Способ получения топливных брикетов

СОЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 778161 О 5)5 С 10 1 5/44,КОМИТЕТИ ОТКРЫТИЯМ ГОСУДАРСТВЕ ННПО ИЗОБРЕТЕНИПРИ ГКНТ СССР ИСА ВУ(54) СПОСОБ ПОБРИКЕТОВ 0 1 5/02, 1980.0 3 5/00, 1976.УЧЕНИЯ ТОПЛИВН фобнай а с разх брике- вредныеила, буские доной спос теплоозн ого ококалола ограАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ й. 44итехнический институтВ.Галкин и С.В.Хитри Изобретение относится к области топливной промышленности, в частности к способу получения топливных брикетов, например, из отходов деревопереработки,Известен способ получения топливных брикетов, включающий следующие стадии: предварительное приготовление частиц целлюлозного материала с содержанием сухого вещества от 8 до 12 мас., обработка влажного целлюлозного материала (с содержанием сухого вещества 55%) карбонатом кальция (в количестве 2-10 к влажному материалу), что позволяет ввести до 55 кальция на сухой остаток, для соединения частиц целлюлозного материала друг с другом, а также обработка силикатами натрия, стабилизированными щелочами, или маслом семян и сопутствующими маслу продуктами (шелуха, жом) с последующим высушиванием, измельчение целлюлозного материала до 4 мм; а также измельчение термопластичного материала при 20 - 90 С до 4 мм приготовление смеси, измельченного целлюлозного материала и 1-10 термопластичного материала, прессование брикетов при температуре 66-122 С с до(57) Применение: в топливной промышленности. Сущность изобретения: сухие порошки не более 350 мкм древесных отходов и отходов полиэтилена смешивают, смесь поошков отходов древесины с 40-60 мас.ф олиэтилена нагревают до плавления политилена в течение 25 мин и затем прессуют од давлением 5 - 15 МПа в течение 0,3 - ,5 мин/мм толщины брикета, что обеспечиает повышение теплотворной способности и водостойкости брикетов. 1 табл бавкои для Формирования гидрокапсулы термопластичного материалмерами частиц менее 1,6 мм.Недостатками данного технического решения являются,.1. Введение в состав топливнытов веществ, дающих при сгораниипродукты (сополимеры, акрилонитртадиена, стирола,жом, неорганичебавки).2. Малое повышение теплотворсобности брикетов по сравнениютворной способностью целлюлматериала, поскольку добавка высрийного термопластичного материеничена 10%,3. Ненадежная згопоглощения, посвключение в поверпленку целлюлозногпературе 66-122 Срасплавления терм ащита брикетов от влакольку не исключается хностную гндрофобную о материала и при темне достигается полною опластичного материа 4, Не исключается неполное сгорание термопластичного мате риала и ри п рессовании брикетов из крупных частиц (до 4 мм)из-за возможности .вытекания его из зоны горения в этих условиях.Наиболее близким к описываемому техническим решением является способ получения топливных брикетов, включающий в себя смешение сухих измельченных отходов древесины (кора - менее 25 мм) с 5- 40 мас,ф измельченного(до менее 6 мм) полиэтилена (ПЭ) в виде отходов пленки), нагрев смеси до 93-204 С и последующее формирование брикетов при давлении 5 - 15 МПа,Указанное решение имеет следующие недостатки.1. Повышенное выделение вредных продуктов при горении брикетов, поскольку в коре, входящей в состав брикетов, больше чем в древесине серы - и азотсодержащих веществ,2, Невозможность введения в состав брикетов более 400 ь ПЭ, поскольку при предлагаемом измельчении ПЭ при сгорании происходит его вытекание. Это ведет к неполному сгоранию, увеличению количества вредных примесей, снижению теплотворной способности, т;к. из зоны горения удаляется наиболее высококалорийная часть топлива,Целью изобретения является повыше.ние теплотворной способности и водостойкости брикетов и уменьшение количества вредных продуктов сгорания.Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе получения топливных брикетов, включающем смешение измельченных отходов древесины со связующим, нагревание смеси и последующее брикетирование, в качестве связующего используют порошки отходов ПЭ с размерами частиц не более 350 мкм в количестве 10+607; массы, смешивают с сухим порошком отходов древесины с размерами частиц не более 350 мкм, смесь нагревают горячим воздухом при 140 - 160 С 2 - 5 мин и прессуют при давлении 5,0-15,0 МПа продолжительностью 0,3 - 0,5 мин на 1 мм толщины брикета. Это позволяет повысить теплотворную способность топливных брикетов, не только за счет повышенной теплотворной способности самого ПЭ (11000 ккал 1 кг), но также использовать и более теплотворные отходы древесины путем удаления из них влаги, что достигается методом высушивания отходов древесины. Кроме того измельченный,до 350 мкм ПЭ при нагревании до 140-160 С расплавляется, припрессовании пропитывает всю массу брикета, а после охлаждения образует гидрофобную пленку, препятствующую проникновению влаги к частицам доевесных отходов. Таким образом в предложенном техническом решении одновременно повышается теплотворная способность топлива, как за счетиспользования сухих древесных отходов,так и за счет высокотеплотворного ПЭ, а5 также одновременно повышается водостойкость топливных брикетов, Одновременно,решается одна из важнейших техническихзадач, касающихся способов огневого обезвреживания отходов термопластов, органи 10 зация йолного,сгорания ПЗ, посколькуобычные способы сжигания отходов ЙЭ,например, на мусороперерабатывающихзаводах требуют не только специальной организации равномерного термического раз 15 ложения ПЭ, но и равномерной подачипродуктов разложения (низкомолекуля рныхуглеводородов) в зону окисления, И во многих странах для обеспечения полноты сгорания продуктов разложения ПЭ используют20 специальное кислородное дутье, посколькутолько при смешении чистого кислорода спродуктами разложения ПЗ создается зонавысокотемпературного пламени, в которойудается полностью; окислить (до беэвред 25 ных воды и углекислого газа) интенсивныйпоток углеводородов, получаемых при разложении ПЭ. Следовательно для эффективного и экологически чистого сгораниябрикета, содержащего отходы ПЭ необхо 30 димо обеспечивать и саморегулированиеподачи углеводородов . разложения в зонугорения, например, путем организации капиллярной подпитки, как это осуществленов известном способе сжигания парафинов в35 парафиновой свече, где жидкие продуктыподаются в зоне газификации и последующего сжигания, через капилляры фитиля,В предложенном техническом. решениироль капиллярного фитильного устройства40 выполняют частицы тонкоизмельченнойдревесины, имеющие более высокую температуру газификации, чем ПЭ. Этим иобеспечивает саморегулирование подачипродуктов разложения ПЭ в зону горения.45 Опытами установлено:1. Нецелесообразно введение ПЭ менее10 и более 60, так как при меньшем 10содержании ПЗ, брикеты имеют повышенную крошимость и водопоглощение, а их50 теплотворная способность мало отличаетсяот сухой древесины, а при содержании ПЭболее 60 ПЭ вытекает из брикета при сжигании и не обеспечивает равномерной подачи продуктов разложения ПЭ в зону55 горения,2. Нецелесообразно применение ПЭ идревесной муки с размерами частиц менее150 мкм и более 350 мкм, так как болеетонкое измельчение практически не влияетна характеристики топливных брикетов, аиспользование ПЗ и древесной муки с размерами частиц более 350 мкм способствует вытеканию ПЭ из брикета при сжигании и не обеспечивает экологически чистого сжигания.Предложенный способ получения топливных брикетов реализован следующим образом.Отходы деревоабработки в виде стружек или спида из древесины хвойных или лиственных пород с влажностью не более 180, измельченные до узких фракций с размерами частиц 150, 250 или 550 мкм в устройстве для получения микропорашков с беэзазорным взаимодействием рабочих элементов, в потоке сухого года - носителя (после чего порошки имели влажность не более 8) смешивали с парашкам из отходов ПЭ в виде узких фракций с размерами частиц 100; 150, 250, 350 и 500 мкм в соотношениях 9:1, 8:2, 7:3, 6:4, 5:5, 4:6 и 3:7 в смесителе с Е-образной мешалкой. Измельчение отходов производства и потребления ПЭ в виде пленок, кусочков, частей игрушек, бытовой техники, посуды, одноразовых шприцев, текстильных шпуль, выпрессовки и дробленки вторичного. ПЭ всех марок ВД, НД и СД или первичного ПЭ в виде гранул проводили также в устройстве для получения микропорошков с беззазарным взаимодействием рабочих элементов при температуре ат 20 до 92 С. Образцы ПЗ имели молекулярную массу от 18000 до 3000000 у.е., которая после измельчения снижалась в 1,5-2 раза.Полученные смеси нагревали в воздушном термостате при температуре 150+10 С втечение необходимого времени и загружали в цилиндрическую пресс-форму длиной 140 и диаметром 26 мм с разъемом по образующей, пресс-форму закрывали и помещали между плитами гидравлического пресса, выдерживали под давлением 5 - 15 МПа в течение 20-30 с с охлаждением:, освобождали от давления, раскрывали и вынимали готовый брикет.Водопоглощение брикетов определяли погружением в дистиллированную воду на 24 ч по приросту массы.Прочность тапливньх брикетов при содержании ПЗ 40 - 60%:При давлении прессования 15 МПа при растяжении 16-15 МПапри изгибе 19 - 32 МПаПри давлении прессования 5 МПа при растяжении 7 - 13 МПапри изгибе 9-15 МПаБрикет испытывали также на плотность и крошимость, а также подвергали сжиганию на колосниковой решетке в "печке-ма давлении ниже 5 МПа формирует брикет с пониженной плотностью и повышенной крошимостью, а прессование при давлении выше 15 МПа не существенно улучшает качества топливных брикетов в отношении их экологически чистого сжигания.В таблице приведены свойства топливных брикетов, полученных прессованием смесей из порошков ПЭ с размерами частиц 150 - 350 мкм и порошков древесины с раз 20 мерами частиц менее 350 мкм,Как видно из приведенных в таблицеданных, наиболее эффективны с точки зрения теплотварнай способности и вадапогло щения составц, содержащие 40,50 и 60 мас.; ПЭ, У этих составов и плотность брикетов приближается к аддитивнай рассчитанной на плотность воздушно сухого древесного пористого материала, чта под тверждает эффективность выбранных условий прессования брикетов, Брикеты указанного состава эффективно сгорают в обычных топочных условиях без вытекания расплавленного ПЭ и после сгорания выделяют минимальное количество золы,образуемой талька за счет зольности использованных отходов древесины,, В специальных опытах было показана, чта для нагревания да кипения 2,5 л воды на "печке-малютке" требуется па массе в 2,2 раза меньше предложенных топливных брикетов, чем общеиэвестнага топлива для туристких целей - "сухого спирта" в виде стандартных таблеток. В продуктах сгорания "сухого спирта" обнаружены концентрации аммиака (МНЗ) и окислов азота (МО), в 2 - 3 раза превышающие фоновые канцен 40 45 трации, а также в продуктах сгорания пригодного газа обнарукенц концентрация(302) и (ИОх), в 1,5 - 3 раза превышающие 50 фоновые, в та время как в продуктах сгорания предложенного топлива концентрации ни окислов азота, ни серы, ни угарного газа(СО) не отличаются от фоновых. Оценку загрязнений проводили согласно указаниям литературного источника "Методы анализа объектов окружающей среды". - Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1988 - 144 с. лютке" (Рыболов, 1988, М 1), Крашимость определяли па ГОСТ 23513-79,При изготовлении брикетов время нагревания горячим воздухам смеси перед 5 прессованием не должно быть больше, чемвремя. необходимое для расплавления частиц ПЗ, т.е. при температуре 140 - 160" С оно. находится в пределах 2 - 5 мин, а давлениепрессования может варьироваться в интер вале от 5 до 15 МПа, так как прессавание при1778161 Свойства топливных брикетов из отходов древесины и ПЭ при давлении прессования 10 МПа5 10 20 30 40 50 60 70 17430 19740 22680 25620 28560 31500 34440 37380 4150 4700 5400 6100 6800 7500 8200 8900 Составитель С. ХитринТехред М.Моргентал . Корректор С, Лисина Редактор Н, Егорова Заказ 4164 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Таким образом, использование предлагаемого способа получения топливных брикетов обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:Реализует полную переработку заготовленной древесины.Способствует утилизации и "огневому обезвреживанию" отходов ПЭ,Создает новый тип товаров народного потребления, а именно экологически чистое твердое топливо с длительным сроком хранения без увлажнения, в том числе в среде повышенной влажности, которое может использоватьоя в частности, как туристское аварийное топливо, топливо автономных экспедицийтопливо для отделенных районов. Формула изобретения Способ получения топливных брикетов,включающий смешение сухих измельченных отходов древесины с измельченными 5 отходами полиэтилена, нагревание смесидо плавления полиэтилена и последующее . прессование брикетов под давлением 515 МПа, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения теплотворной способ ности и водостойкости брикетов, отходыдревесины и полиэтилена используют в видо порошков не более 350 мкм, смесь порошков отходов древесины с 40-60 мас; полиэтилена нагревают до плавления поли этилена в течение 2-5 мин и прессованиеосуществляют в течение 0,3-0,5 мин/мм толщины брикета.