RU2318866C1

RU2318866C1 - Fuel briquette fabrication process

Info

Publication number: RU2318866C1
Application number: RU2006129582/04A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Суворов; Николай Леонидович Соловьёв; Кирилл Леонидович Шахматов
Original assignee: ООО "Эко-ТОП"
Priority date: 2006-08-16
Filing date: 2006-08-16
Publication date: 2008-03-10

Abstract

FIELD: manufacture of building materials.

SUBSTANCE: invention relates to technology of agglomerated solid fuel and can be used in fabrication of solid fuel for use in public solid-fuel boiler assemblies and gas generators as well as use as domestic fire-place fuel. Invention is directed to reduce power demand of fuel briquette fabrication process, to increase density, strength, atmosphere resistance, moisture resistance, storage time of finished product, and to reduce hygroscopicity and crumbliness while simultaneously improving appearance of the product. Process in general consists in stirring raw mix of solid fuels and binder, briquetting, and drying briquettes, said binder being lignosulfonate in the form of 35-75% solution used in amount of 3 to 35% on the dry weight of solid fuel. Before briquetting, mix is dried to moisture content 5-23% and then compacted under specific pressure 05 to 35 MPa.

EFFECT: improved performance characteristics of product.

1 tbl, 3 ex

Description

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.The invention relates to the technology of agglomerated solid fuel and can be used in the production of solid fuel for use in local municipal solid fuel boilers and gas generators and as a fireplace fuel.

Известен способ получения топливных брикетов (RU, №2125083, кл. C10L 5/16, 1999 г.), который включает пропитку пористого углеродного наполнителя углеводородным материалом при нагреве и перемешивании с последующим брикетированием смеси. Затем пропитанный углеродный наполнитель смешивают с известью в количестве 1-10 мас.%, вводят дисперсный алюмосиликат, например глину в виде порошка в количестве 5-15 мас.%, производят перемешивание, после чего вводят воду в количестве 4-15 мас.% и после перемешивания брикетирование смеси ведут при температуре 30-100°С и давлении 1-30 МПа. В воду предварительно вводят окислитель в количестве 0,5-1,0 мас.%.A known method of producing fuel briquettes (RU, No. 2125083, class C10L 5/16, 1999), which includes impregnation of a porous carbon filler with a hydrocarbon material by heating and stirring, followed by briquetting the mixture. Then, the impregnated carbon filler is mixed with lime in an amount of 1-10 wt.%, Dispersed aluminosilicate is introduced, for example, clay in the form of powder in an amount of 5-15 wt.%, Mixing is carried out, after which water is introduced in an amount of 4-15 wt.% And after mixing, the briquetting of the mixture is carried out at a temperature of 30-100 ° C and a pressure of 1-30 MPa. The oxidant is preliminarily introduced into water in an amount of 0.5-1.0 wt.%.

Недостатком этого способа является необходимость нагревания композиционной массы во время брикетирования, что значительно увеличивает энергоемкость процесса и, как следствие, себестоимость продукции.The disadvantage of this method is the need for heating the composite mass during briquetting, which significantly increases the energy intensity of the process and, as a consequence, the cost of production.

Ближайшим аналогом изобретения является способ получения твердого топлива (RU, №2130047, кл. C10L 5/02, C10L 5/44, C10L 5/12, C10L 5/14, 1999 г.), включающий смешение измельченных твердых топлив со связующим на основе отходов нефтеперерабатывающего производства - нефтешлама и/или отработанного машинного масла с дополнительными компонентами, выбранными из группы, включающей, % от массы брикетируемой смеси: лигносульфонат или меласса 2-7, и/или обезвоженный активный ил 3-8, и/или глина 3-10, и/или парафин или парафиновый гач 1-6 при следующем содержании компонентов в брикете, мас.%: связующее 10-32 и измельченные твердые топлива, выбранные из группы: древесные опилки, торф, обезвоженный птичий помет, обезвоженный навоз, коксовая или угольная мелочь, угольный шлам, лигнин или их смеси до 100. Брикетирование смеси осуществляют при 1-30 МПа и сушку брикетов при температуре менее 300°С, при этом компоненты связующего перед смешиванием с твердым топливом перемешивают или нагревают до 60-80°С или перемешивают с подогревом до 60-80°С. Кроме того, твердое топливо предварительно может быть смешано с половиной нефтешлама или отработанного машинного масла и затем добавлена остальная часть связующих.The closest analogue of the invention is a method for producing solid fuels (RU, No. 2130047, class C10L 5/02, C10L 5/44, C10L 5/12, C10L 5/14, 1999), comprising mixing crushed solid fuels with a binder based on refinery waste - oil sludge and / or used engine oil with additional components selected from the group including,% of the mass of the briquetted mixture: lignosulfonate or molasses 2-7, and / or dehydrated activated sludge 3-8, and / or clay 3- 10, and / or paraffin or paraffin wax 1-6 with the following content of components in the bricks e, wt.%: binder 10-32 and crushed solid fuels selected from the group: sawdust, peat, dehydrated bird droppings, dehydrated manure, coke or coal fines, coal sludge, lignin or mixtures thereof up to 100. Briquetting the mixture is carried out at 1-30 MPa and drying briquettes at a temperature of less than 300 ° C, while the components of the binder are mixed or heated to 60-80 ° C or mixed with heating to 60-80 ° C before mixing with solid fuel. In addition, solid fuel can be pre-mixed with half of the sludge or used engine oil, and then the rest of the binders are added.

Недостатком известного способа является многокомпонентный состав и необходимость нагревания композиционной массы перед брикетированием, что значительно увеличивает энергоемкость процесса и, как следствие, себестоимость продукции. Также недостатком этого способа является то, что получаемый продукт обладает невысокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами.The disadvantage of this method is the multicomponent composition and the need to heat the composite mass before briquetting, which significantly increases the energy intensity of the process and, as a consequence, the cost of production. Another disadvantage of this method is that the resulting product has low physical, mechanical and operational properties.

В основу изобретения положена задача снижения энергоемкости процесса получения твердого топлива, уменьшения количества используемых компонентов связующего и в то же время повышения его физико-механических и эксплуатационных свойств, способствования утилизации бытовых и промышленных отходов деревопереработки и других органических отходов растительного происхождения.The basis of the invention is to reduce the energy intensity of the process of producing solid fuels, reduce the amount of binder components used, and at the same time increase its physical, mechanical and operational properties, facilitate the utilization of household and industrial waste from wood processing and other organic waste of plant origin.

Техническим результатом изобретения является снижение энергоемкости процесса производства на 15-20% за счет отсутствия необходимости нагревать связующее, увеличение плотности, прочности и снижение крошимости и, как следствие, улучшение товарного вида брикетов, повышение атмосферостойкости и срока хранения готового изделия за счет снижения гигроскопичности и повышения влагостойкости.The technical result of the invention is to reduce the energy intensity of the production process by 15-20% due to the absence of the need to heat the binder, increase the density, strength and reduce crumbling and, as a result, improve the presentation of briquettes, increase the weather resistance and shelf life of the finished product by reducing hygroscopicity and increasing moisture resistance.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что в способе получения топливного брикета, включающем перемешивание сырьевой смеси из твердых топлив и связующего - лигносульфоната, брикетирование и сушку брикетов, согласно изобретению в качестве связующего используют лигносульфонат в виде водного раствора 35-75% концентрации из расчета 3-35% на сухое вещество твердого топлива, смесь перед брикетированием сушат до влажности 5-23%, а затем прессуют при удельном давлении 0,5-35 МПа.The problem and the technical result are achieved by the fact that in the method for producing a fuel briquette, comprising mixing a raw mixture of solid fuels and a binder - lignosulfonate, briquetting and drying the briquettes, according to the invention, a lignosulfonate in the form of an aqueous solution of 35-75% concentration from calculation of 3-35% per dry matter of solid fuel, the mixture is dried to a moisture content of 5-23% before briquetting, and then pressed at a specific pressure of 0.5-35 MPa.

При этом в качестве твердых топлив используют отходы деревопереработки или другие органические материалы растительного происхождения, торф, а также их смесь.At the same time, wood processing wastes or other organic materials of plant origin, peat, as well as their mixture, are used as solid fuels.

Концентрация водного раствора лигносульфоната 35-75% обусловлена тем, что при указанном диапазоне обеспечивается низкая вязкость раствора и равномерное распределение его по объему смеси, при большей концентрации раствор имеет высокую вязкость и не распределяется равномерно по объему смеси, образуя сгустки, а при меньшей в смесь вводится избыточное количество влаги, что увеличивает затраты на сушку.The concentration of an aqueous solution of lignosulfonate of 35-75% is due to the fact that with the indicated range a low viscosity of the solution and its uniform distribution over the volume of the mixture are ensured, at a higher concentration the solution has a high viscosity and is not evenly distributed over the volume of the mixture, forming clots, and at a lower concentration excess moisture is introduced, which increases drying costs.

Количество лигносульфоната 3-35% на сухое вещество твердого топлива обусловлено тем, что при этих значениях обеспечивается достаточное количество лигносульфоната на поверхности частиц смеси для их прочного склеивания, при меньшем количестве лигносульфоната его недостаточно для равномерного распределения по поверхности частиц, что приводит к снижению прочности брикетов, при большей концентрации избыточное количество лигносульфоната на поверхности частиц смеси приводит к увеличению хрупкости брикетов за счет увеличения ее когезионной составляющей и снижению прочности брикета в целом, а также склеиванию прессуемого материала и матрицы, что ухудшает технологичность процесса.The amount of lignosulfonate 3-35% per dry matter of solid fuel is due to the fact that at these values a sufficient amount of lignosulfonate on the surface of the particles of the mixture is provided for their strong adhesion, with a smaller amount of lignosulfonate it is not enough for uniform distribution on the surface of the particles, which reduces the strength of the briquettes , at a higher concentration, an excess amount of lignosulfonate on the surface of the particles of the mixture leads to an increase in the fragility of briquettes due to an increase in its cohesive component and reduce the strength of the briquette as a whole, as well as the bonding of the pressed material and the matrix, which affects the manufacturability of the process.

Предварительная сушка сырьевой смеси до влажности 5-23% перед брикетированием обеспечивает ее прессуемость, отсутствие упругого расширения брикетов после снятия нагрузки, приводящего к снижению прочности брикета, и неприлипание брикетов к матрице.Preliminary drying of the raw material mixture to a moisture content of 5-23% before briquetting ensures its compressibility, the absence of elastic expansion of the briquettes after removal of the load, leading to a decrease in the strength of the briquette, and non-sticking of briquettes to the matrix.

Технологический процесс производства твердого топливного брикета начинается с приготовления смеси связующего и твердого топлива (или их композиции), затем смесь сушат до влажности 5-23%, а после прессуют при давлении 0,5-35 МПа.The technological process for the production of solid fuel briquette begins with the preparation of a mixture of a binder and solid fuel (or their composition), then the mixture is dried to a moisture content of 5-23%, and then pressed at a pressure of 0.5-35 MPa.

Первичность приготовления смеси связующего и твердого топлива обусловлена тем, что в этом случае обеспечивается равномерное распределение связующего по объему смеси при его минимальном расходе.The primary preparation of a mixture of a binder and solid fuel is due to the fact that in this case a uniform distribution of the binder is ensured over the volume of the mixture at its minimum consumption.

Интервал влажности 5-23%, до которого сушат топливную смесь, определяется тем, что в этом случае обеспечивается прессуемость смеси, т.к. при меньшей влажности смесь не прессуется, а при большей - происходит упругое расширение образцов после снятия нагрузки и недопустимое снижение их прочности, приводящее к разрушению.The humidity range of 5-23%, to which the fuel mixture is dried, is determined by the fact that in this case the compressibility of the mixture is ensured, since at lower humidity, the mixture is not pressed, and at higher humidity, elastic expansion of the samples occurs after unloading and an unacceptable decrease in their strength, leading to destruction.

Давление прессования 0,5-35 МПа достаточно для получения брикетов высоких физико-механических и эксплуатационных свойств. Увеличение давления приводит к увеличению энергоемкости процесса прессования. При нижнем пределе давления прессования наблюдаются приемлемые физико-механические и эксплуатационные свойства брикета, а снижение давление приводит к уменьшению плотности и прочности топливного брикета.A pressing pressure of 0.5-35 MPa is sufficient to obtain briquettes of high physical, mechanical and operational properties. The increase in pressure leads to an increase in the energy intensity of the pressing process. At the lower limit of the pressing pressure, acceptable physico-mechanical and operational properties of the briquette are observed, and a decrease in pressure leads to a decrease in the density and strength of the fuel briquette.

Таким образом, содержание водного раствора лигносульфоната 35-75% в количестве 3-35% на сухое вещество твердого топлива, первичность процесса приготовления смеси связующего и твердого топлива, ее сушка до влажности 5-23% и прессование при давлении 0,5-35 МПа способствует получению высококачественного, недорогого брикетированного твердого топлива с высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами.Thus, the content of an aqueous solution of lignosulfonate is 35-75% in an amount of 3-35% per dry matter of solid fuel, the primary process of preparing a mixture of a binder and solid fuel, its drying to a moisture content of 5-23% and pressing at a pressure of 0.5-35 MPa contributes to obtaining high-quality, inexpensive briquetted solid fuel with high physical, mechanical and operational properties.

Процесс производства брикетированного твердого топлива выглядит следующим образом. Приготавливают водный раствор лигносульфоната 35-75% концентрации, его вводят в размельченное твердое топливо из расчета 3-35% на сухое вещество, затем перемешивают, сушат до влажности 5-23%, прессуют на штемпельном прессе при удельном давлении 0,5-35 МПа.The process for the production of briquetted solid fuel is as follows. An aqueous solution of a lignosulfonate of 35-75% concentration is prepared, it is introduced into the crushed solid fuel at the rate of 3-35% per dry substance, then it is mixed, dried to a moisture content of 5-23%, pressed on a stamping press at a specific pressure of 0.5-35 MPa .

Пример 1. Приготавливают 2,14 г 35% водного раствора лигносульфоната, смешивают его с 50 г опилок, после перемешивания смесь высушивают до влажности 23% и прессуют при удельном давлении 35 МПа. После извлечения из матрицы прочность образца на сжатие составляет 2,1 МПа. Результаты других испытаний представлены в таблице.Example 1. Prepare 2.14 g of a 35% aqueous solution of lignosulfonate, mix it with 50 g of sawdust, after stirring, the mixture is dried to a moisture content of 23% and pressed at a specific pressure of 35 MPa. After extraction from the matrix, the compressive strength of the sample is 2.1 MPa. The results of other tests are presented in the table.

Пример 2. Приготавливают 19,8 г 75% водного раствора лигносульфоната, смешивают его с 40 г костры льна, после перемешивания смесь высушивают до влажности 5% и прессуют при удельном давлении 0,5 МПа. После извлечения из матрицы прочность образца на сжатие составляет 1,7 МПа. Результаты других испытаний представлены в таблице 1.Example 2. Prepare 19.8 g of a 75% aqueous solution of lignosulfonate, mix it with 40 g of flax bonfire, after mixing, the mixture is dried to a moisture content of 5% and pressed at a specific pressure of 0.5 MPa. After extraction from the matrix, the compressive strength of the sample is 1.7 MPa. The results of other tests are presented in table 1.

Пример 3. Приготавливают 3,86 г 35% водного раствора лигносульфоната (ЛСТ), смешивают его с 25 г опилок и 25 г фрезерного торфа, после перемешивания смесь высушивают до влажности 15% и прессуют при удельном давлении 20 МПа. После извлечения из матрицы прочность образца на сжатие составляет 1,9 МПа. Результаты других испытаний представлены в таблице 1.Example 3. Prepare 3.86 g of a 35% aqueous solution of lignosulfonate (LST), mix it with 25 g of sawdust and 25 g of milled peat, after stirring, the mixture is dried to a moisture content of 15% and pressed at a specific pressure of 20 MPa. After extraction from the matrix, the compressive strength of the sample is 1.9 MPa. The results of other tests are presented in table 1.

Приведенные выше примеры не ограничивают область применения способа, возможны и другие варианты его осуществления в пределах формулы изобретения.The above examples do not limit the scope of the method, other options for its implementation within the scope of the claims are possible.

Таблица 1Table 1 Основные физико-механические характеристики готовой продукции.The main physical and mechanical characteristics of the finished product. ТопливоFuel Масса топлива, гFuel mass, g Кол-во ЛСТ, % по с.в.Number of LST,% d.v. Концентрация р-ра ЛСТ,%The concentration of the solution LST,% Масса ЛСТ, гWeight LST, g Влажность, %Humidity% Давление прессования, МПаPressing Pressure, MPa Прочность, МПаStrength, MPa Крошимость, %Crushes,% Плотность, кг/м³ Density, kg / m ³ Гигроскопичность, %Hygroscopicity,% Влагостойкость, минMoisture resistance, min Срок хранения, месShelf life, month ОпилкиSawdust 50fifty 33 3535 2,142.14 2323 3535 2,12.1 55 940940 22 1010 2424 Костра льнаFlax bonfire 50fifty 3535 7575 19,819.8 55 0,50.5 1,71.7 77 800800 1one 15fifteen 2424 СоломаStraw 50fifty 33 3535 3,863.86 55 3535 1,81.8 4four 850850 1one 15fifteen 2424 ТорфPeat 50fifty 3535 7575 11,711.7 2323 0,50.5 1,71.7 88 980980 33 20twenty 2424 Торф + опилкиPeat + sawdust 50fifty 33 3535 2,142.14 15fifteen 20twenty 1,91.9 66 10501050 33 1010 2424 Прототип (опилки)Prototype (sawdust) 30thirty 1,51,5 11eleven 640640 55 77 1616

Изобретение позволяет утилизировать широкомасштабные отходы деревопереработки и растительные отходы сельхозпроизводства и использовать получаемые брикеты в качестве коммунально-бытового топлива, кроме того, за счет снижения энергозатрат на 15-20% при его производстве снижается стоимость получаемой энергии.The invention allows to utilize large-scale waste wood processing and vegetable waste agricultural production and use the resulting briquettes as household fuel, in addition, by reducing energy consumption by 15-20% during its production, the cost of energy is reduced.

Claims

A method of producing a fuel briquette, comprising mixing a raw mixture of solid fuels and a binder - lignosulfonate, briquetting and drying briquettes, characterized in that the lignosulfonate is used as a binder in the form of an aqueous solution of 35-75% concentration based on 3-35% solid solids fuel, the mixture before briquetting is dried to a moisture content of 5-23%, and then pressed at a specific pressure of 0.5-35 MPa.