Топливный брикет и способ его получения

 

Изобретение относится к технологии твердого формованного топлива и может быть использовано для коммунально-бытовых нужд, а также в промышленности. Описывается топливный брикет на основе смеси измельченного твердого топлива из группы растительных отходов и/или угольной, и/или коксовой мелочи и связующего из группы, включающей лигносульфонат, мелассу, талловый пек или их смеси, отличающийся тем, что связующее дополнительно содержит синтетический воск - побочный продукт производства полиэтилена или пропилена, или парафин, или парафиновый гач, и/или цемент, или глину, и/или осадок от очистки сточных вод при следующем соотношении компонентов, мас.%: связующее из группы лигносульфонат, меласса, талловый пек или их смеси 1 - 8; дополнительное связующее из группы синтетический воск, или парафин, или парафиновый гач 1 - 7, и/или цемент, или глина 1 - 20, и/или осадок от очистки сточных вод 2 - 25 при общем содержании не менее трех связующих 5 - 50, измельченное твердое топливо - до 100. Описывается также способ получения брикета. Технический результат - создание топливных брикетов с оптимальными реакционной способностью и прочностью для снижения затрат при их использовании. 2 с. и 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к технологии производства твердого формованного топлива и может быть использовано для коммунально-бытовых нужд, а также в промышленности.

Известен топливный брикет на основе смеси измельченного твердого топлива (кокс, древесный уголь, полукокс, полуантрацит) с 3-15 весовых частей связующего - гидравлического цемента, 3-14 весовых частей воды, а также добавки, например глины, мелассы и т.д., который получают смешением компонентов, формованием смеси в брикеты, которые выдерживают для схватывания и затвердевания цемента. Брикеты обладают повышенной прочностью, водостойкостью и пониженной реакционной способностью (US, 3762886 A, C 10 L 5/00, 02.10.73).

Данные брикеты при высокой механической прочности обладают низкой реакционной способностью, что в значительной степени затрудняет их розжиг и увеличивает количество несгоревшего углеродного материала в зольном остатке, что приводит к повышенным затратам при их использовании.

Известен брикет на основе смеси 1 вес.ч. измельченных твердых органических отходов, 0,5 - 3 вес.ч. угля или угольной пыли с добавкой 2-6% связующего - обезвоженного осадка от очистки сточных вод, богатого производными лигнина, черный щелок, отработанное масло, крахмал и т.д.; из смеси формуют твердые брикеты при давлении 14-70 МПа (US, 4152119A, C 10 L 9/10, 01.05.73).

Данные брикеты, обладая достаточной реакционной способностью, имеют сравнительно низкую механическую прочность, что приводит к их разрушению при погрузочно-транспортных операциях и, таким образом, к повышенным затратам при использовании данных брикетов.

Известен топливный брикет на основе смеси измельченного углеродного топлива (коксовая мелочь, уголь, древесный уголь), не менее 5% (10-40%) воска (парафинового, полиэтиленового, нефтяного, растительного) и не менее 2,5% (4-15%) связующего - маисовый крахмал, лигнин, смолы, который получают формованием смеси компонентов продавливанием и последующим разрезанием на брикеты (GB, 2240341 A, C 10 L 5/14, 31.07.91).

Данные брикеты, обладая достаточной реакционной способностью, имеют сравнительно низкую механическую прочность, что приводит к их разрушению при погрузочно-транспортных операциях и, таким образом, к повышенным затратам при использовании этих брикетов.

Наиболее близким является топливный брикет на основе смеси измельченного твердого топлива из группы растительных отходов переработки косточковых плодов 40-75 мас.%, угольной или коксовой мелочи 15-40 мас.% и связующего из группы, включающей лигносульфонат, мелассу, талловый пек или их смеси - до 100 мас.% (RU, 2114902, C 10 L 5/44, 10.07.98).

Топливные брикеты имеют повышенную реакционную способность, что значительно сокращает их время горения, а также сравнительно низкую механическую прочность, что приводит к разрушению брикетов при погрузочно-транспортных операциях. Эти качества брикетов (повышенная реакционная способность, сравнительно низкая механическая прочность) приводят к повышенным затратам при их использовании.

Задачей изобретения является получение брикетов с оптимальной реакционной способностью и достаточно высокой механической прочностью для снижения затрат при их использовании.

Поставленная задача достигается тем, что топливный брикет на основе смеси измельченного твердого топлива из группы растительных отходов, и/или угольной, и/или коксовой мелочи и связующего из группы, включающей лигносульфонат, мелассу, талловый пек или их смеси 2 - 8 мас.%, дополнительно содержит синтетический воск - побочный продукт при производстве полиэтилена или полипропилена, или парафин, или парафиновый гач 1 - 8 мас.%, и/или цемент, или глину 1 - 20 мас.%, и/или осадок от очистки сточных вод 2 - 25 мас.%, при общем содержании не менее чем трех связующих 5 - 50 мас.% и твердого топлива - до 100 мас.%, дополнительно в качестве измельченного твердого топлива он содержит углистый сланец, и/или подсушенный навоз, или птичий помет.

Поставленная задача достигается также тем, что в способе получения топливных брикетов, включающем дозирование и смешение измельченного твердого топлива из группы растительных отходов, и/или угольной, и/или коксовой мелочи со связующим из группы, включающей лигносульфонат, мелассу, талловый пек или их смесей, брикетирование смеси, в связующее дополнительно вводят синтетический воск - побочный продукт при производстве полиэтилена или полипропилена, или парафин, или парафиновый гач, и/или цемент, или глину, и/или осадок от очистки сточных вод, брикетируют смесь при 0,5-120,0 МПа и затем выдерживают брикеты при температуре окружающей среды в течение 0,5 - 40,0 ч при следующем содержании компонентов в брикете, мас.%: Связующее из группы лигносульфонат, меласса, талловый пек или их смеси - 1 - 8 Дополнительное связующее из группы синтетический воск, или парафин, или парафиновый гач - 1 - 7 и/или цемент, или глина - 1 - 20 и/или осадок от очистки сточных вод - 2 - 25 при общем содержании не менее трех связующих - 5 - 50 Измельченное твердое топливо - До 100 Предварительно связующие могут быть подогреты до 45-70^oC. Твердое топливо, связующее или их смесь перед брикетированием могут быть активированы обработкой в дезинтеграторе при гомогенезаторе, или в аппарате вихревого слоя.

Используемые для изготовления топливных брикетов материалы имеют следующие характеристики: Древесные опилки - влажность 32%, максимальный размер частиц 3 мм, насыпной вес 0,5 т/м³.

Дробленые косточки маслин - влажность 24%, максимальный размер частиц 4 мм, насыпной вес 0,62 т/м³.

Угольная мелочь - влажность 6-12%, зольность 12-19%, ситовый состав 0-6 мм, содержание серы 0,4-0,6%, теплотворная способность 5900-6100 ккал/кг.

Коксовая мелочь - влажность 8-12%, зольность 14-16%, ситовый состав 0-10 мм, содержание серы 0,4-0,6%, теплотворная способность 5940-6900 ккал/кг.

Лигносульфонат на натриевом, аммониевом или магниевом основании - содержание сухого вещества 48 - 51%, объемный вес 1,20-1,26 т/м³.

Меласса - отход производства сахара, содержание сухого вещества 42-49%, объемный вес 1,12-1,25 т/м³.

Талловый пек - попутный продукт производства целлюлозы, температура плавления 15-25^oC.

Синтетический воск - побочный продукт от производства полиэтилена или пропилена, температура плавления 25-40^oC.

Парафин - температура плавления 40-75^oC.

Парафиновый гач - температура плавления 35-65^oC.

Цемент марок М200 - М400, объемный вес 1,8-2,2 т/м³.

Глина - влажность 22-32%, объемный вес 1,9-2,4 т/м³.

Осадок от очистки сточных вод - влажность 50-80%, содержание минеральных примесей 22-38%, органическая часть содержит до 50% белков, жиров до 30% и углеводов до 20%.

Углистый сланец - зольность 39-49%, влажность 12-16%, ситовый состав 0-3 мм.

Подсушенный навоз - влажность 20-40%, содержание примесей в виде опилок, соломы до 30%.

Подсушенный птичий помет - влажность 15-40%, содержание минеральных негорючих веществ составляет до 15%.

Активация компонентов брикетируемой смеси или смеси в целом приводит к более равномерному распределению компонентов в смеси и увеличению поверхностной энергии частиц смеси, что повышает способность к адгезии и ведет к упрочнению брикетов.

Пример 1.

Используют следующие компоненты: в качестве твердого топлива угольную мелочь 95 кг, в качестве связующих - цемент 1 кг, лигносульфонат 1 кг, синтетический воск 3 кг. Уголь из бункера в смеситель подают качающимся лотковым питателем - дозатором. Цемент подают в смеситель шнековым питателем - дозатором, а лигносульфонат и синтетический воск подогревают до 45^oC, с подогревом перемешивают и насосами-дозаторами подают в смеситель.

Компоненты перемешивают в смесителе и подают в вальцевый пресс, где смесь прессуют при давлении 20 МПа, затем брикеты вылеживаются на складе при температуре окружающего воздуха (10 - 15^oC) в течение 40 часов. Брикеты имеют форму круглой линзы диаметром 40,5 мм, высотой 28-32 мм, объемный вес 1,21 т/м³, влажность 9%, зольность 14-16%, прочность на сжатие 10,8 МПа, теплотворная способность 6850 ккал/кг. Брикеты загораются в течение 10 минут при 600^oC и прогорают в течение 4,5 часов без остатка в золе горючих веществ, брикеты содержат компоненты в следующем соотношении, мас.%: лигносульфонат 1; цемент 1; синтетический воск 3; при общем содержании трех связующих 5; угольная мелочь - до 100.

Пример 2.

Получение топливных брикетов по примеру 1, но вместо лигносульфоната используют мелассу, а вместо угля использована смесь из мелочи углистого сланца и коксовой мелочи при следующем соотношении компонентов в брикетах, мас. %: меласса 4; цемент 3; синтетический воск 3; при общем содержании трех связующих 10; углистый сланец 45; коксовая мелочь 45.

Время вылеживания брикетов составляет 0,5 часа. Остальные режимы и параметры по примеру 1. Брикеты имеют объемный вес 1,24 т/м³, влажность 11,5%, зольность 28%, прочность на сжатие 12 МПа, теплотворную способность 5120 ккал/кг. Брикеты загораются в течение 11-12 минут при 600^oC и прогорают в течение 5-5,5 часов без остатка в золе горючих веществ.

Пример 3.

Используют следующие компоненты: в качестве твердого топлива угольную мелочь 30 кг, древесные опилки 10 кг, гусиный помет 10 кг; в качестве связующих: осадок от очистки сточных вод 25 кг, лигносульфонат 8 кг, глину 10 кг и парафиновый гач 7 кг при следующем соотношении компонентов в брикете, мас. %: осадок от очистки сточных вод 25; лигносульфонат 8; парафиновый гач 7; глина 10; при общем содержании четырех связующих 50; угольная мелочь 30; гусиный помет 10; древесные опилки 10.

Парафиновый гач перед подачей в смеситель подогревают при температуре 50^oC до жидкого состояния. Гусиный помет и древесные опилки перед подачей на смешение со связующим подвергают в течение 5 секунд активации в дезинтеграторе ДЕЗИ-2. Компоненты перемешивают в смесителе и подают на прессование в шнековый пресс, где смесь прессуют под давлением 0,5 МПа. Брикеты после пресса вылеживаются на складе до погрузки при температуре окружающего воздуха в течение 24 часов. Брикеты цилиндрической формы диаметром 50 мм, длиной 70-100 мм имеют прочность на сжатие 5,3-5,5 МПа, зольность 25,9%, влажность 26%, теплотворную способность 3350 ккал/кг. Брикеты загораются в течение 7 - 9 минут при 600^oC и прогорают в течение 3,5 - 4 часов без остатка в золе горючих веществ.

Пример 4.

Используют следующие компоненты: в качестве твердого топлива дробленые косточки маслин 25 кг, куриный помет 25 кг, коксовая мелочь 37 кг; в качестве связующих используют лигносульфонат 3 кг, глину 5 кг и талловый пек 5 кг при следующем соотношении компонентов в брикетах, мас.%: лигносульфонат 3; глина 5; талловый пек 5; при общем содержании трех связующих 13; дробленые косточки маслин 25; куриный помет 25; коксовая мелочь 37.

Указанные компоненты перемешивают в смесителе и подают на активацию в аппарат вихревого слоя ВА-100, где происходит их обработка в течение 4 секунд. Активированную смесь подают для брикетирования в штемпельный пресс, где смесь прессуют при давлении 120 МПа. Брикеты после пресса вылеживаются на складе до погрузки при температуре (15 - 20^oC) окружающего воздуха в течение 4 часов. Брикеты цилиндрической формы диаметром 45 мм и длиной 50-60 мм имеют прочность на сжатие 10,5 - 11 МПа, объемный вес 1,22 т/м³, зольность 12,7%, влажность 8,2%, теплотворную способность 4110 ккал/кг. Брикеты загораются в течение 7-9 минут при 600^oC и прогорают в течение 3-3,5 часов без остатка в золе горючих веществ.

Пример 5.

Используют следующие компоненты: в качестве твердого топлива угольную мелочь 69 кг; в качестве связующих: смесь из равных количеств лигносульфоната, таллового пека и мелассы 8 кг; парафин 1 кг, цемент 20 кг, осадок от очистки сточных вод 2 кг. Смесь связующих перед подачей на смешение с угольной мелочью активируют в течение 2 секунд в гомогенизаторе УАП-1В-1. Активированные связующие смешивают в смесителе с угольной мелочью и подают на прессование в вальцевый пресс, где смесь прессуют под давлением 25 МПа. Брикеты после пресса вылеживаются на открытом складе в течение 6 часов. Брикеты имеют форму круглой линзы диаметром 40,5 мм, высотой 28-31 мм, объемный вес 1,23 - 1,25 т/м³, влажность 8%, зольность 23%, прочность на сжатие 9,5 - 10 МПа, теплотворную способность 6100 ккал/кг. Брикеты загораются в течение 7 минут при 600^oC, прогорают в течение 4 часов без остатка в золе горючих веществ, брикеты содержат компоненты в следующем соотношении, мас.%: смесь в равных количествах лигносульфоната, таллового пека и мелассы 8; парафин 1; цемент 20; осадок от очистки сточных вод 2; при общем содержании пяти связующих 21; угольная мелочь - до 100.

Анализ затрат при использовании брикетов предложенного состава, полученных по примерам и по известному способу, показывает, что предложенное техническое решение позволяет на 10 - 15% снизить затраты при использовании брикетов за счет оптимального сочетания в них реакционной способности и механической прочности.

Формула изобретения

1. Топливный брикет на основе смеси измельченного твердого топлива из группы растительных отходов и/или угольной, и/или коксовой мелочи и связующего из группы, включающей лигносульфонат, мелласу, талловый пек или их смеси, отличающийся тем, что связующее дополнительно содержит синтетический воск - побочный продукт производства полиэтилена или пропилена, или парафин, или парафиновый гач, и/или цемент, или глину, и/или осадок от очистки сточных вод при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Связующее из группы лигносульфонат, мелласа, талловый пек или их смеси - 1 - 8
Дополнительные связующие из группы синтетический воск, или парафин, или парафиновый гач, - 1 - 7
и/или цемент, или глина - 1 - 20
и/или осадок от очистки сточных вод - 2 - 25
при общем содержании не менее трех связующих - 5 - 50
Измельченное твердое топливо - До 100
2. Топливный брикет по п.1, отличающийся тем, что в качестве твердого топлива он дополнительно содержит углистый сланец, и/или подсушенный навоз, или птичий помет, или их смеси.

3. Способ получения топливных брикетов, включающий дозирование и смешение измельченного твердого топлива из группы растительных отходов и/или угольной, и/или коксовой мелочи со связующим из группы, включающей лигносульфонат, мелласу, талловый пек или их смеси, брикетирование смеси, отличающийся тем, что в связующее дополнительно вводят синтетический воск - побочный продукт производства полиэтилена или пропилена, или парафин, или парафиновый гач, и/или цемент, или глину, и/или осадок от очистки сточных вод, брикетируют смесь при 0,5 - 120,0 МПа и затем выдерживают брикеты при температуре окружающей среды в течение 0,5 - 40,0 ч при содержании компонентов в брикете, указанном в п.1.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что предварительно связующие подогревают до 45 - 70^oC.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что твердое топливо, или связующее, или смесь перед брикетированием активируют в дезинтеграторе, или гомогенизаторе, или аппарате вихревого слоя в течение 2 - 240 с.