Способ производства окускованного топливного торфа
Изобретение относится к торфяной промышленности. Технический результат - получение окускованного торфа с высокими прочностными характеристиками из фрезерного складированного торфа некондиционной влажности, снижение энергетических затрат. В способе получения окускованного топливного торфа, включающем перемешивание торфяной массы, формование и сушку, фрезерный торф предварительно сепарируют от фракций крупнее 10 мм, затем доводят его до вязко-пластичного состояния с влажностью 70-75% путем введения в торфяную массу воды, нагретой до 20-80°С, а сформованные куски сушат до кондиционной влажности. Используют складированный фрезерный торф влажностью 60-69%. До кондиционной влажности отформованные куски сушат в постоянных радиационно-конвективных условиях. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Реферат
Изобретение относится к торфяной промышленности, теплоэнергетике, коммунально-бытовому хозяйству и может быть использовано при производстве кускового топливного торфа.
Известен способ, получения кускового биотоплива на основе торфа (RU №2255955, C10F 7/06, C10L 5/14, 16.02.2004), включающий введение в торф добавок - отходов древесины, угольной мелочи, мазута или сланца, сапропель естественной влажности, перемешивание массы, прессование и сушку. В качестве основного компонента биотоплива используется фрезерный торф влажностью 40-65% с размером фракций менее 10 мм. Древесные отходы имеют размер фракций 0,1-5,0 мм, а угольная мелочь -менее 1 мм.
Недостатками известного способа являются ограниченные технологические возможности по использованию в качестве сырья фрезерного топливного торфа с кондиционной влажностью 40-50% и некондиционной 51-65% влажностью, а также сложность и повышенная энергоемкость многооперационной технологии получения кускового биотоплива.
Известен также способ производства окускованого топливного торфа (SU №1705575, Е21С 49/00; C10F 7/04, 15.01.1992), включающий введение в торф средней или высокой степени разложения влажностью 75-85% упрочняющей добавки в виде отходов бумажного производства, перемешивание массы, ее прессование и сушку до требуемой влажности, причем в качестве отходов бумажного производства используют скоп влажностью 80-95% в количестве 5-35% на сухое вещество торфа.
Недостатком известного технического решения являются его ограниченные технологические возможности, а именно необходимость использования только экскавированного из залежи торфа повышенной влажности 75-85%, низкие показатели механической прочности высушенных кусков торфяного топлива и наличие ограниченной сырьевой базы - бумажного производства, а также дополнительные затраты на приготовление упрочняющей добавки - скопа.
Задачей настоящего изобретения является расширение технологических возможностей и снижения энергетических затрат производства окускованного топливного торфа.
Техническим результатом изобретения является создание условий, обеспечивающих использование в качестве сырья фрезерного складированного торфа некондиционной влажности с получением окускованного торфа с высокими прочностными характеристиками.
Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что в способе получения окускованного топливного торфа, включающем перемешивание торфяной массы, формование и сушку, согласно изобретению фрезерный торф предварительно сепарируют от фракций крупнее 10 мм, затем доводят его до влажно-пластического состояния с влажностью 70-75% путем введения в торфяную массу воды, нагретой до 20-80°С, а сформованные куски сушат до кондиционной влажности. Для получения топливного окускованного торфа используют складированный фрезерный торф влажностью 60-69%. При этом отформованные куски целесообразно сушить в постоянных радиационно-конвективных условиях.
Фрезерный складированный торф влажностью 60-69%, подвергнутый сепарации с отделением древесных включений свыше 10 мм, обладает насыпной плотностью 180-350 кг/м3. После формования он имеет плотность до 400-450 кг/м3 и весьма низкую механическую плотность (около половины кусков расслаивается и разрушается при сушке). Кусок, сформованный из чистого фрезерного торфа, обладает низкой механической прочностью и не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к коммунально-бытовому топливу. Предлагаемый способ предусматривает использование двухкомпонентной смеси и полученный при этом окускованный топливный торф отвечает всем требованиям, предъявляемым к техническим условиям готовой продукции.
Использование воды с температурой 20-80°С способствует повышению пластичности торфомассы, характеризуемой понижением величины Θ (предельное напряжение сдвига), вытеснению газовой фазы, снижению давления формования и соответственно энергозатрат на формование кускового топлива. При этом также обеспечивается бездефектное (без «ершения» и образования трещин) формование торфяных кусков, также улучшается сохранность кусков при сушке. При этом при уменьшении температуры меньше 20°С происходит увеличение энергозатрат на перемешивание и формование, появляется опасность трещинообразования сформованных кусков, а повышение температуры воды выше 80°С - нецелесообразно, т.к. существенно увеличиваются затраты на нагрев воды и близок порог парообразования.
Доведение торфяной массы до влажно-пластичного состояния с влажностью 70-75%, обеспечивает - бездефектное формование торфяного куска, если влажность будет ниже 70%, то при формовании наблюдается расслоение кусков на части и при сушке образуются трещины, если влажность будет больше 75%, в формователе наблюдается истечение части воды, не связанной с торфомассой, и увеличивается длительность сушки куска.
Отформованные куски сушат в постоянных радиационно-конвективных условиях до кондиционной влажности.
Способ получения окускованного топливного торфа осуществляли с использованием фрезерного торфа. После добычи фрезерный торф хранится в складочных единицах или крупных валках и при неблагоприятных погодных условиях приобретает среднюю влажность более 60%. При перемешивании торфа с горячей водой t=20-80°C, полученную торфяную массу доводят до вязкопластичного состояния со средней влажностью 70÷75%. Далее в шнековом формователе формуют торфяные куски и сушат их при постоянных условиях до нормативной влажности 35-40%..
Опытным путем было установлено оптимальное соотношение заявленных компонентов.
Пример 1.
10 кг фрезерного торфа с влажность ω1=69,2% перемешивали с водой, нагретой до температуры 20°С, до достижения средней влажности ω2=75%. Затем формовали куски торфа и сушили их до влажности ω3=35%. Качество торфяного окускованного топлива определялось по прочности образцов при одноосном сжатии Gсж, МПа и сохранности S% при конечной влажности кусков - 35%.
Дополнительно энергоемкость процесса формования оценивалась по величине давления формования кусков торфа Рф, кПа.
Для указания исходных данных были получены следующие величины: Рф=43,5 кПа; Gсж=8,7 МПа; S=97%.
Пример 2.
10 кг фрезерного торфа с влажностью ω1=60,3% перемешивали с водой, нагретой до температуры 50°С, до достижения средней влажности ω2=70%, затем формовали куски торфа и сушили их до влажности ω3=35%. Данные по энергозатратам процесса формования и качеству высушенного кускового топлива были получены следующие: Рф=39,3 кПа; Gсж=7,7 МПа; S=93%.
Пример 3.
10 кг фрезерного торфа, имеющего влажность ω1=60,3%, перемешивали с водой, нагретой до температуры 20°С, до достижения средней влажности ω2=70%, затем формовали куски торфа и сушили их до влажности ω3=35%. Средние данные по результатам опытов Рф=56,2 кПа; Gсж=10,7 МПа; S=90%.
Пример 4.
10 кг фрезерного торфа, имеющего влажность ω1=69,2%, перемешивали с водой, нагретой до температуры 80°С, до достижения средней влажности ω2=75%, затем формовали куски торфа и сушили их до влажности ω3=35%. Для оценки достигнутой пластичности торфомассы после ее перемешивания определяли предельное напряжение Θ, кПа, а энергозатраты на формование кускового топлива по показателю Рф, кПа.
Средние данные по результатам опытов:
Θ=4,1кПа; Рф=21,4 кПа.
В таблицах 1 и 2 приведены результаты опытов по формованию и сушке кускового торфа с добавкой - водой с температурой 10-20°С или нагретой до 30-80°С. Сравнение (контроль) осуществлялся с образцами, изготовленными из «чистого» торфа без добавки воды Кд=0%.
Эффективность прелагаемого способа получения окускованного топлива установилась по повышению механической прочности и улучшению сохранности кускового торфа по сравнению с «контрольными» образцами. При проведении опытов (в табл.2) с введением воды, нагретой до 30-80°С, сравнивались показатели предельного напряжения сдвига Θ торфомассы перед формованием и удельные энергозатраты на процесс формования, оцениваемые по величине давления формования Рф.
Таким образом, при использовании предлагаемого способа производства окускованного торфа, когда в качестве основного компонента смеси принимается фрезерный торф средней и высокой степени разложения, некондиционной влажности 60-69%, с доведением торфомассы до вязкопластичного состояния 70-75%, путем введения нагретой до температуры 20-80°С воды увеличивается прочность торфяных кусков на 74-132% и обеспечивается сохранность высушенных кусков в пределах нормативных требований.
Таблица 2. | |||||
Результаты опытов по формованию кускового торфа | |||||
№ опытов | Температура воды tB, °C | Влажность, % | Предельное напряжение сдвига Θ, кПа | Повышение пластичности, % | |
ω1 | ω2 | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
7 | 80 | 60,3 | 70 | 6,67 | 37% |
50 | 60,3 | 70 | 7,7 | 28% | |
8 | 20 | 60,3 | 70 | 10,7 | - |
9 | 80 | 64,8 | 72 | 6,02 | 36% |
50 | 64,8 | 72 | 6,96 | 26% | |
10 | 20 | 64,8 | 72 | 9,5 | - |
11 | 80 | 69,2 | 75 | 4,1 | 52% |
50 | 69,2 | 75 | 4,62 | 46% | |
12 | 20 | 69,2 | 75 | 8,7 | - |
1. Способ получения окускованного топливного торфа, включающий перемешивание торфяной массы, формование и сушку, отличающийся тем, что фрезерный торф предварительно сепарируют от фракций крупнее 10 мм, затем доводят его до вязкопластичного состояния с влажностью 70-75% путем введения в торфяную массу воды, нагретой до 20-80°С, а сформованные куски сушат до кондиционной влажности.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют складированный фрезерный торф влажностью 60-69%.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что до кондиционной влажности отформованные куски сушат в постоянных радиационно-конвективных условиях.