RU2098461C1 - Method for production of briquetted fuel - Google Patents

Abstract

FIELD: various branches of industry. SUBSTANCE: method involves mixing ground coal, ground waste of wood processing, hydrocarbon binder and water. The process is followed by formation of briquettes which takes place at pressure up to 20 MPa, by drying thus prepared briquettes and their heat treatment. Said heat treatment is carried out at 350-500 C till decomposition of organic material takes place and till porosity of briquettes is 30-60 %. EFFECT: improved efficiency.

Description

Изобретение относится к области производства топливных брикетов, используемых в промышленных и бытовых целях, в частности к производству бездымных топливных брикетов. The invention relates to the production of fuel briquettes used for industrial and domestic purposes, in particular the production of smokeless fuel briquettes.

Известен способ получения бездымного топлива по методу "Антрасин", когда угольные брикеты со связующим в виде пека после прессования при давлении 15
200 МПа подвергаются термической обработке при температуре 350-370^oC с дымовыми газами, содержащими свободный кислород, получают брикетированное топливо с плотностью 1,2 -1,4 г/см³ (Крохин В.Н. Клепин В.Г. Поспеев В.А. Углебрикетное производство Франции. ЦНИИЭИуголь, серия "Обогащение и брикетирование угля". М. 1980, с.9). Недостатком бездымного топлива, полученного вышеуказанным способом, является невозможность зажигания брикетов от малоинтенсивного огня (спички, пламени зажигалки), отсутствие автономного горения.A known method of producing smokeless fuel by the method of "Antrasin", when coal briquettes with a binder in the form of pitch after pressing at a pressure of 15
200 MPa are subjected to heat treatment at a temperature of 350-370 ^o C with flue gases containing free oxygen, get briquetted fuel with a density of 1.2 -1.4 g / cm ³ (Krokhin V.N. Klepin V.G. Pospeev V. A. Coal briquette production in France. TsNIIEIugol, series "Coal beneficiation and briquetting". M. 1980, p.9). The disadvantage of smokeless fuel obtained by the above method is the inability to ignite briquettes from low-intensity fire (matches, lighter flames), the lack of autonomous combustion.

Известен состав для получения брикетированного топлива, включающий угольную мелочь и водную суспензию торфа с концентрацией 2-8% по массе при следующих соотношениях компонентов, мас. угольная мелочь 50 70, водная суспензия тонкоизмельченного торфа 30 50 (авт.св. СССР N 1778156, кл. C 10 L 5/44, БИ N 44, 1992). Недостатком этого брикетированного топлива является возможность легкого возгорания (от спички) и дымовыделения при горении. A known composition for producing briquetted fuel, including coal fines and an aqueous suspension of peat with a concentration of 2-8% by weight in the following ratios of components, wt. coal fines 50 70, aqueous suspension of finely ground peat 30 50 (ed. St. USSR N 1778156, class C 10 L 5/44, BI N 44, 1992). The disadvantage of this briquetted fuel is the possibility of light fire (from a match) and smoke emission during combustion.

Известен способ получения брикетированного топлива (наиболее близкое техническое решение) с повышенной стойкостью к истиранию за счет формования брикетов под давлением до 20 МПа смеси измельченных твердых древесных отходов, коксующегося угля, углеводородного связующего и воды, сушки и термобработки до 600^oF (патент США N 4152119, кл. C 10 L 9/10, 1979).A known method of producing briquetted fuel (the closest technical solution) with increased abrasion resistance by molding briquettes under pressure up to 20 MPa of a mixture of crushed solid wood waste, coking coal, hydrocarbon binder and water, drying and heat treatment up to 600 ^o F (US patent N 4152119, class C 10 L 9/10, 1979).

Недостатком этого способа является получение брикетов, не обладающих автономным горением и не возгорающихся от спички. The disadvantage of this method is to obtain briquettes that do not have autonomous combustion and do not ignite from a match.

Целью изобретения является способ получения брикетирования топлива, обладающего бездымным горением, легкой возгораемостью и автономным горением индивидуального брикета. The aim of the invention is a method for briquetting fuel having smokeless combustion, easy flammability and autonomous combustion of an individual briquette.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения брикетированного топлива, включающем смешение измельченного угля, измельченных отходов деревопереработки, углеводородсодержащего связующего и воды, формование брикетов из смеси при давлении до 20 МПа, сушку брикетов и их последующую термообработку, термообработку ведут при 350-500^oC до достижения 30-60% пористости брикетов.This goal is achieved by the fact that in the method of producing briquetted fuel, including mixing crushed coal, crushed wood waste, hydrocarbon-containing binder and water, forming briquettes from a mixture at a pressure of up to 20 MPa, drying the briquettes and their subsequent heat treatment, heat treatment is carried out at 350-500 ^o C to achieve 30-60% porosity of the briquettes.

Измельчение исходного твердого топлива проводят до размеров менее 3 мм, причем частицы менее 1 мм составляют 80-100% В качестве твердого топлива может применяться каменный уголь различных марок, бурый уголь, антрацит, а также их сочетание и отходы обогащения и переработки. Grinding of the initial solid fuel is carried out to a size of less than 3 mm, with particles of less than 1 mm being 80-100%. Hard coal of various grades, brown coal, anthracite, as well as their combination and enrichment and processing waste can be used as solid fuel.

В качестве измельченных отходов деревопереработки могут быть применены опилки, кора, стружка, листва и т.п. в том числе содержащие различное количество воды, с нормируемыми размерами частиц: опилки и кора менее 10 мм, стружка менее 15 мм. Объем индивидуальных частиц не должен превышать 0,5 - 1,0 см³.Sawdust, bark, shavings, foliage, etc. can be used as crushed wood processing waste. including those containing a different amount of water, with standardized particle sizes: sawdust and bark less than 10 mm, shavings less than 15 mm. The volume of individual particles should not exceed 0.5 - 1.0 cm ³ .

В качестве углеводородсодержащего связующего могут быть использованы различные битумы, пеки и т.п. As a hydrocarbon-containing binder, various bitumens, peaks, and the like can be used.

Перемешивание компонентов производится до их равномерного распределения во всем объеме смеси. The components are mixed until they are evenly distributed throughout the mixture.

Формование брикетов из смеси производится шнековыми или гидравлическими прессами. The briquettes are formed from the mixture by screw or hydraulic presses.

Сушка и термообработка брикетов являются обязательными операциями в способе. Испарение влаги при сушке и термическое разложение органических веществ, составляющих брикет при температурах 350 500^oC, приводит к созданию пористости в брикетах. Применение в топливных составах мелких частиц угля обеспечивает создание микропористости, а применение измельченных отходов деревопереработки создание открытой макропористости, без которых получение бездымных брикетов с автономным горением и легкой возгораемостью невозможно. Пористость брикетов после термообработки должна составлять 30-60% кажущаяся плотность при этом соответствует 0,4-0,6 г/см³.Drying and heat treatment of briquettes are mandatory operations in the method. The evaporation of moisture during drying and thermal decomposition of the organic substances that make up the briquette at temperatures of 350 500 ^o C, leads to the creation of porosity in the briquettes. The use of small particles of coal in fuel compositions ensures the creation of microporosity, and the use of ground wood processing waste creates open macroporosity, without which it is impossible to obtain smokeless briquettes with autonomous combustion and easy flammability. The porosity of the briquettes after heat treatment should be 30-60%, the apparent density in this case corresponds to 0.4-0.6 g / cm ³ .

Формование брикетов производят при удельном давлении 0,6 20 МПа, чтобы обеспечить заданную пористость в процессе термообработки брикетов. Briquettes are formed at a specific pressure of 0.6 to 20 MPa to ensure a given porosity during the heat treatment of briquettes.

Сушку брикетов производят в сушильном шкафу до постоянного веса. После термообработки (когда разлагаются и легколетучие компоненты угольного топлива, и органические вещества, и углеводородсодержащие связующие) и последующего охлаждения получают пористое брикетированное топливо, обладающее новыми свойствами. Брикеты зажигаются от спички. После поджигания каждый брикет горит автономно, в порах, и не требует обязательного применения каких-либо топочных устройств для поддержания горения. The briquettes are dried in an oven to a constant weight. After heat treatment (when both the volatile components of coal fuel, and organic substances, and hydrocarbon-containing binders decompose) and subsequent cooling, porous briquetted fuel with new properties is obtained. Briquettes are lit from a match. After ignition, each briquette burns autonomously, in the pores, and does not require the use of any furnace devices to maintain combustion.

Пример 1. Антрацитовый штыб зольностью 6,5% после мокрого помола дисперсностью менее 0,1 мм, влажностью 40% 680 г смешивают с пеком, температура размягчения которого 70^oC 120 г, с опилками лиственных пород (размерами частиц менее 10 мм) и влажностью 10% 290 г и водой 300 г. Перемешивание в малаксере объемом 2 л в течение 10 мин со скоростью вращения 100 об/мин, температура смеси 80^oC. Брикетируют на гидравлическом прессе при удельном давлении 0,8 МПа. Форма и размер брикета: диаметр 60 мм, толщина 20 мм (с отверстием в центре диаметром 10 мм). Сушат в сушильном шкафу при температуре 140^oC до постоянного веса. Термообработка производится в муфельной печи при температуре 500^oC в течение 1,5 ч, в процессе термообработки происходит подсос воздуха до содержания кислорода в пределах 10-15% Получают бездымное брикетированное топливо 60% пористостью. Пористость определялась из соотношения объема брикета к его массе с учетом истинной плотности угля и золы и их массового соотношения. Время разгорания всего объема брикета 5 мин. Время полного сгорания брикета 45 мин.Example 1. An anthracite bar with an ash content of 6.5% after wet grinding with a dispersion of less than 0.1 mm, humidity 40%, 680 g are mixed with pitch, the softening temperature of which is 70 ^o C 120 g, with sawdust of hardwood (particle size less than 10 mm) and humidity 10% 290 g and water 300 g. Mixing in a malaxer with a volume of 2 l for 10 min at a speed of 100 rpm, the temperature of the mixture is 80 ^o C. Briquetting on a hydraulic press at a specific pressure of 0.8 MPa. Briquette shape and size: diameter 60 mm, thickness 20 mm (with a hole in the center with a diameter of 10 mm). Dried in an oven at a temperature of 140 ^o C to constant weight. Heat treatment is carried out in a muffle furnace at a temperature of 500 ^o C for 1.5 hours, during the heat treatment, air is sucked up to an oxygen content of 10-15%. Smokeless briquetted fuel of 60% porosity is obtained. Porosity was determined from the ratio of the volume of the briquette to its mass, taking into account the true density of coal and ash and their mass ratio. The heating up time of the entire briquette volume is 5 minutes. The time of complete combustion of the briquette is 45 minutes.

Пример 2. Угольный шлам из угля марки "Д" зольностью 14,7% (дисперсность 0-3 мм), влажностью 20% в количестве 53% по массе 660 г смешивают с опилками хвойными, размером менее 4 мм 5% влажностью 3% 50 г с битумом нефтяным, дорожным, вяэким, марки БНД-40/60 ГОСТ 22245-76, крупностью 10 мм 140 г, с торфом (топливным для пылевидного сжигания, ГОСТ 11804-76) влажностью 22% - 150 г. Перемешивание по примеру 1. После перемешивания брикетируют на шнековом прессе при температуре 85^oC и удельном давлении прессования 1 МПа. Форма и размер брикета: диаметр 12 мм, длина 50 мм. Сушат при температуре 120^oC в сушильном шкафу 1,5 ч до постоянного веса. Термообработка производится в муфельной печи в течении часа с отводом летучих компонентов и газов при температуре 480^oC. Получают брикет с кажущейся плотностью 0,6 г/см³, зольностью 12% теплотворной способностью 6900 ккал/кг. Время разгорания во всем объеме брикета 3 мин, время полного сгорания брикета 25 мин. Пористость брикета 41%
Пример 3. Антрацитовый штыб дисперсностью 0-3 мм, зольностью 4% влажностью 10% 200 г брали вместе с бурым углем марки БСМШ дисперсностью 0-3 мм, зольностью -37% влажностью 30% 250 г, отходы деревопереработки: стружка хвойная размером менее 10 мм, влажностью 30% 200 г, кора хвойная размером менее 10 мм, влажностью 8% 120 г, связующее: ССБ (2%-й раствор) - 110 г, пек с температурой размягчения 70^oC 120 г, вода 70 г. Перемешивание по примеру 1 при температуре 70^oC. Давление прессования 15 МПа на шнековом прессе. Форма и размер брикета: диаметр 12 мм, длина 50 мм. Сушку по примеру 2 в течение 1,5 ч. Термообработка по примеру 2 при 350^oC. Получают брикет с пористостью 30% с кажущейся плотностью 0,75 г/см³, теплотворной способностью 6100 ккал/кг. Время разгорания брикета 5 мин, время полного сгорания 30 мин.Example 2. Coal slurry from coal grade "D" ash content of 14.7% (dispersion 0-3 mm), humidity 20% in an amount of 53% by weight of 660 g is mixed with sawdust coniferous, less than 4 mm in size 5% humidity 3% 50 g with oil bitumen, road, vyeakim, grade BND-40/60 GOST 22245-76, grain size 10 mm 140 g, with peat (fuel for pulverized combustion, GOST 11804-76) with a moisture content of 22% - 150 g. Mixing according to example 1 After mixing, briquetted on a screw press at a temperature of 85 ^o C and a specific pressing pressure of 1 MPa. Briquette shape and size: diameter 12 mm, length 50 mm. Dried at a temperature of 120 ^o C in an oven for 1.5 hours to constant weight. Heat treatment is carried out in a muffle furnace for an hour with the removal of volatile components and gases at a temperature of 480 ^o C. Receive a briquette with an apparent density of 0.6 g / cm ³ , ash content of 12% calorific value of 6900 kcal / kg. The ignition time in the entire volume of the briquette is 3 minutes, the time of complete combustion of the briquette is 25 minutes. The porosity of the briquette 41%
Example 3. An anthracite bar with a dispersion of 0-3 mm, an ash content of 4% moisture content of 10% 200 g was taken together with brown coal grade BSMSH with a dispersion of 0-3 mm, an ash content of -37% moisture content of 30% 250 g, wood processing waste: coniferous shavings with a size of less than 10 mm, humidity 30% 200 g, coniferous bark less than 10 mm in size, humidity 8% 120 g, binder: PRS (2% solution) - 110 g, pitch with a softening point of 70 ^o C 120 g, water 70 g. Stirring according to example 1 at a temperature of 70 ^o C. Pressing pressure of 15 MPa on a screw press. Briquette shape and size: diameter 12 mm, length 50 mm. Drying according to example 2 for 1.5 hours. Heat treatment according to example 2 at 350 ^o C. Get a briquette with a porosity of 30% with an apparent density of 0.75 g / cm ³ , calorific value of 6100 kcal / kg Briquette ignition time 5 minutes, complete combustion time 30 minutes.

Образцы брикетированного топлива с пористостью менее 30% не зажигаются от пламени спички и не горят автономно. Samples of briquetted fuel with a porosity of less than 30% do not ignite from a match flame and do not burn autonomously.

Образцы с пористостью выше 60% сохраняют все новые свойства, но обладают более низкой удельной теплотой сгорания. Поэтому оптимальная пористость, обеспечивающая новые свойства, 30-60% Samples with porosities above 60% retain all new properties, but have lower specific heat of combustion. Therefore, the optimal porosity, providing new properties, 30-60%

Claims (1)

Способ получения брикетированного топлива, включающий смещение измельченного угля, измельченных отходов деревопереработки, углеводородосодержащего связующего и воды, формование брикетов из смеси при давлении до 20 МПа, сушку брикетов и их последующую термообработку, отличающийся тем, что термообработку ведут при 350 500^oС до достижения 30 60% пористости брикетов.A method of producing briquetted fuel, including the displacement of crushed coal, crushed wood processing waste, hydrocarbon-containing binder and water, forming briquettes from a mixture at a pressure of up to 20 MPa, drying the briquettes and their subsequent heat treatment, characterized in that the heat treatment is carried out at 350 500 ^o C to reach 30 60% porosity of briquettes.