RU2492158C1

RU2492158C1 - Method of processing domestic wastes in fuel briquettes

Info

Publication number: RU2492158C1
Application number: RU2012105551/13A
Authority: RU
Inventors: Михаил Александрович Николаев; Александр Ильич Мазуров
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Аудиторская Компания "Алексо-Аудит"
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2013-09-10
Also published as: RU2012105551A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to sizing the domestic wastes into fuel briquettes. Proposed method comprises stock pre-grinding, its separation and mixing with fillers in forced-type mixer to produce homogeneous bulk. pre-grinding is executed by cutter-type grinder to particle size of 20-30 mm and, then, by brush grinder to particle size of under 6 mm. Note here that separate inclusions sized to 10-15 mm in amount of 10% of total bulk are permitted. Then, obtained pulp is fed to mixer for mixing with water, binders and wastes of fuel or food oils properly proportioned in amount of 5-6% of the pulp. Average moisture content in resultant pulp may not exceed 25-55%. Prepared pulp is fed after mixing into accumulation bin to be kept there in for 2-3 hours and, further, via bin proportioner it is fed by conveyor or manually by shovel into extruder loading cone. Pulp is homogenised, compacted and extruded at 150-200 kg/cm² in extruder carrier. In extrusion, some portion of moisture is squeezed off in interflange gap of extruder carrier and housing to allow outlet extruded briquette moisture content 5-7% smaller than that of initial stock. Briquettes are dried at 50-60°C for not over 40-90 minutes at intensive hot air blowing or at good sunny weather on exposed rain-protected sites.

EFFECT: simplified briquetting.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к способам сортировки бытовых отходов в топливные брикеты.The invention relates to methods for sorting household waste into fuel briquettes.

Из уровня техники известна линия для переработки птичьего помета в удобрение (RU 2081539), в которой по ходу технологического процесса установлены последовательно связанные между собой кинематическими и механическими средствами транспортирования обрабатываемого сырья накопитель помета, центрифуга для механического обезвоживания помета, соединенная трубопроводом для отвода жидкой фракции с накопителем стока, устройства для сушки и перемешивания сырья и приспособление для выдачи готовой продукции на расфасовку, отличающаяся тем, что линия включает смеситель-дозатор минеральных добавок, гранулятор и биореактор метаново-кислотного сбраживания закрытого типа, соединенный с помощью погружного насоса и трубопровода с накопителем стока, а в качестве устройств для сушки и перемешивания сырья использованы последовательно установленные статический гравитационный обезвоживатель и стерилизатор-измельчитель, соединенные загрузочным шнеком, на котором смонтирован смеситель-дозатор минеральных добавок, причем статический гравитационный обезвоживатель сообщен посредством трубопровода для отвода жидкой фракции с накопителем стока, а к стерилизатору-измельчителю присоединен гранулятор, за которым установлено приспособление для выдачи готовой продукции на расфасовку.A line is known from the prior art for processing poultry manure into fertilizer (RU 2081539), in which, in the course of the technological process, litter drive, a centrifuge for mechanical dewatering of the litter, connected by a pipeline to drain the liquid fraction with a drain accumulator, a device for drying and mixing raw materials and a device for dispensing finished products for packaging, characterized in that I include a mixer-dispenser of mineral additives, a granulator and bioreactor of methane-acid fermentation of a closed type, connected by means of a submersible pump and a pipeline to a drain accumulator, and as devices for drying and mixing raw materials, we used sequentially installed static gravity dehydrator and a sterilizer-grinder connected a loading auger, on which a mixer-dispenser of mineral additives is mounted, and the static gravity dehydrator is connected by t uboprovoda for discharging the liquid fraction from the accumulator flows, and to the sterilizer granulator-chopper is attached, which is set for a device for dispensing the finished products to packaging of.

В сравнении сданным известным решением заявленный способ позволяет производить топливные брикеты и гранулы повышенной прочности и высокой калорийности (не менее 3500 ккал/кг) при минимальном наборе оборудования.In comparison, the known solution submitted by the claimed method allows to produce fuel briquettes and granules of increased strength and high calorie content (not less than 3500 kcal / kg) with a minimum set of equipment.

Недостатком решения является то, что обезвоживание, стерилизация, гомогенизация, уплотнение и формование производится отдельными модулями, в отличии от заявленного изобретения, где данные процессы осуществляются в одном аппарате - экструдере-активаторе. Также недостатком известного решения является недостаточное обезвоживание, отжим и уплотнение, которые не позволяют использовать брикеты при газификации и при сжигании в слоевых котлах и печах.The disadvantage of this solution is that dehydration, sterilization, homogenization, compaction and molding are carried out by separate modules, in contrast to the claimed invention, where these processes are carried out in one apparatus - an extruder-activator. Also a disadvantage of the known solution is insufficient dehydration, extraction and compaction, which do not allow the use of briquettes for gasification and burning in layered boilers and furnaces.

Из уровня техники известно УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПОМЕТА (RU 2038344), включающее смеситель, соединенный с транспортером возврата сухого помета, измельчитель, установленный на выходе из смесителя, генератор сушильного агента, подсоединенный к сушильной камере, главный циклон, вход которого соединен с сушильной камерой, охладительную колонну, циклон-охладитель, вход которого соединен с охладительной колонной, выхлопная труба циклона-охладителя соединена с входом генератора сушильного агента, а пылевыпускное отверстие с транспортером возврата сухого помета, вентилятор, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено газопромывателем, средством предварительного подогрева и подсушки помета, выполненным в виде вальцовой сушилки, выход которой подсоединен к входу смесителя, выход смесителя подсоединен к входу сушильной камеры, выхлопная труба главного циклона соединена с внутренней полостью барабана вальцовой сушилки, пылевыпускное отверстие главного циклона соединено с транспортером возврата сухого помета, вход охладительной колонны соединен с сушильной камерой, вход вентилятора соединен с внутренней полостью барабана вальцовой сушилки и полостью над барабаном, а выход с входом газопромывателя, источником сжатого воздуха, соединенным с охладительной колонной и входом генератора сушильного агента. Недостатком известного решения является то, что процесс получения брикета на данном экструдере попадает под категорию пожаровзрывоопасного производства. Также указанное устройство не позволяет получать брикет с повышенными потребительскими свойствами, позволяющими использовать его при газификации и при сжигании в слоевых котлах и печах.The DEVICE FOR PROCESSING LITTER (RU 2038344) is known from the prior art, including a mixer connected to a dry manure return conveyor, a shredder installed at the outlet of the mixer, a drying agent generator connected to the drying chamber, a main cyclone, the input of which is connected to the drying chamber, a cooling column, a cyclone-cooler, the inlet of which is connected to the cooling column, the exhaust pipe of the cyclone-cooler is connected to the inlet of the drying agent generator, and a dust outlet with a conveyor dry manure, a fan, characterized in that the device is additionally equipped with a gas scrubber, means for preheating and drying the manure, made in the form of a roller dryer, the output of which is connected to the input of the mixer, the output of the mixer is connected to the input of the drying chamber, the exhaust pipe of the main cyclone is connected to the inner the drum drum cavity, the main cyclone dust outlet is connected to the dry manure return conveyor, the inlet of the cooling column is connected to the drying chamber In black, the fan inlet is connected to the inner cavity of the drum of the roller dryer and the cavity above the drum, and the outlet is to the inlet of the scrubber, a source of compressed air connected to the cooling column and the inlet of the drying agent generator. A disadvantage of the known solution is that the process of obtaining a briquette on this extruder falls under the category of fire and explosion hazard production. Also, this device does not allow to obtain a briquette with enhanced consumer properties, allowing it to be used for gasification and when burning in layered boilers and furnaces.

В сравнении с известным решением заявленный способ не использует вальцовую сушилку и сушилку кипящего слоя, циклона для отделения пыли, охладительной колонны, а так же камеру сгорания газотурбинного двигателя и другого специального оборудования, и в связи с этим позволяет сэкономить большое количество энергетических затрат, пошедших на производство брикетов.In comparison with the known solution, the claimed method does not use a roller dryer and a fluidized bed dryer, a cyclone to separate dust, a cooling column, as well as a combustion chamber of a gas turbine engine and other special equipment, and in this regard, it saves a large amount of energy costs that went into production of briquettes.

Техническим результатом заявленного изобретения является возможность упрощения процесса брикетирования, лучшего обезвоживания, отжима и уплотнения брикетов при минимальном наборе оборудования.The technical result of the claimed invention is the ability to simplify the briquetting process, better dewatering, spin and compact briquettes with a minimum set of equipment.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ переработки сортированных бытовых отходов в топливные брикеты, предусматривающий предварительное измельчение сырья, последующее сепарирование сырья и смешивание с наполнителями в смесителе принудительного типа с получением однородной массы, отличающийся тем, что предварительное измельчение осуществляют в ножевой дробилке до фракций 20-30 мм и затем в щеточной дробилке до фракций менее 6 мм, с допуском отдельных включений до 10-15 мм в количестве до 10% от общей массы; после измельчения полученную массу подают в смеситель для смешивания ее с водой, связующими материалами и отходами топливных или пищевых масел посредством жидкостного дозатора в количестве не более 5-6% от общей массы, причем среднее содержание влаги в полученной массе обеспечивают в пределах от 25 до 55%; после смешивания в смесителе, подготовленную массу подают в бункер-накопитель, где ее хранят не менее 2-3 часов, и далее через дозатор бункера массу подают транспортером или лопатой вручную в загрузочную воронку экструдера, в котором при высоком давлении (150-200 кг/см²) происходит ее гомогенизация, уплотнение и формование в выходном мундштуке экструдера, причем при формовании некоторую часть влаги отжимают в межфланцевом зазоре мундштука и корпуса экструдера, обеспечивая выходную влажность формуемого брикета на 5-7% меньше по отношению к исходной влаге сырья; сушку брикетов осуществляют при температуре не более 50-60°С и не более 40-90 минут при интенсивном продувании теплым воздухом, либо при хорошей солнечной погоде сушат на открытых продуваемых площадках, защищенных от дождя. Форму, длину и размеры брикета определяют формой выходного мундштука экструдера и обламывателя. Брикеты формируют цилиндрическими.The specified technical result is achieved due to the fact that the method of processing sorted household waste into fuel briquettes, which includes preliminary grinding of raw materials, subsequent separation of raw materials and mixing with fillers in a forced-type mixer to obtain a homogeneous mass, characterized in that the preliminary grinding is carried out in a knife crusher up to fractions of 20-30 mm and then in a brush mill to fractions of less than 6 mm, with a tolerance of individual inclusions of up to 10-15 mm in an amount of up to 10% of the total mass; after grinding, the resulting mass is fed into the mixer for mixing it with water, binders and waste fuel or edible oils by means of a liquid dispenser in an amount of not more than 5-6% of the total mass, with an average moisture content in the resulting mass ranging from 25 to 55 %; after mixing in the mixer, the prepared mass is fed to the storage hopper, where it is stored for at least 2-3 hours, and then through the hopper dispenser the mass is fed by conveyor or shovel manually to the extruder loading funnel, in which at high pressure (150-200 kg / cm ²⁾ it occurs homogenization, compaction and molding in an extruder outlet mouthpiece, wherein when forming some of the moisture squeezed in Wafer die gap of the extruder housing and providing an output molded preform humidity for 5-7% less in relation to the ref discharge moisture of raw materials; briquettes are dried at a temperature of not more than 50-60 ° C and not more than 40-90 minutes with intensive blowing with warm air, or in good sunny weather they are dried in open blown areas protected from rain. The shape, length and size of the briquette is determined by the shape of the output mouthpiece of the extruder and breaker. Briquettes form cylindrical.

Сущность процесса брикетирования (см. Фиг.1) состоит в том, что после перемола исходного сырья (1) и его предварительного механического измельчения в ножевой дробилке (2), затем в щеточной дробилке (3) загущенная и перемешанная в смесителе (4) масса подается в бункер-накопитель (5), затем в экструдер (6) (см. Фиг.2), где масса за счет ступенчатого шнека (9) и ступенчатого рабочего цилиндра (10) (начинает интенсивно уплотняться и перетираться, в связи с чем начинает резко развиваться удельная поверхность формуемой массы и формируется новая капиллярно-пористая структура, активируется поверхностная энергия частиц брикетируемого материала, повышается его пластичность за счет разрушения жестких связей исходного материала. Далее активированная масса продавливается через формующую фильеру экструдера (6), требуемой геометрии. После формования в экструдере, активированная масса начинает формировать новую молекулярно-пористую структуру брикета, связанную не только за счет армирующих волокнистых частиц, но и за счет образовавшихся в большом количестве новых капилляров, которые за счет быстрого удаления из них воды, начинают стягивать брикет уплотнять его одновременно. Процесс усадки продолжается в течение нескольких часов, повышая физико-механические свойства брикета, в том числе и его прочность на раздавливание, истирание и сбрасывание.The essence of the briquetting process (see Figure 1) is that after grinding the feedstock (1) and its preliminary mechanical grinding in a knife crusher (2), then in the brush crusher (3) the mass is thickened and mixed in the mixer (4) fed into the storage hopper (5), then into the extruder (6) (see Figure 2), where the mass due to the step screw (9) and step working cylinder (10) (begins to be densely compacted and frayed, in connection with which the specific surface of the moldable mass begins to develop sharply and a new capillary-pore is formed the structure is activated, the surface energy of the particles of the briquetted material is activated, its plasticity is increased due to the breaking of the hard bonds of the starting material.Next, the activated mass is pressed through the molding die of the extruder (6), the required geometry. briquette, connected not only due to reinforcing fibrous particles, but also due to the formation of a large number of new capillaries, which due to quickly th removal of water from them, they begin to pull together the briquette to compact it at the same time. The shrinkage process continues for several hours, increasing the physico-mechanical properties of the briquette, including its crushing strength, abrasion and dropping.

Способ переработки сортированных бытовых отходов в топливные брикеты предусматривает его сортировку с отбором углеродосодержащих отходов (1) (дерево, бумага, картон, отходы кожи, пищевые отходы, перо, резина, тряпки, листва и т.п.); предварительное измельчение в ножевой дробилке (2) (до фракции 20-30 мм); измельчение в щеточной дробилке (3) до фракции 0-6 мм.A method for processing sorted household waste into fuel briquettes involves sorting it with the selection of carbon-containing waste (1) (wood, paper, cardboard, leather waste, food waste, feather, rubber, rags, foliage, etc.); preliminary grinding in a knife crusher (2) (up to a fraction of 20-30 mm); grinding in a brush mill (3) to a fraction of 0-6 mm.

При этом допускаются отдельные включения до 10-15 мм в количестве до 10% от общей массы. После измельчения полученная масса подается в принудительный смеситель (4) для смешивания ее с водой, связующими материалами (торф низовой, лигнины, барда, кубовые остатки и т.п.) и отходами топливных или пищевых масел посредством жидкостного дозатора в количестве не более 5-6% от общей массы.In this case, individual inclusions of up to 10-15 mm in an amount of up to 10% of the total mass are allowed. After grinding, the resulting mass is fed into a forced mixer (4) to mix it with water, binders (grass peat, lignins, bard, bottoms, etc.) and waste fuel or edible oils through a liquid dispenser in an amount of not more than 5- 6% of the total mass.

Среднее содержание влаги в полученной массе должно быть в пределах от 25 до 55%, что определяется влагомером или визуально.The average moisture content in the resulting mass should be in the range from 25 to 55%, which is determined by a moisture meter or visually.

После смешивания в смесителе, подготовленная масса подается в бункер-накопитель (5), где она хранится не менее 2-3 часов, с целью равномерного влагораспределения по всему объему и набуханию волокон. Далее, через дозатор бункера (5), масса подается транспортером или лопатой вручную в загрузочную воронку (8) специального экструдера (6), в котором при высоком давлении (150-200 кг/см²) происходит ее гомогенизация, уплотнение и формование в выходном мундштуке экструдера. При формовании некоторая часть влаги отжимается в межфланцевом зазоре мундштука и корпуса экструдера. При этом выходная влажность формуемого брикета становится меньше на 5-7% по отношению к исходной влаге сырья.After mixing in the mixer, the prepared mass is fed to the storage hopper (5), where it is stored for at least 2-3 hours, with the aim of uniform moisture distribution throughout the volume and swelling of the fibers. Further, through the hopper dispenser (5), the mass is fed by a conveyor or a shovel manually into the loading funnel (8) of a special extruder (6), in which at high pressure (150-200 kg / cm ² ) it is homogenized, compacted and molded in the outlet the mouthpiece of the extruder. During molding, some of the moisture is squeezed out in the wafer gap of the mouthpiece and extruder body. In this case, the output moisture of the molded briquette becomes 5-7% less with respect to the initial moisture of the raw material.

С учетом того, что масса имеет в своем составе от 10 до 30% связующего материала (торф низинный, лигнины, барда и т.п.) и армирующие волокна, брикет имеет достаточную прочность для его укладки в сушилку (7), представляющую собой сушильные лотки или конвейер проходной сушилки.Given that the mass contains from 10 to 30% of the binder material (lowland peat, lignins, vinasse, etc.) and reinforcing fibers, the briquette has sufficient strength for its laying in the dryer (7), which is a drying trays or conveyor of a continuous dryer.

Температура и время сушки не превышают 50-60 градусов тепла и 40-90 минут времени при интенсивном обдувании теплым воздухом.The temperature and drying time do not exceed 50-60 degrees of heat and 40-90 minutes of time with intensive blowing with warm air.

Сформованные брикеты, при хорошей солнечной погоде, могут сушиться и на открытых продуваемых площадках, защищенных от дождя. Остаточная влажность при этом достигает средней равновесной влаги в течение двух-трех суток и составляет 17-22% (в зависимости от региона), а внесенные отработанные масла придают гидрофобные свойства произведенным брикетам и угнетают рост грибков и плесени.Molded briquettes, in fine sunny weather, can also be dried in open, blown areas protected from rain. In this case, the residual moisture reaches the average equilibrium moisture within two to three days and amounts to 17-22% (depending on the region), and the introduced waste oils give hydrophobic properties to the produced briquettes and inhibit the growth of fungi and mold.

Форма, длина и размеры брикета определяются формой выходного мундштука экструдера и обламывателя.The shape, length and dimensions of the briquette are determined by the shape of the output mouthpiece of the extruder and breaker.

Брикеты предназначены для слоевого сжигания в котлах специализированных твердотопливных котельных, как альтернатива дровам, бурым углям, торфу и сланцам.Briquettes are intended for layered burning in boilers of specialized solid fuel boiler houses, as an alternative to firewood, brown coal, peat and shale.

Брикеты могут подвергаться газификации для получения синтетического газа.Briquettes can be gasified to produce synthetic gas.

Золошлаковые остатки после термических процессов подвергаются брикетированию и захоронению в специально отведенных для этого хранилищах.Ash and slag residues after thermal processes are briquetted and buried in specially designated storage facilities.

Заявленный способ позволяет производить топливные брикеты и гранулы повышенной прочности и высокой калорийности (не менее 3500 ккал/кг) при минимальном наборе оборудования.The claimed method allows the production of fuel briquettes and granules of high strength and high calorie content (not less than 3500 kcal / kg) with a minimum set of equipment.

За счет интенсивного перемешивания, гомогенизации и повышении плотности получается брикет (см. Фиг.3) с повышенными потребительскими свойствами, позволяющими использовать его при газификации и при сжигании в слоевых котлах и печах.Due to intensive mixing, homogenization and increasing the density, a briquette is obtained (see FIG. 3) with enhanced consumer properties, allowing it to be used for gasification and when burning in layered boilers and furnaces.

А за счет перетирания частиц и высокого давления (до 12 атмосфер) состав более интенсивно обезвоживается, отжимается и уплотняется.And due to the grinding of particles and high pressure (up to 12 atmospheres), the composition is more intensively dehydrated, wrung out and compacted.

Упрощение процесса брикетирования реализуется за счет того, что обезвоживание, стерилизация, гомогенизация, уплотнение и формование производится в одном аппарате - экструдере.The simplification of the briquetting process is realized due to the fact that dehydration, sterilization, homogenization, compaction and molding are carried out in one apparatus - an extruder.

Claims

1. A method of processing sorted household waste into fuel briquettes, comprising preliminary grinding of raw materials, subsequent separation of raw materials and mixing with fillers in a forced type mixer to obtain a homogeneous mass, characterized in that the preliminary grinding is carried out in a knife crusher to fractions of 20-30 mm and then in a brush mill to fractions less than 6 mm with a tolerance of individual inclusions of up to 10-15 mm in an amount of up to 10% of the total mass; after grinding, the resulting mass is fed into the mixer for mixing it with water, binders and waste fuel or edible oils by means of a liquid dispenser in an amount of not more than 5-6% of the total mass, with an average moisture content in the resulting mass ranging from 25 to 55 %; after mixing in the mixer, the prepared mass is fed into the storage hopper, where it is stored for at least 2-3 hours, and then, through the hopper dispenser, the mass is fed by conveyor or shovel manually to the extruder loading funnel, in which at a high pressure of 150-200 kg / cm ² originate its homogenization, compaction and forming the output of the extruder mouthpiece, wherein when forming some of the moisture squeezed in Wafer die gap of the extruder housing and providing an output molded preform humidity for 5-7% less relative to the original lag feedstock; briquettes are dried at a temperature of not more than 50-60 ° C and not more than 40-90 min with intensive blowing with warm air or in good sunny weather, they are dried in open blown areas protected from rain.

2. The processing method according to claim 1, characterized in that the shape, length and size of the briquette is determined by the shape of the output mouthpiece of the extruder and breaker.

3. The processing method according to claim 1 or 2, characterized in that the briquettes are formed cylindrical.