RS59894B1 - Postupak i sistem za konverziju vlažne biomase u energetski pelet visokog kvaliteta - Google Patents

Description

Opis

[0001] Pronalazak se odnosi na postupak i sistem za konverziju vlažnog drvenog, a naročito drvnog otpada koji potiče od uređenja zemljišta (održavanja zemljišta itd.), u energetski pelet visokog kvaliteta.

[0002] Drveni pelet je dobro poznat proizvod na međunarodnom tržištu (drvene) biomase. Globalna proizvodnja drvenog peleta raste skoro eksponencijalno: od 2 miliona tona u 2001. do 4 miliona tona u 2006, 9 miliona tona u 2008. i 15 miliona tona u 2010. Tokom godina, tržište je postajalo sve više profesionalno. Osim toga, prosečni proizvodni kapacitet i kapitalna ulaganja po kompaniji za proizvodnju drvnog peleta kontinualno rastu. Pelet se uglavnom pravi od strugotine kao drvnog otpada itd, međutim, povećava se proizvodnja peleta od biomase. Kvalitet peleta je propisan EN+ sertifikacijom Evropskog saveta za pelet, koja je bazirana na Evropskom standardu EN 14961-2. Ovaj standard postavlja visoke zahteve u pogledu kvaliteta drvenog peleta, uključujući sadržaj pepela u toku sagorevanja. Nezavisna sertifikaciona tela nadziru kvalitet i postojanost drvenog peleta.

[0003] EP-A-2157158 opisuje postupak za proizvodnju peleta od održivih grubih vlaknastih proizvoda. DE-A-102013107983 opisuje urežaj i proces za proizvodnju peleta od biomase.

[0004] Predmetni pronalazak je usmeren na realizaciju postupka i sistema (postrojenja), respektivno, za konverziju vlažne ili ovlažene drvene biomase, a naročito drvnog otpada koji potiče od uređenja zemljišta, itd. u energetski pelet visokog kvaliteta itd. za upotrebu kao gorivo visokog kvaliteta. Realizovani pelet ima sertifikacioni nivo EN+ A1, A2, koji je do sada mogao biti ostvaren samo proizvodnjom peleta od čistog otpada iz industrije prerade drveta.

[0005] Postupak prema pronalasku sadrži sledeće korake:

- obezbeđivanje količine ili toka drvene biomase;

- osnovno usitnjavanje sastojaka drvene biomase u grubo iverje, na primer, sa maksimalnom veličinom od 50 mm;

- ako je neophodno, čišćenje grubog iverja, a prvenstveno uz pomoć vazdušne potpore; - vlažno mlevenje grubog iverja u vlažno fino iverje npr. pomoću drobilice za pelet, sekačice za iverje, a naročito pomoću mlina sa kolergang mehanizmom za drobljenje/mlevenje;

- sušenje vlažnog finog iverja u suvo fino iverje, npr. u sušaču sa bubnjem;

- razdvajanje suvog finog iverja na različite frakcije, npr. pomoću vibracionog sita (giracionog sita), na prvu otpadnu frakciju I koja ima poprečni presek čestica (veličinu čestica) suvog finog iverja maksimalno od 1 mm, drugu otpadnu frakciju II koja ima poprečni presek čestica (veličinu čestica) suvog finog iverja od 2 - 4 mm, treću otpadnu frakciju III koja ima poprečni presek čestica (veličinu čestica) suvog finog iverja od 1 - 2 mm i četvrtu otpadnu frakciju IV koja ima poprečni presek čestica (veličinu čestica) suvog finog iverja veću od 4 mm;

- odstranjivanje prve frakcije I (<1 mm), na primer, sagorevanjem u peći za spaljivanje, za svrhe gore navedenog sušenja vlažnog finog iverja,

skladištenje druge frakcije II (sa veličinom čestica od 2 - 4 mm),

dopremanje treće frakcije III (sa veličinom čestica od 1 - 2 mm) do (sledećeg) uređaja za sortiranje i

dopremanje četvrte frakcije IV (sa veličinom čestica od > 4 mm) do uređaja za usitnjavanje, na primer, mlina čekićara;

- pri čemu uređaj za sortiranje, npr. sto za prosejavanje, sortira (ili prosejava) frakciju III (sa veličinom čestica od 1 - 2 mm) na,

prvu podfrakciju IIIa koja ima gustinu sg1, koja je manja od gustine ciljnog peletnog materijala,

drugu podfrakciju IIIb koja ima gustinu sg2, koja odgovara gustini ciljnog peletnog materijala (ili gustini već uskladištenog suvog materijala frakcije II koja ima veličinu čestica od 2 - 4 mm, respektivno),

treću podfrakciju IIIc koja ima gustinu sg3, koja je veća od gustine ciljnog peletnog materijala, pri čemu se odstranjuju prva (previše laka) podfrakcija IIIa i treća (previše teška) podfrakcija IIIc, a druga podfrakcija IIIb (koja ima željenu gustinu sg2) se dodaje (već) uskladištenoj drugoj frakciji II suvog finog iverja sa veličinom čestica od 2 - 4 mm;

- (sabijanje) presovanje uskladištenog suvog finog iverja u pelete, na primer, pomoću prese za pelet, pri čemu su posle hlađenja pelete podesne za upotrebu kao gorivo visokog kvaliteta.

[0006] U nastavku će pronalazak biti dalje razmotren sa pozivom na opis slike nacrta.

Slika 1 prikazuje poželjni primer izvođenja uređaja, koji je prilagođen za izvođenje postupka prema pronalasku.

[0007] Postrojenje sistema prikazano na slici 1 sadrži skladišni modul 1 koji sadrži vlažnu drvenu biomasu, koja predstavlja sirovinu za sistem. Naročito, biomasa sadrži drvni otpad koji potiče od uređenja zemljišta itd. Ova sirovina se doprema do modula 2, na primer, drobilice, koji je prilagođen za osnovno usitnjavanje velikih komponenata (kao što su grane, itd. drveća i žbunova) u okviru biomase dopremljene do uređaja, na grubo (drvno) iverje sa maksimalnom veličinom, na primer, od 50 mm. Posle toga se ovo grubo iverje, pošto se očisti u modulu 3, doprema do modula 4, npr. drobilice za pelet, sekačice za iverje, ili mlina sa kolergang mehanizmom za drobljenje/mlevenje, koji su prilagođeni za vlažno mlevenje (vlažnog) grubog iverja u vlažno fino iverje, koje se doprema do skladišnog modula 5.

[0008] Vlažno fino iverje se iz skladišnog modula 5 doprema do modula 8, na primer, sušača 8 sa bubnjem, koji se snabdeva vrelim vazduhom za sušenje od strane kotla 6 na sagorevanje biomase i ventilatora 7. Sušač sa bubnjem je prilagođen za sušenje vlažnog finog iverja, tako da se vlažno fino iverje pretvara u suvo fino iverje.

[0009] Dimni gasovi koji se oslobađaju u kotlu 6 za sagorevanje biomase se filtriraju u nekoliko plazma filtera 9 da bi se obezbedilo da dimni gasovi koji se ispuštaju kroz dimnjak 10 zadovolje aktuelno primenljive ekološke zahteve.

[0010] Suvo fino iverje koje proizvede sušač 8 sa bubnjem se razdvaja na različite frakcije u modulu 11, na primer, pomoću višestrukog vibracionog sita, koje je prilagođeno za razdvajanje (sortiranje) suvog finog iverja. Na primer, pomenute frakcije sadrže otpadnu frakciju I koja ima prečnik do 1 mm, drugu frakciju II sa prečnikom od 2 - 4 mm, treću frakciju III koja ima prečnik od 1 - 2 mm i četvrtu frakciju IV koja ima poprečni presek veći od 4 mm.

[0011] Prva frakcija, tj. otpadna frakcija I se ne može upotrebiti za preradu u pelete, i zado se doprema do kotla 6 za sagorevanje biomase da bi tamo sagorela kao dodatno gorivo na bazi biomase. Druga frakcija II se skladišti u skladišnom modulu 15. Treća frakcija III se doprema do uređaja 13 za sortiranje radi daljeg sortiranja na upotrebljivi i neupotrebljivi materijal, dok se četvrta frakcija IV doprema do uređaja za smanjenje veličine čestica, na primer, mlina čekićara 12, pri čemu se, kao prvo, (previše) velikim česticama smanjuje veličina, i ,kao drugo, proizvod smanjene veličine se reciklira do skladišnog modula 15 (ili modula 11 za sortiranje).

[0012] Uređaj 13 za sortiranje za frakciju III, koji je npr. konfigurisan kao višestruki sto za prosejavanje, prilagođen je za sortiranje (razdvajanje) frakcije III na prvu podfrakciju IIIa koja ima gustinu sg1, koja je manja od gustine ciljnog peletnog materijala, drugu podfrakciju IIIb koja ima gustinu sg2, koja odgovara gustini ciljnog peletnog materijala, i treću podfrakciju IIIc koja ima gustinu sg3, koja je veća od gustine ciljnog peletnog materijala. Prva podfrakcija IIIa i treća podfrakcija IIIc se smatraju neupotrebljivom i zato se odstranjuju, dok se druga podfrakcija IIIb smatra upotrebljivom i zato se dodaje već uskladištenoj drugoj frakciji II suvog finog iverja. Prva podfrakcija IIIa se doprema do kotla 6 za sagorevanje biomase radi sagorevanja, dok se teška podfrakcija IIIc, koja se obično sastoji od peska, kamenčića (silicijuma) itd. izbacuje kao ostatak.

[0013] Iz skladišnog modula 15 se suvo fino iverje doprema do modula 16, na primer, prese za pelet (takođe poznate kao presa peletirka), koja je prilagođena za sabijanje suvog finog iverja u aktuelni oblik peleta, koje su, posle hlađenja u rashladnom modulu 17, podesne za upotrebu kao gorivo visokog kvaliteta koje ima EN+ A1 ili A2 kvalitet. Pelete se skladište u silosu 18 i odatle se transportuju kupcima.

[0014] Kao rezultat ovoga, realizovani su postupak i sistem za konverziju vlažne drvene biomase u pelete visokog kvaliteta. Sistem sadrži modul 2 za osnovno usitnjavanje sastojaka biomase 1 u grubo iverje, modul 4 za vlažno mlevenje grubog iverja u vlažno fino iverje, modul 8 za sušenje vlažnog finog iverja u suvo fino iverje. Modul 11 obezbeđuje sortiranje suvog finog iverja na različite frakcije I, II, III i IV koje imaju različite poprečne preseke. Čestice < 1 mm (frakcija I) se izbacuju/odstranjuju kao neupotrebljive ("NOK, Nisu OK"), čestice od 2 - 4 mm (frakcija II) se propuštaju kao korisne ("OK"), čestice od 1 - 2 mm (frakcija III) – u koje je uključen nezanemarljivi procenat peska itd. su uključene – se podvrgavaju daljoj selekciji/sortiranju u modulu 13 za sortiranje na bazi njihove gustine, što rezultuje podfrakcijama IIIa ("NOK"), IIIb ("OK") i IIIc ("NOK"). Čestice > 4 mm (frakcija IV) se dopremaju do modula 12 za usitnjavanje, gde se veličina čestica smanjuje do < 4.5 mm. Posle toga se ovaj proizvod doprema do skladišnog modula 15 (ili se reciklira do modula 11 za sortiranje). Konačno, presa za pelet 16 sabija uskladišteno suvo fino iverje u pelete, koje su podesne, posle hlađenja, za upotrebu kao gorivo visokog kvaliteta koje ima visoki EN+ kvalitet.

[0015] Što se tiče dobro poznatih postupaka iz ranijih patentnih publikacija, kao što su DE 102013107983, DE10224850 i AT510925, naglašava se sledeće.

[0016] Kod proizvodnje peleta od velikog značaja je da se obezbedi, u skladu sa EN+ sertifikacijom Evropskog saveta za pelet, na osnovu Evropskog standarda EN 14961-2, da proizvedene pelete imaju visoku kalorijsku vrednost i nizak sadržaj pepela, uključujući odgovarajuće tražene vrednosti topljenja za taj pepeo (inače bi postojao rizik od formiranja šljake u kotlu). Prema pronalasku i kao što je utvrđeno u praksi u toku opsežnih testova za smanjenje veličine čestica iverja je predloženo vlažno mlevenje. Kao rezultat ovoga, veličina čestica komponenata kore se drugačije i bolje smanjuje, npr. nasuprot i u odnosu na upotrebu uređaja za sečenje ili čekića. Utvrđeno je da se drobljenjem/mlevenjem, a prvenstveno pomoću mlina sa kolergang mehanizmom za drobljenje/mlevenje (kolergangom), a ne sečenjem ili udarcima čekića, ostvaruje to da nepoželjne čestice kore koje povećavaju sadržaj pepela, a koje se formiraju usled mlevenja, ostaju ispod 1 mm, i kao rezultat toga se mogu prosejati/isejati mnogo bolje i efektivnije nego primenom do sada poznatih tehnika usitnjavanja.

[0017] Postupak koji se primenjuje posle razdvajanja suvog finog iverja na nekoliko frakcija posle sušenja je dalje od značaja, između ostalog, dodatno za postupak prema pronalasku, po tome što se izvodi vlažno drobljenje/mlevenje. Posle razdvajanja se svaka frakcija prerađuje na različit način, tako da se odstranjuju one komponente koje su odgovorne ili doprinose formiranju pepela u toku sagorevanja finalnog proizvoda. Na primer, prosejavanjem i odstranjivanjem frakcije (III) koja sadrži čestice koje imaju prečnik od 1 - 2 mm na osnovu njihove gustine, ipak se ostvaruje da finalni proizvod poseduje izuzetno visok i konstantan kvalitet (EN+), uprkos tome što polazni osnovni materijal ima nizak i nekonstantan kvalitet (kao što je drvni otpad od uređenja zemljišta itd.).

[0018] U pomenutim dokumentima su poznati sistemi za peletizaciju drveta od uređenja zemljišta, međutim, u ovim dokumentima nisu pomenuti čistoća i kvalitet finalnog proizvoda. U ovom pogledu je uočeno da sama peletizacija drveta od uređenja zemljišta nikada nije bila problem, već da probleme stalno izaziva kvalitet peleta. Kvalitet mora biti viši da bi se omogućilo da se kao gorivo prezentuje proizvod koji je što podesniji za kupca. Zbog toga predmetnim pronalaskom se traži realizacija sistema (postupka/uređaja) za proizvodnju sertifikovanih peleta od sirovina niskog kvaliteta, pri čemu su pelete veoma visokog kvaliteta i EN+ sertifikovane i koej mogu sagorevati bez problema, u z nizak sadržajpepela i uz obezbeđenje garancije proizvođača kotla.

[0019] Zbog velikog i stalno rastućeg zahteva za peletama EN+ kvaliteta, već se pojavljuju nestašice sirovina, koje rezultuju skupim sirovinama i porastom cena peleta. Uprkos tome što je drvena biomasa obilno raspoloživa u obliku drveta od uređenja zemljišta i šumskih ostataka, međutim, ona nije bila upotrebljavana, jer do danas nije bilo moguće proizvesti EN+ kvalitet. Ovo je rezultovalo time što ovi materijali više nisu bili razmatrani za sertifikaciju kao sirovina za EN+ pelete od strane Evropskog saveta za pelet. Međutim, primenom postupka prema pronalasku, drvo od uređenja zemljišta i šumski ostaci ponovo mogu biti uključeni kao potencijalna sirovina, čime se za svaku zemlju stvara mnogo više mogućnosti da, umesto uvoza, reši rastuću nacionalnu potrebu za peletom. Ovo rešenje prema pronalasku je održivije i manje skupo, dok se drvo u obliku trupaca može sačuvati i bolje iskoristiti za sofisticiranije primene.

Claims (8)

Patentni zahtevi

1. Postupak za konverziju vlažne drvene biomase, koja sadrži drvni otpad koji potiče od uređenja zemljišta, u energetski pelet visokog kvaliteta, pri čemu postupak sadrži korake:

- obezbeđivanje količine ili toka drvene biomase;

- osnovno usitnjavanje sastojaka drvene biomase u grubo iverje, na primer, sa maksimalnom veličinom od 50 mm;

- vlažno mlevenje grubog iverja u vlažno fino iverje;

- sušenje vlažnog finog iverja u suvo fino iverje;

- razdvajanje suvog finog iverja na različite frakcije, uključujući

prvu frakciju I koja ima poprečni presek maksimalno od 1 mm,

drugu frakciju II koja ima poprečni presek od 2 - 4 mm,

treću frakciju III koja ima poprečni presek od 1 - 2 mm i

četvrtu frakciju IV koja ima poprečni presek veći od 4 mm;

- odstranjivanje prve frakcije I, na primer, sagorevanjem za svrhe gore navedenog sušenja vlažnog finog iverja,

skladištenje druge frakcije II,

dopremanje treće frakcije III do uređaja za sortiranje i

dopremanje četvrte frakcije IV do uređaja za usitnjavanje;

- pri čemu uređaj za sortiranje sortira treću frakciju III na

prvu podfrakciju IIIa koja ima gustinu sg1, koja je manja od gustine ciljnog peletnog materijala,

drugu podfrakciju IIIb koja ima gustinu sg2, koja odgovara gustini ciljnog peletnog materijala, i

treću podfrakciju IIIc koja ima gustinu sg3, koja je veća od gustine ciljnog peletnog materijala,

pri čemu se prva podfrakcija IIIa i treća podfrakcija IIIc odstranjuju, dok se druga podfrakcija IIIb dodaje uskladištenoj drugoj frakciji II suvog finog iverja; - presovanje uskladištenog suvog finog iverja u pelete, hlađenje peleta da bi postale podesne za upotrebu kao gorivo visokog kvaliteta.

2. Postupak prema zahtevu 1, pri čemu se pomenuto vlažno mlevenje grubog iverja u vlažno fino iverje izvodi pomoću drobilice za pelet, sekačica za iverje, ili mlina sa kolergang mehanizmom za drobljenje/mlevenje.

3. Postupak prema zahtevu 1 - 2, pri čemu se pomenuto sušenje vlažnog finog iverja u suvo fino iverje izvodi u sušaču sa bubnjem.

4. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu se pomenuto razdvajanje suvog finog iverja na različite frakcije izvodi pomoću vibracionog sita.

5. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu je pomenuti uređaj za usitnjavanje mlin čekićar.

6. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu pomenuti uređaj za sortiranje sadrži jedan ili više stolova za prosejavanje.

7. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, pri čemu se sabijanje uskladištenog suvog finog iverja u pelete izvodi pomoću prese za pelet.

8. Sistem za konverziju vlažne drvene biomase, koja sadrži drvni otpad koji potiče od uređenja zemljišta, u energetski pelet visokog kvaliteta, pri čemu sistem sadrži:

modul (2) prilagođen za osnovno usitnjavanje sastojaka drvene biomase (1) koja se dovodi do uređaja u grubo iverje sa maksimalnom veličinom od npr.50 mm; modul (4), koji sadrži drobilicu za pelet i sekačicu za iverje, koji su prilagođeni za vlažno mlevenje grubog iverja u vlažno fino iverje;

modul (8), koji sadrži sušač sa bubnjem, koji je prilagođen za sušenje vlažnog finog iverja u suvo fino iverje;

modul (11), koji sadrži vibraciono sito, koje je prilagođeno za propuštanje iverja koje ima uzajamno različite poprečne preseke, pri čemu je pomenuti modul prilagođen za razdvajanje suvog finog iverja na različite frakcije, koje sadrže prvu frakciju I koja ima poprečni presek maksimalno od 1 mm,

drugu frakciju II koja ima poprečni presek od 2 - 4 mm,

treću frakciju III koja ima poprečni presek od 1 - 2 mm i

četvrtu frakciju IV koja ima poprečni presek veći od 4 mm;

skladišna sredstva (15) za skladištenje druge frakcije II,

uređaj (13) za sortiranje u koji se doprema treća frakcija III,

uređaj (12) za usitnjavanje, koji sadrži mlin čekićar, u koji se doprema četvrta frakcija IV;

pri čemu je uređaj (13) za sortiranje, koji sadrži sto za prosejavanje, prilagođen za sortiranje treće frakcije III na,

prvu podfrakciju IIIa koja ima gustinu sg1, koja je manja od gustine ciljnog peletnog materijala,

drugu podfrakciju IIIb koja ima gustinu sg2, koja odgovara gustini ciljnog peletnog materijala, i

treću podfrakciju IIIc koja ima gustinu sg3, koja je veća od gustine ciljnog peletnog materijala,

pri čemu se prva podfrakcija IIIa i treća podfrakcija IIIc odstranjuju, a druga podfrakcija IIIb se dodaje uskladištenoj drugoj frakciji II suvog finog iverja (15); modul (16), koji sadrži presu za pelet, koja je prilagođena za sabijanje uskladištenog suvog finog iverja u pelete, pri čemu su pelete podesne, posle hlađenja, za upotrebu kao gorivo visokog kvaliteta.