RU2475521C1

RU2475521C1 - Device for producing solid fuel

Info

Publication number: RU2475521C1
Application number: RU2011133094/03A
Authority: RU
Inventors: Андрей Николаевич Никулин; Владимир Юрьевич Безруких; Станислав Вячеславович Ковшов; Кирилл Валерьевич Епифанцев
Priority date: 2011-08-05
Filing date: 2011-08-05
Publication date: 2013-02-20

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to fuel agglomeration machines and production of moulded solid fuel to be used in utilities and power engineering. Proposed device comprises housing with screw, solid fuel feed trough, and female die with moulding holes and ducts. Device housing accommodates conditioning system while screw is furnished with processing blades and heating elements arranged inside screw hollow tube and connected to external power source by means of terminals.

EFFECT: higher quality of fuel pellets.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машинам для окускования топлива и технологии производства формованного твердого топлива, которое может быть использовано для коммунально-бытовых нужд и энергетической промышленности.The invention relates to machines for sintering fuel and the production technology of molded solid fuels, which can be used for domestic needs and the energy industry.

Известно устройство для формования торфа (Заявка на из. RU №97109239, д.пр. 27.05.1997). Устройство включает шнековый пресс, выполненный на входе двухканальным, при этом каналы расположены по отношению к основному шнековому прессу под углом 18-37°, формователь, содержащий мундштук и формующую головку. Формующая головка выполнена с дополнительными каналами разного проходного сечения, а мундштук имеет окна, в которых расположена формующая головка с возможностью поперечного перемещения относительно оси мундштука.A device for forming peat is known (Application for from. RU No. 97109239, etc. 27.05.1997). The device includes a screw press, made at the inlet of a two-channel, while the channels are located relative to the main screw press at an angle of 18-37 °, a former containing a mouthpiece and a forming head. The forming head is made with additional channels of different passage sections, and the mouthpiece has windows in which the forming head is located with the possibility of lateral movement relative to the axis of the mouthpiece.

Недостатком является сложность конструкции двухканального пресса, так как при работе данного устройства из-за неодновременности подачи в основной шнек могут возникнуть воздушные полости и гранула на выходе сформуется неоднородно. Из-за повышения сопротивления при формовании торфа с пониженной влажностью резко снижается производительность машины.The disadvantage is the design complexity of the two-channel press, since during the operation of this device due to the non-simultaneous supply to the main screw, air cavities may occur and the granule at the outlet will form non-uniformly. Due to the increase in resistance during the formation of peat with low humidity, the productivity of the machine sharply decreases.

Известен гранулирующий шнековый пресс (Заявка на из. RU №95107300/33, 05.05.1995, 04.11.1994). Гранулирующий пресс включает корпус, шнек и многоканальный инструмент, на внутренней стороне которого, обращенной к потоку массы, формующие каналы изготовлены с сужающимися заходными частями различной глубины, изменяющейся от центра к периферии. Формующие каналы гранулирующего пресса изготовлены с сужающимися заходными частями, пересечения которых полностью исключают "мертвые" зоны между каналами, образуя при этом поверхность сложной конфигурации в виде совокупности граничащих между собой многоугольных ячеек с острыми вогнутыми непрерывными кромками, отличающийся тем, что сужающиеся заходные части формующих каналов выполнены различной глубины, изменяющейся от центра к периферии многоканального прессинструмента.Known granulating screw press (Application for from. RU No. 95107300/33, 05/05/1995, 04/11/1994). The granulating press includes a housing, a screw and a multi-channel tool, on the inside of which, facing the mass flow, the forming channels are made with tapering inlet parts of various depths, varying from the center to the periphery. The forming channels of the granulating press are made with tapering lead-in parts, the intersections of which completely eliminate the “dead” zones between the channels, forming a complex configuration surface in the form of a set of adjacent polygonal cells with sharp concave continuous edges, characterized in that the tapering lead-in parts of the forming channels made of various depths, varying from the center to the periphery of the multi-channel press tool.

Недостатком данного устройства является наличие формующих каналов с сужающимися заходными частями, так как данная конструкция может привести к заштыбовыванию формующих отверстий попадающимися в материалах включениями, более твердыми, чем основной материал.The disadvantage of this device is the presence of forming channels with tapering lead-in parts, since this design can lead to a filling of the forming holes with inclusions that are harder than the base material in materials.

Известна установка для получения топливного брикета (Заявка на из. RU №96112033, д.пр. 14.06.1996). Установка включает последовательно установленные и соединенные транспортерами бункер с исходным твердым топливом, дробилку, смеситель с бункером дозированной подачи измельченного твердого топлива и узлом со средствами для приготовления и подачи связующего, устройство для формования брикетов из смеси топлива со связующим с приемным бункером, сушилку и охладитель брикетов. Транспортер для подачи смеси измельченного топлива со связующим выполнен в виде ленточного конвейера с отсекателями, установленными под углом к оси конвейера над приемными бункерами устройств для формования брикетов, или шнека в цилиндрическом корпусе, в котором выполнены отверстия с направляющими патрубками для подачи смеси в приемные бункера, или перемещающихся по направляющим емкостей со средствами выгрузки над приемными бункерами, устройство для формования брикетов состоит из последовательно установленных шнека с направляющей трубкой, размещенного под приемным бункером, механизмов для навивки оболочки на направляющую трубку и подачи смеси выходящей из направляющей трубки в оболочку резки сформованной массы в оболочке и заделки торцов брикетов.A known installation for obtaining a fuel briquette (Application for from. RU No. 96112033, dp 14.06.1996). The installation includes a hopper with a source of solid solid fuel sequentially installed and connected by conveyors, a crusher, a mixer with a hopper for dosed feeding of crushed solid fuel and a unit with means for preparing and supplying a binder, a device for forming briquettes from a mixture of fuel with a binder with a receiving hopper, a dryer and a briquette cooler . The conveyor for feeding the mixture of crushed fuel with a binder is made in the form of a belt conveyor with cutters installed at an angle to the axis of the conveyor above the receiving hoppers of the briquette molding devices, or a screw in a cylindrical body in which holes are made with guide tubes for feeding the mixture into the receiving hoppers, or moving along the guide tanks with unloading means above the receiving hoppers, the device for forming briquettes consists of sequentially installed auger with a guide deckhouse placed under the feed hopper, arrangements for winding the coating on the guide tube and feeding the mixture leaving the guide tube in a shell cutting the molded mass in the shell and seal the ends of the briquettes.

Недостатком является необходимость нанесения на гранулы бумажной оболочки, что может неблагоприятно сказаться при сушке таких брикетов в сушилке. Также это увеличивает риск возгорания брикетов при хранении продукции на складе.The disadvantage is the need for applying a paper shell to the granules, which can adversely affect the drying of such briquettes in a dryer. It also increases the risk of briquette fire when storing products in a warehouse.

Известно устройство для формования твердого топлива изготовления формованного топлива из древесных отходов (пат. RU №2009193, д.пр. 15.08.2007), принятое за прототип. Устройство, содержащее корпус со шнеком и последовательно установленными бункером для подачи твердого топлива со связующим и бункером для подачи под давлением зажигательного состава, установленным за шнеком, снабжено матрицей с формующими отверстиями и каналами, соединяющими формующие отверстия с устьем бункера для подачи зажигательного состава, установленной последовательно за шнеком, и дополнительным шнеком, установленным в бункере для подачи зажигательного состава.A device for molding solid fuels for the manufacture of molded fuels from wood waste (US Pat. RU No. 2009193, etc. 15.08.2007), adopted for the prototype. A device comprising a housing with a screw and a sequentially mounted hopper for supplying solid fuel with a binder and a hopper for supplying pressurized incendiary composition, installed behind the screw, is equipped with a matrix with forming holes and channels connecting the forming holes with the mouth of the hopper for supplying incendiary composition installed in series behind the screw, and an additional screw installed in the hopper for feeding the incendiary composition.

Недостатком является то, что при остановке данной установки и постепенном охлаждении формуемого материала он становится более твердым и, следовательно, остается в перерабатывающих узлах, что крайне неблагоприятно влияет на двигатель при новом запуске установки, приводит к износу перерабатывающих механизмов. Кроме того, на данной установке не предусмотрены измельчающие ножи, которые необходимы при переработке материалов с различными включениями (остатки травы, древесные опилки).The disadvantage is that when this unit is stopped and the molded material is gradually cooled, it becomes harder and, therefore, remains in the processing units, which adversely affects the engine when the unit is restarted and leads to wear of the processing mechanisms. In addition, this installation does not provide chopping knives, which are necessary when processing materials with various inclusions (grass residues, sawdust).

Технический результат изобретения - улучшение качества формуемых на выходе топливных гранул.The technical result of the invention is to improve the quality of the formed at the exit of the fuel granules.

Технический результат достигается тем, что устройство для формования топливных элементов, содержащее корпус со шнеком, загрузочный бункер для подачи твердого топлива, матрицу с формующими отверстиями и каналами, снабжено системой кондиционирования, установленной в корпусе, а шнек снабжен перерабатывающими ножами и нагревательным элементом, который размещен внутри полой трубы шнека и соединен с внешним источником электроэнергии с помощью цилиндрических контактов.The technical result is achieved by the fact that the device for forming fuel cells, comprising a housing with a screw, a loading hopper for supplying solid fuel, a matrix with forming holes and channels, is equipped with an air conditioning system installed in the housing, and the screw is equipped with processing knives and a heating element, which is placed inside a hollow screw pipe and connected to an external source of electricity using cylindrical contacts.

Система кондиционирования может быть выполнена в виде сеток, установленных в корпусе, и шлангов, размещенных над сетками.The air conditioning system can be made in the form of nets installed in the housing, and hoses placed above the nets.

Шнек может быть выполнен длиной не менее 200 см.The screw can be made at least 200 cm long.

Система кондиционирования позволяет увеличить интенсивность структурообразования подаваемого материала за счет увеличения пластичности и более интенсивного контактирования частиц смешиваемых материалов за счет вентиляции.The air conditioning system allows you to increase the intensity of structure formation of the supplied material by increasing the ductility and more intensive contacting of the particles of the mixed materials due to ventilation.

Принудительный разогрев нагревательным элементом материала внутри корпуса обеспечивает развитие скорости, а повышение скорости обеспечивает лучшее уплотнение торфа. Изменение плотности топливных гранул проведено на фиг.2, при формовании торфа влажностью 82,5%. Плотность полученных топливных гранул увеличивается. Также из-за увеличения плотности топливных гранул улучшаются показатели теплотворности.Forced heating by the heating element of the material inside the casing provides speed development, and increasing the speed provides better compaction of peat. A change in the density of the fuel granules was carried out in figure 2, when molding peat with a moisture content of 82.5%. The density of the resulting pellets increases. Also, due to an increase in the density of the pellets, the calorific value is improved.

Напряжение сдвига характеризует прочность структуры вязко-пластичного торфа. Оно зависит от влагосодержания, давления на торф, числа частиц в единице объема и связей между ними. Существует равновесное содержание влаги W_Q, составляющее для низинного торфа около 4 кг/кг (W=400%). При влагосодержании торфа (W) более равновесного W_o диспергирование сопровождается переходом внутриклеточной воды в свободную, что вызывает ослабевание связей между элементами структуры. Силы взаимодействия в этом случае зависят в основном от свойств системы и наличия в ней воды. Диспергирование приводит к снижению структурно-реологических свойств торфа. Основное влияние на сопротивление сдвигу оказывает первое пропускание торфа через перерабатывающее устройство. При W<W₀ основное значение приобретает число взаимодействующих частиц, увеличение которого в процессе диспергирования приводит к росту напряжения сдвига. В этом случае напряжение сдвига при некоторой дисперсности имеет максимум. С увеличением длины мундштуков от l=2d до l=3d противодавление в среднем возрастает на 100 кПа. С повышением давления увеличивается скорость истечения торфа. Причем зависимость противодавления мундштуков от скорости истечения в пределах а_т=0,1-1,5 м/с прямолинейная.Shear stress characterizes the strength of the structure of visco-plastic peat. It depends on moisture content, pressure on peat, the number of particles per unit volume and the bonds between them. There is an equilibrium moisture content W _Q for lowland peat of about 4 kg / kg (W = 400%). When the moisture content of peat (W) is more equilibrium, W _o dispersion is accompanied by the transition of intracellular water into free water, which causes weakening of the bonds between the structural elements. The forces of interaction in this case mainly depend on the properties of the system and the presence of water in it. Dispersion leads to a decrease in the structural and rheological properties of peat. The main effect on shear resistance is exerted by the first passage of peat through a processing device. For W <W _{0, the} number of interacting particles becomes of primary importance, an increase in which during dispersion leads to an increase in shear stress. In this case, the shear stress at a certain dispersion has a maximum. With an increase in the length of the mouthpieces from l = 2d to l = 3d, the back pressure increases on average by 100 kPa. With increasing pressure, the flow rate of peat increases. Moreover, the dependence of the backpressure of the mouthpieces on the flow rate within a _t = 0.1-1.5 m / s is straightforward.

Соединение нагревательного элемента к вращающемуся шнеку с помощью цилиндрических контактов обеспечивает передачу напряжения для нагрева поверхности шнека при его вращении. Кондиционирование материала обеспечивает поэтапно следующий процесс: сушка → формование. Данная последовательность обеспечивает исключение в технологическом процессе сушильной установки.The connection of the heating element to the rotating auger by means of cylindrical contacts ensures the transmission of voltage to heat the surface of the auger during its rotation. The conditioning of the material is carried out in stages by the following process: drying → molding. This sequence provides an exception in the technological process of the drying installation.

По формуле у вас - соединен цилиндрическими контактами с внешним источником электроэнергии.According to the formula you have - connected by cylindrical contacts to an external source of electricity.

Наличие сеток, установленных на верхней части корпуса, в которой работает шнек, и шлангов, размещенных над сетками, обеспечивает удаление испаряющейся влаги, образующейся при нагревании перерабатываемого влажного материала нагретым шнеком. При прокручивании каждой лопасти через данные системы пароудаления возникающее давление будет выталкивать не только образующийся пар, но и некоторые запахи. Улавливающаяся жидкость, богатая гуминовыми кислотами (при переработке торфа) может также далее использоваться для нужд химической или парфюмерной промышленности.The presence of nets installed on the upper part of the housing in which the auger operates, and hoses placed above the nets, removes the evaporating moisture generated by heating the processed wet material with a heated auger. When each blade is scrolled through the data of the steam removal system, the resulting pressure will push out not only the generated steam, but also some odors. The trapping liquid rich in humic acids (in the processing of peat) can also be further used for the needs of the chemical or perfume industry.

Увеличение длины шнека (устройства) не менее 200 см обеспечивает более длительное нахождение перерабатываемого сырья в зоне нагрева, т.е. происходит кондиционирование материала.An increase in the length of the screw (device) of at least 200 cm ensures a longer stay of the processed raw materials in the heating zone, i.e. material conditioning occurs.

Ваш источник информации и формула.Your source of information and formula.

Сущность устройства поясняется схемой устройства на фиг.1. Устройство состоит из следующих элементов: 1 - матрица с формующими отверстиями и каналами; 2 - шнеки; 3, 13 - заборные шланги системы кондиционирования; 4 - загрузочный бункер; 5 - перерабатывающие ножи; 6 - нагревательный элемент (ТЭН); 7 - редуктор; 8 - двигатель; 9, 10, 11, 12, 14 - сетки системы кондиционирования; 15 - корпус; 16 - рама. Система кондиционирования состоит из сеток 9, 10, 11, 12, 14, установленных в корпусе 15, и заборных шлангов 3 и 13, которые соединены с системой вытяжки цеха.The essence of the device is illustrated by the diagram of the device in figure 1. The device consists of the following elements: 1 - matrix with forming holes and channels; 2 - screws; 3, 13 - intake hoses of the air conditioning system; 4 - loading hopper; 5 - processing knives; 6 - heating element (TEN); 7 - gear; 8 - engine; 9, 10, 11, 12, 14 - grids of the air conditioning system; 15 - case; 16 - frame. The air conditioning system consists of grids 9, 10, 11, 12, 14 installed in the housing 15, and intake hoses 3 and 13, which are connected to the exhaust system of the workshop.

Устройство работает следующим образом. Материал (предварительно подготовленная шихта) поступает в загрузочный бункер 4, затем шнеками 2 перерабатывается и перемещается к формующим отверстиям матрицы 1. За период перемещения формуемого материала по длине корпуса шнеком 2 из него удаляется влага и газовая составляющая и запах путем работы системы кондиционирования, состоящей из сеток 9, 10, 11, 12, 14, установленных в корпусе 15, и заборных шлангов 3 и 13, которые соединены с системой вытяжки цеха. Также на перерабатываемый материал воздействует импульс тепловой энергии, возникающей при нагревании шнека нагревательным элементом 6. Перед началом работы двигателя машины включается нагревательный элемент 6 в шнеке 2, который перед запуском предварительно нагревают в течение 10-15 минут.The device operates as follows. The material (pre-prepared charge) enters the hopper 4, then it is processed by the screws 2 and moved to the forming holes of the matrix 1. During the period of movement of the molded material along the length of the housing by the screw 2, moisture and gas component and odor are removed from it by means of an air conditioning system, consisting of nets 9, 10, 11, 12, 14 installed in the housing 15, and intake hoses 3 and 13, which are connected to the exhaust system of the workshop. Also, the processed material is affected by a pulse of thermal energy arising from the heating of the screw by the heating element 6. Before starting the engine of the machine, the heating element 6 in the screw 2 is turned on, which is preheated for 10-15 minutes before starting.

Устройство для формования твердого топлива отличается увеличенной по сравнению с прототипом влажностью сырья (70-82,5%) в связи с тем, что на выходе из устройства у сформованных брикетов достигается влажность, необходимая по ГОСТу за счет использования нагревательного элемента.A device for molding solid fuels is characterized by an increased moisture content of the raw material compared to the prototype (70-82.5%) due to the fact that at the outlet of the device the molded briquettes achieve the humidity required by GOST due to the use of a heating element.

Пример. Материал (уголь, и/или опилки, и/или ил городских очистных стоков, и/или органические отходы) подают в загрузочный бункер 4, затем шнеком 2 и перерабатывающими ножами 5 перерабатывают и подают к формующим отверстиям матрицы 1, с помощью которой шнек формует цилиндрические гранулы. Шнек производится из трубы стальной бесшовной горячедеформированной (ГОСТ 8732-78) Ø=40-70 мм, на которую навариваются лопасти. В полую трубу шнека помещается еще одна труба соответственно Ø=20-50, на которую намотан электрический нагревательный элемент. Нагревание производят до температуры t=180-200°C. От трубы нагревание переходит на лопасти шнека.Example. Material (coal, and / or sawdust, and / or sludge from municipal sewage, and / or organic waste) is fed into the feed hopper 4, then processed by a screw 2 and processing knives 5 and fed to the forming holes of the matrix 1, with which the screw forms cylindrical granules. The screw is made from a seamless steel pipe hot deformed (GOST 8732-78) Ø = 40-70 mm, on which the blades are welded. In the hollow auger tube, another tube is placed, respectively, Ø = 20-50, on which an electric heating element is wound. Heating is carried out to a temperature of t = 180-200 ° C. From the pipe, heating passes to the auger blades.

Таким образом, устройство позволяет улучшить качество формуемых на выходе топливных гранул по прочности и влажности, достаточной для того, чтобы полученные гранулы без операции сушки доставлялись потребителю. Также на порядок улучшаются показатели теплотворности из-за увеличения плотности гранул.Thus, the device allows to improve the quality of the molded at the exit of the fuel granules in strength and humidity sufficient to ensure that the obtained granules without drying operation are delivered to the consumer. The calorific value is also improved by an order of magnitude due to an increase in the density of the granules.

Claims

1. A device for molding solid fuels, comprising a housing with a screw, a feed hopper for feeding the processed material, a matrix with forming holes and channels, characterized in that it is equipped with an air conditioning system installed in the housing, and the screw is equipped with processing knives and a heating element, which located inside the hollow screw pipe and connected to an external source of electricity using cylindrical contacts.

2. The device according to claim 1, characterized in that the air conditioning system is made in the form of grids installed in the housing, and hoses placed above the grids.

3. The device according to claim 1, characterized in that the screw is made with a length of at least 200 cm