чтобы показатель силы воздействия находился в диапазоне от 4,10 до 4,15.In another preferred embodiment of the invention, at the holding stage, the value of said holding time and the temperature of said substantially saturated steam are chosen such that the exposure strength index is in the range of 4.10 to 4.15.
В конкретном варианте реализации изобретения указанные древесные фрагменты представляют собой в основном более крупные древесные фрагменты размером от 0,5 до 14 мм.In a particular embodiment of the invention, said wood fragments are generally larger wood fragments ranging in size from 0.5 to 14 mm.
В конкретном варианте реализации изобретения по меньшей мере 80% указанных древесных фраг- 2 042487 ментов, полученных из древесной щепы, состоят из древесных фрагментов больших размеров от 3,15 до мм.In a specific embodiment of the invention, at least 80% of said wood fragments obtained from wood chips consist of large wood fragments from 3.15 to mm.
В конкретном варианте реализации изобретения менее 0,5% указанных древесных фрагментов, полученных из древесной щепы, состоят из древесных фрагментов больших размеров, превышающих или равных 85 мм.In a specific embodiment of the invention, less than 0.5% of said wood fragments obtained from wood chips consist of large wood fragments greater than or equal to 85 mm.
В конкретном варианте реализации изобретения менее 1% указанных древесных фрагментов, полученных из древесной щепы, состоят из древесных фрагментов больших размеров, превышающих или равных 45 мм.In a specific embodiment of the invention, less than 1% of said wood fragments obtained from wood chips consist of large wood fragments greater than or equal to 45 mm.
В конкретном варианте реализации изобретения менее 5% массы указанных древесных фрагментов, полученных из древесной щепы, состоят из древесных фрагментов больших размеров, меньших или равных 3,15 мм.In a specific embodiment of the invention, less than 5% by weight of said wood fragments obtained from wood chips consist of large wood fragments less than or equal to 3.15 mm.
В конкретном варианте реализации изобретения, на указанной стадии непрерывного извлечения из указанного реактора того же заранее определенного объема древесных фрагментов в минуту, извлечение осуществляют через множество отверстий, открывающихся в канал при по существу атмосферном давлении.In a specific embodiment of the invention, in said step of continuously extracting from said reactor the same predetermined volume of wood fragments per minute, the extraction is carried out through a plurality of holes opening into a channel at substantially atmospheric pressure.
В соответствии с конкретным вариантом реализации изобретения, указанная стадия получения древесных фрагментов с содержанием влаги от 5 до 25% включает стадию измельчения натуральной щепы и/или рекуперированной (вторичной) щепы и стадию сушки указанной измельченной молотовой древесины.In accordance with a particular embodiment of the invention, said step of obtaining wood fragments with a moisture content of 5 to 25% includes the step of grinding natural chips and/or recovered (secondary) chips and the step of drying said chopped ground wood.
Предпочтительно, что указанная стадия введения указанных древесных фрагментов в реактор включает стадию уплотнения и вдавливания указанных фрагментов шнеком.Preferably, said step of introducing said wood fragments into the reactor includes the step of compacting and pressing said fragments with a screw.
В конкретном варианте реализации изобретения указанный реактор представляет собой вертикальный реактор, и введенные в него древесные фрагменты под действием силы тяжести подталкиваются к зоне извлечения, расположенной близко ко дну указанного реактора.In a particular embodiment of the invention, said reactor is a vertical reactor, and the wood fragments introduced into it are pushed by gravity towards an extraction zone located close to the bottom of said reactor.
В другом конкретном варианте реализации изобретения указанный реактор является горизонтальным, при этом стадия выдержки включает стадию переноса указанных фрагментов между зоной введения и зоной извлечения в указанном реакторе.In another particular embodiment of the invention, said reactor is horizontal, wherein the holding step includes the step of transferring said fragments between an injection zone and an extraction zone in said reactor.
Предпочтительно, указанная стадия разделения включает стадию центрифугирования указанных древесных фрагментов и/или стадию прохождения указанных древесных фрагментов и остаточного пара через циклонный сепаратор.Preferably, said separation step includes the step of centrifuging said wood fragments and/or the step of passing said wood fragments and residual vapor through a cyclone separator.
В конкретном варианте реализации изобретения способ изготовления, как описано выше, включает стадию увлажнения горючего материала для повышения его способности к превращению в гранулы.In a specific embodiment of the invention, the method of manufacture, as described above, includes the step of moistening the combustible material to increase its ability to turn into granules.
Изобретение также относится к устройству для производства горючего материала из древесной щепы, значительная часть которой состоит из твердых пород древесины с низшей теплотворной способностью, превышающей или равной 5,29 МВт-ч/т, предназначенной в частности для промышленного котла, состоящему из:The invention also relates to a device for the production of combustible material from wood chips, a significant part of which consists of hardwood with a net calorific value greater than or equal to 5.29 MWh/t, intended in particular for an industrial boiler, consisting of:
средств для превращения указанных древесных щеп в древесные фрагменты с содержанием влаги от 5 до 25%;means for converting said wood chips into wood fragments with a moisture content of 5 to 25%;
средств для производства пара при по существу насыщенном давлении с давлением от 15,6 до 23,2 бар и температурой от 200 до 220°C;means for producing steam at a substantially saturated pressure with a pressure of 15.6 to 23.2 bar and a temperature of 200 to 220°C;
реактора под давлением, имеющего отверстия для извлечения древесных фрагментов и средства для непрерывного ввода заранее определенного объема в минуту указанных древесных фрагментов в указанный реактор, при этом реактор настраивают таким образом, что введенные в него древесные фрагменты могут оставаться в реакторе в течение 5-9 мин;a pressurized reactor having openings for extracting wood fragments and means for continuously introducing a predetermined volume per minute of said wood fragments into said reactor, the reactor being adjusted in such a way that the wood fragments introduced into it can remain in the reactor for 5-9 minutes ;
средств для обеспечения указанного реактора паром, вырабатываемым указанными генерирующими средствами;means for providing said reactor with steam generated by said generating means;
средств для непрерывного введения заранее определенного объема в минуту указанных древесных фрагментов в указанный реактор;means for continuously introducing a predetermined volume per minute of said wood fragments into said reactor;
средств для непрерывного извлечения из указанного реактора одного и того же заранее определенного объема древесных фрагментов в минуту;means for continuously extracting from said reactor the same predetermined volume of wood fragments per minute;
канала, в котором поддерживают давление, приблизительно равное атмосферному давлению, и в который открыты указанные отверстия;a channel in which the pressure is maintained approximately equal to atmospheric pressure, and in which said openings are open;
средств для отделения декомпрессированных древесных фрагментов от остаточного пара, извлеченного из реактора, древесных фрагментов, полученных после разделения, образующих данный топливный материал;means for separating decompressed wood fragments from the residual steam extracted from the reactor, wood fragments obtained after separation, forming this fuel material;
при этом указанный реактор, указанные средства непрерывного введения и непрерывного извлечения настроены относительно друг друга таким образом, что показатель силы воздействия для обработки в реакторе находится в диапазоне от 4,05 до 4,15.wherein said reactor, said means of continuous introduction and continuous withdrawal are adjusted relative to each other in such a way that the index of the impact force for processing in the reactor is in the range from 4.05 to 4.15.
Изобретение также относится к горючему материалу, полученному при реализации описанного выше способа, который способен к увеличению массы на 10% или менее после полного погружения в емкость с водой на один час и осушения в течение 30 мин.The invention also relates to a combustible material obtained by implementing the method described above, which is capable of increasing the mass by 10% or less after being completely immersed in a container of water for one hour and drained for 30 minutes.
Изобретение также относится к горючему материалу, полученному при реализации описанногоThe invention also relates to a combustible material obtained by implementing the described
- 3 042487 выше способа изготовления горючего материала, имеющего низшую теплотворную способность, превышающую или равную 5,6 МВт-ч/т.- 3 042487 above the method of manufacturing a combustible material having a net calorific value greater than or equal to 5.6 MWh/t.
Краткое описание графических материаловBrief description of graphic materials
Другие характеристики и преимущества изобретения станут более понятными при прочтении следующего описания варианта реализации изобретения, приведенного в качестве простого иллюстративного и не ограничивающего примера, а также прилагаемых графических материалов, среди которых:Other characteristics and advantages of the invention will become more apparent upon reading the following description of an embodiment of the invention, given as a simple illustrative and non-limiting example, and the accompanying drawings, among which:
на фиг. 1 проиллюстрирован пример реализации устройства для производства горючего материала в соответствии с изобретением;in fig. 1 illustrates an exemplary embodiment of an apparatus for producing combustible material in accordance with the invention;
на фиг. 2 кратко, в виде диаграммы проиллюстрированы стадии другого примера реализации способа изготовления горючего материала в соответствии с изобретением;in fig. 2 briefly illustrates in diagrammatic form the steps of another exemplary embodiment of a process for manufacturing combustible material in accordance with the invention;
на фиг. 3 проиллюстрированы вариации НТС топливного материала, изготовленного исключительно из дуба, ясеня, бука, тополя или еловой щепы, в зависимости от показателя силы воздействия в реакторе.in fig. 3 illustrates the variations in the NCV of a fuel material made exclusively from oak, ash, beech, poplar, or spruce chips, depending on the strength index in the reactor.
Подробное описание сущности изобретенияDetailed Description of the Invention
Пример варианта реализации изобретения.An example of an embodiment of the invention.
На фиг. 1 проиллюстрирован пример осуществления устройства для производства горючего материала из древесной щепы согласно изобретению.In FIG. 1 illustrates an exemplary embodiment of an apparatus for producing combustible material from wood chips according to the invention.
В данном конкретном варианте реализации настоящего изобретения используют древесную щепу из дуба и бука. В вариантах данного осуществления изобретения можно предусмотреть использование натуральной щепы любых подходящих пород, таких как твердые и хвойные породы дерева, например ель, ... и/или регенерированная древесина, например древесина класса А или В.In this particular embodiment of the present invention, oak and beech wood chips are used. In embodiments of this embodiment of the invention, the use of natural chips of any suitable species, such as hardwood and softwood, such as spruce, ... and/or reclaimed wood, such as wood of class A or B, can be envisaged.
Устройство 10 состоит из молотковой мельницы 11, которой подается щепа по шнековому транспортеру 12, который поднимает щепу из бункера 13 с помощью вытяжных лестниц. Сепаратор крупной древесины удаляет негабаритный материал до того, как щепа попадет в дробящую машину 11. В этой увлажняющей дробящей машине 11 древесные щепы измельчаются на более крупные куски древесины, в основном размером от 4 до 6 миллиметров. Бункер 13 заполняется ковшовым погрузчиком, который удаляет древесную щепу из кучи, образовавшейся в наземных хранилищах.The device 10 consists of a hammer mill 11, which feeds the chips on the screw conveyor 12, which lifts the chips from the hopper 13 with the help of exhaust ladders. The coarse wood separator removes oversized material before the chips enter the chipper 11. In this damper chipper 11, wood chips are crushed into larger pieces of wood, generally 4 to 6 millimeters in size. Hopper 13 is filled with a bucket loader which removes wood chips from the pile formed in the above ground storages.
В варианте данного конкретного варианта реализации изобретения можно предусмотреть реализацию автоматизированной линии, которая непосредственно отделяет кору и измельчает бревна, в виде фрагментов древесины, оборудованной конвейером для загрузки бункера.In a variant of this particular embodiment of the invention, it is possible to provide for the implementation of an automated line that directly separates the bark and shreds the logs, in the form of wood fragments, equipped with a conveyor for loading the bunker.
Эти древесные фрагменты выгружают из дробящей машины 11 на конвейерную ленту 14, оснащенную дозировочным конвейером, которая при низкой температуре транспортирует их в загрузочный бункер сушильного аппарата горячим воздухом 15. В этом варианте реализации изобретения температура горячего воздуха в сушильном аппарате составляет примерно 80°C. В вариантах данного осуществления температура горячего воздуха может составлять от 70 до 75°C, от 75 до 80°C или от 80 до 85°C.These wood fragments are discharged from the chipper 11 onto a conveyor belt 14 equipped with a metering conveyor, which transports them at low temperature to the hopper of the dryer with hot air 15. In this embodiment, the temperature of the hot air in the dryer is about 80°C. In embodiments of this implementation, the temperature of the hot air may be from 70 to 75°C, from 75 to 80°C, or from 80 to 85°C.
Этот сушильный аппарат 15 является в данном конкретном осуществлении изобретения двухслойным полотняным сушильным аппаратом. Фрагменты, поступающие в сушильный аппарат, равномерно распределяются по полотну с помощью шнека первой подачи. Образующийся слой древесных фрагментов переносится через сушильный аппарат на полотно, а затем выгружается на первый разгрузочный шнек. С помощью дополнительного шнекового транспортера древесная щепа передается на второй подающий шнек, который укладывает второй слой поверх первого в сушильном аппарате. После второго прохода через половину сушильного аппарата высушенные древесные фрагменты, влажность которых в настоящее время ниже 10%, отделяются, разгружаются и транспортируются в буферный накопительный бункер 16.This dryer 15 is in this particular embodiment of the invention a two-layer linen dryer. The fragments entering the dryer are evenly distributed over the web using the first feed auger. The resulting layer of wood fragments is transferred through the dryer to the canvas, and then unloaded onto the first unloading auger. With the aid of an additional screw conveyor, the wood chips are transferred to a second infeed screw, which lays the second layer on top of the first in the dryer. After a second pass through the half of the dryer, the dried wood fragments, whose moisture is currently below 10%, are separated, unloaded and transported to the buffer storage hopper 16.
Датчик влажности непрерывно контролирует содержание влаги в выходящих из сушильного аппарата древесных фрагментах, а скорость полотна автоматически регулируется для поддержания постоянного содержания влаги в выходящих из сушильного аппарата древесных фрагментах.A moisture sensor continuously monitors the moisture content of the wood chips leaving the dryer, and the web speed is automatically adjusted to maintain a constant moisture content of the wood chips leaving the dryer.
В сушильном аппарате вытяжные вентиляторы всасывают окружающий воздух через теплообменники, в которых воздух нагревается в две стадии, прежде чем попасть на древесные фрагменты. Благодаря такому потоку воздуха древесные фрагменты прижимаются к ремню, и наружу выходит очень мало пыли. Теплообменники - это водовоздушные теплообменники, в которых циркулирует горячая вода из теплоэлектроцентрали.In the dryer, exhaust fans draw in ambient air through heat exchangers where the air is heated in two stages before it reaches the wood fragments. Thanks to this air flow, the wood fragments are pressed against the belt, and very little dust comes out. Heat exchangers are water-to-air heat exchangers in which hot water from a combined heat and power plant circulates.
В вариантах данного осуществления изобретения можно также предусмотреть реализацию роторного барабанного сушильного аппарата.In the embodiments of this implementation of the invention, it is also possible to provide for the implementation of a rotary drum dryer.
Следует отметить, что в буферном накопительном бункере происходит частичная гомогенизация влажности высушенных фрагментов древесины.It should be noted that partial homogenization of the moisture content of the dried wood fragments occurs in the buffer storage bin.
Высушенные фрагменты древесины извлекаются из бункера (силоса) 16 планетарным шнеком и оседают на транспортере, который транспортирует их в подающий бункер 17 реактора 18, который может непрерывно перерабатывать 15 тонн в час фрагментов древесины.The dried wood fragments are removed from the silo 16 by a planetary auger and deposited on a conveyor, which transports them to the feed hopper 17 of the reactor 18, which can continuously process 15 tons per hour of wood fragments.
Реактор 18 представляет собой реактор под давлением, в который вводят перегретый пар под давлением 19 бар и температурой 250°C в нижней части. Этот вертикально ориентированный реактор имеет коническую форму, чтобы избежать образования паровых пробок. Поток пара извлекается из реактора вThe reactor 18 is a pressurized reactor into which superheated steam is introduced at a pressure of 19 bar and a temperature of 250° C. at the bottom. This vertically oriented reactor is conical in shape to avoid the formation of vapor locks. The steam stream is extracted from the reactor in
- 4 042487 верхней его части. На выходе из реактора пар возвращается в котел СН, в котором он был произведен.- 4 042487 of its upper part. At the outlet of the reactor, the steam returns to the CH boiler in which it was produced.
Следует отметить, что в реакторе 18 температура пара составляет 209°C, а давление - 18,7 бар.It should be noted that in the reactor 18 the steam temperature is 209° C. and the pressure is 18.7 bar.
Бункер 17 имеет форму усеченного эллипсоида, чтобы облегчить перемещение потока древесных фрагментов.Hopper 17 is shaped like a truncated ellipsoid to facilitate the flow of wood fragments.
Кроме того, в бункере 17 вращающийся скребок используют для перемещения древесных фрагментов к шнеку 19.In addition, in the hopper 17, a rotating scraper is used to move the wood fragments to the auger 19.
Этот конический шнек 19, поперечное сечение которого сужается при входе шнека в реактор 18, непрерывно удаляет из бункера 17 заранее определенное количество высушенных древесных фрагментов, предварительно сжимает их и под давлением через отверстие в шнеке вдавливает в реактор 18. Размеры конического отверстия и бесконечного шнека были подобраны по отношению друг к другу таким образом, чтобы свести к минимуму потерю давления в реакторе и вытеснить воздух, содержащийся в древесных фрагментах.This conical screw 19, the cross section of which narrows as the screw enters the reactor 18, continuously removes a predetermined amount of dried wood fragments from the hopper 17, pre-compresses them and presses them under pressure through the hole in the screw into the reactor 18. The dimensions of the conical hole and the endless screw were matched to each other in such a way as to minimize the pressure loss in the reactor and displace the air contained in the wood fragments.
Следует отметить, что сжимающая сила, прилагаемая шнеком к фрагментам, эффективно удаляет часть остаточной воды, присутствующей в древесных трещинах.It should be noted that the compressive force applied by the auger to the fragments effectively removes some of the residual water present in the wood cracks.
В конце шнека 19 спрессованные фрагменты древесины образуют компактный блок, который подвергается дисперсии в реакторе потоком пара.At the end of the screw 19, the compressed wood fragments form a compact block, which is subjected to dispersion in the reactor by the steam flow.
Затем диспергированные фрагменты древесины падают под действием силы тяжести в реактор, нагреваясь потоком пара, и оседают на фрагменты, накопившиеся до них, на дне реактора, где они продолжают нагреваться потоком пара.Then the dispersed wood fragments fall under the action of gravity into the reactor, heated by the steam flow, and settle on the fragments accumulated before them, at the bottom of the reactor, where they continue to be heated by the steam flow.
Следует отметить, что в реакторе 18 время удержания древесных фрагментов контролируется в зависимости от уровня скопившихся на дне реактора древесных фрагментов. В данном конкретном осуществлении изобретения оно установлено на 7,5 мин, что соответствует коэффициенту загрузки, равному 4,08.It should be noted that in the reactor 18 the retention time of wood fragments is controlled depending on the level of wood fragments accumulated at the bottom of the reactor. In this particular embodiment of the invention, it is set to 7.5 minutes, which corresponds to a load factor of 4.08.
На дне реактора 18 скребок, установленный на вертикальной оси с возможностью поворота (не проиллюстрирован на фиг. 1), толкает древесные фрагменты в направлении шнека 20, который извлекает древесные фрагменты из реактора 18.At the bottom of the reactor 18, a rotatable scraper (not illustrated in FIG. 1) pushes the wood fragments towards the screw 20, which extracts the wood fragments from the reactor 18.
Этот разгрузочный шнек 20 выталкивает фрагменты древесины из реактора в направлении клапана 21 с управляемым открытием. Степень открытия этого клапана плавно регулируют для управления потоком древесных фрагментов, извлекаемых из реактора.This unloading screw 20 pushes the wood fragments out of the reactor towards the controlled opening valve 21 . The degree of opening of this valve is smoothly adjusted to control the flow of wood fragments removed from the reactor.
Под действием пара, присутствующего в реакторе и/или шнеке 20, древесные фрагменты непрерывно вытесняются через отверстия клапана 21, с очень высокой скоростью, в линию расширения 22 и переносятся потоком пара, выходящим вместе с этими древесными фрагментами из реактора в линию расширения 22, в сепарационную установку 23.Under the action of the steam present in the reactor and/or screw 20, wood fragments are continuously forced out through the openings of the valve 21, at a very high speed, into the expansion line 22 and are carried by the steam flow leaving the reactor with these wood fragments into the expansion line 22, into separation plant 23.
Следует отметить, что в линии расширения давление постепенно снижается до тех пор, пока в сепараторе не будет достигнуто давление примерно 1,1 бар. Таким образом, происходит взрывная декомпрессия древесных фрагментов из-за повторного испарения части конденсационной воды, присутствующей в древесных фрагментах. Это внезапное расширение водяного пара вызывает накопление сдвиговых сил в деревянных фрагментах в целом, что приводит к механическому разрушению деревянной конструкции.It should be noted that in the expansion line, the pressure is gradually reduced until a pressure of approximately 1.1 bar is reached in the separator. Thus, explosive decompression of the wood fragments occurs due to the re-evaporation of some of the condensation water present in the wood fragments. This sudden expansion of water vapor causes a buildup of shear forces in the wood fragments as a whole, resulting in mechanical failure of the wood structure.
В вариантах этого способа осуществления изобретения давление, достигаемое в сепараторе, равно 1,2, 1,3, 1,4 или 1,5 бар.In variants of this method of carrying out the invention, the pressure achieved in the separator is 1.2, 1.3, 1.4 or 1.5 bar.
В сепарационном блоке 23 смесь древесных фрагментов и пара проникает по касательной к быстро вращающемуся лезвию. Возникающая при этом центробежная сила приводит к тому, что древесные фрагменты выбрасываются в выпускной канал 24, в то время как пар через клапан выбрасывается из сепаратора.In the separation block 23, the mixture of wood fragments and steam penetrates tangentially to the rapidly rotating blade. The resulting centrifugal force causes the wood fragments to be ejected into the outlet channel 24, while steam is ejected through the valve from the separator.
В варианте данного осуществления изобретения для отделения древесных фрагментов от остаточного пара можно использовать циклон под давлением.In an embodiment of this embodiment of the invention, a pressurized cyclone can be used to separate the wood fragments from the residual steam.
Следует отметить, что отброшенный пар содержит летучие вещества, которые можно эффективно сжигать в котле.It should be noted that the discarded steam contains volatile substances that can be efficiently burned in the boiler.
Древесные фрагменты, сброшенные в выпускной канал 24, сбрасываются в бункер 25, где они перерабатываются в гранулы диаметром приблизительно 7 миллиметров и средней длиной 22 миллиметра.The wood fragments dropped into the outlet channel 24 are dumped into the hopper 25 where they are processed into pellets with a diameter of approximately 7 millimeters and an average length of 22 millimeters.
Для этого они подаются с помощью цепного или пневматического конвейера на грануляторный пресс 26, где они уплотняются в гранулы.To do this, they are fed by chain or pneumatic conveyor to the granulator press 26, where they are compacted into granules.
Полученные гранулы затем отправляют на станцию загрузки грузовиков или на станцию упаковки в мешки и паллеты.The resulting pellets are then sent to a truck loading station or a bagging and palletizing station.
Эти гранулы имеют низшую теплотворную способность, равную 5,295 МВт-ч/т, и плотность, равную 710 кг/м3. Масса гранул увеличивается на 9,5% после полного погружения в контейнер с водой на один час, с последующим осушением в течение 30 мин.These pellets have a net calorific value of 5.295 MWh/t and a density of 710 kg/m 3 . The weight of the granules increases by 9.5% after complete immersion in a container of water for one hour, followed by drying for 30 minutes.
В варианте данного конкретного осуществления изобретения древесные фрагменты, полученные после разделения, могут быть использованы непосредственно в качестве горючего материала в промышленном котле.In an embodiment of this particular embodiment of the invention, the wood fragments obtained after separation can be used directly as a combustible material in an industrial boiler.
Другой пример осуществления изобретения.Another exemplary embodiment of the invention.
Стадии примера способа изготовления горючего материала из древесной щепы для промышленногоSteps of an example method for making combustible material from wood chips for industrial use
--
Claims (8)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1860022 | 2018-10-29 | ||
| FR1905269 | 2019-05-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA042487B1 true EA042487B1 (en) | 2023-02-17 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11920101B2 (en) | Method for the continuous production of a combustible material for an industrial boiler, corresponding material and installation | |
| US11702607B2 (en) | Process for beneficiating and cleaning biomass | |
| EP3307854B1 (en) | Method and facility for preparing biomass | |
| EA042487B1 (en) | METHOD OF CONTINUOUS PRODUCTION OF COMBUSTIBLE MATERIAL FOR INDUSTRIAL BOILER, CORRESPONDING MATERIAL AND INSTALLATION | |
| US20190233753A1 (en) | Pretreatment of fiberous biomass | |
| OA20130A (en) | Method for the continuous production of a combustible material for an industrial boiler, corresponding material and facility. | |
| RU2672246C1 (en) | Installation for obtaining biofuel from birch bark | |
| AU2012269743B2 (en) | Process for upgrading low rank carbonaceous material | |
| US11946009B2 (en) | Steam cracking control for improving the PCI black granules | |
| US11124724B2 (en) | Method for producing a water-resistant, compressed biomass product | |
| EP4347749A1 (en) | Stepwise method for continuously producing a combustible material by explosive decompression | |
| NO345450B1 (en) | Method for making pyrolysis products and tree-juice from fresh wood | |
| OA18515A (en) | Method and installation for the preparation of biomass. | |
| JPWO2020225505A5 (en) |