PL229391B1

PL229391B1 - Method for producing a fibrous biomass and a device for preparing a fibrous biomass

Info

Publication number: PL229391B1
Application number: PL398969A
Authority: PL
Inventors: Anna Grzybek; Krzysztof Kowalczyk; Janusz Arkadiusz Cieślak; Adam Świętochowski
Original assignee: Instytut Tech Przyrodniczy
Priority date: 2012-04-24
Filing date: 2012-04-24
Publication date: 2018-07-31
Also published as: PL398969A1

Abstract

Sposób polega na rozdrabnianiu biomasy wlóknistej, uformowanej w sprasowane baloty lub prostopadlosciany z jednoczesnym suszeniem rozdrabnianej biomasy. Urzadzenie umozliwiajace przygotowanie biomasy wlóknistej posiada zamknieta komore (1), zaopatrzona w kolektor (2) czynnika suszacego, utworzony przez wloty czynnika suszacego, znajdujace sie w dnie i w bokach komory (1) oraz przez wylotowy komin (3) umieszczony ponad komora (1). Do górnej czesci komory (1) jest doprowadzony podajnik (4), a w dnie komory (1) jest ulozyskowane prostopadle mieszadlo slimakowe (5), zaopatrzone w noze (6). Mieszadlo (5) jest napedzane silnikiem (8) przez przekladnie (7). W boku komory (1), w poblizu jej dna, znajduje sie sluza (9).The method consists in grinding fibrous biomass formed into pressed bales or cuboid with simultaneous drying of the shredded biomass. The device for the preparation of fibrous biomass has a closed chamber (1), equipped with a desiccant collector (2), formed by the desiccant inlets at the bottom and sides of the chamber (1) and by an outlet chimney (3) above the chamber (1) . A feeder (4) is connected to the upper part of the chamber (1), and at the bottom of the chamber (1) there is a perpendicular screw stirrer (5) equipped with knives (6). The agitator (5) is driven by the motor (8) through gears (7). In the side of the chamber (1), near its bottom, there is a sluice (9).

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób przygotowania biomasy włóknistej z produktów organicznych, do postaci umożliwiającej efektywne wykorzystanie w procesie spalania oraz urządzenie pozwalające na otrzymanie gotowej do spalania, rozdrobnionej i wysuszonej biomasy włóknistej.The subject of the invention is a method of preparing fibrous biomass from organic products to a form that allows for effective use in the combustion process and a device that allows to obtain ready-to-burn, comminuted and dried fibrous biomass.

W trakcie zbioru zbóż, siana i zielonek uzyskuje się duże ilości produktów w luźnej postaci, które są zbierane zazwyczaj przy pomocy pras. W efekcie otrzymuje się zwarte bele w postaci balotów zabezpieczonych dodatkowo folią lub sprasowanych sześcianów. Taka postać jest wygodna do transportu i przechowywania, jednakże w celu spalenia biomasy sprasowany materiał powinien być odpowiednio wysuszony i rozdrobniony. Wprawdzie istnieją przypadki spalania sprasowanej do postaci balotów słomy, niemniej taka technologia wymaga specjalnych urządzeń. Konstrukcja jednego z nich została zaprezentowana w polskim opisie patentowym nr PL 206214. Sposób i urządzenie do suszenia biomasy włóknistej uformowanej w baloty został przedstawiony w opisie zgłoszenia polskiego wynalazku nr P-388508, gdzie czynnik suszący stanowią odpylone spaliny. Balot jest nadziewany na drążony trzpień ze stożkiem i z otworami lub szczelinami, do którego doprowadza się gorące spaliny o temperaturze 50-160°C, po czym przepuszcza się spaliny przez balot, zaś po wysuszeniu balot jest ściągany z trzpienia. W korpusie urządzenia jest zamocowany siłownik, którego przesuwne tłoczysko jest połączone z przemieszczalnym popychaczem, wyposażonym w prowadnice zamocowane w korpusie. Na prowadnicach jest umieszczony balot, który za pomocą popychacza jest wbijany na drążony trzpień, do którego wprowadza się gorące spaliny, a po wysuszeniu balot jest ściągany z trzpienia za pomocą zaczepu połączonego z siłownikiem. Z kolei, w polskim opisie patentowym nr PL 210189 została pokazana suszarka bębnowa przeznaczona do suszenia rozdrobnionych materiałów występujących w stanie stałym w postaci drobnych form, na przykład ziarna, płatków, granulatów. Suszarka posiada bęben, którego wnętrze ma usytuowane wzdłużnie, środkowe i obwodowe przegrody w postaci listew. Suszarka umożliwia znajdującemu się w niej materiałowi nieustanny, różnorodny ruch przy zachowaniu ciągłości przepływu. W polskim opisie patentowym nr PL 200381 została przedstawiona konstrukcja rozdrabniacza do bel zawierających sprasowane siano, słomę, zielonkę lub inne produkty roślinne, które tworzy się w trakcie zbioru. Rozdrabniacz składa się ze skrzyni z turbiną zaopatrzoną w rękaw. W przedniej ścianie skrzyni znajduje się gardziel, która stanowi wlot do turbiny. Dno skrzyni ma postać przenośnika, nad którym w bocznych ścianach jest ułożyskowany bęben zaopatrzony w wystające noże, a powyżej bębna jest zamocowany zestaw rozdzielający, składający się z zespołu stałego i zespołu dodatkowego. Jak przedstawiono, suszenie i rozdrabnianie biomasy włóknistej uformowanej w baloty odbywało się dotychczas w dwóch różnych procesach wykorzystujących odpowiednie urządzenia.When harvesting cereals, hay and forage, large amounts of loose products are obtained, which are usually harvested with presses. As a result, compact bales are obtained in the form of bales additionally secured with foil or pressed cubes. This form is convenient for transport and storage, however, in order to burn the biomass, the compacted material should be properly dried and crushed. Although there are cases of burning straw pressed into bales, such technology requires special devices. The construction of one of them was presented in the Polish patent description No. PL 206214. The method and device for drying fibrous biomass formed into bales is presented in the description of the Polish patent application No. P-388508, where the drying agent is dust-free exhaust gas. The bale is stuffed on a hollow mandrel with a cone and with holes or slots, into which hot exhaust gases at a temperature of 50-160 ° C are fed, then the exhaust gases are passed through the bale and, after drying, the bale is pulled from the mandrel. An actuator is mounted in the body of the device, the sliding piston rod of which is connected to a displaceable pusher equipped with guides fixed in the body. A bale is placed on the guides, which is driven by a pusher onto a hollow spindle into which hot exhaust gases are introduced, and after drying, the bale is removed from the spindle by means of a hitch connected to the actuator. On the other hand, Polish patent specification no. PL 210189 shows a drum dryer designed for drying comminuted materials present in the solid state in the form of fine forms, for example grains, flakes, granulates. The dryer has a drum, the interior of which has longitudinally, central and circumferential partitions in the form of slats. The dryer allows the material contained in it to constantly, variously move while maintaining the continuity of the flow. The Polish patent specification no. PL 200381 describes the construction of a bale shredder containing pressed hay, straw, green fodder or other plant products that are formed during harvesting. The shredder consists of a box with a turbine fitted with a sleeve. There is a throat in the front wall of the box, which is the inlet to the turbine. The bottom of the box is in the form of a conveyor, above which a drum equipped with protruding knives is mounted in the side walls, and above the drum is a separation set consisting of a fixed unit and an additional unit. As shown, the drying and comminution of the fibrous biomass formed into bales has hitherto been carried out in two different processes using appropriate equipment.

Zgodnie z wynalazkiem, istotną cechę sposobu przygotowania biomasy włóknistej wykorzystywanej w procesie spalania w jednostkach energetycznych średniej i dużej mocy w postaci rozdrobnionego materiału o wilgotności mniejszej niż 60%, przeznaczonej do spalania w jednostkach energetycznych średniej i dużej mocy, uformowanej uprzednio w sprasowane baloty lub prostopadłościany, stanowi rozdrabnianie sprasowanej biomasy włóknistej za pomocą mieszadła ślimakowego z nożami, umieszczonego pionowo w komorze, do której jest jednocześnie doprowadzany czynnik suszący, przy czym sprasowana biomasa jest podawana do komory od góry, a czynnik suszący jest doprowadzony kolektorem od dołu i przenikając przez biomasę podczas jej rozdrabniania jest odprowadzany kominem. Połączenie dwóch, dotychczas kolejno przeprowadzanych procesów technologicznych w jeden proces, pozwala uzyskać odpowiednio rozdrobnioną i wysuszoną biomasę włóknistą z siana, słomy, kiszonki z traw, lucerny, kukurydzy, w czasie znacznie krótszym i przy mniejszych nakładach energetycznych.According to the invention, an essential feature of the method of preparing fibrous biomass used in the combustion process in medium and high power energy units in the form of comminuted material with a moisture content of less than 60%, intended for combustion in medium and high power energy units, previously formed into pressed bales or cuboids , is the comminution of the compressed fibrous biomass by means of a screw agitator with knives, placed vertically in the chamber, to which the drying agent is simultaneously supplied, the compressed biomass is fed to the chamber from the top, and the drying agent is fed through the collector from the bottom and penetrates through the biomass during its fragmentation is discharged through a chimney. The combination of two, previously carried out successively technological processes into one process, allows to obtain a properly shredded and dried fibrous biomass from hay, straw, grass silage, alfalfa, maize, in much shorter time and with lower energy expenditure.

Istotę urządzenia do przygotowania biomasy włóknistej w postaci rozdrobnionej i wysuszonej do wilgotności mniejszej niż 60%, dostosowanej do wykorzystania w procesie spalania w jednostkach energetycznych średniej i dużej mocy, uformowanej uprzednio w sprasowane baloty lub prostopadłościany, stanowi konstrukcja, w której znajduje się komora zaopatrzona w kolektor posiadający wloty czynnika suszącego znajdujące się w dnie i w bokach komory, przy czym ponad komorą jest umieszczony wylotowy komin. Do górnej części komory jest doprowadzony podajnik sprasowanej biomasy, a w dnie komory jest ułożyskowane prostopadle mieszadło ślimakowe zaopatrzone w noże. Mieszadło jest napędzane silnikiem elektrycznym przez przekładnię kątową. W boku komory, w pobliżu jej dna, znajduje się śluza. Taka konstrukcja umożliwia załadunek komory od góry belotami lub prostopadłościanami sprasowanej biomasy, które po zetknięciu z nożami mieszadła ślimakowego są rozdrabniane, a jednocześnie suszone przepływającym przez komorę ogrzanym czynnikiem suszącym.The essence of the device for the preparation of fibrous biomass in a comminuted and dried form to a moisture content of less than 60%, adapted to be used in the combustion process in medium and high power energy units, previously formed into pressed bales or cuboids, is the structure in which there is a chamber provided with a collector having inlets for the drying agent in the bottom and sides of the chamber, with an outlet chimney above the chamber. A feeder for compressed biomass is connected to the upper part of the chamber, and at the bottom of the chamber there is a perpendicularly mounted worm agitator equipped with knives. The agitator is driven by an electric motor through a bevel gear. There is a lock in the side of the chamber, near its bottom. This design allows the chamber to be loaded from the top with bales or cuboids of compressed biomass, which, upon contact with the knives of the auger agitator, are crushed and, at the same time, dried with the heated drying agent flowing through the chamber.

PL 229 391 Β1PL 229 391 Β1

Przedmiot wynalazku został pokazany w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia przekrój pionowy urządzenia w ujęciu schematycznym.The subject of the invention has been shown in the embodiment in the drawing which shows a schematic vertical section of the device.

Urządzenie do przygotowania biomasy włóknistej w postaci rozdrobnionej i wysuszonej do wilgotności mniejszej niż 60%, przeznaczonej do spalania w jednostkach energetycznych średniej i dużej mocy, która była uprzednio sprasowana w baloty lub prostopadłościany, posiada zamkniętą komorę 1, zaopatrzoną w kolektor 2 czynnika suszącego, którym mogą być na przykład odpylone spaliny wylotowe. Kolektor 2 posiada wloty czynnika suszącego znajdujące się w dnie i w bokach komory 1. Ponad komorą 1 jest usytuowany wylotowy komin 3. Do górnej części komory 1 jest doprowadzony taśmowy podajnik 4 dostarczający sprasowaną biomasę w postaci balotów lub prostopadłościanów. W dnie komory 1 jest centralnie i prostopadle ułożyskowane mieszadło ślimakowe 5 zaopatrzone w noże 6. Poniżej mieszadła ślimakowego 5 znajduje się przekładnia kątowa 7, za pomocą której zewnętrzny silnik elektryczny 8 napędza wspomniane mieszadło 5. W boku komory 1, w pobliżu jej dna jest zamocowana uchylnie śluza 9 umożliwiająca okresowe opróżnianie komory 1.The device for the preparation of fibrous biomass in a comminuted and dried form to a moisture content of less than 60%, intended for combustion in medium and high power energy units, which was previously pressed into bales or cuboids, has a closed chamber 1, equipped with a collector 2 of the drying medium, which for example, exhaust gas may be dedusted. The collector 2 has inlets for the drying agent located in the bottom and on the sides of the chamber 1. Above the chamber 1 there is an outlet chimney 3. A conveyor belt 4 is fed to the upper part of the chamber 1, which supplies the compressed biomass in the form of bales or cuboids. In the bottom of the chamber 1 there is a centrally and perpendicularly mounted worm agitator 5 provided with knives 6. Below the worm agitator 5 there is an angular gear 7, by means of which an external electric motor 8 drives the said agitator 5. In the side of the chamber 1, near its bottom is mounted hinged lock 9 enabling periodical emptying of the chamber 1.

Pusta komora 1 jest ładowana okresowo sprasowaną biomasą za pomocą podajnika 4, korzystnie przy wyłączonym silniku elektrycznym 8 i zamkniętym kolektorze 2. Po napełnieniu komory 1 belotami lub prostopadłościanami sprasowanej biomasy zostaje włączony wspomniany silnik 8 oraz otworzony kolektor 2, a biomasa jest rozdrabniana przez noże 6 i intensywnie mieszana za pomocą mieszadła ślimakowego 5 przy jednoczesnym suszeniu przez czynnik doprowadzony kolektorem 2, który po przejściu przez rozdrabnianą warstwę zostaje wydalony kominem 3 do atmosfery. Po osiągnięciu wymaganej wilgotności rozdrobniona biomasa zostaje rozładowana przez uprzednio otwartą śluzę 9. Dzięki połączeniu technologii suszenia z technologią rozdrabniania w jeden proces technologiczny, wykorzystujący jedno urządzenie, uzyskuje się znaczne oszczędności, a także istnieje możliwość usytuowania urządzenia w pobliżu pieca, co pozwala na wykorzystanie części ciepła odpadowego z paleniska jako nośnika suszącego w urządzeniu. W efekcie zmniejszają się straty energetyczne związanie z przesyłaniem czynnika suszącego.The empty chamber 1 is periodically loaded with the compressed biomass by means of the feeder 4, preferably with the electric motor 8 turned off and the collector closed 2. After filling the chamber 1 with bales or cuboids of the compressed biomass, said engine 8 and the opened collector 2 are turned on, and the biomass is ground by knives 6 and intensively mixed by means of a screw agitator 5, while drying by the medium supplied through the collector 2, which, after passing through the layer to be crushed, is discharged through the chimney 3 to the atmosphere. After reaching the required humidity, the shredded biomass is unloaded through the previously opened airlock 9. By combining the drying technology with the grinding technology into one technological process, using one device, significant savings are achieved, and it is also possible to locate the device near the furnace, which allows the use of parts waste heat from the furnace as a drying medium in the device. As a result, the energy losses associated with the transport of the drying agent are reduced.

Claims

1. The method of preparing fibrous biomass used in the combustion process, in medium and high power energy units, in the form of shredded material with a moisture content lower than 60% intended for combustion in medium and high power energy units, previously formed into pressed bales or cuboids, characterized by that the compressed fibrous biomass is crushed by means of a screw agitator (5) with knives (6) placed vertically in the chamber (1), to which the drying agent is simultaneously supplied, while the compressed biomass is fed to the chamber (1) from the top, and the drying agent is supplied through the collector (2) from the bottom and, penetrating through the biomass during its crushing, is discharged through the chimney (3).

2.A device for the preparation of fibrous biomass in a comminuted and dried form to a moisture content of less than 60%, intended for combustion in medium and high power energy units, previously formed into pressed bales or cuboids, characterized in that it has a closed chamber (1) provided with a collector (2) with inlets for the drying agent located in the bottom and sides of the chamber (1), with an outlet chimney (3) located above the chamber (1), while a feeder (4) for compressed biomass is connected to the upper part of the chamber (1) and in the bottom of the chamber (1) perpendicularly mounted worm agitator (5) provided with knives (6).

3. The device according to claim A device as claimed in claim 2, characterized in that the worm agitator (5) is driven by an electric motor (8) through an angular gear (7).

4. The device according to claim 1 A sluice as claimed in claim 2 or 3, characterized in that in the side of the chamber (1), near its bottom, there is a lock (9).