способ получения топливных брикетов

Формула изобретения

Способ получения топливных брикетов, включающий измельчение бурого угля, дозирование и смешивание его с опилками и брикетирование смеси, отличающийся тем, что из бурого угля крупностью менее 2,5 мм и опилок деревьев хвойных пород составляют смесь без связующего, из которой при содержании опилок 17±1 мас.%, температуре брикетирования 90±5°С и удельном давлении брикетирования 50±2 МПа получают брикеты с механической прочностью на сжатие не менее 7,8 МПа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к углеперерабатывающей промышленности, а именно к технологии брикетирования бурого угля с целью получения окускованного твердого топлива. Полученные брикеты могут быть использованы в качестве топлива для сжигания в бытовых и промышленных топках.

Аналогом изобретения является способ изготовления топливных брикетов [А.с. 2157952 СССР, МКИ⁷ F23К 1/00. Способ изготовления топливных брикетов и устройство для его осуществления / Борзяк В.Е., Журавлев А.В., Компанеец В.Т., Марченко Н.И., Матвеев В.А., Титов Н.В., Феоктистов В.М., Шаповалов В.П.; заявитель и патентообладатель Шахтинский институт Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института). - №98120546/06], представляющий собой способ изготовления топливных брикетов и устройство для его осуществления, включающий смешивание компонентов при следующем соотношении, мас.%: угольной мелочи, в том числе антрацитового штыба - 80-70, древесных опилок, дробленной коры, соломы и других органических отходов - 2-2,5, воды и связующего, в качестве которого применяют натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ-Н) (0,5-2,0%) и глину (5,5-10%). Недостатками полученных по такой технологии брикетов являются:

- низкая прочность на сжатие (0,3-1,1 МПа);

- наличие в брикетах глины, которая увеличивает зольность брикета ориентировочно на те же 5,5-10% и, следовательно, снижает теплоту сгорания брикетов;

- наличие связующей добавки, в качестве которой используется клей для обоев КМЦ-Н, являющийся продукцией одного из заводов в г.Каменске Ростовской области, но отсутствующий в подавляющем большинстве регионов России, а следовательно, малоприменимый.

Аналогом, наиболее близким к изобретению (прототипом), является топливный брикет [А.с. 1606523 СССР, МКИ⁵ С10F 7/06. Способ изготовления топливных брикетов / Богатов Б.А., Гаврис Б.И., Головач А.А., Куптель Г.А., Яцковец А.И.; заявитель и патентообладатель Белорусский политехнич. институт. - №4438172/31-03.], содержащий (в мас.%): каменный уголь 20-30; древесные опилки 10-20; торф - остальное. Недостатком этого топливного брикета является то, что его изготовление предполагает наличие в месте производства брикетов из угля одновременно и опилок, и торфа, причем содержание торфа составляет 50-70% брикетируемой смеси, в то время как способ предназначен для брикетирования каменного угля.

Сущность предлагаемого способа получения топливных брикетов заключается в измельчении бурого угля до крупности менее 2,5 мм, дозировании и смешивании его с опилками хвойных пород деревьев, брикетировании смеси без дополнительного связующего при температуре брикетирования 90±5°С, удельном давлении брикетирования 50±2 МПа и содержании торфа в смеси 17±1 мас.%.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка способа получения брикетов оптимальной механической прочности из бурого угля за счет использования для этого местных, легкодоступных и безопасных для окружающей среды и здоровья граждан материалов, а именно с использованием в композиции отходов деревообрабатывающей промышленности - древесных опилок.

Механическая прочность является для угольных брикетов определяющим показателем. Снижение механической прочности вызывает потери брикетной продукции при хранении и транспортировке, а также засоренность мелкой фракцией. Это ухудшает товарный вид продукции и затрудняет ее использование в качестве коммунально-бытового топлива из-за просыпей через колосниковую решетку в топке.

Согласно действующим ГОСТам (например, ГОСТ 8584-76. Брикеты из бурых башкирских углей.) и требованиям потребителей механическая прочность при сжатии брикетов должна быть не менее 7,8 МПа.

Признаки, используемые для характеристики способа:

- отсутствие связующего;

- крупность бурого угля менее 2,5 мм;

- содержание компонентов (мас.%): бурый уголь 83±1%, древесные опилки 17±1%;

- температура брикетирования 90±5°С;

- удельное давление брикетирования - не более 50±2 МПа.

На чертеже представлен график изменения предела прочности на сжатие для брикетов с разным содержанием опилок при температуре брикетирования 90±5°С и удельном давлении брикетирования 50±2 МПа.

Для приготовления брикетов использовался бурый уголь Кангаласского месторождения Ленского бассейна (Республика Саха (Якутия)) и опилки деревьев хвойных пород, являющиеся отходами деревообрабатывающей промышленности.

Подготовка угля заключалась в его дроблении до крупности 2,5 мм и смешивании с древесными опилками хвойных пород в количестве 0, 5, 10, 15, 17, 20 и 25 мас.%.

Полученные смеси в одном случае брикетировали при комнатной температуре, в другом - нагревали до температуры 90±5°С. В обоих случаях брикетирование проводилось путем прессования полученных смесей в матрицах диаметром 50 мм при давлении брикетирования 50±2 и 70±2 МПа.

Далее для полученных брикетов определялась механическая прочность на сжатие по ГОСТ 21289-75.

В результате было установлено, что брикеты, полученные при комнатной температуре и давлении 50±2 или 70±2 МПа при любом составе смеси, имеют механическую прочность на сжатие не более 6,4 МПа (по ГОСТ - минимум 7,8 МПа). Т.е. указанное сочетание состава, температуры и давления брикетирования оказалось неприемлемым.

Далее была определена механическая прочность брикетов на сжатие при том же давлении брикетирования (50±2 МПа) и температуре нагрева 90±5°С. В результате было установлено, что при указанных условиях брикетирования механическая прочность брикетов возрастает, достигая и даже превышая требуемую ГОСТом.

Условия испытаний и физико-механические показатели брикетов представлены в таблице и на графике (см. чертеж).

Из таблицы и графика видно, что механическая прочность брикетов на сжатие достигает требуемой ГОСТом величины (7,8 МПа) при содержании в смеси опилок, равном 16 мас.%.

Таким образом, оптимальная прочность брикетов достигается при следующих условиях:

- содержание опилок в смеси- 17±1 мас.%;

- температура брикетирования - 90±5°С;

- давление брикетирования - 50±2 МПа.

Брикетирование при большей температуре и более высоком давлении теряет смысл.

Пример. Уголь дробят до крупности менее 2,5 мм. Смесь, состоящую из 83±1 мас.% угля и 17±1 мас.% опилок хвойных пород деревьев, загружают в смеситель и тщательно перемешивают. Полученную смесь нагревают до 90±5°С непосредственно в матрице диаметром 50 мм и брикетируют на прессе с удельным давлением брикетирования 50±2 МПа. Получают брикеты с механической прочностью на сжатие не менее 7,8 МПа.

Таблица
	Содержание компонентов в смеси, мас.%		Влажность, %		Характеристики процесса брикетирования и прочность брикетов
№	бурый уголь	древесные опилки	бурый уголь	древесные опилки	температура, °С	давление брикетирования, МПа	предел прочности на сжатие, МПа
1	100	0	24,3	-	90±5	50±2	0,39
2	95	5	24,3	22,8	90±5	50±2	1,46
3	90	10	15,5	21,2	90±5	50±2	3,22
4	85	15	23	22	90±5	50±2	6,50
5	83	17	20,5	19	90±5	50±2	10,1
6	80	20	18,8	13	90±5	50±2	17,20
7	75	25	17,9	14,1	90±5	50±2	20,25