Слоистый топливный брикет Советский патент 1992 года по МПК C10L5/38 C10L5/36 

1

(21)4871249/04

(22)19.06.90

(46) 07.09.92. Бюл. №33

(71)Ленинградский горный институт им. Г.В.Плеханова

(72)Е.Н.Кускова и В.Б Кусков

(56)1. Патент США № 4478601, кл. С 10 L 5/36 (44-14), 1984.

2. Заявка Японии М 53-72004, кл. С 10 L 11/04, (17А52), 1978.

(54) СЛОИСТЫЙ ТОПЛИВНЫЙ БРИКЕТ

(57)Применение: в быту, полевых условиях, на железнодорожном транспорте. Сущность изобретения: топливный брикет содержит основной слой, включающий,

мас,%: каменный уголь 80-95 и торф 5-20, и зажигательный слой, включающий, мас.%: каменный уголь 10-25, торф 35-60. нитрат калия 5,7-15 и нитрат бария остальное. Дополнительно в брикете выполнены продольные отверстия при соотношении их объема и объема топливной массы брикета (1:4)- (1:7). Брикет изготавливают следующим образом: в пресс-форму засыпается основной слой, предварительно перемешанный со связующим веществом, далее на него засыпается зажигательный слой, после чего производится прессование брикета. При этом штемпель, которым производится прессование, имеет стержни, которые и формируют отверстия. 1 з.п. ф-лы, 1 табл,, 1 ил.

Изобретение относится к технологии твердого углеродсодержащего топлива, в частности к слоистому топливному брикету, и может использоваться для бытовых целей, в полевых условиях и на железнодорожном транспорте.

Известен топливный брикет на основе угля, связующего и добавок микрочастиц природного и синтетического волокна и извести с покрытием из воска, в котором выполнены в слое горючего вещества продольные и поперечные отверстия для прохода воздуха при отношении их к объему топливного брикета меньшем или равном 1

Основные недостатки такого брикета его весьма трудное загорание в бытовых условиях, неполное сгорание при снижении прочности.

Наиболее близким к изобретению является слоистый топливный брикет, включающий основной угольный слой и зажигательный слой, содержащий 95-100 ч. древесного угля, 15-20 ч. нитрата калия, 60-70 ч. каменного угля и связующее 2.

Недостатки такого брикета - трудность его зажигания, так как зажигательный слой, содержащий 15-20 ч. нитрата калия, практически невозможно зажечь от спички, а основной слой, состоящий только из каменного угля (тем более антрацита), очень трудно загорается от зажигательного слоя. Отсутствие отверстий в брикете также затрудняет загорание и горение.

Цель изобретения - улучшение загорания брикета.

Цель достигается тем. что топливный брикет включает основной и зажигательный слои, при следующем соотношении компонентов основного слоя, мае. %: каменный уголь 80-95, торф 5-20 и зажигательного слоя, мае. %: каменный уголь 10-25. торф

сл

С

vi сл чэ

00

сл VI

35-60. нитрат калия 5,7-15 и нитрат бария остальное; дополнительно с целью снижения выделения угарного газа в брикете вы- полнены продольные отверстия при соотношении их объема и объема горючей массы брикета (1:4)-(1;7).

Отличие изобретения заключается в том, что основной слой дополнительно содержит торф, а зажигательный слой - торф и нитрат бария при указанном соотношении компонентов в слоях, и в выполнении продольных отверстий в брикете в указанном соотношении объемов.

При содержании в основном слое каменного угля меньше 80 мае. % и торфа соответственно более 20 мас % падает теплотворная способность брикета, а надежность зажигания не возрастает. При содержании каменного угля более 95 мае. %. а торфа менее 5 мае. % основной слой плохо загорается. Уголь для основного слоя должен быть в идеале минимально зольным и максимально калорийным, т.е. это антрациты или тощие угли, Крупность измельчения: -3-4 мм.

Зажигательный слой легко загорается от спички благодаря наличию нитратов калия или бария (селитры). При применении только нитрата калия в малом количестве не удается зажечь слой, а при более высоком его содержании происходит очень быстрое сгорание слоя и основной слой не воспламеняется. Кроме того, выделяется много дыма. Если использовать только нитрат бария, то слой горит без пламени, дает много дыма и ненадежно зажигает основной слой. Нужна смесь селитр, которая позволяет легко зажечь слой и обеспечивает его ровное, не слишком быстрое горение, что способствует надежному воспламенению основного слоя. Расход нитрата калия менее 5,7 мае. % не позволяет зажечь брикет, расход более 15 мае. % ведет к слишком быстрому сгоранию слоя и снижению загорания основного слоя. Расход нитрата бария менее 15 мае. % снижает надежность загорания слоя, расход более 34.3 мае, % ведет к горению зажигательного слоя без пламени и снижению надежности зажигания основного слоя.

Расход торфа менее 35 мае. % снижает надежность загорания зажигательного слоя, при расходе выше 60% ненадежно загорается основной слой.

При содержании каменного угля менее 10 мае. % ненадежно загорается основной слой, при содержании более 25 мае. % плохо загорается и горит зажигательный. В качестве каменного угля, входящего в зажигательный слой, лучше применять угли

с высоким выходом летучих веществ, т.е. длиннопламенный, газовый.

Компоненты зажигательного слоя измельчают примерно до минус 0,1 мм.

Отверстия в брикете увеличивают надежность горения, т.е. исключают возможность угасания недогоревшего брикета, позволяют снизить количество вредных газов при горении. При этом отверстия выпол0 ня ютея продольно, при других вариантах, таких как поперечное или отверстия в двух направлениях положительный эффект уменьшается или совсем исчезает, так как нарушается вентиляция, кроме того падает

5 прочность брикета.

Отношение объема отверстий к объему топливной массы брикета больше 1:4 нерационально, так как снижает удельную объемную теплотворную способность, снижает

0 прочность брикета, чрезмерно увеличивает скорость сгорания брикета; соотношение меньше 1:7 ухудшает горение брикета, увеличивает содержание СО, уменьшает полноту сгорания.

5 На чертеже представлены продольное и поперечное сечения предлагаемого слоистого топливного брикета, содержащего основной слой 1. зажигательный слой 2 и продольные отверстия 3.

0 Пример. Уголь марки Т измельчают до минус 3 мм, верховой торф с содержанием золы 14% измельчают до минус 3 мм, далее эти компоненты смешивают между собой и с 5 мае. % сульфитно-спиртовой

5 барды, содержащей 25% твердого и используемой в качестве связующего. Для зажигательного слоя каменный уголь марки Г и торф дозируют и измельчают совместно, смесь селитр измельчают отдельно, что яв0 ляется противопожарной мерой. Далее эти компоненты смешивают с 9 мае. % сульфитно-спиртовой барды. После этого компоненты загружают послойно в пресс-форму и прессуют при 15 МПа. Штемпель, которым

5 производится прессование, имеет стержни, которые и формируют отверстия.

Брикеты изготавливают различных форм и размеров, наиболее часто изготавливают брикеты диаметром 70 мм и высотой

0 75-80 мм с семью отверстиями. Масса такого брикета около 250 г, из них 20-50 г - зажигательный слой. Плотность брикета 1,05-1,15 г/см3, давление разрушения 8-16 кН на брикет. Теплота сгорания зависит от

5 сырья. Так в таблице данные получены с углем марки Т и зольностью 17% Максимальная каллорийность была получена при использовании антрацита с зольностью 7,8% - 8000 ккал/кг. Скорость горения брикета составляла 1,5-3 г/мин в зависимости

от условий горения и объема отверстий. Температура пламени горящего брикета 550- 600°С. Влажность брикета после сушки 1-3%.

После сушки брикет ставится либо в обычную, либо в специальную брикетную печь, либо просто на два камня, поджигается спичкой и далее не нуждается в обслуживании, т.е. он удобнее в пользовании, чем дрова, не говоря уже о кусковом каменном угле или брикетах обычных типов.

Результаты испытаний брикетов приведены в таблице.

Слоистый топливный брикет загорается надежно от спички, что делает его пригодным для широкого использования в качестве бытового топлива, например, в сельской местности, в садоводствах, в.походах и экспедициях, а также в железнодорожных вагонах для отопления и подогрева воды.

Как следует из таблицы, по сравнению с прототипом надежность загорания предлагаемого слоистого брикета возрастает в 10 раз, содержание СО снижается с 0,95 до 0,015%.

ю W

#1

25

9Т

в

в

35 7

1

97

ю

ШГ

15

60

10

35 2В

55

Т

60 70

15

28 15

15

8

5,7

10

10 15

35

Т

,3 5,7

Состав по прототипу

-I.

Примечание. 1. Числитель - зажигательный слой, знаменатель - основной

слой.

0

5

0

5

Формула изобретения

каменный уголь.80-95;

торф5-20,

и зажигательного слоя, мае. %:

каменный уголь.10-25;

торф35-60;

нитрат калия5,7-15;

нитрат барияостальное,

0,2 0,1 0,1

М

0.5 0,015

0,09 0,95

8 TTJ

10 Г

9 9

2

тг

10

з

10 1:7 7 см. ПГ 7отв. 8 см. 1 см

10 1:1

тгг

1 7

-I.

ельный слой, знаменатель - осно