RU2017788C1 - Fuel lump peat production method - Google Patents

Abstract

FIELD: fuel production. SUBSTANCE: fuel lump peat production method provides for mixing of peat with riddlings of carbon materials with following formation and drying. Mixing is exercised simultaneously with wet peat dispersion with mass ratio of peat, dried up to absolutely dry state and riddlings of carbonic stuff as 1 : (0.3 - 1.2). Riddlings of used carbonic stuff have average diameter of particles of no more than 5 mm. Besides, during formation of peat lump a cover, made of without carbon material peat, is formed on its surface. EFFECT: method is used for municipal economy fuel production. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к производству и применению твердого топлива и углеродистого восстановителя для использования в коммунально-бытовом хозяйстве и металлургической промышленности. The invention relates to the production and use of solid fuels and a carbon reducing agent for use in the household and metallurgical industries.

В торфяной промышленности известны два принципиально отличающихся способа получения окускованного торфяного топлива: производство топливного кускового торфа и производство торфобрикета. In the peat industry, two fundamentally different methods are known for producing agglomerated peat fuel: the production of lumpy peat fuel and the production of peat briquette.

Известный способ производства топливного кускового торфа включает экскавацию торфяной массы из залежи, диспергирование, формование путем продавливания переработанного торфа через насадку и сушку. A known method for the production of fuel lump peat involves the excavation of peat mass from a deposit, dispersion, molding by forcing the processed peat through a nozzle and drying.

Недостатком такого способа производства топливного кускового торфа является то, что он не обеспечивает получение торфяного топлива с высоким содержанием твердого углерода. The disadvantage of this method of producing fuel lump peat is that it does not provide peat fuel with a high solid carbon content.

Известен способ производства торфобрикета, выбранный в качестве прототипа, включающий смешивание сухого торфа и отсева углеродистого материала, сушку и формование путем прессования получаемой смеси. A known method for the production of peat briquettes, selected as a prototype, comprising mixing dry peat and screening carbonaceous material, drying and molding by pressing the resulting mixture.

Недостатками такого способа производства окускованного торфяного топлива является во-первых то, что при выполнении прессования смеси сухого торфа с отсевом углеродистого материала происходит интенсивный износ матричного канала пресса, что обусловлено абразивными свойствами углеродистого материала; во-вторых - невысокая по сравнению с кусковым топливным торфом термомеханическая стойкость. The disadvantages of this method for the production of agglomerated peat fuel is, firstly, that when pressing a mixture of dry peat with screening of carbon material, intensive wear of the matrix channel of the press occurs due to the abrasive properties of the carbon material; secondly, low thermomechanical resistance in comparison with lumpy peat fuel.

Целью изобретения является улучшение условий формования и качества готовой продукции. The aim of the invention is to improve the molding conditions and the quality of the finished product.

Цель достигается тем, что способ производства топливного кускового торфа, включающий смешивание торфа и отсева углеродистого материала, их последующее формование и сушку, согласно изобретению смешивание производят одновременно с диспергированием торфа во влажном состоянии при соотношении по массе торфа, высушенного до абсолютно сухого состояния, и отсева углеродистого материала 1:(0,3...1,2), а отсев углеродистого материала используют со среднедействующим диаметром частиц не более 5 мм. Кроме того, при формовании куска на его поверхности создают оболочку из торфа без углеродистого материала. The goal is achieved in that a method of producing fuel lump peat, comprising mixing peat and screening carbonaceous material, their subsequent molding and drying, according to the invention, the mixing is carried out simultaneously with the dispersion of peat in a wet state with a ratio by weight of peat dried to completely dry state and screening carbon material 1: (0.3 ... 1.2), and screening of carbon material is used with an average particle diameter of not more than 5 mm. In addition, when forming a piece on its surface, a peat shell without carbon material is created.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ производства топливного кускового торфа отличается от известного параметрами режима переработки и формования. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Comparative analysis with the prototype allows us to conclude that the inventive method for the production of fuel lump peat differs from the known parameters of the processing and molding. Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "novelty."

Анализ известных способов производства окускованного торфяного топлива, показал что операция диспергирования влажного торфа широко известна. An analysis of known methods for the production of peat fossilized peat fuel showed that the process of dispersing wet peat is widely known.

Однако при выполнении диспергирования торфа одновременно со смешиванием отсева углеродистого материала достигается снижение износа формующей поверхности и обеспечивается увеличение числа взаимодействий между частицами в куске. However, when dispersing peat at the same time as mixing the screening of the carbon material, a reduction in wear of the forming surface is achieved and an increase in the number of interactions between particles in a piece is achieved.

Таким образом, данный способ производства топливного кускового торфа обеспечивает достижение нового положительного эффекта, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия". Thus, this method of production of fuel lump peat provides a new positive effect, which allows us to conclude that the proposed solution meets the criterion of "significant differences".

Введение отсева углеродистого материала во влажный диспергированный торф повышает содержание углерода, являющегося составляющей горючей массы твердых топлив, и увеличивает теплоту сгорания, а также обеспечивает направленное изменение пористой структуры торфа, при этом тяжелые и плотные частицы углеродистого материала распределяются в поровом пространстве рыхлой макроструктуры торфа, образованной в основном структурами переплетения из остатков растений-торфообразователей, что приводит к уменьшению пористости торфа топливного кускового и, как следствие, повышает его плотность и термомеханическую стойкость, снижает водопоглощаемость. Отсев крупных частиц углеродистого материала со среднедействующим диаметром более 5 мм при введении во влажный торф резко снижает механическую прочность продукции в связи с тем, что такие частицы являются центрами дефектов структуры кускового торфа и снижают прочность структурных связей. Минимальный предел соотношения абсолютно сухой торф:углеродистый материал определен условием получения равномерного распределения углеродистого материала в объеме кускового торфа, а максимальный - по условию прочности продукции. Введение отсева углеродистого материала во внутренние слои куска и организация оболочки из торфа без углеродистого материала обеспечивает снижение трения формуемой массы с поверхностью насадок и дополнительное упрочнение пористой структуры торфа за счет интенсивной усадки в процессе сушки поверхностных слоев торфа без углеродистого материала. The introduction of screening of carbonaceous material into wet dispersed peat increases the content of carbon, which is a component of the combustible mass of solid fuels, and increases the heat of combustion, and also provides directional changes in the porous structure of peat, while heavy and dense particles of carbonaceous material are distributed in the pore space of the loose macrostructure of peat formed mainly by weaving structures from the remains of peat-forming plants, which leads to a decrease in the porosity of the peat fuel cus and, as a result, increases its density and thermomechanical resistance, reduces water absorption. The screening of large particles of carbonaceous material with an average diameter of more than 5 mm when introduced into wet peat dramatically reduces the mechanical strength of the product due to the fact that such particles are centers of structural defects in lump peat and reduce the strength of structural bonds. The minimum limit of the ratio of absolutely dry peat: carbon material is determined by the condition for obtaining a uniform distribution of carbon material in the volume of lump peat, and the maximum by condition of product strength. The introduction of screening carbon material into the inner layers of the piece and the organization of the shell of peat without carbon material provides a reduction in the friction of the moldable mass with the surface of the nozzles and additional hardening of the porous structure of peat due to intense shrinkage during drying of the surface layers of peat without carbon material.

П р и м е р 1. Для экспериментальной проверки заявляемого способа производства топливного кускового торфа были подготовлены 6 смесей ингредиентов. Для этого влажный верховой торф со степенью разложения 10-15%, начальным влагосодержанием 5,87-7,64 кг/кг диспергировался и смешивался с углеродистым материалом, представляющим отсев отходов графитации угольных стержней со среднедействующим диаметром части 2,5 мм и максимальным 5 мм, содержанием углерода С_г = 76-83 мас.%. Количественное соотношение ингредиентов в опытных образцах определялось как отношение массы абсолютно сухого торфа к массе углеродистого материала и изменялось от 1:0,3 до 1:3.PRI me R 1. For experimental verification of the proposed method for the production of fuel lump peat were prepared 6 mixtures of ingredients. To do this, wet peat with a decomposition degree of 10-15%, an initial moisture content of 5.87-7.64 kg / kg was dispersed and mixed with carbon material, representing the screening of graphite wastes from coal rods with an average part diameter of 2.5 mm and a maximum of 5 mm , carbon content C _g = 76-83 wt.%. The quantitative ratio of the ingredients in the test samples was determined as the ratio of the mass of absolutely dry peat to the mass of carbon material and varied from 1: 0.3 to 1: 3.

Получение такого кускового топливного торфа заключалось в выполнении следующих операций: механического диспергирования сырой торфяной массы и перемешивания с углеродистым материалом, формования в цилиндрические куски с начальным диаметром 70 мм, сушке кусков при конвективном режиме (температура воздуха 20-24^оС, относительная влажность 60-78%). По полученным образцам определялись качественные показатели готовой продукции: влагосодержание, плотность, теплота сгорания, водопоглощаемость, механическая прочность при испытании в барабане (остаток с размером кусков более 25 мм в процентах), а также по заданным соотношениям массы сухого вещества торфа и массы углеродистого материала рассчитывалось содержание углерода в конечном продукте. Состав опытных образцов предлагаемой продукции и ее качественные показатели приведены в таблице.Preparation of the lump fuel peat is to perform the following operations: mechanically dispersing the crude peat mass and mixing with the carbonaceous material, molding into cylindrical pieces with an initial diameter of 70 mm, drying the pieces for convective mode (air temperature 20-24 ^{° C,} relative humidity 60 78%). The obtained samples were used to determine the quality indicators of the finished product: moisture content, density, calorific value, water absorption, mechanical strength when tested in a drum (residue with a piece size of more than 25 mm in percent), as well as the calculated ratios of the dry matter mass of peat and the mass of carbon material were calculated carbon content in the final product. The composition of the prototypes of the proposed products and its quality indicators are given in the table.

Из таблице следует, что предлагаемый способ производства топливного кускового торфа при соотношении ингредиентов 1:(0,3-1,2) обеспечивает высокие качественные показатели готовой продукции. Небольшое количество отсева углеродистого материала менее 1:0,3 сложно равномерно распределить в объеме влажного торфа и обеспечить получение качественной продукции. Увеличение содержания углеродистого материала выше максимального предела регламентируется снижением механической прочности продукции. From the table it follows that the proposed method for the production of fuel lump peat with a ratio of ingredients of 1: (0.3-1.2) provides high quality indicators of the finished product. A small amount of screening of carbonaceous material of less than 1: 0.3 is difficult to evenly distribute in the volume of wet peat and ensure the production of quality products. An increase in the content of carbon material above the maximum limit is regulated by a decrease in the mechanical strength of the product.

П р и м е р 2. Аналогично первому примеру были подготовлены 6 смесей ингредиентов, с теми же соотношениями и характеристиками торфа и углеродистого материала, при этом формование образцов выполнено так, что они имели концентрическую оболочку толщиной 5 мм из торфа без углеродистого материала. По экспериментальным образцам определялись качественные показатели готовой продукции, которые приведены в таблице. PRI me R 2. Similarly to the first example, 6 mixtures of ingredients were prepared with the same ratios and characteristics of peat and carbon material, and the samples were molded so that they had a concentric shell 5 mm thick of peat without carbon material. The experimental samples determined the quality indicators of the finished product, which are given in the table.

Из таблицы следует, что способ производства топливного кускового торфа обеспечивает высокие качественные показатели при выбранных режимах. Наличие оболочки из торфа без отсева углеродистого материала повышает механическую прочность продукции. From the table it follows that the method of production of fuel lump peat provides high quality indicators in the selected modes. The presence of a peat shell without screening carbon material increases the mechanical strength of the product.

П р и м е р 3. Аналогично первому примеру для экспериментальной проверки влияния гранулометрического состава углеродистого материала были изготовлены 3 смеси ингредиентов, включающие диспергированный торф и отсев отходов графитации угольных стержней с содержанием углерода 76-83 мас.% и среднедействующим диаметром соответственно 2,5, 5, 10 мм при соотношении ингредиентов 1:1. PRI me R 3. Similarly to the first example, for the experimental verification of the influence of the granulometric composition of the carbon material were made 3 mixtures of ingredients, including dispersed peat and screening of graphite wastes from coal rods with a carbon content of 76-83 wt.% And an average diameter of 2.5, respectively , 5, 10 mm with a ratio of ingredients of 1: 1.

Для опытных образцов определялись качество формования структуры и механическая прочность. Для образцов со среднедействующим диаметром частиц углеродистого материала 2,5 и 5 мм качество структуры было удовлетворительным, прочность составила соответственно 98 и 97,4%. Для образцов со среднедействующим диаметром 10 мм наблюдались дефекты их структуры и резкое снижение прочности до 90,5%. For prototypes, the quality of the formation of the structure and the mechanical strength were determined. For samples with an average particle diameter of carbon material of 2.5 and 5 mm, the quality of the structure was satisfactory, the strength was 98 and 97.4%, respectively. For samples with an average effective diameter of 10 mm, defects in their structure and a sharp decrease in strength to 90.5% were observed.

Таким образом, из экспериментальных данных следует, что предлагаемый способ производства топливного кускового торфа обеспечивает повышение эффективности производства и качества продукции за счет смешивания влажного торфа с отсевом углеродистого материала в процессе диспергирования. Thus, from the experimental data it follows that the proposed method for the production of fuel lump peat provides improved production efficiency and product quality by mixing wet peat with screening of carbon material in the process of dispersion.

Использование заявляемого изобретения позволит получить торфяное топливо с качественными показателями значительно более высокими, чем у известного кускового топливного торфа, и близкими к качественным показателям дорогостоящих и требующих повышенного расхода сырья торфяных брикетов. Using the claimed invention will allow to obtain peat fuel with quality indicators significantly higher than that of the known lump of fuel peat, and close to the quality indicators of expensive and requiring high consumption of raw materials of peat briquettes.

Claims (2)

1. СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТОПЛИВНОГО КУСКОВОГО ТОРФА, включающий смешивание торфа и отсева углеродистого материала, их последующее формование и сушку, отличающийся тем, что, с целью улучшения условий формования и качества готовой продукции, смешивание производят одновременно с диспергированием торфа во влажном состоянии при соотношении по массе торфа, высушенного до абсолютно сухого состояния, и отсева углеродистого материала 1 : 0,3 - 1,2, а отсев углеродистого материала используют со среднедействующим диаметром частиц не более 5 мм. 1. METHOD FOR PRODUCING FUEL Lump Peat, comprising mixing peat and screening carbonaceous material, their subsequent molding and drying, characterized in that, in order to improve the molding conditions and the quality of the finished product, mixing is carried out simultaneously with the dispersion of peat in the wet state at a ratio by weight peat, dried to an absolutely dry state, and a screening of carbon material 1: 0.3 - 1.2, and screening of carbon material is used with an average particle diameter of not more than 5 mm. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формировании куска на его поверхности создают оболочку из торфа без углеродистого материала. 2. The method according to claim 1, characterized in that when forming a piece on its surface create a peat shell without carbon material.

Images