RU2117032C1

RU2117032C1 - Fuel briquet

Info

Publication number: RU2117032C1
Application number: RU97107218A
Authority: RU
Inventors: Ю.М. Кравец; А.В. Косточко; Д.С. Новиков
Original assignee: Казанский государственный технологический университет
Priority date: 1997-05-06
Filing date: 1997-05-06
Publication date: 1998-08-10

Abstract

FIELD: domestic uses, municipal boiler rooms, heat electric power stations, railroad car furnaces. SUBSTANCE: fuel briquet comprises (wt %):36.0- 40.0 cellulose nitrate; 30.0-31.0 coal; 29.2-31.8 peat; and 0.8-1.2 mixture of titanium and silicon oxides. Characteristics of fuel briquet: compression strength is 23.5-25 MPa; inflammation delay time is 4.5-5.05; moisture absorption (when maintained in water for 2 hours) is 7.0-7.5 % at optimum production characteristics. EFFECT: improved properties of the fuel briquet. 1 tbl

Description

Изобретение относится к топливным брикетам, которые могут найти применение в быту, в котельных коммунально-бытового назначения, на теплоэлектростанциях, в каминах, топках железнодорожных вагонов, а также в качестве растопочных средств для розжига. The invention relates to fuel briquettes, which can be used in everyday life, in boiler houses for household purposes, in thermal power plants, in fireplaces, furnaces of railway cars, and also as kindling agents for ignition.

Известен топливный брикет, содержащий в мас.%: торф - 44 - 45, каменный уголь - 20 - 30, лигнин - 20 - 30 (авторское свидетельство СССР N 1286613, C 10 F 7/06, 1987). A known fuel briquette containing in wt.%: Peat - 44 - 45, coal - 20 - 30, lignin - 20 - 30 (USSR copyright certificate N 1286613, C 10 F 7/06, 1987).

Недостатком известного брикета является плохая зажигаемость и низкая прочность. A disadvantage of the known briquette is poor ignitability and low strength.

Наиболее близким техническим решением является топливный брикет, содержащий в мас.%: каменный уголь 27,5 - 32,5, торф 27,5 - 32,5 и нитрат целлюлозы до 100, обеспечивающий высокую теплоту и полноту сгорания, малую зольность и достаточное время горения (см. RU N 94-015026, A1 C 10 L 5/14, N 35, 1995 г.). The closest technical solution is a fuel briquette containing in wt.%: Coal 27.5 - 32.5, peat 27.5 - 32.5 and cellulose nitrate up to 100, providing high heat and completeness of combustion, low ash content and sufficient time combustion (see RU N 94-015026, A1 C 10 L 5/14, N 35, 1995).

Недостатком данного изобретения является большое значение времени задержки воспламенения, которое служит одной из важнейших потребительских характеристик, высокое ее значение характеризует низкий уровень зажигаемости топлива; недостаточная прочность, которая с течением времени уменьшается, что снижает экономическую эффективность использования и характеризуется большими потерями при эксплуатации и хранении в результате крошимости и пылеобразования брикетов. Кроме того, эти топливные брикеты имеют высокую гигроскопичность, а влага является чрезвычайно вредной примесью топлива, приводящей в конечном итоге не только к снижению теплотехнических и физико-механических характеристик, но и к полной эксплуатационной непригодности. The disadvantage of this invention is the large value of the ignition delay time, which serves as one of the most important consumer characteristics, its high value characterizes a low level of fuel ignitability; insufficient strength, which decreases over time, which reduces the economic efficiency of use and is characterized by large losses during operation and storage as a result of crumbling and dust formation of briquettes. In addition, these fuel briquettes have a high hygroscopicity, and moisture is an extremely harmful admixture of fuel, which ultimately leads not only to a decrease in thermal and physical-mechanical characteristics, but also to complete operational unsuitability.

Задачей данного изобретения является повышение прочности, уменьшение времени задержки воспламенения и влагопоглощения топливных брикетов. The objective of the invention is to increase strength, reduce the delay time of ignition and moisture absorption of fuel briquettes.

Поставленная задача достигается тем, что используют топливный брикет, содержащий, мас.%: нитрат целлюлозы 36,0 - 40,0; измельченный каменный уголь 30,0 - 31,0; фрезерный измельченный торф 29,2 - 31,8 и мелкодисперсную смесь оксидов титана и кремния 0,8 - 1,2. The problem is achieved by using a fuel briquette containing, wt.%: Cellulose nitrate 36.0 - 40.0; crushed coal 30.0 - 31.0; milled ground peat 29.2 - 31.8 and a finely divided mixture of titanium and silicon oxides 0.8 - 1.2.

Каменный уголь и фрезерный торф являются отходами угле- и торфодобывающей и перерабатывающей промышленности. Coal and milled peat are waste from the coal and peat mining and processing industries.

Нитрат целлюлозы является отходом производства пироксилина, используют пероксилин N 1, N 2, CA, BA, а также их смеси в любых соотношениях из отстойников и бассейнов. Cellulose nitrate is a waste product of pyroxylin. Peroxylin N 1, N 2, CA, BA, as well as their mixtures in any proportions from sedimentation tanks and basins are used.

Смесь оксидов, состоящая из 70% оксида кремния (IV) и 30% оксида титана (IV), с размером частиц не более 30 мкм - технологический отход производства светлой резины и не требует дополнительной переработки. A mixture of oxides, consisting of 70% silicon oxide (IV) and 30% titanium oxide (IV), with a particle size of not more than 30 microns, is a technological waste from the production of light rubber and does not require additional processing.

Наличие фрезерного торфа улучшает технологичность топливного брикета, значительно снижает давление прессования с 18 - 20 МПа до 10 - 12 МПа и увеличивает время горения. The presence of milled peat improves the processability of the fuel briquette, significantly reduces the pressing pressure from 18 - 20 MPa to 10 - 12 MPa, and increases the burning time.

Мелкодисперсная смесь оксидов является полифункциональным компонентом, цементатором - упрочнителем, придает брикету гидрофобность, обеспечивает легкую воспламеняемость и полноту сгорания топлива, выполняет роль технологической добавки, облегчая процесс смешения и прессования. Наличие в брикетах оксидов, при сжигании топлива в больших количествах (например, на теплоэлектростанциях), обуславливают отсутствие спекаемости шлаков и золы в топочных устройствах. The finely dispersed mixture of oxides is a multifunctional component, the cementing agent is a hardener, gives the briquette hydrophobicity, provides easy flammability and completeness of fuel combustion, plays the role of a technological additive, facilitating the mixing and pressing process. The presence of oxides in briquettes during the combustion of fuel in large quantities (for example, at thermal power plants), determine the lack of sintering of slag and ash in combustion devices.

Сочетание каменного угля, нитрата целлюлозы, торфа и смеси оксидов титана и кремния в предлагаемом соотношении обеспечивает отличную воспламеняемость брикета, его гидрофобность, позволяет достичь оптимальной скорости горения, придает топливу хорошую формуемость и стабильность физико-механических характеристик. The combination of coal, cellulose nitrate, peat and a mixture of titanium and silicon oxides in the proposed ratio provides excellent flammability of the briquette, its hydrophobicity, allows to achieve an optimal burning rate, gives the fuel good formability and stability of physicomechanical characteristics.

Предлагаемый топливный брикет получают методом проходного прессования с использованием 15 - 30% растворителя (этилацетата). Это делает процесс более экономичным, экологичным и безопасным. The proposed fuel briquette is obtained by continuous pressing using a 15-30% solvent (ethyl acetate). This makes the process more economical, environmentally friendly and safe.

Пример. 150,0 г фрезерного торфа ГОСТ 13672-76 (зольность до 15%), подсушенного до 30% влажности и рассеянного на вибросите с диаметром ячейки 0,3 - 0,5 мм, загружают в мешатель (лопастного, перьевого, шнекового типа); затем добавляют 150,0 г каменного угля (зольность 20 - 25%), подсушенного до 30% влажности и рассеянного на вибросите с диаметром ячейки 0,3 - 0,5 мм; добавляют 195 г отходов производства нитратов целлюлозы ГОСТ 2163-73 с влажностью до 5% и 50,0 г смеси оксидов (оксид кремния (IV) ГОСТ 18307-72, оксид титана (IV) ГОСТ 9808-84). Перемешивают компоненты 5 мин, затем добавляют растворитель - этилацетат ГОСТ 8981-78 в количестве 100 мл. Проводят смешение компонентов в течение 30 мин при температуре 20^oC. Готовую массу прессуют на гидравлическом прессе через матрицы диаметром 10 - 40 мм. (Прессование может проводиться на любом прессовом оборудовании, обеспечивающем удельное давление в пределах 10 - 12 МПа и заданную производительность). Готовые шпуры режут на длину 200 мм и сушат при 50 ± 5^oC в сушильном шкафу до влажности 4%. Получают топливный брикет весом 110 г.Example. 150.0 g milling peat GOST 13672-76 (ash content up to 15%), dried up to 30% humidity and scattered on a vibrating screen with a cell diameter of 0.3 - 0.5 mm, is loaded into the mixer (paddle, feather, screw type); then add 150.0 g of coal (ash content 20 - 25%), dried to 30% moisture and dispersed on a vibrating screen with a cell diameter of 0.3 - 0.5 mm; add 195 g of waste of production of cellulose nitrates GOST 2163-73 with a moisture content of up to 5% and 50.0 g of a mixture of oxides (silicon oxide (IV) GOST 18307-72, titanium oxide (IV) GOST 9808-84). Mix the components for 5 minutes, then add the solvent - ethyl acetate GOST 8981-78 in the amount of 100 ml. The components are mixed for 30 minutes at a temperature of 20 ^o C. The finished mass is pressed on a hydraulic press through dies with a diameter of 10-40 mm. (Pressing can be carried out on any press equipment providing a specific pressure in the range of 10 - 12 MPa and a given capacity). Finished bore holes are cut to a length of 200 mm and dried at 50 ± 5 ^o C in an oven to a moisture content of 4%. Receive a fuel briquette weighing 110 g.

Данные о теплотехнических параметрах топливных брикетов, о стабильности прочностных характеристик в процессе искусственного ускорения старения и влагопоглощения из окружающей среды (влияющей на физико-механические характеристики) с различными соотношениями компонентов приведены в таблице. Data on the thermotechnical parameters of fuel briquettes, on the stability of strength characteristics in the process of artificial acceleration of aging and moisture absorption from the environment (affecting the physicomechanical characteristics) with different ratios of components are given in the table.

Механическую прочность топливного брикета определяют по ГОСТ 4651-62. The mechanical strength of the fuel briquette is determined according to GOST 4651-62.

Скорость горения определяют при сжигании образцов диаметром 10 мм и длиной 20 мм секундомером. Из пяти параллельных определений находят среднее значение скорости горения. The burning rate is determined by burning samples with a diameter of 10 mm and a length of 20 mm with a stopwatch. From five parallel determinations, the average value of the burning rate is found.

Теплоту сгорания топливного брикета рассчитывают с помощью эмпирической формулы Д.И.Менделеева (см., например, Демидов П.Г., Шандыба В.А. Горение и свойства горючих веществ, М.: Химия, 1981 г.). The calorific value of the fuel briquette is calculated using the empirical formula of D.I. Mendeleev (see, for example, Demidov P.G., Shandyba V.A. Combustion and properties of combustible substances, M .: Chemistry, 1981).

Зольность топливного брикета определяется по ГОСТ 11022-75. The ash content of the fuel briquette is determined according to GOST 11022-75.

Методика определения времени задержки воспламенения топливного брикета заключается в том, что к топливу подносят пламя горелки и секундомером определяют время начала горения брикета (диаметр образцов 10 мм, длина образцов 20 мм). Из пяти параллельных определений находят среднее значение времени задержки воспламенения. The methodology for determining the ignition delay time of a fuel briquette consists in bringing the burner flame to the fuel and determining the start time of the briquette combustion (sample diameter 10 mm, sample length 20 mm) with a stopwatch. From five parallel determinations, the average value of the ignition delay time is found.

Максимальную влажность топливного брикета определяют путем помещения высушенных и взвешенных брикетов в воду на 2 ч. Затем топливный брикет вынимают из воды, помещают на железную сетку (с любым размером ячейки) и выдерживают на открытом воздухе в течение 20 мин. Топливный брикет взвешивают, определяют разность веса до и после увлажнения. Из пяти параллельных определений находят среднее значение максимальной влажности топливного брикета. The maximum moisture content of the fuel briquette is determined by placing dried and suspended briquettes in water for 2 hours. Then the fuel briquette is removed from the water, placed on an iron mesh (with any mesh size) and kept in the open air for 20 minutes. The fuel briquette is weighed, the weight difference is determined before and after wetting. From five parallel determinations, the average value of the maximum moisture content of the fuel briquette is found.

Таким образом, при соотношении компонентов топливного брикета: нитрат целлюлозы 36,0 - 40,0%; каменный уголь 30,0 - 31,0%; фрезерный торф 29,2 - 31,8%; смесь оксидов титана и кремния 0,8 - 1,2%, достигаются прочность при сжатии 23 - 25 МПа, прочность после выдержки топлива при температуре 110^oC в течение 60 сут 19 - 20 МПа, время задержки воспламенения составляет 4,5 - 5,0 с, максимальная влажность (при выдержке в воде в течение 2 ч) до 7,5%, при оптимальных теплотехнических характеристиках топлива.Thus, with the ratio of the components of the fuel briquette: cellulose nitrate 36.0 - 40.0%; coal 30.0 - 31.0%; milled peat 29.2 - 31.8%; a mixture of titanium and silicon oxides 0.8 - 1.2%, compression strength of 23 - 25 MPa is achieved, strength after holding the fuel at a temperature of 110 ^o C for 60 days 19 - 20 MPa, the ignition delay time is 4.5 - 5 , 0 s, maximum humidity (when kept in water for 2 hours) up to 7.5%, with optimal thermal characteristics of the fuel.

Преимуществами предлагаемого топливного брикета являются: уменьшенное время задержки воспламенения; высокая гидрофобность; увеличенные и стабильные в процессе эксплуатации физико-механические характеристики; улучшенная технологичность состава; отсутствие пылеобразования с поверхности топлива и крошимости брикета, что уменьшает потери в процессе перевозок и хранения; в процессе хранения на открытых площадках или при транспортировке в открытых вагонах не происходит смерзания и слипания топлива; чем устраняются затруднения при погрузочно-разгрузочных работах; относительная дешевизна за счет применения отходов производства (угольноторфяная крошка и пыль, нитрат целлюлозы, пыль-улов производства светлой резины в виде смеси оксидов кремния и титана); не требуется дополнительных мер предосторожности при эксплуатации; экологичность (в том числе отсутствие отходов); экономия природных ресурсов. The advantages of the proposed fuel briquette are: reduced ignition delay time; high hydrophobicity; increased physical and mechanical characteristics during operation; improved manufacturability of the composition; the absence of dust formation from the fuel surface and the crumbiness of the briquette, which reduces losses during transportation and storage; during storage in open areas or during transportation in open wagons there is no freezing and sticking of fuel; what eliminates difficulties during loading and unloading; relative cheapness due to the use of production wastes (peat chips and dust, cellulose nitrate, dust-catch of the production of light rubber in the form of a mixture of silicon and titanium oxides); No additional operating precautions are required; environmental friendliness (including the absence of waste); saving of natural resources.

Claims

A fuel briquette comprising cellulose nitrate, coal and milled peat, characterized in that it further comprises a mixture of titanium and silicon oxides in the following ratio of components, wt.%:
Cellulose Nitrate - 36.0 - 40.0
Coal - 30.0 - 31.0
Milled peat - 29.2 - 31.8
A mixture of titanium and silicon oxides - 0.8 - 1.2p