Способ переработки обезвоженных илов очистных сооружений в топливные брикеты в форме цилиндров



Способ переработки обезвоженных илов очистных сооружений в топливные брикеты в форме цилиндров
Способ переработки обезвоженных илов очистных сооружений в топливные брикеты в форме цилиндров

Владельцы патента RU 2505587:

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук" (НИИСФ РААСН) (RU)

Изобретение относится к технологии производства формованного твердого топлива на основе обезвоженных илов очистных сооружений осадков городских сточных вод (ОСВ) и может быть использовано для коммунально-бытовых нужд, а также в промышленности в котлах твердотопливных котельных, при этом частично решается проблема снижения загрязнения окружающей среды отходами. Способ переработки обезвоженных илов очистных сооружений в топливные брикеты в форме цилиндров включает дозирование и перемешивание в смесителе твердых компонентов, илов очистных сооружений, формование смеси и последующую сушку формованного топлива в виде брикетов, отличается тем, что после смешивания в смесителе подготовленную массу подают в специальный роторно-пульсационпый аппарат, где смесь под давлением 15÷20 МПа подвергают механоактивации, гомогенизации и реструктуризации, далее выдерживают в течение 2÷3-х часов, после чего обогащают иефтешламом и подают в формовочный экструдер, при этом для смешения используют илы очистных сооружений с содержанием воды 55÷25 мас.%. Сушат брикеты при 70÷80°С в течение 30÷50 минут или при комнатной температуре 2÷3 суток до влажности 17÷22%, при этом формованное топливо содержит, мас.%: измельченные твердые компоненты, содержащие древесные, растительные отходы, торф, угольную мелочь - 40÷70%; нефтешлам - 5÷6%; илы очистных сооружений - остальное. Технический результат - формованное топливо обладает высокой механической прочностью, позволяющей снизить затраты на его хранение, погрузку, разгрузку и транспортировку. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к технологии производства формованного (брикетированного, экструдированного) твердого топлива на основе обезвоженных илов очистных сооружений осадков городских сточных вод (ОСВ), которое может быть использовано для коммунально-бытовых нужд, а также в промышленности в котлах твердотопливных котельных как альтернатива дровам, бурым углям, торфу и сланцам, при этом частично решается проблема снижения загрязнения окружающей среды отходами.

Известны технические решения по использованию обезвоженных илов очистных сооружений в качестве топлива, например, патент RU №2130047 «Топливный брикет и способ его получения» (кл. C10L 5/02, C10L 5/44, C10L 5/12, C10L 5/14), включающий смешение измельченных твердых отходов и обезвоженного активного ила со связующим на основе отходов нефтеперерабатывающего производства - нефтешлама, брикетирование смеси и их последующую сушку.

За прототип предлагаемого технического решения принят способ получения формованного топлива, изложенный в патенте RU №2131449 «Формованное топливо и способ его получения» (кл. C10L 5/14, C10L 5/44, C10L 5/46, C10L 5/48). Способ включает смешение сгущенных илов очистных сооружений и измельченного твердого топлива, формование смеси и последующую сушку формовок, при этом используют илы очистных сооружений с содержанием воды 70÷80 мас.%, формуют смесь при давлении 0,1÷25 МПа и сушат формовки при 50÷180°C в течение 1,5÷0,4 ч или при температуре окружающей среды 5÷30 ч, при этом формованное топливо содержит, мас.%: илов очистных сооружений с содержанием воды 5÷14% - 13÷38% и измельченное твердое топливо - остальное.

Задачей предлагаемого технического решения является получение формованного твердого топлива с более высокой теплотворной способностью, а также повышенной механической прочностью.

Поставленная задача решается за счет того, что проводится поэтапная переработка сырья на основе сгущенных илов очистных сооружений, включающая измельчение частиц с гомогенизацией получаемой массы; обеззараживание исходного сырья и получение формованного топлива с повышенной теплотворной способностью и механической прочностью, включающая дозирование и перемешивание измельченных твердых компонентов (древесные, растительные отходы, торф, угольная мелочь), нефтешлама и илов очистных сооружений, формование смеси и последующую сушку формованного топлива в виде брикетов, при этом после смешивания в смесителе подготовленная масса подается в специальный роторно-пульсационный аппарат, где смесь под давлением 15÷20 МПа подвергается механоактивации, гомогенизации и реструктуризации, выдержке в течение 2÷3-х часов, после чего формовочную смесь обогащают нефтешламом и подают в формовочный экструдер, при этом для смешения используют илы очистных сооружений с содержанием воды 55÷25 мас.%, и сушат формовки при 70÷80°C в течение 30÷50 минут или при комнатной температуре 2-3 суток до влажности 17÷22%, при этом формованное топливо содержит, мас.%: измельченные твердые компоненты, содержащие древесные, растительные отходы, торф, угольную мелочь - 40÷70%, нефтешлам - 5÷6%, илы очистных сооружений - остальное.

Формование смеси происходит в выходном мундштуке экструдера в виде цилиндров длиной 100÷170 мм.

Основой переработки текучих и вязкотекучих сред является кавитация, которая инициируется в потоках посредством применения роторно-пульсационных аппаратов и выполняет две функции: измельчение частиц с гомогенизацией получаемой массы и обеззараживание исходного сырья.

Отрицательный перепад давлений вызывает разрыв текучих сред и появление кавитационных каверн, которые несут в себе энергию «гидроудара». Эти каверны малостабильны и их схлопывание высвобождает энергию малых объемов. При этом в конечной стадии схлопывания температура и давление столь велики, что в среде происходит разрушение с возникновением ударной волны.

Ширина фронта ударной волны сопоставима с размерами больших молекул, молекулярных конгломератов и микроорганизмов. Эффективность этого процесса определяется перепадом гидродинамических величин в ударной волне, шириной фронта и свойствами объектов воздействия.

В результате кавитационных процессов происходит реструктуризация: разрушение микрочастиц (в том числе и яиц гильментинов) и капилярнопористой структуры материала с высвобождением из нее связанной воды и с переводом ее в несвязанную, что приводит к увеличению пластичности вязкотекучих свойств исходного материала с одновременной его гомогенизацией.

Воздействие ударной волны испытывают на себе все компоненты материала, в том числе жиры, углеводороды, минеральная часть и т.п. Это приводит к разрушению исходного материала и образованию нового материала со свойствами, существенно отличающимися от первоначальных.

Смешанная масса без добавки масел подается в гомогенизатор, где она претерпевает ударно-сдвиговые нагрузки. В результате этих нагрузок (механоактивации) содержащиеся в торфе гуминовые кислоты переходят в водорастворимую фазу, которые начинают активно взаимодействовать с тяжелыми металлами, переводя их в безопасные соли. Для лучшего прохождения этих процессов, механоактивированная масса должна пройти выдержку в течение 2÷3 часов. После этого в нее вводится маслоотработка и проводится формовка топлива.

При формовании некоторая часть влаги отжимается в межфланцевом зазоре мундштука и корпуса экструдера. При этом выходная влажность формуемого брикета становится меньше на 5÷7% по отношению к исходной. Далее масса, имеющая в своем составе от 40 до 60% твердого наполнителя (древесные опилки, шелуха семечек, перья и т.п.), укладывается на сушильные лотки или на конвейер проходной сушилки. Температура сушки - 70÷80°С, время сушки - 30÷50 минут при интенсивном продувании теплым воздухом. Сформованные брикеты могут сушиться и на открытых продуваемых площадках, защищенных от дождя. Остаточная влажность при этом достигает средней равновесной влаги в течение двух-трех суток и составляет 17÷22% (в зависимости от региона), а внесенные отработанные масла (нефтешлам) придают гидрофобные свойства брикетам и угнетают рост споровых грибов и плесени. Форма и размеры брикета определяются выходным мундштуком экструдера и могут быть круглого и многогранного сечения, с центральным отверстием и без него.

В таблице приведены примеры составов композитной смеси топливных брикетов и их технические параметры. Подготовленная формовочная композитная масса по рецептуре, указанной в таблице, легко экструдируется в шнековом прессе в топливные брикеты с максимальной производительностью.

Для сжигания в топках котельных разработчик рекомендует состав брикетов №4, при отсутствии отсевов каменноугольной мелочи и пыли возможна замена на молотый шлак каменного угля, что повысит эффективность сгорания брикетов, сравняет их теплотворную способность с каменным углем, снизит выбросы в атмосферу и повысит энергетическую эффективность. После просушки путем обдува теплым воздухом в течение 2 суток - брикеты готовы для упаковки и перевозки на поддонах или в мешках.

На фиг.1 приведены фотографии топливных брикетов, изготовленных из композитных смесей на основе торфа, илов и опилок.

Пример

Используют следующие компоненты, измельченные до максимального размера 0÷6 мм (допускаются отдельные включения (10÷15 мм) в количестве до 10% от общей массы): торф (низовой влажный) - 20,5 мас.%, опил древесный (сухой) - 44,0 мас.%, ил очистных сооружений (влажный) - 30,0 мас.%, перемешивают в смесителе принудительного типа с получением однородной массы, с доведением влаги до 35%.

После смешивания в смесителе подготовленная масса подается транспортером в загрузочную воронку специального роторно-пульсационного аппарата, в котором при давлении 15-20 МПа происходит ее гомогенизация. Смешанная масса претерпевает ударно-сдвиговые нагрузки приводящие к изменению структуры сырьевой массы.. Механоактивированная масса выдерживается в течение 2÷3 часов, после чего в нее вводится нефтешлам (отработка жидкая) в количестве - 5,5 мас.% и, далее, проводятся уплотнение и формование в выходном мундштуке экструдера в виде цилиндров наружным диаметром 42 мм, внутренним - 8 мм и длиной 100÷170 мм. При формовании часть влаги отжимается в межфланцевом зазоре мундштука и корпуса экструдера, выходная влажность формуемого брикета становится меньше на 5-7% по отношению к исходной. Отформованные брикеты укладываются на сушильные лотки на открытую продуваемую площадку в теплое время года (или закрытую площадку в зимнее время) и сушатся до влажности не более 22%. Температура сушки плюс 16÷22°C. Полученный брикет обладает следующими свойствами: влажность 22,0%, плотность после формования 1,11 г/см3, плотность после сушки в течение суток 0,84 г/см3, теплотворная способность 5600 ккал/кг, прочность на сжатие около 10 кг/см2.

Формованное топливо в виде брикетов предназначено для слоевого сжигания в котлах твердотопливных котельных как альтернатива дровам, бурым углям, торфу и сланцам, при этом теплотворная способность достигает значения от 5000 ккал/кг до 5600 ккал/кг.

Формованное топливо может подвергаться газификации для получения синтез-газа и углеродного остатка.

Формованное топливо обладает высокой механической прочностью, позволяющей снизить затраты на его хранение, погрузку, разгрузку и транспортировку.

Способ переработки обезвоженных илов очистных сооружений в топливные брикеты в форме цилиндров, включающий дозирование и перемешивание в смесителе твердых компонентов, илов очистных сооружений, формование смеси и последующую сушку формованного топлива в виде брикетов, отличающийся тем, что после смешивания в смесителе подготовленную массу подают в специальный роторно-пульсационный аппарат, где смесь под давлением 15÷20 MПa подвергают механоактивации, гомогенизации и реструктуризации, далее выдерживают в течение 2÷3 ч, после чего обогащают нефтешламом и подают в формовочный экструдер, при этом для смешения используют илы очистных сооружений с содержанием воды 55÷25 мас.%, и сушат брикеты при 70÷80°С в течение 30÷50 мин или при комнатной температуре 2÷3 суток до влажности 17÷22%, при этом формованное топливо содержит, мас.%:

измельченные твердые компоненты,  
содержащие древесные, растительные  
отходы, торф, угольную мелочь 40÷70
нефтешлам 5÷6
илы очистных сооружений остальное



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к методам термической деполимеризации природных и вторичных органических ресурсов, например твердых бытовых отходов (ТБО). Способ переработки органических и полимерных отходов включает загрузку сырья с предварительной сепарацией, измельчение с подсушкой, отличается тем, что подсушку осуществляют совместно с катализатором и низкокалорийным природным топливом, затем готовят пасту из измельченного материала и растворителя - дистиллята, получаемого при дистилляции жидких продуктов, при этом предусматривают дальнейшую ступенчатую деполимеризацию реакционной массы с температурой 200-400°C при нормальном атмосферном давлении, осуществляемую в каскаде из двух пар последовательно соединенных реакторов, в которых температура деполимеризации достигает в 1-й паре 200°C, и во 2-й паре - более 200°C и не превышает 310°C, объединяющихся друг с другом рециркулирующими потоками: газообразным, формирующем в реакционной системе восстановительную среду в виде синтез-газа (CO и H2), образующуюся путем паровой каталитической конверсии углеводородных газов, выходящих из реакторов деполимеризации, перемещающуюся посредством газового насоса через подогреватель восстановительных газов из реакционной системы, обеспечивают также вывод синтез-газа для получения моторных топлив - метанола, диметилового эфира или бензина; жидкую же углеводородную фазу отделяют от твердых непрореагировавших компонентов с выходом последних до 40% от общей исходной массы твердых бытовых отходов (ТБО), которые выводят из системы с помощью циркуляционных насосов и направляют для производства нефтяных брикетов и/или горючих капсул, причем жидкую реакционную углеводородную смесь, после отделения от нее твердого остатка, направляют на горячую сепарацию, охлаждение и дистилляцию, кроме того, меньшую часть дистиллята возвращают в мешалку для приготовления пасты на стадию приготовления пасты, а большую часть разделяют на целевые фракции: первую с температурой кипения до 200°C и вторую с температурой кипения выше 200°C, но не более 310°C.

Изобретение относится к способу переработки твердых бытовых отходов (ТБО) в топливо для печей высокотемпературного синтеза цементного клинкера, включающий сортировку исходных ТБО таким образом, что вначале отсеивают такие негорючие фракции, как элементы питания, камни, осколки стекла и фаянса, затем извлекают вторичные материалы, в том числе черные и цветные металлы.
Изобретение относится к технологии брикетирования коксовой пыли, угольной и коксовой мелочи, в частности к составу для получения твердого композиционного высокоуглеродсодержащего топлива.
Изобретение относится к области производства твердого топлива, изготовленного из промышленных и бытовых отходов. .

Изобретение относится к способу превращения твердых биоотходов в возобновляемое топливо с положительной теплотворной способностью. .

Изобретение относится к производству формованного топлива, в частности к производству углеродсодержащих формовок в виде брикетов или гранул из органических углеродсодержащих отходов.

Изобретение относится к способу и устройству для переработки бытовых отходов и промышленного мусора городских свалок до полной их ликвидации. .
Изобретение относится к производству твердого топлива в виде брикетов и может быть использовано в качестве заменителя природного твердого топлива для коммунально-бытовых нужд и в промышленности.

Изобретение относится к области производства твердого топлива на основе осадков городских сточных вод (ОСВ) и целлюлозосодержащих материалов (ЦМ) растительного, древесного происхождения (или производственных отходов деревоперерабатывающей, целлюлозно-бумажной и других отраслей промышленности, содержащих аналогичные отходы).
Изобретение относится к способу получения топливных окатышей, включающий смешивание наполнителя, содержащего отходы обработки древесного сырья, горючего компонента в виде отходов нефтепродуктов и связующего, где в качестве горючего компонента используют также масложировые отходы пищевой промышленности, горючий компонент служит одновременно связующим, в смешиваемую массу добавляют порошкообразный загуститель из горючего материала, при этом вначале производят в течение 1,5-2 минут смешивание загустителя и горючего связующего в соотношении 0,2-1,0:1 для загущения последнего, затем в загущенную массу постепенно вводят наполнитель, составляющий в целом 0,5-1,0:1 к горючему связующему и снова перемешивают в течение 35-40 мин до образования окатышей устойчивой формы, затем снова добавляют загуститель в количестве 10-20% его первоначальной массы для предотвращения слипания окатышей и перемешивают еще 2-4 мин до получения готового продукта в виде округлых окатышей.

Изобретение относится к способу изготовления топливных брикетов, включающему измельчение горючих твердых компонентов, их смешение со связующим, прессование и сушку брикетов, отличающемуся тем, что в качестве горючих твердых компонентов используют утилизируемые артиллерийские пороха баллиститного типа или безвозвратные отходы порохового производства, измельченные на модернизированной дисковой мельнице до размеров частиц 0,5-1,0 мм, и отсевы активированного древесного угля, измельченные на двухвалковой дробилке до размеров частиц менее 4,0 мм, и смешивают их в 8,0-10,0% водном растворе связующего полиакриламида или натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы в смесителе непрерывного или периодического действия с горизонтальными мешалками, затем прессуют в топливные брикеты на валковом прессе-грануляторе, сформированные брикеты подвергают сушке воздухом на трехсекционной ленточной сушилке при температуре 100…105ºС в течение 3 ч, затем охлаждают и провяливают в течение суток.

Изобретение относится к способу и устройству для производства твердого углеводородного топлива. .

Изобретение относится к способу получения топливных брикетов из биомассы, включающему термическую обработку биомассы при температуре 200-500°C без доступа воздуха, подготовку связующего вещества, получаемого растворением декстрина в пиролизном конденсате в соотношении 1:(5÷20), смешивание связующего с измельченным до 2 мм углеродистым остатком, формирование из полученной смеси топливного брикета и его сушку при комнатной температуре в течение 2-5 суток.
Изобретение относится к способу производства гранул из больших кусков возобновляемого волокнистого сырья. .
Изобретение относится к области утилизации древесно-растительных отходов и торфа и может быть использовано при производстве экологически чистых биотоплив в виде активных брикетов и гранул (пеллет) для промышленных и коммунально-бытовых нужд.
Изобретение относится к техническим средствам, используемым в качестве твердого топлива. .

Изобретение относится к брикетированию горючих углеродсодержащих материалов и может быть использовано для получения топливных брикетов из угольных и бумажных отходов.
Изобретение относится к топливно-энергетической сфере для улучшения свойств лигнина, используемого в качестве горючего. .
Изобретение относится к технологии получения твердого органического топлива, в частности топливных брикетов, и может использоваться для обогрева бытовых помещений, в полевых условиях, на транспорте и в промышленности.
Изобретение относится к способу получения топливных окатышей, включающий смешивание наполнителя, содержащего отходы обработки древесного сырья, горючего компонента в виде отходов нефтепродуктов и связующего, где в качестве горючего компонента используют также масложировые отходы пищевой промышленности, горючий компонент служит одновременно связующим, в смешиваемую массу добавляют порошкообразный загуститель из горючего материала, при этом вначале производят в течение 1,5-2 минут смешивание загустителя и горючего связующего в соотношении 0,2-1,0:1 для загущения последнего, затем в загущенную массу постепенно вводят наполнитель, составляющий в целом 0,5-1,0:1 к горючему связующему и снова перемешивают в течение 35-40 мин до образования окатышей устойчивой формы, затем снова добавляют загуститель в количестве 10-20% его первоначальной массы для предотвращения слипания окатышей и перемешивают еще 2-4 мин до получения готового продукта в виде округлых окатышей.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2014-01-27 2014-01-25T14:15:51
Наверх