RU2185420C1 - Method for fabrication of fuel briquettes and installation for compaction thereof - Google Patents

Abstract

FIELD: solid fuels. SUBSTANCE: invention relates to processing of industrial woodworking wastes and can be used in fabrication of environmentally safe briquettes for household needs. Wood waste is crushed to fractions no greater than 39 mm in size and dried to 18-20% moisture. A part of resulting mass is converted into charcoal and the other part is crushed into chips 1-8 mm long. The latter are dried in absence of oxygen to 180-210 C until 3-7% moisture is attained. Hot dried chips are mixed with charcoal and resulting mix is preliminarily pressed and then compacted at 190-250 C into briquettes with density 1150-1400 kg/cu.m, which are further covered with protective coating. EFFECT: enhanced process efficiency. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области переработки промышленных отходов деревообработки и может быть использовано при производстве экологически чистых топливных брикетов для бытовых нужд. The invention relates to the field of processing industrial waste wood processing and can be used in the production of environmentally friendly fuel briquettes for domestic use.

Известен способ изготовления топливных брикетов по патенту РФ 2046821, который включает в себя измельчение древесных отходов, обработку до 300^oС перегретым водяным паром слоя частиц древесных отходов диаметром (0,04-10,9)10³ м в режиме фильтрования и последующее прессование топливных брикетов, причем при обработке используют перегретый пар с температурой 100-300^oС при скорости фильтрации его через слой отходов 2,48 м/с.A known method of manufacturing fuel briquettes according to the patent of the Russian Federation 2046821, which includes grinding wood waste, processing up to 300 ^o With superheated water vapor layer of wood waste particles with a diameter of (0.04-10.9) 10 ³ m in filtering mode and subsequent pressing of fuel briquettes, moreover, during processing they use superheated steam with a temperature of 100-300 ^o With a filtering speed through the waste layer of 2.48 m / s

Известен также способ получения топливных брикетов по патенту РФ 2073066, включающий смешение измельченного до менее 3 мм угля с органическим веществом, содержащим отходы древесины, и водой, брикетирование и сушку до плотности брикетов 0,5-0,9 г/см³, когда используют уголь с зольностью до 22-38%, органические вещества с частицами объемом менее 0,01 см³ в количестве 80-100% и брикетируют смесь при давлении 1-20 МПа.There is also a method of producing fuel briquettes according to the patent of the Russian Federation 2073066, comprising mixing crushed to less than 3 mm coal with an organic substance containing wood waste and water, briquetting and drying to a density of briquettes of 0.5-0.9 g / cm ³ when used coal with an ash content of up to 22-38%, organic substances with particles with a volume of less than 0.01 cm ³ in an amount of 80-100%, and the mixture is briquetted at a pressure of 1-20 MPa.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является способ по патенту РФ 2131912, включающий измельчение, сушку, смешение компонентов смеси и последующее прессование, когда в качестве растительной смеси используют смесь технического гидролизного лигнина с древесными отходами при соотношении компонентов, маc. %: древесные отходы - 30-60, технический гидролизный лигнин - остальное. При этом измельчение компонентов смеси ведут до размеров не более 8 мм, а прессование смеси - при 80-100 МПа. Реализацию способа осуществляют с использованием стандартного оборудования, организованного в технологическую линию, в которую входят виброгрохоты с магнитными уловителями, бункеры разделяемых компонентов, измельчающие ножево- и молотковые дробилки, дозаторы, шнековые смесители и установка для прессования, в формовочных камерах которой установлено давление 100 МПа. The closest in technical essence to the claimed is the method according to the patent of the Russian Federation 2131912, including grinding, drying, mixing the components of the mixture and subsequent pressing, when the mixture of technical hydrolysis lignin with wood waste is used as a plant mixture at a ratio of components, wt. %: wood waste - 30-60, technical hydrolysis lignin - the rest. In this case, grinding the components of the mixture is carried out to a size of not more than 8 mm, and pressing the mixture at 80-100 MPa. The implementation of the method is carried out using standard equipment organized in a production line, which includes vibrating screens with magnetic traps, hoppers of shared components, grinding knife and hammer crushers, batchers, screw mixers and a pressing machine, in the molding chambers of which a pressure of 100 MPa is set.

Общей целью вышеперечисленных способов получения топливных брикетов является стремление повысить их теплотворную способность при достижении достаточных механических показателей. Однако это достигается добавлением в измельченную древесину экологически нечистых высоко углеродных добавок, что делает такие брикеты малопригодными для бытовых нужд. The common goal of the above methods for producing fuel briquettes is the desire to increase their calorific value when sufficient mechanical indicators are achieved. However, this is achieved by adding environmentally unclean high-carbon additives to the chopped wood, which makes such briquettes unsuitable for domestic needs.

Общими недостатками всех перечисленных способов и устройств являются высокая трудоемкость и малая эффективность, связанные со значительными энергозатратами на производство продукции. Common disadvantages of all these methods and devices are the high complexity and low efficiency associated with significant energy costs for the production.

Задачей изобретения является повышение эффективности производства топливных брикетов. The objective of the invention is to increase the production efficiency of fuel briquettes.

Это достигается тем, что способ получения топливных брикетов из древесных отходов, включающий измельчение, сушку, нагрев, смешение компонентов смеси и последующее прессование, отличается тем, что древесные отходы измельчают до фракций размером не более 30 мм, которые сушат до влажности 18-20%, после чего из части полученной массы производят древесный уголь, а другую ее часть измельчают в стружку длиной 1-8 мм, полученную стружку сушат до влажности 3-7%, нагревая ее до температуры 180-200^oС без доступа кислорода, высушенную и нагретую стружку смешивают с древесным углем в соотношении компонентов, мас.%: стружка - 70-95%, остальное - древесный уголь, полученную смесь подвергают предварительному сжатию, а затем из сжатой смеси прессуют, поддерживая температуру в пределах 190-250^oС, брикеты плотностью 1150-1400 кг/м³, на которые наносят защитное покрытие, которое выполняют, например, из парафина, в том числе подкрашенного, окунанием брикетов при температуре 65-75^oС в ванну с расплавленным парафином.This is achieved in that the method of producing fuel briquettes from wood waste, including grinding, drying, heating, mixing the components of the mixture and subsequent pressing, is characterized in that the wood waste is crushed to fractions of no more than 30 mm in size, which are dried to a moisture content of 18-20% , after which charcoal is produced from part of the resulting mass, and its other part is crushed into 1-8 mm long chips, the resulting chips are dried to a moisture content of 3-7%, heating it to a temperature of 180-200 ^o C without access of oxygen, dried and heated mixing shavings they are pressed with charcoal in a ratio of components, wt.%: chips - 70-95%, the rest is charcoal, the resulting mixture is pre-compressed, and then pressed from the compressed mixture, maintaining the temperature within 190-250 ^o С, briquettes with a density of 1150 -1400 kg / m ³ , which is applied a protective coating, which is performed, for example, from paraffin, including tinted, by dipping briquettes at a temperature of 65-75 ^o C in a bath with molten paraffin.

Задача изобретения достигается также тем, что установка для прессования топливных брикетов, содержащая формовочные камеры высокого давления, отличается тем, что она снабжена обогреваемым шнеком предварительного перемешивания и сжатия смеси, экструдером, силовой шнек которого установлен вертикально и имеет осевое отверстие для подачи охлаждающей жидкости, формовочные камеры высокого давления выполнены в виде рабочих цилиндров, установленных на круглой револьверной головке, причем выход шнека предварительного перемешивания и сжатия смеси соединен со входом силового шнека, на выходе которого установлена состоящая из подвижной и неподвижной частей экструзионная головка, имеющая внутренние каналы, посредством которых экструдер взаимодействует с рабочими цилиндрами. The objective of the invention is also achieved in that the installation for pressing fuel briquettes containing molding high-pressure chambers is characterized in that it is equipped with a heated screw for pre-mixing and compressing the mixture, an extruder, the power screw of which is installed vertically and has an axial hole for supplying coolant, molding high-pressure chambers are made in the form of working cylinders mounted on a round turret, with the exit of the auger pre-mixing and compression the mixture is connected to the inlet of the power screw, at the output of which an extrusion head consisting of movable and fixed parts is installed, having an internal channel through which the extruder interacts with the working cylinders.

Поясняют суть предложения прилагаемые чертежи, на которых представлено оборудование технологической линии брикетирования для реализации предлагаемого способа получения топливных брикетов. Explain the essence of the proposal, the accompanying drawings, which represent the equipment of the briquette production line for implementing the proposed method for producing fuel briquettes.

На фиг.1 показана схема установки для дробления и предварительной сушки древесины, на фиг.2 - схема базового модуля линии брикетирования, в состав которого, в частности, входят высокотемпературная сушильная установка 20, сушильно-смесительная установка 30, установка 40 для прессования топливных брикетов и пиролизная установка 50 для получения древесного угля. Figure 1 shows a diagram of an installation for crushing and preliminary drying of wood, figure 2 is a diagram of the basic module of the briquetting line, which, in particular, includes a high-temperature drying plant 20, a drying and mixing plant 30, a plant 40 for pressing fuel briquettes and a pyrolysis unit 50 for producing charcoal.

Работает оборудование технологической линии брикетирования следующим образом. The equipment of the briquetting production line operates as follows.

В случае использования для брикетирования цельной неделовой древесины, веток и крупных кусковых отходов их необходимо измельчать. Измельчение целесообразно проводить при влажности древесины 30-70%, т.к. при этом уменьшается расход мощности. Древесные отходы измельчаются до фракций щепы не более 30 мм, которая сушится до влажности 18-20%, после чего из одной части полученной массы производится древесный уголь и тепловая энергия в виде дымовых газов, используемая для сушки и нагрева массы, а другая ее часть измельчается в стружку фракцией 1-8 мм, полученная стружка подвергается высокотемпературной сушке до влажности 3-7% и нагреву до температуры 180-210^oС без доступа кислорода, высушенная и нагретая стружка смешивается с древесным углем, полученная смесь подвергается предварительному сжатию до плотности 300-400 кг/м³, начальному экструзионному прессованию до плотности 800-850 кг/м³ при давлении 60 МПа, конечному прессованию гидропрессом до средней плотности 1150-1400 кг/м³ при давлении 140-200 МПа и выдержки под давлением, при этом поддерживается температура смеси на всех этапах прессования в пределах 200-230^oС, причем на каждом этапе прессования расходуется работа, необходимая и достаточная для этого этапа. Полученные таким образом цилиндрические брикеты с отношением длины к диаметру 3,4-3,7 охлаждаются на воздухе и на них наносится защитное покрытие, выполняемое из парафина, в том числе подкрашенного, окунанием брикетов при температуре 65-75^oС в ванну с расплавленным парафином. Первичное измельчение неделовой древесины, веток и крупных отходов производится с помощью рубильной машины 10 (фиг.1). Рубильная машина 10 измельчает древесину до кусков технологической щепы с размерами до 100 мм. Такая щепа подлежит дополнительному измельчению до фракций щепы 30 мм на молотковой дробилке 12, куда она подается по транспортеру 11. Щепа пневмопроводом подается в приемный бункер 13 (фиг.1) и далее в шнековую сушилку 14. Щепа полученной фракции используется в технологическом процессе: во-первых, для дальнейшего измельчения на роторной ножевой мельнице 17 с целью получения стружки длиной 1-8 мм и, во-вторых, для получения древесного угля и технологического газа с помощью пиролизной установки 50 (фиг.2). В обоих случаях использования необходимо снизить влажность технологической щепы до 18-20%, что производится с помощью шнековой сушилки 14 (фиг.1). Подсушенная щепа подается в бункер-распределитель 15.In the case of use for briquetting whole non-timber wood, branches and large lumpy waste, they must be crushed. It is advisable to grind with wood moisture content of 30-70%, because this reduces power consumption. Wood waste is crushed to fractions of wood chips of not more than 30 mm, which is dried to a moisture content of 18-20%, after which charcoal and thermal energy in the form of flue gases are used to dry and heat the mass from one part of the resulting mass, and the other part is crushed into chips with a fraction of 1-8 mm, the resulting chips are subjected to high-temperature drying to a moisture content of 3-7% and heated to a temperature of 180-210 ^° C without oxygen, dried and heated chips are mixed with charcoal, the resulting mixture is subjected to preliminary compression to a density of 300-400 kg / m ³ , initial extrusion pressing to a density of 800-850 kg / m ³ at a pressure of 60 MPa, final pressing with a hydraulic press to an average density of 1150-1400 kg / m ³ at a pressure of 140-200 MPa and holding under pressure, while maintaining the temperature of the mixture at all stages of pressing in the range of 200-230 ^o C, and at each stage of pressing, the work required and sufficient for this stage is consumed. Thus obtained cylindrical briquettes with a ratio of length to diameter of 3.4-3.7 are cooled in air and a protective coating is applied, made of paraffin, including tinted, by dipping the briquettes at a temperature of 65-75 ^o C in a bath with molten paraffin . The primary grinding of non-business wood, branches and large waste products is carried out using a chipping machine 10 (figure 1). Chipper 10 crushes the wood to pieces of technological chips with sizes up to 100 mm. Such wood chips are subject to additional grinding to wood chips fractions of 30 mm on a hammer mill 12, where it is fed through a conveyor 11. Wood chips are supplied by a pneumatic pipe to a receiving hopper 13 (Fig. 1) and then to a screw dryer 14. Wood chips of the obtained fraction are used in the technological process: -first, for further grinding in a rotary knife mill 17 in order to obtain chips 1-8 mm long and, secondly, for charcoal and process gas using the pyrolysis unit 50 (figure 2). In both cases of use, it is necessary to reduce the moisture content of the technological chips to 18-20%, which is done using a screw dryer 14 (figure 1). Dried chips are fed into the hopper 15.

Измельчение технологической щепы в стружку фракцией 1-8 мм, необходимой для процесса брикетирования, производится с помощью роторной ножевой мельницы 17 (фиг. 1), куда щепа подается из бункера-распределителя 15. Подача регулируется шиберной заслонкой. Далее стружка по пневмопроводу 18 (фиг.1) подается в бункер-накопитель 60 (фиг.2) через вход 61. Другая часть технологической щепы направляется для производства древесного угля и технологических газов с помощью пиролизной установки 50 (фиг.2). Из бункера-распределителя 15 (фиг. 1) посредством регулируемого шнекового транспортера 16 (фиг.1) щепа подается на вход 51 (фиг.2) пиролизной установки 50. В процессе пиролиза щепы выделяются пиролизные газы, которые подаются в топку пиролизной установки 50 и сгорают, осуществляя дальнейший процесс пиролиза. Этот процесс идет непрерывно и не требует дополнительного топлива. Grinding of technological chips into chips with a fraction of 1-8 mm, necessary for the briquetting process, is carried out using a rotary knife mill 17 (Fig. 1), where the chips are fed from the hopper-distributor 15. The feed is regulated by a slide gate. Next, the shavings through the pneumatic pipe 18 (Fig. 1) are supplied to the storage hopper 60 (Fig. 2) through the inlet 61. Another part of the chips is sent to produce charcoal and process gases using the pyrolysis plant 50 (Fig. 2). From the distribution hopper 15 (Fig. 1), by means of an adjustable screw conveyor 16 (Fig. 1), the chips are fed to the inlet 51 (Fig. 2) of the pyrolysis installation 50. During the pyrolysis of the chips, pyrolysis gases are released, which are fed to the furnace of the pyrolysis installation 50 and burn out, carrying out a further pyrolysis process. This process is continuous and does not require additional fuel.

В результате процесса пиролиза щепы получается два необходимых для обеспечения технологического процесса продукта:
- древесный уголь, который добавляется в брикетируемую стружку в количестве до 10% по объему в виде порошка или до 30% по объему в виде гранул 1-3 мм, и
- высококачественные (с низким содержанием гари и кислорода) дымовые технологические газы температурой 550-600^oС, которые необходимы для сушки и нагревания стружки в высокотемпературной сушильной установке 20 (фиг.2), а затем для сушки технологической щепы в низкотемпературной сушилке 14 (фиг.1) с остаточной температурой дымовых газов 160-200^oС, куда они поступают по каналу 19 (фиг.1) после циклона-пылесборника 70 (фиг.2) с его выхода 71.As a result of the process of pyrolysis of wood chips, two products necessary for ensuring the technological process are obtained:
- charcoal, which is added to the briquetted chips in an amount up to 10% by volume in the form of powder or up to 30% by volume in the form of granules 1-3 mm, and
- high-quality (low fumes and oxygen) process flue gases with a temperature of 550-600 ^o C, which are necessary for drying and heating the chips in a high-temperature dryer 20 (Fig.2), and then for drying the chips in a low-temperature dryer 14 (Fig. .1) with a residual temperature of flue gases of 160-200 ^o C, where they enter through channel 19 (FIG. 1) after the cyclone dust collector 70 (FIG. 2) from its outlet 71.

Таким образом, в технологическом процессе не требуется дополнительных энергоресурсов для сушки древесины и вырабатывается высококалорийная, экологически чистая добавка - древесный уголь (на фиг.2 показан позицией 55). Thus, in the process does not require additional energy for drying wood and produces a high-calorie, environmentally friendly additive - charcoal (figure 2 is shown at 55).

Необходимость высокотемпературной сушки брикетируемой стружки обусловлена следующими требованиями:
- необходимая влажность стружки для осуществления качественного процесса брикетирования без связующих 3-7%, что соответствует практическому отсутствию в древесине несвязанной влаги;
- температура стружки, подготовленной для брикетирования, должна быть 190-210^oС;
- глубокая термическая обработка стружки без доступа кислорода позволяет получить термо-влагоустойчивые брикеты высокой прочности, что делает возможным добавлять в них такое небрикетируемое без связующих экологически чистое топливо, как древесный уголь.The need for high-temperature drying of briquetted chips due to the following requirements:
- the necessary moisture content of the chips for the implementation of the high-quality briquetting process without binders 3-7%, which corresponds to the practical absence of unbound moisture in the wood;
- the temperature of the chips prepared for briquetting should be 190-210 ^o C;
- deep heat treatment of the chips without oxygen allows you to get thermo-moisture-resistant briquettes of high strength, which makes it possible to add ecologically clean fuel such as charcoal that is not briquetted without binders into them.

Высокотемпературная сушка осуществляется в сушильной установке 20 (фиг. 2), которая в условиях применения высокотемпературного носителя предотвращает стружку от самовозгорания за счет исключения попадания в нее кислорода воздуха (герметизация и наддув). Сушильная установка 20 работает на сочетании пневмогазового принципа с контактным способом сушки. В ее корпусе 21 расположены шнековые устройства 22 и газовые каналы 23, куда поступают дымовые газы высокой температуры (температура смеси газов 310-320^oС) по газопроводу 52 (фиг. 2). Высокая температура газов с 550-600^oС снижается в смесителе 53 до 310-320^oС за счет рециркуляции отработанных газов через вход 54, соединенный с выходом 71 циклона-пылесборника 70. На всем тракте сушки поддерживается стабильная температура за счет того, что дымовые газы сначала нагревают корпус 31 сушильно-смесительной установки 30 и корпус 21 сушильной установки 20 и только после этого поступают внутрь сушильной установки 20 в обратном направлении, т.е. идет усреднение температуры.High-temperature drying is carried out in a drying unit 20 (Fig. 2), which, under the conditions of use of a high-temperature carrier, prevents chips from spontaneous combustion due to the exclusion of air oxygen (sealing and pressurization). The dryer 20 operates on a combination of a gas-gas principle with a contact drying method. In its housing 21, screw devices 22 and gas channels 23 are located, where high temperature flue gases (gas mixture temperature 310-320 ^° C) enter the gas pipeline 52 (Fig. 2). The high temperature of the gases from 550-600 ^o C decreases in the mixer 53 to 310-320 ^o C due to the recirculation of exhaust gases through the inlet 54 connected to the outlet 71 of the cyclone dust collector 70. A stable temperature is maintained throughout the drying path due to the fact that flue the gases first heat the housing 31 of the drying and mixing plant 30 and the housing 21 of the drying plant 20 and only then enter the drying plant 20 in the opposite direction, i.e. temperature is being averaged.

Из сушильной установки 20 высушенная и нагретая стружка поступает в корпус 31 сушильно-смесительной установки 30. Туда же подается древесный уголь из бункера 32 древесного угля с помощью дозирующего шнека. Уголь подается в поток стружки и далее перемешивается с ней при помощи ворошителя. From the drying unit 20, the dried and heated chips enter the housing 31 of the drying and mixing plant 30. Charcoal is also fed from the charcoal bin 32 using a metering screw. Coal is fed into the chip stream and then mixed with it using a tedder.

Из сушильно-смесительной установки 30 (фиг.2) смесь поступает в шнек 41 предварительного перемешивания и сжатия прессовой установки 40 для прессования топливных брикетов. Шнек 41 предварительного перемешивания и сжатия сжимает смесь от начальной плотности 120-150 кг/м³ до плотности 300-400 кг/м³. Шнек 41 предварительного перемешивания и сжатия оборудован управляемым электронагревателем, который стабилизирует температуру смеси.From the drying and mixing plant 30 (FIG. 2), the mixture enters the auger 41 for preliminary mixing and compression of the press unit 40 for pressing fuel briquettes. The screw 41 pre-mixing and compression compresses the mixture from an initial density of 120-150 kg / m ³ to a density of 300-400 kg / m ³ . The auger 41 of pre-mixing and compression is equipped with a controlled electric heater, which stabilizes the temperature of the mixture.

Рабочая смесь (70-95% измельченная древесина 3-7% влажности и 5-30% древесный уголь) температурой 190-210^oС и плотностью 300-400 кг/м³ подается в силовой шнек 42 экструдера.The working mixture (70-95% chopped wood 3-7% moisture and 5-30% charcoal) with a temperature of 190-210 ^o With a density of 300-400 kg / m ³ is fed into the power screw 42 of the extruder.

Отличительной особенностью устройства зкструдера является использование свойств измельченной нагретой древесины, которое заключается в том, что в зонах температур 140-260^o С и давлений 10-150 МПа коэффициент трения пары древесина-сталь растет практически линейно с повышением температуры. Известно, что шнековый экструдер работает на принципе разницы в коэффициентах трения пар: прессуемый материал - стенка цилиндра экструдера и прессуемый материал - шнек.A distinctive feature of the device is the use of the properties of chopped heated wood, which consists in the fact that in the zones of temperatures of 140-260 ^o C and pressures of 10-150 MPa, the friction coefficient of the wood-steel pair increases almost linearly with increasing temperature. It is known that a screw extruder operates on the principle of differences in the friction coefficients of pairs: the pressed material is the wall of the cylinder of the extruder and the pressed material is a screw.

В данной конструкции для достижения эффекта нужной разницы температур на стенке и на шнеке применяется интенсивный отвод тепла от шнека посредством циркуляции охлаждающей жидкости в осевом отверстии шнека, которая нагнетается в шнек по трубке и возвращается нагретая к охладителю и насосу, омывая внутреннюю стенку шнека и отбирая у нее тепло (т.е. понижая температуру шнека). In this design, to achieve the effect of the desired temperature difference on the wall and on the screw, intensive heat removal from the screw is used by circulating coolant in the axial hole of the screw, which is pumped into the screw by the tube and returns heated to the cooler and pump, washing the inner wall of the screw and taking away it is warm (i.e. lowering the screw temperature).

Геометрия шнека рассчитана по специальной методике, оптимизирует КПД экструдера и минимизирует подводимую мощность. Применение привода вращения шнека с регулируемым числом оборотов позволяет точно подобрать режимы экструзионного прессования для различных составов древесных смесей, в том числе с добавлением древесного угля. The screw geometry is calculated by a special technique, optimizes the extruder efficiency and minimizes the input power. The use of a screw rotation drive with an adjustable speed allows you to accurately select the extrusion pressing modes for various compositions of wood mixtures, including the addition of charcoal.

Понижение температуры шнека принудительно и стенок цилиндра естественным охлаждением дополнительно предотвращает повышение температуры смеси при прессовании и, как следствие, выделение пиролизных газов, которые начинают интенсивно (лавинообразно) выделяться из древесины при температурах выше 275^oС.Lowering the temperature of the screw forcibly and the cylinder walls by free cooling additionally prevents the temperature increase of the mixture during pressing and, as a result, the release of pyrolysis gases, which begin to intensively (avalanche-like) stand out from the wood at temperatures above 275 ^o C.

Процесс экструзионного прессования смеси носит предварительный (подготовительный) характер и осуществляется до давления 60 МПа и плотности смеси 800-850 кг/м³. При продвижении смеси по каналу шнека стружка перекручивается и сплетается, что создает дополнительную прочность будущему брикету. Окончательное прессование брикета и выдержка под давлением осуществляются в рабочих цилиндрах 43 (фиг.2), закрытых с одной стороны затворами на время прессования, а с другой стороны сжимаемых с помощью гидроцилиндров 47 (фиг.2) поршнями до давления 140-200 МПа, гидроцилиндры питаются от гидростанции 46. Одновременно в режиме прессования-выдержки находятся 12 рабочих цилиндров.The process of extrusion pressing the mixture is preliminary (preparatory) in nature and is carried out up to a pressure of 60 MPa and a density of the mixture 800-850 kg / m ³ . When advancing the mixture along the auger channel, the chips twist and weave, which creates additional strength for the future briquette. The final pressing of the briquette and holding under pressure are carried out in the working cylinders 43 (figure 2), closed on one side by valves for pressing, and on the other hand compressed by means of hydraulic cylinders 47 (figure 2) with pistons to a pressure of 140-200 MPa, hydraulic cylinders powered by a hydroelectric station 46. At the same time, there are 12 working cylinders in press-hold mode.

Установка для прессования топливных брикетов сконструирована таким образом, что позволяет объединить непрерывный процесс экструзионного прессования потока смеси шнеком с дискретным циклическим процессом окончательного прессования и выдержки под давлением топливного брикета в рабочих цилиндрах с помощью двухступенчатой переключающейся экструзионной головки 44 (фиг.2), что позволяет получить высокую производительность установки. Installation for pressing fuel briquettes is designed in such a way that allows you to combine the continuous process of extrusion pressing the mixture flow with a screw with a discrete cyclic process of final pressing and holding pressure of the fuel briquette in the working cylinders using a two-stage switching extrusion head 44 (figure 2), which allows to obtain high installation performance.

Силовой шнек 42 экструдера располагается вертикально и осуществляет подачу смеси сверху вниз непрерывно. The power screw 42 of the extruder is vertical and feeds the mixture continuously from top to bottom.

Рабочие цилиндры 43 (фиг.2) в количестве 20 шт. расположены также вертикально, равномерно по окружности диаметром 1 м на револьверной установке. Сверху они снабжены затворами. Снизу соосно с каждым рабочим цилиндром установлен гидроцилиндр 47 (фиг.2) штоком вверх, который отделен от рабочей смеси поршнем. Револьверная установка вращается непрерывно, совершая один оборот за 100-120 с. Таким образом, каждый рабочий цикл окончательного прессования совершается за 100-120 с, т.е. готовый брикет появляется каждые 5-6 с. The working cylinders 43 (figure 2) in an amount of 20 pcs. also located vertically, evenly around a circle with a diameter of 1 m on a turret. Above they are equipped with gates. Bottom coaxially with each working cylinder mounted hydraulic cylinder 47 (figure 2) with the rod up, which is separated from the working mixture by a piston. The turret rotates continuously, making one revolution in 100-120 s. Thus, each working cycle of the final pressing is completed in 100-120 s, i.e. the finished briquette appears every 5-6 s.

Дискретный процесс загрузки рабочих цилиндров осуществляется с помощью экструзионной головки 44 (фиг.2), состоящей из двух (верхней переключающе-следящей и нижней исполняющей) частей. The discrete process of loading the working cylinders is carried out using the extrusion head 44 (figure 2), which consists of two (upper switching-tracking and lower performing) parts.

В момент загрузки верхняя часть экструзионной головки 44 (фиг.2), имеющая один наклонный канал, совмещена с тем каналом нижней части головки, имеющей три наклонных канала, расположенных по окружности через 120^o, который находится над открытым рабочим цилиндром. Вращение экструзионной головки вокруг оси шнека во время загрузки очередного рабочего цилиндра осуществляется следящим гидроприводом (на фиг.2 не показан). Таким образом смесь плотностью 800-850 кг/м³ поступает в рабочий цилиндр 43 (фиг.2) под давлением 15-25 МПа на его входе во время вращения револьверной установки, при этом гидроцилиндр 47 (фиг.2) создает необходимый подпор заполнению рабочего цилиндра с помощью регулятора потока.At the time of loading, the upper part of the extrusion head 44 (FIG. 2), having one inclined channel, is aligned with that channel of the lower part of the head having three inclined channels located around a circle through 120 ^o , which is located above the open working cylinder. The rotation of the extrusion head around the axis of the screw during loading of the next working cylinder is carried out by a follow-up hydraulic actuator (not shown in FIG. 2). Thus, the mixture with a density of 800-850 kg / m ³ enters the working cylinder 43 (figure 2) under a pressure of 15-25 MPa at its inlet during rotation of the turret, while the hydraulic cylinder 47 (figure 2) creates the necessary support to fill the worker cylinder using a flow regulator.

Так как во время заполнения рабочего цилиндра 43 револьверная установка вращается вокруг своей оси, верхняя (переключающе-следящая) часть экструзионной головки 44 вращается одновременно вокруг оси рабочего цилиндра 43, увлекая за собой нижнюю (исполняющую) часть посредством храповика, и вокруг оси шнека 42, осуществляя поворот на 120^o в сторону движения рабочего цилиндра, при этом шнек 42 осуществляет возвратно-поступательное движение радиально своей оси. При совмещении следующего наклонного канала нижней (исполняющей) части экструзионной головки 44 со следующим рабочим цилиндром происходит фиксация этого канала по оси рабочего цилиндра 43 и переключение канала верхней части экструзионной головки 44 с предыдущего на следующий канал нижней части посредством ее поворота вокруг оси шнека 42 на 120^o в противоположную вращению револьверной установки сторону с помощью управляющего гидропривода за 0,5-0,6 с. При этом начинается закрытие затвора предыдущего рабочего цилиндра 43, выталкивание предыдущего канала нижней части экструзионной головки 44, т.е. начинается вращение нижней части экструзионной головки 44 вокруг оси следующего рабочего цилиндра 43 и, соответственно, его заполнение смесью и продолжается ее вращение вокруг оси шнека 42. Другими словами, нижняя часть экструзионной головки 44 как бы перешагивает своим следующим каналом на следующий рабочий цилиндр, а затем верхняя часть переключается на этот канал.Since during the filling of the working cylinder 43, the turret rotates around its axis, the upper (switching-tracking) part of the extrusion head 44 rotates simultaneously around the axis of the working cylinder 43, entraining the lower (executing) part by means of ratchet, and around the axis of the screw 42, performing a rotation of 120 ^o in the direction of movement of the working cylinder, while the screw 42 performs a reciprocating motion radially to its axis. When combining the next inclined channel of the lower (executing) part of the extrusion head 44 with the next working cylinder, this channel is fixed along the axis of the working cylinder 43 and the channel of the upper part of the extrusion head 44 is switched from the previous channel to the next channel of the lower part by rotating it around the axis of the screw 42 by 120 ^o in the direction opposite to the rotation of the turret using the control hydraulic actuator for 0.5-0.6 s. This starts the closure of the shutter of the previous working cylinder 43, pushing the previous channel of the lower part of the extrusion head 44, i.e. the lower part of the extrusion head 44 begins to rotate around the axis of the next working cylinder 43 and, accordingly, it is filled with the mixture and continues to rotate around the axis of the screw 42. In other words, the lower part of the extrusion head 44 steps over its next channel to the next working cylinder, and then the upper part switches to this channel.

Смесь сжимается в рабочем цилиндре 43 под давлением 140-200 МПа при температуре 210-230^oС. Процесс сжатия смеси осуществляется при постоянной скорости и может регулироваться в пределах 35-40 с, что достаточно для отвода пиролизных газов, выделяющихся при повышении температуры в процессе сжатия, с одной стороны, и отвода избыточного тепла в систему водяного охлаждения, с другой стороны, предотвращающего лавинообразный процесс выделения пиролизных газов.The mixture is compressed in a working cylinder 43 under a pressure of 140-200 MPa at a temperature of 210-230 ^o C. The compression process of the mixture is carried out at a constant speed and can be controlled within 35-40 s, which is enough to remove the pyrolysis gases released when the temperature rises in the process compression, on the one hand, and removal of excess heat into the water cooling system, on the other hand, preventing the avalanche-like process of pyrolysis gas evolution.

После сжатия смеси гидроцилиндр остается под давлением и смесь находится в режиме выдержки с принудительным охлаждением 30-36 с. При этом стабилизируются все внутренние процессы начального формирования брикета и на нем появляется наружный довольно прочный слой. Далее происходит открывание затвора и выталкивание горячего (средней температурой 150-180^oС) брикета 45 (фиг.2) из рабочего цилиндра 43 поршнем гидроцилиндра вверх наружу.After the mixture is compressed, the hydraulic cylinder remains under pressure and the mixture is in the holding mode with forced cooling of 30-36 s. At the same time, all internal processes of the initial formation of the briquette are stabilized and an outer rather strong layer appears on it. Next, the shutter opens and expels the hot (average temperature of 150-180 ^o C) briquette 45 (figure 2) from the working cylinder 43 with the piston of the hydraulic cylinder upward.

Для охлаждения брикета в технологической линии предусмотрена установка фуникулерного типа для воздушного охлаждения брикетов (на фиг. не показана). Брикеты укладываются на специальные подвесы, опирающиеся на канат, на которых транспортируются по воздуху до охлаждения. Канат фуникулера проходит по роликам, образующим две спиральные траектории. Сначала наверх несколько витков, затем по параллельной спирали вниз столько же витков. Длина траекторий подбирается из расчета нахождения брикета на фуникулере 1 час, что достаточно для его охлаждения до 22^oС. Охлажденный брикет снимается и укладывается во внутрицеховую тару, в которой перемещается на упаковку. Во время охлаждения на фуникулере производится покрытие брикета парафином, которое придает ему ряд дополнительных потребительских качеств:
- предотвращает взаимодействие брикета с окружающей средой (консервирует брикет), сохраняя его низкую влажность в пределах 3-7% и высокую теплотворную способность 4200-4700 ккал/кг в зависимости от состава;
- облегчает розжиг брикетов без применения дополнительных средств (с одной спички);
- позволяет придать брикету привлекательный внешний вид, раскрасить брикеты в разные цвета, нанести и зафиксировать товарный знак, реквизиты фирмы-изготовителя и т.п.;
- исключить осыпание брикетов и распространение пыли;
- сделать брикеты приятными на ощупь и предотвратить загрязнение или повреждение рук потребителей.For cooling the briquette, a funicular type installation for air cooling the briquettes is provided in the production line (not shown in FIG.). Briquettes are placed on special suspensions based on a rope, on which they are transported by air until cooling. The cable car runs along the rollers forming two spiral paths. First up a few turns, then in a parallel spiral down the same number of turns. The length of the trajectories is selected based on the location of the briquette on the funicular for 1 hour, which is enough to cool it to 22 ^o C. The cooled briquette is removed and placed in the workshop container, in which it moves to the packaging. During cooling, the briquette is coated with paraffin, which gives it a number of additional consumer qualities:
- prevents the briquette from interacting with the environment (preserves the briquette), while maintaining its low humidity in the range of 3-7% and high calorific value of 4200-4700 kcal / kg, depending on the composition;
- facilitates the ignition of briquettes without the use of additional funds (from one match);
- allows you to give the briquette an attractive appearance, paint the briquettes in different colors, apply and fix the trademark, details of the manufacturer, etc .;
- to exclude the shedding of briquettes and the spread of dust;
- make briquettes pleasant to the touch and prevent contamination or damage to the hands of consumers.

Покрытие осуществляется окунанием брикета в ванну с расплавленным (при необходимости подкрашенным) парафином в том месте фуникулера, где температура брикета составляет 65-75^oС. Для этого фуникулерный подвес брикета сконструирован из двух легко соединяемых частей. Нижняя часть подвеса вместе с брикетом снимается с фуникулера, и брикет окунается в ванну. Затем подвес с брикетом возвращается на место и покрытый парафином брикет продолжает охлаждение.The coating is carried out by dipping the briquette in a bathtub with molten (if necessary tinted) paraffin in that place of the funicular where the temperature of the briquette is 65-75 ^o C. For this, the funicular suspension of the briquette is constructed of two easily connected parts. The lower part of the suspension together with the briquette is removed from the funicular, and the briquette is dipped into the bath. Then the briquette suspension returns to its place and the paraffin-coated briquette continues cooling.

Предлагаемое изобретение прошло опытную проверку, которая показала высокую эффективность производства топливных брикетов высокого качества и надежную работу оборудования. The present invention passed an experimental test, which showed high efficiency in the production of high quality fuel briquettes and reliable operation of the equipment.

Claims (4)

1. Способ получения топливных брикетов из древесных отходов, включающий измельчение, сушку, смешение компонентов смеси и последующее прессование, отличающийся тем, что древесные отходы измельчают до фракций размером не более 30 мм, которые сушат до влажности 18-20%, после чего из части полученной массы производят древесный уголь, а другую ее часть измельчают в стружку длиной 1-8 мм, полученную стружку сушат до влажности 3-7%, нагревая ее до 180-210^oС без доступа кислорода, высушенную и нагретую стружку смешивают с древесным углем, полученную смесь подвергают предварительному сжатию, а затем из сжатой смеси прессуют, поддерживая температуру в пределах 190-250^oС, брикеты плотностью 1150-1400 кг/м³, на которые наносят защитное покрытие.1. A method of producing fuel briquettes from wood waste, including grinding, drying, mixing the components of the mixture and subsequent pressing, characterized in that the wood waste is crushed to fractions of a size not exceeding 30 mm, which are dried to a moisture content of 18-20%, and then from part the resulting mass produce charcoal, and its other part is crushed into chips 1-8 mm long, the resulting chips are dried to a moisture content of 3-7%, heating it to 180-210 ^o With no oxygen, dried and heated chips are mixed with charcoal, the resulting mixture according they are subjected to preliminary compression, and then briquettes with a density of 1150-1400 kg / m ³ , on which a protective coating is applied, are pressed from the compressed mixture to maintain a temperature in the range of 190-250 ^{° C.} 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стружку смешивают с древесным углем в соотношении компонентов стружка - 70-95 мас. %, остальное - древесный уголь. 2. The method according to p. 1, characterized in that the chips are mixed with charcoal in the ratio of the components of the chip - 70-95 wt. %, the rest is charcoal. 3. Способ по каждому из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что защитное покрытие брикетов выполняют из парафина, в том числе подкрашенного, окунанием брикетов при 65-75^oC в ванну с расплавленным парафином.3. The method according to each of paragraphs. 1 and 2, characterized in that the protective coating of the briquettes is made of paraffin, including tinted, by dipping the briquettes at 65-75 ^o C in a bath with molten paraffin. 4. Установка для прессования топливных брикетов, содержащая формовочные камеры высокого давления, отличающаяся тем, что она снабжена обогреваемым шнеком предварительного перемешивания и сжатия смеси, экструдером, силовой шнек которого установлен вертикально и имеет осевое отверстие для подачи охлаждающей жидкости, формовочные камеры высокого давления выполнены в виде рабочих цилиндров, установленных на круглой револьверной головке, причем выход шнека предварительного перемешивания и сжатия смеси соединен с входом силового шнека, на выходе которого установлена состоящая из подвижной и неподвижной частей экструзионная головка, имеющая внутренние каналы, посредством которых экструдер взаимодействует с рабочими цилиндрами. 4. Installation for pressing fuel briquettes containing molding high-pressure chambers, characterized in that it is equipped with a heated screw for pre-mixing and compressing the mixture, an extruder, the power screw of which is installed vertically and has an axial hole for supplying coolant, molding chambers of high pressure are made in in the form of working cylinders mounted on a round turret, and the output of the premixing screw and compressing the mixture is connected to the input of the power screw the output of which is set consisting of a movable and fixed parts extrusion head having internal channels through which the extruder interacts with the working cylinders.

Images