Способ получения топливных элементов
Владельцы патента RU 2421504:
Государственное научное учреждение "Смоленский научно-исследовательский институт сельского хозяйства" Российской академии сельскохозяйственных наук (RU)
Изобретение относится к технологии изготовления топливных элементов из собственных возобновляемых ресурсов, в частности из древесных опилок. Для осуществления способа древесные опилки смешивают в соотношении 1:1 по объему с бесподстилочным навозом крупного рогатого скота естественной влажности 80-90%. Затем полученную смесь формуют и подвергают сушке в естественных условиях. В результате достигается упрощение технологического процесса, исключение энергозатрат в процессе подготовки компонентов. Теплотворная способность и механическая прочность топливных элементов отвечают высоким требованиям. 2 табл.
Предлагаемое изобретение относится к технологии изготовления топливных элементов из собственных возобновляемых ресурсов, в частности к способу получения топливных элементов из древесных опилок, которые могут быть использованы для отопления подсобных помещений на фермах крупного рогатого скота (КРС) и в быту сельским населением, то есть в сельском хозяйстве страны. Известен способ получения топливных брикетов [1]. Согласно этому авторскому свидетельству способ содержит операцию смешения высушенной смеси измельченных твердых топлив и связующего на основе отходов нефтеперерабатывающего производства - нефтешлама и/или отработанного машинного масла с дополнительными добавками в определенных % соотношениях, а именно - в % от массы брикетируемой смеси:
| Связующие: нефтешлам и др. | 10-32 |
| Измельченные твердые топлива из группы: | |
| древесные опилки, торф и др. | до 100 |
Указанную смесь далее подвергают брикетированию и сушке при температуре менее 300°С.
В условиях ферм КРС и быта сельского населения для обеспечения потребностей в топливе за счет собственных возобновляемых ресурсов известный способ мало пригоден ввиду своей сложности (много компонентов, трудность поддержания их по массе % соотношений), а также значительных затрат тепловой энергии как при подготовке исходных компонентов, так и в процессе сушки брикетов.
Кроме того, известна композиция для древесных брикетов [2], включающая измельченные древесные отходы - опилки или стружки и экскременты животных, отличающаяся тем, что она содержит экскременты животных - навоз с содержанием воды 50-66% при соотношении компонентов, мас.%:
| Древесные опилки или стружки | 50-80 |
| Навоз с содержанием воды 50-66% | Остальное |
В этом случае используется энергоемкая технологическая операция по доведению до необходимых размеров опилок и стружки путем измельчения. Кроме того, применяют навоз в свежеполученном (1-6 дней) виде с содержанием воды в диапазоне 50-66% или несвежий навоз, который смешивают с горячей водой и доводят содержание ее в навозе до 50-66%. Известно [3], что влажность навоза колеблется в пределах 70-95%, из авторского свидетельства не ясно, как доводят влажность этого компонента до 50-66%, согласно формуле авторского свидетельства [2]. Указанные ограничения, во-первых, усложняют процесс подготовки компонентов, а в случае несвежего навоза требуется дополнительная тепловая энергия для приготовления горячей воды, используемой для доводки навоза до требуемой влажности.
Цель предлагаемого изобретения на способ:
- упрощение технологического процесса за счет замены весовых соотношений используемых компонентов объемными - как более простыми в реализации, за счет использования бесподстилочного навоза, имеющего влажность 80-90%, и опилок, не требующих дополнительной подготовки к смешиванию;
- исключение энергозатрат в процессе подготовки компонентов на измельчение, сушку и доведение навоза до необходимой влажности, а также в процессе брикетирования и сушки брикетов (как это должно выполняться согласно технологии в рассмотренных выше способах) [1, 2].
В предлагаемом способе в качестве связующего в смеси с опилками используется бесподстилочный навоз (полужидкий либо разжижаемый, состоящий из кала и мочи), влажность которого составляет 80-90% (в этом заключается новизна решения), который получается при содержании КРС без подстилки, например, на щелевых полах [3], и такой навоз называют бесподстилочным. Понятие - бесподстилочный навоз используется при описании технологий, связанных с получением удобрений [4].
Пример: древесные опилки тщательно смешивают с бесподстилочным навозом (КРС), в качестве связующего, естественной влажности 80-90% в соотношении 1:1 по объему, получают тестообразную массу, которую при комнатной температуре формуют под давлением 0,02-0,04 МПа и сушат в естественных условиях (на воздухе).
Предлагаемые и контрольный составы приведены в табл.1.
В табл.2 представлены полученные по результатам лабораторных испытаний показатели прочности и теплотворной способности образцов топливных элементов, изготовленных по предлагаемому способу, а также контрольного образца брикета, изготовленного известным способом [2].
| Таблица 1. | ||||
| Компоненты | Содержание компонентов | |||
| Объем % в составе | Масса % в составе | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| Древесные отходы - опилки | 50 | 50 | 50 | 50* |
| Навоз бесподстилочный | ||||
| с влажностью: | ||||
| 80% | 50 | - | - | - |
| 85% | - | 50 | - | - |
| 90% | - | - | 50 | - |
| Навоз влажностью 50-66% | - | - | - | 50* |
| Примечание. Состав 4 - контрольный, где содержание компонентов, мас.% [Авт.св. 1713923 (опилки - 50%, навоз с содержанием воды 50-66% - 50%, то есть состав 1)]. |
| Таблица 2. | ||||
| Состав | Характеристики топливных элементов | |||
| теплотворная способность, ккал/кг | прочность отдельного образца, кГс/см2 | крошимость, % | использование горячей воды при доводке до необходимой влажности | |
| 1 | 3690 | 4,9 | - | отсутствует |
| 2 | 3610 | 4,9 | - | отсутствует |
| 3 | 3526 | 4,9 | - | отсутствует |
| 4 | 4100 | - | 1,1 | да (в случае несвежего навоза) |
Теплотехнические показатели топливных элементов, полученных предлагаемым способом: теплотворная способность и механическая прочность отвечают высоким требованиям. В частности, теплотворная способность топливных элементов приближается к теплотворной способности некоторых углей [5]. Исключены затраты энергии при подготовке исходных компонентов (измельчение высушенной смеси твердых топлив и связующего) [1]. Работа по приготовлению смеси с объемными составами проще, нежели приготовление смеси по массе. В предлагаемом способе применяется бесподстилочный навоз с присущей ему влажностью 80-90% [3], который не требует дополнительных затрат энергии для использования.
Ввиду большей влажности применяемого навоза процесс перемешивания компонентов до получения тестообразной массы в предлагаемом способе в сравнении с известным способом [2] облегчается.
Источники информации
1. Авт.св. RU №2130047 C1, 6 C10L 5/02, 5/44, 5/12.
2. Авт.св. RU №1713923 A1, C10L 5/44, 5/42.
3. А.П.Онегов и др. Справочник по гигиене сельскохозяйственных животных. Москва, Россельхозиздат. - 1975 г., стр.151 (1-20 строка сверху,) стр.154 (15-18 строка снизу).
4. Денисов В.А., Колесникова Т.Н. Перспективные технологии производства комплексных органоминеральных удобрений на основе бесподстилочного навоза // Сб.«Научно-технические проблемы механизации и автоматизации животноводства», т.8, ч.1, стр.231. 1999.
5. Киселев Н.А. Котельные установки. Москва, «Высшая школа», 1975 г., стр.19.
Способ получения топливных элементов из древесных опилок, отличающийся тем, что в качестве связующего в соотношении 1:1 по объему с опилками применяют бесподстилочный навоз крупного рогатого скота (КРС) естественной влажности 80-90% с дальнейшей формовкой смеси и сушкой элементов в естественных условиях.
