способ получения топливных брикетов

Формула изобретения

1. Способ получения топливных брикетов из растительной смеси, включающий измельчение, сушку, смешение компонентов смеси и последующее прессование, отличающийся тем, что в качестве растительной смеси используют смесь технического гидролизного лигнина с древесными отходами при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Древесные отходы - 30 - 60

Технический гидролизный лигнин - Остальное

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измельчение компонентов смеси ведут до крупности не более 8 мм, а прессование смеси - при 80-100 МПа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области переработки дисперсных промышленных отходов лесохимии и деревообрабортки и может быть использовано при производстве топливных брикетов для промышленных и коммунально-бытовых нужд.

Известен способ получения топливных брикетов из древесных отходов (опилок стружки, шлифовальной пыли и др.) путем их измельчения до крупности не более 5 мм, сушки до влажности 12% и последующего прессования при 100 - 120 МПа. (1) /РФ N 1458377, C 10 I 5/44, 15.02.89/.

Изготовленные известным способом топливные брикеты имеют плотность 950 кг/м³, зольностью не более 5%, сопротивление на сжатие 3,0 - 5,0 МПа и теплоту сгорания рабочую до 4500 ккал/кг.

Недостатками известного способа являются высокие энергетические затраты на измельчение древесных отходов и их прессование, а также малая величина сопротивления на сжатие и сравнительно низкая теплота сгорания получаемых брикетов.

Наиболее близким к предлагаемому способу является принятый за прототип способ получения топливных брикетов из растительной смеси, содержащей в качестве компонентов древесные отходы и торф. В данном способе получение брикетов осуществляют путем измельчения отходов древесины до крупности не более 10 мм, шихтовки торфяного сырья с различных участков залежи, его усреднения, измельчения и рассеивания по фракциям, смешивания торфа и древесины в соотношении 1:1, сушки смеси до влажности 12% и ее последующего прессования. При этом прессование смеси ведут при давлении 110 МПа в течение 10 с с одновременным нагревом матриы до 163^oC. (2) /Шабалин Т.И. Брикетирование древесных отходов. Механическая обработка древесины. Р-1.Р.С., М., 1989, вып. 6, с. 133/.

Полученные брикеты имеют сопротивление на сжатие 10 МПа, зольность 12,5% и теплоту сгорания рабочую - 4000 ккал/кг.

К недостаткам способа относятся высокая трудоемкость подготовки торфяного компонента, значительные энергозатраты на приготовление смеси и ее прессование. Кроме того, к недостаткам способа относится низкая производительность, высокая капиталоемкость процесса, а также невысокая рабочая температура сгорания и высокая зольность получаемых брикетов.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение физико-механических свойств топливных брикетов и эффективности процесса их получения.

Это достигается тем, что в способе получения топливных брикетов из растительной смеси, включающем измельчение, сушку, смешение компонентов смеси и последующее прессование, согласно изобретению в качестве растительной смеси используют смесь технического гидролизного лигнина с древесными отходами при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Древесные отходы - 30 - 60

Технический гидролизный лигнин - Остальное

Причем измельчение компонентов смеси ведут до крупности не более 8 мм, а прессование смеси при 80 - 100 МПа.

Использование в смеси с древесными отходами технического гидролизного лигнина (ТГЛ), представляющего собой природный полимер, обладающий высокой пластичностью и связывающей активностью, способствует возникновению в процессе прессования смеси высокой адгезии лигниновых частиц с поверхностью древесного компонента и высокой когезии самого монолита в брикете.

При этом прессование смеси в пределах 100 - 120 МПа обеспечивает достаточное сближение частиц ТГЛ и древесных отходов и высокое молекулярное сцепление между ними и создает армирование брикета в монолит при высокой когезии лигниновых частиц.

Высокая пластичность ТГЛ способствует использованию в составе смеси достаточно крупных частиц, что исключает необходимость их более тонкого помола и, тем самым, снижает затраты на изготовление брикетов. В свою очередь высокая связующая активность ТГЛ обеспечивает значительное повышение сопротивления сжатию, сопротивления истиранию и снижение водопоглощения.

Кроме того, использование ТГЛ в составе смеси позволяет значительно повысить теплоту сгорания брикетов. Это связано с тем, что ТГЛ имеет повышенное содержание углерода за счет отмывания в процессе гидролиза легких углеводородов и низкое содержание золы, а также выделяет при сгорании до 6000 ккал/час.

Использование для изготовления топливных брикетов предлагаемой смеси способствует расширению сырьевой базы как за счет более эффективного использования древесных отходов, так и за счет утилизации отходов гидролизных производств.

Осуществление утилизации ТГЛ снижает загрязнение окружающей среды, освобождает земельные угодья, способствует сохранению лесных массивов, т.к. изготовление 40 т топливных брикетов предлагаемого состава обеспечивает сохранение 1 га лесных массивов.

Способ осуществляется следующим образом.

Предварительно компоненты растительной смеси как древесные отходы, так и технический гидролизный лигнин очищают от металлических, минеральных и других включений с использованием магнитного уловителя и крупноячеистых решеток. Затем компоненты смеси разделяют на виброгрохотах на две фракции. Фракции с размером частиц минус 8 мм поступают в приемные бункера каждого компонента, а фракции с размером частиц плюс 8 мм доизмельчают в ножево-молотковых дробилках.

Подготовленные таким образом компоненты смеси раздельно высушивают до влажности 12 - 16% известными способами.

Просушенные компоненты подают через расходные бункера и дозаторы в смеситель, где тщательно перемешивают в заданном соотношении до получения однородной массы.

Полученную смесь подают на прессование. Прессование ведут при давлении 80 - 100 МПа при комнатной температуре в непрерывном потоке. Готовые топливные брикеты складируют.

Пример. 500 кг технического гидролизного лигнина влажностью 12% с крупностью частиц 8 мм и 500 кг древесных опилок размером 5 - 6 мм, влажностью 15% смешивали в 2-х шнековом смесителе с раздельными лопастями типа СМГ. Полученную смесь брикетировали в валковом прессе роторного типа с подпрессовщиком, установленном на давлении 100 МПа. Прессование проводили при температуре 25^oC без выдержек. Полученные топливные брикеты анализировали. Временное сопротивление сжатию составило 15 МПа, сопротивление истиранию 92%; водопоглощение - 4,1; зольность - 2,5% плотность - 1,1 г/см³; теплота сгорания - 5100 ккал/кг.

Согласно предлагаемому способу были приготовлены опытные партии топливных брикетов из растительной смеси, состав компонентов которой, показатели физико-механических свойств брикетов приведены в таблице, где составы 2-5 предлагаемые, 1,6 - вне граничных значений.

Из таблицы следует, что растительные смеси предлагаемого состава (пп. 2-5) обеспечивают получение топливных брикетов с более высокой рабочей теплотой сгорания, достаточно высокой прочностью и плотностью и низкими водопоглощением и зольностью.

Увеличение содержания древесных отходов в составе смеси более 60% значительно снижают показатели прочности, плотности и теплоты сгорания брикетов, а уменьшение их содержания в смеси менее 30% нецелесообразно, так как приводит к снижению интенсивности их утилизации и нерациональному использованию производственных площадей, средств хранения.

Экспериментально установлено, что при давлении прессования 80 - 100 МПа достигаются показатели прочности и водопоглощения, удовлетворяющие требованиям стандарта на топливные брикеты.

Увеличение давления прессования свыше 100 МПа нецелесообразно, т.к. увеличивает энергозатраты на брикетирование, снижение давления прессования менее 80 МПа не обеспечивает достижение необходимых прочностных свойств брикетов.

Установлено также, что брикетирование заявляемой смеси компонентов с крупностью частиц более 8 мм снижает прочностные свойства и увеличивает водопоглощением брикетов и, как следствие, снижает длительность их хранения.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает при использовании получение топливных брикетов с более высокой теплотой сгорания (до 5640 ккал/кг), прочностью на сжатие (до 25,0 МПа) и с более низким водопоглощением и зольностью, а также способствует снижению трудоемкости, энергоемкости процесса, рациональному использованию оборудования и производственных площадей.