RU2437921C1 - Procedure for fabrication of briquettes from carbon containing materials - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building. ^ SUBSTANCE: procedure for fabrication of briquettes consists in preparation of raw materials, in loading into briquetting device, in briquetting and in briquettes drying. As carbon containing materials there is used peat and/or plant residues and/or wood wastes. Raw material is prepared in a disk extruder at temperature 70-100C and humidity 45-60 %. ^ EFFECT: production of briquetted fuel from various kinds of carbon containing materials possessing high qualitative indices; reduced expenditures for production. ^ 2 cl, 2 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к производству брикетированного топлива из углеродосодержащих материалов растительного происхождения, таких как торф, растительные отходы (шелуха подсолнечника, солома, костра льна, шелуха гречихи и грецкого ореха и т.п.), отходы древесины в виде опилок, коры, стружек, щепы, которое может быть использовано в быту и промышленности.The invention relates to the production of briquetted fuel from carbon-containing materials of plant origin, such as peat, vegetable waste (sunflower husk, straw, flax bonfire, buckwheat and walnut husk, etc.), wood waste in the form of sawdust, bark, wood shavings, wood chips , which can be used in everyday life and industry.

Известные в настоящее время способы получения брикетированного топлива из материалов растительного происхождения (опилки и кора различных пород дерева, шелуха подсолнечника, солома, костра льна, шелуха гречихи и грецкого ореха) включают подготовку сырья, загрузку его в брикетировочное устройство, брикетирование и сушку брикетов [см. Пресс шнековый (экструдер) - оборудование для брикетирования отходов - http://www.kontakt-gas.com/index.php?option=com_content&task=view&id=39&Itemid=5; Линия производства топливных брикетов - http://fire.escalade.com.ua/node/17]. При этом подготовка сырья заключается в предварительной сушке его до влажности 7-12%, для достижения которой используют теплогенератор (котел) на твердом топливе и барабанную сушилку, брикетирование осуществляют в шнековых прессах (экструдерах) под высоким давлением при нагревании от 250 до 360°С. Недостатком указанных способов является высокая энергоемкость и невозможность использования влажных растительных отходов, что приводит к удорожанию готовой продукции. Кроме того, этими способами не перерабатывают торф.Currently known methods for producing briquetted fuel from materials of plant origin (sawdust and bark of various wood species, sunflower husks, straw, flax bonfire, buckwheat husks and walnuts) include the preparation of raw materials, loading it into a briquetting device, briquetting and drying briquettes [see . Screw press (extruder) - equipment for briquetting waste - http://www.kontakt-gas.com/index.php?option=com_content&task=view&id=39&Itemid=5; The line of production of fuel briquettes - http://fire.escalade.com.ua/node/17]. In this case, the preparation of the raw material consists in pre-drying it to a moisture content of 7-12%, to achieve which a heat generator (boiler) using solid fuel and a drum dryer are used, briquetting is carried out in screw presses (extruders) under high pressure when heated from 250 to 360 ° C . The disadvantage of these methods is the high energy intensity and the inability to use wet plant waste, which leads to higher prices for finished products. In addition, peat is not processed by these methods.

Известен также способ получения топливных брикетов из измельченных растительных отходов (древесно-опиловочная смесь лиственных и хвойных пород) 3,5-15% влажности их продавливанием через формирующий канал под воздействием импульсного давления 25-40 МПа с частотой 35-80 импульсов/мин при нагреве измельченных отходов на входе формирующего канала до 120-160°С и на выходе до 170-250°С при температурном градиенте 0,1-2,8 град/мм по длине формирующего канала [см. а.с. СССР №1798367, МПК⁵ C10L 5/44, опубл. 28.02.1993]. Недостатком данного способа является высокая энергоемкость, т.к. сырье предварительно надо сушить, а также для его осуществления необходимо специальное устройство, устанавливаемое на 100-тонном фрикционном прессе, к которому подключают четыре группы электронагревателей и термопар, поддерживающих заданный температурный режим, что приводит к удорожанию готовой продукции. При этом данным способом перерабатывают только древесно-опиловочную смесь лиственных и хвойных пород.There is also a method of producing fuel briquettes from shredded plant waste (wood-sawdust mixture of deciduous and coniferous species) of 3.5-15% humidity by pressing them through the forming channel under the influence of a pulse pressure of 25-40 MPa with a frequency of 35-80 pulses / min when heated crushed waste at the inlet of the forming channel up to 120-160 ° C and at the outlet up to 170-250 ° C with a temperature gradient of 0.1-2.8 deg / mm along the length of the forming channel [see A.S. USSR No. 1798367, IPC ⁵ C10L 5/44, publ. 02/28/1993]. The disadvantage of this method is the high energy intensity, because the raw materials must first be dried, and for its implementation, a special device is required, installed on a 100-ton friction press, to which four groups of electric heaters and thermocouples are connected, which maintain the specified temperature regime, which leads to an increase in the cost of finished products. In this way, only a wood-sawdust mixture of hardwood and coniferous species is processed by this method.

Известный способ получения топливных брикетов из торфа [см. Технология производства топливных брикетов - http://torf.brest.gas.by/tehnology.ntml] включает подготовку сырого фрезерного торфа или торфяной крошки влажностью 40-53%, сушку его до влажности не более 18% и прессование высушенного торфа в брикеты. Недостатком этого способа также является высокая энергоемкость из-за необходимости сушки торфа. Кроме того, одним из основных требований к фрезерному торфу, как к сырью для брикетирования, является постоянство показателей его качества, поэтому колебания влажности, зольности, плотности и засоренности сырья в сильной степени затрудняют управление технологическим процессом производства и приводят к снижению качества и удорожанию готовой продукции. При этом указанным способом можно перерабатывать только торф.A known method of producing fuel briquettes from peat [see The technology for the production of fuel briquettes - http://torf.brest.gas.by/tehnology.ntml] includes the preparation of raw milled peat or peat chips with a moisture content of 40-53%, drying it to a moisture content of not more than 18% and pressing dried peat into briquettes. The disadvantage of this method is also the high energy intensity due to the need for drying peat. In addition, one of the main requirements for milled peat as a briquetting raw material is the constancy of its quality indicators; therefore, fluctuations in the moisture, ash, density and clogging of raw materials greatly complicate the control of the production process and lead to lower quality and higher cost of finished products . In this way, only peat can be processed in this way.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения брикетов из углеродосодержащего материала, в частности торфа, включающий подготовку сырья, загрузку его в брикетировочное устройство, брикетирование и сушку брикетов [см. патент РФ №2096441, МПК⁶ C10F 7/06, опубл. 20.11.1997], выбранный в качестве прототипа. В указанном способе подготовку сырья осуществляют размельчением и сушкой торфа до содержания воды не более 20% или приготовлением смеси состава: торф абсолютно сухой 50-80 мас.%, вода - остальное, после чего сырье подают на шнек пресса, который пропускает его под давлением 3-5 атм через конус, разогретый до температуры 120-150°С, в цилиндрические каналы, формирующие брикеты.Closest to the technical nature of the claimed invention is a method for producing briquettes from a carbon-containing material, in particular peat, including the preparation of raw materials, loading it into a briquetting device, briquetting and drying briquettes [see RF patent No. 2096441, IPC ⁶ C10F 7/06, publ. November 20, 1997], selected as a prototype. In this method, the preparation of raw materials is carried out by grinding and drying peat to a water content of not more than 20% or by preparing a mixture of the composition: peat is absolutely dry 50-80 wt.%, Water - the rest, after which the raw material is fed to the press auger, which passes it under pressure 3 -5 atm through a cone, heated to a temperature of 120-150 ° C, into cylindrical channels forming briquettes.

Недостатками известного технического решения являются:The disadvantages of the known technical solutions are:

- низкие качественные показатели (прочность, теплотворная способность) и высокая влагоемкость получаемых брикетов;- low quality indicators (strength, calorific value) and high moisture capacity of the resulting briquettes;

- высокая энергоемкость, вызванная необходимостью предварительной сушки сырья и нагревом конуса с помощью электрообмоток;- high energy intensity, caused by the need for preliminary drying of raw materials and heating the cone using electric windings;

- невозможность получения топливных брикетов из других видов углеродсодержащих материалов.- the impossibility of obtaining fuel briquettes from other types of carbon-containing materials.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в создании универсального способа получения брикетов из различных видов углеродсодержащих материалов, обладающих высокими качественными показателями, и снижении затрат на их производство.The problem to which the invention is directed, is to create a universal method for producing briquettes from various types of carbon-containing materials with high quality indicators, and reducing the cost of their production.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения брикетов из углеродосодержащих материалов, включающем подготовку сырья, загрузку в брикетировочное устройство, брикетирование и сушку брикетов, согласно изобретению подготовку сырья осуществляют в дисковом экструдере при температуре 70-100°С и влажности 45-60%. При этом в качестве углеродосодержащих материалов используют торф и/или растительные отходы, и/или отходы древесины.The problem is solved in that in the method for producing briquettes from carbon-containing materials, including preparation of raw materials, loading into a briquetting device, briquetting and drying briquettes, according to the invention, the raw materials are prepared in a disk extruder at a temperature of 70-100 ° C and a humidity of 45-60%. At the same time, peat and / or vegetable waste and / or wood waste are used as carbon-containing materials.

Сущность изобретения поясняется следующим. Практически все углеродсодержащие материалы растительного происхождения, используемые для получения топливных брикетов, содержат смолянистые и битумные вещества. Эти вещества обладают высокими вяжущими свойствами и могут быть успешно использованы в качестве связующего при брикетировании сырья. Как любое вещество они имеют температуру плавления, так, например, в торфе содержатся воск, смола и битум, имеющие температуры плавления соответственно 72°С, 70°С и 84°С, в опилках хвойных пород деревьев - смоляные вещества, имеющие температуру плавления 74°С.The invention is illustrated as follows. Almost all carbon-based materials of plant origin used to produce fuel briquettes contain tar and bituminous substances. These substances have high astringent properties and can be successfully used as a binder for briquetting raw materials. Like any substance, they have a melting point, for example, peat contains wax, resin and bitumen, which have a melting point of 72 ° C, 70 ° C and 84 ° C, respectively; resinous substances having a melting point in sawdust of conifers are 74 ° C.

В процессе механического воздействия (истирания) в дисковом экструдере исходный углеродсодержащий материал разогревается. Для получения требуемого результата необходимо выделить из углеродсодержащего материала смоляные и битумные вещества, равномерно распределить их в объеме сырья и сохранить их вяжущие свойства до окончания процесса брикетирования. Данная совокупность процессов не возможна без температурного регулирования. Снижение температуры в дисковом экструдере ниже 70°С не позволит получить смоляные и битумные вещества в жидком состоянии, что приводит к снижению прочностных свойств брикетов и увеличению энергозатрат на процесс брикетирования. При увеличении температуры выше 100°С смоляные и битумные вещества теряют свои вяжущие свойства. При этом снижаются прочностные характеристики брикетированного сырья и увеличиваются затраты на брикетирование.In the process of mechanical action (abrasion) in a disk extruder, the initial carbon-containing material is heated. To obtain the desired result, it is necessary to separate tar and bituminous substances from the carbon-containing material, evenly distribute them in the volume of raw materials and preserve their astringent properties until the end of the briquetting process. This set of processes is not possible without temperature regulation. A decrease in temperature in a disk extruder below 70 ° C will not allow to obtain tar and bitumen substances in a liquid state, which leads to a decrease in the strength properties of briquettes and an increase in energy consumption for the briquetting process. When the temperature rises above 100 ° C, tar and bitumen substances lose their astringent properties. At the same time, the strength characteristics of briquetted raw materials are reduced and the cost of briquetting is increased.

Для осуществления данного процесса необходимо также регулировать состав газовой фазы. Это необходимо для предотвращения окисления смолянистых и битумных веществ в процессе механического воздействия на материал. Регулирование состава газовой фазы в экструдере осуществляется за счет изменения влажности материала. При снижении влажности сырья в экструдере ниже 45% количество пара, выделяющегося при истирании, недостаточно для создания нейтральной атмосферы. В результате чего снижаются прочностные свойства брикетов и повышаются затраты на их изготовление. При увеличении влаги сырья в экструдере выше 60% пластифицированная масса на выходе из него содержит избыточное количество влаги, что приводит к снижению прочности брикетов и увеличению затрат на сушку конечной продукции.To implement this process, it is also necessary to regulate the composition of the gas phase. This is necessary to prevent the oxidation of tar and bituminous substances during mechanical impact on the material. The composition of the gas phase in the extruder is controlled by changing the moisture content of the material. When the moisture content of the raw materials in the extruder decreases below 45%, the amount of steam generated during abrasion is not enough to create a neutral atmosphere. As a result, the strength properties of briquettes are reduced and the cost of their manufacture is increased. When the moisture of the raw materials in the extruder increases above 60%, the plasticized mass at the exit from it contains excess moisture, which leads to a decrease in the strength of briquettes and an increase in the cost of drying the final product.

Заявляемый способ осуществляют следующим образом.The inventive method is as follows.

Углеродосодержащий материал, например, фрезерный торф с оптимальной влажностью 45-60% со склада сырья подают в приемный бункер, а из него тарельчатым или шнековым питателем в дисковый экструдер. При подаче в экструдер углеродсодержащего материала с влажностью ниже 45% его доувлажняют путем подачи в экструдер воды. При истирании материала в экструдере поддерживают температуру 70-100°C. Полученную пластифицированную массу загружают в брикетировочное устройство, например, в брикетировочный пресс или шнековый пресс (экструдер), или валковый пресс. Полученные брикеты направляют на склад, где сушат в течение 3-5 суток при температуре 18-25°С. После чего отгружают потребителям. Сравнительный технико-экономический анализ технологий приведен в таблице 1.Carbon-containing material, for example, milled peat with an optimum moisture content of 45-60%, is fed from a raw material warehouse to a receiving hopper, and from it by a disk or screw feeder into a disk extruder. When a carbon-containing material with a humidity below 45% is fed into the extruder, it is humidified by supplying water to the extruder. When abrasion of the material in the extruder maintain a temperature of 70-100 ° C. The obtained plasticized mass is loaded into a briquetting device, for example, into a briquetting press or a screw press (extruder), or a roller press. The resulting briquettes are sent to a warehouse where they are dried for 3-5 days at a temperature of 18-25 ° C. Then they are shipped to consumers. Comparative technical and economic analysis of technologies is given in table 1.

Таблица 1Table 1 Сравнительный анализ технологийBenchmarking Technology Вариант технологииTechnology option Исходная влажность торфа, %The initial moisture content of peat,% Технологические показателиTechnological performance Качественные показателиQualitative indicators Расход эл. энергии, кВт/чConsumption email. energy, kW / h Производительность, т/чProductivity, t / h Прочность на сжатие брикета, кг/см² The compressive strength of the briquette, kg / cm ² Теплотворная способность, ккал/кгCalorific value, kcal / kg Влагоемкость, %Moisture content,% По прототипуAccording to the prototype 4040 160160 1,01,0 120120 40004000 5555 По заявленному способуAccording to the claimed method 4040 110110 1,11,1 125125 41004100 4848 4545 8787 1,31.3 130130 45004500 4040 5555 8080 1,51,5 140140 50005000 3535 6060 8585 1,31.3 135135 47004700 3838 6565 100one hundred 1,051.05 122122 42004200 4242

Брикеты, полученные из некоторых других углеродсодержащих материалов, имеют следующие качественные показатели (таблица 2):Briquettes obtained from some other carbon-containing materials have the following quality indicators (table 2):

Таблица 2table 2 Углеродсодержащий материалCarbon material Качественные показателиQualitative indicators Прочность на сжатие брикета, кг/см² The compressive strength of the briquette, kg / cm ² Теплотворная способность, ккал/кгCalorific value, kcal / kg Влагоемкость, %Moisture content,% Опилки хвойных пород деревьевSoftwood sawdust 115,0115.0 45004500 12,012.0 Шелуха подсолнечникаSunflower husk 110,0110.0 50005000 5,05,0 Шелуха гречихиBuckwheat husk 115,0115.0 43104310 6,06.0 Смесь торфа и опилок хвойных пород деревьевA mixture of peat and sawdust conifers 117,0117.0 47004700 30,030,0 Смесь торфа и шелухи подсолнечникаA mixture of peat and sunflower husks 119,0119.0 49004900 15,015.0

Таким образом, заявляемый способ позволяет получать брикетированное топливо из различных видов углеродсодержащих материалов, обладающее высокими качественными показателями. При этом снижаются затраты на их производство.Thus, the inventive method allows to obtain briquetted fuel from various types of carbon-containing materials with high quality indicators. At the same time, the costs of their production are reduced.

Claims (2)

1. Способ получения брикетов из углеродосодержащих материалов, включающий подготовку сырья, загрузку в брикетирующее устройство, брикетирование и сушку брикетов, отличающийся тем, что подготовку сырья осуществляют в дисковом экструдере при температуре 70-100°С и влажности 45-60%.1. The method of obtaining briquettes from carbon-containing materials, including the preparation of raw materials, loading into a briquetting device, briquetting and drying briquettes, characterized in that the preparation of raw materials is carried out in a disk extruder at a temperature of 70-100 ° C and a humidity of 45-60%. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеродосодержащих материалов используют торф, и/или растительные отходы, и/или отходы древесины. 2. The method according to claim 1, characterized in that peat and / or vegetable waste and / or wood waste are used as carbon-containing materials.