Топливный брикет и способ его получения

 

Изобретение относится к технологии получения топливных брикетов из мелких классов горючих компонентов таких, например, как мелкий уголь, угольный шлам, опилки, лузга, дробленая кора и другие. Топливные брикеты в зависимости от состава горючих компонентов могут быть использованы как сортовое топливо для сжигания в бытовых и промышленных топках со слоевым сжиганием на решетке или как сортовое сырье для получения кокса в коксохимической и металлургической промышленности. Сущность изобретения: топливный брикет для слоевого сжигания содержит смесь измельченного твердого топлива с раствором связующего - производного сульфокислоты, например, натриевой соли метиленнафталинсульфокислоты или лигносульфоната, с влажностью более 9 мас.%, заключенную в замкнутую горючую оболочку, при этом объем отвержденной смеси равен внутреннему объему оболочки. Способ получения топливных брикетов включает смешение измельченного твердого топлива с раствором водорастворимого органического связующего, дозирование и упаковку смеси с влажностью более 9 мас. % в замкнутую горячую оболочку, при этом объем дозируемой смеси, подаваемый внутрь оболочки равен внутреннему объему оболочки, в качестве связующего используют производное сульфокислоты, например, натриевую соль метиленнафталинсульфокислоты или лигносульфонат в виде 30 - 40% водного раствора, с последующим после упаковки отверждением брикетов, которое происходит одновременно с хранением, транспортировкой или нагревом, а также при их сжигании в топке или при коксовании в коксовой Цель изобретения - снижение капитальных, энергетических и трудовых эатрат, повышение экологической безопасности при производстве топливных брикетов; снижение загрязнения транспортных средств, помещений и обслуживающего персонала при транспортировании, погрузочно-разгрузочных работах и сжигании брикетов, а также повышения вероятности сохранения формы брикетов, что позволяет поддерживать оптимальный режим горения при сжигании брикетов и тем самым повысить степень использования горючих компонентов. 2 с. и 7 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к технологии получения топливных брикетов из мелких классов горючих компонентов таких, например, как мелкий уголь, угольный шлам, опилки, лузга, дробленая кора и другие. Топливные брикеты в зависимости от состава горючих компонентов могут быть использованы как сортовое топливо для сжигания в бытовых и промышленных топках со слоевым сжиганием на решетке или как сортовое сырье для получения кокса в коксохимической и металлургической промышленности.

Известен топливный брикет, содержащий спрессованную смесь измельченного твердого топлива (уголь), не более 5 мас. водорастворимого связующего - алкилцеллюлозы и других добавок (известь, бумажное волокно, нефтяной фитиллат) с влажностью не более 16% заключенную в замкнутую горючую оболочку (патент США N 4478601, С 10 L 5/36, 1984).

Способ получения топливных брикетов включает смешение измельченного твердого топлива с указанным водорастворимым связующим и добавками, дозирование, прессование смеси и упаковку спрессованной смеси с влажностью не более 16% в замкнутую сгорающую оболочку (там же).

Недостатком известного топливного брикета является отверстие в нем, что снижает его прочность и увеличивает удельный объем складирования брикетов. Недостатком способа получения угольного брикета заключается в том, что в качестве связующего используется более дорогое композитное связующее из водорастворимых и водонерастворимых материалов, что дополнительно увеличивает затраты на дозирование и перемешивание, а также в данном способе после дозирования, прессования и придания материалу устойчивой конфигурации наносят горючий cлой (оболочку), что значительно увеличивает затраты на изготовление брикетов и кроме этого увеличиваются вредные выбросы при сжигании их.

Наиболее близким техническим решением является топливный брикет, содержащий смесь измельченного твердого топлива (древесный порошок или древесный уголь, раствор до 30 40 мас.ч. органического связующего (крахмал, гидроокси- или карбоксиметил целлюлоза) и другие добавки (спирт, этиленгликоль, ПАВ, углеводородное топливо) с влажностью более 9 мас. заключенную в замкнутую горючую оболочку (патент США N 4043765, С 10 L 5/36, 1977).

Способ получения топливного брикета включает смешение измельченного твердого топлива с указанным связующим и добавками, дозирование и упаковку смеси с влажностью более 9 мас. в замкнутую сгорающую оболочку (там же).

Недостатком указанного топливного брикета и способа его получения является нанесение на наружную поверхность горючего порошка или твердых частиц, которые не являются связным и гибким материалом, легко подвергаются разрушение при погрузочно-транспортных операциях, могут быть источником загрязнения территории хранения.

Цель изобретения топливный брикет и способ его получения является снижение капитальных, энергетических и трудовых затрат, повышение экологической безопасности при производстве топливных брикетов; снижение загрязнения транспортных средств, помещений и обслуживающего персонала при транспортировании, погрузочно-разгрузочных работах и сжигании брикетов, а также повышения вероятности сохранения формы брикетов, что позволяет поддерживать оптимальный режим горения при сжигании брикетов и тем самым повысить степень использования горючих компонентов.

Цель достигается за счет того, что топливный брикет для слоевого сжигания содержит смесь измельченного твердого топлива с раствором связующего - производного сульфокислоты, например, натриевой соли метиленнафталинсульфокислоты или лигносульфоната с влажностью более 9 мас. заключенную в замкнутую горючую оболочку, при этом объем отвержденной смеси равен внутреннему объему оболочки.

Способ получения топливных брикетов включает смешение измельченного твердого топлива с раствором водорастворимого органического связующего, дозирование и упаковку смеси с влажностью более 9 мас. в замкнутую горючую оболочку, при этом объем дозируемой смеси подаваемый внутрь оболочки равен внутреннему объему оболочки, в качестве связующего используют производное сульфокислоты, например, натриевой соли метиленнафталинсульфокислоты или лигносульфоната в виде 30 40% водного раствора с последующим после упаковки отверждением брикетов, которое происходит одновременно с хранением, транспортировкой или нагревом, а также при их сжигании в топке или при коксовании в коксовой батарее.

Оболочка брикета сохраняет от загрязнения горючими компонентами транспортные средства, помещения и обслуживающий персонал. Кроме того оболочка брикета сохраняет форму брикета до поступления его в топку, а также в топке на тот отрезок времени пока оболочка не сгорит. Если брикет до использования находился в сухом месте более суток, а в качестве оболочки применен проницаемый материал, например, бумага, то за этот период содержимое брикета набирает достаточную прочность для сохранения формы за счет естественного испарения влаги. Если брикет до использования находился во влажных условиях и его оболочка выполнена из непроницаемого материала, например, полиэтилена, то при влажности смеси более 9 мас. и наличии в смеси водорастворимого связующего под воздействием тепла топки за время сгорания оболочки, смесь набирает достаточную прочность для сохранения формы брикета при его горении.

В предлагаемом способе получения топливного брикета дозировку смеси горючих компонентов с водорастворимым связующим и упаковку ведут одновременно, до сушки и до отверждения брикетов.

Пример 1. Получение топливных брикетов проводили на пилотной установке. В качестве горючих компонентов принято 30 кг угольного шлама марки КСОСТС ГОФ "Судженская" с ситовым составом 0 3 мм и влажность 15,6 мас. В качестве связующего принят 30% водный раствор натриевой соли метиленнафталинсульфокислоты, сухая масса которой составляла 0,3 кг (1 мас.). Шлам со связующим перемешивают в смесителе БСП-150М "Торнадо", при этом раствор связующего подают насос НШ-42 через форсунку в виде брызг на поверхность перемешиваемого шлама. После перемешивания смесь с влажностью более 9 мас. загружают в бункер упаковочного автомата М1-ОФК, который одновременно дозировал и упаковывал смесь без подпрессовки в полипропиленовую пленку, которая подавалась в автомат в виде рукава диаметром 36 мм, а по торцам упаковка дозы смеси замыкалась специальными клипсами автоматически. Изготовленные таким образом брикеты забрасывались в разогретую топку бытовой печи со слоевым сжиганием на колосниковой решетке. Лабораторные исследования показали, что калорийность брикетов составила 99% от калорийности исходных горючих компонентов т.е. 6300 6400 ккал/кг на данную влажность и зольность исходного шлама. Брикеты в топке после обгорания упаковочной оболочки не теряли форму до полного сгорания. Брикеты, извлеченные из топки после обгорания оболочки, были твердыми.

С целью испытания по отверждению и сохранению формы брикетов в разогретую топку бытовой печи укладывали до 7 слоев брикетов, которые в процессе нагревания осушались, отвердевали и при этом все слои сохраняли форму до полного сгорания.

С целью испытания устойчивости брикетов к погрузочно-транспортным операциям, брикеты после упаковки по десять штук сбрасывали с высоты 3 м, при этом не был разрушен ни один упакованный брикет.

Пример 2. Получение топливных брикетов проводили на пилотной установке. В качестве горючих компонентов принято 30 кг угольного шлама марки КСОСТС ГОФ "Судженская" с ситовым составом 0 3 мм и влажностью 15,6 мас. В качестве связующего принят 40% водный раствор лигносульфоната.

Шлам со связующим перемешивают в смесителе БСП-150М "Торнадо", при этом раствор связующего подают насосом НШ-42 через форсунку в виде брызг на поверхность перемешиваемого шлама. После перемешивания смесь с влажностью более 9 мас. загружают в бункер патронирующего автомата АПК, на котором лента бумаги с нанесенной клеевой дорожкой на специальной насадке с помощью плотной навивки преобразовывалась в бумажную трубку диаметром 32 мм. Бумажная трубка с подпрессовкой давлением 0,5 кг/см² дозирующим шнеком плотно заполнялась из насадки смесью шлама со связующим. При накоплении длины заполненной бумажной трубки в 260 мм последняя обрезалась специальным ножом, т.е. заполнение (упаковка) и дозирование смеси выполнялось одновременно. Концы заполненной смесью бумажной трубки высвобождались от смеси специальными шарошками на определенную длину и торцы трубки заминались бумагой, замыкая оболочку брикета. Готовые брикеты по десять штук сбрасывались с высоты 2 м и при этом ни один брикет не разрушался, что подтверждает их устойчивость к погрузочно-транспортным операциям. Брикеты помещали в разогpетую топку бытовой печи со слоевым сжиганием на колосниковой решетке и при этом за время нагревания и сгорания оболочки смесь угля со связующим частично высыхала, отверждалась. Форма брикетов сохранялась до полного сгорания.

Это наблюдалось как при однослойной, так и при многослойной укладке брикетов в топке печи. Лабораторные исследования показали, что калорийность брикетов составила 99% от калорийности исходных горючих компонентов т.е. 6300 6400 ккал/кг на данную влажность и зольность исходного шлама. Кроме того, брикеты с бумажной оболочкой после изготовления укладывались в штабель на полке в сухом помещении при комнатной температуре. Через сутки смесь шлама со связующим внутри бумажной оболочки брикета частично высыхала и отверждалась. Отвержденные брикеты и при однослойной и при многослойной укладке в топке печи сохраняли форму до полного сгорания. Брикеты при горении не выделяли копоти, а зола от сгоревших брикетов не содержала горючих веществ, что указывает на полное сгорание горючей части брикетов. При испытании брикетов из них не высыпалась смесь, не пачкалась одежда и открытые части тела испытателей.

Пример 3. Получение топливных брикетов проводили на пилотной установке. В качестве горючих компонентов принято 15 кг угольного шлама марки КСОСТС ГОФ "Судженская" с ситовым составом 0 3 мм и влажностью 15,6 мас. и 15 кг торфа. В качестве связующего принимался 40% водный раствор лигносульфоната.

Шлам и торф со связующим перемешивают в смесителе БСП-150М "Торнадо", при этом раствор связующего подают насосом НШ-42 через форсунку в виде брызг на поверхность перемешиваемого шлама и торфа. После перемешивания смесь с влажностью более 9 мас. загружают в бункер патронирующего автомата АПК, на котором лента бумаги с нанесенной клеевой дорожкой на специальной насадке с помощью плотной навивки преобразовывалась в бумажную трубку диаметром 36 мм. Бумажная трубка с подпрессовкой дозирующим шнеком плотно заполнялась из насадки смесью шлама со связующим. При накоплении длины заполненной бумажной трубки в 260 мм последняя обрезалась специальным ножом, т.е. заполнение (упаковка) и дозирование смеси выполнялось одновременно. Концы заполненной смесью бумажной трубки высвобождались от смеси специальными шарошками на определенную длину и торцы трубки заминались бумагой, замыкая оболочку брикета. Готовые брикеты по десять штук сбрасывались с высоты 2 м и при этом ни один брикет не разрушался, что подтверждает их устойчивость к погрузочно-транспортным операциям. Брикеты помещали в разогретую топку бытовой печи со слоевым сжиганием на колосниковой решетке и при этом за время нагревания и сгорания оболочки смесь угля и торфа со связующим частично высыхала, отверждалась. Форма брикетов сохранялась до полного сгорания. Это наблюдалось как при однослойной, так и при многослойной укладке брикетов в топке печи. Лабораторные исследования показали, что калорийность брикетов составила 99% от исходных горючих компонентов, т.е. 3900 4000 ккал/кг на данную влажность и зольность исходного шлама и торфа. Кроме того, брикеты с бумажной оболочкой после изготовления укладывались в штабель на полке в сухом помещении при комнатной температуре. Через сутки смесь шлама и торфа со связующим внутри бумажной оболочки брикета частично высыхала и отверждалась. Отвержденные брикеты и при однослойной и при многослойной укладке в топке печи сохраняли форму до полного сгорания. Брикеты при горении не выделяли копоти, а зола от сгоревших брикетов не содержала горючих веществ, что указывает на полное сгорание горючей части брикетов. При испытании брикетов из них не высыпалась смесь, не пачкалась одежда и открытые части тепла испытателей.

Таким образом, примерами и испытаниями подтверждается возможность практического осуществления предлагаемого топливного брикета и способа его получения, а также то, что предлагаемый топливный брикет не загрязняет помещений и обслуживающий персонал, устойчив к погрузочно-транспортным операциям, сохраняет форму при сжигании в топке, что позволяет поддерживать оптимальный режим горения и повысить степень использования горючих компонентов. Кроме того, подтверждается, что предлагаемый способ получения топливных брикетов позволит снизить капитальные, энергетические и трудовые затраты, а также повысить экологическую безопасность при производстве топливных брикетов.

Источники информации 1. Патент США N 4478601, кл. C 10 L 5/36, 1984.

2. Патент США N 4043765, кл. C 10 L 5/36, 1977.

Формула изобретения

1. Топливный брикет для топок со слоевым сжиганием, содержащий смесь с влажностью более 9 мас. измельченного твердого топлива с раствором водорастворимого органического связующего, заключенную в замкнутую горючую оболочку, отличающийся тем, что объем отвержденной смеси равен внутреннему объему оболочки и в качестве связующего он содержит производное сульфокислоты.

2. Брикет по п. 1, отличающийся тем, что в качестве производного сульфокислоты он содержит натриевую соль метиленнафталинсульфокислоты или лигносульфонат.

3. Брикет по п. 2, отличающийся тем, что он содержит 1 мас. натриевой соли метиленнафталинсульфокислоты.

4. Способ получения топливных брикетов для топок со слоевым сжиганием, включающий смешение измельченного твердого топлива с раствором водорастворимого органического связующего, дозирование и упаковку смеси с влажностью более 9 мас. в замкнутую горючую оболочку, отличающийся тем, что объем дозируемой смеси, подаваемой внутрь оболочки, равен внутреннему объему оболочки, в качестве связующего используют производное сульфокислоты в виде 30 40%-ного водного раствора с последующим после упаковки отверждением брикетов.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что в качестве производного сульфокислоты используют натриевую соль метиленнафталинсульфокислоты или лигносульфонат.

6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что отверждение брикетов происходит одновременно с хранением, транспортировкой или нагревом.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что отверждение брикетов происходит при сжигании в топке или в коксовой батарее.

8. Способ по п. 4, отличающийся тем, что смесь перед упаковкой прессуют.

9. Способ по п. 4, отличающийся тем, что дозировку смеси и упаковку ведут одновременно.