RU2733947C1 - Method of producing fuel briquette - Google Patents

Method of producing fuel briquette Download PDF

Info

Publication number
RU2733947C1
RU2733947C1 RU2019124655A RU2019124655A RU2733947C1 RU 2733947 C1 RU2733947 C1 RU 2733947C1 RU 2019124655 A RU2019124655 A RU 2019124655A RU 2019124655 A RU2019124655 A RU 2019124655A RU 2733947 C1 RU2733947 C1 RU 2733947C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fraction
briquette
pyrolysis liquid
biomass
pyrolysis
Prior art date
Application number
RU2019124655A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Раджив Анатольевич Иванов
Сергей Иванович Шабалин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Региональный инженерный центр"
Общество с ограниченной ответственностью "Завод Техно"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Региональный инженерный центр", Общество с ограниченной ответственностью "Завод Техно" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Региональный инженерный центр"
Priority to RU2019124655A priority Critical patent/RU2733947C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2733947C1 publication Critical patent/RU2733947C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00Solid fuels
    • C10L5/40Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00Solid fuels
    • C10L5/40Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/44Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to a method of producing a fuel briquette from plant biomass, comprising steps of: i) providing a biomass of plant origin; ii) pyrolysis of vegetal origin biomass to obtain carbonised biomass and pyrolysis liquid; iii) separating the pyrolysis liquid into a water-containing fraction and a resin fraction, wherein the resin fraction is immiscible with the water-containing fraction; iv) forming the mixture by mixing the carbonised biomass with the water-containing fraction and the resinous fraction of the pyrolysis liquid; v) moulding charge into briquette; vi) annealing the charge briquette, wherein at stage iv) forming the charge comprises: mixing carbonized biomass with water-containing fraction of pyrolysis liquid to obtain a first mixture; mixing the first mixture with the resinous fraction of the pyrolysis liquid to obtain a charge.
EFFECT: technical result of present invention consists in production by ecologically and economically effective method of vegetal origin biomass briquette, having proper mechanical strength and calorific capacity, capable of replacing traditional coke based on hard coal.
18 cl, 3 dwg, 5 tbl, 8 ex

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к области топливно-энергетической промышленности, в частности, к способу получения топливного брикета, получаемого из возобновляемых сырьевых источников. Изобретение может применяться в топливных, плавильных печах для плавки и/или восстановления минерального сырья природного и/или техногенного происхождения. The present invention relates to the field of the fuel and energy industry, in particular, to a method for producing a fuel briquette obtained from renewable raw materials. The invention can be applied in fuel, smelting furnaces for melting and / or recovery of mineral raw materials of natural and / or technogenic origin.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИLEVEL OF TECHNOLOGY

В связи со всё возрастающими потребностями современной промышленности в энергетических ресурсах, а также ужесточению мер по выбросам углекислого газа в атмосферу, возникает необходимость в поисках новых источников энергии, альтернативных полезным ископаемым. Такой альтернативой могут стать возобновляемые источники сырья растительного происхождения. Поскольку переработка сырья растительного происхождения без участия в процессе конверсии дополнительных химических реагентов по своей сути является технологией с нулевым углеродным балансом, то есть весь потенциально выделяющийся углекислый газ поглощается растениями при фотосинтезе в процессе их роста, то преимущество переработки возобновляемого сырья растительного происхождения в сравнении с переработкой полезных ископаемых, в ходе которой также выделяется углекислый газ, становится очевидным.In connection with the ever-growing needs of modern industry for energy resources, as well as the tightening of measures for carbon dioxide emissions into the atmosphere, there is a need to search for new energy sources, alternative to minerals. Renewable sources of raw materials of plant origin can become such an alternative. Since the processing of raw materials of plant origin without participation in the conversion process of additional chemical reagents is inherently a technology with a zero carbon balance, that is, all potentially emitted carbon dioxide is absorbed by plants during photosynthesis during their growth, the advantage of processing renewable raw materials of plant origin in comparison with processing minerals, during which carbon dioxide is also released, becomes evident.

Кроме того, переработка отходов сырья растительного происхождения в полезный источник энергии помимо того, что способствует расширению сырьевой базы для получения энергетических ресурсов, также решает вопросы, связанные с затратами на хранение и утилизацией такого рода отходов.In addition, the processing of waste of raw materials of plant origin into a useful source of energy, in addition to expanding the raw material base for obtaining energy resources, also solves issues related to the costs of storing and disposing of such waste.

Таким образом, в современном научно-техническом сообществе ведутся поиски по выявлению и возможности применения новых энергетических ресурсов, а также по возможности их получению в стабильной форме, не изменяющей своих характеристик при транспортировке. В частности, для топливных брикетов, пеллет и других видов формованного топлива немаловажной характеристикой является прочность получаемого топливного продукта наряду с сохранением необходимой теплотворной способности для возможности применения данного вида твердого топлива по назначению. Под теплотворной способностью понимают теплоту полного сгорания единицы массы вещества.Thus, in the modern scientific and technical community, searches are underway to identify and use new energy resources, as well as, if possible, obtain them in a stable form that does not change their characteristics during transportation. In particular, for fuel briquettes, pellets and other types of molded fuel, an important characteristic is the strength of the resulting fuel product along with maintaining the necessary calorific value for the possibility of using this type of solid fuel for its intended purpose. Calorific value is understood as the heat of complete combustion of a unit mass of a substance.

Из предшествующего уровня техники известны способы получения топливных брикетов, получаемых из разных сырьевых источников, в том числе из биомассы растительного происхождения.From the prior art, methods are known for producing fuel briquettes obtained from various raw material sources, including plant biomass.

Известен способ изготовления топливных брикетов из биомассы (патент RU 2484125 С1, 10.06.2013), в котором в качестве исходного сырья используют биомассу в виде торфа, древесных опилок, которую подвергают термической обработке без доступа воздуха при температуре 200-500°С, получая углеродистый остаток и пиролизный конденсат, в котором растворяют декстрин, получая таким образом связующее, которое смешивают с углеродистым остатком с формированием из полученной смеси топливного брикета и его сушку при комнатной температуре в течение 2-5 суток.There is a known method of manufacturing fuel briquettes from biomass (patent RU 2484125 C1, 06/10/2013), in which biomass is used as a raw material in the form of peat, sawdust, which is subjected to heat treatment without air access at a temperature of 200-500 ° C, obtaining carbonaceous residue and pyrolysis condensate, in which dextrin is dissolved, thus obtaining a binder, which is mixed with a carbon residue to form a fuel briquette from the resulting mixture and dried at room temperature for 2-5 days.

Недостатком данного способа является использование химического реагента в виде декстрина для формирования связующего, что приводит к удорожанию топливного продукта и сложности процесса в целом, а также низкая теплота сгорания брикета, лежащая в интервале 7300 – 20000 кДж/кг.The disadvantage of this method is the use of a chemical reagent in the form of dextrin to form a binder, which leads to an increase in the cost of the fuel product and the complexity of the process as a whole, as well as a low heat of combustion of the briquette, which lies in the range of 7300 - 20,000 kJ / kg.

Известен способ получения влагоустойчивых брикетов (патент US5244473А, 14.09.1993), в котором такие частицы как уголь, кокс и/или бурый уголь смешиваются с фенолформальдегидной смолой и полиизоцианатом в присутствии катализатора, содержащего органический азот, и смесь подвергается непрерывному брикетированию с образованием из указанных частиц брикетов, скрепленных и покрытых фенол-уретановым полимером.There is a known method of obtaining moisture-resistant briquettes (patent US5244473A, 09/14/1993), in which particles such as coal, coke and / or brown coal are mixed with phenol-formaldehyde resin and polyisocyanate in the presence of a catalyst containing organic nitrogen, and the mixture is subjected to continuous briquetting with the formation of these particles of briquettes, bonded and coated with phenol-urethane polymer.

Недостатком способа является применение реагентов для образования связующего, что приводит к увеличению стоимости получаемых брикетов и сложности процесса в целом.The disadvantage of this method is the use of reagents for the formation of a binder, which leads to an increase in the cost of the resulting briquettes and the complexity of the process as a whole.

Известен способ изготовления брикетного топлива (патент RU 2375414 C1, 10.12.2009), в котором раскрывается применение смолы низкотемпературного полукоксования, полученной при температуре до 6500С при пиролизе угля, для получения в окислительной среде при температурах 150-300°С термостойких брикетов из смешанного со связующим углеродсодержащего сырья в виде коксовой мелочи, и/или пекококсовой мелочи, и/или нефтекоксовой мелочи, и/или антрацитовой мелочи, и/или угольной мелочи.There is a known method for the manufacture of briquette fuel (patent RU 2375414 C1, 10.12.2009), which discloses the use of low-temperature semi-coking resin obtained at temperatures up to 650 ° C during coal pyrolysis, to obtain heat-resistant briquettes in an oxidizing environment at temperatures of 150-300 ° C. mixed with a binder carbonaceous raw material in the form of coke breeze, and / or pitch coke breeze, and / or petroleum coke breeze, and / or anthracite breeze, and / or coal breeze.

Недостатком способа является узкая сырьевая база для изготовления брикетов, которая не решает проблему утилизации некондиционных отходов лигноцеллюлозного материала, образующихся как в результате сельскохозяйственной деятельности, так и в лесной промышленности.The disadvantage of this method is a narrow raw material base for the manufacture of briquettes, which does not solve the problem of utilization of substandard waste of lignocellulosic material, formed both as a result of agricultural activities and in the forest industry.

Таким образом, в уровне техники существует проблема по получению топливного брикета надлежащего качества из возобновляемых источников сырья растительного происхождения, способного заменить применяющийся в настоящее время в топливных, плавильных печах кокс, без ухудшения экологической ситуации по выбросам углекислого газа. Thus, in the prior art, there is a problem of obtaining a fuel briquette of proper quality from renewable sources of raw materials of plant origin, capable of replacing the coke currently used in fuel, smelting furnaces, without deteriorating the environmental situation in terms of carbon dioxide emissions.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION

Для решения выше обозначенных проблем и преодоления недостатков в существующих изобретениях уровня техники авторами настоящего изобретения был определен ряд задач, требующих внимания, для изменения сложившейся ситуации в данной области техники в лучшую сторону.To solve the above problems and overcome the disadvantages in the existing inventions of the prior art, the authors of the present invention have identified a number of problems requiring attention to change the current situation in the art for the better.

Задачами настоящего изобретения являются:The objectives of the present invention are:

– расширение сырьевой базы для изготовления топливных брикетов для применения в топливных печах,- expansion of the raw material base for the manufacture of fuel briquettes for use in fuel furnaces,

– снижение технологических затрат на производство,- reduction of technological production costs,

– получение экологически чистого топлива из доступных отходов.- obtaining environmentally friendly fuel from available waste.

Технический результат настоящего изобретения заключается в получении из биомассы растительного происхождения топливного брикета с характеристиками, позволяющими применять его в топливных, плавильных печах для создания необходимых условий для плавки и/или восстановления минерального сырья природного и/или техногенного происхождения.The technical result of the present invention consists in obtaining a fuel briquette from biomass of plant origin with characteristics that allow it to be used in fuel, smelting furnaces to create the necessary conditions for melting and / or recovery of mineral raw materials of natural and / or technogenic origin.

Также, одним из технических результатов настоящего изобретения является обеспечение нового способа получения топливного брикета из биомассы растительного происхождения, который является экономически выгодным с точки зрения получения готовых брикетов и экологичным с точки зрения влияния на окружающую среду. Also, one of the technical results of the present invention is to provide a new method for producing a fuel briquette from biomass of plant origin, which is economically beneficial from the point of view of obtaining finished briquettes and environmentally friendly.

Одним из технических результатов настоящего изобретения также является получения из биомассы растительного происхождения топливного брикета, имеющего хорошую прочность и теплотворную способность.One of the technical results of the present invention is also to obtain a fuel briquette from biomass of plant origin, having good strength and calorific value.

Еще одним из технических результатов настоящего изобретения является получение из биомассы растительного происхождения топливного брикета, имеющего достаточную для использования в топливной/плавильной печи, например, вагранке, горячую прочность.Another of the technical results of the present invention is the production of a fuel briquette from plant biomass having sufficient hot strength for use in a fuel / melting furnace, for example a cupola furnace.

Достижение заявленных технических результатов обеспечивается способом получения топливного брикета из биомассы растительного происхождения по настоящему изобретению.Achievement of the claimed technical results is provided by a method for producing a fuel briquette from biomass of plant origin according to the present invention.

Согласно настоящему изобретению предложен способ получения топливного брикета из биомассы растительного происхождения, содержащий этапы, на которых:According to the present invention, there is provided a method for producing a fuel briquette from biomass of plant origin, comprising the steps of:

i) обеспечивают биомассу растительного происхожденияi) provide biomass of plant origin

ii) проводят пиролиз биомассы растительного происхождения с получением карбонизованной биомассы и пиролизной жидкости;ii) pyrolysis of biomass of plant origin to obtain carbonized biomass and pyrolysis liquid;

iii) разделяют пиролизную жидкость на водосодержащую фракцию и смолистую фракцию, причем смолистая фракция является несмешиваемой с водосодержащей фракцией;iii) separating the pyrolysis liquid into a water-containing fraction and a resinous fraction, the resinous fraction being immiscible with the water-containing fraction;

iv) формируют шихту смешением карбонизованной биомассы с водосодержащей фракцией и смолистой фракцией пиролизной жидкости;iv) form a charge by mixing the carbonized biomass with a water-containing fraction and a resinous fraction of the pyrolysis liquid;

v) формуют шихту в брикет;v) forming the charge into a briquette;

vi) проводят отжиг брикета шихты,vi) annealing the charge briquette,

причем на этапе iv) формирование шихты включает:and at stage iv) the formation of the charge includes:

– смешивание карбонизованной биомассы с водосодержащей фракцией пиролизной жидкости с получением первой смеси;- mixing the carbonized biomass with the aqueous fraction of the pyrolysis liquid to obtain the first mixture;

– смешивание первой смеси со смолистой фракцией пиролизной жидкости с получением шихты.- mixing the first mixture with the resinous fraction of the pyrolysis liquid to obtain a charge.

Согласно одному варианту осуществления предложен способ, в котором дополнительно до этапа vi) осуществляют сушку брикета при комнатной температуре в течение периода от 72 до 170 часов.In one embodiment, there is provided a method further comprising drying the briquette at room temperature prior to step vi) for a period of 72 to 170 hours.

Согласно другому варианту осуществления предложен способ, в котором на этапе v) шихту формуют в брикет посредством прессования.According to another embodiment, a method is provided in which, in step v), the charge is formed into a briquette by pressing.

Согласно еще одному варианту осуществления предложен способ, в котором пиролизная жидкость на этапе ii) содержит сконденсированные пары парогазовой смеси, полученной при пиролизе биомассы растительного происхождения.According to another embodiment, a method is provided, in which the pyrolysis liquid in step ii) contains condensed vapors of a vapor-gas mixture obtained by pyrolysis of biomass of plant origin.

Согласно другому варианту осуществления предложен способ, в котором полученные на этапе iii) смолистая и водосодержащие фракции пиролизной жидкости содержат органические вещества, выделяющиеся при пиролизе биомассы растительного происхождения. При этом, содержание органических веществ в смолистой фракции больше содержания органических веществ в водосодержащей фракции.According to another embodiment, a method is provided in which the resinous and water-containing fractions of the pyrolysis liquid obtained in step iii) contain organic substances released during the pyrolysis of biomass of plant origin. At the same time, the content of organic matter in the resinous fraction is greater than the content of organic matter in the water-containing fraction.

Согласно другому варианту осуществления предложен способ, в котором на этапе iii) разделение пиролизной жидкости на водосодержащую фракцию и смолистую фракцию осуществляют посредством отстаивания. При этом, отстаивание проводят в течение 24-48 часов.According to another embodiment, there is provided a method, in which in step iii) the separation of the pyrolysis liquid into a water-containing fraction and a resinous fraction is carried out by settling. In this case, the settling is carried out within 24-48 hours.

Согласно еще одному варианту осуществления предложен способ, в котором на этапе iii) разделение пиролизной жидкости на водосодержащую фракцию и смолистую фракцию осуществляют посредством отстаивания с одновременным охлаждением пиролизной жидкости. При этом, охлаждение пиролизной жидкости осуществляют до температуры пиролизной жидкости в интервале от 20 до 40°С.According to another embodiment, there is provided a method in which in step iii) the separation of the pyrolysis liquid into a water-containing fraction and a resinous fraction is carried out by settling with simultaneous cooling of the pyrolysis liquid. In this case, the cooling of the pyrolysis liquid is carried out to the temperature of the pyrolysis liquid in the range from 20 to 40 ° C.

Согласно еще одному варианту осуществления предложен способ, в котором на этапе iv) отношение количества водосодержащей фракции пиролизной жидкости к количеству смолистой фракции пиролизной жидкости составляет от 4:1 до 7:1 по массе.According to another embodiment, there is provided a method in which in step iv) the ratio of the amount of the hydrous fraction of the pyrolysis liquid to the amount of the resinous fraction of the pyrolysis liquid is from 4: 1 to 7: 1 by weight.

Согласно другому варианту осуществления предложен способ, в котором на этапе iv) отношение количества карбонизованной биомассы к количеству водосодержащей фракции пиролизной жидкости составляет от 0,76:1 до 0,86:1 по массе.According to another embodiment, there is provided a method in which in step iv) the ratio of the amount of carbonized biomass to the amount of hydrous fraction of the pyrolysis liquid is from 0.76: 1 to 0.86: 1 by weight.

Согласно еще одному варианту осуществления предложен способ, в котором на этапе iv) отношение количества карбонизованной биомассы к количеству смолистой фракции пиролизной жидкости составляет от 3,2:1 до 6,1:1 по массе.According to another embodiment, there is provided a method in which in step iv) the ratio of the amount of carbonized biomass to the amount of resinous fraction of the pyrolysis liquid is from 3.2: 1 to 6.1: 1 by weight.

Согласно еще одному варианту осуществления предложен способ, в котором на этапе v) брикет формуют в виде куба, причем в центральной части куба формируют сквозное отверстие. При этом, брикет формуют в виде куба с длиной сторон в интервале 90-125 мм.According to another embodiment, there is provided a method in which in step v) a briquette is formed into a cube, wherein a through hole is formed in the central part of the cube. At the same time, the briquette is molded in the form of a cube with a side length in the range of 90-125 mm.

Согласно еще одному варианту осуществления предложен способ, где этап vi) последовательно включает:According to another embodiment, a method is provided, wherein step vi) sequentially comprises:

– выдерживание брикета при температуре 150°С – 250°С в течение 18 часов;- keeping the briquette at a temperature of 150 ° C - 250 ° C for 18 hours;

– выдерживание брикета при температуре 300°С течение 5-6 часов;- keeping the briquette at a temperature of 300 ° C for 5-6 hours;

– выдерживание брикета при температуре 500 °С в течение 2-3 часов;- keeping the briquette at a temperature of 500 ° C for 2-3 hours;

– выдерживание брикета при температуре 650-700°С в течение 2-5 часов.- keeping the briquette at a temperature of 650-700 ° C for 2-5 hours.

Согласно еще одному варианту осуществления предложен способ, дополнительно содержащий уплотнение шихты на этапе iv). При этом, уплотнение шихты проводят в вальцовом смесителе. According to another embodiment, a method is provided further comprising compacting the charge in step iv). In this case, the compaction of the charge is carried out in a roller mixer.

Согласно еще одному варианту осуществления предложен способ, в котором на этапе ii) пиролизную жидкость получают посредством конденсации паров парогазовой смеси, полученной при пиролизе биомассы растительного происхождения. При этом, конденсацию паров парогазовой смеси проводят в скруббере, причем орошающая жидкость в скруббере представляет собой пиролизную жидкость.According to another embodiment, a method is provided, in which in step ii) the pyrolysis liquid is obtained by condensing the vapor of a vapor-gas mixture obtained by pyrolysis of biomass of plant origin. In this case, the condensation of the vapor of the vapor-gas mixture is carried out in a scrubber, and the scrubbing liquid in the scrubber is a pyrolysis liquid.

Согласно еще одному варианту осуществления предложен способ, в котором этап iv) проводят в лопастном смесителе.According to another embodiment, a method is provided wherein step iv) is carried out in a paddle mixer.

Согласно еще одному варианту осуществления предложен способ, в котором на этапе ii) пары парогазовой смеси подвергают предварительному охлаждению рециркулируемыми газами, причем рециркулируемые газы представляют собой неконденсируемую часть парогазовой смеси, выходящую из скруббера.According to another embodiment, there is provided a method in which, in step ii), the vapor of the vapor-gas mixture is pre-cooled with recycle gases, the recycle gases being the non-condensable part of the vapor-gas mixture leaving the scrubber.

Согласно другому варианту осуществления предложен способ, в котором на этапе iv) к карбонизованной биомассе перед ее смешением с водосодержащей и смолистой фракцией добавляют 5-15% мас., предпочтительно 5-10% мас., коксовой крошки из расчета на общую массу карбонизованной биомассы и коксовой крошки.According to another embodiment, there is provided a method in which in step iv) 5-15 wt.%, Preferably 5-10 wt.%, Of coke chips are added to the carbonized biomass before mixing with the aqueous and resinous fraction, based on the total weight of the carbonized biomass, and coke chips.

Согласно еще одному варианту осуществления предложен способ, в котором на этапе vi) отжиг брикета осуществляют в интервале температур 150-900°С.According to another embodiment, there is provided a method in which in step vi) the briquette is annealed in a temperature range of 150-900 ° C.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

На фиг.1 проиллюстрирована микроструктура поверхности карбонизованной биомассы после отжига. Figure 1 illustrates the surface microstructure of carbonized biomass after annealing.

На фиг.2 проиллюстрирована микроструктура карбонизованной биомассы из лузги. Figure 2 illustrates the microstructure of carbonized husk biomass.

На фиг.3 проиллюстрирована микроструктура карбонизованной биомассы из соломы пшеницы.Figure 3 illustrates the microstructure of carbonized biomass from wheat straw.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что посредством разделения пиролизной жидкости, получаемой в результате пиролиза биомассы растительного происхождения, на водосодержащую фракцию и смолистую фракцию, которая не смешивается с водосодержащей фракцией, и применения полученных фракций пиролизной жидкости для формирования шихты обеспечивается возможность получения топливного брикета, имеющего необходимую прочность, горячую прочность и теплотворную способность для применения в топливных, плавильных печах. Также, ввиду того, что в способе используются продукты пиролиза для формирования шихты без применения отдельных реагентов для связующих, то можно получить выгодный с экономической точки зрения способ получения топливного брикета из биомассы растительного происхождения. Далее, ввиду того, что в способе применяется и утилизируется пиролизная жидкость, которая традиционно представляет собой отходы процесса пиролиза/карбонизации, то появляется возможность разработать способ получения топливного брикета из биомассы растительного происхождения, который оказывает минимальное воздействие на окружающую среду. При этом, также согласно настоящему способу нет необходимости в утилизации пиролизной жидкости, что также позволяет получать выгодный с экономической точки зрения способ получения топливного брикета из биомассы растительного происхождения.The inventors of the present invention have surprisingly found that by separating the pyrolysis liquid obtained from the pyrolysis of plant biomass into a water-containing fraction and a resinous fraction that does not mix with the water-containing fraction, and using the obtained fractions of the pyrolysis liquid to form a charge, it is possible to obtain a fuel briquette having necessary strength, hot strength and calorific value for use in fuel, smelting furnaces. Also, in view of the fact that the method uses pyrolysis products to form a charge without the use of separate reagents for binders, it is possible to obtain an economically advantageous method for producing a fuel briquette from biomass of plant origin. Further, in view of the fact that the method uses and utilizes a pyrolysis liquid, which is traditionally a waste of the pyrolysis / carbonization process, it becomes possible to develop a method for producing a fuel briquette from biomass of plant origin, which has a minimal impact on the environment. At the same time, according to the present method, there is no need for the disposal of the pyrolysis liquid, which also makes it possible to obtain an economically advantageous method for obtaining a fuel briquette from biomass of plant origin.

В качестве исходного материала может применяться любая известная биомасса растительного происхождения. Указанные материалы могут поставлять предприятия лесного или сельского хозяйства, либо предприятия любой другой отрасли, где производится или встречается биомасса растительного происхождения. В частности, источником растительной биомассы природного происхождения может служить отход маслобойной промышленности – лузга семян подсолнечника, а также наружные оболочки зерна, которые получаются в результате обрушивания или лущения зерен и семян других растительных культур. В качестве исходного материала могут также применяться древесные опилки, древесная щепа, солома и шелуха пшеницы, рапса, ржи, овса, ячменя, риса, кукурузы и т.д.Any known plant biomass can be used as starting material. These materials can be supplied by enterprises of forestry or agriculture, or enterprises of any other industry where biomass of plant origin is produced or found. In particular, a source of plant biomass of natural origin can be the waste of the oil industry - the husk of sunflower seeds, as well as the outer shells of the grain, which are obtained as a result of the hulling or peeling of grains and seeds of other plant crops. Wood chips, wood chips, straw and husks of wheat, rapeseed, rye, oats, barley, rice, corn, etc. can also be used as a starting material.

Для заявляемого способа характерно, что на входе технологического процесса можно поставлять низкосортный и низкокалорийный материал, при этом на выходе получается высококачественный продукт с повышенной теплотворной способностью в сравнении с исходным материалом.It is characteristic of the proposed method that a low-grade and low-calorie material can be supplied at the input of the technological process, while the output is a high-quality product with an increased calorific value in comparison with the starting material.

Заявленный способ получения топливного брикета из биомассы растительного происхождения осуществляют следующим образом:The claimed method for producing a fuel briquette from biomass of plant origin is as follows:

i) обеспечивают биомассу растительного происхожденияi) provide biomass of plant origin

ii) проводят пиролиз биомассы растительного происхождения с получением карбонизованной биомассы и пиролизной жидкости;ii) pyrolysis of biomass of plant origin to obtain carbonized biomass and pyrolysis liquid;

iii) разделяют пиролизную жидкость на водосодержащую фракцию и смолистую фракцию, причем смолистая фракция является несмешиваемой с водосодержащей фракцией;iii) separating the pyrolysis liquid into a water-containing fraction and a resinous fraction, the resinous fraction being immiscible with the water-containing fraction;

iv) формируют шихту смешением карбонизованной биомассы с водосодержащей фракцией и смолистой фракцией пиролизной жидкости;iv) form a charge by mixing the carbonized biomass with a water-containing fraction and a resinous fraction of the pyrolysis liquid;

v) формуют шихту в брикет;v) forming the charge into a briquette;

vi) проводят отжиг брикета шихты,vi) annealing the charge briquette,

причем на этапе iv) формирование шихты включает:and at stage iv) the formation of the charge includes:

– смешивание карбонизованной биомассы с водосодержащей фракцией пиролизной жидкости с получением первой смеси;- mixing the carbonized biomass with the aqueous fraction of the pyrolysis liquid to obtain the first mixture;

– смешивание первой смеси со смолистой фракцией пиролизной жидкости с получением шихты.- mixing the first mixture with the resinous fraction of the pyrolysis liquid to obtain a charge.

Для осуществления способа на стадии ii) проводится пиролиз биомассы растительного происхождения при температуре 450-500°С. Осуществление термического разложения в условиях недостатка кислорода является известным приемом получения карбонизованного твердого продукта и пиролизной жидкости. Поэтому для специалиста в области техники не составит труда осуществить данную стадию способа, в связи с чем данная стадия подробно не рассматривается в настоящем изобретении. Однако необходимо отметить, что именно благодаря проведению пиролиза появляется возможность получить топливный брикет с надлежащей теплотворной способностью.For the implementation of the method in stage ii) is the pyrolysis of biomass of plant origin at a temperature of 450-500 ° C. Thermal decomposition under oxygen-deficient conditions is a known technique for producing a carbonized solid and a pyrolysis liquid. Therefore, it will not be difficult for a person skilled in the art to carry out this step of the method, and therefore this step is not discussed in detail in the present invention. However, it should be noted that it is precisely due to pyrolysis that it becomes possible to obtain a fuel briquette with a proper calorific value.

Пиролизную жидкость получали путем конденсации паров парогазовой смеси, образующейся в результате термического разложения исходного сырья растительного происхождения, в системе конденсации с образованием жидких продуктов пиролиза (пиролизной жидкости) и неконденсирующихся газов. Посредством конденсации паров парогазовой смеси получают пиролизную жидкость, которую затем используют в качестве материала для связывания карбонизованной биомассы, что впоследствии позволяет формировать шихту и получать топливный брикет с надлежащей прочностью и надлежащей теплотворной способностью. Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что с точки зрения получения пиролизной жидкости является предпочтительным применение скруббера для конденсации паров парогазовой смеси. В качестве орошающей жидкости может применяться часть предварительно полученной пиролизной жидкости, за счет чего можно дополнительно избежать удорожания процесса ввиду отсутствия необходимости применения дополнительного хладагента, избежать возникновения отходов и дополнительно обогатить получаемую в скруббере пиролизную жидкость органическими углеродсодержащими соединениями.The pyrolysis liquid was obtained by condensation of the vapor of a vapor-gas mixture formed as a result of the thermal decomposition of the raw material of plant origin in the condensation system with the formation of liquid pyrolysis products (pyrolysis liquid) and non-condensable gases. By condensing the vapor of the vapor-gas mixture, a pyrolysis liquid is obtained, which is then used as a material for binding the carbonized biomass, which subsequently makes it possible to form a charge and obtain a fuel briquette with proper strength and proper calorific value. The authors of the present invention have found that from the point of view of obtaining a pyrolysis liquid, it is preferable to use a scrubber for condensing the vapor of a vapor-gas mixture. A part of the previously obtained pyrolysis liquid can be used as a scrubbing liquid, due to which it is possible to additionally avoid an increase in the cost of the process due to the absence of the need to use an additional refrigerant, avoid waste generation and additionally enrich the pyrolysis liquid obtained in the scrubber with organic carbon-containing compounds.

В одном из вариантов осуществления парогазовая смесь дополнительно подвергается предварительному охлаждению до вхождения в скруббер. Предварительное охлаждение осуществляют посредством пропускания рециркулируемых газов через парогазовую смесь, полученную в результате пиролиза биомассы растительного происхождения. При этом, рециркулируемые газы представляют собой неконденсируемую часть парогазовой смеси, выходящую из скруббера, которая была охлаждена в скруббере, но не подверглась конденсации, а сохранилась в виде неконденсирующихся газов. Эту неконденсируемую часть парогазовой смеси в виде рециркулируемых газов отбирают из скруббера и направляют на предварительное охлаждение паров парогазовой смеси, полученной после пиролиза. За счет использования неконденсируемой части парогазовой смеси в качестве рециркулируемых газов для предварительного охлаждения паров парогазовой смеси можно дополнительно достичь улучшенной конденсации паров парогазовой смеси с получением более лучшего выхода пиролизной жидкости. Поскольку выходящие из скруббера рециркулируемые газы представляют собой побочные продукты процесса, то благодаря их повторному использованию можно достичь улучшенного способа с экологической и экономической точки зрения.In one embodiment, the vapor-gas mixture is further pre-cooled before entering the scrubber. Pre-cooling is carried out by passing the recirculated gases through the steam-gas mixture obtained as a result of pyrolysis of biomass of plant origin. At the same time, the recirculated gases represent the non-condensable part of the vapor-gas mixture leaving the scrubber, which was cooled in the scrubber, but did not undergo condensation, but remained in the form of non-condensable gases. This non-condensable part of the steam-gas mixture in the form of recirculated gases is taken from the scrubber and sent to the preliminary cooling of the vapor of the steam-gas mixture obtained after pyrolysis. By using the non-condensable part of the vapor-gas mixture as recycle gases for pre-cooling the vapor of the vapor-gas mixture, it is possible to further achieve improved condensation of the vapor of the vapor-gas mixture to obtain a better yield of the pyrolysis liquid. Since the recycle gases leaving the scrubber are by-products of the process, an improved process from an environmental and economic point of view can be achieved through their reuse.

Полученную в результате пиролиза пиролизную жидкость применяли для связывания карбонизованной биомассы. Однако при применении всей пиролизной жидкости авторами настоящего изобретения не удалось получить топливные брикеты надлежащего качества, так как не удавалось получить однородную массу шихты, а брикеты, полученные в результате формования и отжига полученной шихты, были подвержены сильному растрескиванию.The pyrolysis liquid obtained as a result of pyrolysis was used to bind the carbonized biomass. However, when using all the pyrolysis liquid, the authors of the present invention failed to obtain fuel briquettes of proper quality, since it was not possible to obtain a homogeneous mass of the charge, and the briquettes obtained as a result of molding and annealing of the resulting charge were subject to severe cracking.

В результате проведения многочисленных исследований, авторы настоящего изобретения обнаружили, что полученную в результате пиролиза пиролизную жидкость целесообразно разделять на фракции – водосодержащую фракцию и смолистую фракцию, несмешивающуюся с водосодержащей фракцией, путем отстаивания с охлаждением до температуры пиролизной жидкости в интервале от 20 до 40°С. Причем выход водосодержащей фракции составляет 27-38 % мас., а смолистой фракции соответственно 10-21 % мас. по отношению к массе исходного растительного сырья (в расчете на сухое вещество). При этом выход карбонизованной биомассы составляет 25-36 % мас. Остальное приходится на газообразные продукты, выход которых может составлять около 20-23 % мас.As a result of numerous studies, the authors of the present invention found that it is expedient to separate the pyrolysis liquid obtained as a result of pyrolysis into fractions - a water-containing fraction and a resinous fraction immiscible with the water-containing fraction, by settling with cooling to the temperature of the pyrolysis liquid in the range from 20 to 40 ° C. ... Moreover, the output of the water-containing fraction is 27-38% wt., And the resinous fraction, respectively, 10-21% wt. in relation to the mass of the original plant material (calculated on dry matter). In this case, the yield of carbonized biomass is 25-36% wt. The rest falls on gaseous products, the yield of which can be about 20-23% wt.

Методом газовой хромато-масс спектрометрии в водосодержащей и смолистой фракциях пиролизных жидкостей определялось содержание идентифицируемых классов химических соединений.The content of the identified classes of chemical compounds was determined by gas chromatography-mass spectrometry in the aqueous and resinous fractions of pyrolysis liquids.

Водосодержащая фракция представляет собой водный раствор, содержащий органические/углеродсодержащие вещества/соединения преимущественно кислого характера: кислоты, фенолы. Также в этой фракции в небольшом количестве содержатся кетоны, спирты, гетероциклические соединения.The water-containing fraction is an aqueous solution containing organic / carbon-containing substances / compounds of a predominantly acidic nature: acids, phenols. Also, this fraction contains a small amount of ketones, alcohols, heterocyclic compounds.

Смолистая фракция пиролизной жидкости представляет собой органическую высокоуглеродистую фазу, преимущественно обогащенную ароматическими, фенольными, сложноэфирными соединениями, а также высшими карбоновыми кислотами. The resinous fraction of the pyrolysis liquid is an organic high-carbon phase, mainly enriched in aromatic, phenolic, ester compounds, as well as higher carboxylic acids.

Полученные данные согласуются с литературными источниками (Кузьмина Р.И. Пирогенетическая переработка некоторых древесных отходов и отходов лущения семян / Р.И. Кузьмина, С.Н. Штыков, К.Е. Панкин, Ю.В. Иванова, Т.Г. Панина // Химия растительного сырья. – 2010. – № 3. – С. 61-65.), где отмечается, что материалы древесного и недревесного происхождения в сходных технологических условиях дают близкий по составу набор продуктов пиролиза.The obtained data are consistent with literature sources (Kuzmina R.I. Pyrogenetic processing of some wood waste and seed peeling waste / R.I. Kuzmina, S.N. Shtykov, K.E. Pankin, Yu.V. Ivanova, T.G. Panina // Chemistry of vegetable raw materials. - 2010. - No. 3. - P. 61-65.), Where it is noted that materials of wood and non-wood origin in similar technological conditions give a set of pyrolysis products that are similar in composition.

Таким образом, водосодержащая и смолистая фракции характеризуются наличием углеродсодержащих соединений, которые дополнительно могут обогатить углеродом получаемый топливный брикет для повышения его теплотворной способности/теплоты сгорания.Thus, the water-containing and resinous fractions are characterized by the presence of carbon-containing compounds, which can additionally enrich the resulting fuel briquette with carbon to increase its calorific value / calorific value.

Для оценки количества образующегося коксового остатка из пиролизной жидкости, образующегося при термическом воздействии на пиролизную жидкость, был проведен термогравиметрический анализ смолистой фракции пиролизной жидкости, ввиду большего в ней содержания углеродсодержащих соединений по сравнению с водосодержащей фракцией. To assess the amount of coke residue formed from the pyrolysis liquid, formed by thermal action on the pyrolysis liquid, a thermogravimetric analysis of the resinous fraction of the pyrolysis liquid was carried out, due to the higher content of carbon-containing compounds in it in comparison with the water-containing fraction.

При термическом разложении карбонизованный остаток смолистой фракции пиролизной жидкости составляет 7-10% от исходной массы смолистой фракции. Общая потеря массы смолистой фракции при проведении пиролиза при 600°С составляет 90-93 % мас. During thermal decomposition, the carbonized residue of the resinous fraction of the pyrolysis liquid is 7-10% of the initial mass of the resinous fraction. The total weight loss of the resinous fraction during pyrolysis at 600 ° C is 90-93% wt.

Для оценки возможности применения в шихте пиролизной жидкости без понижения теплотворной способности/теплоты сгорания топливного брикета была определена теплота сгорания образцов шихты, полученных смешением смолистой фракции пиролизной жидкости с карбонизованной биомассой без брикетирования и прессования. To assess the possibility of using a pyrolysis liquid in the charge without lowering the calorific value / heat of combustion of the fuel briquette, the heat of combustion of the batch samples obtained by mixing the resinous fraction of the pyrolysis liquid with carbonized biomass without briquetting and pressing was determined.

Образцы шихты были приготовлены с различным содержанием смолистой фракции пиролизной жидкости в 10, 30, 50, 70, 100% мас. с последующим отжигом в керамических тиглях до температуры 900°С.Samples of the charge were prepared with different contents of the resinous fraction of the pyrolysis liquid in 10, 30, 50, 70, 100% wt. followed by annealing in ceramic crucibles to a temperature of 900 ° C.

Результаты экспериментов представлены в таблице 1.The experimental results are presented in table 1.

Таблица 1. Физико-химические показатели образцов шихты со смолистой фракцией пиролизной жидкости лузги семян подсолнечника.Table 1. Physicochemical indicators of samples of the charge with the resinous fraction of the pyrolysis liquid of the husk of sunflower seeds.

Содержание смолистой фракции пиролизной жидкости, %Resinous fraction content of pyrolysis liquid,% Зольность, масс. %.Ash content, mass. %. Теплота сгорания(теплотворная способность), кДж/кг, Calorific value (calorific value), kJ / kg, 10ten 8,9-9,18.9-9.1 28950-2901028950-29010 5050 7,1-7,57.1-7.5 29640-2970529640-29705 7070 6,1-6,76.1-6.7 30000-3007030000-30070 100100 2,0-2,62.0-2.6 29360-2942029360-29420

Как видно из таблицы 1, смолистая фракция пиролизной жидкости не приводит к ухудшению теплотворной способности образца. Кроме того, из таблицы 1 видно, что введение смолистой фракции пиролизной жидкости может привести к понижению зольности образца, что является немаловажным фактором для применения топливного брикета в топливных, плавильных печах.As can be seen from table 1, the resinous fraction of the pyrolysis liquid does not lead to a deterioration in the calorific value of the sample. In addition, Table 1 shows that the introduction of a resinous fraction of the pyrolysis liquid can lead to a decrease in the ash content of the sample, which is an important factor for the use of a fuel briquette in fuel and smelting furnaces.

Более того, авторы изобретения обнаружили, что за счет того, что смолистая фракция содержит большое количество углеродсодержащих соединений, становится возможным в целом получить надлежащую теплотворную способность карбонизованной биомассы и, как следствие, топливного брикета за счет добавления к биомассе смолистой фракции пиролизной жидкости. Moreover, the inventors have found that due to the fact that the resinous fraction contains a large amount of carbon-containing compounds, it becomes possible to generally obtain the proper calorific value of the carbonized biomass and, as a consequence, the fuel briquette by adding a resinous fraction of the pyrolysis liquid to the biomass.

В таблице 2 представлены результаты испытаний на определение основных параметров, характеризующих свойства карбонизованной биомассы, полученной в результате пиролиза.Table 2 shows the results of tests to determine the main parameters characterizing the properties of carbonized biomass obtained as a result of pyrolysis.

Таблица 2. Физико-химические показатели карбонизованной биомассы Table 2. Physicochemical indicators of carbonized biomass

Наименование показателяIndicator name Значение результата испытанияTest result value Зольность* по результатам термогравиметрии при нагревании до 900°С со скоростью нагрева 10К/минAsh content * based on thermogravimetry results when heated to 900 ° C at a heating rate of 10K / min 10,3-10,9%10.3-10.9% Теплота сгорания (теплотворная способность)**Calorific value (calorific value) ** 29953-31827 кДж/кг29953-31827 kJ / kg Влажность*Humidity* 2,1-2,8%2.1-2.8% Содержание летучих веществVolatile content 9,8-10,5%9.8-10.5%

* значения параметров могут быть определены любым известным способом в данной области техники, например, согласно ГОСТ 33625* parameter values can be determined by any known method in the art, for example, according to GOST 33625

** теплота сгорания определялась в бомбовом калориметре IKA 5000.** calorific value was determined using an IKA 5000 bomb calorimeter.

Указанные данные относятся к карбонизованной биомассе из лузги подсолнечника, полученной ее пиролизом. При этом, следует отметить, что показатели для других источников биомассы будут сопоставимы.The specified data refer to the carbonized biomass from sunflower husk obtained by pyrolysis. At the same time, it should be noted that the indicators for other sources of biomass will be comparable.

Сравнение данных из таблиц 1 и 2 указывает на сопоставимость результатов по теплотворной способности и свидетельствует о возможности использования пиролизной жидкости в формировании топливного брикета с получением надлежащей теплотворной способности.Comparison of the data from Tables 1 and 2 indicates the comparability of the results in terms of calorific value and indicates the possibility of using the pyrolysis liquid in the formation of a fuel briquette with obtaining the proper calorific value.

При получении топливного брикета посредством брикетирования шихты, состоящей из карбонизованной биомассы и только смолистой фракции пиролизной жидкости, авторами настоящего изобретения было выяснено, что добавление к карбонизованной биомассе только смолистой фракции пиролизной жидкости не приводит к равномерному перераспределению этой фракции среди частиц карбонизованной биомассы ввиду ее высокой вязкости. В результате не происходит образование однородно перемешанной шихты, и шихта по существу не формуется в брикеты. Однако, если все же получить формованный продукт из подобной неоднородной шихты, то полученный продукт имеет очень низкую и неудовлетворительную прочность ввиду неоднородности исходного материала.When obtaining a fuel briquette by briquetting a charge consisting of carbonized biomass and only a resinous fraction of a pyrolysis liquid, the authors of the present invention found that the addition of only a resinous fraction of a pyrolysis liquid to the carbonized biomass does not lead to a uniform redistribution of this fraction among the particles of carbonized biomass due to its high viscosity ... As a result, the formation of a uniformly mixed batch does not occur, and the batch is essentially not formed into briquettes. However, if a molded product is nevertheless obtained from such a non-uniform batch, the resulting product has very low and unsatisfactory strength due to the heterogeneity of the starting material.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что наряду со смолистой фракцией к карбонизованной биомассе также можно добавлять водосодержащую фракцию пиролизной жидкости. Поскольку водосодержащая фракция пиролизной жидкости как уже выше упоминалась также содержит в своем составе органические/углеродсодержащие соединения, которые могут внести дополнительный вклад в повышение выхода топливного брикета за счет карбонизации органических соединений, то авторы настоящего изобретения добавляли водосодержащую фракцию к карбонизованной биомассе, тем самым вводили её в состав шихты.The present inventors have found that in addition to the resinous fraction, it is also possible to add the aqueous fraction of the pyrolysis liquid to the carbonized biomass. Since the aqueous fraction of the pyrolysis liquid, as already mentioned above, also contains organic / carbon-containing compounds in its composition, which can further contribute to increasing the yield of the fuel briquette due to the carbonization of organic compounds, the authors of the present invention added the aqueous fraction to the carbonized biomass, thereby introducing it the composition of the charge.

В ходе многочисленных исследований авторами настоящего изобретения было выяснено, что для получения топливного брикета, содержащего водосодержащую фракцию и смолистую фракцию пиролизной жидкости, определяющее значение для формирования конечного топливного брикета с однородной структурой, образующейся после его отжига, играет порядок смешения фракций пиролизной жидкости, и само наличие обеих фракций. Как уже было указано выше, присутствие только смолистой фракции не приводит к формованию продукта надлежащей прочности. Например, при высушивании при комнатной температуре наблюдается крошение ребер брикета, а при отжиге даже обвал его граней. Причину данного явления авторы изобретения усматривают в неравномерном промешивании шихты из-за налипания смолистой фракции на рабочие элементы смесителя.In the course of numerous studies, the authors of the present invention have found that to obtain a fuel briquette containing a water-containing fraction and a resinous fraction of a pyrolysis liquid, which is of decisive importance for the formation of a final fuel briquette with a homogeneous structure formed after its annealing, the order of mixing the fractions of the pyrolysis liquid plays a role. the presence of both factions. As already mentioned above, the presence of only the resinous fraction does not lead to the formation of a product of adequate strength. For example, when drying at room temperature, crumbling of the briquette edges is observed, and during annealing, even a collapse of its edges. The authors of the invention see the reason for this phenomenon in the uneven mixing of the mixture due to the adhesion of the resinous fraction to the working elements of the mixer.

Смешение карбонизованной биомассы только с водосодержащей фракцией пиролизной жидкости приводит к возможности формования шихты в брикеты, но прочность брикетов после отжига не соответствует необходимой прочности. По мнению авторов, это может быть вызвано разным коэффициентом теплового расширения органической/углеродсодержащей массы карбонизованной биомассы и воды с растворенными в ней органическими/углеродсодержащими веществами, содержащимися в водосодержащей фракции, что может приводить к зарождению трещин, увеличивающихся в ходе прохождения всего этапа отжига, и как результат получению брикета недостаточной прочности.Mixing the carbonized biomass only with the hydrous fraction of the pyrolysis liquid leads to the possibility of forming the charge into briquettes, but the strength of the briquettes after annealing does not correspond to the required strength. According to the authors, this may be caused by a different coefficient of thermal expansion of the organic / carbon-containing mass of carbonized biomass and water with dissolved organic / carbon-containing substances contained in the water-containing fraction, which can lead to the initiation of cracks that increase during the passage of the entire annealing stage, and as a result of obtaining a briquette of insufficient strength.

При этом было выяснено, что смешение карбонизованной биомассы с водосодержащей фракцией, и только последующее смешение образовавшейся смеси со смолистой фракцией приводит к меньшему налипанию смолистой фракции к рабочим элементам смесителя, более однородному промешиванию смеси, что подтверждается данными полученными в результате исследования под микроскопами поверхности топливного брикета, полученного после отжига, где наблюдается равномерное распределение смолистой фракции между частицами карбонизованной биомассы, чего невозможно добиться без участия водосодержащей фракции пиролизной жидкости. В результате такое смешение и в таком порядке водосодержащей и смолистой фракций с карбонизованной биомассой приводит к получению топливного брикета с однородной структурой, и с показателями механической прочности и теплотворной способности, пригодными для применения в топливных, плавильных печах. At the same time, it was found that mixing the carbonized biomass with the water-containing fraction, and only the subsequent mixing of the resulting mixture with the resinous fraction leads to less adhesion of the resinous fraction to the working elements of the mixer, more homogeneous mixing of the mixture, which is confirmed by the data obtained as a result of studying the surface of the fuel briquette under microscopes obtained after annealing, where there is a uniform distribution of the resinous fraction between the particles of the carbonized biomass, which cannot be achieved without the participation of the aqueous fraction of the pyrolysis liquid. As a result, such a mixing and in this order of the aqueous and resinous fractions with the carbonized biomass leads to the production of a fuel briquette with a homogeneous structure, and with indicators of mechanical strength and heating value suitable for use in fuel, smelting furnaces.

Дополнительно было обнаружено, что на возможность получения однородной пластичной массы, способной подвергаться формованию в брикеты, влияет определённое количество добавляемой водосодержащей фракции и смолистой фракции пиролизной жидкости к карбонизованной биомассе на стадии формирования шихты.Additionally, it was found that the possibility of obtaining a homogeneous plastic mass capable of being molded into briquettes is influenced by a certain amount of added aqueous fraction and resinous fraction of the pyrolysis liquid to the carbonized biomass at the stage of charge formation.

В ходе экспериментов была выяснена предпочтительная рецептура брикета, которая позволяет проводить формование шихты в брикеты с последующим получением брикетов с надлежащей механической прочностью и теплотворной способностью:In the course of the experiments, the preferred briquette formulation was found, which allows molding the charge into briquettes, followed by obtaining briquettes with the proper mechanical strength and calorific value:

– содержание карбонизованной биомассы составляет 38-43 масс. %;- the content of carbonized biomass is 38-43 wt. %;

– содержание смолистой фракции пиролизной жидкости составляет 7-12 масс. %;- the content of the resinous fraction of the pyrolysis liquid is 7-12 wt. %;

– содержание водосодержащей фракции пиролизной жидкости составляет 45-55 масс. %, более предпочтительно 50 масс. %. - the content of the aqueous fraction of the pyrolysis liquid is 45-55 mass. %, more preferably 50 wt. %.

Содержание каждого компонента шихты приведено в расчете на общую массу шихты.The content of each component of the charge is given based on the total weight of the charge.

Также, с целью обеспечения формования шихты в брикеты с последующим получением брикетов с надлежащей механической прочностью и теплотворной способностью, предпочтительно применять следующие соотношения:Also, in order to ensure the molding of the charge into briquettes with the subsequent receipt of briquettes with proper mechanical strength and calorific value, it is preferable to use the following ratios:

отношение количества водосодержащей фракции пиролизной жидкости к количеству смолистой фракции пиролизной жидкости на этапе составляет от 4:1 до 7:1 по массе;the ratio of the amount of the aqueous fraction of the pyrolysis liquid to the amount of the resinous fraction of the pyrolysis liquid at the stage is from 4: 1 to 7: 1 by weight;

отношение количества карбонизованной биомассы к количеству водосодержащей фракции пиролизной жидкости составляет от 0,76:1 до 0,86:1 по массе; the ratio of the amount of carbonized biomass to the amount of the hydrous fraction of the pyrolysis liquid is from 0.76: 1 to 0.86: 1 by weight;

отношение количества карбонизованной биомассы к количеству смолистой фракции пиролизной жидкости составляет от 3,2:1 до 6,1:1 по массе.the ratio of the amount of carbonized biomass to the amount of resinous fraction of the pyrolysis liquid is from 3.2: 1 to 6.1: 1 by weight.

Такой состав шихты способствует не только получению однородной пластичной массы для брикетирования и уменьшению выделение пыли при смешении, но также уменьшает налипание шихты к рабочим элементам смесителя, что может быть обусловлено образованием коллоидной системы из компонентов шихты, которая ограничивает контакт налипающих частиц с рабочими элементами смесителя.Such a composition of the charge contributes not only to obtaining a homogeneous plastic mass for briquetting and reducing the emission of dust during mixing, but also reduces the adhesion of the charge to the working elements of the mixer, which may be due to the formation of a colloidal system from the components of the mixture, which limits the contact of adhering particles with the working elements of the mixer.

Авторами настоящего изобретения также было обнаружено, что для получения брикета с необходимой горячей прочностью можно добавлять коксовую крошку к карбонизованной биомассе на стадии формирования шихты в количестве 5-15%мас., предпочтительно 5-10% мас., в расчете на общую массу карбонизованной биомассы и коксовой крошки. Наряду с увеличением прочности брикета коксовая крошка может дополнительно оказывать влияние на его реакционную способность, приводя к ее понижению. Также, авторы настоящего изобретения обнаружили, что добавление коксовой крошки (например, коксовой крошки кокса на основе каменного угля) положительным образом сказывается на горячей прочности брикета, так как кокс на основе каменного угля имеет высокое значение прочности при повышенных температурах. При этом, было обнаружено, что добавление коксовой крошки (например, коксовой крошки кокса на основе каменного угля) выше 15% мас. приводит к снижению однородности шихты после смешения карбонизованной биомассы с фракциями пиролизной жидкости, что в результате ведет к ухудшению при формовании шихты в брикет.The authors of the present invention have also found that to obtain a briquette with the required hot strength, coke chips can be added to the carbonized biomass at the stage of batch formation in an amount of 5-15 wt.%, Preferably 5-10 wt.%, Based on the total weight of the carbonized biomass. and coke chips. Along with an increase in the strength of the briquette, coke crumbs can additionally affect its reactivity, leading to its decrease. Also, the present inventors have found that the addition of coke chips (eg, coal-based coke coke) has a positive effect on the hot briquette strength, since the coal-based coke has a high strength value at elevated temperatures. At the same time, it was found that the addition of coke chips (for example, coke coke based on coal) is higher than 15% wt. leads to a decrease in the homogeneity of the charge after mixing the carbonized biomass with fractions of the pyrolysis liquid, which as a result leads to deterioration in the formation of the charge into a briquette.

Коксовую крошку добавляют к карбонизованной биомассе до добавления водосодержащей фракции пиролизной жидкости, чтобы при последующем смешивании с водосодержащей фракцией пиролизной жидкости с получением первой смеси и смешиванием первой смеси со смолистой фракцией пиролизной жидкости получать однородную шихту, в которой коксовая крошка равномерно распределена по всей массе. В качестве коксовой крошки может, например, применяться коксовая крошка кокса на основе каменного угля, металлургического кокса.Coke crumbs are added to the carbonized biomass before the addition of the aqueous fraction of the pyrolysis liquid, so that upon subsequent mixing with the aqueous fraction of the pyrolysis liquid to obtain the first mixture and mixing the first mixture with the resinous fraction of the pyrolysis liquid, a homogeneous charge is obtained in which the coke crumb is evenly distributed throughout the mass. As coke crumb, for example, coke crumb of coke based on coal, metallurgical coke can be used.

Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что с точки зрения получения отдельных водосодержащей и смолистой фракции пиролизной жидкости разделение пиролизной жидкости на водосодержащую фракцию и смолистую фракцию предпочтительно осуществлять посредством отстаивания. Разделение можно проводить и другими подходящими способами, однако применение метода отстаивания пиролизной жидкости для ее разделения является экономически целесообразным и позволяет разделять пиролизную жидкость именно на водосодержащую фракцию и смолистую фракцию пиролизной жидкости, несмешивающуюся с водосодержащей фракцией пиролизной жидкости, которые впоследствии применяют для получения топливного брикета с надлежащей прочностью и теплотворной способностью. Дополнительно, авторы настоящего изобретения обнаружили, что для лучшего разделения пиролизной жидкости на указанные фракции можно проводить отстаивание пиролизной жидкости с одновременным ее охлаждением. При этом, еще более предпочтительно с точки зрения разделения фракций является охлаждение пиролизной жидкости до температуры в интервале от 20 до 40°С. Также, является предпочтительным проводить отстаивание пиролизной жидкости в течение 24-48 часов для её более лучшего разделения.The inventors of the present invention have found that from the point of view of obtaining a separate aqueous and resinous fraction of the pyrolysis liquid, the separation of the pyrolysis liquid into a water-containing fraction and a resinous fraction is preferably carried out by settling. The separation can be carried out by other suitable methods, however, the use of the method of settling the pyrolysis liquid for its separation is economically feasible and makes it possible to separate the pyrolysis liquid into the water-containing fraction and the resinous fraction of the pyrolysis liquid, immiscible with the water-containing fraction of the pyrolysis liquid, which are subsequently used to obtain a fuel briquette with proper strength and calorific value. Additionally, the inventors of the present invention have found that for better separation of the pyrolysis liquid into these fractions, it is possible to settle the pyrolysis liquid with simultaneous cooling. In this case, even more preferable from the point of view of fractionation is cooling the pyrolysis liquid to a temperature in the range from 20 to 40 ° C. Also, it is preferable to settle the pyrolysis liquid for 24-48 hours for better separation.

Согласно настоящему изобретению пиролизную жидкость получают посредством конденсации паров парогазовой смеси, полученной при пиролизе биомассы растительного происхождения. Данный способ получения пиролизной жидкости является наиболее эффективным с точки зрения временных затрат и затрат ресурсов. Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что наиболее эффективным способом конденсации паров парогазовой смеси с получением пиролизной жидкости надлежащего состава является конденсация с применением скруббера. При этом, орошающая жидкость в скруббере предпочтительно представляет собой пиролизную жидкость, которая была предварительно получена. За счет применения пиролизной жидкости в качестве орошающей жидкости можно избежать удорожания процесса, при этом получая на выходе из скруббера пиролизную жидкость имеющую надлежащий состав для последующего разделения и смешения с карбонизованной массой. При этом, авторы настоящего изобретения также обнаружили, что применение пиролизной жидкости в качестве орошающей жидкости приводит к дополнительному обогащению пиролизной жидкости, получаемой в скруббере, органическими/углеродсодержащими соединениями, т.е. дополнительному обогащению углеродом, что в свою очередь позволяет получать топливный брикет с необходимой теплотворной способностью.According to the present invention, a pyrolysis liquid is obtained by condensation of vapors of a vapor-gas mixture obtained by pyrolysis of biomass of plant origin. This method of obtaining a pyrolysis liquid is the most efficient in terms of time and resource costs. The authors of the present invention have found that the most effective way to condense the vapor of a steam-gas mixture to obtain a pyrolysis liquid of the proper composition is condensation using a scrubber. Meanwhile, the scrubbing liquid in the scrubber is preferably a pyrolysis liquid that has been previously produced. By using a pyrolysis liquid as a scrubbing liquid, it is possible to avoid an increase in the cost of the process, while obtaining at the outlet of the scrubber a pyrolysis liquid having the proper composition for subsequent separation and mixing with the carbonized mass. At the same time, the inventors of the present invention have also found that the use of the pyrolysis liquid as a scrubbing liquid leads to an additional enrichment of the pyrolysis liquid obtained in the scrubber with organic / carbon-containing compounds, i.e. additional enrichment with carbon, which in turn makes it possible to obtain a fuel briquette with the required heating value.

Согласно настоящему изобретению, пары парогазовой смеси, образующиеся при пиролизе, также подвергают предварительному охлаждению рециркулируемыми газами, причем рециркулируемые газы представляют собой неконденсируемую часть парогазовой смеси, выходящую из скруббера. Благодаря использованию неконденсируемой части парогазовой смеси, выходящей из скруббера, в качестве охлаждающих рециркулируемых газов можно обеспечивать рециркулируемый процесс, что улучшает экологичность процесса в целом. Также, использование неконденсируемой части парогазовой смеси в качестве охлаждающих рециркулируемых газов позволяет избежать удорожание процесса, ввиду отсутствия необходимости в использовании других хладагентов. При этом, предварительное охлаждение паров парогазовой смеси позволяет дополнительно улучшать конденсацию паров для получения пиролизной жидкости необходимого состава. According to the present invention, the vapor of the vapor-gas mixture formed during pyrolysis is also subjected to pre-cooling with recycle gases, and the recycle gases represent the non-condensable part of the vapor-gas mixture leaving the scrubber. By using the non-condensable part of the steam-gas mixture leaving the scrubber as cooling recycle gases, it is possible to provide a recycle process, which improves the environmental friendliness of the process as a whole. Also, the use of the non-condensable part of the vapor-gas mixture as cooling recirculated gases allows avoiding the rise in the cost of the process, since there is no need to use other refrigerants. At the same time, the preliminary cooling of the vapor of the vapor-gas mixture makes it possible to further improve the condensation of the vapor to obtain a pyrolysis liquid of the required composition.

Не ограничивая себя теорией, авторы настоящего изобретения считают, что благодаря наличию во фракциях пиролизной жидкости органических/углеродсодержащий соединений/веществ, выделяющихся при пиролизе биомассы растительного происхождения, можно получать брикет с необходимой механической прочностью и теплотворной способностью. В рамках настоящего изобретения под «водосодержащей фракцией» подразумевается фракция пиролизной жидкости, имеющая повышенное содержание воды и пониженное содержание органических/углеродсодержащих соединений/веществ по сравнению со смолистой фракцией пиролизной жидкости. В рамках настоящего изобретения под «смолистой фракцией» подразумевается фракция пиролизной жидкости, по существу свободная от воды и имеющая повышенное содержание органических/углеродсодержащих соединений/веществ по сравнению с водосодержащей фракцией пиролизной жидкости. Термин «по существу свободная от воды» означает, что содержание воды в смолистой фракции составляет от 1 до 5 масс.%. Указанные фракции пиролизной жидкости не смешиваются друг с другом или по существу не смешиваются друг с другом без приложения механического усилия и при температуре ниже 40ºС. Под термином «теплотворная способность» понимается теплота полного сгорания единицы массы вещества. Под «органическими/углеродсодержащими веществами/соединениями» понимаются органические углеродсодержащие соединения. Под «горячей прочностью» понимается способность брикета выдерживать температуры до 800ºС при приложении к нему нагрузки без разрушения в течение 40-60 мин в условиях работы вагранки.Without limiting themselves by theory, the authors of the present invention believe that due to the presence in the fractions of the pyrolysis liquid organic / carbon-containing compounds / substances released during the pyrolysis of biomass of plant origin, it is possible to obtain a briquette with the necessary mechanical strength and calorific value. In the context of the present invention, the term “water-containing fraction” means a fraction of the pyrolysis liquid having an increased water content and a lower content of organic / carbon-containing compounds / substances in comparison with the resinous fraction of the pyrolysis liquid. In the context of the present invention, the term “resinous fraction” means a fraction of the pyrolysis liquid which is substantially free of water and has an increased content of organic / carbonaceous compounds / substances in comparison with the aqueous fraction of the pyrolysis liquid. The term "substantially free of water" means that the water content of the resinous fraction is 1 to 5% by weight. These fractions of the pyrolysis liquid do not mix with each other or essentially do not mix with each other without the application of mechanical force and at temperatures below 40 ° C. The term "calorific value" refers to the heat of complete combustion of a unit mass of a substance. By "organic / carbonaceous substances / compounds" is meant organic carbonaceous compounds. Hot strength is understood as the ability of the briquette to withstand temperatures up to 800 ° C when a load is applied to it without destruction for 40-60 minutes under the conditions of the cupola's operation.

Дополнительно было выявлено, что на получение прочного продукта с заданными теплотворными характеристиками также играет роль форма брикета. Экспериментально было установлено, что брикеты лещадной формы, ширина либо толщина которых меньше длины более чем в два-три раза, как, например, форма кирпича, не приводят к получению продукта с необходимой механической прочностью. Такая форма брикета на этапе отжига приводит к растрескиванию брикета. Экспериментальным путем была установлена наиболее оптимальная форма брикета в виде куба с длиной сторон в интервале 90-125 мм, которая достигается прессованием шихты с усилием на штоке пресса от 1 до 2 т, в результате чего объем брикета уменьшается на 30%, с последующим отжигом в интервале температур 150-700°С. Также для более равномерного термического воздействия на стадии отжига в центральной части куба предусмотрено отверстие. Роль отверстия в кубе брикета заключается в следующем:In addition, it was revealed that the shape of the briquette also plays a role in obtaining a durable product with a given calorific value. It was experimentally found that flaky briquettes, the width or thickness of which is more than two to three times less than the length, such as the shape of a brick, do not lead to a product with the required mechanical strength. This shape of the briquette at the stage of annealing leads to cracking of the briquette. Experimentally, the most optimal shape of a briquette in the form of a cube with a side length in the range of 90-125 mm was established, which is achieved by pressing the charge with an effort on the press rod from 1 to 2 tons, as a result of which the volume of the briquette is reduced by 30%, followed by annealing in temperature range 150-700 ° C. Also, for a more uniform thermal effect at the annealing stage, a hole is provided in the central part of the cube. The role of the hole in the briquette cube is as follows:

– во-первых, наличие отверстия способствует равномерному прогреву брикета, что может понизить напряжение на контактных участках между частицами карбонизованной биомассы вследствие равномерного теплового расширения компонентов шихты в ходе прогрева брикета. Как результат, ввиду отсутствия перепада теплового расширения внутри брикета, предотвращается его растрескивание, поскольку происходит более равномерная усадка, таким образом, форма также влияет на получение прочного брикета.- firstly, the presence of a hole promotes uniform heating of the briquette, which can reduce the stress at the contact areas between the particles of carbonized biomass due to the uniform thermal expansion of the charge components during the heating of the briquette. As a result, due to the absence of a thermal expansion difference within the briquette, cracking is prevented, since a more uniform shrinkage occurs, thus the shape also affects the production of a strong briquette.

– во-вторых, перфорация брикетов позволит снизить выбросы в атмосферу из-за увеличения полноты сгорания брикетов при их применении, что способствует получению экологически чистого топливного продукта.- secondly, the perforation of briquettes will reduce emissions into the atmosphere due to an increase in the completeness of combustion of briquettes during their use, which contributes to the production of an environmentally friendly fuel product.

При этом, было обнаружено, что выполнение отверстия в топливном брикете таким, что диаметр отверстия к стороне куба составляет 1:4, позволяет получать дополнительно более прочный и экологически чистый топливный продукт, как указано выше.At the same time, it was found that making the hole in the fuel briquette such that the diameter of the hole to the side of the cube is 1: 4 makes it possible to obtain an additionally stronger and more environmentally friendly fuel product, as mentioned above.

Дополнительно было выявлено, что отжиг топливного брикета предпочтительно следует проводить в интервале температур 150-900°С, более предпочтительно 150-700°С для получения брикета необходимого качества, имеющего надлежащую механическую прочность и теплотворную способность.Additionally, it has been found that the annealing of the fuel briquette should preferably be carried out in the temperature range of 150-900 ° C, more preferably 150-700 ° C to obtain a briquette of the required quality having proper mechanical strength and heating value.

Таким образом, смешивание карбонизованной биомассы с водосодержащей фракцией пиролизной жидкости с получением первой смеси и последующим смешиванием первой смеси со смолистой фракцией пиролизной жидкости с получением шихты, которую формуют, предпочтительно формуют в куб, и подвергают отжигу при температуре 150-900°С, более предпочтительно при температуре 150-700°С, еще более предпочтительно при температуре 700°С, приводит к получению прочного топливного брикета с необходимой теплотворной способностью топлива.Thus, mixing the carbonized biomass with the aqueous fraction of the pyrolysis liquid to obtain the first mixture and then mixing the first mixture with the resinous fraction of the pyrolysis liquid to obtain a charge, which is molded, preferably formed into a cube, and subjected to annealing at a temperature of 150-900 ° C, more preferably at a temperature of 150-700 ° C, even more preferably at a temperature of 700 ° C, results in a durable fuel briquette with the required fuel calorific value.

При этом следует отметить, что отжиг брикета в диапазоне 700-900°С приводит к увеличению горячей прочности брикета, что расширяет диапазон применения брикета в вагранках с увеличенным объемом загрузки шихты. Однако данный температурный диапазон отжига приводит к увеличению энергозатрат на формирование брикета, что не всегда является приемлемым.It should be noted that the annealing of the briquette in the range of 700-900 ° C leads to an increase in the hot strength of the briquette, which expands the range of application of the briquette in cupolas with an increased volume of charge loading. However, this temperature range of annealing leads to an increase in energy consumption for briquette formation, which is not always acceptable.

Для получения шихты с равномерным распределением фракций пиролизной жидкости между частицами карбонизованной биомассы процесс формирования шихты осуществляют следующим образом:To obtain a charge with a uniform distribution of the fractions of the pyrolysis liquid between the particles of carbonized biomass, the process of forming the charge is carried out as follows:

– смешивание карбонизованной биомассы с водосодержащей фракцией пиролизной жидкости с получением первой смеси, при этом перемешивание можно осуществлять со скоростью вращения смесителя 10-20 об/мин., предпочтительно 15 об/мин.;- mixing the carbonized biomass with the aqueous fraction of the pyrolysis liquid to obtain the first mixture, while the mixing can be carried out at a mixer rotation speed of 10-20 rpm, preferably 15 rpm;

– смешивание первой смеси со смолистой фракцией пиролизной жидкости с получением шихты.- mixing the first mixture with the resinous fraction of the pyrolysis liquid to obtain a charge.

Смешение карбонизованной массы с водосодержащей и смолистой фракцией пиролизной жидкости можно осуществлять в любом подходящем для данных целей смесителе. Однако авторами настоящего изобретения было обнаружено, что с точки зрения получения дополнительно более однородной смеси частиц карбонизованной биомассы с водосодержащей и смолистой фракциями пиролизной смолы и, как следствие, надлежащей прочностью брикета, для смешения можно использовать лопастной смеситель.The mixing of the carbonized mass with the aqueous and resinous fraction of the pyrolysis liquid can be carried out in any mixer suitable for these purposes. However, the present inventors have found that from the point of view of obtaining an additionally more homogeneous mixture of carbonized biomass particles with hydrous and resinous fractions of pyrolysis resin and, as a consequence, proper briquette strength, a paddle mixer can be used for mixing.

Авторами настоящего изобретения было также обнаружено, что дополнительно улучшить прочность брикета можно за счет уплотнения полученной шихты. Уплотнение можно проводить 10-кратным проминанием для равномерной пропитки, измельчения, удаления воздуха и придания шихте пластичной структуры. Для этих целей может использоваться любой смеситель, обеспечивающий гомогенизацию шихты. Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что вальцовый смеситель с частотой вращения вальцов 90-110 об/мин является наиболее предпочтительным оборудованием, предназначенным для этих целей.The authors of the present invention have also found that it is possible to further improve the strength of the briquette by compacting the resulting batch. Compaction can be carried out by 10-fold puncturing for uniform impregnation, crushing, air removal and giving the charge a plastic structure. For these purposes, any mixer can be used that ensures the homogenization of the batch. The present inventors have found that a roll mixer with a roll speed of 90-110 rpm is the most preferred equipment for this purpose.

Полученную пропитанную шихту можно формовать на прессе с расчетным усилием на штоке от 1 до 2 т, что позволяет получать брикет с надлежащей механической прочностью. Во время прессования объем брикета уменьшается на 20-30%. Экспериментальным путем было установлено, что наиболее предпочтительной формой брикета для улучшения теплообмена, улучшения прочности и облегчения выхода летучих веществ является форма близкая к кубической со сторонами куба 90-125 мм со сквозным отверстием в центральной части куба.The resulting impregnated charge can be molded on a press with a design force on the rod from 1 to 2 tons, which makes it possible to obtain a briquette with the proper mechanical strength. During pressing, the volume of the briquette is reduced by 20-30%. It was experimentally found that the most preferred shape of the briquette to improve heat transfer, improve strength and facilitate the release of volatile substances is a shape close to cubic with cube sides 90-125 mm with a through hole in the central part of the cube.

Полученные сырые брикеты подсушивались на воздухе при комнатной температуре в течение периода от 72 до 170 часов, в результате чего удаляются излишки фракций пиролизной жидкости, что в свою очередь позволяет получать дополнительно более однородную и прочную структуру брикета после последующего отжига.The obtained raw briquettes were dried in air at room temperature for a period from 72 to 170 hours, as a result of which excess fractions of the pyrolysis liquid were removed, which, in turn, made it possible to obtain an additional more uniform and durable briquette structure after subsequent annealing.

В дальнейшем сформованную в брикеты шихту подвергают отжигу с получением топливных брикетов. Процесс отжига проводят при температурах 150-700°С. При использовании данных температур можно получать топливный брикет, имеющий надлежащую механическую прочность и теплотворную способность.Subsequently, the charge formed into briquettes is subjected to annealing to obtain fuel briquettes. The annealing process is carried out at temperatures of 150-700 ° C. By using these temperatures, it is possible to obtain a fuel briquette having proper mechanical strength and heating value.

Авторами настоящего изобретения было обнаружено, что с точки зрения улучшения механической прочности брикета процесс отжига можно проводить следующим образом:The inventors of the present invention have found that, in terms of improving the mechanical strength of the briquette, the annealing process can be carried out as follows:

– сушка: 150°С – 6 часов, 200°С – 6 часов, 250°С – 6 часов, суммарно 24 часа с учетом выхода на заданную температуру;- drying: 150 ° С - 6 hours, 200 ° С - 6 hours, 250 ° С - 6 hours, in total 24 hours, taking into account the exit to the set temperature;

– подъем температуры до 300°С с выдерживанием при заданной температуре в течение 5-6 часов;- temperature rise up to 300 ° С with keeping at a given temperature for 5-6 hours;

– выведение температуры на 500 °С со скоростью 25°С/ч и выдерживание при заданной температуре в течение 2-3 часов;- bringing the temperature to 500 ° C at a rate of 25 ° C / h and keeping it at a given temperature for 2-3 hours;

– пиролиз при 650-700°С в течение 2-5 часов;- pyrolysis at 650-700 ° C for 2-5 hours;

– выгрузка брикетов после отжига в герметично закрывающуюся емкость для стабилизации.- unloading of briquettes after annealing into a hermetically sealed container for stabilization.

Выгрузка брикетов в герметичную емкость способствует меньшему растрескиванию брикетов, поскольку ввиду прекращения тления брикетов они в меньшей степени подвержены окислению.Unloading briquettes into a sealed container contributes to less cracking of briquettes, since, due to the cessation of smoldering briquettes, they are less susceptible to oxidation.

Брикеты, полученные способом согласно настоящему изобретению, обладают физико-химическими характеристиками, представленными в таблице 3.The briquettes obtained by the method according to the present invention have the physicochemical characteristics shown in Table 3.

Таблица 3. Физико-химические показатели топливного брикета на основе лузги семян подсолнечника.Table 3. Physical and chemical parameters of a fuel briquette based on sunflower seed husk.

ПараметрParameter Значение на сухое состояние**Dry value ** Значение на рабочее состояние*Working condition value * Общая влага, %, по ISO 579Total moisture,%, according to ISO 579 -- 4,04.0 Зола, %, по ISO 1171Ash,%, according to ISO 1171 10,710.7 10,210.2 Выход летучих веществ, %, по ISO 562Volatile matter yield,%, according to ISO 562 6,56.5 6,36,3 Высшая теплота сгорания (теплотворная способность)***, ккал/кг, по ISO 1928Gross calorific value (calorific value) ***, kcal / kg, according to ISO 1928 7277 (30447кДж/кг)7277 (30447kJ / kg) 6985 (29225 кДж/кг)6985 (29225 kJ / kg) Низшая теплота сгорания (теплотворная способность)****, ккал/кг, по ISO 1928Net calorific value (calorific value) ****, kcal / kg, according to ISO 1928 6881 (28790 кДж/кг)6881 (28790 kJ / kg) Общая сера, %, по ISO 19579Total sulfur,%, according to ISO 19579 0,130.13 0,120.12 Водород, %, по ISO 29541Hydrogen,%, according to ISO 29541 1,731.73 1,661.66

*- рабочее состояние топлива – состояние топлива с таким содержанием общей влаги и зольностью, с которыми оно отгружается или используется* - operating condition of the fuel - the condition of the fuel with the same total moisture content and ash content with which it is shipped or used

**– сухое состояние топлива – состояние топлива, не содержащего общей влаги** - dry state of fuel - state of fuel that does not contain total moisture

***– количество тепла, выделившееся при полном сгорании единицы массы топливного продукта в среде сжатого кислорода в установленных условиях;*** - the amount of heat released during complete combustion of a unit mass of a fuel product in a compressed oxygen environment under specified conditions;

****– количество тепла, равное высшей теплоте сгорания за вычетом теплоты испарения воды, выделившейся при сгорании топливного продукта**** - amount of heat equal to the highest heat of combustion minus the heat of evaporation of water released during combustion of the fuel product

Также проводили определение механической прочности полученного брикета путем его сбрасывания с высоты не более 3 м. При падении брикет разламывался на не более, чем 3 части, то есть брикет характеризуется высокой прочностью.Also, the mechanical strength of the obtained briquette was determined by dropping it from a height of no more than 3 m. When falling, the briquette broke into no more than 3 parts, that is, the briquette is characterized by high strength.

Усредненные значения физико-химических характеристик топливного брикета, полученного согласно способу по настоящему изобретению из сырья растительного происхождения, в сравнении с коксом представлены в таблице 4.The average values of the physicochemical characteristics of the fuel briquette obtained according to the method according to the present invention from plant raw materials, in comparison with coke, are presented in Table 4.

Таблица 4. Физико-химические характеристики топливного брикета, полученного из биомассы растительного происхождения, в сравнении с коксом.Table 4. Physicochemical characteristics of a fuel briquette obtained from biomass of plant origin in comparison with coke.

Физико-химический параметрPhysicochemical parameter Топливный брикетFuel briquette Кокс, полученный из каменного угляCoal-derived coke Влажность, масс. %, согласно ГОСТ Р 53357Humidity, mass. %, according to GOST R 53357 0,1-3,70.1-3.7 0,70.7 Зольность, масс. %, согласно ГОСТ Р 53357Ash content, mass. %, according to GOST R 53357 6,0-10,16.0-10.1 9,29.2 Содержание летучих веществ, масс. %, согласно ГОСТ Р 53357Volatile matter content, wt. %, according to GOST R 53357 4,9-9,04.9-9.0 0,40,4 Нелетучий углерод, масс. %, согласно ГОСТ Р 53357Non-volatile carbon, wt. %, according to GOST R 53357 82,1-89,082.1-89.0 89,789.7 Теплота сгорания (теплотворная способность), кДж/кг, по ISO 1928 Calorific value (calorific value), kJ / kg, according to ISO 1928 30447-3261530447-32615 2978029780

Из таблицы 4 наглядно видно, что значения физико-химических параметров для топливного брикета, полученного из сырья растительного происхождения, и для кокса сопоставимы, что свидетельствует о том, что согласно способу по настоящему изобретению можно получать топливный брикет с необходимой теплотой сгорания. Также механическая прочность топливного брикета, определённая как разламывание на не более, чем 3 части при падении с высоты 3 м, свидетельствует о прочности топливного брикета, и возможности его применения в том числе в печах с вертикальной загрузкой.Table 4 clearly shows that the values of the physicochemical parameters for the fuel briquette obtained from raw materials of plant origin and for coke are comparable, which indicates that according to the method according to the present invention, it is possible to obtain a fuel briquette with the required heat of combustion. Also, the mechanical strength of the fuel briquette, defined as breaking into no more than 3 parts when dropped from a height of 3 m, indicates the strength of the fuel briquette, and the possibility of its use, including in furnaces with vertical loading.

Для оценки изменений, произошедших с карбонизованным продуктом после отжига, проводилось изучение микроструктуры поверхности брикетированного топливного продукта после его отжига, а также микроструктуры карбонизованного продукта, полученного после пиролиза растительной биомассы.To assess the changes that occurred with the carbonized product after annealing, the microstructure of the surface of the briquetted fuel product after its annealing, as well as the microstructure of the carbonized product obtained after pyrolysis of plant biomass, were studied.

Из фиг.1-3 наглядно видно, что структура изменилась, что обусловлено тем, что смолистая фракция пиролизной жидкости (более светлые участки на фиг.1) заполнила пространство между частицами карбонизованной биомассы, что свидетельствует о хорошем перемешивании карбонизованной биомассы с пиролизной жидкостью, которое осуществлялось последовательным смешиванием карбонизованной биомассы с водосодержащей фракцией пиролизной жидкости с получением первой смеси, которая в свою очередь смешивалась со смолистой фракцией пиролизной жидкости с получением шихты. Figures 1-3 clearly show that the structure has changed, which is due to the fact that the resinous fraction of the pyrolysis liquid (lighter areas in Fig. 1) filled the space between the particles of carbonized biomass, which indicates good mixing of the carbonized biomass with the pyrolysis liquid, which was carried out by sequential mixing of the carbonized biomass with the aqueous fraction of the pyrolysis liquid to obtain the first mixture, which in turn was mixed with the resinous fraction of the pyrolysis liquid to obtain a charge.

Таким образом, определённая последовательность примешивания фракций пиролизной жидкости к карбонизованной биомассе с последующим формованием шихты способствует получению брикетированного топливного продукта с необходимыми характеристиками по теплотворной способности, а также получению топливных брикетов необходимой механической прочности. Thus, a certain sequence of mixing the fractions of the pyrolysis liquid to the carbonized biomass with subsequent molding of the charge contributes to the production of a briquetted fuel product with the required characteristics in terms of calorific value, as well as the production of fuel briquettes of the required mechanical strength.

ПримерыExamples of

Сравнительный пример А со смолистой фракциейComparative example A with resinous fraction

К 760 г карбонизованной биомассы (из расчета на сухое вещество), полученной в результате пиролиза лузги семян подсолнечника, добавлялось 300 г смолистой фракции. Соотношение карбонизованной биомассы и смолистой фракции составляет 2,5:1. Перемешивание осуществлялось в лопастном смесителе с частотой вращения смесителя 15 об./мин. Равномерного смешения не происходило, смолистая часть налипала на поверхность лопасти смесителя. Были предприняты попытки сформовать полученную массу на ручном прессе с расчетным усилием на штоке до 2 т в форму куба со сквозным отверстием. Однако формование полученной шихты в заданную форму не приводило к получению прочно сцепленного брикета. При выдерживании брикетов при комнатной температуре в течении 170 часов приводило к частичному обрушению ребер куба, а при дальнейшем нагревании в ряде случаев и граней куба. Полученные брикетированные формы подвергались отжигу при следующих температурных режимах: 150°С – 6 часов, 200°С – 6 часов, 250°С – 6 часов, суммарно 24 часа с учетом выхода на заданную температуру; подъем температуры до 300°С с выдерживанием при заданной температуре в течение 5 часов, подъем температуры до 500 °С со скоростью 25°С/ч и выдерживание при заданной температуре в течение 3 часов; подъем температуры до 650-675°С в течение 3 часов.To 760 g of carbonized biomass (based on dry matter), obtained as a result of pyrolysis of sunflower husk, 300 g of resinous fraction was added. The ratio of carbonized biomass to resinous fraction is 2.5: 1. Mixing was carried out in a paddle mixer with a mixer rotation frequency of 15 rpm. Uniform mixing did not occur, the resinous part adhered to the surface of the mixer blade. Attempts have been made to mold the resulting mass on a hand press with a design force on the rod up to 2 tons into a cube shape with a through hole. However, molding the resulting mixture into a predetermined shape did not lead to the production of a tightly adhered briquette. Keeping the briquettes at room temperature for 170 hours led to a partial collapse of the cube edges, and upon further heating, in some cases, the cube edges. The resulting briquetted forms were subjected to annealing at the following temperature conditions: 150 ° C - 6 hours, 200 ° C - 6 hours, 250 ° C - 6 hours, for a total of 24 hours, taking into account reaching the set temperature; raising the temperature to 300 ° C with holding at a given temperature for 5 hours, raising the temperature to 500 ° C at a rate of 25 ° C / h and holding at a given temperature for 3 hours; rise in temperature to 650-675 ° С within 3 hours.

После отжига с целью предотвращения тления полученных форм, их помещали в герметично закрывающуюся емкость.After annealing in order to prevent smoldering of the obtained forms, they were placed in a hermetically sealed container.

Физико-химические характеристики полученного продукта: теплота сгорания 29280 кДж/кг, влажность 1,5 % мас., содержание золы 10,2 % мас., содержание летучих веществ 6,8 % мас., содержание нелетучего углерода 81,5 % мас. Испытание на холодную прочность –сбрасывание топливного брикета с высоты в 3 м – не проводилось, поскольку формования брикета в заданную форму не происходило. Physicochemical characteristics of the obtained product: heat of combustion 29280 kJ / kg, humidity 1.5% wt., Ash content 10.2% wt., Content of volatile substances 6.8% wt., Content of non-volatile carbon 81.5% wt. The cold strength test — dropping the fuel briquette from a height of 3 m — was not carried out, since the briquette was not molded into a given shape.

Сравнительный пример В с водосодержащей фракциейComparative example B with a water-containing fraction

К 500 г карбонизованной биомассы (из расчета на сухое вещество), полученной в результате пиролиза лузги семян подсолнечника, добавляют 500 г водосодержащей фракции пиролизной жидкости, полученной в результате отстаивания после пиролиза лузги семян подсолнечника. Соотношение карбонизованной биомассы и водосодержащей фракции составляет 1:1. Количество водосодержащей фракции увеличено по сравнению со смолистой фракцией в сравнительном примере А ввиду содержания в водосодержащей фракции меньшего количества органических веществ в сравнении со смолистой частью, которые могли бы при нагревании привести к упрочнению брикета. Перемешивание осуществлялось в лопастном смесителе с частотой вращения смесителя 15 об./мин., налипания не происходило. Полученная шихта перемешивалась и уплотнялась в вальцовом смесителе, в котором происходит перетирание шихты между вальцами, для получения однородной шихты. Полученную пропитанную шихту формовали на ручном прессе с расчетным усилием на штоке до 2 т в форму куба со сквозным отверстием. Брикет с формой куба отжигался при следующих температурных режимах: 150°С – 6 часов, 200°С – 6 часов, 250°С – 6 часов, суммарно 24 часа с учетом выхода на заданную температуру; подъем температуры до 300°С с выдерживанием при заданной температуре в течение 5 часов, подъем температуры до 500 °С со скоростью 25°С/ч и выдерживание при заданной температуре в течение 3 часов; подъем температуры до 650-675°С в течение 3 часов.To 500 g of carbonized biomass (based on dry matter) obtained as a result of pyrolysis of sunflower husk, add 500 g of an aqueous fraction of pyrolysis liquid obtained as a result of settling after pyrolysis of sunflower husk. The ratio of carbonized biomass to water-containing fraction is 1: 1. The amount of the water-containing fraction is increased compared to the resinous fraction in Comparative Example A due to the content in the water-containing fraction of less organic matter in comparison with the resinous part, which could lead to strengthening of the briquette when heated. Mixing was carried out in a paddle mixer with a mixer rotation frequency of 15 rpm, no sticking occurred. The resulting mixture was mixed and compacted in a roller mixer, in which the mixture was rubbed between the rollers to obtain a homogeneous mixture. The resulting impregnated charge was molded on a hand press with a design force on the rod up to 2 tons into a cube shape with a through hole. The briquette with the shape of a cube was annealed at the following temperature conditions: 150 ° C - 6 hours, 200 ° C - 6 hours, 250 ° C - 6 hours, 24 hours in total, taking into account the exit to the set temperature; raising the temperature to 300 ° C with holding at a given temperature for 5 hours, raising the temperature to 500 ° C at a rate of 25 ° C / h and holding at a given temperature for 3 hours; rise in temperature to 650-675 ° С within 3 hours.

Выгрузка брикетов после отжига осуществлялась в герметично закрывающуюся емкость для стабилизации.After annealing, the briquettes were unloaded into a hermetically sealed container for stabilization.

Физико-химические характеристики полученного продукта: теплота сгорания 29200 кДж/кг, влажность 4,0 % мас., содержание золы 10,1 % мас., содержание летучих веществ 5,8 % мас., содержание нелетучего углерода 80,1 % мас. При сбрасывании топливного брикета с высоты в 3 м он разламывается более, чем на 3 части, а именно на 5 крупных частей с отщеплением множества мелких кусочков. Physicochemical characteristics of the obtained product: heat of combustion 29200 kJ / kg, humidity 4.0% wt., Ash content 10.1% wt., Content of volatile substances 5.8% wt., Content of non-volatile carbon 80.1% wt. When dropping a fuel briquette from a height of 3 m, it breaks down into more than 3 parts, namely, into 5 large parts with the splitting off of many small pieces.

Пример 1 без соблюдения рецептуры брикетаExample 1 without following the briquette recipe

К 1000 г карбонизованной биомассы (из расчета на сухое вещество), полученной в результате пиролиза лузги семян подсолнечника, добавлялось 500 г водосодержащей фракции пиролизной жидкости, полученной в результате отстаивания после пиролиза лузги семян подсолнечника. Перемешивание осуществлялось в лопастном смесителе с частотой вращения смесителя 15 об./мин. К полученной первой смеси добавлялось 500 г смолистой фракции пиролизной жидкости, несмешивающейся с водой, полученной в результате отстаивания после пиролиза лузги семян подсолнечника. Соотношение карбонизованной биомассы с водосодержащей фракцией и смолистой фракцией составляло 1:0,5:0,5. Налипание смолистой фракции к поверхности лопасти смесителя проявлялось в меньшей степени, но сохранялось. Полученная шихта перемешивалась и уплотнялась в вальцовом смесителе. Ввиду сохранившегося налипания смолистой фракции к поверхности лопасти смесителя однородного перемешивания не достигалось. Полученную пропитанную шихту формовали на ручном прессе с расчетным усилием на штоке до 2 т в форму куба со сквозным отверстием. Брикет с формой куба отжигался при следующих температурных режимах: 150°С – 6 часов, 200°С – 6 часов, 250°С – 6 часов, суммарно 24 часа с учетом выхода на заданную температуру; подъем температуры до 300°С с выдерживанием при заданной температуре в течение 5 часов, подъем температуры до 500 °С со скоростью 25°С/ч и выдерживание при заданной температуре в течение 3 часов; подъем температуры до 650-675°С в течение 3 часов.To 1000 g of carbonized biomass (based on dry matter) obtained as a result of pyrolysis of sunflower husks, 500 g of an aqueous fraction of pyrolysis liquid obtained as a result of settling after pyrolysis of sunflower seed husks was added. Mixing was carried out in a paddle mixer with a mixer rotation frequency of 15 rpm. To the resulting first mixture was added 500 g of a resinous fraction of a pyrolysis liquid immiscible with water, obtained as a result of settling after pyrolysis of sunflower husks. The ratio of the carbonized biomass with the water-containing fraction and the resinous fraction was 1: 0.5: 0.5. The adhesion of the resinous fraction to the surface of the mixer blade was less evident, but persisted. The resulting mixture was mixed and compacted in a roller mixer. In view of the remaining adhesion of the resinous fraction to the surface of the mixer blade, uniform mixing was not achieved. The resulting impregnated charge was molded on a hand press with a design force on the rod up to 2 tons into a cube shape with a through hole. The briquette with the shape of a cube was annealed at the following temperature conditions: 150 ° C - 6 hours, 200 ° C - 6 hours, 250 ° C - 6 hours, 24 hours in total, taking into account the exit to the set temperature; raising the temperature to 300 ° C with holding at a given temperature for 5 hours, raising the temperature to 500 ° C at a rate of 25 ° C / h and holding at a given temperature for 3 hours; rise in temperature to 650-675 ° С within 3 hours.

Выгрузка брикетов после отжига осуществлялась в герметично закрывающуюся емкость для стабилизации.After annealing, the briquettes were unloaded into a hermetically sealed container for stabilization.

Физико-химические характеристики полученного продукта: теплота сгорания 30080 кДж/кг, влажность 2,6 % мас., содержание золы 9,8 % мас., содержание летучих веществ 6,2 % мас., содержание нелетучего углерода 81,4 % мас. При сбрасывании топливного брикета с высоты в 3 м он разламывается более, чем на 3 части, а именно на 4 части, причем 3 части были более крепкими, а одна часть была с трещиной.Physicochemical characteristics of the resulting product: heat of combustion 30080 kJ / kg, moisture 2.6% wt., Ash content 9.8% wt., Volatile matter content 6.2% wt., Non-volatile carbon content 81.4% wt. When dropping a fuel briquette from a height of 3 m, it breaks into more than 3 parts, namely into 4 parts, and 3 parts were stronger, and one part was cracked.

Пример 2 – по изобретениюExample 2 - according to the invention

К 760 г карбонизованной биомассы (из расчета на сухое вещество), полученной в результате пиролиза лузги семян подсолнечника, добавляют 1000 г водосодержащей фракции пиролизной жидкости, полученной в результате отстаивания после пиролиза лузги семян подсолнечника. Перемешивание осуществлялось в лопастном смесителе с частотой вращения смесителя 15 об./мин. К полученной первой смеси добавлялось 240 г смолистой фракции пиролизной жидкости, несмешивающейся с водой, полученной в результате отстаивания после пиролиза лузги семян подсолнечника. Соотношение карбонизованной биомассы с водосодержащей фракцией и смолистой фракцией составляет 1:1,3:0,3. Происходило равномерное перемешивание шихты. Полученная шихта перемешивалась и уплотнялась в вальцовом смесителе, в котором происходит перетирание шихты между вальцами, в результате чего происходило перемешивание, измельчение и гомогенизация шихты. Полученную пропитанную шихту формовали на ручном прессе с расчетным усилием на штоке до 2 т в форму куба со сквозным отверстием. Брикет с формой куба подвергался сушке в течение 168 часов при комнатной температуре, затем отжигался при следующих температурных режимах: 150°С – 6 часов, 200°С – 6 часов, 250°С – 6 часов, суммарно 24 часа с учетом выхода на заданную температуру; подъем температуры до 300°С с выдерживанием при заданной температуре в течение 5 часов, подъем температуры до 500 °С со скоростью 25°С/ч и выдерживание при заданной температуре в течение 3 часов; подъем температуры до 650-675°С в течение 3 часов.To 760 g of carbonized biomass (based on dry matter) obtained as a result of pyrolysis of sunflower husk, add 1000 g of an aqueous fraction of pyrolysis liquid obtained as a result of settling after pyrolysis of sunflower seed husk. Mixing was carried out in a paddle mixer with a mixer rotation frequency of 15 rpm. To the resulting first mixture was added 240 g of a resinous fraction of a pyrolysis liquid immiscible with water, obtained as a result of settling after pyrolysis of sunflower husks. The ratio of carbonized biomass with water-containing fraction and resinous fraction is 1: 1.3: 0.3. There was a uniform mixing of the charge. The resulting charge was mixed and compacted in a roller mixer, in which the charge was rubbed between the rollers, as a result of which there was mixing, grinding and homogenization of the charge. The resulting impregnated charge was molded on a hand press with a design force on the rod up to 2 tons into a cube shape with a through hole. The briquette with the shape of a cube was dried for 168 hours at room temperature, then annealed at the following temperature conditions: 150 ° С - 6 hours, 200 ° С - 6 hours, 250 ° С - 6 hours, 24 hours in total, taking into account the exit to the set temperature; raising the temperature to 300 ° C with holding at a given temperature for 5 hours, raising the temperature to 500 ° C at a rate of 25 ° C / h and holding at a given temperature for 3 hours; rise in temperature to 650-675 ° С within 3 hours.

Выгрузка брикетов после отжига осуществлялась в герметично закрывающуюся емкость для стабилизации.After annealing, the briquettes were unloaded into a hermetically sealed container for stabilization.

Физико-химические характеристики полученного продукта: теплота сгорания 30447 кДж/кг, влажность 1,6 % мас., содержание золы 10,1 % мас., содержание летучих веществ 6,0 % мас., содержание нелетучего углерода 82,3 % мас. При сбрасывании топливного брикета с высоты в 3 м он не разламывается более, чем на 3 части.Physicochemical characteristics of the obtained product: heat of combustion 30447 kJ / kg, moisture 1.6% wt., Ash content 10.1% wt., Volatile matter content 6.0% wt., Content of non-volatile carbon 82.3% wt. When dropping a fuel briquette from a height of 3 m, it does not break into more than 3 parts.

Пример 3 – по изобретениюExample 3 - according to the invention

Аналогичен примеру 1, но для получения карбонизованной биомассы и пиролизной жидкости в виде отстоявшихся водосодержащей фракции и смолистой фракции использовалась солома пшеницы. Карбонизованная биомасса бралась в количестве 800 г (из расчета на сухое вещество), водосодержащая фракция жидких продуктов пиролиза использовалась в количестве 1000 г, смолистая фракция пиролизной жидкости, полученной в результате пиролиза соломы пшеницы, использовалась в количестве 200 г. Соотношение карбонизованной биомассы с водосодержащей фракцией и смолистой фракцией составляло 1:1,25:0,25. Происходило однородное перемешивание шихты. Брикет с формой куба подвергался сушке в течение 144 часов при комнатной температуре, затем отжигался при следующих температурных режимах: 150°С – 6 часов, 200°С – 6 часов, 250°С – 6 часов, суммарно 24 часа с учетом выхода на заданную температуру; подъем температуры до 300°С с выдерживанием при заданной температуре в течение 6 часов, подъем температуры до 500 °С со скоростью 25°С/ч и выдерживание при заданной температуре в течение 3 часов; подъем температуры до 650-675°С в течение 3,5 часов.Similar to example 1, but to obtain carbonized biomass and pyrolysis liquid in the form of a settled water-containing fraction and resinous fraction, wheat straw was used. Carbonized biomass was taken in an amount of 800 g (based on dry matter), the water-containing fraction of liquid pyrolysis products was used in an amount of 1000 g, the resinous fraction of the pyrolysis liquid obtained as a result of pyrolysis of wheat straw was used in an amount of 200 g. The ratio of carbonized biomass to the water-containing fraction and the gum fraction was 1: 1.25: 0.25. There was a homogeneous mixing of the charge. The briquette with the shape of a cube was dried for 144 hours at room temperature, then annealed at the following temperature conditions: 150 ° С - 6 hours, 200 ° С - 6 hours, 250 ° С - 6 hours, 24 hours in total, taking into account the exit to the set temperature; raising the temperature to 300 ° C with holding at a given temperature for 6 hours, raising the temperature to 500 ° C at a rate of 25 ° C / h and holding at a given temperature for 3 hours; temperature rise to 650-675 ° C within 3.5 hours.

Физико-химические характеристики полученного продукта: теплота сгорания 32000 кДж/кг, влажность 1,5 % мас., содержание золы 10,1 % мас., содержание летучих веществ 6,0 % мас., содержание нелетучего углерода 88,4 % мас. При сбрасывании топливного брикета с высоты в 3 м он не разламывается более, чем на 3 части.Physicochemical characteristics of the obtained product: heat of combustion 32000 kJ / kg, humidity 1.5% wt., Ash content 10.1% wt., Content of volatile substances 6.0% wt., Content of non-volatile carbon 88.4% wt. When dropping a fuel briquette from a height of 3 m, it does not break into more than 3 parts.

Пример 4 – по изобретениюExample 4 according to the invention

Аналогичен примеру 1, но для получения карбонизованной биомассы и пиролизной жидкости в виде отстоявшихся водосодержащей фракции и смолистой фракции использовались опилки древесины березы. Карбонизованная биомасса бралась в количестве 840 г (из расчета на сухое вещество), водосодержащая фракция жидких продуктов пиролиза использовалась в количестве 1000 г, смолистая фракция пиролизной жидкости, использовалась в количестве 160 г. Соотношение карбонизованной биомассы с водосодержащей фракцией и смолистой фракцией составляло 1:1,2:0,2. Происходило однородное перемешивание шихты. Брикет с формой куба подвергался сушке в течение 80 часов при комнатной температуре, затем отжигался при следующих температурных режимах: 150°С – 6 часов, 200°С – 6 часов, 250°С – 6 часов, суммарно 24 часа с учетом выхода на заданную температуру; подъем температуры до 300°С с выдерживанием при заданной температуре в течение 6 часов, подъем температуры до 500 °С со скоростью 25°С/ч и выдерживание при заданной температуре в течение 3 часов; подъем температуры до 650-675°С в течение 5 часов.Similar to example 1, but to obtain carbonized biomass and pyrolysis liquid in the form of settled water-containing fraction and resinous fraction, sawdust of birch wood was used. Carbonized biomass was taken in the amount of 840 g (based on dry matter), the water-containing fraction of liquid pyrolysis products was used in the amount of 1000 g, the resinous fraction of the pyrolysis liquid was used in the amount of 160 g. The ratio of carbonized biomass with the water-containing fraction and the resinous fraction was 1: 1 , 2: 0.2. There was a homogeneous mixing of the charge. The briquette with the shape of a cube was dried for 80 hours at room temperature, then annealed at the following temperature conditions: 150 ° C - 6 hours, 200 ° C - 6 hours, 250 ° C - 6 hours, 24 hours in total, taking into account the exit to the set temperature; raising the temperature to 300 ° C with holding at a given temperature for 6 hours, raising the temperature to 500 ° C at a rate of 25 ° C / h and holding at a given temperature for 3 hours; temperature rise to 650-675 ° C within 5 hours.

Физико-химические характеристики полученного продукта: теплота сгорания 32115 кДж/кг, влажность 2,1 % мас., содержание золы 9,9 % мас., содержание летучих веществ 5,9 % мас., содержание нелетучего углерода 88,4 % мас. При сбрасывании топливного брикета с высоты в 3 м он не разламывается более, чем на 3 части.Physicochemical characteristics of the obtained product: heat of combustion 32115 kJ / kg, moisture 2.1% wt., Ash content 9.9% wt., Volatile matter content 5.9% wt., Content of non-volatile carbon 88.4% wt. When dropping a fuel briquette from a height of 3 m, it does not break into more than 3 parts.

Анализ данных, полученных в результате проведенных экспериментов, свидетельствует о том, что использование только смолистой фракции пиролизной жидкости не приводит к формованию шихты в брикеты ввиду невозможности равномерного распределения вязкой смолистой фракции среди частиц карбонизованной биомассы из-за ее налипания на элементы смесителя, что не позволяет получать однородно промешанную шихту. В результате часть карбонизованной биомассы остается вовсе не смешанной со смолистой фракцией, что не позволяет сформовать шихту в брикет необходимой формы и с заданными прочностными характеристиками.Analysis of the data obtained as a result of the experiments carried out indicates that the use of only the resinous fraction of the pyrolysis liquid does not lead to the formation of the charge into briquettes due to the impossibility of uniform distribution of the viscous resinous fraction among the particles of carbonized biomass due to its adhesion to the mixer elements, which does not allow to obtain a homogeneously mixed mixture. As a result, a part of the carbonized biomass remains not at all mixed with the resinous fraction, which does not allow molding the charge into a briquette of the required shape and with the specified strength characteristics.

Использование водосодержащей фракции приводит к формованию брикета, но не позволяет получить брикет с заданными прочностыми характеристиками, что может быть обусловлено тем фактом, что вода и органические вещества, содержащиеся в водосодержащей фракции, отличаются от органической массы карбонизованной биомассы коэффициентом теплового расширения, что в результате приводит к получению брикета недостаточной прочности. The use of a water-containing fraction leads to the formation of a briquette, but does not allow obtaining a briquette with the desired strength characteristics, which may be due to the fact that water and organic substances contained in the water-containing fraction differ from the organic mass of carbonized biomass by the coefficient of thermal expansion, which results in to obtain a briquette of insufficient strength.

Наличие у брикета, включающего водосодержащую фракцию и смолистую фракцию, большей прочности может быть обусловлено тем, что смолистая фракция содержит термически устойчивые углеводородные соединения, которые способствуют связыванию частиц карбонизованной биомассы. При этом для получения гомогенизированной шихты необходимо соблюдать очередность смешения фракций пиролизной жидкости, а именно первоначальное смешение карбонизованной биомассы с водосодержащей фракции с последующим добавление смолистой фракции, что способствует меньшему налипанию смолистой фракции к элементам смесителя. Для достижения наименьшего налипания смолистой фракции на элементы смесителя, и как результат исключения потерь смолистой фракции, дополнительно необходимо учитывать соотношение количества добавляемой водосодержащей фракции и смолистой фракции, которое может находиться в интервале от 4:1 до 7:1 по массе, что в результате приводит к равномерному распределению смолистой фракции между частицами карбонизованной биомассы, как это наглядно можно увидеть на фиг.1. Вероятно образующаяся при смешении коллоидная система из компонентов карбонизованной биомассы, водосодержащей фракции и смолистой фракции способствует тому, что шихту можно равномерно перемешивать, минимизируя контакт соприкосновения вязкой смолистой фракции с элементами смесителя, и таким образом способствуя более равномерному распределению смолистой фракции между частицами карбонизованной биомассы, что приводит к получению прочного продукта с необходимой теплотворной способностью.The presence of a briquette, including a water-containing fraction and a resinous fraction, of greater strength may be due to the fact that the resinous fraction contains thermally stable hydrocarbon compounds that contribute to the binding of particles of carbonized biomass. At the same time, to obtain a homogenized mixture, it is necessary to observe the sequence of mixing the fractions of the pyrolysis liquid, namely, the initial mixing of the carbonized biomass with the water-containing fraction, followed by the addition of the resinous fraction, which contributes to less adhesion of the resinous fraction to the mixer elements. To achieve the least sticking of the resinous fraction on the mixer elements, and as a result of eliminating the loss of the resinous fraction, it is additionally necessary to take into account the ratio of the amount of the added water-containing fraction and the resinous fraction, which can be in the range from 4: 1 to 7: 1 by weight, which results in to a uniform distribution of the resinous fraction between the particles of carbonized biomass, as can be clearly seen in Fig. 1. The colloidal system probably formed during mixing of the components of the carbonized biomass, the water-containing fraction and the resinous fraction contributes to the fact that the mixture can be uniformly mixed, minimizing the contact of the viscous resinous fraction with the mixer elements, and thus contributing to a more uniform distribution of the resinous fraction between the particles of the carbonized biomass, which results in a durable product with the required heating value.

Анализ значений теплотворной способности сравнительных примеров и примеров по изобретению свидетельствует о том, что теплотворная способность образующегося продукта приблизительно одинакова. По всей видимости сопоставимая теплотворная способность сравнительного примера А и сравнительного примера В обусловлена тем, что в первом случае вклад в теплотворную способность вносит дополнительное количество углерода, который может образоваться из смолистой фракции при отжиге брикета с подъемом температуры от 150°С до 700°С. Сохранение же значения теплотворной способности в сравнительном примере В сопоставимым со значением теплотворной способности в сравнительном примере А может быть обусловлено выделением водорода, который может вносить свой вклад в общую теплотворную способность брикета, и который может образовываться в результате взаимодействия углерода с водой, сохранившейся в порах топливного брикета, по реакции:Analysis of the calorific value of the comparative examples and the examples according to the invention shows that the calorific value of the resulting product is approximately the same. Apparently, the comparable calorific value of comparative example A and comparative example B is due to the fact that in the first case, the additional amount of carbon contributes to the calorific value, which can be formed from the resinous fraction when the briquette is annealed with a temperature rise from 150 ° C to 700 ° C. The retention of the calorific value in comparative example B comparable to the calorific value in comparative example A can be due to the release of hydrogen, which can contribute to the total calorific value of the briquette, and which can be formed as a result of the interaction of carbon with water retained in the pores of the fuel briquette, according to the reaction:

C+H2O = H2+COC + H 2 O = H 2 + CO

в условиях недостатка воды ввиду ее испарения при проведении отжига при температуре от 150°С до 700°С.under conditions of water shortage due to its evaporation during annealing at temperatures from 150 ° C to 700 ° C.

При этом сопоставимость значений нелетучего углерода во всех примерах может быть обусловлена тем, что смолистая фракция, входящая в состав брикета в сравнительном примере А и примерах 1-4 при отжиге от 150°С до 700°С дополнительно вносит вклад углерода за счет образующейся из нее коксовой части, а в случае сравнительного примера В, а также примеров 1-4, входящая в состав брикета водосодержащая фракция будет приводить к образованию паров воды, которые наряду с выделяющейся при нагреве смолой и газами разложения будут приводить к созданию облака защитной атмосферы. При этом горение выделяющихся газов и паров будет осуществляться на периферии газового облака. Тем самым, озоление частиц угля кислородом воздуха минимизируется, что обеспечивает необходимый уровень содержания углерода, за счет чего повышается теплотворная способность кокса. Кроме того, образование облака защитной атмосферы препятствует повышению зольности топлива в результате потери топливом части горючей составляющей. In this case, the comparability of the values of non-volatile carbon in all examples may be due to the fact that the resinous fraction that is part of the briquette in comparative example A and examples 1-4 during annealing from 150 ° C to 700 ° C additionally contributes to carbon due to the resulting coke part, and in the case of comparative example B, as well as examples 1-4, the water-containing fraction included in the briquette will lead to the formation of water vapor, which, along with the tar released during heating and decomposition gases, will lead to the creation of a protective atmosphere cloud. In this case, the combustion of the evolved gases and vapors will be carried out at the periphery of the gas cloud. Thus, ashing of coal particles with atmospheric oxygen is minimized, which ensures the required level of carbon content, thereby increasing the calorific value of coke. In addition, the formation of a protective atmosphere cloud prevents an increase in the ash content of the fuel as a result of the loss of a part of the combustible component by the fuel.

Следует отметить, что несколько повышенное значение показателя зольности в сравнительном примере А, может быть обусловлено тем, что не удалость достичь плотного формования брикета, и отжиг произошел в большей степени ввиду рыхлости получившейся формы, что привело к некоторому понижению углеродной составляющей, и как следствие повышению зольности.It should be noted that a slightly increased value of the ash content in comparative example A may be due to the fact that it was not possible to achieve dense molding of the briquette, and the annealing occurred to a greater extent due to the looseness of the resulting shape, which led to a slight decrease in the carbon component, and, as a consequence, an increase in ash content.

Таким образом, смешивание карбонизованной биомассы с водосодержащей фракцией пиролизной жидкости с получением первой смеси и последующим смешиванием первой смеси со смолистой фракцией пиролизной жидкости с получением шихты, подвергающейся отжигу, приводит к получению прочного топливного брикета с необходимой теплотворной способностью топлива, позволяющей применять топливный брикет в топливных, плавильных печах для плавки и/или восстановления минерального сырья. При этом, способ получения подобного топливного брикета является экологичным и экономически выгодным, ввиду использования побочных продуктов пиролиза и отсутствия необходимости утилизации отходов. Thus, mixing the carbonized biomass with the water-containing fraction of the pyrolysis liquid to obtain the first mixture and then mixing the first mixture with the resinous fraction of the pyrolysis liquid to obtain a charge that is subjected to annealing leads to the production of a durable fuel briquette with the required heating value of the fuel, which allows the use of the fuel briquette in fuel , smelting furnaces for melting and / or recovery of mineral raw materials. At the same time, the method for producing such a fuel briquette is environmentally friendly and economically profitable, due to the use of pyrolysis by-products and the absence of the need for waste disposal.

Оценка горячей прочности топливного брикетаEstimation of the hot strength of a fuel briquette

Из топливного брикета, полученного по Примеру 2, выпиливанием получали прямоугольные образцы размером 100х40х30 мм. Затем измеряли силу разрушения выпиленных образцов при сжатии при температурах 600ºС и 800ºС при выдерживании в течение 60 минут.From the fuel briquette obtained according to Example 2, rectangular samples with dimensions of 100x40x30 mm were cut by sawing. Then, the fracture force of the sawn-off specimens was measured in compression at temperatures of 600 ° C and 800 ° C with holding for 60 minutes.

Получали топливный брикет по Примеру 2 с добавлением крошки каменноугольного кокса к карбонизованной биомассе до смешения с водосодержащей фракцией пиролизной жидкости. Из полученного топливного брикета выпиливанием получали прямоугольные образцы размером 100х40х30 мм. Затем измеряли силу разрушения выпиленных образцов при сжатии при температурах 600ºС и 800ºС при выдерживании в течение 60 минут.Received a fuel briquette according to Example 2 with the addition of crumbs of coal coke to the carbonized biomass before mixing with the aqueous fraction of the pyrolysis liquid. From the obtained fuel briquette, rectangular samples of 100x40x30 mm in size were obtained by sawing out. Then, the fracture force of the sawn-off specimens was measured in compression at temperatures of 600 ° C and 800 ° C with holding for 60 minutes.

Таблица 5Table 5

No. Тип образцаSample type Сила разрушения при сжатии, кНCompression fracture force, kN 600оС600 o C 800оС800 o C 11 Пример 2 Example 2 15fifteen 13thirteen 22 Пример 2 и 5% масс. крошки каменноугольного коксаExample 2 and 5% of the mass. coal coke crumbs 16sixteen 14fourteen 33 Пример 2 и 10% масс. крошки каменноугольного коксаExample 2 and 10% of the mass. coal coke crumbs 18eighteen 16sixteen 44 Пример 2 и 15% масс. крошки каменноугольного коксаExample 2 and 15% of the mass. coal coke crumbs 2020 18eighteen

Анализ данных, полученных в результате проведенных экспериментов, свидетельствует о том, что топливный брикет по настоящему изобретению обладает достаточной горячей прочностью для его применения в топливных/плавильных печах (например, вагранке). Также, исходя из полученных данных можно сделать вывод относительно того, что добавление к карбонизованной биомассе крошки каменноугольного кокса позволяет улучшить горячую прочность топливного брикета.Analysis of the data obtained as a result of the experiments carried out indicates that the fuel briquette of the present invention has sufficient hot strength for its use in fuel / smelting furnaces (eg cupola). Also, based on the data obtained, it can be concluded that the addition of coal coke crumb to the carbonized biomass improves the hot strength of the fuel briquette.

Сравнительный пример получения минеральной ваты с использованием каменноугольного коксаComparative example of obtaining mineral wool using coal coke

В вагранку загружали 203 кг каменноугольного кокса, 1500 кг минерального сырья (базальт, доломит). В ходе процесса сырье перемещается по высоте печи до зоны горения, в которую через фурмы подается обогащенный кислородом воздух. Под действием тепла образуется расплав каменного материала, который далее используется для получения каменной ваты.The cupola was loaded with 203 kg of coal coke, 1500 kg of mineral raw materials (basalt, dolomite). During the process, the raw material moves along the height of the furnace to the combustion zone, into which oxygen-enriched air is fed through the tuyeres. Under the influence of heat, a melt of stone material is formed, which is then used to obtain stone wool.

Было определено, что температура расплава составляет 1401-1417°С, условная вязкость расплава – 18-21см.It was determined that the temperature of the melt is 1401-1417 ° C, the relative viscosity of the melt is 18-21 cm.

Пример получения минеральной ваты с применением брикета по изобретениюAn example of producing mineral wool using a briquette according to the invention

В вагранку загружали 158 кг каменноугольного кокса, 50 кг топливного брикета из биомассы растительного происхождения 1500 кг минерального сырья (базальт, доломит). Сырье перемещается по высоте печи до зоны горения, в которую через фурмы подается обогащенный кислородом воздух. Под действием тепла образуется расплав каменного материала, который далее используется для получения каменной ваты.The cupola was loaded with 158 kg of coal coke, 50 kg of a fuel briquette from biomass of plant origin, 1500 kg of mineral raw materials (basalt, dolomite). The raw material moves along the height of the furnace to the combustion zone, into which oxygen-enriched air is fed through the tuyeres. Under the influence of heat, a melt of stone material is formed, which is then used to obtain stone wool.

Было определено, что температура расплава составляет 1363-1392°С, условная вязкость расплава – 18см.It was determined that the temperature of the melt is 1363-1392 ° C, the relative viscosity of the melt is 18 cm.

Определение условной вязкости осуществлялось следующим образом: отбиралась проба расплава в вискозиметр, которая заливается в трубку, после застывания измеряли расстояние, на которое растекалась проба. Условная вязкость определялась в сантиметрах.Determination of the relative viscosity was carried out as follows: a sample of the melt was taken into a viscometer, which was poured into the tube, after solidification, the distance over which the sample spread was measured. The relative viscosity was determined in centimeters.

Факт того, что температура расплава, полученного из каменного материала с применением топливного брикета по изобретению, соизмерима с температурой расплава каменного материала, полученного при применении каменноугольного кокса, свидетельствует о том, что горячая прочность топливного брикета является приемлемой для использования в вагранке. The fact that the temperature of the melt obtained from the stone material using the fuel briquette according to the invention is comparable to the melting temperature of the stone material obtained using the coal coke indicates that the hot strength of the fuel briquette is acceptable for use in the cupola.

Такого эффекта можно достичь только в случае поступления топливного брикета в зону горения без разрушения, где топливный брикет сможет отдать свою тепловую энергию каменному материалу в достаточной степени для плавления последнего.This effect can be achieved only if the fuel briquette enters the combustion zone without destruction, where the fuel briquette can give its thermal energy to the stone material sufficiently to melt the latter.

Claims (31)

1. Способ получения топливного брикета из биомассы растительного происхождения, содержащий этапы, на которых:1. A method of obtaining a fuel briquette from biomass of plant origin, comprising the stages at which: i) обеспечивают биомассу растительного происхождения;i) provide biomass of plant origin; ii) проводят пиролиз биомассы растительного происхождения с получением карбонизованной биомассы и пиролизной жидкости;ii) pyrolysis of biomass of plant origin to obtain carbonized biomass and pyrolysis liquid; iii) разделяют пиролизную жидкость на водосодержащую фракцию и смолистую фракцию, причем смолистая фракция является несмешиваемой с водосодержащей фракцией;iii) separating the pyrolysis liquid into a water-containing fraction and a resinous fraction, the resinous fraction being immiscible with the water-containing fraction; iv) формируют шихту смешением карбонизованной биомассы с водосодержащей фракцией и смолистой фракцией пиролизной жидкости;iv) form a charge by mixing the carbonized biomass with a water-containing fraction and a resinous fraction of the pyrolysis liquid; v) формуют шихту в брикет;v) forming the charge into a briquette; vi) проводят отжиг брикета шихты,vi) annealing the charge briquette, причем на этапе iv) формирование шихты включает:and at stage iv) the formation of the charge includes: – смешивание карбонизованной биомассы с водосодержащей фракцией пиролизной жидкости с получением первой смеси;- mixing the carbonized biomass with the aqueous fraction of the pyrolysis liquid to obtain the first mixture; – смешивание первой смеси со смолистой фракцией пиролизной жидкости с получением шихты.- mixing the first mixture with the resinous fraction of the pyrolysis liquid to obtain a charge. 2. Способ по п. 1, в котором дополнительно до этапа vi) осуществляют сушку брикета при комнатной температуре в течение периода от 72 до 170 часов.2. The method of claim 1, further comprising, prior to step vi), drying the briquette at room temperature for a period of 72 to 170 hours. 3. Способ по п. 1, в котором на этапе v) шихту формуют в брикет посредством прессования.3. A method according to claim 1, wherein in step v) the charge is formed into a briquette by pressing. 4. Способ по п. 1, в котором пиролизная жидкость на этапе ii) содержит сконденсированные пары парогазовой смеси, полученной при пиролизе биомассы растительного происхождения.4. The method according to claim. 1, in which the pyrolysis liquid in step ii) contains condensed vapors of a vapor-gas mixture obtained by pyrolysis of biomass of plant origin. 5. Способ по п. 1, в котором полученные на этапе iii) смолистая и водосодержащая фракции пиролизной жидкости содержат органические углеродсодержащие соединения, выделяющиеся при пиролизе биомассы растительного происхождения.5. The method according to claim 1, wherein the resinous and water-containing fractions of the pyrolysis liquid obtained in step iii) contain organic carbon-containing compounds released during the pyrolysis of plant biomass. 6. Способ по п. 5, в котором содержание органических углеродсодержащих соединений в смолистой фракции больше содержания органических углеродсодержащих соединений в водосодержащей фракции.6. The method according to claim 5, wherein the content of organic carbon-containing compounds in the resinous fraction is greater than the content of organic carbon-containing compounds in the aqueous fraction. 7. Способ по п. 1, в котором на этапе iii) разделение пиролизной жидкости на водосодержащую фракцию и смолистую фракцию осуществляют посредством отстаивания. 7. The method according to claim 1, wherein in step iii) the separation of the pyrolysis liquid into a water-containing fraction and a resinous fraction is carried out by settling. 8. Способ по п. 1, в котором на этапе iv) отношение количества водосодержащей фракции пиролизной жидкости к количеству смолистой фракции пиролизной жидкости составляет от 4,16:1 до 6,25:1 по массе.8. The method according to claim 1, wherein in step iv) the ratio of the amount of the aqueous fraction of the pyrolysis liquid to the amount of the resinous fraction of the pyrolysis liquid is from 4.16: 1 to 6.25: 1 by weight. 9. Способ по п. 1, в котором на этапе iv) отношение количества карбонизованной биомассы к количеству водосодержащей фракции пиролизной жидкости составляет от 0,76:1 до 0,86:1 по массе.9. The method according to claim 1, wherein in step iv) the ratio of the amount of carbonized biomass to the amount of hydrous fraction of the pyrolysis liquid is from 0.76: 1 to 0.86: 1 by weight. 10. Способ по п. 1, в котором на этапе iv) отношение количества карбонизованной биомассы к количеству смолистой фракции пиролизной жидкости составляет от 3,16:1 до 5,25:1 по массе.10. A method according to claim 1, wherein in step iv) the ratio of the amount of carbonized biomass to the amount of resinous fraction of the pyrolysis liquid is from 3.16: 1 to 5.25: 1 by weight. 11. Способ по п. 1, в котором на этапе v) брикет формуют в виде куба, причем в центральной части куба формируют сквозное отверстие.11. A method according to claim 1, wherein in step v) the briquette is formed into a cube, wherein a through hole is formed in the central part of the cube. 12. Способ по п. 1, где этап vi) последовательно включает:12. The method of claim 1, wherein step vi) sequentially comprises: – выдерживание брикета при температуре 150–250°С в течение 18 часов;- keeping the briquette at a temperature of 150–250 ° С for 18 hours; – выдерживание брикета при температуре 300°С течение 5-6 часов;- keeping the briquette at a temperature of 300 ° C for 5-6 hours; – выдерживание брикета при температуре 500°С в течение 2-3 часов;- keeping the briquette at a temperature of 500 ° C for 2-3 hours; – выдерживание брикета при температуре 650-700°С в течение 2-5 часов.- keeping the briquette at a temperature of 650-700 ° C for 2-5 hours. 13. Способ по п. 1, дополнительно содержащий уплотнение шихты на этапе iv). 13. The method of claim 1, further comprising compacting the charge in step iv). 14. Способ по п. 18, в котором уплотнение шихты проводят в вальцовом смесителе. 14. The method according to claim 18, wherein the compaction of the charge is carried out in a roller mixer. 15. Способ по п. 1, в котором на этапе ii) пиролизную жидкость получают посредством конденсации паров парогазовой смеси, полученной при пиролизе биомассы растительного происхождения.15. The method according to claim. 1, in which in step ii) the pyrolysis liquid is obtained by condensation of vapors of a vapor-gas mixture obtained by pyrolysis of biomass of plant origin. 16. Способ по п. 1, в котором этап iv) проводят в лопастном смесителе.16. The method of claim 1, wherein step iv) is carried out in a paddle mixer. 17. Способ по п. 1, в котором на этапе iv) к карбонизованной биомассе перед ее смешением с водосодержащей и смолистой фракциями добавляют 5-15% мас., предпочтительно 5-10% мас., коксовой крошки из расчета на общую массу карбонизованной биомассы и коксовой крошки.17. The method according to claim 1, wherein in step iv) 5-15 wt.%, Preferably 5-10 wt.%, Of coke chips are added to the carbonized biomass before mixing with the aqueous and resinous fractions, based on the total weight of the carbonized biomass and coke chips. 18. Способ по п. 1, в котором на этапе vi) отжиг брикета осуществляют в интервале температур 150-900°С, предпочтительно 150-700°С.18. The method according to claim 1, in which in step vi) the annealing of the briquette is carried out in the temperature range 150-900 ° C, preferably 150-700 ° C.
RU2019124655A 2019-08-02 2019-08-02 Method of producing fuel briquette RU2733947C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019124655A RU2733947C1 (en) 2019-08-02 2019-08-02 Method of producing fuel briquette

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019124655A RU2733947C1 (en) 2019-08-02 2019-08-02 Method of producing fuel briquette

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2733947C1 true RU2733947C1 (en) 2020-10-08

Family

ID=72926829

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019124655A RU2733947C1 (en) 2019-08-02 2019-08-02 Method of producing fuel briquette

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2733947C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2806959C1 (en) * 2023-04-20 2023-11-08 Гарик Давидович Гаспарян Method for wood briquette pyrolysis

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005049375A1 (en) * 2005-10-15 2007-04-26 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Process for the preparation and preparation of quick pyrolysis products from biomass for a flow stream pressure gasification
EP2236588A1 (en) * 2009-04-02 2010-10-06 General Electric Company Process for use of pyrolysis water
RU2484125C1 (en) * 2012-04-16 2013-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of making fuel briquettes from biomass
RU2569685C1 (en) * 2014-12-23 2015-11-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of producing moisture-resistant composite fuel from peat
RU2688737C1 (en) * 2018-08-24 2019-05-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Synthetic gas production method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005049375A1 (en) * 2005-10-15 2007-04-26 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Process for the preparation and preparation of quick pyrolysis products from biomass for a flow stream pressure gasification
EP2236588A1 (en) * 2009-04-02 2010-10-06 General Electric Company Process for use of pyrolysis water
RU2484125C1 (en) * 2012-04-16 2013-06-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of making fuel briquettes from biomass
RU2569685C1 (en) * 2014-12-23 2015-11-27 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Method of producing moisture-resistant composite fuel from peat
RU2688737C1 (en) * 2018-08-24 2019-05-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") Synthetic gas production method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2806959C1 (en) * 2023-04-20 2023-11-08 Гарик Давидович Гаспарян Method for wood briquette pyrolysis

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2733946C1 (en) Fuel briquette
Sawadogo et al. Cleaner production in Burkina Faso: Case study of fuel briquettes made from cashew industry waste
Zubairu et al. Production and characterization of briquette charcoal by carbonization of agro-waste
Tsai et al. Thermochemical characterization of biochar from cocoa pod husk prepared at low pyrolysis temperature
RU2355739C1 (en) Solidified biomass and method of its obtainment
Adeleke et al. Densification of coal fines and mildly torrefied biomass into composite fuel using different organic binders
EP2829588B1 (en) Method for producing bio-coke
EP0073714A2 (en) Process for the transformation of cellulosic material by roasting, and product obtained by said process
EA024805B1 (en) Method for the manufacture of fuel pellets and other products from lignocellulosic biomass
CN101280236A (en) Clean type coal and fast production method thereof
US20220177795A1 (en) Torrefied biomass briquettes and related methods
de Oliveira et al. Briquettes production for use as power source for combustion using charcoal thin waste and sanitary sewage sludge
FR2511388A1 (en) PROCESS FOR PRODUCING HIGH RESISTANCE COKE BRIQUETTES
Ogwang et al. Characterization of biogas digestate for solid biofuel production in Uganda
Huko et al. Effects of varying particle size on mechanical and combustion characteristics of mango seed shell cashew nut shell composite briquettes
RU2733947C1 (en) Method of producing fuel briquette
Bayu et al. Conversion of degradable solid waste into alternative energy using local wastes as a binder, case of southwestern Ethiopia
RU2730462C1 (en) Method of producing mineral wool
Waluyo et al. Characterization of Biochar Briquettes from Coconut Shell with the Effect of Binder: Molasses, Cow Manure and Horse Manure
Grycova et al. Effect of torrefaction on pellet quality parameters
JP2011093980A (en) Process for producing briquette coal
WO2013019111A1 (en) Use of torrefaction condensate
Narzary et al. Utilization of waste rice straw for charcoal briquette production using three different binder
RU2666738C1 (en) Method of producing lump fuel
RU2396306C1 (en) Method of producing fuel briquette (versions)