[go: up one dir, main page]

RU2782019C1 - Pellets from compressed biomass - Google Patents

Pellets from compressed biomass Download PDF

Info

Publication number
RU2782019C1
RU2782019C1 RU2022100552A RU2022100552A RU2782019C1 RU 2782019 C1 RU2782019 C1 RU 2782019C1 RU 2022100552 A RU2022100552 A RU 2022100552A RU 2022100552 A RU2022100552 A RU 2022100552A RU 2782019 C1 RU2782019 C1 RU 2782019C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pellets
waste
cardboard
coffee grounds
biomass
Prior art date
Application number
RU2022100552A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Дмитриевич Смирнов
Александр Сергеевич Данилов
Иван Павлович Сверчков
Рушания Ильдаровна Габдуллина
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет"
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2782019C1 publication Critical patent/RU2782019C1/en

Links

Abstract

FIELD: fuel pellets.
SUBSTANCE: invention relates to fuel pellets. A pellet made of pressed biomass is proposed, which includes dried spent coffee grounds and a binder, additionally contains paper waste, and sugar syrup is used as a binder in the following ratio, wt.%: coffee grounds 93.75-90.25; waste paper and cardboard 6-9; sugar syrup - the rest.
EFFECT: development of non-wood pellets from biomass with high thermal conductivity.
1 cl, 9 tbl, 16 ex

Description

Изобретение относится к составам, предназначенным для приготовления биотопливных пеллет для разного вида энергетических установок. The invention relates to compositions intended for the preparation of biofuel pellets for various types of power plants.

Известна твердая топливная композиция (патент Канада № 2378098, опубл. 13.07.2010), используемая для изготовления искусственных брикетов, которая по весу содержит от 1 до 50% кофейных отходов, от 10 до 50% опилок и от 30% и до 65% горючего воска. Влажность компонента кофейных отходов составляет от 15% до 80% по весу, размер частиц, по меньшей мере, 0,5 мм.Known solid fuel composition (Canada patent No. 2378098, publ. 07/13/2010), used for the manufacture of artificial briquettes, which by weight contains from 1 to 50% coffee waste, from 10 to 50% sawdust and from 30% to 65% of fuel wax. The coffee grounds component has a moisture content of 15% to 80% by weight, with a particle size of at least 0.5 mm.

Недостатком данного состава является использование воска из парафина в качестве связующего компонента, так как при его горении выделяются вредные компоненты, например толуол и бензол.The disadvantage of this composition is the use of paraffin wax as a binder component, since its combustion releases harmful components, such as toluene and benzene.

Известен безвосковой брикет (патент США № 8439988, опубл. 14.05.2013), состоящее из сердцевины, сделанной из высушенной отработанной кофейной гущи, растительного жира, коричневого сахара и кукурузного сиропа, а также из внешней оболочки, сделанной из бумажных полос, при этом ни ядро, ни внешняя оболочка не содержат воска. Высушенная отработанная кофейная гуща составляет 54 масс. %, растительный жир составляет 23 масс.%, коричневый сахар составляет 20 масс.%, кукурузный сироп составляет 2 масс.%.A wax-free briquette is known (US patent No. 8439988, publ. 05/14/2013), consisting of a core made of dried waste coffee grounds, vegetable fat, brown sugar and corn syrup, as well as an outer shell made of paper strips, while neither the core, nor the outer shell, does not contain wax. Dried spent coffee grounds is 54 wt. %, vegetable fat is 23 wt.%, brown sugar is 20 wt.%, corn syrup is 2 wt.%.

Недостатком данного состава является дополнительная подготовка ингредиентов, заключающаяся в смешивании растительного жира и коричневого сахара и доведение до кипения с постоянным контролем пригорания и вредные выбросы от сгорания сахаров.The disadvantage of this composition is the additional preparation of ingredients, which consists in mixing vegetable fat and brown sugar and bringing to a boil with constant control of burning and harmful emissions from the combustion of sugars.

Известны недревесные пеллеты из прессованной биомассы (патент Всемирной организации интеллектуальной собственности № 2011/020190 A1, опубл. 24.02.2011), выполненные в виде композитного состава из воска, одного сухого материала, содержащего целлюлозу, и по меньшей мере одного несухого материала с содержанием влаги не менее 15%. Сухой материал может быть представлен картоном, воском, макулатурой, сухими зелеными остатками, опилками и древесными остатками - обрезками мягкой и твердой древесины и древесными отходами. Несухой материал представляет собой влажные отходы – бумага, стебли кукурузы, кофейная гуща, рождественские елки и отходы цветов. Компоненты соединены между собой связующим на основе водорастворимого крахмала (1-3 масс. %). Водорастворимый крахмал может быть представлен в виде кукурузного крахмала, рисового крахмала или их смеси.Non-wood pellets from pressed biomass are known (patent of the World Intellectual Property Organization No. 2011/020190 A1, publ. 24.02.2011), made in the form of a composite composition of wax, one dry material containing cellulose, and at least one non-dry material with a moisture content not less than 15%. Dry material can be represented by cardboard, wax, waste paper, dry green residues, sawdust and wood residues - soft and hard wood trimmings and wood waste. Non-dry material is wet waste such as paper, corn stalks, coffee grounds, Christmas trees and flower waste. The components are interconnected by a binder based on water-soluble starch (1-3 wt.%). The water-soluble starch may be in the form of corn starch, rice starch, or mixtures thereof.

Недостатком этого состава является многокомпонентность и непостоянство состава, что не может обеспечивать стабильные топливные характеристики, а также непредсказуемое и неконтролируемое образование побочных продуктов сгорания композиции. The disadvantage of this composition is the multicomponent and variability of the composition, which cannot provide stable fuel characteristics, as well as the unpredictable and uncontrolled formation of combustion by-products of the composition.

Известно топливо из биомассы (патент США № 2011/0119996А1, опубл. 26.05.2011), состоящее из состоящее из горючей биомассы и адгезивной добавки, содержащей крахмал и различные виды гидроксидов (гидроксид щелочных металлов, гидроксид щелочноземельных металлов, гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид кальция, гидроксид лития или каустическая сода). В качестве биомассы предлагается использовать ряску, рисовую шелуху, угольную пыль, опилки, картон, травы, сорняки, сосновые шишки, газетную бумагу, отходы пищевой промышленности, бумажные отходы, поддоны и коробки из-под яиц. Композиция содержит по массе 69-98% биомассы, 1-30% крахмала и менее 1% гидроксида. Biomass fuel is known (US patent No. 2011/0119996A1, publ. 05/26/2011), consisting of consisting of combustible biomass and an adhesive additive containing starch and various types of hydroxides (alkali metal hydroxide, alkaline earth metal hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, calcium hydroxide, lithium hydroxide or caustic soda). It is proposed to use duckweed, rice husks, coal dust, sawdust, cardboard, grasses, weeds, pine cones, newsprint, food industry waste, paper waste, pallets and egg cartons as biomass. The composition contains by weight 69-98% biomass, 1-30% starch and less than 1% hydroxide.

Недостатком является многокомпонентность и непостоянство состава, что не может обеспечивать стабильные топливные характеристики, а также непредсказуемое и неконтролируемое образование побочных продуктов сгорания композиции. Также включение в состав гидроксидов щелочных и щелочноземельных металлов приведет к быстрому выходу из строя внутренней футеровки котельного агрегата.The disadvantage is the multicomponent and variability of the composition, which cannot provide stable fuel characteristics, as well as the unpredictable and uncontrolled formation of combustion by-products of the composition. Also, the inclusion of alkali and alkaline earth metal hydroxides in the composition will lead to a rapid failure of the internal lining of the boiler unit.

Известна твердая топливная композиция (патент США №5910454, опубл. 08.06.1999), которая содержит более 70 масс. % высушенной отработанной кофейной гущи и до 25 масс. % твердого горючего связующего - воска на основе парафина, причем кофейная гуща содержит менее 20% влаги, размер частиц составляет менее 2 мм. Known solid fuel composition (US patent No. 5910454, publ. 06/08/1999), which contains more than 70 wt. % dried waste coffee grounds and up to 25 wt. % solid combustible binder - wax based on paraffin, and the coffee grounds contain less than 20% moisture, the particle size is less than 2 mm.

Известна горючая биотопливная композиция из биомассы (патент Всемирной организации интеллектуальной собственности № 2017/093757 Al, опубл. 08.06.2017), взятая за прототип, которая представляет собой пеллеты или брикеты и содержит по меньшей мере 75% отработанной кофейной гущи и менее 50% горючего наполнителя. Наполнитель выбран из опилок, отходов ячменя, отходов хмеля, шелухи какао, сахарной свеклы, соломы, древесины, ореховой шелухи, тростника, хлебных отходов, кукурузы, пшеничной соломы и ячменной соломы. Дополнительно содержит связующий агент - полисахарид, глицерин, парафин, растительное масло, лигносульфонат или патоку.A combustible biofuel composition from biomass is known (patent of the World Intellectual Property Organization No. 2017/093757 Al, publ. 06/08/2017), taken as a prototype, which is pellets or briquettes and contains at least 75% of used coffee grounds and less than 50% of fuel filler. The filler is selected from sawdust, barley waste, hop waste, cocoa husk, sugar beet, straw, wood, nut husk, cane, grain waste, corn, wheat straw and barley straw. Additionally contains a binding agent - polysaccharide, glycerin, paraffin, vegetable oil, lignosulfonate or molasses.

Недостатками также являются многокомпонентность и непостоянство состава, что не может обеспечивать стабильные топливные характеристики, а также непредсказуемое и неконтролируемое образование побочных продуктов сгорания композиции, а также выделение вредных компонентов при сжигании – толуола и бензола, если в качестве связующего агента используется парафин.The disadvantages are also the multicomponent and variability of the composition, which cannot provide stable fuel characteristics, as well as the unpredictable and uncontrolled formation of combustion by-products of the composition, as well as the release of harmful components during combustion - toluene and benzene, if paraffin is used as a binder.

Техническим результатом является разработка недревесных пеллет из биомассы с высокой теплопроводностью.The technical result is the development of non-wood pellets from biomass with high thermal conductivity.

Технический результат достигается тем, что дополнительно содержат отходы бумаги, а в качестве связующего используют сироп сахарный при следующем соотношении компонентов, масс. %:The technical result is achieved by additionally containing paper waste, and sugar syrup is used as a binder in the following ratio of components, wt. %:

кофейная гущаcoffee grounds 93,75 - 90,25;93.75 - 90.25; отходы бумаги и картонаpaper and cardboard waste 6-9;6-9; сироп сахарныйsugar syrup остальное.rest.

Заявляемая пеллета из прессованной биомассы включают в себя следующие реагенты и товарные продукты, их содержащие, % масс.:The claimed pellet from pressed biomass includes the following reagents and commercial products containing them, % wt.:

- кофейная гуща от 93,75 до 90,25, полученная в процессе варки кофе натурального жаренного по ГОСТ Р 52088-2003 Кофе натуральный жареный. Общие технические условия;- coffee grounds from 93.75 to 90.25 obtained in the process of brewing natural roasted coffee in accordance with GOST R 52088-2003 Natural roasted coffee. General technical conditions;

- отходы бумаги и картона от 6 до 9, выпускаемые по ГОСТ Р 52901-2007 Картон гофрированный для упаковки продукции и ГОСТ Р 57641-2017. Бумага ксерографическая для офисной техники. Общие технические условия;- paper and cardboard waste from 6 to 9, produced in accordance with GOST R 52901-2007 Corrugated cardboard for product packaging and GOST R 57641-2017. Xerographic paper for office equipment. General technical conditions;

- сироп сахарный 0,25-0,75, выпускаемый по ГОСТ 28499-2014 Сиропы. Общие технические условия.- sugar syrup 0.25-0.75 produced in accordance with GOST 28499-2014 Syrups. General specifications.

Кофейная гуща получается в виде однородной смеси от приготовления эспрессо, заваривания фильтр-кофе, колд-брю, френч-пресса или заваривания кофе в посуду на предприятиях пищевой промышленности и в домашних хозяйствах и является высушенной и отработанной. В среднем отработанная кофейная гуща содержит 57±5% углерода, 8±3% водорода, 2±1% азота, 0,3±0,1% серы и 1,8% зольных элементов (калий, магний, фосфор, кальций, кремний и др.). Высушенная отработанная кофейная гуща высушивается с помощью потока теплого воздуха в вихревой трубе, создаваемого компрессором или воздуходувкой. Влажность высушенной отработанной гущи контролируется и составляет менее 8%.Coffee grounds are obtained as a homogeneous mixture from espresso brewing, filter coffee brewing, cold brew, French press or coffee brewing in dishes in the food industry and in households and are dried and used. On average, spent coffee grounds contain 57±5% carbon, 8±3% hydrogen, 2±1% nitrogen, 0.3±0.1% sulfur and 1.8% ash elements (potassium, magnesium, phosphorus, calcium, silicon and etc.). Dried spent coffee grounds are dried using a warm air flow in a vortex tube created by a compressor or blower. The moisture content of the dried waste grounds is controlled and is less than 8%.

В качестве структурообразующего компонента используются измельченные отходы бумаги и картона без пропитки и покрытия незагрязненные (код ФККО 40510000000), принадлежащие к V классу опасности, и сироп сахарный. Отходы бумаги и картона образуются в результате распаковки сырья, материалов и оборудования из картонной тары и в ходе канцелярской деятельности и делопроизводства. Они состоят из целлюлозы или макулатуры, проклеивающих веществ и минеральных наполнителей. Shredded paper and cardboard waste without impregnation and coating, uncontaminated (FKKO code 40510000000), belonging to hazard class V, and sugar syrup are used as a structure-forming component. Paper and cardboard waste is generated as a result of unpacking raw materials, materials and equipment from cardboard containers and in the course of clerical activities and office work. They consist of cellulose or waste paper, sizing agents and mineral fillers.

В качестве связующего компонента используется сахарный сироп для приготовления кофейных напитков на предприятиях пищевой промышленности и в домашних хозяйствах. В составе также может быть использован сахарный сироп с истекшим сроком годности.As a binder, sugar syrup is used for the preparation of coffee drinks in the food industry and in households. Expired sugar syrup may also be used in the composition.

В качестве доказательства эффективности использования пеллет из прессованной биомассы и получения сравнительных данных о характеристиках пеллет из прессованной биомассы подготовлены образцы из предлагаемой сырьевой смеси. As evidence of the effectiveness of the use of pellets from compressed biomass and obtaining comparative data on the characteristics of pellets from compressed biomass, samples were prepared from the proposed raw mixture.

Отходы бумаги и картона измельчаются в шредере-измельчителе или дробилке до размера частиц не более 5 мм. Paper and cardboard waste is shredded in a shredder or crusher to a particle size of no more than 5 mm.

Высушенная отработанная кофейная гуща и измельченные отходы бумаги и картона смешивается в смесителе для сыпучих материалов или в дробилке. Дополнительно в смеситель добавляется сахарный сироп с использованием дозатора диспергирующего типа.Dried waste coffee grounds and shredded paper and cardboard waste are mixed in a bulk mixer or grinder. Additionally, sugar syrup is added to the mixer using a dispersing type dispenser.

Полученная сырьевая смесь прессуется в форме пеллеты из прессованной биомассы с помощью пресса c помощью гранулятора для комбикорма и пеллет ZL. Лабораторные исследования возможны с использованием ручного пресса Carver 4350 L при усилии пресса не менее чем 3 тонны. The resulting raw material mixture is pressed into the form of pellets from compressed biomass using a press using a granulator for feed and pellets ZL. Laboratory studies are possible using a hand press Carver 4350 L with a press force of at least 3 tons.

Состав поясняется следующими примерами. The composition is illustrated by the following examples.

Пример 1. Для получения сырьевой смеси взято 98,75 г высушенной отработанной кофейной гущи, 1 г измельченных отходов бумаги и картона без пропитки и покрытия незагрязненных и 0,25 г сиропа сахарного. Из полученной сырьевой смеси с использованием ручного пресса Carver 4350 L при усилии пресса в 3 тонны спрессованы пеллеты из прессованной биомассы диаметром 15 мм и длиной 14 мм (таблица 1). Example 1. To obtain a raw mixture, 98.75 g of dried waste coffee grounds, 1 g of crushed waste paper and cardboard without impregnation and coating, uncontaminated, and 0.25 g of sugar syrup were taken. Pellets from compressed biomass with a diameter of 15 mm and a length of 14 mm were pressed from the obtained raw mixture using a Carver 4350 L manual press with a press force of 3 tons (table 1).

Пример 2. Для получения сырьевой смеси взято 93,75 г высушенной отработанной кофейной гущи, 6 г измельченных отходов бумаги и картона без пропитки и покрытия незагрязненных и 0,25 г сиропа сахарного. Из полученной сырьевой смеси с использованием ручного пресса Carver 4350 L при усилии пресса в 3 тонны спрессованы пеллеты из прессованной биомассы диаметром 15 мм и длиной 14 мм (таблица 1).Example 2. To obtain a raw mixture, 93.75 g of dried waste coffee grounds, 6 g of crushed waste paper and cardboard without impregnation and coating, uncontaminated, and 0.25 g of sugar syrup were taken. Pellets from compressed biomass with a diameter of 15 mm and a length of 14 mm were pressed from the obtained raw mixture using a Carver 4350 L manual press with a press force of 3 tons (table 1).

Пример 3. Для получения сырьевой смеси взято 90,75 г высушенной отработанной кофейной гущи, 9 г измельченных отходов бумаги и картона без пропитки и покрытия незагрязненных и 0,25 г сиропа сахарного. Из полученной сырьевой смеси с использованием ручного пресса Carver 4350 L при усилии пресса в 3 тонны спрессованы пеллеты из прессованной биомассы диаметром 15 мм и длиной 14 мм (таблица 1).Example 3. To obtain a raw mixture, 90.75 g of dried waste coffee grounds, 9 g of crushed waste paper and cardboard without impregnation and coating, uncontaminated, and 0.25 g of sugar syrup were taken. Pellets from compressed biomass with a diameter of 15 mm and a length of 14 mm were pressed from the obtained raw mixture using a Carver 4350 L manual press with a press force of 3 tons (table 1).

Пример 4. Для получения сырьевой смеси взято 89,75 г высушенной отработанной кофейной гущи, 10 г измельченных отходов бумаги и картона без пропитки и покрытия незагрязненных и 0,25 г сиропа сахарного. Из полученной сырьевой смеси с использованием ручного пресса Carver 4350 L при усилии пресса в 3 тонны спрессованы пеллеты из прессованной биомассы диаметром 15 мм и длиной 14 мм (таблица 1).Example 4. To obtain a raw mixture, 89.75 g of dried waste coffee grounds, 10 g of crushed waste paper and cardboard without impregnation and coating, uncontaminated, and 0.25 g of sugar syrup were taken. Pellets from compressed biomass with a diameter of 15 mm and a length of 14 mm were pressed from the obtained raw mixture using a Carver 4350 L manual press with a press force of 3 tons (table 1).

Пример 5. Для получения сырьевой смеси взято 98,5 г высушенной отработанной кофейной гущи, 1 г измельченных отходов бумаги и картона без пропитки и покрытия незагрязненных и 0,5 г сиропа сахарного. Из полученной сырьевой смеси с использованием ручного пресса Carver 4350 L при усилии пресса в 3 тонны спрессованы пеллеты из прессованной биомассы диаметром 15 мм и длиной 14 мм (таблица 1).Example 5. To obtain a raw mixture, 98.5 g of dried waste coffee grounds, 1 g of crushed waste paper and cardboard without impregnation and coating, uncontaminated, and 0.5 g of sugar syrup were taken. Pellets from compressed biomass with a diameter of 15 mm and a length of 14 mm were pressed from the obtained raw mixture using a Carver 4350 L manual press with a press force of 3 tons (table 1).

Пример 6. Для получения сырьевой смеси взято 93,5 г высушенной отработанной кофейной гущи, 6 г измельченных отходов бумаги и картона без пропитки и покрытия незагрязненных и 0,5 г сиропа сахарного. Из полученной сырьевой смеси с использованием ручного пресса Carver 4350 L при усилии пресса в 3 тонны спрессованы пеллеты из прессованной биомассы диаметром 15 мм и длиной 14 мм (таблица 1).Example 6. To obtain a raw mixture, 93.5 g of dried waste coffee grounds, 6 g of crushed waste paper and cardboard without impregnation and coating, uncontaminated, and 0.5 g of sugar syrup were taken. Pellets from compressed biomass with a diameter of 15 mm and a length of 14 mm were pressed from the obtained raw mixture using a Carver 4350 L manual press with a press force of 3 tons (table 1).

Пример 7. Для получения сырьевой смеси взято 90,5 г высушенной отработанной кофейной гущи, 9 г измельченных отходов бумаги и картона без пропитки и покрытия незагрязненных и 0,5 г сиропа сахарного. Из полученной сырьевой смеси с использованием ручного пресса Carver 4350 L при усилии пресса в 3 тонны спрессованы пеллеты из прессованной биомассы диаметром 15 мм и длиной 14 мм (таблица 1).Example 7. To obtain a raw mixture, 90.5 g of dried waste coffee grounds, 9 g of crushed waste paper and cardboard without impregnation and coating, uncontaminated, and 0.5 g of sugar syrup were taken. Pellets from compressed biomass with a diameter of 15 mm and a length of 14 mm were pressed from the obtained raw mixture using a Carver 4350 L manual press with a press force of 3 tons (table 1).

Пример 8. Для получения сырьевой смеси взято 89,5 г высушенной отработанной кофейной гущи, 10 г измельченных отходов бумаги и картона без пропитки и покрытия незагрязненных и 0,5 г сиропа сахарного. Из полученной сырьевой смеси с использованием ручного пресса Carver 4350 L при усилии пресса в 3 тонны спрессованы пеллеты из прессованной биомассы диаметром 15 мм и длиной 14 мм (таблица 1).Example 8. To obtain a raw mixture, 89.5 g of dried waste coffee grounds, 10 g of crushed waste paper and cardboard without impregnation and coating, uncontaminated, and 0.5 g of sugar syrup were taken. Pellets from compressed biomass with a diameter of 15 mm and a length of 14 mm were pressed from the obtained raw mixture using a Carver 4350 L manual press with a press force of 3 tons (table 1).

Пример 9. Для получения сырьевой смеси взято 98,25 г высушенной отработанной кофейной гущи, 1 г измельченных отходов бумаги и картона без пропитки и покрытия незагрязненных и 0,75 г сиропа сахарного. Из полученной сырьевой смеси с использованием ручного пресса Carver 4350 L при усилии пресса в 3 тонны спрессованы пеллеты из прессованной биомассы диаметром 15 мм и длиной 14 мм (таблица 1).Example 9. To obtain a raw mixture, 98.25 g of dried waste coffee grounds, 1 g of crushed waste paper and cardboard without impregnation and coating, uncontaminated, and 0.75 g of sugar syrup were taken. Pellets from compressed biomass with a diameter of 15 mm and a length of 14 mm were pressed from the obtained raw mixture using a Carver 4350 L manual press with a press force of 3 tons (table 1).

Пример 10. Для получения сырьевой смеси взято 93,25 г высушенной отработанной кофейной гущи, 6 г измельченных отходов бумаги и картона без пропитки и покрытия незагрязненных и 0,75 г сиропа сахарного. Из полученной сырьевой смеси с использованием ручного пресса Carver 4350 L при усилии пресса в 3 тонны спрессованы пеллеты из прессованной биомассы диаметром 15 мм и длиной 14 мм (таблица 1).Example 10. To obtain a raw mixture, 93.25 g of dried waste coffee grounds, 6 g of crushed waste paper and cardboard without impregnation and coating, uncontaminated, and 0.75 g of sugar syrup were taken. Pellets from compressed biomass with a diameter of 15 mm and a length of 14 mm were pressed from the obtained raw mixture using a Carver 4350 L manual press with a press force of 3 tons (table 1).

Пример 11. Для получения сырьевой смеси взято 90,25 г высушенной отработанной кофейной гущи, 9 г измельченных отходов бумаги и картона без пропитки и покрытия незагрязненных и 0,75 г сиропа сахарного. Из полученной сырьевой смеси с использованием ручного пресса Carver 4350 L при усилии пресса в 3 тонны спрессованы пеллеты из прессованной биомассы диаметром 15 мм и длиной 14 мм (таблица 1).Example 11. To obtain a raw mixture, 90.25 g of dried waste coffee grounds, 9 g of crushed waste paper and cardboard without impregnation and coating, uncontaminated, and 0.75 g of sugar syrup were taken. Pellets from compressed biomass with a diameter of 15 mm and a length of 14 mm were pressed from the obtained raw mixture using a Carver 4350 L manual press with a press force of 3 tons (table 1).

Пример 12. Для получения сырьевой смеси взято 89,25 г высушенной отработанной кофейной гущи, 10 г измельченных отходов бумаги и картона без пропитки и покрытия незагрязненных и 0,75 г сиропа сахарного. Из полученной сырьевой смеси с использованием ручного пресса Carver 4350 L при усилии пресса в 3 тонны спрессованы пеллеты из прессованной биомассы диаметром 15 мм и длиной 14 мм (таблица 1).Example 12. To obtain a raw mixture, 89.25 g of dried waste coffee grounds, 10 g of crushed waste paper and cardboard without impregnation and coating, uncontaminated, and 0.75 g of sugar syrup were taken. Pellets from compressed biomass with a diameter of 15 mm and a length of 14 mm were pressed from the obtained raw mixture using a Carver 4350 L manual press with a press force of 3 tons (table 1).

Пример 13. Для получения сырьевой смеси взято 98 г высушенной отработанной кофейной гущи, 1 г измельченных отходов бумаги и картона без пропитки и покрытия незагрязненных и 1 г сиропа сахарного. Из полученной сырьевой смеси с использованием ручного пресса Carver 4350 L при усилии пресса в 3 тонны спрессованы пеллеты из прессованной биомассы диаметром 15 мм и длиной 14 мм (таблица 1).Example 13. To obtain a raw mixture, 98 g of dried waste coffee grounds, 1 g of crushed waste paper and cardboard without impregnation and coating, uncontaminated, and 1 g of sugar syrup were taken. Pellets from compressed biomass with a diameter of 15 mm and a length of 14 mm were pressed from the obtained raw mixture using a Carver 4350 L manual press with a press force of 3 tons (table 1).

Пример 14. Для получения сырьевой смеси взято 93 г высушенной отработанной кофейной гущи, 6 г измельченных отходов бумаги и картона без пропитки и покрытия незагрязненных и 1 г сиропа сахарного. Из полученной сырьевой смеси с использованием ручного пресса Carver 4350 L при усилии пресса в 3 тонны спрессованы пеллеты из прессованной биомассы диаметром 15 мм и длиной 14 мм (таблица 1).Example 14. To obtain a raw mixture, 93 g of dried waste coffee grounds, 6 g of crushed waste paper and cardboard without impregnation and coating, uncontaminated, and 1 g of sugar syrup were taken. Pellets from compressed biomass with a diameter of 15 mm and a length of 14 mm were pressed from the obtained raw mixture using a Carver 4350 L manual press with a press force of 3 tons (table 1).

Пример 15. Для получения сырьевой смеси взято 90 г высушенной отработанной кофейной гущи, 9 г измельченных отходов бумаги и картона без пропитки и покрытия незагрязненных и 1 г сиропа сахарного. Из полученной сырьевой смеси с использованием ручного пресса Carver 4350 L при усилии пресса в 3 тонны спрессованы пеллеты из прессованной биомассы диаметром 15 мм и длиной 14 мм (таблица 1).Example 15. To obtain a raw mixture, 90 g of dried waste coffee grounds, 9 g of crushed waste paper and cardboard without impregnation and coating, uncontaminated, and 1 g of sugar syrup were taken. Pellets from compressed biomass with a diameter of 15 mm and a length of 14 mm were pressed from the obtained raw mixture using a Carver 4350 L manual press with a press force of 3 tons (table 1).

Пример 16. Для получения сырьевой смеси взято 89 г высушенной отработанной кофейной гущи, 10 г измельченных отходов бумаги и картона без пропитки и покрытия незагрязненных и 1 г сиропа сахарного. Из полученной сырьевой смеси с использованием ручного пресса Carver 4350 L при усилии пресса в 3 тонны спрессованы пеллеты из прессованной биомассы диаметром 15 мм и длиной 14 мм (таблица 1).Example 16. To obtain a raw mixture, 89 g of dried waste coffee grounds, 10 g of crushed waste paper and cardboard without impregnation and coating, uncontaminated, and 1 g of sugar syrup were taken. Pellets from compressed biomass with a diameter of 15 mm and a length of 14 mm were pressed from the obtained raw mixture using a Carver 4350 L manual press with a press force of 3 tons (table 1).

Таблица 1- Варианты составов сырьевой смеси для получения пеллетTable 1 - Options for the composition of the raw mixture for the production of pellets

№№№№ Кофейная гущаCoffee grounds Отходы бумаги и картона без пропитки и покрытия незагрязненныеWaste paper and cardboard without impregnation and coating, uncontaminated Сироп сахарныйsyrup sugar Общее количество смесиThe total amount of the mixture Масса, гWeight, g Масс.%wt.% Масса, гWeight, g Масс.%wt.% Масса, гWeight, g Масс.%wt.% Масса, гWeight, g Масс.%wt.% 1one 98,7598.75 98,7598.75 1one 1one 0,250.25 0,250.25 100100 100100 22 93,7593.75 93,7593.75 66 66 0,250.25 0,250.25 100100 100100 33 90,7590.75 90,7590.75 99 99 0,250.25 0,250.25 100100 100100 4four 89,7589.75 89,7589.75 10ten 10ten 0,250.25 0,250.25 100100 100100 55 98,598.5 98,598.5 1one 1one 0,50.5 0,50.5 100100 100100 66 93,593.5 93,593.5 66 66 0,50.5 0,50.5 100100 100100 77 90,590.5 90,590.5 99 99 0,50.5 0,50.5 100100 100100 8eight 89,589.5 89,589.5 10ten 10ten 0,50.5 0,50.5 100100 100100 99 98,2598.25 98,2598.25 1one 1one 0,750.75 0,750.75 100100 100100 10ten 93,2593.25 93,2593.25 66 66 0,750.75 0,750.75 100100 100100 11eleven 90,2590.25 90,2590.25 99 99 0,750.75 0,750.75 100100 100100 1212 89,2589.25 89,2589.25 10ten 10ten 0,750.75 0,750.75 100100 100100 1313 9898 9898 1one 1one 1one 1one 100100 100100 14fourteen 9393 9393 66 66 1one 1one 100100 100100 15fifteen 9090 9090 99 99 1one 1one 100100 100100 1616 8989 8989 10ten 10ten 1one 1one 100100 100100

Для подтверждения возможности полезного использования пеллеты из прессованной биомассы была выполнена оценка соответствия требованиям, предъявляемым нормативной и справочной документацией к твердому биотопливу.To confirm the possibility of beneficial use of pellets from compressed biomass, an assessment was made of compliance with the requirements for regulatory and reference documentation for solid biofuels.

Влажность определяли с помощью анализатора влажности ANDMX-50 в соответствии с ГОСТ 32975.3 - 2014. Зольность и выход летучих веществ измеряли в термогравиметрическом анализаторе LECO TGA-701 в соответствии с ГОСТ 32988 – 2014 и ГОСТ 32990 – 2014 соответственно. Механическую прочность измеряли с использованием аппарата для испытания пеллет в соответствии с ГОСТ 34090.2 – 2017 (таблицы 2-5).Humidity was determined using an ANDMX-50 moisture analyzer in accordance with GOST 32975.3 - 2014. Ash content and the yield of volatile substances were measured in a LECO TGA-701 thermogravimetric analyzer in accordance with GOST 32988 - 2014 and GOST 32990 - 2014, respectively. Mechanical strength was measured using an apparatus for testing pellets in accordance with GOST 34090.2 - 2017 (Tables 2-5).

Таблица 2 - Результаты испытаний физико-механический свойств пеллеты из прессованной биомассыTable 2 - Results of testing the physical and mechanical properties of pellets from pressed biomass

Доля связующих компонентовShare of binding components Сироп сахарныйsyrup sugar 0,25%0.25% Отходы бумаги и картонаWaste paper and cardboard 1%one% 6%6% 9%9% 10%ten% Кофейная гущаCoffee grounds остальноеrest остальноеrest остальноеrest остальноеrest Влажность, %Humidity, % 5,545.54 5,355.35 5,215.21 6,726.72 Зольность, %Ash content, % 2,022.02 1,831.83 2,132.13 2,52.5 Летучие вещества, %Volatiles, % 79,6679.66 80,0280.02 80,4280.42 81,1381.13 Механическая прочность, %Mechanical strength, % 90,190.1 89,489.4 91,591.5 94,794.7

Таблица 3 - Результаты испытаний физико-механический свойств пеллеты из прессованной биомассыTable 3 - Results of testing the physical and mechanical properties of pellets from pressed biomass

Доля связующих компонентовShare of binding components Сироп сахарныйsyrup sugar 0,5%0.5% Отходы бумаги и картонаWaste paper and cardboard 1%one% 6%6% 9%9% 10%ten% Кофейная гущаCoffee grounds остальноеrest остальноеrest остальноеrest остальноеrest Влажность, %Humidity, % 5,725.72 5,285.28 5,45.4 6,896.89 Зольность, %Ash content, % 1,981.98 1,971.97 2,142.14 2,322.32 Летучие вещества, %Volatiles, % 79,7479.74 79,9479.94 80,0480.04 80,7380.73 Механическая прочность, %Mechanical strength, % 96,296.2 93,493.4 92,792.7 98,698.6

Таблица 4 - Результаты испытаний физико-механический свойств пеллеты из прессованной биомассыTable 4 - Results of testing the physical and mechanical properties of pellets from pressed biomass

Доля связующих компонентовShare of binding components Сироп сахарныйsyrup sugar 0,75%0.75% Отходы бумаги и картонаWaste paper and cardboard 1%one% 6%6% 9%9% 10%ten% Кофейная гущаCoffee grounds остальноеrest остальноеrest остальноеrest остальноеrest Влажность, %Humidity, % 5,835.83 5,35.3 5,795.79 6,986.98 Зольность, %Ash content, % 1,591.59 2,312.31 2,472.47 2,142.14 Летучие вещества, %Volatiles, % 81,4881.48 79,2679.26 81,8481.84 80,0280.02 Механическая прочность, %Mechanical strength, % 95,595.5 92,992.9 94,294.2 97,397.3

Таблица 5 - Результаты испытаний физико-механический свойств пеллеты из прессованной биомассыTable 5 - Results of testing the physical and mechanical properties of pellets from pressed biomass

Доля связующих компонентовShare of binding components Сироп сахарныйsyrup sugar 1%one% Отходы бумаги и картонаWaste paper and cardboard 1%one% 6%6% 9%9% 10%ten% Кофейная гущаCoffee grounds остальноеrest остальноеrest остальноеrest остальноеrest Влажность, %Humidity, % 5,975.97 5,555.55 6,146.14 6,766.76 Зольность, %Ash content, % 2,42.4 1,991.99 2,212.21 2,582.58 Летучие вещества, %Volatiles, % 81,3781.37 80,6680.66 81,4781.47 80,2580.25 Механическая прочность, %Mechanical strength, % 93,593.5 93,193.1 93,893.8 96,496.4

Сжигание пеллет из прессованной биомассы производилось в печи анализатора LECO CHN-628S, образующиеся отходящие газы идентифицировались с помощью газоанализатора ЭКОЛАБ, оборудованного датчиками для измерения концентраций угарного газа, метана, аммиака, сероводорода, азота монооксида, азота диоксида и углеводородов алифатических предельных (С1-С10). Высшая удельная теплота сгорания измерялась путем сжигания в калориметре IKA C 2000 в соответствии с ГОСТ 33106 - 2014. Combustion of pellets from pressed biomass was carried out in the LECO CHN-628S analyzer furnace, the resulting exhaust gases were identified using the ECOLAB gas analyzer equipped with sensors for measuring the concentrations of carbon monoxide, methane, ammonia, hydrogen sulfide, nitrogen monoxide, nitrogen dioxide and aliphatic limiting hydrocarbons (С1-С10 ). The higher specific heat of combustion was measured by combustion in an IKA C 2000 calorimeter in accordance with GOST 33106 - 2014.

Результаты испытаний при сжигании пеллеты представлены в таблицах 6–9. Содержание измельченных отходов бумаги и картона от 5 до 10 масс. %, сиропа сахарного от 0,25 до 0,75 масс. %, высушенная отработанная кофейная гуща – остальное, является наиболее подходящим для формирования пеллет: при содержании отходов бумаги и картона менее 5% трудно достигнуть гомогенности сырьевой смеси, а при содержании отходов бумаги и картона более 10% значительно падает значение высшей удельной теплоты сгорания пеллет. Содержание сиропа сахарного менее 0,25 % снижает эффект связывание пелет, Содержание сиропа сахарного более 0,75 % является избыточным.The test results for burning pellets are presented in tables 6-9. The content of shredded waste paper and cardboard from 5 to 10 wt. %, sugar syrup from 0.25 to 0.75 wt. %, dried waste coffee grounds - the rest is the most suitable for the formation of pellets: when the content of waste paper and cardboard is less than 5%, it is difficult to achieve homogeneity of the raw mixture, and when the content of waste paper and cardboard is more than 10%, the value of the highest specific heat of combustion of pellets drops significantly. The content of sugar syrup less than 0.25% reduces the effect of pellet binding, the content of sugar syrup more than 0.75% is excessive.

Таблица 6 - Результаты испытаний свойств пеллеты из прессованной биомассы при сжиганииTable 6 - Results of testing the properties of pellets from compressed biomass during combustion

Доля связующего компонентаPortion of binder Сироп сахарныйsyrup sugar 0,25%0.25% Отходы бумаги и картонаWaste paper and cardboard 1%one% 6%6% 9%9% 10%ten% Кофейная гущаCoffee grounds остальноеrest остальноеrest остальноеrest остальноеrest Высшая удельная теплота сгорания, МДж/кгHigher specific heat of combustion, MJ/kg 23,6523.65 23,2523.25 22,2922.29 24,5924.59 CO2, мг/гCO 2 , mg/g 138,59138.59 141,05141.05 158,38158.38 166,23166.23 CO, мг/гCO, mg/g 0,230.23 0,240.24 0,200.20 0,230.23 NO, мг/гNO, mg/g 0,590.59 0,620.62 0,630.63 0,600.60 NO2, мг/гNO 2 , mg/g 0,230.23 0,220.22 0,230.23 0,240.24

Таблица 7 - Результаты испытаний свойств пеллеты из прессованной биомассы при сжиганииTable 7 - Results of testing the properties of pellets from compressed biomass during combustion

Доля связующего компонентаPortion of binder Сироп сахарныйsyrup sugar 0,5%0.5% Отходы бумаги и картонаWaste paper and cardboard 1%one% 6%6% 9%9% 10%ten% Кофейная гущаCoffee grounds остальноеrest остальноеrest остальноеrest остальноеrest Высшая удельная теплота сгорания, МДж/кгHigher specific heat of combustion, MJ/kg 24,0424.04 23,9923.99 23,6223.62 23,323.3 CO2, мг/гCO 2 , mg/g 142,15142.15 144,23144.23 156,44156.44 164,81164.81 CO, мг/гCO, mg/g 0,210.21 0,210.21 0,210.21 0,230.23 NO, мг/гNO, mg/g 0,580.58 0,580.58 0,60.6 0,610.61 NO2, мг/гNO 2 , mg/g 0,210.21 0,220.22 0,220.22 0,240.24

Таблица 8 - Результаты испытаний свойств пеллеты из прессованной биомассы при сжиганииTable 8 - Results of testing the properties of pellets from compressed biomass during combustion

Доля связующего компонентаPortion of binder Сироп сахарныйsyrup sugar 0,75%0.75% Отходы бумаги и картонаWaste paper and cardboard 1%one% 6%6% 9%9% 10%ten% Кофейная гущаCoffee grounds остальноеrest остальноеrest остальноеrest остальноеrest Высшая удельная теплота сгорания, МДж/кгHigher specific heat of combustion, MJ/kg 24,5024.50 23,5723.57 24,2824.28 23,1323.13 CO2, мг/гCO 2 , mg/g 144,97144.97 143,63143.63 154,64154.64 166,37166.37 CO, мг/гCO, mg/g 0,20.2 0,230.23 0,20.2 0,220.22 NO, мг/гNO, mg/g 0,540.54 0,590.59 0,620.62 0,580.58 NO2, мг/гNO 2 , mg/g 0,220.22 0,220.22 0,210.21 0,230.23

Таблица 9 - Результаты испытаний свойств пеллеты из прессованной биомассы при сжиганииTable 9 - Results of testing the properties of pellets from compressed biomass during combustion

Доля связующего компонентаPortion of binder Сироп сахарныйsyrup sugar 1%one% Отходы бумаги и картонаWaste paper and cardboard 1%one% 6%6% 9%9% 10%ten% Кофейная гущаCoffee grounds остальноеrest остальноеrest остальноеrest остальноеrest Высшая удельная теплота сгорания, МДж/кгHigher specific heat of combustion, MJ/kg 22,2422.24 22,3522.35 23,8523.85 23,6323.63 CO2, мг/гCO 2 , mg/g 150,35150.35 148,96148.96 157,74157.74 162,57162.57 CO, мг/гCO, mg/g 0,240.24 0,230.23 0,220.22 0,230.23 NO, мг/гNO, mg/g 0,530.53 0,540.54 0,580.58 0,620.62 NO2, мг/гNO 2 , mg/g 0,190.19 0,210.21 0,230.23 0,220.22

По результатам испытаний образцов пеллет из прессованной биомассы присвоена классификация по следующим параметрам: происхождение - 3, плодовая биомасса; диаметр D, мм - D12, D = (12±1,0) мм, длина L = 3,15мм<L≤50 мм, cодержание влаги, М - М08, ≤8%, зольность, А - А3.0, ≤3,0%, механическая прочность, DU - DU95.0-92.0, <95,0%, выход летучих веществ, VM - 81%.According to the results of tests of samples of pellets from pressed biomass, a classification was assigned according to the following parameters: origin - 3, fruit biomass; diameter D, mm - D12, D = (12±1.0) mm, length L = 3.15mm<L≤50 mm, moisture content, M - M08, ≤8%, ash content, A - A3.0, ≤ 3.0%, mechanical strength, DU - DU95.0-92.0, <95.0%, volatile matter, VM - 81%.

Предлагаемые пеллеты из прессованной биомассы позволяют сократить потребление древесины и традиционных видов топлива. Также преимуществом при использовании пеллет из прессованной биомассы является полезная утилизация отходов путем вовлечения их в хозяйственный оборот с перспективой применения в разных видах энергетических установок: пеллетных котлах, каминах для отопления помещений, в походных условиях и др.The offered biomass pellets allow to reduce the consumption of wood and traditional fuels. Another advantage when using pellets from pressed biomass is the useful disposal of waste by involving it in economic circulation with the prospect of using it in various types of power plants: pellet boilers, fireplaces for space heating, in field conditions, etc.

Claims (2)

Пеллета из прессованной биомассы, включающая высушенную отработанную кофейную гущу и связующее, отличающаяся тем, что дополнительно содержит отходы бумаги, а в качестве связующего используется сироп сахарный при следующем соотношении компонентов, мас.%:Compressed biomass pellet, including dried waste coffee grounds and a binder, characterized in that it additionally contains paper waste, and sugar syrup is used as a binder in the following ratio, wt.%: кофейная гущаcoffee grounds 93,75 - 90,25 93.75 - 90.25 отходы бумаги и картонаpaper and cardboard waste 6-96-9 сироп сахарныйsugar syrup остальное rest
RU2022100552A 2022-01-13 Pellets from compressed biomass RU2782019C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2782019C1 true RU2782019C1 (en) 2022-10-21

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA344624A (en) * 1934-09-11 Truswell Harry Briquette manufacture
US5797972A (en) * 1993-03-25 1998-08-25 Dynecology, Inc. Sewage sludge disposal process and product
WO2011020190A1 (en) * 2009-08-19 2011-02-24 Biomass Strategies Inc. Process and apparatus for manufacturing a composite fire product and product resulting therefrom
RU2510660C2 (en) * 2009-05-26 2014-04-10 Американ Пеллит Сеплай Ллк Compressed biomass pellets and briquettes
WO2017093757A1 (en) * 2015-12-04 2017-06-08 Bio-Bean Limited Biofuel

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA344624A (en) * 1934-09-11 Truswell Harry Briquette manufacture
US5797972A (en) * 1993-03-25 1998-08-25 Dynecology, Inc. Sewage sludge disposal process and product
RU2510660C2 (en) * 2009-05-26 2014-04-10 Американ Пеллит Сеплай Ллк Compressed biomass pellets and briquettes
WO2011020190A1 (en) * 2009-08-19 2011-02-24 Biomass Strategies Inc. Process and apparatus for manufacturing a composite fire product and product resulting therefrom
WO2017093757A1 (en) * 2015-12-04 2017-06-08 Bio-Bean Limited Biofuel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Olugbade et al. Influence of binders on combustion properties of biomass briquettes: a recent review
US7785379B2 (en) Agricultural fibre fuel pellets
US6793697B2 (en) Coffee-sawdust-based solid fuel composition
Kim et al. Physical and chemical characteristics of products from the torrefaction of yellow poplar (Liriodendron tulipifera)
US20040045215A1 (en) Combustible fuel
Jasinskas et al. Fibrous hemp (Felina 32, USO 31, Finola) and fibrous nettle processing and usage of pressed biofuel for energy purposes
US20200270539A1 (en) Biofuel
Obidziñski Pelletization of biomass waste with potato pulp content
JP2009102468A (en) Fuel pellets
KR101635974B1 (en) A fuel pellet manufacturing method using the cashew nut and fuel pellet manufactured the same method
RU2782019C1 (en) Pellets from compressed biomass
US20120204482A1 (en) Moisture resistant biomass fuel compact and method of manufacturing
US20130276363A1 (en) Moisture Resistant Biomass Fuel Compact and Method of Manufacturing
WO2014152931A1 (en) Moisture resistant biomass fuel compact and method of manufacturing
Srinivasan et al. High Potential organic feedstocks for production of renewable solid briquettes—a comprehensive review
RU2114902C1 (en) Carbon-containing briquet and method of preparation thereof
Pinto et al. Effects of composition and pre-treatment on the physical and mechanical properties of pellets of orange juice waste
WO2013163127A1 (en) Moisture resistant biomass fuel compact and method of manufacturing
PL246913B1 (en) Pellets made from a mixture of wheat bran and dry sewage sludge, with improved mechanical strength
Damayanti et al. The effect of adding rice straw charcoal to the processing of bio-pellet from cacao pod husk
RU2821528C1 (en) Pellet production method
Anguruwa et al. Physical and Combustion Properties of Briquette Made from Sawdust and Wheat Offal Hybrid
SU1713924A1 (en) Composition of fuel briquettes
PL244102B1 (en) Pellet made from a mixture of rapeseed cake and dry sewage sludge
WO2004015041A1 (en) Combustible fuel