СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПЕЛЛЕТ И БРИКЕТОВ НА ОСНОВЕ ТОРФА

Номер документа 7620150036

РУБРИКА:
18. Технологии

РУБРИКА ГРНТИ:
61.53.29. Переработка торфа, горючих сланцев. Сланцепродукты

АТРИБУТЫ:
Отрасли: Теплоэнергетика, жилищно-коммунальная
Тепловая энергия:
Электрическая энергия:
Виды топлива:
Водные ресурсы:

РЕКВИЗИТЫ:
Вид документа: Патент
Номер: 2541317
Автор (принявший орган): ФГБОУ ВПО РГАТУ имени П.А. Соловьева, Ярославская область, 152934, г.Рыбинск, ул.Пушкина, д.53, Телефон: (4855) 280-470. Факс (4855) 213-964.
Дата: 16.04.2015
Регион: Ярославская область
Источник информации: http://www1.fips.ru

ПОЛНЫЙ ТЕКСТ ДОКУМЕНТА:

Изобретение относится к торфоперерабатывающей промышленности, а именно к области производства топливных пеллет и брикетов из торфа или из смеси углеродсодержащих материалов с торфом, которые могут использоваться в качестве топлива для сжигания в быту, в котлоагрегатах коммунально-бытового назначения, на теплоэлектростанциях, в топках железнодорожных вагонов.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение технологии подготовки связующего на основе торфа, снижение удельных энергетических затрат на единицу продукции, повышение реакционных свойств и скорости выгорания производимого топлива.

Сущность заявляемого способа получения брикетов и пеллет на основе торфа заключается в подготовке торфяного связующего в результате механохимической активационной обработки водоторфяной дисперсии механическим и/или ультразвуковым воздействием при повышенной температуре в присутствии химических реагентов (карбонатов и/или гидроксидов щелочных металлов I группы Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева).

Технический результат достигается тем, что в способе получения пеллет и брикетов на основе торфа, содержащем механохимическую обработку водоторфяной дисперсии, используемой в качестве связующего, механохимическую обработку водоторфяной дисперсии осуществляют механическим и/или ультразвуковым воздействием при повышенной температуре в присутствии химических реагентов; в качестве химических реагентов используют карбонаты и/или гидроксиды щелочных металлов I группы Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева в количестве 1-5% от сухой массы механохимически обработанного торфа.

Заявляемый способ производства пеллет и брикетов на основе торфа поясняется схемой, изображенной на фиг.1.

Способ производства пеллет и брикетов на основе торфа включает в себя сепарацию фрезерного торфа 1 (предпочтительно верхового или срединного типа), механохимическую обработку водоторфяной дисперсии 2 (механическое и/или ультразвуковое воздействие при повышенной температуре в присутствии химических реагентов), добавление обработанной водоторфяной дисперсии 3 к углеродсодержащим материалам или торфу 1А, формование пеллет (брикетов) 4 из подготовленной торфокомпозиционной смеси, сушку пеллет (брикетов) 5 до нормированной влажности.

Способ осуществляется следующим образом.

На первой стадии фрезерный торф, предпочтительно верхового или срединного типа, сепарируют, удаляя камни и древесные включения размерами более 15 мм.

На второй стадии производят механохимическую обработку торфа с целью получения связующего. Для этого отсепарированный фрезерный торф, предпочтительно верхового или срединного типа, увлажняют до вязкопластичного состояния с влажностью 50-75%, после чего вводят химические реагенты (карбонаты и/или гидроксиды щелочных металлов I группы Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева) в количестве 1-5% от массы сухого торфа. При этом водоторфяную дисперсию подвергают механическому и/или ультразвуковому воздействию при повышенных температурах (от 20-70°С) с целью интенсификации химических и массообменных процессов, сокращения времени обработки и повышения клеящих свойств торфа. Время обработки торфяной смеси, в зависимости от выбранного режима и интенсивности воздействия составляет 15-300 минут. В результате обработки получают эффективное связующее, которое представляет собой водоторфяную дисперсию с высокими клеящими свойствами.

На третьей стадии полученное связующее добавляют к необработанному торфу или углеродсодержащим материалам различного происхождения, от 0,1 до 1 части по массе. Смесь гомогенизируют для получения равномерных, стабильных свойств топлива. Влажность рабочего материала подбирают таким образом, чтобы содержание воды в смеси перед формованием находилось в пределах 40-70%.

На четвертой стадии осуществляют формование подготовленной смеси. В зависимости от назначения могут быть использованы устройства для формования округлых гранул, цилиндрических пеллет или брикетов.

На пятой стадии топливо подсушивают до влажности 10-15% при помощи известных технических устройств или естественным способом.

Пример 1. Верховой торф влажностью Wp=60%, с содержанием золы Ad=5,8% сепарируют в вибрационном грохоте, удаляя камни и древесные включения размерами более 15 мм.

В 10 кг отсепарированного торфа добавляют 3,35 кг воды, увлажняя смесь до вязкопластичного состояния с влажностью Wp =70%. В полученную массу вводят 15 г водного раствора гидроксида калия (КОН), осуществляя равномерное перемешивание и нагрев смеси до температуры 70°С. Время обработки торфяной смеси при температуре 70°С составляет Описание: http://www.fips.ru/chr/964.gif=15 мин.

В результате обработки получают клейкую водоторфяную дисперсию, которую добавляют к 130 кг предварительно отсепарированного торфа с влажностью Wp=35%. Полученную смесь формуют в виде цилиндрических пеллет в экструзионном прессе червячного типа.

После формования пеллеты сушат на ленточно-сетчатой сушилке в слое 80-100 мм до влажности W p=10-15%.

Пример 2. Срединный торф влажностью Wp=50%, с содержанием золы Ad=7,0% сепарируют аналогично примеру 1.

В 10 кг отсепарированного торфа добавляют 4,3 кг воды, увеличивая влажность смеси до величины Wp=65%. Полученную массу нагревают до температуры 60°С и подвергают воздействию ультразвука с частотой 22-23 кГц и мощностью излучения 0,2 Вт/см3 в течение 5 минут. Затем в смесь добавляют 17 г водного раствора гидроксида натрия (NaOH) и продолжают обработку ультразвуком еще в течение 30 минут до получения клейкой водоторфяной дисперсии.

Аналогично примеру 1, водоторфяную дисперсию добавляют к 150 кг отсепарированного торфа с влажностью Wp=30%. Формование смеси осуществляют в виде восьмигранного брикета с центральным отверстием в экструзионном прессе червячного типа.

После формования брикеты сушат естественным способом в хорошо вентилируемом помещении до влажности Wp=10-15%.

Пример 3. Верховой торф влажностью Wp=55%, с содержанием золы Аd =6,5% сепарируют аналогично примеру 1.

В 10 кг отсепарированного торфа добавляют 4,3 кг воды, повышая его влажность до значения Wp=70%. В полученную массу вводят 15 г водного раствора гидроксида натрия (NaOH), осуществляя равномерное перемешивание и нагрев смеси до температуры 65°C. Одновременно смесь подвергают воздействию ультразвука с частотой 17-18 кГц и мощностью излучения 0,1 Вт/см3. Обработку осуществляют в течение 10 минут.

В результате обработки получают клейкую водоторфяную дисперсию, которую, аналогично примерам 1 и 2, добавляют к 160 кг отсепарированного торфа с влажностью Wp=40%. Формование смеси осуществляют в тарельчатом грануляторе в виде сфер диаметром 20-25 мм.

После формования топливо сушат на ленточно-сетчатой сушилке в слое 50-75 мм до влажности Wp=10-15%.

Сравнительный анализ технологий производства торфяных пеллет и брикетов с точки зрения энергетических затрат и физико-механических свойств получаемого топлива представлен в таблице 1.

 

Сравнение реакционных свойств топлива по заявленному способу с существующими аналогами выполнено на основе анализа массовых концентраций горючих газов (водорода, метана) в продуктах термического разложения (летучих) топлива с ростом температуры. Опыты проводились на приборе синхронного термического анализа NETZSCH STA 449 F3 с совмещенным масс-спектрометром. Нагрев осуществлялся в аргоно-кислородной среде (23% кислорода О2) с шагом 5°C/мин. Результаты опытов приведены на фиг. 2, 3.

На фиг. 2 представлена концентрация водорода Н2 в продуктах термического разложения в интервале температур от 200 до 600°С. На фиг. 3 - концентрация метана CH4. в продуктах термического разложения в интервале температур от 200 до 600°С.

Функция 1 характеризует массовое содержание горючего газа (водорода/метана) в продуктах термического разложения для пеллет, полученных по заявленному изобретению. Функция 2 характеризует массовое содержание горючего газа (водорода/метана) в продуктах термического разложения для пеллет спрессованных на матричном грануляторе.