СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БРИКЕТИРОВАННОГО ТОПЛИВА Российский патент 1997 года по МПК C10L5/14 C10L5/44 

Изобретение относится к области производства топливных брикетов, используемых в промышленных и бытовых целях, в частности к производству бездымных топливных брикетов.

Известен способ получения бездымного топлива по методу "Антрасин", когда угольные брикеты со связующим в виде пека после прессования при давлении 15
200 МПа подвергаются термической обработке при температуре 350-370^oC с дымовыми газами, содержащими свободный кислород, получают брикетированное топливо с плотностью 1,2 -1,4 г/см³ (Крохин В.Н. Клепин В.Г. Поспеев В.А. Углебрикетное производство Франции. ЦНИИЭИуголь, серия "Обогащение и брикетирование угля". М. 1980, с.9). Недостатком бездымного топлива, полученного вышеуказанным способом, является невозможность зажигания брикетов от малоинтенсивного огня (спички, пламени зажигалки), отсутствие автономного горения.

Известен состав для получения брикетированного топлива, включающий угольную мелочь и водную суспензию торфа с концентрацией 2-8% по массе при следующих соотношениях компонентов, мас. угольная мелочь 50 70, водная суспензия тонкоизмельченного торфа 30 50 (авт.св. СССР N 1778156, кл. C 10 L 5/44, БИ N 44, 1992). Недостатком этого брикетированного топлива является возможность легкого возгорания (от спички) и дымовыделения при горении.

Известен способ получения брикетированного топлива (наиболее близкое техническое решение) с повышенной стойкостью к истиранию за счет формования брикетов под давлением до 20 МПа смеси измельченных твердых древесных отходов, коксующегося угля, углеводородного связующего и воды, сушки и термобработки до 600^oF (патент США N 4152119, кл. C 10 L 9/10, 1979).

Недостатком этого способа является получение брикетов, не обладающих автономным горением и не возгорающихся от спички.

Целью изобретения является способ получения брикетирования топлива, обладающего бездымным горением, легкой возгораемостью и автономным горением индивидуального брикета.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения брикетированного топлива, включающем смешение измельченного угля, измельченных отходов деревопереработки, углеводородсодержащего связующего и воды, формование брикетов из смеси при давлении до 20 МПа, сушку брикетов и их последующую термообработку, термообработку ведут при 350-500^oC до достижения 30-60% пористости брикетов.

Измельчение исходного твердого топлива проводят до размеров менее 3 мм, причем частицы менее 1 мм составляют 80-100% В качестве твердого топлива может применяться каменный уголь различных марок, бурый уголь, антрацит, а также их сочетание и отходы обогащения и переработки.

В качестве измельченных отходов деревопереработки могут быть применены опилки, кора, стружка, листва и т.п. в том числе содержащие различное количество воды, с нормируемыми размерами частиц: опилки и кора менее 10 мм, стружка менее 15 мм. Объем индивидуальных частиц не должен превышать 0,5 - 1,0 см³.

В качестве углеводородсодержащего связующего могут быть использованы различные битумы, пеки и т.п.

Перемешивание компонентов производится до их равномерного распределения во всем объеме смеси.

Формование брикетов из смеси производится шнековыми или гидравлическими прессами.

Сушка и термообработка брикетов являются обязательными операциями в способе. Испарение влаги при сушке и термическое разложение органических веществ, составляющих брикет при температурах 350 500^oC, приводит к созданию пористости в брикетах. Применение в топливных составах мелких частиц угля обеспечивает создание микропористости, а применение измельченных отходов деревопереработки создание открытой макропористости, без которых получение бездымных брикетов с автономным горением и легкой возгораемостью невозможно. Пористость брикетов после термообработки должна составлять 30-60% кажущаяся плотность при этом соответствует 0,4-0,6 г/см³.

Формование брикетов производят при удельном давлении 0,6 20 МПа, чтобы обеспечить заданную пористость в процессе термообработки брикетов.

Сушку брикетов производят в сушильном шкафу до постоянного веса. После термообработки (когда разлагаются и легколетучие компоненты угольного топлива, и органические вещества, и углеводородсодержащие связующие) и последующего охлаждения получают пористое брикетированное топливо, обладающее новыми свойствами. Брикеты зажигаются от спички. После поджигания каждый брикет горит автономно, в порах, и не требует обязательного применения каких-либо топочных устройств для поддержания горения.

Пример 1. Антрацитовый штыб зольностью 6,5% после мокрого помола дисперсностью менее 0,1 мм, влажностью 40% 680 г смешивают с пеком, температура размягчения которого 70^oC 120 г, с опилками лиственных пород (размерами частиц менее 10 мм) и влажностью 10% 290 г и водой 300 г. Перемешивание в малаксере объемом 2 л в течение 10 мин со скоростью вращения 100 об/мин, температура смеси 80^oC. Брикетируют на гидравлическом прессе при удельном давлении 0,8 МПа. Форма и размер брикета: диаметр 60 мм, толщина 20 мм (с отверстием в центре диаметром 10 мм). Сушат в сушильном шкафу при температуре 140^oC до постоянного веса. Термообработка производится в муфельной печи при температуре 500^oC в течение 1,5 ч, в процессе термообработки происходит подсос воздуха до содержания кислорода в пределах 10-15% Получают бездымное брикетированное топливо 60% пористостью. Пористость определялась из соотношения объема брикета к его массе с учетом истинной плотности угля и золы и их массового соотношения. Время разгорания всего объема брикета 5 мин. Время полного сгорания брикета 45 мин.

Пример 2. Угольный шлам из угля марки "Д" зольностью 14,7% (дисперсность 0-3 мм), влажностью 20% в количестве 53% по массе 660 г смешивают с опилками хвойными, размером менее 4 мм 5% влажностью 3% 50 г с битумом нефтяным, дорожным, вяэким, марки БНД-40/60 ГОСТ 22245-76, крупностью 10 мм 140 г, с торфом (топливным для пылевидного сжигания, ГОСТ 11804-76) влажностью 22% - 150 г. Перемешивание по примеру 1. После перемешивания брикетируют на шнековом прессе при температуре 85^oC и удельном давлении прессования 1 МПа. Форма и размер брикета: диаметр 12 мм, длина 50 мм. Сушат при температуре 120^oC в сушильном шкафу 1,5 ч до постоянного веса. Термообработка производится в муфельной печи в течении часа с отводом летучих компонентов и газов при температуре 480^oC. Получают брикет с кажущейся плотностью 0,6 г/см³, зольностью 12% теплотворной способностью 6900 ккал/кг. Время разгорания во всем объеме брикета 3 мин, время полного сгорания брикета 25 мин. Пористость брикета 41%
Пример 3. Антрацитовый штыб дисперсностью 0-3 мм, зольностью 4% влажностью 10% 200 г брали вместе с бурым углем марки БСМШ дисперсностью 0-3 мм, зольностью -37% влажностью 30% 250 г, отходы деревопереработки: стружка хвойная размером менее 10 мм, влажностью 30% 200 г, кора хвойная размером менее 10 мм, влажностью 8% 120 г, связующее: ССБ (2%-й раствор) - 110 г, пек с температурой размягчения 70^oC 120 г, вода 70 г. Перемешивание по примеру 1 при температуре 70^oC. Давление прессования 15 МПа на шнековом прессе. Форма и размер брикета: диаметр 12 мм, длина 50 мм. Сушку по примеру 2 в течение 1,5 ч. Термообработка по примеру 2 при 350^oC. Получают брикет с пористостью 30% с кажущейся плотностью 0,75 г/см³, теплотворной способностью 6100 ккал/кг. Время разгорания брикета 5 мин, время полного сгорания 30 мин.

Образцы брикетированного топлива с пористостью менее 30% не зажигаются от пламени спички и не горят автономно.

Образцы с пористостью выше 60% сохраняют все новые свойства, но обладают более низкой удельной теплотой сгорания. Поэтому оптимальная пористость, обеспечивающая новые свойства, 30-60%

Использование: в промышленности и в быту, для производства бездымных топливных брикетов. Сущность изобретения: способ получения брикетированного топлива включает смешение измельченного угля, измельченных отходов деревопереработки, углеводородсодержащего связующего и воды, формирование брикетов из смеси при давлении до 20 МПа, сушку брикетов и их последующую термообработку при 350-500^oC до разложения органических веществ и достижения 30 - 60% пористости брикетов.

Способ получения брикетированного топлива, включающий смещение измельченного угля, измельченных отходов деревопереработки, углеводородосодержащего связующего и воды, формование брикетов из смеси при давлении до 20 МПа, сушку брикетов и их последующую термообработку, отличающийся тем, что термообработку ведут при 350 500^oС до достижения 30 60% пористости брикетов.