FI77688C - Foerfarande foer framstaellning av briketter av halm eller motsvarande material. - Google Patents

Description

77688

Menetelmä brikettien valmistamiseksi oljista tai vastaavasta materiaalista. - Förfarande för fra mställning av briketter av halm eller motsvarande material.

Keksintö koskee palavien brikettien valmistusta orgaanisesta olkimateriaalista.

Maanviljelyksessä syntyvä ylimääräinen oikimateriaa li poltetaan usein pellolla, mutta nyt on jo havaittu, että tämä materiaali on täysin käyttökelpoista poltettavaksi sekä pienissä että suurissa uuneissa, kun se on puristettu tiiviiseen muotoon, mikä tekee taloudelliseksi kuljettaa materiaalia suhteellisen pitkiä matkoja. Mainitun tiiviin muodon aikaansaamiseksi riittää, että oikimateriaa 1iin lisätään sopiva sitova aine ja puristetaan materiaali yhdessä brikettipuristimessa tai suulakepuristimessa, jolloin kokoonpuristettujen ja koossa pysyvien palavien brikettien valmistus on helppoa.

Tähän saakka käytetty suositeltava sitova aine on ollut se 11 uioosaperust ainen aine, esimerkiksi kauppanimellä "Wafolin" tunnettu aine. Sitä on käytetty seoksessa ainoastaan noin 5 % t jotta saavutettaisiin kohtuullinen minimi koossapysyvyys brikettejä valmistettaessa; kuitenkin mainittu aine on suhteellisen kallista ja sen käyttö on minimoitu pisteeseen, jolloin briketit tuskin ovat riittävän koossapysyviä muodostaakseen todellisia yhtenäisiä kappaleita ja tavallinen tulos on, että uuniin syötettäessä briketit ovat enemmän tai vähemmän rakenteellisesti hajonneita, mikä aiheuttaa tiettyä hukkaa. Briketit voitaisiin stabiloida lisäämällä enemmän sitovaa ainetta seokseen, mutta tämä vaarantaisi tällaisen polttoaineen taloudellisuuden.

Keksinnön tarkoituksena on tarjota valmistusmenetelmä, jolloin olkibriketit voidaan valmistaa alhaisilla kustannuksilla siten, että briketit omaavat korkean tai vähintäin riittävän rakenteellisen stabiliteetin.

2 77688

Keksinnön mukaan on havaittu, että huomattavan tehokas sitova aine oikibrikettien valmistukseen on tuote, joka yleisesti tunnetaan lentotuhkana, joka on uudenaikaisten hiilivoimaloiden jätetuhkaa. Lentotuhkaa valmistuu suuria määriä ja sitä pidetään yleisesti jätteenä, josta on vaikea päästä eroon, vaikkakin joitakin hyväksyttäviä sovellutuksia on keksitty. Kuitenkin keksinnön yhteydessä lentotuhkan käyttö ei ole ainoastaan hyväksyttävää, vaan todella edullista, koska sen vaikutus on lähes täysin verrattavissa tähän saakka käytettyjen huomattavasti kalliimpien sitovien aineiden sitomis vaikutukseen. Sen vuoksi brikettien valmistus on taloudellista myös silloin, kun tarvitaan suurempi prosentuaalinen määrä lentotuhkaa sitojana, jotta varmistettaisiin brikettien luotettava koossapysyminen. Kuitenkin useinkaan sitovan aineen prosentuaalista määrää ei tarvitse lisätä verrattuna tunnettuun menetelmään.

Lisäksi tavallinen lentotuhka, riippuen sen tyypistä, omaa tietyn määrän palamatonta hiiltä, jolloin oi kimateriaaIin sitomiseen käytetty tuhka ei ole pelkästään termisesti epä-aktiivinen komponentti. Luonnollisesti brikettien lentotuhka-sisältö lisää brikettien palamisessa syntyvää tuhkan määrää, mutta lentotuhkan määrä on alhainen ja sitä paitsi on huomattava, että tuhka, joka syntyy sitovana aineena olevasta ; lentotuhkasta, on täysin vaaraton uunille, koska se säilyy muuttumattomana jo muodostuneena tuhkana lukuunottamatta ; hiilen jäännösmäärien poispalamista.

Lentotuhka on tehokasta sitovana aineena, kun sitä käytetään kuivana jauheena, joka sekoitetaan olkimateriaalin kanssa ennen olkimateriaalin puristamista briketeiksi. Huomattava tosiasia on se, että mitään ei tarvitse muuttaa tavanomaisessa olkibrikettien tuotannossa lukuunottamatta sitovan aineen tyypin muuttamista, ts. kuivan lentotuhkan sitova vaikutus-saadaan aikaan paineella, joka kohdistetaan materiaaliin puristettaessa sitä brikettipuristimessa tai - tavallisesti -suulakepuristuslaitteessa kokoonpuristetun esikatkaistun 3 77688 olkimateriaalin "katkaistujen pötköjen" valmistamiseksi, joiden halkaisija on noin 5 - 20 cm ja jotka pyrkivät katkeamaan pituudeltaan samaa suuruusluokkaa oleviksi briketeiksi, kun ne käsitellään kunnollisesti tehokkaalla sitovalla aineella. Käytettäessä tavanomaisia olkimateriaalin sitovia aineita on, kuten mainittiin, välttämätöntä käyttää epätaloudellisia määriä tai prosenttiosuuksia sitovaa ainetta yksittäisten brikettien tai "katkaistujen pötköjen" kappaleiden valmistamiseksi rakenteellisesti yhtenäisiksi tai koossapysyviksi liiallisen pölyn tai silpun välttämiseksi, kun taas täysin hyväksyttävällä määrällä tai prosentuaalisella osuudella lentotuhkaa sitovana aineena briketit ovat käytännöllisesti katsoen täysin koossapysyviä kappaleita, joilla on korkea 1ämp öa rv o .

Uskotaan, että tärkeä tekijä lentotuhkan sitomisvaikutuksessa on suhteellisen korkea lämpötila, joka muodostuu puristettaessa materiaalia briketeiksi puristimessa tai suulakepuristimessa, tämän lämpötilan kohotessa arvoon 80 - 250°C, sopivimman 100 - 200°C. Ts. brikettipuristin tai suulakepuristimen tulee olla suunniteltu aikaansaamaan tällainen lämpötilan nousu materiaalissa pääasiallisesti tai yksinomaan käytetyn mekaanisen puristuksen ansiosta.

On oletettu, että havaittu brikettien korkea lämpöarvo tulee nähdä sitä taustaa vasten, että kuiva lentotuhka sekoitettuna leikattuun oi kimateriaa lii n absorboi osan siitä vedestä, joka sisältyy jopa suhteellisen kuivaan olkimateriaaliin, jolloin itse olkimateriaalin lämpöarvo paranee. Tavanomainen lentotuhka voi sisältää noin 2 - 3 % vettä, kun taas olkima-teriaali tyypillisesti sisältää noin 10 - 25 S vettä. Kuitenkin on erityisen tärkeää, että vesi höyrystetään tuotteesta mainitun korkean briketöinti1ämpötila n avulla ja käytännössä höyrypilvi voidaan havaita keksinnön mukaisesti toimivan suulakepuristimen suuttimen vieressä.

Lentotuhkaa on aiemmin ehdotettu käytettäväksi sitovana 4 77688 aineena, mutta melkoisesti erilaisissa olosuhteissa. Eurooppa-patenttihakemuksessa 80300631.1, joka on julkaistu numerolla 33.610, lentotuhkaa on käytetty komponenttina kiinteiden palavien jätteiden vesipitoisessa lietteessä, jolloin lento-tuhkaa on käytetty yhdessä hydraulisen sementin kanssa lietteessä, jonka on annettu asettua, minkä jälkeen tuote on jauhennettu muodostamaan polttoaine. Materiaalia ei ole puristettu tai briketöity ja lentotuhkan kykyä tulla sitovaksi aineeksi paineen ja lämmön avulla ei ole tässä julkaisussa havaittu.

US-patenttiju1käisussa A.309.190 on esitetty menetelmä hiili-brikettien valmistamiseksi kaasuunnuttamista tai haihtuvuuden menettämistä varten, jolloin 10 - 30 % tuhkaa on sekoitettu hiili jauheeseen ja seos on briketöity. Tuhkasta ei ole sanottu, että se olisi lentotuhkaa, vaikka tämän kaltaista tuhkaa olisi saatavissa huomattavasti suurempia määriä kuin mainitussa julkaisussa esimerkkeinä esitetyn tyyppistä tuhkaa, ja myöskään ei ole määritelty, miten tai miksi tuhka aikaansaa sitovan vaikutuksen. On mainittu, että ilman tuhkaa hiilibriketit sisältävät niin monia ilmataskuja, että ne eivät ole riittävän vahvoja. Kuitenkaan mitään viittausta lujuusvaatimuksiin, esim. koossapysyvyyteen pitkän matkan kuljetusta varten, ei ole esitetty. Briketöintiin liittyvä lämpötila materiaalia puristettaessa on määritelty olevan 20 - 100°C, mikä on yleisesti liian alhainen aikaansaamaan lentotuhkan muodostumisen sitovaksi aineeksi. Vaikkakin harvinaisissa tapauksissa 80°C voi olla riittävä, pu ri s tusl ämp öt il a n tulee keksinnön mukaisesti olla tavallisesti yli 100°C, tyypillisesti noin 150 °C - 20 0°C.

US-pate nttijui kaisussa 2.162.609 on viitattu puristettuun eläinruokaan ja ehdotettu, että kuivana syötyä partikkeli ma te ri aa 1 ia sekoitetaan pieneen prosentuaaliseen määrään alumiinin hydrosilika at ti a, esim. bentoniittia tai vastaavaa hyytelöä muodostavaa materiaalia, jolla on sitova vaikutus, kun seoksen pinta kostutetaan. Mitään erityistä ei esitetä 5 77688 paineen eikä lämpötilan suhteen koskien pelletointi- tai briketöintiprosessia, ja vaikka lentotuhka tavallisesti sisältää suuren määrän alumiinin hydrosilikaatteja, mikään kyseisessä julkaisussa tässä käsitellyissä kohdissa ei viittaa lentotuhkan käyttöön lähes universaalisena sitovana aineena, kun siihen vaikutetaan yksinomaan paineen ja lämpötilan avulla briketöintiprosessissa. Tunnettu veden tai kosteuden lisäys ei millään tavoin voi olla tärkeä tai edes suotava, mitä tulee keksintöön.

Näin ollen tunnetut julkaisut, mitä tulee lentotuhkan tai vastaavan materiaalin käyttöön, eivät paljasta oheisen keksinnön oleellista kohtaa, mikä on lentotuhkan kyky toimia tehokkaana sitovana aineena suhteellisen kuivassa ympäristössä, kun siihen kohdistetaan riittävän korkea lämpötila ja paine kyseisen materiaalin briketeiksi puristamisen yhteydessä.

Tämä kyky vaikuttaa olevan universaalinen, ts. karkeasti riippumaton materiaalista, joka muuten on läsnä briketissä, ja sen vuoksi materiaali voi hyvin olla syötettävä materiaali, esim. muodoltaan rakeinen, jolloin syöttöainepelletit tai briketit ovat täysin valmistettavissa menetelmällä, joka - . tässä määritettiin palavien brikettien valmistusta varten.

Suhteellisen pieni määrä lentotuhkaa syöttöainemateriaa 1issa ei ole lainkaan epäedullista, koska se voi muodostaa suorastaan arvokkaan mi neraali li sän eläinten ruokaan.

Toisaalta mainittu lentotuhkan sitova vaikutus korostuu myös silloin, kun vähän tai ei lainkaan muuta materiaalia ole läsnä, ts. mitään ylärajaa lentotuhkan mahdolliselle prosentuaaliselle määrälle tuotteessa ei ole. Saattaa tuntua epärealistiselta ajatella jotain sitovan aineen äärimmäistä . . yliannostusta missä tahansa materiaalissa, mutta poikkeuksena ; ; on tilanne, jossa tuotteen halutut ominaisuudet sattuvat ^ yhteen itse sitovan aineen ominaisuuksien kanssa. Oheisen keksinnön yhteydessä tällainen yhteensopivuus esiintyy, mitä tulee lämpöarvoon, ts. lentotuhkan prosentuaalinen ' ; osuus sitovana aineena voi olla suuri, kun tietyn tyyppisellä 6 77688 1 entotuhkalla on suuri palamattoman hiilen jäännöspitoisuus.

On huomattava tosiasia, että joissakin lentotuhkatyypeissä on hyvin korkea palamattoman hiilen pitoisuus, itse asiassa jopa 80 - 90 %, kun taas muissa tyypeissä ei ole hiiltä enempää kuin 10 ?ί, ja sen vuoksi on ymmärrettävää, että suositeltava palava b ri k e 11 i ma t e ri a a 1 i valmistetaan ensin mainitun tyyppisestä le ntotuh ka sta , jossa on vähän tai ei lainkaan sekoitettuna muuta palavaa materiaalia, kuten olkea. Lentotuhka toimii edelleen sitovana aineena, kun siihen kohdistetaan paine ja siitä seuraava korkea lämpötila, myös silloin, kun sitominen tapahtuu ainoastaan sen itsensä suhteen.

Keksinnön tämän piirteen mukaan saattaa olla kiinnostava mahdollisuus kohdistaa mihin tahansa lentotuhkatuotteeseen puristuskäsittely myös silloin, kun lentotuhka ei kiinnosta 1ämmönsaa ntimielessä, jolloin lentotuhka saatetaan tietynlaiseen kiinteään tilaan, jossa sitä on helppo käsitellä ja varastoida puhtaana jäte tuo11eena.

Kuten mainittiin, lentotuhkan jäännöshiilipitoisuus voi vaihdella huomattavasti riippuen lentotuhkan tyypistä tai pikemminkin lentotuhkan aikaansaaneen polttojärjestelmän tyypistä, kuten asiantuntijat hyvin tietävät. Sopivia poltto-brikettejä voidaan valmistaa puristamalla puhdasta lentotuhkaa, joka sisältää noin 80 - 85 % hiiltä ja yleensä luonnollisesti on edullista, että keksinnön mukaisesti valmistetuissa polttobri-keteissä on suuri prosentuaalinen määrä hiiltä. Lentotuhkan kyky tulla sitovaksi aineeksi paineen ja lämmön avulla ei näytä suuresti riippuvan siinä olevasta jäännöshii1ipitoi -suudesta. Kuitenkin kun lentotuhkaa käytetään pieninä prosentuaalisina määrinä briketÖitävässä materiaalissa, ei luonnollisestikaan ole kovin tärkeää, onko lentotuhkassa suuri hiilipitoisuus ja lentotuhka, jonka hiilipitoisuus on ainoastaan 10 ?0, on täysin käyttökelpoista olkibriketeissä, kun nämä sisältävät ainoastaan 5 % lentotuhkaa.

Esimerkkinä voidaan mainita, että vehnanoijista valmistettiin 7 77688 brikettejä sekoittamalla olkima t e ri aa li i n 4,5 % kuivaa lentotuhi-kajauhetta hiilipitoisuudeltaan 20 ?ό ja seos syötettiin suulakepuristimeen, jonka suuttimen sisäänmenoaukon halkaisija oli 5 cm ja puristusmännän halkaisija hieman pienempi. Männän etupään ulkopuolella sen etummaisessa asennossa suutintunneli laajeni halkaisijamittaan 6,6 cm ja jatkui eteenpäin lyhyen ka rtiomaisesti kapanevan osan kautta uiostui o suutinosaa n halkaisijaltaan 6 cm. Käytettävä männän paine oli noin 10 -20 tonnia materiaalin työntämiseksi suuttimen lävitse sellaisessa suhteessa, että puri st us 1ämpötila noin 150°C saatiin aikaan. Tuote oli puriste, joka pyrki katkeamaan yhtenäisiksi briketeiksi pituudeltaan 10 - 20 cm. Tuotteen vesipitoisuus oli 7 K, kun taas alkuperäinen oljen vesipitoisuus oli 15 %.

Todettakoon, että samanlaiseen valmistusmenetelmään perustuen on havaittu taloudellisesti kannattavaksi järjestää 250 tonnin suuruisen oikibrikettimäärän toimitus Tanskasta Sveitsiin. Kuitenkin vielä huomattavampia toimituksia luonnollisesti tapahtuu paikallisille kuluttajille, joko yksityisiin pol tt ouu nei hi n tai paikallisiin lämpövoimalaitoksiin.

On todettu tärkeäksi, että suulakepuristimen suuttimessa on ka rtiomaisesti kapeneva osa aikaansaamassa nopean lämpötilan kohoamisen materiaalissa männän puristusoperaation seurauksena. Välttämätön vastapaine muodostuu suoran suutinkanavan avulla materiaalin ja tunnelin seinän välisen kitkakosketuk sen ansiosta, mutta tunnelin tulee olla suhteellisen pitkä tarjotakseen tarvittavan vastapaineen ja tämä aikaansaisi lämmön kehittymisen leviämisen ja vastaavasti laajalle levinneen materiaalin jäähtymisen puristuksen aikana, jolloin haluttu korkea lämpötila lentotuhkan sitomisen aikaansaamiseksi tuskin on saavutettavissa tai ainoastaan siten, että käytetyn energian häviö on suuri.

Käytännössä keksinnön mukaiset briketit voidaan valmistaa samalla tavoin kuin briketit, joissa käytetään selluloosaa - · sitovana aineena, lukuunottamatta sitä, että lentotuhka 8 77688 korvaa kalliimman selluloosaa olevan sitovan aineen ja että on oltava huolellinen puristuksen suorittamiseksi siten, että saadaan aikaan suhteellisen korkea lämpötila materiaalissa, jolloin tämä on amma 11 i t a i t ok y sy my s sovellettaessa pu rist uspa ine ja olosuhteet vaatimusten mukaisesti. Näin ollen on katsottu tarpeettomaksi edelleen selostaa tai antaa esimerkkejä laitteesta keksinnön menetelmän suorittamiseksi, koska tällainen laite voi olla käytännöllisesti sama kuin jo tunnettu laite brikettien valmistamiseksi käyttäen selluloosaa sitovana aineena. Tämä tosiasia luonnollisesti on myös huomattava keksinnön etu.

On kehitetty prosesseja raskasmetallien ja tiettyjen muiden komponenttien erottamiseksi lentotuhka sta, jolloin näin käsitelty tuhka on vielä edullisempi brikettejä sitovana aineena osittain siksi, koska siihen liittyy hiilen prosentuaalisen osuuden lisäys, mitä tulee poittobriketteihin ja osittain siksi, koska yleisessä ympäristömie lessä kyseessä on puhdas tuote.

On huomattava, että lentotuhkaan sitovana aineena perustuvat briketit näyttävät säilyttävän muotonsa poltettaessa siihen saakka, kunnes kaikki palava materiaali on palanut; tämä on edullista valmistettaessa hyvin sopivia brikettejä käytettäviksi tavanomaisissa jäähdytyspolttouuneissa. Lukuisissa tällaisissa uuneissa, myös suurissa voimalaitoksissa, on suotavaa käyttää pienikokoisia pol 11 ob ri ke 11 e j ä, esim. muodol-taan tankomaisia halkaisijan ollessa 1 cm ja pituuden ollessa 1 tai muutamia cm; on havaittu mahdolliseksi valmistaa tällaisia brikettejä keksinnön mukaisesti käyttämällä väkiolaatuisia matriisipuris timia yhdessä epäkeskeisesti pyörivän männän kanssa .

Il

Claims (5)

77688

1. Menetelmä palavan brikettimateriaalin valmistamiseksi, joka materiaali valmistetaan puristamalla palavan kasvismateriaalin ja sideaineen seosta, tunnettu siitä, että lentotuhkaa käytetään sitovana aineena ja että seos puristetaan käyttäen painetta, joka on riittävä aikaansaamaan oleellisesti kuivaan materiaaliin vähintään lämpötilan 75 eC.

2. Patenttivaatimuksen l mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puristuspaine on 250 - 2500 kp/cm2.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lentotuhkan määrä säädetään arvoon 3 -15 paino-%.

4. Patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu lämpötila on 100 - 200 °C.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lentotuhkassa on runsaasti hiiltä, ja käytettävän lentotuhkan määrä materiaalissa on yli 10 paino-%.