UA102415U - METHOD OF THE ORGANIC MATERIAL - Google Patents

Abstract

Спосіб торефікації органічного матеріалу включає подачу вихідного продукту - органічного матеріалу в зону завантаження торефікаційної камери, переміщення матеріалу усередині торефікаційної камери, тепловий вплив на матеріал, переміщення його в зону розвантаження продукту, який піддається торефікації. В зоні завантаження торефікаційної камери вихідну сировину подають на похилу поверхню вібраційного живильника й формують вихідний потік продукту. Утвореному потоку надають спадну зиґзаґоподібну траєкторію. В зоні термічного впливу під вібраційними живильниками розташовують джерела теплового випромінювання, якими впливають на потік продукту до його повної торефікації. Висхідні потоки надлишкового тепла зони термічного впливу направляють у вигляді висхідних потоків у зону підігріву, а потік продукту, який піддається торефікації, направляють у зону охолодження. Потік продукту, розташований на віброживильнику, покривають частково проникною мембраною, а у простір між поверхнею потоку продукту, який піддається торефікації, та внутрішньою поверхнею частково проникної мембрани подають інертний газ. Аналогічний інертний газ подають у порожнину торефікаційної камери, витримуючи вищий тиск інертного газу в торефікаційної камері, ніж тиск інертного газу в просторі між потоком продукту, який піддається торефікації, та частково проникною мембраною. Надлишок інертного газу видаляють роздільно з торефікаційної камери й простори між потоком продукту, який піддається торефікації, та негерметичною мембраною. Продукт, який піддається торефікації, із зони охолодження переміщають у зону розвантаження з торефікаThe method of torrefaction of organic material involves the feed of the original product - organic material into the loading zone of the torrefaction chamber, the movement of the material inside the torrefaction chamber, thermal impact on the material, moving it to the discharge zone of the product subjected to torrefaction. In the zone of loading of the torrefaction chamber, the feedstock is fed to the inclined surface of the vibrating feeder and forms the output stream of the product. The resulting flow is given a descending zigzag path. In the zone of thermal influence under the vibratory feeders are sources of thermal radiation, which affect the flow of the product before its full torification. The rising flows of excess heat of the thermal impact zone are directed in the form of ascending flows to the heating zone, and the stream of the product to be subjected to torrefaction is directed to the cooling zone. The product stream located on the vibrating feeder is partially covered with a permeable membrane and inert gas is fed into the space between the surface of the product being subjected to torrefaction and the inner surface of the partially permeable membrane. A similar inert gas is fed into the cavity of the torrefaction chamber, withstanding a higher pressure of inert gas in the torrefaction chamber than the pressure of inert gas in the space between the stream of the product being subjected to torrefaction and the partially permeable membrane. Excess inert gas is removed separately from the torrefaction chamber and the space between the stream of the product being subjected to torrefaction and the leaky membrane. The product being subjected to peat is moved from the cooling zone to the unloading zone from the peat

Description

Корисна модель належить до переробної промисловості й може бути використана як технологічний процес, який забезпечує одержання твердої енергетичної сировини з відходів лісопереробної й деревопереробної промисловості або відходів, отриманих при переробці сільськогосподарської продукції, або твердих побутових відходів.The useful model belongs to the processing industry and can be used as a technological process that ensures the production of solid energy raw materials from the waste of the wood processing and wood processing industry or waste obtained during the processing of agricultural products or solid household waste.

Корисна модель може бути використана для реалізації в торефікаційних печах для забезпечення технологічного процесу безперервного одержання торефікованої сировини для печей, призначених для одержання висококалорійного тепла, необхідного для обігріву побутових і виробничих приміщень, а також, при необхідності, для енергетичних установок, призначених для одержання електричної енергії.A useful model can be used for implementation in torrefaction furnaces to ensure the technological process of continuous production of torrefied raw materials for furnaces designed to obtain high-calorific heat necessary for heating domestic and industrial premises, as well as, if necessary, for power plants designed to obtain electrical energy .

Спосіб може бути реалізований у мобільних і стаціонарних пристроях, для роботи яких використовується органічна сировина в широкому діапазоні вмісту вологи й гранулометричного складу.The method can be implemented in mobile and stationary devices, for the operation of which organic raw materials are used in a wide range of moisture content and granulometric composition.

Відомий спосіб торефікації органічної сировини, отриманої при переробці сільськогосподарської й лісової промисловості (пер:/убіадодагом.пагод.ги/Іпаех/0-21).There is a known method of torrefaction of organic raw materials obtained during the processing of agricultural and forestry industries (per:/ubiadodagom.pagod.gy/Ipaeh/0-21).

Спосіб передбачає попереднє сушіння органічної сировини, що являє собою насипну незв'язану масу. Сушіння здійснюється за рахунок попереднього здавлювання маси вихідної сировини, частинки якої під тиском примусово переміщуються одне щодо одного.The method involves preliminary drying of organic raw materials, which is a bulk unbound mass. Drying is carried out due to preliminary compression of the mass of the raw material, the particles of which are forcibly moved relative to each other under pressure.

Високий тиск, що діє на частинки сировини при їхній постійній взаємодії, приводить до того, що виникаючі тангенціальні й нормальні напруги забезпечують високоефективне об'ємне стискання, яке приводить до того, що частина вологи відокремлюється, а частинки сировини додатково подрібнюються й в деякій міри нагріваються.The high pressure acting on the particles of the raw material during their constant interaction leads to the fact that the resulting tangential and normal stresses provide a highly effective volume compression, which leads to the fact that part of the moisture is separated, and the particles of the raw material are further crushed and heated to some extent .

Перед завантаженням вихідної сировини в барабан, пристрій передбачає відділення вільної вологи в живильнику за рахунок тертя сипучих матеріалів між собою в обертовому роторі.Before loading raw materials into the drum, the device provides for the separation of free moisture in the feeder due to the friction of loose materials with each other in the rotating rotor.

У живильнику сипучі матеріали подрібнюються до більш дрібних частинок й одночасно нагріваються. Проштовхуючись по трубі в барабан, сипучі матеріали ще більше нагріваються й з них виділяється вільна вода, що видаляється.In the feeder, bulk materials are crushed into smaller particles and simultaneously heated. Pushing through the pipe into the drum, the bulk materials heat up even more and free water is released from them, which is removed.

З урахуванням вологості вихідної сировини регламентується ступінь стискання частинок та, відповідно, швидкість подачі в торефікаційну камеру для наступної термічної обробки.Taking into account the moisture content of the raw material, the degree of compression of the particles and, accordingly, the speed of feeding into the torrefaction chamber for subsequent heat treatment is regulated.

Остаточний термічний вплив здійснюється в торефікаційній камері, у якій сировина втрачаєThe final thermal effect is carried out in the torrefaction chamber, in which the raw material loses

Зо решту вологи й ущільнюється, а легкі зольні частинки видаляються.The remaining moisture is condensed, and light ash particles are removed.

Після термічної обробки, отриманий товарний продукт піддають природному або примусовому охолодженню, після якого з незв'язаної сипучої маси виготовляють брикети необхідних геометричних параметрів.After heat treatment, the resulting product is subjected to natural or forced cooling, after which briquettes of the required geometric parameters are made from the unbound loose mass.

Недоліком відомого способу є те, що його реалізація пов'язана з необхідністю створення значних динамічних зусиль. Пристрій, що може реалізовувати спосіб, повинен мати високу зносостійкість, для забезпечення необхідного експлуатаційного ресурсу.The disadvantage of the known method is that its implementation is associated with the need to create significant dynamic efforts. The device that can implement the method must have high wear resistance to ensure the necessary operational resource.

Спосіб не призначений для виробництва великих обсягів торефікованого продукту, що має значну вологість, оскільки для її усунення необхідний значний період часу.The method is not intended for the production of large volumes of torrefied product, which has significant moisture, since it requires a significant period of time to eliminate it.

Спосіб може бути реалізований в основному для відходів переробки сільськогосподарської продукції.The method can be implemented mainly for waste processing of agricultural products.

При експлуатації пристрою, що реалізує спосіб, складно запобігти проведенню непланових й аварійних ремонтів, які знижують техніко-економічні показники переробки сировини через високі трудові й матеріальні витрати, пов'язані з реалізацією способу.When operating the device that implements the method, it is difficult to prevent unplanned and emergency repairs, which reduce the technical and economic indicators of processing raw materials due to high labor and material costs associated with the implementation of the method.

Спосіб, реалізований пристроєм, передбачає перездрібнювання частинок вихідного продукту, що надходять на торефікацію. Це приводить до того, що, не дивлячись на деяку втрату вологості, продукт, піддаючись торефікації, містить у собі значну частку пилоподібних частинок, які виділяються в атмосферу й створюють умови для виникнення пожежонебезпечної ситуації, що приводить до того, що товарний продукт буде безповоротно загублений. Спосіб не передбачає можливість торефікації, при якій не буде відбуватися підвищеного пиловиділення й, відповідно, втрат готового продукту. Це невиправдано збільшує собівартість товарного продукту й одержуваного з нього палива.The method implemented by the device involves the grinding of particles of the initial product entering the torrefaction. This leads to the fact that, despite some loss of moisture, the product, undergoing torrefaction, contains a significant proportion of dust-like particles that are released into the atmosphere and create conditions for the occurrence of a fire-hazardous situation, which leads to the fact that the commercial product will be irretrievably lost . The method does not provide for the possibility of torrefaction, in which case there will be no increased dust emission and, accordingly, losses of the finished product. This unjustifiably increases the cost of the commodity product and the fuel obtained from it.

Спосіб не дозволяє оперативно збільшити обсяг сировини, що переробляється, тому що значний період часу відбувається попереднє зниження вологості і здрібнювання до необхідного гранулометричного складу.The method does not allow to quickly increase the volume of processed raw materials, because a significant period of time takes place for a preliminary decrease in humidity and grinding to the required granulometric composition.

Попереднє здрібнювання і видалення вологи з вихідної сировини за рахунок взаємного тертя її частинок вимагає точного налаштування вузлів і механізмів в залежності від якості продукту, що підлягає переробці, а також призводить до додаткових непродуктивних енерговитрат.Preliminary grinding and removal of moisture from raw materials due to mutual friction of its particles requires precise adjustment of nodes and mechanisms depending on the quality of the product to be processed, and also leads to additional unproductive energy consumption.

Істотним недоліком відомого способу є те, що на торефікацію надходить усереднена за бо фізико-механічними властивостями сировина. Це значить, в одиничному обсязі цієї сировини перебувають різнорідні за гранулометричним складом і фізико-механічними властивостями частинки вихідної сировини. При реалізації відомого способу практично неможливо одночасно створити необхідні технологічні умови, що забезпечують перездрібнювання й зневоднювання дуже різнорідних частинок. Це знижує ефективність технологічного процесу, що відбивається на ефективності наступного термічного впливу для одержання торефікованого продукту.A significant drawback of the known method is that raw materials averaged in terms of physical and mechanical properties are used for torrefaction. This means that in a unit volume of this raw material there are particles of the raw material heterogeneous in terms of particle size composition and physical and mechanical properties. When implementing the known method, it is practically impossible to simultaneously create the necessary technological conditions that ensure grinding and dehydration of very heterogeneous particles. This reduces the efficiency of the technological process, which affects the efficiency of the subsequent thermal exposure to obtain the torrefied product.

Реалізація технологічної схеми у відомому способі передбачає необхідність компонування різнорідних частин вузлів і механізмів, малозв'язаних один з одним. Це призводить до того, що пристрій, що реалізує спосіб, не буде характеризуватися високим рівнем експлуатаційної надійності й необхідності виконання позапланових ремонтів, викликаних інтенсивним зношуванням вузлів і механізмів.The implementation of the technological scheme in a known way involves the need to arrange disparate parts of nodes and mechanisms that are not closely related to each other. This leads to the fact that the device that implements the method will not be characterized by a high level of operational reliability and the need for unscheduled repairs caused by intensive wear and tear of components and mechanisms.

У процесі термічного впливу на сировину спосіб не передбачає заходи щодо зниження пожежонебезпеки процесу, викликаного наявністю пилоподібних частинок в атмосфері торефікаційної камери. Спосіб не передбачає формування нейтрального середовища всередині замкнутого простору, у якому відбувається термічний вплив на сировину, що призводить до значної пожежонебезпеки й зниження безпеки обслуговуючого персоналу.In the process of thermal impact on raw materials, the method does not provide for measures to reduce the fire hazard of the process caused by the presence of dust-like particles in the atmosphere of the torrefaction chamber. The method does not provide for the formation of a neutral environment inside a closed space, in which the thermal effect on raw materials occurs, which leads to a significant fire hazard and a decrease in the safety of service personnel.

Відомий спосіб, що забезпечує одержання торефікованого продукту, який одержують шляхом попереднього термічного впливу на вихідний продукт що піднімаються тепловими потоками, які підігрівають і зневоднюють до необхідного ступеня. Після зниження рівня вологості сировина переміщається безпосередньо в торефікаційну камеру, де під дією високої температури остаточно зневоднюється й ущільнюється до необхідного ступеня.There is a known method that ensures the production of a torrefied product, which is obtained by means of a preliminary thermal effect on the initial product, which rises with heat flows that heat and dehydrate to the required degree. After lowering the moisture level, the raw material is moved directly into the torrefaction chamber, where under the influence of high temperature it is finally dehydrated and compacted to the required degree.

У відповідності зі способом, переміщення готового продукту відбувається за допомогою механічних пристроїв, а повітря, необхідне для сушіння й торефікації, надходить за допомогою вентиляційних установок.In accordance with the method, the movement of the finished product takes place with the help of mechanical devices, and the air necessary for drying and torrefaction comes with the help of ventilation units.

Таке переміщення вихідної сировини приводить до низької надійності вузлів і механізмів, від роботи яких залежить ефективність реалізації способу в цілому.This movement of raw materials leads to low reliability of nodes and mechanisms, the effectiveness of the implementation of the method as a whole depends on their operation.

Спосіб передбачає досягнення необхідного температурного режиму за рахунок застосування твердого палива. Застосування такого виду палива призводить до реалізації низькоефективної технології, при якій за рахунок спалювання твердого палива утворюється торефікований продукт. Відомий спосіб характеризується низькою ефективністю й погіршеннямThe method involves achieving the required temperature regime due to the use of solid fuel. The use of this type of fuel leads to the implementation of a low-efficiency technology, in which a torrefied product is formed due to the burning of solid fuel. The known method is characterized by low efficiency and deterioration

Зо екологічної ситуації в регіоні, у якому одержують торефікований продукт.From the environmental situation in the region where the torrefied product is obtained.

Найбільш близьким аналогом є спосіб торефікації вихідної продукції, що передбачає зневоднювання вихідного продукту за рахунок високотемпературного впливу за допомогою перегрітої пари. Після зневоднювання, вихідний продукт піддають безпосередньому високотемпературному впливу до завершення процесу торефікації.The closest analogue is the method of torrefaction of the initial product, which involves dehydration of the initial product due to high-temperature exposure with the help of superheated steam. After dehydration, the initial product is subjected to direct high-temperature exposure until the torrefaction process is completed.

Високотемпературний потік, піднімаючись вгору за рахунок конвекційного процесу, впливає на продукт. Сам високотемпературний потік формується в нижній частині пристрою, що реалізує процес, під торефікаційною камерою. Як джерело тепла використовуються тверді горючі матеріали у вигляді дров або брикетованого вугілля. Газ, що утворюється, утилізується після попереднього очищення (Міжнародна заявка УМО 2009151367 (АТ1).)The high-temperature flow, rising up due to the convection process, affects the product. The high-temperature flow itself is formed in the lower part of the device that implements the process, under the torrefaction chamber. Solid combustible materials in the form of firewood or briquetted coal are used as a heat source. The gas produced is disposed of after preliminary cleaning (International application UMO 2009151367 (АТ1).)

Недоліком відомого способу є формування теплового потоку під зоною торефікації, в наслідок чого відбувається нерівномірний тепловий вплив на оброблювану сировину, що призводить до зниження якості торефікованого продукту, тому що частина його є занадто карбонізованою і з високим вмістом зольних продуктів, інша частина сировини, що перебуває у верхній частині розташування теплових потоків, менш піддається тепловому впливу і, як наслідок, є некондиційними продуктом з низькою калорійністю, коротким строком зберігання й схильністю до атмосферному впливу при зберіганні.The disadvantage of the known method is the formation of a heat flow under the torrefaction zone, as a result of which there is an uneven thermal effect on the processed raw material, which leads to a decrease in the quality of the torrefied product, because part of it is too carbonized and with a high content of ash products, the other part of the raw material that is in the upper part of the location of heat flows, is less exposed to heat and, as a result, is a non-standard product with low calorie content, short shelf life and susceptibility to atmospheric effects during storage.

Нерівномірний розподіл тепла приводить до нерівномірної якості одержуваного продукту.Uneven distribution of heat leads to uneven quality of the product.

Однорідність торефікованого продукту може бути досягнута при його перемішуванні в процесі торефікації, що ускладнює конструкцію пристрою, яка реалізує спосіб, а також робить якість торефікованого продукту залежним від якості його перемішування до досягнення необхідної кондиції.Homogeneity of the torrefied product can be achieved when it is mixed during the torrefaction process, which complicates the design of the device that implements the method, and also makes the quality of the torrefied product dependent on the quality of its mixing before reaching the required condition.

У відомому способі торефікації особливе місце займає контроль процесу протікання технологічного процесу. Температурний контроль необхідний для того, щоб знизити ймовірність надлишкового золоутворення, що знижує якість продукту й підвищує його собівартість через перевитрату теплоносія. При реалізації пристрою необхідно постійно контролювати процес торефікації для попередження перегріву сировини і її втрат за рахунок надлишкового золоутворення й карбонізації.In the known method of torrefaction, a special place is occupied by the control of the flow of the technological process. Temperature control is necessary in order to reduce the probability of excessive ash formation, which reduces the quality of the product and increases its cost due to excessive consumption of the coolant. When implementing the device, it is necessary to constantly monitor the torrefaction process to prevent overheating of raw materials and their losses due to excessive ash formation and carbonization.

Особливу роль у підвищенні собівартості одержання готового продукту є використання перегрітої пари для попереднього сушіння продукту. Низька ефективність використання бо перегрітої пари порозумівається тим, що його використання здійснюється за допомогою теплообмінника, конструкція якого не дозволяє повноцінно використати тепло, що взаємодіє з продуктом. Крім того, утворення перегрітої пари вимагає значних енерговитрат, роблячи реалізацію способу економічно малоефективним і потребуючим багатостадійності технологічного процесів.The use of superheated steam for preliminary drying of the product plays a special role in increasing the cost of obtaining the finished product. The low efficiency of using superheated steam is explained by the fact that its use is carried out with the help of a heat exchanger, the design of which does not allow to fully use the heat interacting with the product. In addition, the formation of superheated steam requires significant energy consumption, making the implementation of the method economically inefficient and requiring multi-stage technological processes.

Задачею корисної моделі є вдосконалення способу торефікації органічної сировини за рахунок того, що: - продукт переміщається по похилій поверхні, що надає потоку, що рухається, спадну зигзагоподібну траєкторію; - переміщення сировини здійснюється за допомогою порушуваних вібраційних коливань; - температурний вплив на сировину відбувається послідовно в трьох зонах: зоні попереднього підігріву, зоні термічного впливу й зоні охолодження; - у зоні термічного впливу здійснюється генерування теплового потоку, що піддає продукт торефікації до кондиційного стану; - тепло із зони термічного впливу за рахунок конвекційного процесу переміщається в зону попереднього підігріву, де вихідна сировина піддається низькотемпературному впливу, в результаті якого губиться частина вологи в кількості, достатній для протікання процесу торефікації; - віброживильники в зоні попереднього нагрівання можуть бути доповненими додатковими джерелами тепла для ініціювання термічного впливу, що перевищує термічний вплив від конвекційного тепла; - потік торефікованого продукту піддається охолодженню при переміщенні нижче зони температурного впливу, при цьому довжина зони охолодження залежить від необхідного ступеня охолодження продукту перед його вивантаженням у прийомний бункер; - торефікований продукт переміщається в штучно створеному інертному середовищі, що попереджає ймовірність загоряння і пилоутворення; - область технологічного впливу на вихідний продукт включає зону попереднього підігріву, зону температурного впливу, а також зону охолодження; - область технологічного впливу перебуває в штучно створеному середовищі з інертного газу, тиск якого перевищує тиск інертного газу в зоні переміщення продукту, що піддаєтьсяThe purpose of the useful model is to improve the method of torrefaction of organic raw materials due to the fact that: - the product moves along an inclined surface, which gives the moving flow a descending zigzag trajectory; - the movement of raw materials is carried out with the help of disturbed vibration oscillations; - the temperature effect on the raw material occurs sequentially in three zones: the preheating zone, the thermal impact zone, and the cooling zone; - in the zone of thermal influence, heat flow is generated, which exposes the torrefaction product to a conditioned state; - heat from the zone of thermal influence due to the convection process moves to the zone of preheating, where the raw material is subjected to low-temperature exposure, as a result of which part of the moisture is lost in an amount sufficient for the torrefaction process to proceed; - vibratory feeders in the preheating zone can be supplemented with additional heat sources to initiate a thermal effect that exceeds the thermal effect from convection heat; - the flow of the torrefied product undergoes cooling when moving below the zone of temperature influence, while the length of the cooling zone depends on the required degree of cooling of the product before it is unloaded into the receiving hopper; - the torrefied product moves in an artificially created inert environment, which prevents the possibility of ignition and dust formation; - the area of technological influence on the initial product includes the preheating zone, the temperature influence zone, as well as the cooling zone; - the area of technological influence is in an artificially created environment of inert gas, the pressure of which exceeds the pressure of the inert gas in the area of movement of the subject product

Зо торефікації; - подачу інертного газу в зону технологічного впливу й зону руху сировини, яка піддається торефікації, здійснюють роздільно для забезпечення диференційованого тиску газу; - зона технологічного впливу на продукт, який піддається торефікації, і зона його руху розділені між собою негерметичною мембраною, що забезпечує різницю тиску інертного газу;From torrefaction; - supply of inert gas to the zone of technological influence and the zone of movement of raw materials subject to torrefaction is carried out separately to ensure differentiated gas pressure; - the zone of technological influence on the product subjected to torrefaction and the zone of its movement are separated from each other by a non-hermetic membrane, which provides a difference in the pressure of the inert gas;

Технічний результат від реалізації корисної моделі забезпечується за рахунок того, що: - рух потоку здійснюється по похилій площині, зміна кута якої дозволяє змінити, як траєкторію руху потоку, так і його швидкість переміщення при торефікації; - рух продукту по спадній траєкторії відбувається за рахунок генерації вібраційних коливань, амплітуда й частота яких може задаватися залежно від гранулометричного складу сировини, що переробляється; - спосіб забезпечує поступовий динамічний вплив на вихідну сировину, у результаті якого здійснюється поступове нагрівання, і його зневоднювання, високотемпературний вплив при якому відбувається торефікація продукту і поступове охолодження для зміцнення продукту для його наступного транспортування, переробки або зберігання; - спосіб забезпечує роздільне видалення газів із зони технологічного впливу й зони руху продукту, який піддається торефікації; - тепло зони торефікації використовується для попереднього нагрівання сировини і його часткового зневоднення; - спосіб дозволяє оперативно керувати технологічним процесом торефікації, при якому можна змінювати температурний вплив на продукт і швидкість його переміщення; - спосіб може контролюватися системою автоматичного керування, пов'язаною із системою інформаційних датчиків, за допомогою яких передається поточна оперативна інформація про процес нагрівання вихідної сировини, її торефікації й охолодження, тиску газу й наявність кисню в атмосфері; - спосіб забезпечує можливість захисту від загоряння пилоподібних частинок, утворених при торефікації вихідного органічного продукту, за рахунок наявності інертного газу, що має різний тиск у технологічній зоні й зоні переміщення сировини, яка піддається торефікації; - зигзагоподібна траєкторія руху вихідної сировини дозволяє мінімізувати об'єм технологічного простору пристрою, у якому реалізується спосіб.The technical result from the implementation of a useful model is provided by the fact that: - the movement of the flow is carried out along an inclined plane, the change of which angle allows changing both the trajectory of the flow and its speed of movement during torrefaction; - the movement of the product along the downward path occurs due to the generation of vibration oscillations, the amplitude and frequency of which can be set depending on the granulometric composition of the processed raw materials; - the method provides a gradual dynamic impact on the raw material, which results in gradual heating and dehydration, high-temperature exposure during which the product is torrefied and gradually cooled to strengthen the product for its subsequent transportation, processing or storage; - the method ensures the separate removal of gases from the zone of technological influence and the movement zone of the product that undergoes torrefaction; - the heat of the torrefaction zone is used for preliminary heating of the raw material and its partial dehydration; - the method makes it possible to quickly control the technological process of torrefaction, during which it is possible to change the temperature effect on the product and the speed of its movement; - the method can be controlled by an automatic control system connected to a system of information sensors, which transmit current operational information about the process of heating the raw material, its torrefaction and cooling, gas pressure and the presence of oxygen in the atmosphere; - the method provides the possibility of protection against the ignition of dust-like particles formed during torrefaction of the original organic product, due to the presence of inert gas that has different pressures in the technological zone and the zone of movement of raw materials undergoing torrefaction; - the zigzag trajectory of the movement of raw materials allows to minimize the volume of the technological space of the device in which the method is implemented.

Поставлена задача вирішується за рахунок того, що спосіб торефікації органічного матеріалу включає подачу вихідної сировини - органічного матеріалу в зону завантаження торефікаційної камери, переміщення матеріалу, який піддається торефікації, усередині торефікаційної камери, тепловий вплив на матеріал, який піддається торефікації, переміщення його в зону розвантаження товарного продукту, згідно з корисною моделлю, у зоні завантаження торефікаційної камери вихідну сировину подають на похилу поверхню вібраційного живильника. На похилій поверхні формують вихідний потік сировини, яка піддається торефікації. Утвореному потоку надають спадну зигзагоподібну траєкторію, за рахунок роздільного спадного розміщення похилих віброживильників, що розділяють на зону попереднього нагрівання, зону термічного впливу й зону охолодження.The task is solved due to the fact that the method of torrefaction of organic material includes the supply of raw materials - organic material to the loading zone of the torrefaction chamber, the movement of the material torrefaction inside the torrefaction chamber, the thermal effect on the material torrefaction, its movement to the unloading zone of a commercial product, according to a useful model, in the loading zone of the torrefaction chamber, the raw material is fed to the inclined surface of the vibrating feeder. On an inclined surface, an output stream of raw materials that undergoes torrefaction is formed. The resulting flow is given a descending zigzag trajectory due to the separate downward placement of inclined vibratory feeders, which are divided into a preheating zone, a thermal impact zone, and a cooling zone.

У зоні термічного впливу під вібраційними живильниками розташовують джерела теплового випромінювання, які впливають на потік вихідної сировини до її повної торефікації. Надлишкове тепло зони термічного впливу направляють у вигляді висхідних потоків у зону попереднього нагрівання. Спадний потік продукту після зони торефікації направляють у зону охолодження.In the zone of thermal influence, sources of thermal radiation are located under the vibrating feeders, which affect the flow of raw materials until their complete torrefaction. Surplus heat of the zone of thermal influence is sent in the form of upward flows to the zone of preheating. The downward flow of the product after the torrefaction zone is sent to the cooling zone.

Потік сировини, розташований на вібруючій похилій площині, покривають частково проникною мембраною. У простір між поверхнею потоку сировини й внутрішньою поверхнею частково проникної мембрани подають інертний газ.The flow of raw materials, located on a vibrating inclined plane, is covered with a partially permeable membrane. An inert gas is supplied to the space between the surface of the raw material flow and the inner surface of the partially permeable membrane.

Інертний газ подають у порожнину торефікаційної камери. Тиск інертного газу в торефікаційної камері перевищує тиск інертного газу в просторі між потоком продукту, який піддається торефікації, та частково проникною мембраною.Inert gas is fed into the cavity of the torrefaction chamber. The inert gas pressure in the torrefaction chamber exceeds the inert gas pressure in the space between the torrefied product stream and the partially permeable membrane.

Надлишок інертного газу видаляють роздільно з торефікаційної камери й простором між потоком продукту, який піддається торефікації, та негерметичною мембраною.Excess inert gas is removed separately from the torrefaction chamber and the space between the torrefaction product stream and the leaky membrane.

Торефікований продукт із зони охолодження переміщають у зону розвантаження з торефікаційної камери, звідки його вивантажують в прийомну посудину або транспортний засіб.The torrefied product is moved from the cooling zone to the unloading zone from the torrefaction chamber, from where it is unloaded into a receiving vessel or vehicle.

Спосіб реалізують наступним чином.The method is implemented as follows.

Процес торефікації полягає в перетворенні різного роду органічних продуктів у високоякісне паливо, що має високу калорійність, з достатніми характеристиками міцності, які дозволяють транспортувати його на значну відстань або зберігати в штабельованому вигляді без побоювань щодо атмосферного впливу.The process of torrefaction consists in converting various kinds of organic products into a high-quality, high-calorie fuel with sufficient strength characteristics that allow it to be transported over a considerable distance or stored in a stacked form without fear of atmospheric exposure.

Зо Заявлений спосіб при реалізації його у вигляді технологічної установки є компактним, має високу продуктивність і може перетворювати сировину різного гранулометричного складу й фізико-механічних властивостей.З The claimed method when implemented in the form of a technological installation is compact, has high productivity and can transform raw materials of different granulometric composition and physico-mechanical properties.

Пристрій являє собою замкнуту ємність, усередині якої відбувається процес торефікації, що включає подачу вихідної сировини - органічного матеріалу в зону завантаження торефікаційної камери, переміщення матеріалу всередині торефікаційної камери, термічний вплив на матеріал, переміщення його в зону розвантаження продукту для охолодження до необхідної температури, достатньої для зберігання, транспортування й переробки.The device is a closed container, inside which the torrefaction process takes place, which includes the supply of raw materials - organic material to the loading zone of the torrefaction chamber, the movement of the material inside the torrefaction chamber, the thermal effect on the material, its movement to the unloading zone of the product for cooling to the required temperature, sufficient for storage, transportation and processing.

Початок технологічного процесу полягає в подачі здрібненої до необхідного ступеня органічної сировини всередину торефікаційної камери на похилу поверхню вібраційного живильника.The beginning of the technological process consists in feeding organic raw materials crushed to the required degree inside the torrefaction chamber on the inclined surface of the vibrating feeder.

Застосування похилого вібраційного живильника забезпечує ефективне формування спадного потоку сировини, що піддається торефікації.The use of an inclined vibrating feeder ensures the effective formation of a downward flow of raw materials subject to torrefaction.

Зміна кута нахилу живильника, а також зміна частотних й амплітудних характеристик вібраційних коливань цього живильника забезпечує можливість зміни швидкості руху потоку й розподіл його по площині живильника.Changing the angle of inclination of the feeder, as well as changing the frequency and amplitude characteristics of the vibration oscillations of this feeder provides the possibility of changing the speed of the flow and its distribution along the plane of the feeder.

Потік сировини рухається всередині торефікаційної камери, що являє собою область технологічного впливу на продукт. Потік формує зону руху продукту й має зигзагоподібну траєкторію, що дозволяє збільшити шлях при компактному обсязі замкнутого простору торефікаційної камери.The flow of raw materials moves inside the torrefaction chamber, which is the area of technological influence on the product. The flow forms a zone of product movement and has a zigzag trajectory, which allows you to increase the path with a compact volume of the closed space of the torrefaction chamber.

Дослідження показали, що при зигзагоподібному русі матеріалу, який піддається торефікації, найбільш ефективним є генерація вібраційних коливань із не менше двох джерел.Studies have shown that in the zigzag movement of the material undergoing torrefaction, the most effective is the generation of vibrational oscillations from at least two sources.

При цьому одні незалежні джерела повинні збуджувати коливання в системи живильників, у яких вектор напрямку руху потоку орієнтований в одному напрямку. Інші джерела повинні збуджувати коливання в системи живильників, вектор напрямку руху потоку протилежний попередній системі живильників.At the same time, some independent sources should excite oscillations in feeder systems, in which the flow direction vector is oriented in one direction. Other sources should excite oscillations in feeder systems, the direction vector of flow is opposite to the previous feeder system.

Такий спосіб ініціювання руху потоку здрібненої сировини дозволяє повною мірою управляти процесом торефікації у всій області технологічного впливу усередині торефікаційної камери.This method of initiating the movement of the flow of crushed raw materials allows you to fully control the torrefaction process in the entire area of technological influence inside the torrefaction chamber.

В області технологічного впливу продукт проходить три основних зони, довжина яких і тривалість перебування в них залежить від конкретних параметрів торефікації. До цих зон 60 належать: зона попереднього нагрівання, зона термічного впливу й зона охолодження.In the area of technological influence, the product passes through three main zones, the length of which and the duration of stay in them depends on the specific parameters of torrefaction. These zones 60 include: a preheating zone, a thermal exposure zone, and a cooling zone.

У зоні попереднього нагрівання здійснюється нагрівання вихідної сировини, що приводить до часткової втрати вологи й деякого ступеня ущільненню структури сировини.In the preheating zone, the raw material is heated, which leads to a partial loss of moisture and to a certain degree compaction of the structure of the raw material.

У зоні термічного впливу здійснюється основний температурний вплив, при якому сировина ущільнюється, повністю збезводнюється й перетворюється характерно як для "м'якого" піролізу.In the zone of thermal influence, the main temperature influence is carried out, during which the raw material is compacted, completely dehydrated and transformed, characteristic of "soft" pyrolysis.

У зоні охолодження торефікованого продукту повністю набуваються товарні властивості, при яких продукт може піддаватися транспортуванню, зберіганню або переробки.In the cooling zone of the torrefied product, it fully acquires marketable properties, during which the product can be transported, stored or processed.

Особливістю реалізації технологічного процесу є розташування джерел теплового впливу безпосередньо в зоні термічного впливу під вібраційними живильниками.A feature of the implementation of the technological process is the location of the sources of thermal influence directly in the zone of thermal influence under the vibrating feeders.

У вигляді джерел теплового випромінювання можуть застосовуватися електричні нагрівальні елементи, або нагрівальні елементи, у яких використовують перегріту пару або високотемпературні пічні гази. У кожному разі, незалежно від конструкції джерела тепла, теплоносій повинен забезпечувати температуру, достатню для торефікації сировини.Electric heating elements or heating elements that use superheated steam or high-temperature furnace gases can be used as sources of thermal radiation. In any case, regardless of the design of the heat source, the heat carrier must provide a temperature sufficient for torrefaction of raw materials.

Тепло, утворене в зоні термічного впливу, за рахунок конвекційних процесів переміщується в зону попереднього нагрівання. Цим досягається утилізація тепла, яка забезпечує нагрівання сировини для її попереднього зневоднення.The heat generated in the zone of thermal influence is moved to the preheating zone due to convection processes. This achieves the utilization of heat, which provides heating of the raw material for its preliminary dehydration.

Якщо конвекційного тепла недостатньо, то джерела тепла розташовують під живильниками розташованими в зоні попереднього нагрівання.If convection heat is not enough, heat sources are placed under the feeders located in the preheating zone.

Дослідження показали, що технологічний процес протікає найбільше ефективно в інертному газовому середовищі. Інертний газ попереджає можливе загоряння пилоподібних частинок і тим самим - згоряння продукту, який піддається торефікації.Studies have shown that the technological process proceeds most effectively in an inert gas environment. The inert gas prevents the possible ignition of dust-like particles and thereby the combustion of the torrefied product.

Особливістю способу є те, що інертний газ подають не тільки в технологічну область впливу на продукт, який піддається торефікації, але й у зону руху продукту. Для цього потік сировини розташований на віброживильнику, і на сполученні віброживильників покривають частково проникною мембраною. Мембрана може бути виконаною з металевого або іншого листа, або термостійкого тканинного матеріалу, який не деформуються при високих температурах.The peculiarity of the method is that the inert gas is supplied not only to the technological area of influence on the product subjected to torrefaction, but also to the area of product movement. For this, the flow of raw materials is located on the vibratory feeder, and the junction of the vibratory feeders is covered with a partially permeable membrane. The membrane can be made of a metal or other sheet, or heat-resistant fabric material that does not deform at high temperatures.

Після розміщення частково проникної мембрани в простір між поверхнею потоку продукту й внутрішньою поверхнею мембрани подають інертний газ. Потік інертного газу спрямовується в імпровізований канал - зону руху продукту, який піддається торефікації, та забезпечує формування газоподібного середовища, у якому виключене загоряння пилоподібних частинокAfter placing a partially permeable membrane, an inert gas is supplied to the space between the surface of the product flow and the inner surface of the membrane. The flow of inert gas is directed into an improvised channel - the movement zone of the product subjected to torrefaction, and ensures the formation of a gaseous environment in which the ignition of dust particles is excluded

Зо навіть при високій температурі.Even at high temperatures.

Разом з тим, є ймовірність, що пилоподібні частинки вийдуть за межі зони руху сировини в область технологічного впливу на нього. Для цього в порожнину торефікаційної камери подають інертний газ, тиск якого перевищує тиск усередині зони руху продукту, який піддається торефікації. За рахунок різниці тисків інертного газу забезпечується повне утримання частинок пилу усередині простору зони руху продукту між похилими живильниками і частково проникною мембраною.At the same time, there is a possibility that dust-like particles will go beyond the zone of movement of raw materials into the area of technological influence on it. For this, an inert gas is supplied to the cavity of the torrefaction chamber, the pressure of which exceeds the pressure inside the movement zone of the product undergoing torrefaction. Due to the difference in inert gas pressure, dust particles are completely contained within the space of the product movement zone between the inclined feeders and the partially permeable membrane.

Надлишок інертного газу видаляють роздільно через відповідні патрубки, за допомогою яких здійснюється відбір газу, його наступне очищення і/або утилізація.Excess inert gas is removed separately through appropriate nozzles, which are used for gas sampling, its subsequent purification and/or disposal.

Після переміщення через зону термічного впливу, продукт, який піддається торефікації, надходить у зону охолодження, що перебуває нижче джерел теплової енергії. У зоні охолодження в отриманому продукті знижується температура до ступеня, що визначає високі характеристики міцності, що дозволяють отриманий продукт переміщати в зону розвантаження, звідки його вивантажують у приймальну ємність або транспортний засіб для наступного зберігання або переробки.After moving through the heat-affected zone, the torrefied product enters the cooling zone below the heat sources. In the cooling zone, the temperature in the received product decreases to a degree that determines high strength characteristics, which allow the received product to be moved to the unloading zone, from where it is unloaded into a receiving container or vehicle for further storage or processing.

Дослідно-промислові випробування показали високу ефективність способу, що може бути реалізований практично при будь-яких параметрах торефікаційних пристроїв, виконаних, як у стаціонарному так й у мобільному виконанні.Research and industrial tests have shown the high efficiency of the method, which can be implemented with almost any parameters of torrefaction devices made in both stationary and mobile versions.

Спосіб дозволяє одержати товарне тверде паливо при широкому діапазоні його якісних характеристик.The method makes it possible to obtain commercial solid fuel with a wide range of its quality characteristics.

Claims (1)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб торефікації органічного матеріалу, що включає подачу вихідного продукту - органічного матеріалу в зону завантаження торефікаційної камери, переміщення матеріалу усерединіUSEFUL MODEL FORMULA The method of torrefaction of organic material, which includes the supply of the original product - organic material to the loading zone of the torrefaction chamber, the movement of the material inside 55 торефікаційної камери, тепловий вплив на матеріал, переміщення його в зону розвантаження продукту, який піддається торефікації, який відрізняється тим, що в зоні завантаження торефікаційної камери вихідну сировину подають на похилу поверхню вібраційного живильника й формують вихідний потік продукту, при цьому надають утвореному потоку спадну зигзагоподібну траєкторію, за рахунок роздільного спадного розміщення похилих бо віброживильників, яку розділяють на зону підігріву, зону термічного впливу й зону охолодження,55 of the torrefaction chamber, thermal effect on the material, moving it to the unloading zone of the product that undergoes torrefaction, which differs in that in the loading zone of the torrefaction chamber, the raw material is fed to the inclined surface of the vibrating feeder and forms the output flow of the product, while giving the formed flow a downward a zigzag trajectory, due to the separate downward placement of inclined vibrating feeders, which is divided into a heating zone, a zone of thermal influence and a cooling zone, при цьому в зоні термічного впливу під вібраційними живильниками розташовують джерела теплового випромінювання, якими впливають на потік продукту до його повної торефікації, при цьому висхідні потоки надлишкового тепла зони термічного впливу направляють у вигляді висхідних потоків у зону підігріву, а потік продукту, який піддається торефікації, направляють у зону охолодження, причому потік продукту, розташований на віброживильнику, покривають частково проникною мембраною, а у простір між поверхнею потоку продукту, який піддається торефікації, та внутрішньою поверхнею частково проникної мембрани подають інертний газ, при цьому аналогічний інертний газ подають у порожнину торефікаційної камери, витримуючи вищий тиск інертного газу в торефікаційній камері, ніж тиск інертного газу в просторі між потоком продукту, який піддається торефікації, та частково проникною мембраною, при цьому надлишок інертного газу видаляють роздільно з торефікаційної камери й простір між потоком продукту, який піддається торефікації, та негерметичною мембраною, при цьому продукт, який піддається торефікації із зони охолодження переміщають у зону розвантаження з торефікаційної камери, звідки його вивантажують у приймальну посудину або транспортний засіб.at the same time, sources of thermal radiation are placed in the zone of thermal influence under the vibrating feeders, which affect the flow of the product until it is completely torrefied, while the upward flows of excess heat of the zone of thermal influence are directed in the form of upward flows into the heating zone, and the flow of the product that undergoes torrefaction, directed to the cooling zone, and the product flow located on the vibratory feeder is covered with a partially permeable membrane, and an inert gas is supplied to the space between the surface of the product flow to be torrefied and the inner surface of the partially permeable membrane, while a similar inert gas is supplied to the cavity of the torrefaction chamber , maintaining a higher inert gas pressure in the torrefaction chamber than the inert gas pressure in the space between the product stream to be torrefied and the partially permeable membrane, while the excess inert gas is removed separately from the torrefaction chamber and the space between the product stream to be torrefied subject to torrefaction, and a leaky membrane, while the product to be torrefied is moved from the cooling zone to the unloading zone from the torrefaction chamber, from where it is unloaded into a receiving vessel or a vehicle.