Способ производства топливного кускового торфа

 

Использование: изобретение относится к производству и применению твердого топлива и углеродистого восстановителя для использования в коммунально-бытовом хозяйстве и металлургической промышленности. Сущность изобретения: способ производства топливного кускового торфа включает смешивание торфа и отсева углеродистого материала, их последующее формование и сушку. Смешивание производят одновременно с диспергированием торфа во влажном состоянии при соотношении по массе торфа, высушенного до абсолютно сухого состояния, и отсева углеродистого материала 1: (0,3...1,2), а отсев углеродистого материала используют со среднедействующим диаметром частиц не более 5 мм. Кроме того, при формовании куска на его поверхности создают оболочку из торфа без углеродистого материала. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к производству и применению твердого топлива и углеродистого восстановителя для использования в коммунально-бытовом хозяйстве и металлургической промышленности.

В торфяной промышленности известны два принципиально отличающихся способа получения окускованного торфяного топлива: производство топливного кускового торфа и производство торфобрикета.

Известный способ производства топливного кускового торфа включает экскавацию торфяной массы из залежи, диспергирование, формование путем продавливания переработанного торфа через насадку и сушку.

Недостатком такого способа производства топливного кускового торфа является то, что он не обеспечивает получение торфяного топлива с высоким содержанием твердого углерода.

Известен способ производства торфобрикета, выбранный в качестве прототипа, включающий смешивание сухого торфа и отсева углеродистого материала, сушку и формование путем прессования получаемой смеси.

Недостатками такого способа производства окускованного торфяного топлива является во-первых то, что при выполнении прессования смеси сухого торфа с отсевом углеродистого материала происходит интенсивный износ матричного канала пресса, что обусловлено абразивными свойствами углеродистого материала; во-вторых - невысокая по сравнению с кусковым топливным торфом термомеханическая стойкость.

Целью изобретения является улучшение условий формования и качества готовой продукции.

Цель достигается тем, что способ производства топливного кускового торфа, включающий смешивание торфа и отсева углеродистого материала, их последующее формование и сушку, согласно изобретению смешивание производят одновременно с диспергированием торфа во влажном состоянии при соотношении по массе торфа, высушенного до абсолютно сухого состояния, и отсева углеродистого материала 1:(0,3...1,2), а отсев углеродистого материала используют со среднедействующим диаметром частиц не более 5 мм. Кроме того, при формовании куска на его поверхности создают оболочку из торфа без углеродистого материала.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ производства топливного кускового торфа отличается от известного параметрами режима переработки и формования. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Анализ известных способов производства окускованного торфяного топлива, показал что операция диспергирования влажного торфа широко известна.

Однако при выполнении диспергирования торфа одновременно со смешиванием отсева углеродистого материала достигается снижение износа формующей поверхности и обеспечивается увеличение числа взаимодействий между частицами в куске.

Таким образом, данный способ производства топливного кускового торфа обеспечивает достижение нового положительного эффекта, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".

Введение отсева углеродистого материала во влажный диспергированный торф повышает содержание углерода, являющегося составляющей горючей массы твердых топлив, и увеличивает теплоту сгорания, а также обеспечивает направленное изменение пористой структуры торфа, при этом тяжелые и плотные частицы углеродистого материала распределяются в поровом пространстве рыхлой макроструктуры торфа, образованной в основном структурами переплетения из остатков растений-торфообразователей, что приводит к уменьшению пористости торфа топливного кускового и, как следствие, повышает его плотность и термомеханическую стойкость, снижает водопоглощаемость. Отсев крупных частиц углеродистого материала со среднедействующим диаметром более 5 мм при введении во влажный торф резко снижает механическую прочность продукции в связи с тем, что такие частицы являются центрами дефектов структуры кускового торфа и снижают прочность структурных связей. Минимальный предел соотношения абсолютно сухой торф:углеродистый материал определен условием получения равномерного распределения углеродистого материала в объеме кускового торфа, а максимальный - по условию прочности продукции. Введение отсева углеродистого материала во внутренние слои куска и организация оболочки из торфа без углеродистого материала обеспечивает снижение трения формуемой массы с поверхностью насадок и дополнительное упрочнение пористой структуры торфа за счет интенсивной усадки в процессе сушки поверхностных слоев торфа без углеродистого материала.

П р и м е р 1. Для экспериментальной проверки заявляемого способа производства топливного кускового торфа были подготовлены 6 смесей ингредиентов. Для этого влажный верховой торф со степенью разложения 10-15%, начальным влагосодержанием 5,87-7,64 кг/кг диспергировался и смешивался с углеродистым материалом, представляющим отсев отходов графитации угольных стержней со среднедействующим диаметром части 2,5 мм и максимальным 5 мм, содержанием углерода С_г = 76-83 мас.%. Количественное соотношение ингредиентов в опытных образцах определялось как отношение массы абсолютно сухого торфа к массе углеродистого материала и изменялось от 1:0,3 до 1:3.

Получение такого кускового топливного торфа заключалось в выполнении следующих операций: механического диспергирования сырой торфяной массы и перемешивания с углеродистым материалом, формования в цилиндрические куски с начальным диаметром 70 мм, сушке кусков при конвективном режиме (температура воздуха 20-24^оС, относительная влажность 60-78%). По полученным образцам определялись качественные показатели готовой продукции: влагосодержание, плотность, теплота сгорания, водопоглощаемость, механическая прочность при испытании в барабане (остаток с размером кусков более 25 мм в процентах), а также по заданным соотношениям массы сухого вещества торфа и массы углеродистого материала рассчитывалось содержание углерода в конечном продукте. Состав опытных образцов предлагаемой продукции и ее качественные показатели приведены в таблице.

Из таблице следует, что предлагаемый способ производства топливного кускового торфа при соотношении ингредиентов 1:(0,3-1,2) обеспечивает высокие качественные показатели готовой продукции. Небольшое количество отсева углеродистого материала менее 1:0,3 сложно равномерно распределить в объеме влажного торфа и обеспечить получение качественной продукции. Увеличение содержания углеродистого материала выше максимального предела регламентируется снижением механической прочности продукции.

П р и м е р 2. Аналогично первому примеру были подготовлены 6 смесей ингредиентов, с теми же соотношениями и характеристиками торфа и углеродистого материала, при этом формование образцов выполнено так, что они имели концентрическую оболочку толщиной 5 мм из торфа без углеродистого материала. По экспериментальным образцам определялись качественные показатели готовой продукции, которые приведены в таблице.

Из таблицы следует, что способ производства топливного кускового торфа обеспечивает высокие качественные показатели при выбранных режимах. Наличие оболочки из торфа без отсева углеродистого материала повышает механическую прочность продукции.

П р и м е р 3. Аналогично первому примеру для экспериментальной проверки влияния гранулометрического состава углеродистого материала были изготовлены 3 смеси ингредиентов, включающие диспергированный торф и отсев отходов графитации угольных стержней с содержанием углерода 76-83 мас.% и среднедействующим диаметром соответственно 2,5, 5, 10 мм при соотношении ингредиентов 1:1.

Для опытных образцов определялись качество формования структуры и механическая прочность. Для образцов со среднедействующим диаметром частиц углеродистого материала 2,5 и 5 мм качество структуры было удовлетворительным, прочность составила соответственно 98 и 97,4%. Для образцов со среднедействующим диаметром 10 мм наблюдались дефекты их структуры и резкое снижение прочности до 90,5%.

Таким образом, из экспериментальных данных следует, что предлагаемый способ производства топливного кускового торфа обеспечивает повышение эффективности производства и качества продукции за счет смешивания влажного торфа с отсевом углеродистого материала в процессе диспергирования.

Использование заявляемого изобретения позволит получить торфяное топливо с качественными показателями значительно более высокими, чем у известного кускового топливного торфа, и близкими к качественным показателям дорогостоящих и требующих повышенного расхода сырья торфяных брикетов.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ТОПЛИВНОГО КУСКОВОГО ТОРФА, включающий смешивание торфа и отсева углеродистого материала, их последующее формование и сушку, отличающийся тем, что, с целью улучшения условий формования и качества готовой продукции, смешивание производят одновременно с диспергированием торфа во влажном состоянии при соотношении по массе торфа, высушенного до абсолютно сухого состояния, и отсева углеродистого материала 1 : 0,3 - 1,2, а отсев углеродистого материала используют со среднедействующим диаметром частиц не более 5 мм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при формировании куска на его поверхности создают оболочку из торфа без углеродистого материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1