Способ получения брикетов из бурого угля

Изобретение относится к углеперерабатывающей промышленности, а именно к области производства топливных брикетов из бурого угля с целью получения окускованного твердого топлива. Полученные брикеты могут найти применение в качестве топлива для сжигания в быту, котельных коммунально-бытового назначения, на теплоэлектростанциях, в топках железнодорожных вагонов. Сущность заявляемого способа получения брикетов заключается в смешивании бурого угля крупностью менее 6,0 мм с предварительно измельченным до частиц размером менее 2 мм полиэтиленом (бытовыми отходами) в количестве 4,4÷5,0% (на сухую массу угля), нагреве смеси до температуры 120÷140°С с изотермической выдержкой в течение 30 мин, получении брикетов при давлении брикетирования 78 МПа. Механическая прочность на сжатие получаемых брикетов составляет не менее 7,8 МПа. 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к углеперерабатывающей промышленности, а именно к области производства топливных брикетов из бурого угля с целью получения окускованного твердого топлива. Полученные брикеты могут найти применение в качестве топлива для сжигания в быту, котельных коммунально-бытового назначения, на теплоэлектростанциях, в топках железнодорожных вагонов.

Известен способ изготовления топливных брикетов [А.с. 2157952 СССР, МКИ F23K 1/00. Способ изготовления топливных брикетов и устройство для его осуществления /Борзяк В.Е., Журавлев А.В., Компанеец В.Т., Марченко Н.И., Матвеев В.А., Титов Н.В., Феоктистов В.М., Шаповалов В.П.; заявитель и патентообладатель Шахтинский институт Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института). - №98120546/06.], представляющий собой способ изготовления топливных брикетов и устройство для его осуществления, включающий смешивание компонентов при следующем соотношении, мас.%: угольной мелочи, в том числе антрацитового штыба - 80-70, древесных опилок, дробленной коры, соломы и других органических отходов - 2-2,5, воды и связующего, в качестве которого применяют натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ-Н) - 0,5-2,0 и глину - 5,5-10.

Недостатками полученных по такой технологии брикетов являются:

- низкая прочность на сжатие (0,3-1,1 МПа);

- наличие в брикетах глины (5,5-10%), что увеличивает зольность брикета и, следовательно, снижает теплоту сгорания брикетов;

- наличие связующей добавки, в качестве которой используется клей для обоев КМЦ-Н, являющийся продукцией одного из заводов в г.Каменск (Ростовская область), но отсутствующий в подавляющем большинстве регионов России, а следовательно, малоприменимый.

Аналогом изобретения является способ подготовки угля для формирования брикетов [Пат. 93032471 Российская Федерация, МПК6 C10L 5/14, 5/10. Способ подготовки угля для формирования брикетов / Ковалев В.П., Сенцов Ю.Н.; заявл. 1993.06.22; опубл. 1996.02.27. Бюл. №23] заключающийся в том, что после сушки угольную шихту (95-97 мас.%) и порошкообразный полипропилен (3-5 мас.%) смешивают и нагревают одновременно в двухшнековом смесителе при температуре 190°С. Прессование изделий производят под давлением 250-400 кг/см2 и температуре 170-220°С, далее охлаждение происходит на конвейере при температуре окружающей среды и атмосферном давлении.

Недостатком данного способа является высокая температура смешивания и прессования, при которых происходит разложение полипропилена с выделением токсичных веществ.

Аналогом, наиболее близким к изобретению (прототипом), является способ получения топливных брикетов из бурого угля [Патент 2296794 Российская Федерация, МПК C10L 5/14. Способ получения топливных брикетов из бурого угля / Моисеев Л.Б., Бычев М.И., Петрова Г.И., Михеев В.А.; заявитель и патентообладатель Институт горного дела Севера им. Н.В.Черского СО РАН. - №2005124787/04; заявл. 3.08.05; опубл. 10.04.07. Бюл. №10. - 5 с.: илл.], в котором в качестве связующего применяются бытовые отходы полиэтилена, измельченного до размеров частиц менее 7 мм в количестве 6-7% на сухую массу угля; брикетируемая смесь нагревается до температуры 90-130°С, прессование брикетов производится при давлении 98-99 МПа, механическая прочность брикетов на сжатие составляет не менее 5,5 МПа.

Недостатком этого способа является низкая прочность получаемых брикетов на сжатие. Согласно действующим ГОСТ (например, ГОСТ 8584-76. Брикеты из бурых башкирских углей.) и требованиям потребителей механическая прочность при сжатии буроугольных брикетов должна быть не менее 7,8 МПа. Снижение механической прочности приводит к разрушению брикетов при транспортировке, повышению содержания мелких фракций, и, как следствие, к потерям топлива.

Сущность заявляемого способа получения брикетов заключается в смешивании бурого угля крупностью менее 6,0 мм с предварительно измельченным до частиц размером менее 2 мм полиэтиленом (бытовыми отходами) в количестве 4,4÷5,0% (на сухую массу угля), нагреве смеси до температуры 120÷140°С с изотермической выдержкой в течение 30 мин, получении брикетов при давлении брикетирования 78 МПа. Механическая прочность на сжатие получаемых брикетов составляет не менее 7,8 МПа.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является получение топливных брикетов из бурого угля с достаточной механической прочностью, поскольку именно механическая прочность является для угольных брикетов определяющим показателем, т.к. обеспечивает транспортабельность брикетов без разрушения. Кроме того, решается задача утилизации бытовых отходов полиэтилена. Целью настоящего изобретения является расширение ассортимента связующих добавок для производства топливных брикетов.

Признаки, используемые для характеристики способа:

- измельченный полиэтилен (бытовые отходы) крупностью менее 2,0 мм;

- содержание полиэтилена в смеси 4,4÷5,0% на сухую массу угля;

- температура брикетирования 120÷140°С;

- изотермическая выдержка 30 мин;

- удельное давление брикетирования 78 МПа.

На чертеже изображен график изменения предела прочности на сжатие для брикетов с разным содержанием связующего (полиэтилена).

Проведена серия экспериментов, целью которых было выявление оптимальных параметров брикетирования бурого угля и получение топливных брикетов с достаточной механической прочностью при минимальном количестве добавляемого полиэтилена.

Бурый уголь дробят на щековой дробилке до крупности менее 6 мм. Полиэтилен (бытовые отходы) измельчают и просеивают через сито с ячейкой 2 мм, что позволяет более равномерно распределить полиэтилен в смеси. Приготовление брикетируемых смесей осуществляют механическим перемешиванием компонентов в смесителе. После этого смесь загружают в матрицы с внутренним диаметром 40 мм и высотой 60 мм. Заполненные смесью матрицы помещают в предварительно разогретый сушильный шкаф. Контроль температуры ведется при помощи термопары, погруженной в середину одной из матриц с брикетируемой смесью. Нагрев производят до тех пор, пока температура смеси внутри матрицы не достигнет 120-140°С, после чего матрицы со смесью оставляют в сушильном шкафу на 30 минут без дальнейшего подъема температуры (т.е. осуществляют изотермическую выдержку).

После этого матрицы извлекают из сушильного шкафа и проводят брикетирование путем прессования непосредственно в матрицах на прессе, обеспечивающем удельное давление брикетирования, равное 78 МПа.

Испытания брикетов на сжатие проводят по ГОСТ 21289-75 через сутки после изготовления, когда процесс структурообразования и упрочнения завершился. Из семи параллельных определений находят среднее значение механической прочности на сжатие.

Условия и результаты испытаний приведены в таблице и на графике (см. чертеж): показано изменение предела прочности на сжатие для брикетов без добавки полиэтилена и с добавкой полиэтилена в количестве 4 и 6% на сухую массу угля при температурах нагрева смеси 120 и 140°С. Кроме этого в таблице приведены условия брикетирования и значения механической прочности при сжатии для прототипа.

Из таблицы и графика (см. чертеж) наглядно видно, что при нагреве смеси бурого угля и измельченного до класса менее 2 мм полиэтилена (бытовых отходов) до температуры 120-140°С с изотермической выдержкой 30 мин и прессовании брикетов при давлении брикетирования 78 МПа оптимальной, из условия получения брикетов с механической прочностью при сжатии более 7,8 МПа, является добавка полиэтилена в количестве 4,4÷5,0% на сухую массу угля (см. чертеж).

Пример. Для приготовления брикетов использовался бурый уголь марки 2Б Кангаласского месторождения Ленского бассейна (Республика Саха (Якутия)), с содержанием золы Ad=12,2%, влаги Wa=8,2% и выходом летучих веществ Vdaf=50,3%, влаги рабочей Wr=10,4%.

Бурый уголь дробят на щековой дробилке и рассеивают на вибросите с диаметром ячейки 6 мм. Надрешетный продукт возвращают в дробилку и додрабливают до класса крупности менее 6 мм. Полиэтилен (бытовые отходы) измельчают и просеивают через сито с ячейкой 2 мм.

Приготовление брикетируемых смесей осуществляют механическим перемешиванием компонентов в смесителе. В смеситель загружают бурый уголь крупностью менее 6 мм, затем добавляют полиэтилен (бытовые отходы) класса крупности менее 2 мм в количестве, равном 4,4÷5,0% на сухую массу угля. После этого смесь загружают в матрицы с внутренним диаметром 40 мм и нагревают в сушильном шкафу до тех пор, пока температура смеси внутри матрицы не достигнет 120÷140°С, и оставляют на 30 минут без дальнейшего подъема температуры (т.е. осуществляют изотермическую выдержку). Брикеты прессуют сразу же после извлечения из сушильного шкафа, не допуская охлаждения смеси. Прессование проводят непосредственно в матрицах на прессе, обеспечивающем удельное давление брикетирования, равное 78 МПа.

Механическая прочность на сжатие получаемых брикетов составляет не менее 7,8 МПа.

Преимуществами предлагаемого способа получения брикетов из бурого угля являются:

- увеличенные и стабильные в процессе эксплуатации физико-механические характеристики топливных брикетов;

- относительная дешевизна брикетов за счет применения бытовых отходов полиэтилена;

- отсутствие отходов при производстве и транспортировании;

- экономия природных ресурсов.

Таблица.
Механическая прочность брикетов при сжатии
№ п/п Содержание компонентов в брикете, % на сухую массу угля Температура нагрева смеси, °С Изотермическая выдержка, мин Механическая прочность брикетов при сжатии, МПа
бурый уголь полиэтилен
Прототип
1 100 0 90-130 - 0,9
2 96 4 4,5
3 94 6 5,5
Предлагаемый способ
1 100 0 120 30 0,90
2 96 4 7,21
3 94 6 9,65
4 100 0 140 30 0,83
5 96 4 6,20
6 94 6 9,59

Способ получения брикетов из бурого угля с использованием в качестве связующего бытовых отходов полиэтилена, отличающийся тем, что бытовые отходы полиэтилена, измельченные до размеров частиц менее 2,0 мм, добавляют в брикетируемую смесь в количестве 4,4÷5,0% на сухую массу угля, нагревают до температуры 120÷140°С, производят изотермическую выдержку в течение 30 мин и прессование брикетов при давлении 78 МПа.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к технологии твердого формованного топлива и может быть использовано в металлургии, коммунально-бытовом хозяйстве и различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к производству нетоксичных твердотопливных брикетов из отходов производства и может быть использовано в различных отраслях промышленности.
Изобретение относится к технологии брикетирования углеродного топлива, в частности к способу получения топливных брикетов, и может быть использовано в угольной, металлургической, энергетической и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к угольной промышленности и может быть использовано для брикетирования мелкодисперсных фракций бурого угля. .
Изобретение относится к области применения ферроценсодержащих каталитически-активных пластификаторов в высокомодульных твердотопливных композициях различного назначения, обладающих повышенной эксплуатационной стабильностью и широко регулируемым диапазоном скорости горения.

Изобретение относится к производству композитного коммунально-бытового топлива на основе отходов торфа и может быть использовано в горной отрасли, малой энергетике, жилищно-коммунальном хозяйстве, металлургии, железнодорожном транспорте и охране окружающей среды.

Изобретение относится к способам производства коммунально-бытового топлива, а именно к производству топлива для слоевого сжигания из низкокалорийных высоковлажных углей.

Изобретение относится к технологии получения твердого углеродсодержащего топлива, в частности к составам для брикетирования топлива, и может быть использовано в быту и в промышленности.

Изобретение относится к технологии твердого углеродсодержащего топлива и может быть использовано при производстве бытовых топливных брикетов. .
Изобретение относится к способу изготовления на основе мелкофракционных углеродсодержащих материалов брикетного твердого топлива, используемого для сжигания в топках малых котельных жилищно-коммунального хозяйства и промышленных предприятий, железнодорожных вагонов, бытовых печах населения и других энергетических установках малой мощности, а также в качестве каминного топлива

Изобретение относится к топливному элементу, выполненному из углеродосодержащего материала и связующего

Изобретение относится к брикетированию горючих органических веществ и может быть использовано для производства бытовых топливных брикетов, которые можно использовать для каминов, походных печек, для приготовления пищи, обогрева жилых и хозяйственных помещений, для отопления железнодорожных вагонов и т.д

Изобретение относится к брикетированию горючих органических веществ и может быть использовано для производства бытовых топливных брикетов, которые можно использовать в самых разных условиях
Изобретение относится к технологии получения твердого органического топлива, в частности топливных брикетов, и может использоваться для обогрева бытовых помещений, в полевых условиях, на транспорте и в промышленности

Изобретение относится к способу получения топливных брикетов из низкосортного топлива для использования в малой энергетике и для коммунально-бытовых нужд при производстве топлива для сжигания
Изобретение относится к связующему для топливных угольных брикетов, включающему смолистые отходы - кубовые остатки производства диафена «ФП», относящиеся к универсальным ПАВ

Изобретение относится к органическому связующему для топливных угольных брикетов, включающему смесь смолистых отходов, состоящую из равных количеств смолы производства каптакса и кубовых остатков процесса ректификации производства диафена «ФП»

Изобретение относится к топливному брикету, который содержит коксовую и антрацитовую мелочь, мелассу в качестве связующего и дополнительное связующее - техническое растительное масло

Изобретение относится к органическому связующему для топливных угольных брикетов и отличается тем, что для повышения теплотворной способности и механической прочности топливных брикетов, получаемых из мелких фракций угля и угольных шламов, используют смолистые отходы - смола производства каптакса
Наверх