Способ производства окускованного топливного торфа

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2418034:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к торфяной промышленности. Технический результат - получение окускованного торфа с высокими прочностными характеристиками из фрезерного складированного торфа некондиционной влажности, снижение энергетических затрат. В способе получения окускованного топливного торфа, включающем перемешивание торфяной массы, формование и сушку, фрезерный торф предварительно сепарируют от фракций крупнее 10 мм, затем доводят его до вязко-пластичного состояния с влажностью 70-75% путем введения в торфяную массу воды, нагретой до 20-80°С, а сформованные куски сушат до кондиционной влажности. Используют складированный фрезерный торф влажностью 60-69%. До кондиционной влажности отформованные куски сушат в постоянных радиационно-конвективных условиях. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к торфяной промышленности, теплоэнергетике, коммунально-бытовому хозяйству и может быть использовано при производстве кускового топливного торфа.

Известен способ, получения кускового биотоплива на основе торфа (RU №2255955, C10F 7/06, C10L 5/14, 16.02.2004), включающий введение в торф добавок - отходов древесины, угольной мелочи, мазута или сланца, сапропель естественной влажности, перемешивание массы, прессование и сушку. В качестве основного компонента биотоплива используется фрезерный торф влажностью 40-65% с размером фракций менее 10 мм. Древесные отходы имеют размер фракций 0,1-5,0 мм, а угольная мелочь -менее 1 мм.

Недостатками известного способа являются ограниченные технологические возможности по использованию в качестве сырья фрезерного топливного торфа с кондиционной влажностью 40-50% и некондиционной 51-65% влажностью, а также сложность и повышенная энергоемкость многооперационной технологии получения кускового биотоплива.

Известен также способ производства окускованого топливного торфа (SU №1705575, Е21С 49/00; C10F 7/04, 15.01.1992), включающий введение в торф средней или высокой степени разложения влажностью 75-85% упрочняющей добавки в виде отходов бумажного производства, перемешивание массы, ее прессование и сушку до требуемой влажности, причем в качестве отходов бумажного производства используют скоп влажностью 80-95% в количестве 5-35% на сухое вещество торфа.

Недостатком известного технического решения являются его ограниченные технологические возможности, а именно необходимость использования только экскавированного из залежи торфа повышенной влажности 75-85%, низкие показатели механической прочности высушенных кусков торфяного топлива и наличие ограниченной сырьевой базы - бумажного производства, а также дополнительные затраты на приготовление упрочняющей добавки - скопа.

Задачей настоящего изобретения является расширение технологических возможностей и снижения энергетических затрат производства окускованного топливного торфа.

Техническим результатом изобретения является создание условий, обеспечивающих использование в качестве сырья фрезерного складированного торфа некондиционной влажности с получением окускованного торфа с высокими прочностными характеристиками.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что в способе получения окускованного топливного торфа, включающем перемешивание торфяной массы, формование и сушку, согласно изобретению фрезерный торф предварительно сепарируют от фракций крупнее 10 мм, затем доводят его до влажно-пластического состояния с влажностью 70-75% путем введения в торфяную массу воды, нагретой до 20-80°С, а сформованные куски сушат до кондиционной влажности. Для получения топливного окускованного торфа используют складированный фрезерный торф влажностью 60-69%. При этом отформованные куски целесообразно сушить в постоянных радиационно-конвективных условиях.

Фрезерный складированный торф влажностью 60-69%, подвергнутый сепарации с отделением древесных включений свыше 10 мм, обладает насыпной плотностью 180-350 кг/м³. После формования он имеет плотность до 400-450 кг/м³ и весьма низкую механическую плотность (около половины кусков расслаивается и разрушается при сушке). Кусок, сформованный из чистого фрезерного торфа, обладает низкой механической прочностью и не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к коммунально-бытовому топливу. Предлагаемый способ предусматривает использование двухкомпонентной смеси и полученный при этом окускованный топливный торф отвечает всем требованиям, предъявляемым к техническим условиям готовой продукции.

Использование воды с температурой 20-80°С способствует повышению пластичности торфомассы, характеризуемой понижением величины Θ (предельное напряжение сдвига), вытеснению газовой фазы, снижению давления формования и соответственно энергозатрат на формование кускового топлива. При этом также обеспечивается бездефектное (без «ершения» и образования трещин) формование торфяных кусков, также улучшается сохранность кусков при сушке. При этом при уменьшении температуры меньше 20°С происходит увеличение энергозатрат на перемешивание и формование, появляется опасность трещинообразования сформованных кусков, а повышение температуры воды выше 80°С - нецелесообразно, т.к. существенно увеличиваются затраты на нагрев воды и близок порог парообразования.

Доведение торфяной массы до влажно-пластичного состояния с влажностью 70-75%, обеспечивает - бездефектное формование торфяного куска, если влажность будет ниже 70%, то при формовании наблюдается расслоение кусков на части и при сушке образуются трещины, если влажность будет больше 75%, в формователе наблюдается истечение части воды, не связанной с торфомассой, и увеличивается длительность сушки куска.

Отформованные куски сушат в постоянных радиационно-конвективных условиях до кондиционной влажности.

Способ получения окускованного топливного торфа осуществляли с использованием фрезерного торфа. После добычи фрезерный торф хранится в складочных единицах или крупных валках и при неблагоприятных погодных условиях приобретает среднюю влажность более 60%. При перемешивании торфа с горячей водой t=20-80°C, полученную торфяную массу доводят до вязкопластичного состояния со средней влажностью 70÷75%. Далее в шнековом формователе формуют торфяные куски и сушат их при постоянных условиях до нормативной влажности 35-40%..

Опытным путем было установлено оптимальное соотношение заявленных компонентов.

Пример 1.

10 кг фрезерного торфа с влажность ω₁=69,2% перемешивали с водой, нагретой до температуры 20°С, до достижения средней влажности ω₂=75%. Затем формовали куски торфа и сушили их до влажности ω₃=35%. Качество торфяного окускованного топлива определялось по прочности образцов при одноосном сжатии G_сж, МПа и сохранности S% при конечной влажности кусков - 35%.

Дополнительно энергоемкость процесса формования оценивалась по величине давления формования кусков торфа Р_ф, кПа.

Для указания исходных данных были получены следующие величины: Р_ф=43,5 кПа; G_сж=8,7 МПа; S=97%.

Пример 2.

10 кг фрезерного торфа с влажностью ω₁=60,3% перемешивали с водой, нагретой до температуры 50°С, до достижения средней влажности ω₂=70%, затем формовали куски торфа и сушили их до влажности ω₃=35%. Данные по энергозатратам процесса формования и качеству высушенного кускового топлива были получены следующие: Р_ф=39,3 кПа; G_сж=7,7 МПа; S=93%.

Пример 3.

10 кг фрезерного торфа, имеющего влажность ω₁=60,3%, перемешивали с водой, нагретой до температуры 20°С, до достижения средней влажности ω₂=70%, затем формовали куски торфа и сушили их до влажности ω₃=35%. Средние данные по результатам опытов Р_ф=56,2 кПа; G_сж=10,7 МПа; S=90%.

Пример 4.

10 кг фрезерного торфа, имеющего влажность ω₁=69,2%, перемешивали с водой, нагретой до температуры 80°С, до достижения средней влажности ω₂=75%, затем формовали куски торфа и сушили их до влажности ω₃=35%. Для оценки достигнутой пластичности торфомассы после ее перемешивания определяли предельное напряжение Θ, кПа, а энергозатраты на формование кускового топлива по показателю Р_ф, кПа.

Средние данные по результатам опытов:

Θ=4,1кПа; Р_ф=21,4 кПа.

В таблицах 1 и 2 приведены результаты опытов по формованию и сушке кускового торфа с добавкой - водой с температурой 10-20°С или нагретой до 30-80°С. Сравнение (контроль) осуществлялся с образцами, изготовленными из «чистого» торфа без добавки воды К_д=0%.

Эффективность прелагаемого способа получения окускованного топлива установилась по повышению механической прочности и улучшению сохранности кускового торфа по сравнению с «контрольными» образцами. При проведении опытов (в табл.2) с введением воды, нагретой до 30-80°С, сравнивались показатели предельного напряжения сдвига Θ торфомассы перед формованием и удельные энергозатраты на процесс формования, оцениваемые по величине давления формования Р_ф.

Таким образом, при использовании предлагаемого способа производства окускованного торфа, когда в качестве основного компонента смеси принимается фрезерный торф средней и высокой степени разложения, некондиционной влажности 60-69%, с доведением торфомассы до вязкопластичного состояния 70-75%, путем введения нагретой до температуры 20-80°С воды увеличивается прочность торфяных кусков на 74-132% и обеспечивается сохранность высушенных кусков в пределах нормативных требований.

Таблица 2.
Результаты опытов по формованию кускового торфа
№ опытов	Температура воды t_B, °C	Влажность, %	Предельное напряжение сдвига Θ, кПа	Повышение пластичности, %
ω₁	ω₂
1	2	3	4	5	6
7	80	60,3	70	6,67	37%
	50	60,3	70	7,7	28%
8	20	60,3	70	10,7	-
9	80	64,8	72	6,02	36%
	50	64,8	72	6,96	26%
10	20	64,8	72	9,5	-
11	80	69,2	75	4,1	52%
	50	69,2	75	4,62	46%
12	20	69,2	75	8,7	-

1. Способ получения окускованного топливного торфа, включающий перемешивание торфяной массы, формование и сушку, отличающийся тем, что фрезерный торф предварительно сепарируют от фракций крупнее 10 мм, затем доводят его до вязкопластичного состояния с влажностью 70-75% путем введения в торфяную массу воды, нагретой до 20-80°С, а сформованные куски сушат до кондиционной влажности.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют складированный фрезерный торф влажностью 60-69%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что до кондиционной влажности отформованные куски сушат в постоянных радиационно-конвективных условиях.

Изобретение относится к углеперерабатывающей промышленности, а именно к технологии брикетирования бурого угля и торфа с целью получения окускованного твердого топлива, которое может быть использовано для коммунально-бытовых нужд, а также в промышленности.

Способ получения топливного брикета // 2318866

Изобретение относится к технологии окускованного твердого топлива и может быть использовано при производстве твердого топлива для использования в местных коммунально-бытовых твердотопливных котлоагрегатах и газогенераторах и в качестве каминного топлива.

Способ изготовления топливных брикетов // 2305697

Изобретение относится к производству топливных брикетов для коммунально-бытовых и производственных нужд. .

Способ по производству продукции, тепла и электроэнергии из торфа и технологический комплекс для его осуществления // 2295556

Изобретение относится к способу получения продукции, тепла и электроэнергии из торфа и может быть использовано в горнодобывающей и перерабатывающей отраслях, жилищно-коммунальном хозяйстве, биотермохимическом производстве, малой энергетике и охране окружающей среды.

Способ изготовления торфобрикетов // 2289606

Изобретение относится к топливной промышленности, в частности к изготовлению торфобрикетов с применением нефтешламов. .

Способ получения топливных брикетов // 2278891

Изобретение относится к области производства твердого топлива и может быть использовано в коммунально-бытовом хозяйстве, малой энергетике и промышленности. .

Способ получения кускового коммунально-бытового биотоплива // 2255955

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.

Способ производства кускового топлива из высоковлажных углей // 2252948

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

Способ получения углеродных брикетов // 2249612

Изобретение относится к технологиям производства брикетов на основе углеродных материалов (торфа, углей и др.). .

Углеродсодержащие формовки и способ их изготовления // 2246530

Изобретение относится к производству углеродосодержащих формовок в виде брикетов или гранул и может быть использовано в качестве заменителя природного твердого топлива для коммунально-бытовых нужд и промышленности, а также в качестве удобрения и/или структурообразователя почв в сельском хозяйстве.

Способ получения брикетов из торфа // 2463333

Изобретение относится к углеперерабатывающей промышленности, а именно к области производства топливных брикетов из торфа с целью получения окускованного твердого топлива, и может быть использовано в качестве топлива для сжигания в быту, в котельных коммунально-бытового назначения, на теплоэлектростанциях, в топках железнодорожных вагонов

Способ изготовления топливных брикетов из биомассы // 2484125

Изобретение относится к способу получения топливных брикетов из биомассы, включающему термическую обработку биомассы при температуре 200-500°C без доступа воздуха, подготовку связующего вещества, получаемого растворением декстрина в пиролизном конденсате в соотношении 1:(5÷20), смешивание связующего с измельченным до 2 мм углеродистым остатком, формирование из полученной смеси топливного брикета и его сушку при комнатной температуре в течение 2-5 суток

Способ производства топливных брикетов // 2519545

Настоящее изобретение относится к способу производства топливных брикетов, который может быть использован в энергетике. В предложенном способе исходный материал измельчают до размера фракции не более половины хода пуансона, подают транспортером на дозатор, затем измельченный материал направляют в прессовую камеру, формуют, причем при измельчении исходного материала достигают наибольшего размера фракции равным или менее длины окна, образующегося между пуансоном и стенками контейнера, прессовую камеру размещают в сменяемом контейнере, упаковывание производят совместно с формованием брикета в контейнере, формуют брикет в контейнере слоями, а контейнер закрывают крышкой. Предложен новый способ изготовления брикета, который позволяет экономить энергию на изготовление брикета, а также плотно упаковывать брикет и избежать необходимости строить специальное помещение для хранения контейнеров. 1 н.п.ф-лы, 1 пр., 5 фиг.

Брикетный штемпельный пресс // 2524032

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в прессовом оборудовании для брикетирования сыпучих материалов, например угля, торфа, опилок. Пресс содержит загрузочную камеру, камеру подпрессовки, штемпельную камеру для формирования брикетов. Штемпельная камера выполнена в форме раструба. В прессе предусмотрены исполнительный механизм прессования в виде гидроцилиндра со штоком и исполнительный механизм подачи сырья в виде пневмоцилиндра с поршнем. Штемпельная камера оснащена заслонкой в форме клина, имеющей исполнительный механизм ее подъема и опускания. Пресс снабжен устройством, предназначенным для согласования работы исполнительных механизмов заслонки, прессования и подачи сырья. В результате обеспечивается повышение качества прессуемых изделий и уменьшение энергетических затрат на их изготовление. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ производства пеллет и брикетов на основе торфа // 2541317

Изобретение относится к способу получения пеллет и брикетов на основе торфа, включающему механохимическую обработку водоторфяной дисперсии, используемой в качестве связующего, при этом механохимическую обработку водоторфяной дисперсии осуществляют механическим и/или ультразвуковым воздействием при повышенной температуре в присутствии химических реагентов. Технический результат выражается в снижении удельных энергетических затрат на единицу продукции, повышении реакционных свойств и скорости выгорания производимого топлива. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 3 пр.

Способ получения влагостойкого композитного топлива из торфа // 2569685

Изобретение относится к способу получения твердого композитного топлива из торфа, который включает термическую обработку торфа при температуре 200-500°C без доступа воздуха, смешивание связующего с измельченным углеродистым остатком, формирование из полученной смеси брикета и его сушку, при этом полученный при термической обработке пиролизный конденсат посредством фильтрования разделяют на пиролизную смолу и подсмольную воду, связующее вещество получают растворением декстрина в подсмольной воде в соотношении 1:(5-25), а сформированный из углеродистого остатка и связующего брикет сушат при температуре 20-105°C и дают остыть до комнатной температуры, затем на поверхность брикета наносят отфильтрованную пиролизную смолу, получая композитное топливо, которое сушат при температуре 20-105°C и выдерживают при комнатной температуре в течение 7-14 суток. Технический результат заключается в получении влагостойкого твердого композитного топлива с теплотой сгорания не менее 20,0 МДж/кг. 6 пр.

Технологический комплекс по производству топлива на основе торфа // 2624208

Предлагаемое изобретение относится к торфоперерабатывающей промышленности, а именно к области производства топливных пеллет и брикетов из торфа или из смеси торфа с углеродсодержащими материалами, в качестве которых используются продукты углеперерабатывающей промышленности (угольные или сланцевые крошка, пыль, мелочь), отходы лесопромышленного и агропромышленного комплексов (опилки, кора, стружка, щепа, шелуха подсолнечника, солома, костра льна, шелуха гречихи и т.п.) и твердые целлюлозно-бумажные отходы. Технический результат - упрощение процесса подготовки торфяного связующего, снижение удельных энергетических затрат на единицу продукции, повышение реакционных свойств и скорости выгорания производимого топлива. Технический результат достигается тем, что в технологическом комплексе по производству топлива на основе торфа, содержащем связанные между собой транспортирующими устройствами узел приема и сепарации торфяного сырья, узел приготовления раствора химических реагентов, узел подготовки торфяного связующего, узел смешения и гомогенизации торфяного связующего с основным углеродсодержащим компонентом топлива, узел формования топлива, узел сушки и узел упаковки топлива, узел подготовки торфяного связующего содержит устройство механической и/или ультразвуковой обработки торфяного сырья, устройство подвода тепловой энергии и устройство дозированной подачи раствора химических реагентов. 1 ил.