RU2463337C2

RU2463337C2 - Highly inflammable fuel briquette

Info

Publication number: RU2463337C2
Application number: RU2010132439/05A
Authority: RU
Inventors: Вадим Борисович Кусков (RU); Вадим Борисович Кусков; Яна Вадимовна Кускова (RU); Яна Вадимовна Кускова; Надежда Валерьевна Николаева (RU); Надежда Валерьевна Николаева; Дмитрий Викторович Сухомлинов (RU); Дмитрий Викторович Сухомлинов
Priority date: 2010-08-02
Filing date: 2010-08-02
Publication date: 2012-10-10
Also published as: RU2010132439A

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: briquettes are designed for fireplaces, different domestic stoves, for cooking, heating of residential and domestic premises, to heat railway cars, temporary cabins, etc. A highly inflammable fuel briquette contains the main layer, including a coal-containing component and a binder, and an igniting layer containing nitrate and a binder. The coal-containing component is represented by coal slacks in amount of 30-60%, the binder is paper wastes in amount of 40-70%, and the igniting layer contains potassium nitrate or sodium nitrate in amount of at least 80 wt % of the igniting layer. At the same time the briquette is made with a hole, the area of the cross section of which makes from 25 to 40% from the area of the briquette cross section. Availability of both a flammable component (paper wastes) and an oxidant (potassium or sodium nitrate) in the igniting layer makes it possible for it to easily ignite from low-energy sources of heat (for instance, matches). Availability of a central hole increases completeness of fuel briquette burning and reduces emissions of hazardous substances into atmosphere.

EFFECT: fuel briquette is formed on an extruder, which simplifies and cheapens its manufacturing process.

1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к способу получения топливных брикетов из угольных и бумажных отходов, предназначенных для каминов, различных бытовых печей, для приготовления пищи, обогрева жилых и хозяйственных помещений, для отопления железнодорожных вагонов, бытовок и т.п.The invention relates to a method for producing fuel briquettes from coal and paper waste, intended for fireplaces, various domestic stoves, for cooking, heating residential and utility rooms, for heating railway cars, change houses, etc.

Известен «Тепловыделяющий элемент» (патент №2375415, опубл. 10.12.2009) для получения тепловой энергии методом сжигания опилок, характеризующимся тем, что измельченная древесная масса наносится ровным слоем на основу - бумажную ленту, а полученный «сэндвич» сворачивается в многослойный рулон с центральным каналом вдоль осевой линии.The well-known "Fuel element" (patent No. 2375415, publ. 10.12.2009) to produce thermal energy by burning sawdust, characterized in that the crushed wood pulp is applied in an even layer to the base - a paper tape, and the resulting "sandwich" is folded into a multilayer roll with the central channel along the center line.

Основные недостатки этого изобретения заключаются в необходимости использовать новую упаковочную бумагу, необходимости увлажнять опилки, а значит, потом тратить тепловую энергию на испарение этой влаги.The main disadvantages of this invention are the need to use new packaging paper, the need to moisten the sawdust, and therefore, then spend the heat energy on the evaporation of this moisture.

Известен «Топливный брикет» (патент №2268914). Брикет содержит 47,5-52,5% штыба, 28,5-31,5% отсева угля и 19-21% древесных опилок.Known "Fuel briquette" (patent No. 2268914). The briquette contains 47.5-52.5% of the pulp, 28.5-31.5% of the screenings of coal and 19-21% of sawdust.

Основные недостатки такого брикета заключаются в невозможности его воспламенения от низкоэнергетических источников тепла, невысокой полноте сгорания.The main disadvantages of such a briquette are the impossibility of igniting it from low-energy sources of heat, low completeness of combustion.

Известен «Влагоустойчивый топливный брикет и способ его получения» (патент №2345124, опубл. 27.01.2009). Брикет на основе коксовой, антрацитовой мелочи и связующего - мелассы содержит дополнительно термоантрацит при соотношении компонентов в мас.%: 20-25 антрацита, 25-30 термоантрацита, 5-16 мелассы, остальное - коксовая мелочь.The well-known "Moisture-resistant fuel briquette and method for its preparation" (patent No. 2345124, publ. 27.01.2009). The briquette based on coke, anthracite fines and binder - molasses additionally contains thermoanthracite with a ratio of components in wt.%: 20-25 anthracite, 25-30 thermoanthracite, 5-16 molasses, the rest is coke fines.

Основные недостатки такого брикета заключаются в сложности его формования, невозможности воспламенения от низкоэнергетических источников тепла, недостаточно высокой полноте сгорания и как следствие в увеличении выбросов в атмосферу вредных веществ.The main disadvantages of such a briquette are the complexity of its molding, the inability to ignite from low-energy sources of heat, insufficiently high combustion and, as a result, the increase in emissions of harmful substances into the atmosphere.

Известен «Легковоспламеняющийся топливный брикет» (Патент №2208044, опубл. 10.07.2003), принятый за прототип. Основной слой этого брикета состоит из каменного угля, а зажигательный слой содержит гексаметилентетраамин в количестве 25-50%, нитрат калия 5-20%, каменный уголь до 100%; в качестве связующего используют термопластичный 3,4-полиизопрен или эпоксидную смолу, модифицированную введением низкомолекулярного жидкого бутадиенового каучука с карбоксильными группами в соотношении смола - каучук 1 моль на 0,08-0,1.The well-known "Flammable fuel briquette" (Patent No. 2208044, publ. 10.07.2003), adopted as a prototype. The main layer of this briquette consists of coal, and the incendiary layer contains hexamethylene tetraamine in an amount of 25-50%, potassium nitrate 5-20%, coal up to 100%; as a binder, a thermoplastic 3,4-polyisoprene or epoxy resin modified by introducing low molecular weight liquid butadiene rubber with carboxyl groups in the ratio of resin - rubber 1 mol per 0.08-0.1 is used.

Основные недостатки брикета заключаются в его сравнительно высокой стоимости из-за использования большого количества дорогостоящих компонентов и сложности формования двухслойной конструкции.The main disadvantages of the briquette are its relatively high cost due to the use of a large number of expensive components and the difficulty of forming a two-layer structure.

Техническим результатом изобретения является упрощение изготовления и состава топливного брикета при сохранении возможности воспламенения от низкоэнергетических источников тепла и снижении вредных выбросов в атмосферу.The technical result of the invention is to simplify the manufacture and composition of the fuel briquette while maintaining the possibility of ignition from low-energy heat sources and reducing harmful emissions into the atmosphere.

Технический результат достигается тем, что в легковоспламеняющемся топливном брикете, состоящем из основного слоя, содержащего углесодержащий компонент и связующее, и зажигательного слоя, содержащего нитрат и связующее, в качестве углесодержащего компонента используют угольные шламы в количестве 30-60%, в качестве связующего используют бумажные отходы в количестве 40-70%, а зажигательный слой содержит нитрат калия или дополнительно нитрат натрия в количестве 80-100%, при этом брикет выполнен с отверстием, площадь поперечного сечения которого составляет от 25 до 40% от площади поперечного сечения брикета.The technical result is achieved by the fact that in a flammable fuel briquette consisting of a base layer containing a carbon-containing component and a binder, and an incendiary layer containing nitrate and a binder, coal sludge in an amount of 30-60% is used as a carbon-containing component, paper is used as a binder waste in the amount of 40-70%, and the incendiary layer contains potassium nitrate or additionally sodium nitrate in the amount of 80-100%, while the briquette is made with a hole, the cross-sectional area of which is from 25 to 40% of the cross-sectional area of the briquette.

Сущность технического решения поясняется чертежом,) на котором изображен внешний вид брикета. (1) - основной слой брикета, (2) - зажигательный слой, (3) - продольное отверстие.The essence of the technical solution is illustrated by the drawing,) which shows the appearance of the briquette. (1) - the main layer of the briquette, (2) - incendiary layer, (3) - a longitudinal hole.

Использование в качестве углесодержащего компонента угольных шламов и использование в качестве связующего бумажных отходов дает возможность получить простой в изготовлении и по составу топливный брикет и одновременно утилизировать угольные и бумажные отходы. Угольные шламы обеспечивают теплотворную способность топливного брикета. Бумажные отходы одновременно являются и связующим и горючим компонентом.The use of coal sludge as a coal-containing component and the use of paper waste as a binder makes it possible to obtain a fuel briquette that is easy to manufacture and in composition and at the same time dispose of coal and paper waste. Coal slurries provide the calorific value of the fuel briquette. Paper waste is both a binder and a combustible component.

Наличие в основном слое бумажных отходов позволяет основному слою легко воспламеняться от зажигательного слоя, надежно и устойчиво гореть. При содержании угольных шламов выше 60% и при содержании бумажных отходов в основном слое менее 40% снижается прочность брикета. При содержании угольных шламов ниже 30% и бумажных отходов более 70% в основном слое существенно понижается теплотворная способность топливного брикета.The presence in the main layer of paper waste allows the main layer to easily ignite from the incendiary layer, to burn reliably and steadily. When the content of coal sludge is above 60% and when the content of paper waste in the main layer is less than 40%, the strength of the briquette decreases. When the content of coal sludge is below 30% and paper waste more than 70% in the main layer, the calorific value of the fuel briquette is significantly reduced.

Наличие в зажигательном слое брикета нитрата калия или нитрата натрия и бумажных отходов в качестве горючего связующего позволяет этому слою легко воспламеняться от низкоэнергетических источников тепла (например, спички).The presence in the incendiary layer of a briquette of potassium nitrate or sodium nitrate and paper waste as a combustible binder allows this layer to easily ignite from low-energy heat sources (for example, matches).

При содержании в зажигательном слое нитрата калия или нитрата натрия в количестве менее 80 вес.%, зажигательный слой плохо воспламеняется от низкоэнергетических источников тепла.When the content in the incendiary layer of potassium nitrate or sodium nitrate in an amount of less than 80 wt.%, The incendiary layer is poorly ignited by low-energy heat sources.

Нитрат калия или нитрат натрия в сухом виде впрессовывают в основной слой, при этом происходит их частичное растворение в бумажных отходах основного слоя. В результате этого в готовом брикете получают зажигательный слой, который содержит как горючее связующее (бумажные отходы), так и окислитель (нитрат калия или натрия), что позволяет ему легко воспламеняться от низкоэнергетических источников тепла (например, спички).Potassium nitrate or sodium nitrate in a dry form is pressed into the base layer, while they partially dissolve in the paper waste of the base layer. As a result of this, an incendiary layer is obtained in the finished briquette, which contains both a combustible binder (paper waste) and an oxidizing agent (potassium or sodium nitrate), which allows it to easily ignite from low-energy heat sources (for example, matches).

Наличие центрального отверстия увеличивает полноту сгорания топливного брикета и снижает выбросы вредных веществ в атмосферу. Кроме того, такой топливный брикет изготовлен на экструдере, что также упрощает и удешевляет процесс изготовления брикета. Наличие одного центрального отверстия обусловлено технологией изготовления топливного брикета - получение нескольких отверстий или нецентральное расположение отверстия на экструдере весьма затруднено.The presence of a central hole increases the completeness of combustion of the fuel briquette and reduces emissions of harmful substances into the atmosphere. In addition, such a fuel briquette is made on an extruder, which also simplifies and cheapens the process of manufacturing a briquette. The presence of one central hole is due to the technology of manufacturing a fuel briquette - obtaining several holes or the off-center location of the hole on the extruder is very difficult.

Наличие отверстия площадью поперечного сечения менее 25% площади поперечного сечения брикета уменьшает полноту сгорания брикета из-за недостаточного притока воздуха. Наличие отверстия площадью поперечного сечения более 40% не увеличивает полноту сгорания, чрезмерно увеличивает объем брикета (без увеличения калорийности), понижает прочность брикета.The presence of holes with a cross-sectional area of less than 25% of the cross-sectional area of the briquette reduces the completeness of combustion of the briquette due to insufficient air flow. The presence of a hole with a cross-sectional area of more than 40% does not increase the completeness of combustion, excessively increases the volume of the briquette (without increasing calories), and reduces the strength of the briquette.

Пример. Изготовлены брикеты из шламов (- 0,5 мм) длиннопламенного угля с зольностью 12,4%, влажность - 45,2%, влажность бумаги 4,4%. При изготовлении брикета происходит перемешивание влажных угольных шламов с сухими бумажными отходами, при этом шламы частично обезвоживаются, а бумага, наоборот, увлажняется. Необходимая влажность бумажно-угольной шихты регулируется изменением содержания в ней шламов, также при необходимости шламы обезвоживаются предварительно.Example. Briquettes were made from sludge (- 0.5 mm) of long-flame coal with an ash content of 12.4%, humidity - 45.2%, paper moisture content of 4.4%. In the manufacture of the briquette, wet coal sludge is mixed with dry paper waste, while the sludge is partially dehydrated, and the paper, on the contrary, is moistened. The necessary moisture content of the paper-coal mixture is regulated by changing the content of sludge in it, and if necessary, the sludge is dehydrated beforehand.

Данные по составу брикета приведены в таблице на фиг.2. При количестве шламов в основном слое 80% этот слой хуже воспламенялся и был менее прочным, чем при количестве шламов от 30 до 60%. При количестве нитрата калия или нитрата натрия 70 вес.% в зажигательном слое брикет воспламенялся хуже, чем при количестве одного из нитратов 80 вес.% и более. Брикет был сформирован в виде цилиндра диаметром 40 мм, диаметр внутреннего отверстия 12 мм, длина брикетов от 180 до 220 мм. Брикет сформирован экструдером, имеющим зоны перемешивания и прессования. Нитрат калия или нитрат натрия подают в основной слой в сухом виде, во внешнюю поверхность брикета за счет работы дополнительного шнека. В зоне прессования брикет упрочняется, и он выходит из экструдера имеющим прочность, достаточную для его транспортировки на сушку. Брикеты после сушки легко воспламенялись, устойчиво горели и фактически не выделяли дым.Data on the composition of the briquette is shown in the table in figure 2. When the amount of sludge in the main layer is 80%, this layer is less flammable and less durable than when the amount of sludge is from 30 to 60%. When the amount of potassium nitrate or sodium nitrate is 70 wt.% In the incendiary layer, the briquette ignites worse than when the amount of one of the nitrates is 80 wt.% Or more. The briquette was formed in the form of a cylinder with a diameter of 40 mm, the diameter of the inner hole was 12 mm, and the length of the briquettes was from 180 to 220 mm. The briquette is formed by an extruder having mixing and pressing zones. Potassium nitrate or sodium nitrate is fed into the base layer in dry form, into the outer surface of the briquette due to the operation of the additional screw. In the pressing zone, the briquette is hardened, and it leaves the extruder having a strength sufficient for its transportation to drying. After drying, the briquettes easily ignited, burned steadily and did not actually emit smoke.

Claims

Highly flammable fuel briquette, consisting of a base layer containing a carbon-containing component and a binder, and an incendiary layer containing nitrate and a binder, characterized in that 30-60% of coal sludge is used as a carbon-containing component, and paper waste in the amount of binder is used 40-70%, and the incendiary layer contains potassium nitrate or sodium nitrate in an amount of at least 80 wt.% Incendiary layer, while the briquette is equipped with an opening, the cross-sectional area of which is from 25 to 40% of the cross sectional area of the preform.