RU2330063C1 - Method of obtaining solid fuel briquettes and device for pressing solid fuel briquettes from organic material - Google Patents
Method of obtaining solid fuel briquettes and device for pressing solid fuel briquettes from organic material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2330063C1 RU2330063C1 RU2006144272/04A RU2006144272A RU2330063C1 RU 2330063 C1 RU2330063 C1 RU 2330063C1 RU 2006144272/04 A RU2006144272/04 A RU 2006144272/04A RU 2006144272 A RU2006144272 A RU 2006144272A RU 2330063 C1 RU2330063 C1 RU 2330063C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- briquettes
- pressing
- solid fuel
- waste
- mixture
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
Landscapes
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к области изготовления твердого топлива, а именно к производству нетоксичных твердотопливных брикетов из отходов производства, преимущественно из древесных отходов и других органических волокнистых материалов, и может быть использована в различных отраслях промышленности, например в отопительных системах, использующих твердое топливо.The group of inventions relates to the field of production of solid fuels, namely the production of non-toxic solid fuel briquettes from industrial wastes, mainly from wood waste and other organic fibrous materials, and can be used in various industries, for example, heating systems using solid fuel.
Уровень техники в области технологий производства твердотопливных брикетов, в том числе из отходов древесины и других органических волокнистых материалов, а также в области различных видов и составов твердотопливных брикетов, получаемых прессованием из отходов производства на основе веществ растительного происхождения, преимущественно из древесных отходов и других органических волокнистых материалов, характеризуется следующими техническими решениями.The prior art in the field of technologies for the production of solid fuel briquettes, including from waste wood and other organic fibrous materials, as well as in the field of various types and compositions of solid fuel briquettes obtained by pressing from waste products based on substances of plant origin, mainly from wood waste and other organic fibrous materials, characterized by the following technical solutions.
Известен способ получения топливных брикетов из отходов древесины или других органических волокон без использования склеивающих добавок, при котором отходы древесины или иные органические волокна склеиваются в момент брикетировки при повышенной температуре (для древесины 163°С). При этом размягченный под действием тепла лигнин обусловливает связующее воздействие, которое обеспечивает достаточную прочность после охлаждения брикетов при прессовании (см. патент США на изобретение №3227530, МПК С08Н 5/04; С10L 5/06; С10L 5/44; С08Н 5/00; С10L 5/00; С10L 5/40, опубл. 04.01.1966 г.).A known method of producing fuel briquettes from waste wood or other organic fibers without the use of adhesive additives, in which waste wood or other organic fibers are glued at the time of briquetting at elevated temperatures (for wood 163 ° C). In this case, lignin softened by the action of heat causes a binding effect that provides sufficient strength after cooling the briquettes during pressing (see US patent for invention No. 3227530, IPC С08Н 5/04; С10L 5/06; С10L 5/44; С08Н 5/00 ; С10L 5/00; С10L 5/40, published on January 4, 1966).
Однако достижение таких температур требует дополнительного нагревательного устройства и повышенного расхода энергии, что экономически невыгодно и приводит к усложнению технологического процесса получения топливных брикетов.However, the achievement of such temperatures requires an additional heating device and increased energy consumption, which is economically disadvantageous and complicates the process of obtaining fuel briquettes.
Известен также способ получения топливных брикетов из органического волокнистого материала, в котором измельченный материал прессуют при давлении 500-850 МПа, причем давление в этих пределах обеспечивает повышение температуры, достаточное для выделения связующего воскообразного вещества из лигниноцеллюлозы (см. патент США на изобретение №3492134, МПК А23В 4/044; А23В 4/052; A23L 1/232; С08L 97/02; А23В 4/044; А23L 1/226; С08L 97/00, опубл. 27.01.1970 г.).There is also a method of producing fuel briquettes from organic fibrous material, in which the crushed material is pressed at a pressure of 500-850 MPa, and the pressure within these limits provides a temperature increase sufficient to isolate a binder waxy substance from lignocellulose (see US patent for invention No. 3492134, IPC A23B 4/044; A23B 4/052; A23L 1/232; C08L 97/02; A23B 4/044; A23L 1/226; C08L 97/00, published on January 27, 1970).
Недостатком известного способа является то, что для создания больших давлений необходимо сложное, громоздкое оборудование, а также большие энергозатраты, что в свою очередь влияет на повышение стоимости полученных брикетов и усложняет технологический процесс их получения.The disadvantage of this method is that to create high pressures you need complex, bulky equipment, as well as large energy costs, which in turn affects the increase in the cost of the resulting briquettes and complicates the process of obtaining them.
Известен способ получения брикетов топлива из органического волокнистого материала, преимущественно из древесных отходов, включающий измельчение органического материала до размера частиц не более 85% минимального размера получаемых брикетов, сушку и прессование высушенного материала в брикеты, при этом перед прессованием в измельченном материале поддерживают содержание влаги 16-28%, прессование ведут при давлении, обеспечивающем нагрев получаемых брикетов до 163-177°С, и полученные брикеты сушат до содержания влаги 7-8% (см. патент СССР на изобретение №1047393, МПК С10L 5/44, опубл. 07.10.1983 г.).A known method of producing fuel briquettes from organic fibrous material, mainly from wood waste, including grinding organic material to a particle size of not more than 85% of the minimum size of the obtained briquettes, drying and pressing the dried material into briquettes, while maintaining moisture content before pressing in the crushed material 16 -28%, pressing is carried out at a pressure providing heating of the resulting briquettes to 163-177 ° C, and the resulting briquettes are dried to a moisture content of 7-8% (see USSR patent for acquisition No. 1047393, IPC С10L 5/44, publ. 07.10.1983).
Рациональной формой топливных брикетов, получаемых по известному способу, является брикет с минимальным поперечным сечением в пределах 3,2-12,7 мм, т.е. размер частиц должен быть в пределах 2,7-10,8 мм. Поэтому для их изготовления требуется тщательное измельчение исходного материала, что ведет к усложнению технологического процесса получения топливных брикетов за счет необходимости применения дополнительного оборудования (например, измельчителей, сита). Применение высоких температур (до 163-177°С) дополнительно приводит к повышению энергозатрат, что в свою очередь влияет на повышение стоимости полученных брикетов.A rational form of fuel briquettes obtained by a known method is a briquette with a minimum cross section in the range of 3.2-12.7 mm, i.e. particle size should be between 2.7-10.8 mm. Therefore, for their manufacture, careful grinding of the starting material is required, which leads to a complication of the technological process for producing fuel briquettes due to the need to use additional equipment (for example, grinders, sieves). The use of high temperatures (up to 163-177 ° C) additionally leads to an increase in energy consumption, which in turn affects the increase in the cost of the resulting briquettes.
Известен состав для брикетированного топлива (угля, кокса, сажи и т.д.), включающий измельченный углеродистый материал и в качестве органического связующего отходы производства нефтяных масел с содержанием воды 7-30% при массовом соотношении углеродистого материала к отходам от 10:1 до 1:2 (см. патент США на изобретение №3592779, МПК С01В 31/08, 1971 г.). Пересчет отношений углеродистого материала к отходам производства нефтяных масел дает следующий состав, мас.%: углеродистый материал 33,3-91; отходы производства нефтяных масел 9-66,7.A known composition for briquetted fuel (coal, coke, soot, etc.), including crushed carbonaceous material and as an organic binder, the waste of the production of petroleum oils with a water content of 7-30% with a mass ratio of carbon material to waste from 10: 1 to 1: 2 (see US patent for invention No. 3592779, IPC СВВ 31/08, 1971). Recalculation of the relations of the carbonaceous material to the waste products of the production of petroleum oils gives the following composition, wt.%: Carbonaceous material 33.3-91; Waste from the production of petroleum oils 9-66.7.
Однако применение известного состава для брикетированного топлива приводит к ухудшению свойств брикетов, т.е. снижению их теплотворной способности, это снижает потребительские свойства из-за низкого качества, что выражается в низких значениях механической прочности (на сжатие и сбрасывание). Это приводит к большим потерям при транспортировке брикетов и их использовании, а также к загрязнению окружающей среды. Кроме того, брикеты, полученные из данного состава, имеют недостаточно высокую теплотворную способность, что приводит к необходимости сжигать большее количество топливных брикетов и увеличению массы выбросов в атмосферный воздух.However, the use of a known composition for briquetted fuel leads to a deterioration in the properties of briquettes, i.e. decrease in their calorific value, this reduces consumer properties due to low quality, which is expressed in low values of mechanical strength (compression and discharge). This leads to large losses during the transportation of briquettes and their use, as well as to environmental pollution. In addition, the briquettes obtained from this composition have a low calorific value, which leads to the need to burn more fuel briquettes and increase the mass of emissions into the air.
Известен также состав для брикетированного топлива, включающий уголь и органическое связующее, при этом в качестве органического связующего он содержит отходы нефтедобычи - асфальтосмолопарафиновые отложения (АСПО), при следующем соотношении компонентов, мас.%: уголь 72-78; АСПО 22-28 (см. патент РФ на изобретение №2237082, МПК С10L 5/16, опубл. 27.09.2004 г.).Also known is a composition for briquetted fuel, including coal and an organic binder, while it contains oil production waste as an organic binder - asphalt-resin-paraffin deposits (ASPO), in the following ratio of components, wt.%: Coal 72-78; ASPO 22-28 (see RF patent for invention No. 2237082, IPC С10L 5/16, publ. 09/27/2004).
Однако недостатками топливных брикетов из известного состава является большая зольность (30% от массы брикета) и увеличенное количество выбросов СО в атмосферу, что снижает потребительские свойства из-за низкого качества, выражающегося в низких значениях механической прочности (на сжатие и сбрасывание).However, the disadvantages of fuel briquettes from a known composition are high ash content (30% by weight of the briquette) and an increased amount of CO emissions into the atmosphere, which reduces consumer properties due to poor quality, expressed in low values of mechanical strength (compression and discharge).
Известен состав для брикетированного топлива, содержащий нефтешлам, технический углерод, древесные отходы при следующем соотношении компонентов, мас.%: нефтешлам 15-20; технический углерод 10-20; древесные отходы 75-60 (см. патент РФ на изобретение №2010842, МПК С10L 5/44, С10L 5/48, 1991 г.).A known composition for briquetted fuel containing oil sludge, carbon black, wood waste in the following ratio of components, wt.%: Oil sludge 15-20; carbon black 10-20; wood waste 75-60 (see RF patent for the invention No. 20100842, IPC C10L 5/44, C10L 5/48, 1991).
Недостатками известного состава для брикетированного топлива являются низкие потребительские свойства из-за низкой теплотворной способности топлива, составляющей 4760-6286 ккал/кг, вследствие наличия значительного количества древесных отходов (до 60-75 мас.%) в составе брикетов.The disadvantages of the known composition for briquetted fuel are low consumer properties due to the low calorific value of the fuel component 4760-6286 kcal / kg, due to the presence of a significant amount of wood waste (up to 60-75 wt.%) In the composition of the briquettes.
Наиболее близким по своей технической сущности к предложенному изобретению является способ получения топливных брикетов из растительной смеси, включающий измельчение, сушку, смешение компонентов смеси и последующее прессование, когда в качестве растительной смеси используют смесь технического гидролизного лигнина с древесными отходами при соотношении компонентов, мас.%: древесные отходы - 30-60, технический гидролизный лигнин - остальное. При этом измельчение компонентов смеси ведут до размеров не более 8 мм, а прессование смеси - при 80-100 МПа (см. патент РФ на изобретение №2131912, МПК С10L 5/44, опубл. 20.06.1999 г.).The closest in technical essence to the proposed invention is a method for producing fuel briquettes from a plant mixture, including grinding, drying, mixing the components of the mixture and subsequent pressing, when the mixture of technical hydrolysis lignin with wood waste is used as a plant mixture in the ratio of components, wt.% : wood waste - 30-60, technical hydrolysis lignin - the rest. At the same time, grinding the components of the mixture is carried out to a size of not more than 8 mm, and pressing the mixture at 80-100 MPa (see RF patent for the invention No. 2131912, IPC C10L 5/44, publ. 06/20/1999).
Реализацию способа осуществляют с использованием оборудования, организованного в технологическую линию, в которую входят виброгрохоты с магнитными уловителями, бункеры разделяемых компонентов, измельчающие ножево- и молотковые дробилки, дозаторы, шнековые смесители и установка для прессования, в формовочных камерах которой установлено давление 100 МПа. Такое большое количество оборудования и необходимость выстраивания его в конвейерную линию требует наличия больших производственных площадей и приводит к усложнению технологического процесса получения топливных брикетов. Кроме того, для повышения теплотворной способности брикетов при достижении достаточных механических показателей в измельченную древесину добавляют экологически "грязные" высокоуглеродные добавки, что делает такие брикеты малопригодными для бытовых нужд, снижая их потребительские свойства.The implementation of the method is carried out using equipment organized in a production line, which includes vibrating screens with magnetic traps, hoppers of shared components, grinding knife and hammer crushers, batchers, screw mixers and a pressing unit, in the molding chambers of which a pressure of 100 MPa is set. Such a large amount of equipment and the need to build it into a conveyor line requires large production areas and complicates the process for producing fuel briquettes. In addition, to increase the calorific value of briquettes, while achieving sufficient mechanical properties, environmentally "dirty" high-carbon additives are added to the chopped wood, which makes such briquettes unsuitable for domestic needs, reducing their consumer properties.
Уровень техники в области устройств, предназначенных для прессования изделий, в том числе твердотопливных брикетов, характеризуется следующими техническими решениями.The prior art in the field of devices designed for pressing products, including solid fuel briquettes, is characterized by the following technical solutions.
Известно устройство для экструзионного прессования изделий (брикетов), включающее смонтированные на раме камеры загрузки, прессования, распрессовки и формирования изделия, пуансон с пустотообразователем и привод, при этом внутри камеры прессования размещено приспособление поперечного обжима порций, которое выполнено в виде смонтированных перед камерами распрессовки и формирования попарно установленных обжимных роликов с механизмами фиксации в виде храпового зацепления и путевых собачек, причем храповые колеса закреплены на торцах обжимных роликов, а путевые собачки смонтированы на корпусах камеры прессования (см. авт.св. СССР на изобретение №1781042, МПК В27N 3/28, опубл. 15.12.1992 г.).A device for extrusion pressing products (briquettes), including mounted on the frame of the chamber loading, pressing, extrusion and forming the product, a punch with a hollow core and a drive, while inside the pressing chamber there is a lateral crimping device, which is made in the form of mounted in front of the extrusion chambers and the formation of pairwise installed crimp rollers with locking mechanisms in the form of ratchet gears and track dogs, with ratchet wheels mounted on the ends crimp rollers, and the track dogs are mounted on the bodies of the pressing chamber (see ed. St. USSR for invention No. 1781042, IPC B27N 3/28, publ. 12/15/1992).
В известном устройстве процесс уплотнения осуществляется при возвратно-прямолинейном движении пуансона, т.е. рабочий процесс прессования чередуется с холостыми ходами пуансона, что снижает производительность всего цикла приготовления брикетов, не позволяет получить однородную плотность по всему объему изделий из-за наличия воздушных включений в изделии, снижая их потребительские свойства, и усложняет технологический процесс получения топливных брикетов за счет сложной конструкции привода для возвратно-поступательного движения рабочего органа.In the known device, the compaction process is carried out with the reciprocating motion of the punch, i.e. the pressing workflow alternates with the idle strokes of the punch, which reduces the productivity of the entire briquette preparation cycle, does not allow to obtain a uniform density over the entire volume of products due to the presence of air inclusions in the product, reducing their consumer properties, and complicates the process of obtaining fuel briquettes due to the complex drive design for reciprocating movement of the working body.
Известен шнековый пресс для получения древесных брикетов, включающий перфорированный корпус с прессующим шнеком, бункер с ворошителем, шнековый питатель, формующую матрицу с регулятором давления и привод, при этом пресс снабжен направляющим сушильным аппаратом, который закреплен на выходе формующей матрицы и выполнен в виде камеры, внутренняя поверхность которой имеет продольные гребни, вершины которых являются продолжением образующей поверхности матрицы (см. авт.св. СССР на изобретение №670455, МПК В29J 5/08, В30В 9/12, опубл. 30.06.1979 г.).A known screw press for producing wood briquettes, including a perforated casing with a pressing screw, a hopper with a agitator, a screw feeder, a forming matrix with a pressure regulator and a drive, the press is equipped with a guide drying device, which is fixed to the output of the forming matrix and is made in the form of a chamber, the inner surface of which has longitudinal ridges, the vertices of which are a continuation of the generatrix of the matrix surface (see ed. St. USSR for invention No. 670455, IPC B29J 5/08, B30B 9/12, publ. 30.06.1979).
Известен также шнековый пресс для брикетирования древесных отходов, включающий корпус с приемным отверстием и каналом для отвода брикетов и конический шнек, при этом в средней части шнека, по крайней мере, одна впадина между нитками имеет обратный конус, а впадины витков после участка с обратным конусом имеют радиус округления, последовательно увеличивающийся на постоянную величину (см. авт.св. СССР на изобретение №1152778, МПК В27N 3/20, В30В 9/12, опубл. 30.04.1985 г.).Also known is a screw press for briquetting wood waste, including a housing with a receiving hole and a channel for removing briquettes and a conical screw, while in the middle part of the screw, at least one cavity between the threads has a reverse cone, and the hollows of the turns after the section with a reverse cone have a radius of rounding, sequentially increasing by a constant value (see ed. St. USSR for invention No. 1152778, IPC B27N 3/20, B30V 9/12, publ. 04/30/1985).
Однако известные шнековые прессы, в которых древесные брикеты получают путем продавливания сырья прессующим штампом различной конфигурации, не обеспечивают однородное уплотнение материала до требуемой плотности по всему объему изделия, так как из-за недостаточного усилия пресса в брикетах остается часть воздуха, не удаленная при прессовании. Поэтому полученные брикеты имеют низкие потребительские свойства, например малую прочность, и проявляют тенденцию к измельчению. Кроме того, это снижает теплотворную способность брикетов.However, the known screw presses in which wood briquettes are obtained by forcing the raw material by a pressing stamp of various configurations do not provide uniform compaction of the material to the required density throughout the entire volume of the product, since due to insufficient pressing force, part of the air remains in the briquettes not removed during pressing. Therefore, the resulting briquettes have low consumer properties, for example low strength, and exhibit a tendency to grinding. In addition, it reduces the calorific value of briquettes.
В тоже время в области уплотнения строительных материалов известно устройство для уплотнения грунтов и бетонов, содержащее вертикальный вал, соединенный со ступицей, имеющей глухое наклонное отверстие, в котором свободно установлен шпиндель, на нижней части которого смонтирован наклонный к горизонту конический штамп, выполненный в виде отдельных равноотстоящих друг от друга и жестко соединенных между собой секторов. Такая схема рабочего органа позволяет подавать материал под рабочий орган в процессе уплотнения и обеспечивать непрерывность прессования (см. авт. св. СССР на изобретение №717211, МПК Е01С 19/24, опубл. 19.07.1977 г.).At the same time, in the field of compaction of building materials, a device for compaction of soils and concrete is known, comprising a vertical shaft connected to a hub having a blind inclined hole in which a spindle is freely mounted, on the lower part of which a conical stamp inclined to the horizon is mounted, made as separate equally spaced from each other and rigidly interconnected sectors. This scheme of the working body allows you to feed the material under the working body in the compaction process and ensure continuity of pressing (see ed. St. USSR for invention No. 717211, IPC E01C 19/24, publ. 07/19/1977).
Однако известное устройство не обеспечивает уплотнения материала до требуемой плотности из-за низкой однородности плотности по всему объему уплотняемых материалов, так как сектора штампа имеют коническую рабочую поверхность с разным радиусом кривизны, что снижает качество получаемой продукции из-за того, что вследствие недостаточного усилия пресса из-за свободного вращения вокруг своей оси в неоднородной плотности присутствует воздух, не удаленный при прессовании брикета.However, the known device does not provide compaction of the material to the required density due to the low uniformity of density over the entire volume of the materials to be sealed, since the stamp sectors have a conical working surface with different radius of curvature, which reduces the quality of the resulting product due to insufficient press force due to free rotation around its axis, air is present in the inhomogeneous density, which was not removed during briquette pressing.
Известно также устройство для формования трубчатых изделий из бетонных смесей (см. основное авт. св. СССР на изобретение №941188, МПК В28В 21/26, опубл. 30.01.1984 г.), которое состоит из наружной формы, вертикального подвижного сердечника, рабочего органа, выполненного в виде наклоненного по отношению к приводному валу конического штампа, позволяющего подавать уплотняемый материал под уплотняемую поверхность рабочего органа, а также известное устройство для формования трубчатых изделий из бетонных смесей (см. дополнительное авт. св. СССР на изобретение №1070009, МПК В28В 21/26, 1978 г.), которое снабжено отсекателями, установленными в нижней части формы, а приводной вал - ограничителем в виде кольцевого выступа.There is also known a device for forming tubular products from concrete mixtures (see the main ed. St. USSR for invention No. 941188, IPC В28В 21/26, publ. 01/30/1984), which consists of an external form, a vertical movable core, a worker a body made in the form of a conical stamp inclined with respect to the drive shaft, which makes it possible to feed the material to be sealed under the sealing surface of the working body, as well as the known device for forming tubular products from concrete mixtures (see the additional ed. St. USSR on the invention No. 1070009, MPK V28V 21/26, 1978), which is equipped with cutoffs installed in the lower part of the mold, and the drive shaft with a limiter in the form of an annular protrusion.
Известное устройство не позволяет обеспечивать непрерывность всего технологического процесса выпуска изделий, так как после формовки одного изделия происходит отсекание последнего и необходимо установку перемещать на новую позицию, что снижает производительность всего цикла изготовления изделий и усложняет технологический процесс их формования. Кроме того, так как рабочий орган не зафиксирован и перемещается на определенную заложенную длину, прочность брикетов снижается вследствие неравномерного уплотнения изделий по всему объему, что приводит к снижению потребительских свойств изделий.The known device does not allow for continuity of the entire technological process of product release, since after molding one product, the latter is cut off and the installation needs to be moved to a new position, which reduces the productivity of the entire product manufacturing cycle and complicates the process of forming them. In addition, since the working body is not fixed and moves to a certain embedded length, the strength of the briquettes decreases due to uneven compaction of the products throughout the volume, which leads to a decrease in consumer properties of the products.
Наиболее близким по достигаемому результату является известное устройство для прессования топливных брикетов из органического материала, включающее загрузочный бункер, перемешивающий вал с лопатками, стержень с комбинированным спиральным винтом, помещенным внутри, включая цилиндрические и конические детали и конический стержень, электрический нагреватель, режущий механизм и блок управления, также включает гильзу, установленную на валу, в который установлена матрица с коническим отверстием, на поверхности которой есть выступы. Гильза соединена с наконечником, на внешней поверхности которого установлен электрический нагреватель. Внутри наконечника установлена коническая гильза формования, внутренний поверхностный профиль входного отверстия которой соответствует профилю гильзы, а выходной профиль постепенно переходит в многогранный профиль. Также внутри наконечника находится гильза, соединенная с формующей матрицей, имеющей многогранный канал, который является продолжением формующего профиля канала матрицы. В теле формующей матрицы имеются отверстия, соединенные с продольными каналами, сделанными на внешних поверхностях матрицы. Режущий механизм смонтирован на опорной плите, которая установлена на выходном конце наконечника (см. патент Республики Молдовы на изобретение №MD 1719, МПК В30В 9/14; В30В 9/12, опубл. 31.08.2001 г.).The closest to the achieved result is a known device for pressing fuel briquettes made of organic material, including a hopper, a mixing shaft with blades, a rod with a combined spiral screw placed inside, including cylindrical and conical parts and a conical rod, an electric heater, a cutting mechanism and a block The control also includes a sleeve mounted on a shaft in which a matrix with a conical hole is installed, on the surface of which there are protrusions. The sleeve is connected to a tip, on the outer surface of which an electric heater is installed. A conical molding sleeve is installed inside the tip, the inner surface profile of the inlet of which corresponds to the profile of the sleeve, and the output profile gradually turns into a multifaceted profile. Also inside the tip is a sleeve connected to a forming matrix having a multifaceted channel, which is a continuation of the forming channel profile of the matrix. The body of the forming matrix has holes connected to longitudinal channels made on the outer surfaces of the matrix. The cutting mechanism is mounted on a base plate, which is installed on the output end of the tip (see the patent of the Republic of Moldova for invention No. MD 1719, IPC B30B 9/14; B30B 9/12, publ. 31.08.2001).
Недостатками известного устройства для прессования топливных брикетов являются следующие: сложность конструкции, которая диктуется применяемым способом уплотнения исходного материала (шнековый пресс с цилиндрической и конической частями формующей матрицы), что в свою очередь усложняет технологический процесс приготовления брикетов и снижает надежность оборудования; низкая прочность спрессованного материала из-за неоднородности плотности по всему объему брикета, что отрицательно влияет на теплотворную способность брикетов, прессуемых на шнековых прессах.The disadvantages of the known device for pressing fuel briquettes are as follows: the complexity of the design, which is dictated by the used method of compaction of the starting material (screw press with cylindrical and conical parts of the forming matrix), which in turn complicates the process of preparing briquettes and reduces the reliability of the equipment; low strength of the pressed material due to the heterogeneity of density over the entire volume of the briquette, which negatively affects the calorific value of briquettes pressed on screw presses.
Основной задачей настоящего изобретения, на решение которой направлены предложенные способ получения твердотопливных брикетов и устройство для прессования твердотопливных брикетов из органического материала, является повышение потребительских свойств брикетов из отходов органических волокнистых материалов и упрощение технологического процесса их приготовления.The main objective of the present invention, the solution of which is proposed by the method of producing solid fuel briquettes and a device for pressing solid fuel briquettes from organic material, is to increase the consumer properties of briquettes from waste organic fibrous materials and simplify the process of their preparation.
Единым техническим результатом, достигаемым при решении настоящей задачи при осуществлении группы изобретений, является повышение качества твердотопливных брикетов за счет обеспечения однородной плотности по всему объему брикета и улучшения их теплотворной способности.The single technical result achieved in solving this problem when implementing the group of inventions is to improve the quality of solid fuel briquettes by ensuring uniform density throughout the volume of the briquette and improving their calorific value.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения твердотопливных брикетов, включающем измельчение органического материала, сушку, смешение компонентов смеси и последующее прессование в брикеты, при этом смесь содержит древесные отходы и органическое связующее, согласно изобретению органический материал измельчают до фракции в пределах 0,1-5 мм, сушат до влажности 9-14%, перемешивают с расплавленным органическим связующим, прессуют при удельном давлении в пределах 30,0-40,0 МПа, при этом в качестве древесных отходов используют опилки чистой древесины, и смесь дополнительно содержит отходы табачной пыли и лузгу зерновую при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:The specified technical result is achieved by the fact that in the method of producing solid fuel briquettes, including grinding organic material, drying, mixing the components of the mixture and subsequent pressing into briquettes, the mixture contains wood waste and an organic binder, according to the invention, the organic material is ground to a fraction within 0, 1-5 mm, dried to a moisture content of 9-14%, mixed with a molten organic binder, pressed at a specific pressure in the range of 30.0-40.0 MPa, while using wood waste sawdust of pure wood is used, and the mixture additionally contains tobacco dust waste and grain husk in the following ratio of mixture components, wt.%:
опилки чистой древесины - 25-30,sawdust of pure wood - 25-30,
отходы табачной пыли - 10-15,tobacco dust waste - 10-15,
лузга зерновая - 10-15,grain husk - 10-15,
указанное органическое связующее - 40-55.the specified organic binder is 40-55.
В качестве органического связующего используют либо низкоплавкий нефтяной остаток, либо среднеплавкий нефтяной остаток, либо отходы стеаринового производства жировой промышленности. При этом в качестве отходов стеаринового производства может быть использован гудрон жирных кислот.As an organic binder, either a low-melting oil residue, or a medium-melting oil residue, or waste stearin from the fat industry is used. At the same time, a tar of fatty acids can be used as waste of stearic production.
В основе технологии производства композиционных твердотопливных брикетов лежит процесс прессования мелко измельченных фракций, в пределах от 0,1 до 5 мм, отходов органических волокон влажностью 9-14%, например табачной пыли, опилок чистой древесины (хвойных и лиственных пород). При фракционном составе более 5 мм поверхность брикета может выглядеть шероховатой, произойдет нарушение структуры брикета, что приведет к растрескиванию и хрупкости образца, снижая потребительские свойства брикета. Фракционный состав менее 0,01 мм использовать нецелесообразно, так как для заполнения пустот между отдельными частицами фракций достаточно фракции 0,1 мм. Кроме того, получение фракционного состава менее 0,1 мм приведет к нецелесообразному усложнению и удорожанию способа вследствие дополнительного измельчения, а также это приводит к увеличению свободной поверхности заполнителя и к необходимости увеличения количества органического связующего. Экспериментально установлено, что при влажности отходов органических волокон, лежащей в диапазоне 9-14% происходит хорошее прессование брикетов предложенным устройством для брикетирования твердотопливных брикетов. При влажности ниже 9% происходит растрескивание брикетов, а при влажности выше 14% - повышенная крошимость брикетов.The technology for the production of composite solid fuel briquettes is based on the process of pressing finely ground fractions, ranging from 0.1 to 5 mm, of organic fiber waste with a moisture content of 9-14%, such as tobacco dust, sawdust of clean wood (coniferous and deciduous species). With a fractional composition of more than 5 mm, the surface of the briquette may appear rough, a violation of the structure of the briquette will occur, which will lead to cracking and fragility of the sample, reducing the consumer properties of the briquette. A fractional composition of less than 0.01 mm is impractical to use, since a 0.1 mm fraction is sufficient to fill the voids between the individual particles of the fractions. In addition, obtaining a fractional composition of less than 0.1 mm will lead to inappropriate complication and cost of the method due to additional grinding, and this also leads to an increase in the free surface of the aggregate and the need to increase the amount of organic binder. It has been experimentally established that when the moisture content of organic fiber waste lies in the range of 9-14%, briquettes are pressed well by the proposed device for briquetting solid fuel briquettes. At a moisture content below 9%, cracking of briquettes occurs, and at a humidity above 14%, increased crumbling of briquettes occurs.
При этом опилки чистой древесины и других органических волокон перемешиваются с расплавленным органическим связующим, например низко или среднеплавким нефтяным остатком или отходами стеаринового производства жировой промышленности, до получения однородной массы, прессуются при удельном давлении 30-40 МПа до получения плотности брикета не менее 1 г/см3.At the same time, sawdust of pure wood and other organic fibers is mixed with a molten organic binder, for example, low or medium melting oil residue or waste from stearin production of the fat industry, until a homogeneous mass is obtained, are pressed at a specific pressure of 30-40 MPa to obtain a briquette density of at least 1 g / cm 3 .
Соотношение органических волокон и органического связующего определяется экспериментально при проведении серии экспериментов и при получении наиболее качественно уплотненных брикетов, которые не крошатся и не растрескиваются, имеют плотность не менее 1 г/см3 и держат форму брикета, который имеет однородную плотность по объему, при этом интенсивность горения зависит от распределения плотности по объему брикета.The ratio of organic fibers and organic binder is determined experimentally in a series of experiments and in obtaining the most high-quality compacted briquettes that do not crumble and do not crack, have a density of at least 1 g / cm 3 and keep the shape of a briquette that has a uniform density in volume, while combustion rate depends on the density distribution over the briquette volume.
Экспериментально установлено, что качественное уплотнение (плотность брикета не менее 1 г/см3) достигается при удельном давлении в пределах 30,0-40,0 МПа. Этот интервал удельных давлений выбран при использовании в комбинации различных отходов, т.е. для каждой комбинации свое удельное давление, но в данном интервале давлений. При давлении ниже 30 МПа наблюдается повышенная крошимость брикетов, а при давлении выше 40 МПа - растрескивание брикетов за счет внутренних напряжений. При этом в твердотопливном брикете соотношение органического материала и органического связующего подбирается опытным путем в зависимости от фракционного состава подаваемой смеси в устройство для изготовления брикетов.It was experimentally established that high-quality compaction (briquette density of at least 1 g / cm 3 ) is achieved at a specific pressure in the range of 30.0-40.0 MPa. This specific pressure range is selected when used in combination with various wastes, i.e. each combination has its own specific pressure, but in a given pressure range. At a pressure below 30 MPa there is an increased crumbling of briquettes, and at a pressure above 40 MPa, cracking of briquettes due to internal stresses is observed. In this case, in a solid fuel briquette, the ratio of organic material and organic binder is selected empirically, depending on the fractional composition of the feed mixture into the device for the production of briquettes.
В результате проведенных исследований было установлено оптимальное соотношение предложенных компонентов, входящих в состав композиционного твердотопливного брикета, которое зависит от нескольких факторов, а именно от вязкости связующего, фракционного и гранулометрического состава органического материала.As a result of the studies, it was found that the optimal ratio of the proposed components included in the composition of the composite solid fuel briquette, which depends on several factors, namely the viscosity of the binder, fractional and particle size distribution of the organic material.
Введение в состав для брикетированного топлива мелкофракционной смеси табачной пыли менее 10% и лузги зерновой менее 10% приводит к тому, что брикет становится менее плотным, так как нет полного заполнения мелкой фракцией табачной пыли и лузги зерновой пустот, между крупными фракциями древесных опилок, при этом ухудшается форма брикета из-за нечетких граней. Увеличение концентрации мелкой фракции табачной пыли более 15% и лузги более 15% приводит к растрескиванию брикета после выхода из устройства для прессования брикетов, вследствие чего увеличивается процент брака в процессе изготовления готовых изделий.The introduction into the composition for briquetted fuel of a fine-grained mixture of tobacco dust of less than 10% and husk of grain less than 10% leads to the fact that the briquette becomes less dense, since there is no complete filling with a fine fraction of tobacco dust and husk of grain voids between large fractions of wood chips, this worsens the shape of the briquette due to fuzzy edges. An increase in the concentration of the fine fraction of tobacco dust by more than 15% and husk by more than 15% leads to cracking of the briquette after exiting the briquette pressing device, thereby increasing the percentage of rejects during the manufacturing of finished products.
Введение в состав для брикетированного топлива отходов чистой древесины в виде опилок менее 25% нецелесообразно, поскольку пространственная структура топливного брикета полностью не заполняется. При увеличении концентрации опилок чистой древесины более 30% возрастает граница раздела фаз табачной пыли, лузги зерновой - опилки чистой древесины. При этом из-за наличия в смеси большого количества опилок снижается теплотворная способность топливного брикета и возрастает крошимость получаемых брикетов.The introduction of pure wood waste in the form of sawdust into the composition for briquetted fuel of less than 25% is impractical, since the spatial structure of the fuel briquette is not completely filled. With an increase in the concentration of pure wood sawdust by more than 30%, the phase separation boundary of tobacco dust increases, and husk of grain - sawdust of pure wood. Moreover, due to the presence of a large number of sawdust in the mixture, the calorific value of the fuel briquette decreases and the crumbiness of the resulting briquettes increases.
Введение в состав для брикетированного топлива органического связующего менее 40%, ввиду того что происходит неполное смачивание органического материала, приводит к тому, что брикет не может обладать одинаковой плотностью по всему объему и разрушается в месте, где смачивания органическим связующим не произошло. При увеличении концентрации органического связующего более 55% при прессовании происходит выдавливание лишнего органического связующего, которое при этом попадает в брикет и изменяет однородность плотности по объему и в местах, где плотность снижена из-за лишнего органического связующего, в результате чего брикет разрушается. Т.е. из-за неоднородной плотности брикет разрушается раньше времени, быстрее прогорает и время отдачи им тепла меньше, соответственно теплотворная способность брикета будет меньше.The introduction of an organic binder into the composition for briquetted fuel is less than 40%, due to the incomplete wetting of the organic material, which leads to the fact that the briquette cannot have the same density throughout the volume and is destroyed in the place where wetting with the organic binder did not occur. When the concentration of the organic binder increases by more than 55% during pressing, the excess organic binder is extruded, which then enters the briquette and changes the density uniformity in volume and in places where the density is reduced due to excess organic binder, as a result of which the briquette is destroyed. Those. Due to the inhomogeneous density, the briquette is destroyed prematurely, burns out faster and the heat transfer time to them is less, so the calorific value of the briquette will be less.
Отходы нефтепродуктов входят в состав брикета как органическое связующее, т.е. их доля в брикете такова, что при сгорании не наносит какого-либо вреда, а выбросы загрязняющих веществ ниже ПДК в несколько раз. При этом температура плавления органического связующего следующая: низкоплавкий нефтяной остаток - 35°С, среднеплавкий нефтяной остаток - 40°С, отходы стеаринового производства жировой промышленности - 34°С.Waste oil products are part of the briquette as an organic binder, i.e. their share in the briquette is such that during combustion it does not cause any harm, and emissions of pollutants below the MPC are several times. The melting temperature of the organic binder is as follows: low-melting oil residue - 35 ° C, medium-melting oil residue - 40 ° C, waste stearin from the fat industry - 34 ° C.
Получение топливных брикетов по предложенному способу с учетом состава и соотношения компонентов смеси исключает необходимость значительного нагрева (т.е. выше 40°С) приготовленной смеси в процессе прессования и охлаждения брикетов после уплотнения, что намного удешевляет и упрощает технологический процесс и повышает производительность всего цикла приготовления твердотопливных брикетов из отходов производства, преимущественно из древесных отходов и других органических волокнистых материалов.Obtaining fuel briquettes according to the proposed method, taking into account the composition and ratio of the components of the mixture, eliminates the need for significant heating (i.e. above 40 ° C) of the prepared mixture in the process of pressing and cooling the briquettes after compaction, which greatly reduces the cost and simplifies the process and increases the productivity of the entire cycle preparation of solid fuel briquettes from industrial waste, mainly from wood waste and other organic fibrous materials.
В известных способах получения топливных брикетов из органического волокнистого материала нагрев при прессовании нужен для того, чтобы при нагревании до температуры 163°С из древесины выделялся лигнин, как связующее. В предложенном способе перед прессованием органический материал измельчают, сушат и перемешивают с органическим связующим, разогретым до его температуры плавления. Поэтому не нужно дополнительно нагревать всю брикетируемую смесь и соответственно не нужно охлаждать брикеты после уплотнения, что упрощает известные способы производства брикетов и позволяет снизить энергозатраты и временные затраты, так как отдельно органическое связующее быстрее плавится, чем в составе смеси.In known methods for producing fuel briquettes from organic fibrous material, pressing heating is necessary so that when heated to a temperature of 163 ° C, lignin is released from the wood as a binder. In the proposed method, before pressing, the organic material is crushed, dried and mixed with an organic binder, heated to its melting point. Therefore, it is not necessary to additionally heat the entire briquetted mixture and, accordingly, it is not necessary to cool the briquettes after compaction, which simplifies the known methods for producing briquettes and reduces energy costs and time costs, since separately the organic binder melts faster than in the mixture.
Предложенный способ получения твердотопливных брикетов иллюстрируется следующим примером.The proposed method for producing solid fuel briquettes is illustrated by the following example.
В качестве органических волокнистых материалов были взяты опилки чистой древесины, отходы табачной пыли, лузги зерновой, а в качестве органического связующего - отходы стеаринового производства жировой промышленности. При этом в качестве отходов стеаринового производства был использован гудрон жирных кислот. Было взято следующее соотношение компонентов смеси, мас.%: опилки чистой древесины - 28; отходы табачной пыли - 12,5; лузга зерновая - 12,5; органическое связующее - 47. Фракционный состав органических волокнистых материалов, входящих в состав смеси, был взят следующий: опилки чистой древесины - 5 мм; отходы табачной пыли - 0,1 мм; лузга зерновая - 0,1 мм. Органическое связующее (отходы стеаринового производства жировой промышленности) было расплавлено при достижении температуры 40°С. Затем органические волокнистые материалы и органическое связующее были перемешаны в обычной мешалке до получения однородной массы. Затем смесь (влажностью 10%) подавалась на устройство для изготовления твердотопливных брикетов, где происходил процесс прессования при удельном давлении 34 МПа.Sawdust of pure wood, waste of tobacco dust, husks of grain were taken as organic fibrous materials, and waste of stearin production of the fat industry was used as an organic binder. At the same time, a tar of fatty acids was used as waste of stearic production. The following ratio of the components of the mixture was taken, wt.%: Sawdust of pure wood - 28; tobacco dust waste - 12.5; grain husk - 12.5; organic binder - 47. The fractional composition of the organic fibrous materials that make up the mixture was taken as follows: sawdust of pure wood - 5 mm; tobacco dust waste - 0.1 mm; grain husk - 0.1 mm. Organic binder (waste from stearin production of the fat industry) was melted at a temperature of 40 ° C. Then the organic fibrous materials and the organic binder were mixed in a conventional mixer until a homogeneous mass was obtained. Then the mixture (with a moisture content of 10%) was supplied to the device for the production of solid fuel briquettes, where the pressing process took place at a specific pressure of 34 MPa.
Плотность полученных брикетов была равна 1,1 г/см3, что обеспечивает четкость граней полученных брикетов. Такая рациональная форма топливных брикетов была удобна для использования в качестве твердого топлива при их сжигании.The density of the obtained briquettes was 1.1 g / cm 3 , which ensures the clarity of the faces of the obtained briquettes. Such a rational form of fuel briquettes was convenient for use as solid fuel for burning them.
Композиционный твердотопливный брикет из отходов производства имеет температуру воспламенения 245°С и температуру самовоспламенения 345°С, согласно стандарту ГОСТ 12.1.044-89 "Пожаровзрывоопасность веществ и материалов. Номенклатура показателей и методы их определения" (см. пп.4.3, 4.7 и 4.9) относится к материалам горючим средней воспламеняемости.Composite solid fuel briquette from industrial wastes has an ignition temperature of 245 ° С and a self-ignition temperature of 345 ° С, according to the standard GOST 12.1.044-89 "Fire and explosion hazard of substances and materials. Nomenclature of indicators and methods for their determination" (see paragraphs 4.3, 4.7 and 4.9 ) refers to combustible materials of medium flammability.
Брикет, полученный по предложенной технологии, обладает гидрофобными свойствами, т.е. он не намокает в воде из-за применения в качестве органического связующего отходов стеаринового производства, увеличивается время его прогорания в несколько раз (по сравнению с прототипом) и увеличивается время отдачи им тепла, при этом брикет имеет теплотворную способность 29,45 МДж/кг.The briquette obtained by the proposed technology has hydrophobic properties, i.e. it does not get wet in water due to the use of stearin production as an organic binder, its burnout time increases by several times (compared with the prototype) and the time it takes to transfer heat to it increases, while the briquette has a calorific value of 29.45 MJ / kg.
Положительным аспектом при использовании композиционных твердотопливных брикетов в качестве топлива является их минимальное влияние на окружающую среду при сгорании по сравнению с классическим твердым топливом (отсутствие шлаков, повышенной задымленности и других канцерогенных веществ) при почти одинаковой теплотворной способности, как, например, кокс, но в 15 раз меньшим содержанием пепла (макс. 1,2%), который можно использовать в виде экологически чистого минерального удобрения.A positive aspect when using composite solid fuel briquettes as a fuel is their minimal impact on the environment during combustion compared to classic solid fuel (the absence of slag, increased smoke and other carcinogens) with almost the same calorific value, such as coke, but in 15 times lower ash content (max. 1.2%), which can be used as an environmentally friendly mineral fertilizer.
Указанный технический результат достигается также тем, что устройство для прессования твердотопливных брикетов из органического материала согласно изобретению включает корпус с приемной воронкой, приводной вал, соединенный со ступицей, имеющей наклонное отверстие, в котором свободно установлен шпиндель, на нижней части которого смонтирован наклонный к оси вала штамп с конической уплотняющей поверхностью, при этом штамп выполнен с пазами для подачи уплотняемого материала под уплотняющую поверхность рабочего органа, в нижней части корпуса установлены отсекатели и матрица, имеющая калиброванные отверстия, размер которых соответствует поперечному размеру брикетов, причем на конической поверхности штампа установлены прессующие кулачки, имеющие размеры, соответствующие размерам калиброванных отверстий матрицы, в которые они входят при сферическом движении штампа, а приводной вал зафиксирован от возможности вертикального перемещения, при этом штамп выполнен с возможностью прессования при удельном давлении в пределах 30,0-40,0 МПа.The specified technical result is also achieved by the fact that the device for pressing solid fuel briquettes made of organic material according to the invention includes a housing with a receiving funnel, a drive shaft connected to a hub having an inclined hole in which a spindle is freely mounted, on the lower part of which is mounted inclined to the shaft axis a stamp with a conical sealing surface, wherein the stamp is made with grooves for feeding the material to be sealed under the sealing surface of the working body, in the lower part to of the housing, cut-offs and a matrix having calibrated holes are installed, the size of which corresponds to the transverse size of the briquettes, and on the conical surface of the stamp there are pressing cams having dimensions corresponding to the dimensions of the calibrated matrix holes into which they enter during the spherical movement of the stamp, and the drive shaft is fixed from the possibility vertical movement, while the stamp is made with the possibility of pressing at a specific pressure in the range of 30.0-40.0 MPa.
Введение матрицы, имеющей калиброванные отверстия, позволяет получать твердотопливные брикеты с определенным поперечным размером, т.е. соответствующим калиброванным отверстиям. Однородность плотности брикета обеспечивается за счет трения брикета о стенки матрицы и скорости его продвижения в ней.The introduction of a matrix having calibrated holes allows to obtain solid fuel briquettes with a certain transverse size, i.e. corresponding calibrated holes. The uniformity of the briquette density is ensured due to the friction of the briquette on the matrix wall and the speed of its advancement in it.
Сферическое движение штампа позволяет одновременно подавать смесь под прессующие кулачки, закрепленные на секторах конического штампа, и уплотнять брикетируемую смесь. Фиксация приводного вала от осевого перемещения обеспечивает непрерывное перемещение уплотненной смеси через матрицу с калиброванными отверстиями, что приводит к непрерывности процесса брикетирования, получению однородной структуры брикетов и повышению производительности всего цикла изготовления твердотопливных брикетов. Производительность повышается при увеличении вращения рабочего органа, и чем больше частота вращения, тем больше производительность. В результате повышается качество твердотопливных брикетов за счет обеспечения однородной плотности брикетов по всему объему, приводя к улучшению их теплотворной способности, вследствие отсутствия воздуха в брикете при прессовании, что влияет на повышение однородной плотности, а однородная плотность влияет на повышение его теплотворной способности.The spherical movement of the stamp allows you to simultaneously feed the mixture under the pressing cams, mounted on the sectors of the conical stamp, and to compact the briquetted mixture. Fixing the drive shaft from axial movement provides continuous movement of the compacted mixture through the matrix with calibrated holes, which leads to the continuity of the briquetting process, obtaining a uniform briquette structure and increasing the productivity of the entire production cycle of solid fuel briquettes. Productivity increases with increasing rotation of the working body, and the higher the frequency of rotation, the greater the productivity. As a result, the quality of solid fuel briquettes increases by ensuring a uniform density of briquettes throughout the volume, leading to an improvement in their calorific value, due to the lack of air in the briquette during pressing, which affects an increase in uniform density, and a uniform density affects an increase in its calorific value.
Такое выполнение устройства позволяет получать однородную плотность брикета по всей толщине за счет уплотнения его малыми порциями, непрерывно подаваемыми под прессующие кулачки конического штампа. При этом воздух, присутствующий в уплотняющейся смеси брикета, выдавливается прессующими кулачками, которые имеют размер калиброванных отверстий матрицы, исключающих выжимание смеси из пространства под кулачками, а конический штамп обкатывает смесь в соответствии с кинематикой сферического движения, обеспечивающей исключение движения штампа с юзом.This embodiment of the device allows to obtain a uniform density of the briquette over the entire thickness due to its compaction in small portions, continuously supplied under the pressing cams of the conical stamp. At the same time, the air present in the compacting mixture of the briquette is squeezed out by pressing cams, which have the size of calibrated matrix holes that exclude the squeezing of the mixture from the space under the cams, and the conical stamp rolls the mixture in accordance with the kinematics of spherical motion, which ensures the exclusion of the movement of the stamp with the use.
Размеры топливного брикета, изготовленного при "чистом" прессовании, ограничены по толщине, определяемой глубиной рабочей зоны (зоны распространения напряжений) под штампом. Размеры топливного брикета, изготовленного в экструзионных прессах, также ограничены по сечению, так как при сечении больше 50 мм наблюдается неравномерная (неоднородная) плотность образца по объему и необходимость больших уплотняющих усилий, что усложняет конструкцию оборудования и увеличивает энергозатраты.The dimensions of the fuel briquette made by "clean" pressing are limited in thickness, determined by the depth of the working zone (stress propagation zone) under the stamp. The dimensions of a fuel briquette made in extrusion presses are also limited in cross-section, since with a cross-section greater than 50 mm there is an uneven (non-uniform) density of the sample in volume and the need for large sealing forces, which complicates the design of the equipment and increases energy costs.
Топливные брикеты, изготовленные с помощью предложенного устройства, получаются любой длины и любого сечения без каких-либо больших конструктивных изменений с однородной плотностью по всему объему брикета.Fuel briquettes made using the proposed device are obtained of any length and any section without any large design changes with a uniform density throughout the entire volume of the briquette.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 приведено устройство для прессования твердотопливных брикетов из органического материала, вид сбоку, схематический разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a device for pressing solid fuel briquettes from organic material, side view, schematic section; figure 2 is a section aa in figure 1.
Позиции на чертежах обозначают следующее: 1 - корпус с приемной воронкой; 2 - приводной вал с наклонной ступицей; 3 - конический штамп с прессующими кулачками; 4 - пазы конического штампа; 5 - привод; 6 - матрица с калиброванными отверстиями; 7 - зона прессования брикета; 8 - отсекатель.The positions in the drawings indicate the following: 1 - housing with a receiving funnel; 2 - a drive shaft with an inclined hub; 3 - conical stamp with pressing cams; 4 - grooves of a conical stamp; 5 - drive; 6 - matrix with calibrated holes; 7 - briquette pressing zone; 8 - cutter.
Устройство для прессования твердотопливных брикетов из органического материала содержит корпус 1 с приемной воронкой, приводной вал 2 с наклонной ступицей. Ступица имеет отверстие, в котором свободно установлен шпиндель. На нижней части шпинделя смонтирован наклонный к оси вала 2 штамп 3 с конической уплотняющей поверхностью с прессующими кулачками (фиг.1). Штамп 3 выполнен с пазами 4 для подачи уплотняемого материала под уплотняющую поверхность рабочего органа, имеющую прессующие кулачки (фиг.2). Приводной вал 2 с наклонной ступицей, зафиксированный от возможности вертикального перемещения, получает вращение от привода 5, например, содержащего электрический двигатель.A device for pressing solid fuel briquettes made of organic material comprises a housing 1 with a receiving funnel, a drive shaft 2 with an inclined hub. The hub has an opening in which the spindle is freely mounted. A stamp 3 inclined to the axis of the shaft 2 is mounted on the lower part of the spindle with a conical sealing surface with pressing cams (Fig. 1). The stamp 3 is made with grooves 4 for feeding the material to be sealed under the sealing surface of the working body, having pressing cams (figure 2). The drive shaft 2 with an inclined hub, fixed from the possibility of vertical movement, receives rotation from the drive 5, for example, containing an electric motor.
В нижней части корпуса 1 установлена матрица 6 с калиброванными отверстиями, соответствующими форме и поперечному размеру твердотопливных брикетов, выдавленных из зоны прессования 7. Прессующие кулачки имеют размеры, соответствующие размерам калиброванных отверстий матрицы 6, в которые они входят при сферическом движении штампа 3.In the lower part of the housing 1, a matrix 6 is installed with calibrated holes corresponding to the shape and transverse size of the solid fuel briquettes extruded from the pressing zone 7. The pressing cams have sizes corresponding to the dimensions of the calibrated holes of the matrix 6 into which they enter during the spherical movement of the stamp 3.
В нижней части корпуса 1 установлены отсекатели 8, которые срабатывают при достижении заданной длины брикета, перемещаясь в горизонтальной плоскости, и срезают выдавленные из зоны прессования 7 брикеты. При этом отсеченный брикет заданной длины падает вниз, а часть уплотняемого материала находится в штампе до момента достижения заданной длины спрессованных твердотопливных брикетов (фиг.1 и 2).Cutters 8 are installed in the lower part of the housing 1, which are triggered when the specified briquette length is reached, moving in a horizontal plane, and the briquettes extruded from the pressing zone 7 are cut. In this case, the cut-off briquette of a given length falls down, and a part of the material being sealed is in the stamp until the specified length of the compressed solid fuel briquettes is reached (Figs. 1 and 2).
Приведенный пример описания конструкции устройства для прессования брикетов реализует предложенный способ получения твердотопливных брикетов.The above example of the design of a device for pressing briquettes implements the proposed method for producing solid fuel briquettes.
Устройство для прессования твердотопливных брикетов из органического материала работает следующим образом.A device for pressing solid fuel briquettes from organic material works as follows.
Подготовленная смесь органического материала и органического связующего при следующем соотношении компонентов, мас.%: опилки чистой древесины - 25-30, отходы табачной пыли - 10-15, лузга зерновая - 10-15, разогретое до температуры плавления органическое связующее (в качестве которого используют либо низкоплавкий нефтяной остаток, либо среднеплавкий нефтяной остаток, либо отходы стеаринового производства жировой промышленности) - 40-55, засыпается в приемную воронку корпуса 1, в нижней части которого установлена матрица 6 с калиброванными отверстиями. Калиброванные отверстия в начале уплотнения перекрыты отсекателями 8. Это позволяет исключить просыпание смеси из зоны уплотнения 7 в начале прессования. При включении привода 5, начинает вращаться приводной вал 2 с наклонной ступицей. Приводной вал 2 зафиксирован от возможности вертикального перемещения.A prepared mixture of organic material and organic binder in the following ratio of components, wt.%: Sawdust of pure wood - 25-30, tobacco dust waste - 10-15, grain husk - 10-15, organic binder heated to the melting temperature (which is used as either a low-melting oil residue, or a medium-melting oil residue, or waste from stearin production of the fat industry) - 40-55, is poured into a receiving funnel of housing 1, in the lower part of which a matrix 6 with calibrated holes is installed mi The calibrated holes at the beginning of the seal are blocked by shutoffs 8. This eliminates the spillage of the mixture from the seal zone 7 at the beginning of pressing. When you turn on the drive 5, the drive shaft 2 begins to rotate with an inclined hub. The drive shaft 2 is fixed from the possibility of vertical movement.
На наклонной ступице установлен с возможностью вращения штамп 3 с прессующими кулачками и с пазами 4, через которые смесь попадает под уплотняемую поверхность. При этом конический штамп 3, перекатываясь по уплотняемому материалу, проталкивает смесь в калиброванные отверстия матрицы 6 и прессует его порциями в замкнутом объеме прессующими кулачками, установленными на штампе 3. Прессующие кулачки имеют размеры, соответствующие размерам калиброванных отверстий матрицы 6, в которые они входят при сферическом движении штампа 3. Штамп 3 выполнен с возможностью прессования брикетов при удельном давлении в пределах 30,0-40,0 МПа.A stamp 3 with pressing cams and grooves 4, through which the mixture falls under the sealing surface, is mounted rotatably on the inclined hub. In this case, the conical stamp 3, rolling on the material being sealed, pushes the mixture into the calibrated holes of the matrix 6 and compresses it in portions in a closed volume by the pressing cams mounted on the stamp 3. The pressing cams have dimensions corresponding to the dimensions of the calibrated holes of the matrix 6, into which they enter spherical movement of the stamp 3. Stamp 3 is made with the possibility of pressing briquettes at a specific pressure in the range of 30.0-40.0 MPa.
При достижении заданной плотности образца (1 г/см3) срабатывают отсекатели 8 и открывают отверстия матрицы 6, обеспечивая выдавливание спрессованного в зоне уплотнения 7 брикета. В результате такого движения штампа 3 происходит периодическое накатывание кулачков штампа 3 на материал, непрерывно подаваемый в калиброванные отверстия матрицы 6. При достижении заданной длины брикета отсекатели 8 срезают выдавленные из зоны уплотнения 7 твердотопливные брикеты.Upon reaching the specified density of the sample (1 g / cm 3 ) cut-offs 8 are activated and the holes of the matrix 6 are opened, ensuring the extrusion of the briquette pressed in the seal zone 7. As a result of this movement of the stamp 3, the cams of the stamp 3 are periodically rolled onto the material continuously fed into the calibrated holes of the die 6. When the specified briquette length is reached, the cut-offs 8 cut the solid fuel briquettes extruded from the seal zone 7.
При использовании малотоксичных твердотопливных брикетов для различных отраслей промышленности и коммунально-бытовых нужд снижаются выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при их сжигании, что уменьшает отрицательное влияние на природную среду. Изобретение позволяет также упростить технологический процесс получения твердотопливных брикетов за счет исключения операции нагревания до высоких температур (т.е. выше 40°С) приготовленной смеси в процессе прессования брикетов и охлаждения брикетов после уплотнения, а также повысить производительность всего технологического цикла и исключить применение дорогостоящих веществ, так как используются отходы производства, преимущественно древесные отходы и отходы других органических волокнистых материалов.When using low-toxic solid fuel briquettes for various industries and household needs, emissions of pollutants into the atmosphere are reduced when they are burned, which reduces the negative impact on the environment. The invention also allows to simplify the process for producing solid fuel briquettes by eliminating the operation of heating to high temperatures (i.e. above 40 ° C) of the prepared mixture in the process of pressing briquettes and cooling the briquettes after compaction, as well as to increase the productivity of the entire technological cycle and eliminate the use of expensive substances, since industrial wastes are used, mainly wood wastes and wastes from other organic fibrous materials.
Изготовленные по предложенной технологии композиционные твердотопливные брикеты могут быть использованы в качестве топлива в различных отраслях промышленности, а также во всех отопительных системах, использующих твердое топливо, например котлы, титаны, в том числе железнодорожных вагонов; бытовые печи; другие отопительные системы, использующие твердое топливо, как энергоноситель; в жилищно-коммунальном хозяйстве для отопления (в домах, дачах, каминах, фермах, теплицах, саунах), в заводских котельных и ТЭЦ.Composite solid fuel briquettes made according to the proposed technology can be used as fuel in various industries, as well as in all heating systems using solid fuel, for example boilers, titans, including railway cars; household stoves; other heating systems using solid fuel as an energy source; in housing and communal services for heating (in houses, cottages, fireplaces, farms, greenhouses, saunas), in factory boiler rooms and thermal power plants.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006144272/04A RU2330063C1 (en) | 2006-12-14 | 2006-12-14 | Method of obtaining solid fuel briquettes and device for pressing solid fuel briquettes from organic material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006144272/04A RU2330063C1 (en) | 2006-12-14 | 2006-12-14 | Method of obtaining solid fuel briquettes and device for pressing solid fuel briquettes from organic material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2330063C1 true RU2330063C1 (en) | 2008-07-27 |
Family
ID=39811053
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006144272/04A RU2330063C1 (en) | 2006-12-14 | 2006-12-14 | Method of obtaining solid fuel briquettes and device for pressing solid fuel briquettes from organic material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2330063C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2474097A (en) * | 2009-09-16 | 2011-04-06 | Pavel Slipchenko | Biomass processing system |
| RU2453585C2 (en) * | 2010-06-18 | 2012-06-20 | Тэ Хун ГВОН | Solid fuel, fuel brick and method of its making |
| RU2556226C1 (en) * | 2014-07-02 | 2015-07-10 | Общество с Ограниченной Ответственностью Строительное научно-техническое малое предприятие "ЭЗИП" | Fuel briquettes |
| RU2696622C2 (en) * | 2017-06-13 | 2019-08-06 | Акционерное общество Башкирское Специальное Конструкторское Бюро "Нефтехимавтоматика" (АО БСКБ "Нефтехимавтоматика") | Machine for making a sample from an asphalt-concrete mixture by means of compaction (versions) |
| RU2707297C2 (en) * | 2018-02-05 | 2019-11-26 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Fuel briquette and method for production thereof |
-
2006
- 2006-12-14 RU RU2006144272/04A patent/RU2330063C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2474097A (en) * | 2009-09-16 | 2011-04-06 | Pavel Slipchenko | Biomass processing system |
| RU2453585C2 (en) * | 2010-06-18 | 2012-06-20 | Тэ Хун ГВОН | Solid fuel, fuel brick and method of its making |
| RU2556226C1 (en) * | 2014-07-02 | 2015-07-10 | Общество с Ограниченной Ответственностью Строительное научно-техническое малое предприятие "ЭЗИП" | Fuel briquettes |
| RU2696622C2 (en) * | 2017-06-13 | 2019-08-06 | Акционерное общество Башкирское Специальное Конструкторское Бюро "Нефтехимавтоматика" (АО БСКБ "Нефтехимавтоматика") | Machine for making a sample from an asphalt-concrete mixture by means of compaction (versions) |
| RU2707297C2 (en) * | 2018-02-05 | 2019-11-26 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Fuel briquette and method for production thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bhattacharya et al. | State of the art for biomass densification | |
| RU2330063C1 (en) | Method of obtaining solid fuel briquettes and device for pressing solid fuel briquettes from organic material | |
| US4552863A (en) | Process for the production of activated carbon using wood as a carbon source | |
| CN102161926A (en) | Biomass carbon-based briquetted coal for replacing fossil fuel and production process thereof | |
| CN101508928B (en) | Method for producing coal with garbage | |
| Xakimov et al. | Relevance of the choice of binders for coal briquettes | |
| EP2017327B1 (en) | Process for firing ceramics | |
| CN106590794A (en) | Barbecue charcoal production method | |
| Sanap et al. | Automatic screw press briquette making machine | |
| WO2009044375A2 (en) | Heating means comprising a carbonaceous material, a binder, limestone, an oxidising compound and a zeolite | |
| RU2396306C1 (en) | Method of producing fuel briquette (versions) | |
| RU2402598C1 (en) | Method of obtaining solid biofuel from granular wood material | |
| EP3464523B1 (en) | Method for forming a solid fuel element | |
| TUATES et al. | Physico-chemical and thermal properties of fuel briquettes derived from biomass furnaces as by-products | |
| EP3609987A1 (en) | Device and method for compacting carbonaceous input material and use thereof | |
| WO2001019942A2 (en) | Procedure for processing of fresh biomass in ecological briquettes as fuel and fodder, conveying assembly with tool for application of the procedure and ecological briquettes as fuel and fodder, as the products resulted from the procedure | |
| RU2378325C2 (en) | Fuel brick | |
| RU2707297C2 (en) | Fuel briquette and method for production thereof | |
| RU2131912C1 (en) | Method of fabricating fuel briquets | |
| DE19700727A1 (en) | Brick or other clay product | |
| RU76915U1 (en) | FUEL BRIQUETTE | |
| RU2492158C1 (en) | Method of processing domestic wastes in fuel briquettes | |
| US1667358A (en) | Fuel briquette and method of making same | |
| RU2100419C1 (en) | Feedstock composition for producing briquetted fuel | |
| RU2255955C1 (en) | Method of manufacturing lump municipal-destination biological fuel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091215 |