RU2653362C1 - Method for fuel briquettes production from wood waste - Google Patents

Abstract

FIELD: wood industry.

SUBSTANCE: invention describes a method fuel briquettes production from wood waste, which includes grinding, drying to a humidity of 12-16%, mixing of the mixture ingredients, including technical hydrolytic lignin, while the binding charge is prepared by 5-10% sodium carbonate addition to the 70-80% technical hydrolytic lignin and further mechanical activation with subsequent addition of 15-20% tall oil pit heated to 90°C, the obtained charge in an amount of 10-15% is mixed with wood waste, crushed to 1-5 mm in an amount of 85-90% and the mixture is briquetted at a temperature of 90±2°C and a pressure of 45-50 MPa.

EFFECT: improved processability by reducing pressure while increasing the briquette density, briquette sulphur reduction while maintaining the heat of combustion, with decreased ash.

3 tbl

Description

Настоящее изобретение относится к технологии производства топливных брикетов из отходов деревоперерабатывающих производств, в частности к составам брикетированного топлива, которое может быть использовано в быту и промышленности. Описывается способ брикетирования древесных отходов, включающий предварительную подготовку отходов деревообработки, введение связующей композиции в подготовленную древесную массу и последующее брикетирование при необходимом давлении и температуре.The present invention relates to a technology for the production of fuel briquettes from waste wood processing industries, in particular to compositions of briquetted fuel, which can be used in everyday life and industry. A method for briquetting wood waste is described, including preliminary preparation of wood processing waste, introducing a binder composition into the prepared wood pulp and subsequent briquetting at the required pressure and temperature.

Известен состав древесных брикетов (авт. св. СССР N 1713923 27.12.1997). Он содержит, мас.: древесные отходы 25-65, навоз 30-60, отходы переработки нефти 5-15. Недостатком данного изобретения является использование навоза, вследствие чего недостаточная механическая прочность брикета.The known composition of wood briquettes (ed. St. USSR N 1713923 12/27/1997). It contains, wt.: Wood waste 25-65, manure 30-60, oil processing waste 5-15. The disadvantage of this invention is the use of manure, resulting in insufficient mechanical strength of the briquette.

Известен способ получения топливных брикетов из древесных отходов (опилок, стружки, шлифовальной пыли и др.) путем их измельчения до крупности не более 5 мм, сушки до влажности 12% и последующего прессования при 100-120 МПа (РФ N 1458377, C10I 5/44, 15.02.89). Изготовленные известным способом топливные брикеты имеют плотность 950 кг/м³, зольностью не более 5%, сопротивление на сжатие 3,0-5,0 МПа и теплоту сгорания рабочую до 4500 ккал/кг. Недостатками известного способа являются высокие энергетические затраты на измельчение древесных отходов и их прессование, а также малая величина сопротивления на сжатие и сравнительно низкая теплота сгорания получаемых брикетов.A known method of producing fuel briquettes from wood waste (sawdust, shavings, grinding dust, etc.) by grinding them to a particle size of not more than 5 mm, drying to a moisture content of 12% and subsequent pressing at 100-120 MPa (RF N 1458377, C10I 5 / 44, 02/15/89). The fuel briquettes made in a known manner have a density of 950 kg / m ³ , an ash content of not more than 5%, a compressive resistance of 3.0-5.0 MPa and a calorific value of up to 4500 kcal / kg. The disadvantages of this method are the high energy costs for chopping wood waste and pressing, as well as the small value of resistance to compression and the relatively low heat of combustion of the resulting briquettes.

Наиболее близким к предлагаемому способу является принятый за прототип способ получения топливных брикетов из растительной смеси, содержащей в качестве компонентов следующее соотношение масс. %: древесные отходы 20-70 и технический гидролизный лигнин 30-80. В данном способе получение брикетов осуществляют путем измельчения отходов древесины до крупности не более 8 мм, сушки смеси до влажности 12-16%, ее последующего смешения и прессования. При этом прессование смеси ведут при температуре 25°C и давлении 80-100 МПа в непрерывном потоке. Патент RU 2131912, МПК C10L 5/44 20.06.1999 г.Closest to the proposed method is adopted as a prototype method for producing fuel briquettes from a plant mixture containing the following mass ratio as components. %: wood waste 20-70 and technical hydrolysis lignin 30-80. In this method, the production of briquettes is carried out by grinding wood waste to a particle size of not more than 8 mm, drying the mixture to a moisture content of 12-16%, its subsequent mixing and pressing. In this case, the mixture is pressed at a temperature of 25 ° C and a pressure of 80-100 MPa in a continuous stream. Patent RU 2131912, IPC C10L 5/44 06/20/1999

Полученные брикеты имеют сопротивление на сжатие 25 МПа; зольность 2,8%; плотность 1300 кг/м³ (1,3 г/см³), теплота сгорания 23,6 МДж/кг (5640 ккал/кг) и высокое содержание серы в составе, связанное с тем, что не проводится нейтрализация остаточной серы, что подтверждается химическим анализом. В результате топливные брикеты не соответствуют ГОСТР 55115-2012 с нормативным показателем содержания серы в брикете 0,04%.The resulting briquettes have a compression resistance of 25 MPa; ash content of 2.8%; density 1300 kg / m ³ (1.3 g / cm ³ ), calorific value 23.6 MJ / kg (5640 kcal / kg) and high sulfur content due to the fact that no residual sulfur is neutralized, which is confirmed chemical analysis. As a result, fuel briquettes do not comply with GOST 55115-2012 with a normative sulfur content in the briquette of 0.04%.

При удовлетворительной теплоте сгорания в то же время следует отметить, что при сгорании брикетов происходит выделение сернистого газа, который негативно влияет на экологию и котельное оборудование. Плотность брикета не обеспечивает длительного хранения и транспортировки, вызывая крошение и частичное разрушение.With a satisfactory heat of combustion, at the same time, it should be noted that during the combustion of briquettes, sulfur dioxide is released, which negatively affects the environment and boiler equipment. The density of the briquette does not provide long-term storage and transportation, causing crumbling and partial destruction.

К недостаткам способа относятся высокое давление прессования, вследствие чего высокие энергозатраты.The disadvantages of the method include high pressing pressure, as a result of which high energy costs.

Технической задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение технологичности способа за счет снижения давления прессования при одновременном повышении плотности брикета, уменьшение содержания серы в брикете при сохранении теплоты сгорания, при уменьшении зольности.An object of the invention is to eliminate these disadvantages, namely increasing the manufacturability of the method by reducing the pressing pressure while increasing the density of the briquette, reducing the sulfur content in the briquette while maintaining the heat of combustion, while reducing ash.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения топливных брикетов из древесных отходов, включающем измельчение, сушку до влажности 12-16%, смешение компонентов смеси, включающей технический гидролизный лигнин, причем подготовку связующей шихты осуществляют путем добавления к техническому гидролизному лигнину 70-80% карбоната натрия 5-10% и дальнейшей механоактивации с последующим добавлением подогретого до 90°C таллового пека 15-20%, полученную шихту в количестве 10-15% смешивают с древесными отходами, измельченными до 1-5 мм в количестве 85-90%, а брикетирование смеси осуществляют при температуре 90±2°C и давлении 45-50 МПа.The problem is achieved in that in the method of producing fuel briquettes from wood waste, including grinding, drying to a moisture content of 12-16%, mixing the components of the mixture, including technical hydrolysis lignin, and the preparation of the batch charge is carried out by adding 70-80% to the technical hydrolysis lignin sodium carbonate 5-10% and further mechanical activation followed by addition of tall pitch 15-20% preheated to 90 ° C, the resulting mixture in an amount of 10-15% is mixed with wood waste, ground to 1-5 mm in quantity tve 85-90%, and the briquetting of the mixture is carried out at a temperature of 90 ± 2 ° C and a pressure of 45-50 MPa.

Существенными признаками заявляемого способа являются вся последовательность действий в режимных показателях и использование шихты следующего состава: талловый пек 15-25%, карбонат натрия 5-10%, механоактивированный гидролизный лигнин 75-85% и отходы деревообработки 85-90%. Использование в шихте в сочетании таллового пека и карбоната натрия в известном уровне техники не обнаружено.The essential features of the proposed method are the entire sequence of actions in operational parameters and the use of a mixture of the following composition: tall pitch 15-25%, sodium carbonate 5-10%, mechanically activated hydrolysis lignin 75-85% and woodworking waste 85-90%. The use in the mixture in combination of tall pitch and sodium carbonate in the prior art is not found.

Заявленный способ обеспечивает достижение поставленной задачи, указанной выше. Ниже представлен пример реализации способа.The claimed method ensures the achievement of the task specified above. The following is an example implementation of the method.

Технический гидролизный лигнин массой 29,25 кг с влажностью 12-16% и характеристиками, указанными в табл. 2, подвергают механоактивации вместе с карбонатом натрия с массой 4,5 кг в мельнице в течение 10 минут, затем в смеситель конвейером подают на смешивание механоактивированный лигнин, карбонат натрия, италловый пек 11,25 кг. Далее 300 кг отходов деревообработки с влажностью не более 16% измельчают до крупности 1-5 мм. Измельченные отходы деревообработки транспортером подают на смешение в бункер с механоактивированным лигнином, карбонатом натрия и подогретым до 90°C талловым пеком. Смешивают композицию в течение 10 минут. Далее смесь шнековым транспортером подают в приемную камеру пресса. Смесь брикетируют в прессах при температуре 90±2°C и давлении 45-50 МПа.Technical hydrolysis lignin weighing 29.25 kg with a moisture content of 12-16% and the characteristics indicated in the table. 2, they are subjected to mechanical activation together with sodium carbonate with a mass of 4.5 kg in a mill for 10 minutes, then mechanically activated lignin, sodium carbonate, and italic pitch 11.25 kg are fed into the mixer by a conveyor for mixing. Next, 300 kg of woodworking waste with a moisture content of not more than 16% is crushed to a particle size of 1-5 mm. Shredded woodworking waste is conveyed by the conveyor to the mixing hopper with mechanically activated lignin, sodium carbonate and tall pitch heated to 90 ° C. Mix the composition for 10 minutes. Next, the mixture is fed by a screw conveyor into the receiving chamber of the press. The mixture is briquetted in presses at a temperature of 90 ± 2 ° C and a pressure of 45-50 MPa.

Полученные брикеты имеют следующие характеристики: влажность 15%, зольность 0,7%, содержание серы 0,03%, плотность частиц 1400 кг/м³, механическую прочность >95%.The resulting briquettes have the following characteristics: humidity 15%, ash content 0.7%, sulfur content 0.03%, particle density 1400 kg / m ³ , mechanical strength> 95%.

Брикеты имеют форму цилиндра, поэтому плотность частиц находили: ρ=m/V= кг/м³, где m - масса брикета, V - объем брикета. Остальные характеристики исследовались согласно следующим стандартам: ГОСТ Р 54186, ГОСТ Р 54192, ГОСТ Р 54211, ГОСТ Р 54185, ГОСТ Р 54191, ГОСТ Р 54215. Брикеты изготавливались на следующем парке оборудования: поршневой пресс гидравлического типа с диаметром пуансона 30 мм, потоковая сортировка SWC11/21, ленточный транспортер, шнековый транспортер, бункер временного хранения отходов, сушильная установка ленточного типа CMBD, шаровая мельница типа МШСП.The briquettes have the shape of a cylinder, so the particle density was found: ρ = m / V = kg / m ³ , where m is the mass of the briquette, V is the volume of the briquette. The remaining characteristics were investigated according to the following standards: GOST R 54186, GOST R 54192, GOST R 54211, GOST R 54185, GOST R 54191, GOST R 54215. Briquettes were made in the following equipment park: hydraulic piston press with a punch diameter of 30 mm, flow sorting SWC11 / 21, belt conveyor, screw conveyor, temporary waste storage bin, belt dryer CMBD, ball mill type MSHSP.

Остальные примеры представлены в табл. 3. В табл. 1 и 2 представлены характеристики исходного сырья:Other examples are presented in table. 3. In the table. 1 and 2 presents the characteristics of the feedstock:

Количественные значения компонентов выбраны с учетом получения топлива высокого качества. Их увеличение или уменьшение приведет к большим расходам как при сушке, так и при брикетировании.The quantitative values of the components are selected taking into account the receipt of high quality fuel. Their increase or decrease will lead to high costs both during drying and briquetting.

Было установлено, что брикетирование заявляемой композиции компонентов с крупностью более 5 мм снижает прочностные свойства топливных брикетов. Таким образом по сравнению с прототипом заявляемая технология отличается повышенной технологичностью за счет снижения давления прессования со 100 МПа до 45-50 МПа. Уменьшение содержания серы в брикете за счет совместной механоактивации технического гидролизного лигнина и карбоната натрия. Заявленный способ обеспечивает повышение плотности брикета с 1300 кг/м³ до 1400 кг/м³. Повышение плотности до 1400 кг/м³ связано с механоактивацией и с повышением температуры прессования до 90±2°C. Так же как и увеличение плотности, ее уменьшение связано с количеством связующего (см. примеры табл. 3). Введение таллового пека в композицию в целом обеспечивает при заявленных режимах как получение топливных брикетов с высокой теплотой сгорания при уменьшении зольности, так и утилизацию некондиционного древесного сырья. Вне зависимости от использования сосны пример (1, 2, 3) табл. 3, березы пример (4, 5, 6), ели пример (7, 8, 9), осины пример (10, 11, 12) и их смеси примеры (13, 14, 15) динамика показателей сохраняется.It was found that the briquetting of the claimed composition of components with a particle size of more than 5 mm reduces the strength properties of fuel briquettes. Thus, in comparison with the prototype, the claimed technology is characterized by high manufacturability by reducing the pressing pressure from 100 MPa to 45-50 MPa. Reducing the sulfur content in the briquette due to the joint mechanical activation of technical hydrolysis lignin and sodium carbonate. The claimed method provides an increase in the density of the briquette from 1300 kg / m ³ to 1400 kg / m ³ . The increase in density to 1400 kg / m ³ is associated with mechanical activation and with an increase in the pressing temperature to 90 ± 2 ° C. As well as an increase in density, its decrease is associated with the amount of binder (see examples of Table 3). The introduction of tall pitch in the composition as a whole provides both the production of fuel briquettes with high heat of combustion with a decrease in ash content and the disposal of substandard wood raw materials under the stated modes. Regardless of the use of pine, an example (1, 2, 3) of the table. 3, birch example (4, 5, 6), eating an example (7, 8, 9), aspen example (10, 11, 12) and their mixtures examples (13, 14, 15), the dynamics of the indicators are preserved.

Claims (1)

Способ получения топливных брикетов из древесных отходов, включающий измельчение, сушку до влажности 12-16%, смешение компонентов смеси, включающей технический гидролизный лигнин, отличающийся тем, что подготовку связующей шихты осуществляют путем добавления к техническому гидролизному лигнину 70-80% карбоната натрия 5-10% и дальнейшей механоактивации с последующим добавлением подогретого до 90°С таллового пека 15-20%, полученную шихту в количестве 10-15% смешивают с древесными отходами, измельченными до 1-5 мм в количестве 85-90%, а брикетирование смеси осуществляют при температуре 90±2°С и давлении 45-50 МПа.A method of producing fuel briquettes from wood waste, including grinding, drying to a moisture content of 12-16%, mixing the components of the mixture, including technical hydrolysis lignin, characterized in that the preparation of the binder mixture is carried out by adding 70-80% sodium carbonate 5- to technical hydrolysis lignin 10% and further mechanical activation followed by the addition of tall pitch 15–20% preheated to 90 ° С, the resulting mixture in an amount of 10–15% is mixed with wood waste, crushed to 1–5 mm in an amount of 85–90%, and briquetting is mixed si is carried out at a temperature of 90 ± 2 ° C and a pressure of 45-50 MPa.