Способ получения брикетов топлива из органического волокнистого материала Советский патент 1983 года по МПК C10L5/44 

4

со со

со

Изобретение относится к топливу, в частности к гранулированному,, предназначенному для промьииленного сжигания и полученному путем формования органических волокон в симметричные в основном гранулы, однородные по влажности, которые эффективно сгорают без образования большого количества золы на поверхности гранул.

Древесина, как топливо, обладает рядом присущих ей преимуществ, она является пополняемым источником топлива, широко распространена и, доступна.

Кроме того, ее можно добывать при помощи простых инструментов и неквалифицированных рабочих, для ее хранения, добычи и обработки не требуется сложное оборудование. Древесина относительно дешева, если ее добывают во время регулярных лесозаготовок. Древесину можно сжигат во многих типах оборудования при самых различных условиях, при этом соблюдается большая чистота и вьзделяется минимальное количество золы (которая представляет в какой-то степени ценность как удобрение).

Древесина легко воспламеняется и скорость ее горения можно регулировать, если она соответствующим образом подговлена и сжигается в соответствующем устройстве. С друго стороны, влажность древесины обычно высока и требуется обычно поштучная подготовка и загрузкаj если ее применяют в форме поленьев или недробленых сырых отходов. В любом случае она более объемиста, чем другие виды твердого или жидкого топлива.

Огромный спрос на продукцию из древесины обусловил большой интерес к возможному использованию отходов деревообрабатывающей промышленности. При изготовлении изделий из древесины обязательно образуются отходы, например опилки, стружки, прутья и ветки и т.п., так как в отличие от пластмасс изделия из древесины немогут быть изготовлены путем плавления и последующего формования

Ранее предлагалось формовать из этих древесных и других органических волокон цилиндрические гранулы или брикеты, пригодные для применения в качестве топлива Cl.

Некоторые гранулированные материалы не требуют добавки связующих, так как они сами склеиваются, когда их брикетируют при повышенной температуре, К таким материалам относится и древесина. При температурах выше минимальной температуры пласти ности (.для древесины ) упругие .деформации, возникакяцие в Материале при давлении брикетирования, полностью исчезают и ча стицы приходят в тесный контакт друг с другом. Когезия поверхностей раздела, -взаимное проникновение отдельных волокон частиц и возможная гщгезия раз, мягченного под действием тепла лигнина (природного связующего между волокнами древесины ) все это обуславливает связующее действие, которое сообщает достаточную проч0 ность после из охлаждения при прессовании.

Известен способ брикетирования древесных отходов, основанный на самосклеивающей способности древес5 ных отходов, в данном способе применяют машину, изготовляемую фирмой Wood Brique-ttes, Inc . Lewiston Idaho, которая изготовляет брикеты путем выдавливания отходов древесины {опилок, стружек и других отходов, измельченных до размеров овсяной муки )в основную камеру сжатия при помощи шнека под давлением приблизительно 210 кгс/см. При таком высоком давлении под действием сил трения выделяется достаточное количество тепла для обеспечения пластичности, необходимой для самосклеивания, .Формы представляют собой цилиндрические отверстия диаметром

0 101,6 мм, расположенные на равных расстояниях по краю большого коле- : са шириной приблизительно мл, причем оси форм направлены парсшлельно оси колеса и длина формы рав5 на толщине колеса. Дно формы закрыто поршнем с гидравлическим приводом, который удерживает форму закры-; той при наполнении и убирается пос- : ле наполнения. После наполнения фор0 .ы колесо немного поворачивается

так, что следующая пустая форма ока-: зывается на линии заполнения. Формо-; вочноё колесо охлаждается водой, а брикеты - ниже температуры пластич нйсти за. время, когда колесо делает : полный оборот. Охлажденный брикет выталкивается из формы поршнем, который входит в полость формы перед ее подготовкой к наполнению.

Брикеты размерами 101, ,8 мн

изготовленные, этой машиной, пригод- . . ны для ручного отопления, но не для , механической загрузки. Брикеты для механического загрузчика производят5 ся на машине другого типа, выпускаемой этой же фирмой, которая выдавливает самосклеенный материал через пучок,обстоящий из восьми круглых отверстий диаметром 25,4 мм в виде

0 непрерывных прутков. По выходе из экструзионной головки прутки разрезаются на отрезки длиной 25,4 мм вращающимися нажами, в результате получаются брикеты, пригодные для

5 механической эагрузкд. Известен способ 2J получения б кетов топлива из органического волокнистого материала, преимуществе но из древесных отходов, включающи измельчение органического материал ,до размера частиц не более 85% мини jмального размера получаемых брикетов, сушку материала и прессование высушенного материала в брикеты. Частицы лигноцеллюлозы с влажностью по меньшей, мере 15% экструди руют через головку при одновременно удалении влаги. Экструзия осуществляется при повышенных давлении и температуре, благодаря чему влага удаляется из уплотненной массы в виде пара при одновременном измельчении частиц. Измельченные частицы немедленно уплотняются и охлаждаются, все еще находясь под давлением образуя в лигноцеллюлозном материале жесткую кольцевую оболочку из природного связующего. Охлажденный продукт содержит обычно 20-25% влаг Известен способ З получения брикетов топлива из органического волокнистого материала, преимущественно из древесных отходов, включаю щий измельчение органического материала до размера частиц не более 85% минимального размера получаемых брикетов, сушку материала и прессование высушенного материала в брике ты. Измельченный материал прессуют при давлении 500-8500 кгс/см и высушивают до влажности 7-9 вес.% до подачи в таблетировочный пресс. Пригодны также экструзионные, бр кетирующие и гранулирующие машины. Однако материал,- получаемый на этих машинах и по известным способам, не вполне пригоден для механической загрузки печей, так как он проявляет тенденцию- измельчаться, и при горении образует довольно много золы. Цель изобретения - повышение прочности брикетов. Указанная цель достигается тем, что согласно способу, включающему измельчение органического материала до размера частиц не более 85% ; минимального размера получаемых бри кетов, сушку и прессование высушенного материала в брикеты, перед прессованием содержание влаги в измельченном материале поддерживают в пределах 16-28%, прессование ведут при давлении, обеспечивающем нагрев получаемых брикетов до 163-177С/ и полученные брикеты сушат до содер жания влаги 7-8%. Предлагаемый способ обеспечивает jполучение гранул такой формы, которая удобна для их равномерного ежи ; гания в печи. Для этого требуется, чтобы размер частиц волокнистого материала составлял не более 85% минимального размера формуемых гранул, а влажность волокнистого материала должна быть в основном равномерной и составлять приблизительно 16 28.вес.%, при этом следует формовать и прессовать из волокнистого материала при заданной влажности в основном симметричные гранулы с максимсшьнымй размерами 12,7 мм. Согласно предлагаемому способу сельскохозяйственные или древесные отходы транспортируются конвейером, приспособленным для отделения горных пород, металла и других нежелательных материалов, в молотковую мельницу, где органический волокнистый материал измельчается до частиц, в основном, однородных по размеру и не более 85% минимального размера формуемых гранул, затем измельченный материал транспортируется конвейером в сушилку, где влажность доводится приблизительно до 16-28%, после чего продукт с заданными размером частиц и влажностью подается на гранулирующую машину, оборудованную собственным измерительным шнековым устройством для загрузки массы в гранулирующую головку,Затем формуемые гранулы высушивают до влажности, находящейся в равновесии с влажностью атмосферы. Волокнистый материал получают при повышенном давлении, а температуре гранулы в головке равна приблизительно 163-177°С. Большинство органических волокнистых веществ имеют влажность более 28 вес.%, поэтому их необходимо сушить, однако следует иметь в виду, что, если гранулированию подлежит материал с влажностью менее 16%, его влажность следует повысить до требуемой влажности путем увлажнения, или другим способом до гранулирования. Влзикность может меняться в широких пределах приблизительно от 16 до 28 вес.%, однако лучшие результаты достигаются при влажности органического волокнистого материала при гранулировании в интервале 20-24 вес.%, поэтому предпочтительно, чтобы влажность находилась в этом более ограниченном интервале. Гранулы можно сушить продуванием над ними воздуха сразу же по выходе их из гранулирующей машины. При доведении размеров частиц органического волокнистого материала приблизительно до 85% или менее от минимальных размеров формуемых гранул, влажности перед прессованием приблизительно до 16-28% свободной воды, предпочтительно до 20-24%, и при температуре формования и прессования 163-177 С получают гранулы С защитной воскообразной поверхностью, образованной вследствие просачивания, из волокнистого материала, которые сгорают в основном равномерно без образования нежелательной золы. Чтобы скорость горения гранул была в основном равномерной, гранулы после формования сушат до равномерной влажности, которая находится в равновесии с влажностью окружающеЯ среды. Гранулы могут применятьс для отопления любого типа печей про кьлшленного и бытового назначения, легко транспортироваться по наклон;ному ленточному конвейеру, применяемому в промышленности, или при помощи другого, обычного загрузочного оборудования. Гранулы в основном однородны по размерам и форме и при желании могут транспортироватьс .пневматически. Кроме того, топливны гранулы могут быть измельчены с применения для отопления пылевидным топливом печей, применяемых в сочетании с электрогенераторными установками, или паровых котлов. ИзмельченНые гранулы являются эффек тивным топливом для прямого сжигания в турбинах. Количество образующейся золы настолько мало и она такая мягкая, что не оказывает абразивного действия на металл турбины и ее присутствие в турбине не является .нежелательным. .Предпочтительно, чтобы гранулы были в основном цилиндрической, призматической или т.п. формы с мак симальным поперечным сечением в пре делах приблизительно 3,2-12,7 мм. Фактический размер гранул определяется по величине внешней поверхности в зависимости от состава материа ла внутри гранулы. Максимальная тол щина гранулы в любом направлении не должна превышать приблизительно 12.,7 мм и дрлжна быть не менее 3,2м Абсолютная плотность гранул,полученных предлагаемым способом, более 1,040 г/см и часто бывает более 1,440 смг/см при влажности 8%.. Пло ность частиц, применяемых дляизГОтовления гранул,составляет приблизи тельно 0,160-0,480 г/см при такой же влажности. I . Для достижения оптимальных топЯи ных характеристик необходимо, чтобы вся, масса топлива была однородна по размерам частиц и влажности. Нежелательно и невыгодно сжигать в промышленном масштабе измельченное топливо вследствие -его неоднороднос ти по размерам частиц и высокой вла ности. Для сжигания такого топлива (Требуется большой избыток кислорода что приводит к охлаждению топлива,бол шим потерям тепла и неэффективному ис Пользоваиию топлива., Способ осуа1ествляют следующим образом. Сырой материал с произвольным размером частиц, например опилки или другие древесные отходы, неоднородный по влажности, транспортируется обычным пневматическим конвейером в молотковую мельницу, где частицы доводятся в основном до одинакового максимального размера, составляющего приблизительно 85% или менее от минимальной толщины изготовляемых гранул. В пневматическом конвейере куски породы, метсшла и другие посторонние включения отделяются от древесины до ее поступления в молотковую мельницу. Может быть применен конвейер любого другого типа, на котором могут быть отделены от древесины посторонние включения, но предпочтительным является пневматический конвейер, продукт из молотковой мельницы транспортируется во вращающуюся барабанную сушилку, в которой влажность в основном однородных по размерам частиц древесины доводится приблизительно до 16-28 вес.% свободной влаги. Термин свободная влага обозначает влагу, которая может быть удалена путем испарения при обычной температуре, и не вк.люча:ет кристаллизационную воду, которая может содержаться в волокнистом материале. После того, как влажность частиц доведена приблизительно до 16-28%, они транспортируются, предпочтительно пневматическим конвейером, в гранулирующую машину. Можно применять любую под- ходящую гранулирующую мгииину, например машину, выпускаемую фирмой California Pellet Mill Company СйН- Франциско, Калифорния. В это устройство материал поступает через бункер и прессуется в пресс-форме нужной конфигурации. Гранулирующая машина должна развивать давление в пресс-форме во время прессования, которое вызывает повышение температуры волокнистого материала до значений 163-177°С. Например, указанная машина развивает усилие приблизительно 18140 кгс в точке удара роликов. У некоторых машин давление может составлять всего 3629 кгс, а могут применяться давления и более 18140 кгс. Давление в таких пределах обеспечивает необходимое повышение темепратуры при гранулировании. Воскоподобные вещества, содерж.а1щиеся в лигноцеллюлозе, просачиваются из нее и образуют тГоверХ ностную оболочку на гранулах, котог рая препятствует измельчению гранулы и быстрому изменению влажности при сжигании топлива. Гранулы, выходящие из гранулирунядей машины, раскладываются на вра

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БРИКЕТОВ ТОПЛИВА ИЗ ОРГАНИЧЕСКОГО ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРИАЛА, преимущественно из древесных отходов, включающий измельчение органического материала до размера частиц не более 85% минимального размера получаемых брикетов, сушку и прессование высушенного материала в брикеты, о т л ичающийся тем, что, с, целью повышения прочности получаемых брикетов, перед прессованием в измельченном материале поддерживают содержание влаги 16-28%, прессование ведут при давлении, обеспечивающем нагрев получаемых брикетов до 163-177°С, и полученные брикеты сушат до содержания влаги 7-8%. СО