Способ получения бездымного бытового топлива Российский патент 2021 года по МПК C10L5/00 C10L5/04 C10L5/10 C10L5/12 C10L5/14 

Изобретение относится к области технологии подготовки и производства брикетов из углеродистого материала, применяемых в качестве бездымного топлива для бытовых и промышленных печей, а также котлов для индивидуального отопления жилых зданий.

Известен способ получения брикета, применяемого в качестве восстановителя для металлургических процессов, а также в качестве бездымного топлива для бытовых и промышленных печей, заключающийся в совместном измельчении углеродсодержащего материала – буроугольного среднетемпературного кокса исходного гранулометрического состава и 1–10% масс. минерального связующего – алевролита подугольного до крупности не более 5 мм, добавлении к полученному составу 1–10% масс. гидрофобизатора – мазута марки M100 и 1–30% масс. воды с последующим перемешиванием с добавлением 1–30% масс. упрочняющего модификатора – 3%-ного водного раствора поливинилового спирта (ПВС) или 10%-ного водного раствора мучного клейстера. Полученную массу прессуют под давлением 20–200 МПа, полученные брикеты сушат при температуре 100–250^оС. (Патент RU 2473672, опублик. 2013).

Недостатком известного способа является достаточно высокий выход летучих веществ в готовом брикете, которые при сжигании данного топлива образуют повышенное количество вредных выбросов в атмосферу.

Известен топливный брикет, предназначенный для использования в бытовых условиях для автономного, экологически чистого и экономичного обогрева помещений и приготовления пищи в мангалах, грилях и шашлычницах, содержащий 35–91% масс. измельчённого древесного угля, 3–45% масс. связующего, в качестве которого используют крахмал, или муку пшеничную, или декстрин, и воду – остальное.

Брикет также дополнительно содержит 4-15% древесных опилок. (Патент RU 2187542, опубл. 2002).

К недостаткам известного брикета следует отнести высокую пожароопасность за счёт присутствия в брикете опилок, которые легко воспламеняются.

Ближайшим техническим решением к заявленному способу является способ получения бездымного бытового топлива, включающий смешение исходных компонентов: углеродсодержащего материала, в качестве которого используют мелочь коксовую марки МК-1, получаемую посредством среднетемпературной карбонизации бурого угля, с исходным гранулометрическим составом 0–15 мм, связующего, в качестве которого используют муку злаковых культур или крахмал, минеральной добавки, в качестве которой используют глину (алевролит или бентонит), и воды, прессование брикетной смеси и сушку сформированного брикета, при этом исходные компоненты берут в следующем соотношении, %масс.: углеродсодержащий материал – не менее 50; связующее – 3,5–20,0; минеральная добавка – 1,0–10,0; вода – остальное. (Патент RU 2673794, опубл. 2018).

Техническая проблема описанного способа заключается в длительном периоде сгорания в топочном устройстве, повышенной зольности топлива за счёт минеральной добавки и, как следствие, пониженная мощность топочного устройства.

Технической задачей настоящего изобретения является получение бездымного бытового топлива, обладающего пониженной зольностью, а также уменьшенным по сравнению с ближайшим аналогом периодом сгорания в топочном устройстве, что повышает мощность топочного устройства и позволяет быстрее производить обогрев помещения.

Указанная техническая задача решается описываемым способом получения бездымного бытового топлива, заключающимся в смешении исходных компонентов: углеродсодержащего материала, представляющего собой мелочь коксовую марки МК-1, получаемую посредством среднетемпературной карбонизации бурого угля, органического связующего, минеральной добавки и воды с последующим прессованием полученной смеси в брикеты и сушки. При этом исходные компоненты берут в следующем количестве, % масс.:

углеродсодержащий материал – не менее 50,0;

связующее – 5,0–30,0;

минеральная добавка – не более 0,5;

вода – остальное.

Предпочтительно в качестве связующего используют муку злаковых культур, крахмал или мелассу (патоку свекловичную), в качестве минеральной добавки – глину (алевролит или бентонит), воду используют с температурой от 1 до 99°С.

Приготовление брикетной смеси осуществляют следующим образом.

Мелочь коксовую марки МК-1, получаемую посредством среднетемпературной карбонизации бурого угля, загружают в планетарный смеситель периодического действия, затем последовательно добавляют связующее, минеральную добавку и воду.

При добавлении каждого из перечисленных компонентов смесь перемешивают до гомогенного состояния. По получении результирующей однородной смеси её выгружают из смесителя и подают в валковый пресс с максимальным усилием сведения валков 150 тс. Сформированный брикет либо высушивают в ленточной сушилке при температуре 40–160°С, после чего охлаждают при температуре окружающего воздуха, либо подвергают сушке естественным образом.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Для изготовления брикета используют следующие компоненты: 66,5% масс. мелочи коксовой МК-1 крупностью не более 3 мм в качестве углеродсодержащего материала, 5,0 % масс. муки (пшеничной 1, 2 сорта, ржаной, ячменной) в качестве связующего, 0,5 % масс. алевролита в качестве минеральной добавки, 28,0 % масс. воды технической с температурой 85°С.

Брикет получают следующим образом. В смеситель периодического действия последовательно добавляют мелочь коксовую МК-1, муку, алевролит и воду. При добавлении каждого из перечисленных компонентов смесь доводят до гомогенного состояния. Полученную брикетную смесь подают в валковый пресс с максимальным усилием сведения валков 150 тс. Сформированный брикет подвергают термической сушке в сушильном шкафу при температуре 160°С до влаги общей (W_t^r) не более 12%. Высушенный брикет охлаждают при температуре окружающего воздуха.

Полученный брикет имеет характерный размер 40 мм, прочность на сбрасывание по ГОСТ 21289 не менее 95 %, прочность на истирание в барабане по ГОСТ 21289 не менее 90,0 %, влагу общую не более 12 %, зольность на сухую массу 6,1 %, выход летучих на сухую беззольную массу 14,0 %, теплоту сгорания низшую на рабочее состояние 6000 ккал/кг.

Брикет, сжигаемый в топочном пространстве печи с принудительной подачей воздуха 5 м³/ч, горит в течение 5,5 ч.

Пример 2. Брикет изготавливают в соответствии с примером 1, но в качестве связующего используют 10,0% масс. крахмала (кукурузного, картофельного, бурового, экструзионного, тапиоки), 0,3 % масс. бентонита в качестве минеральной добавки и 30,0% масс. воды технической с температурой не менее 85°С.

Полученный брикет имеет характерный размер 30 мм, прочность на сбрасывание по ГОСТ 21289 не менее 97 %, прочность на истирание в барабане по ГОСТ 21289 не менее 95 %, влагу общую не более 12 %, зольность на сухую массу 6,2 %, выход летучих на сухую беззольную массу 15,2%, теплоту сгорания низшую на рабочее состояние 6000 ккал/кг.

Брикет, сжигаемый в топочном пространстве печи с принудительной подачей воздуха 5 м³/ч, горит в течение 5,5 ч.

Пример 3. Брикет изготавливают в соответствии с примером 1, но в качестве связующего используют 18% масс. мелассы (патоки свекловичной), 0,3 % масс. алевролита в качестве минеральной добавки, а сформированный брикет подвергают естественной сушке в течение 40 минут.

Полученный брикет имеет характерный размер 40 мм, прочность на сбрасывание по ГОСТ 21289 не менее 90 %, прочность на истирание в барабане по ГОСТ 21289 не менее 80 %, влагу общую не более 6 %, зольность на сухую массу 6,4 %, выход летучих на сухую беззольную массу 15,2 %, теплоту сгорания низшую на рабочее состояние 6050 ккал/кг.

Брикет, сжигаемый в топочном пространстве с принудительной подачей воздуха 5 м³/ч, горит в течение 5,0 ч.

Пример 4. Брикет изготавливают в соответствии с примером 1, но в качестве связующего используют 30 % масс. мелассы (патоки свекловичной), 0,2 % масс. бентонита в качестве минеральной добавки, а сформированный брикет подвергают термической сушке в сушильном шкафу при температуре 80°С до влаги общей (W_t^r) не более 12 %.

Полученный брикет имеет характерный размер 30 мм, прочность на сбрасывание по ГОСТ 21289 не менее 95 %, прочность на истирание в барабане по ГОСТ 21289 не менее 92 %, влагу общую не более 12 %, зольность на сухую массу 6,3 %, выход летучих на сухую беззольную массу 15,9 %, теплоту сгорания низшую на рабочее состояние 6000 ккал/кг.

Брикет, сжигаемый в топочном пространстве с принудительной подачей воздуха 5 м³/ч, горит в течение 6,0 ч.

Пример 5. Брикет изготавливают в соответствии с примером 1, но в качестве связующего используют 25 % масс. мелассы (патоки свекловичной), 0,2 % масс. алевролита в качестве минеральной добавки и 2,0 % масс. воды технической с температурой 1–99°С и подвергают термической сушке в сушильном шкафу при температуре 160°С до влаги общей (W_t^r) не более 12 %.

Полученный брикет имеет характерный размер 30 мм, прочность на сбрасывание по ГОСТ 21289 не менее 98 %, прочность на истирание в барабане по ГОСТ 21289 не менее 96 %, влагу общую не более 12 %, зольность на сухую массу 5,9 %, выход летучих на сухую беззольную массу 15,1 %, теплоту сгорания низшую на рабочее состояние 6050 ккал/кг.

Брикет, сжигаемый в топочном пространстве с принудительной подачей воздуха 5 м³/ч, горит в течение 5,0 ч.

Таким образом, способ по изобретению позволяет получить брикеты бездымного бытового топлива с пониженной зольностью, а также уменьшенным по сравнению с ближайшим аналогом периодом сгорания в топочном устройстве, что повышает мощность топочного устройства и позволяет быстрее производить обогрев помещения.

Изобретение раскрывает способ получения бездымного бытового топлива, включающий смешение исходных компонентов - углеродсодержащего материала, в качестве которого используют мелочь коксовую марки МК-1, получаемую посредством среднетемпературной карбонизации бурого угля, органического связующего, выбранного из муки злаковых культур, крахмала или патоки свекловичной, минеральной добавки, в качестве которой используют глину - алевролит или бентонит, и воды, с последующим прессованием брикетной смеси в брикеты и сушкой, характеризующийся тем, что исходные компоненты смешивают в следующем количестве, мас.%: углеродсодержащий материал не менее 50,0; органическое связующее 5,0-30,0; минеральная добавка не более 0,5; вода - остальное. Технический результат заключается в получении брикетов бездымного бытового топлива с пониженной зольностью, а также уменьшенном периоде сгорания в топочном устройстве, что повышает мощность топочного устройства и позволяет быстрее производить обогрев помещения. 5 пр.

Способ получения бездымного бытового топлива, включающий смешение исходных компонентов - углеродсодержащего материала, в качестве которого используют мелочь коксовую марки МК-1, получаемую посредством среднетемпературной карбонизации бурого угля, органического связующего, выбранного из муки злаковых культур, крахмала или патоки свекловичной, минеральной добавки, в качестве которой используют глину - алевролит или бентонит, и воды, с последующим прессованием брикетной смеси в брикеты и сушкой, отличающийся тем, что исходные компоненты смешивают в следующем количестве, мас.%:

углеродсодержащий материал не менее 50,0 органическое связующее 5,0-30,0 минеральная добавка не более 0,5 вода остальное