Производствто топливных брикетов

Содержание

1. Введение
2. Характеристика выпускаемой продукции по стандарту
3. Технические требования к топливным брикетам
4. Технологии изготовления топливных брикетов
5. Расчет теплоты сгорания топливных брикетов
6. Список используемой литературы

Введение

Топливные брикеты — форма подготовки различных отходов деревообработки, торфа, отходов сельского хозяйства и т.п. Для использования в качестве топлива, прессованные отходы (опилки, щепа, стружки и др.), сельского хозяйства ( солома, шелуха, кукуруза и др.), торфа, угля. Вот уже много лет топливные брикеты из опилок являются популярным и более экономичным топливом и используется во многих странах мира. Брикеты выпускаются из сухих опилок древесины хвойных и лиственных пород. Так же, топливные брикеты могут изготавливаться из лузги подсолнечника, риса, гречихи, льна, шелухи овса и др.

Плюс топливных брикетов лежит еще и в том, что они являются  экологически чистым продуктом т. е. в них отсутствуют клеи. Специально спрессованные под  большим давлением и при большой температуре, брикеты имеют форму цилиндра. Топливные брикеты имеют широкое применение и могут использоваться во всех видах топок, котлов, превосходно горят и при этом не выделяют токсинов. Так же их можно применять для топки домашних каминов, печках, грилей и пр. Большим достоинством брикетов является постоянство температуры при сгорании на протяжении 4 часов.

Положительным аспектом при использовании древесных брикетов в виде топлива является их минимальное влияние на окружающую среду при сгорании по сравнению с обычным твердом топливом при одинаковой теплотворной способности как, например, уголь, но в 15 раз меньшим содержанием пепла ( макс. 1.0%).

В основе технологии производства древесных топливных брикетов лежит процесс прессования мелко измельченных отходов древесины (опилок)  под высоким давлением при нагревании, связующим элементом является ЛЕГНИН, который содержится в клетках растений.

Высокая продолжительность горения- это означает, что по сравнению с обычными дровами, закладку в печь можно производить реже в 3 раза. Брикеты горят с минимальным количеством дыма, не стреляют, не искрят. При этом обеспечивают постоянную температуру на всем протяжении горения.

Теплотворность топливных брикетов больше чем у обычных дров и практически равна теплотворности каменного угля. Во время приготовления шашлыков или гриля при попадании жира на угли брикетов, они не воспламеняются, а продолжают медленно тлеть или гореть ровным низким пламенем. Большой выгодой брикетов является постоянство температуры при сгорании на протяжении 4-х часов. Теплоотдача брикетов: брикеты из древесных опилок 4400 ккал или 18 MJ

Характеристика выпускаемой продукции по стандарту

Брикеты по своей форме бывают шашечные и брусковые. Шашечные брикеты имеют сплошное сечение определенной формы (по форме матрицы) размером от 20х20 до 100х100мм. Толщина их бывает от 20-30 мм до 100 мм. Плотность этих брикетов находится в пределах 650-1000 кг/м3. Изготавливают шашечные брикеты на штемпельных (матричных) прессах периодического действия.

Брикеты шашечной формы разделяются на: а) многогранные; б) цилиндрические; и в) призматические

В штемпельных прессах, наименьшее давление, при котором можно получать брикеты составляет - 30 Мпа, оптимальное давление — 50 -100 Мпа. При влажности исходного материала 6-12%.

Брусковые брикеты имеют продольное сквозное отверствие диаметром 13-22 мм. Форма сечения может быть круглая, квадратная, шестигранная. Размеры сечения — от 30х30 до 90х90 мм, длина бруска — от 30 до 1000 мм. Изготавливают эти брикеты на шнековых прессах (экструдерах).

Брикеты брусковой формы: а) цилиндрические; б) многогранные.

Плотность брикетов находится в пределах 1000-1400 кг/м3. В шнековых прессах наименьшее давление 100 МПа, оптимальное — 150-200 Мпа. При влажности прессуемого материала 6 — 12%.

Основным фактором, определяющим механическую прочность, водостойкость и калорийность брикета, являются его плотность. Чем плотнее брикет, тем выше показатели его качества.

При брикетировании древесины хвойных пород производительность прессов ниже, а усилие прессования выше, чем при использовании отходов лиственных пород. Объясняется это наличием в хвойных породах смолистых веществ, влияющих на коэффициент трения.

Калорийность брикетов определяется их плотностью и влажностью.

С повышением влажности калорийность снижается. Например, при влажности 30 — 40 % калорийность составляет 2500-2700 ккал/кг, а при влажности 6 — 12 % она равна 4500-4700 ккал/кг.

          Чем  ниже плотность брикетов, тем  меньше их калорийность. Например, при плотности брикета 650-750 кг/м3 калорийность равна 3000-3200х10 в третьей  степени ккал/м3 ; при плотности 1200-1300 кг/м3 калорийность составляет 5200-6190х10 в третьей степени ккал/м3

Технические требования к топливным брикетам:

1) Влажность  до 5 % (высший сорт) и до 18% (2-й сорт)

2) зольность  не более 5%

3) низшая  удельная теплота сгорания, Мдж/кг:*

16-23 для  высшего сорта;

13-16 для 1 и 2 сортов;

4) плотность, кг/м3

не менее 1000 для высшего сорта;

не менее 900 для 1 и 2 сортов;

5. массовая доля частиц размером по волокну 5 мм не более 25%;
6. временное сопротивление на изгиб брикетов из опилок достигает до 20 кг/см2.

 Качество  брикетов в значительной мере  зависит от влажности исходной  смеси.                                                               

Различают оптимальную и критическую влажности.

Оптимальная влажность — 6 -12 %, при ней достигаются наилучшие механические характеристики брикетов.

Критической называется влажность, при которой возможно образование брикетов, но брикеты рассыпаются сразу после выхода из пресса. Критическая влажность находится в пределах 15-20%.

Технологии изготовления топливных брикетов

Выбор технологии производства топливных брикетов зависит от ряда факторов, а именно:

а) планируемого объема брикетов,

б) наличия древесных отходов,

в) вида и размера древесных отходв

г) влажности древесных отходов.

Технологический процесс брикетирования древесных отходов ( в общем случае) состоит из следующих этапов: сбор отходов; их измельчение, накопление, сортировка, сушка и прессование; складирование брикетов с расфасовкой, хранение их и отгрузка.

Линии брикетирования могут быть с последовательным резмещением оборудования, параллельным или смешанным.

В линиях последовательного агрегатирования производительность машин и механизмов должна быть примерно одинаковой.

В линиях параллельного агрегатирования соотношение производительности оборудования может быть произвольным.

Наибольшей простотой обладают линии последовательного агрегатирования с расположением между агрегатами буферных устройств, которые осуществляют гибкую связь между смежными агрегатами.

Буферные устройства в линиях брикетирования-это различные бункера или циклоны с механизмами порционной выдачи брикетировочной древесной маccы.

  Основные требования к исходному сырью:

• Влажность не более 12%
• Содержание гнили не более 5%
• Крупность частиц (95% - это опилки и 5% мелкие частицы размером не более 5 мм).

При штемпельном прессовании допускается влажность до 15% и крупность частиц до 8 мм. При более высокой влажности ( 20%) полученный брикет «разорвет» внутренним давлением влаги, образовавшимся при сжатии измельченной древесной массы.

Температура подогрева прессуемого материала должна быть в пределах 100-120 градусов Цельсия, давление прессования до 2000 кг/см2 для шнековых прессов и до 100 МПа в штемпельных прессах.

Расход древесного сырья на 1 тонну брикета составляет 2,6-2,8 пл.м3 (в шнековых прессах) и 1,5 – 2,2 пл.м3 при штемпельном прессовании.

Схема технологического процесса изготовления брикетов из влажных древесных отходов показана на рис.4,а.

Древесные кусковые отходы поступают на измельчение в рубильную машину, полученная щепа или дробленка направляется на доизмельчение в опилки. Эти опилки, а также опилки от основного производства, направляются в бункер. Из бункера опилки подаются  в теплогенератор сушильного барабана и в топку топочного устройства.

В теплогенераторе опилки смешиваются с топочными газами и направляются в сушильный барабан.

К сушильному барабану примыкает топочное устройство, укомплектованное бункером-дозатором, их соединительным звеном является теплогенератор.

Из сушильного барабана аэросмесь (опилки плюс топочные газы) поступают в циклон. Подача опилок в циклон осуществляется с помощью пневмоэффекта, который создает вентилятор, установленный на циклоне. Этим же вентилятором засасываются топочные газы из топки.

В циклоне происходит разделение сухих опилок от отработанных газов. Опилки осаждаются на дно и через шлюзовый затвор (пинатель) выдаются на конвейер, который подает их в прессующую установку ( при наличии в ней бункера) или в бункер сухой стружки. Из бункера сухие опилки направляются в пресс.

При применении сушильного агрегата типа АВМ-0,65 в линии могут быть  размещены два шнековых пресса, каждый производительностью 300 кг/ч. Брикеты из прессов транспортируются ленточным ковейером на склад, где происходит их остывание, а затем расфасовка или укладка на поддоны.

Данная технологическая схема применяется достаточно широко.

Технологическая схема при наличии сухих отходов показана на рис. 4,б.

Сухие отходы измельчаются в щепу (дробленку), затем доизмельчаются в опилки. Эти опилки и сухие опилки из цеха поступают в бункер сухой массы. Из бункера опилки направляются в прессующую установку.  При влажности 12% и более вся масса поступает в сушильный барабан, а затем в циклон и далее в пресс.

При наличии на предприятии сухих опилок схема упрощается и включает циклон для накопления и порционной выдачи сухих опилок в прессующую установку (рис.4,г).

Прессующая установка шнекового типа может иметь сортировочный барабан, тогда в технологическую схему не входит сортировочная машина.

В противном случае в линию перед сушкой устанавливают сортировочную машину.

Ниже приведем основные технические данные для наиболее распространенной технологии процесса брикетирования — сушильный агрегат АВМ-0,65, шнековая прессующая установка производительностью 300 кг/ч, сырье влажное (кусковые отходы и опилки):

-годовая  производительность, при одном прессе  — 1000 — 1200 т

-установленная  мощность оборудования — до 7 кВт

-число обслуживающего  персонала  - 4 чел.

-расход  сырья: на брикеты (1т) — 2,6 – 3,0 пл.м3

на выработку топочных газов (1т) — 3,0 — 4,5 нас.м3

-мощность  топочного устройства по тепловой  энергии — 400 — 500 кВт

-площадь  цеха -170 — 200 м2

-себестоимость 1 тонны брикетов — 1000 — 1500 руб.

При массовом использовании брикетов в котельных установках и автоматической загрузке котлов на прессе можно получать брикеты длиной 3-5 см, которые транспортируются в контейнерах или мешках. Для этого делительное устройство перенастраивается на необходимый шаг.

Кусковые отходы (горбыли, рейки, обрезки досок) конвейером 1 подаются  в рубительную машину 2, откуда поступают в накопительный бункер 3 и молотковую дробилку 4. Туда же подаются мягкие древесные отходы (орпилки, стружка).

Измельченное сырье через циклон с дозатором 5 загружается в барабанную сушилку 6. Высушенные до влажности 8% древесные частицы пневмотранспортом через циклон 7 загружаются в накопительный бункер 8, в котором их при перемешивании обрабатывают водяным паром из парогенератора 9. Обработка материала паром размягчает лигнин древесины, способствует ее пластификации и облегчает процесс прессования.

Пластифицированный паром материал дозирующими устройствами 10 подается в два пресса-гранулятора 11. В процессе прессования материал продавливается вальцами через отверствия вращающейся кольцевой матрицы. Давление прессования при этом составляет 60...80 Мпа.  Пресс позволяет получать гранулы диаметром 6,8 и 10мм.

Горячие гранулы поступают по системе конвейеров 12, 13 охладитель 14, оборудованный лотковым конвейером из перфорированного металла и вентилятором 15, создающим разрежение. Из охладителя гранулы поступают на сортировочное сито 16, мелочь отсасывается вентилятором 15 и возвращается в сушилку, а кондиционные гранулы через  затвор 17 направляются по конвейеру 18 на упаковку.

Техническая характеристика линии

Производительность, т/месяц   1200...1500

Установленная мощность, кВт  270

Площадь цеха, м2    600

Обслуживающий персонал, человек в смену    4

Характеристика гранул:

Диаметр, мм                                                6,8,10

Плотность, кг/м3                                         1300...1500

Теплотворная способность ккал/кг           4600...4900

Влажность, %                                              7...9

По способу и удобству обработки, арболитовые блоки не уступают газосиликатным (газобетону) и пенобетонным строительным блокам.

По сравнению с легкими бетонами на минеральных заполнителях и кирпичом арболит имеет хорошие теплоизоляционные и звукоизоляционные свойства, малый вес.По теплоизоляционным показателям арболит превосходит керамзитобетон в 3 – 4 раза, кирпич – в 6 – 8 раз. Для обогрева помещений со Расчет теплоты сгорания топливных брикетов

Расчет теплоты сгорания топливных брикетов

Теплотворная способность – базовое свойство биотоплива, определяющее его энергетическую ценность. Чем выше теплотворная способность, тем больше энергии можно получить, сжигая 1кг биотоплива, а значит, тем меньше расход гранул или брикетов за период, следовательно, и меньшие затраты.

    Теплота сгорания – это количество теплоты, выделяющейся при полном сгорании единицы массы топлива. Теплота сгорания, отнесенная к единице массы или объема топлива, называется удельной теплотой сгорания в кДж/кг, 1 ккал = 4,9 кДж.

     Различают  высшую и низшую теплоту сгорания. Под высшей теплотой сгорания  понимают то количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании вещества, включая теплоту конденсации водяных паров при охлаждении продуктов сгорания. Низшая теплота сгорания соответствует тому количеству теплоты, которое выделяется при полном сгорании, без учета теплоты конденсации водяного пара. Теплоту конденсации водяных паров называют скрытой теплотой сгорания.

      Низшая  и высшая теплота сгорания  связаны соотношением 

=+K(W+9H)

Где K – коэффициент, равный 25 кДж/кг (6 ккал/кг)

       W – количество воды в горючем веществе, % (по массе);

        H – количество водорода в горючем веществе,% (по массе)

        9 -  коэффициент, показывающий, что при сгорании 1 кг водорода в соединении с кислородом образуется 9 кг воды.

Низшую удельную теплоту сгорания, , кДж/кг, можно рассчитать по формуле Д.И. Менделеева.

=339*C+ 1031*H-109*0-25*W

Где С, H, O – содержание в древесине углерода, водорода и кислорода, % (С=50%, H= 6%, O=43%);

Расчет плотности

V=0,05*0,12*0,025= 0,00015

P = 1000 кг/

Расчет теплоты сгорания

=339*50+1031*6-109*43-25*10=18199 кДж/кг (4346,7 ккал/кг)

Выражаем величину через объем:

= 4346,7 ккал/кг х 520 кг/ = 2260284 ккал/

Список используемой литературы

1.Вершинин В. «Чистая энергия» Леспроминформ, 2004 г., № 5

2. Гомонай М.В. Производство топливных брикетов. Древесное сырье, оборудование, технологии: 2006 г.

3. http://biznes-prost.ru/evrodrova.html

4. Гришкова Л. Утилизация отходов деревообрабатывающих и лесопильных производств. 2003 г.