Технология производства топливных брикетов

   Технология  производства топливных брикетов 

   Брикет- это плотные куски, полученные из сыпучей древесины путем прессования ее со связующим или без них. Более широко распространена технология брикетирования без применения связующих, т.к. при этом получается экологически чистый брикет. Брикеты занимают пространство в 3-4 раза меньше, чем, например, опилки(насыпная масса опилок 150-200 кг/м³, а насыпная масса брикетов- 460 кг/м³). Брикетирование сыпучих отходов(опилок, стружки и пр.) увеличивает теплотворную способность за счет увеличения плотности в единице объема.

   Брикеты из коры и древесных отходов могут  использоваться в гидролизном и  дубильно- экстрактном производствах; при выплавке форронита в качестве разрыхлителя шихты и для восстановления металлов, а в быту в качестве топлива.

   Брикетирование  отходов имеет ряд преимуществ по сравнению с использованием их в первоначальном виде. Прежде всего, увеличивается коэффициент загрузки транспортных средств и улучшается культура производства. Брикеты удобны в использовании, они чистые, их можно сжигать в доменных печках и каминах, использовать для отопления железнодорожных вагонов и объектов жилищно-коммунального хозяйства.

   Для производства брикетов измельченная древесная  масса должна иметь влажность 8-12%, крупность не более8 мм. Прочность брикетов формируется за счет лигнина, находящегося в клетках древесины, а плотность за счет высокого давления (800-1400 кгс/см²). Согласно ТУ 13-785- размеры брикетов могут быть: длина- 80-400 мм, ширина- 40-90 и высота до 70 мм.

   Для лучшего процесса горения в центре брикета имеется сквозное отверстие диаметром 15-18 мм. Наиболее ходовые размеры брикета: длина 400 мм, сечение 50 х 50 мм

   Техническая характеристика топливных брикетов должны соответствовать требованиям  ТУ 13-785, которые представлены в таблице 1 

   Таблица 1- Технические требования к топливным  брикетам

   Временное сопротивление на изгиб брикетов из опилок и мелкой фракции щепы(длина  волокон не более 8 мм) достигает  до 20 кг/см², а брикетов из щепы- 7кг/см².

   Брикеты транспортируются всеми видами транспорта в крытых емкостях(контейнерах, пакетах). Хранятся брикеты под навесом на подставках любого типа, исключающих попадание влаги. Топливные брикеты весом 2,5 кг соответствуют тепловому эквиваленту 1 кг жидкого топлива.

   Технология производства брикетов включает: сбор сырья и измельчение кусковых отходов, складирование и хранение, очистка от минеральных и металлических примесей, сушка и прессование с дальнейшим складированием готовой продукции. Брикеты можно упаковывать в полиэтиленовые или бумажные мешки.

   Основным  узлом в технологии является прессующая установка. Прессы бывают гидравлические м механические(матричные и экструзионные). В экструзионных прессах получают более прочные брикеты.

   При брикетировании влажных древесных  отходов(более 12%) наибольшие затраты(около 65-70%) приходится на процесс сушки. В промышленности используют для сушки сыпучих древесных материалов сушильные агрегаты моделей: РБ 1,8-12НУ-01; АВМ-0,4 и АВМ-0,65.

   Сушилка РБ 1,8-12НУ-01 паровая, продолжительность  сушки регулируется изменением частоты вращения ротора посредствам вариатора. 

   Таблица 2-Основные технические параметры сушилки РБ 1,8-12НУ-01:

   Расход пара на сушку зависит от первоначальной влажности сырья и производительности. Для подбора параметров процесса сушки можно воспользоваться монограммой [2].

   В агрегатах АВМ сушка происходит горячим воздухом, который подается от горения газа, дизтоплива или дров. Основные параметры агрегата АВМ представлены в таблице 3

    Таблица 3- Технические характеристики агрегатов АВМ

   Все рассмотренные модели сушилок заимствованы из других отраслей промышленности, и  они не в полной мере соответствуют требованиям, предъявляемым к сушке сыпучих древесных материалов.

   Львовским лесотехническим университетом  разработана специальная сушилка  для сыпучих древесных материалов. Сушилка вертикально-проточная, работающая на топливных газах(отходы котельных установок). Кроме этого, для выработки агента сушки может быть использован собственный котел, работающий на твердом топливе. В сушилку можно нагнетать вентилятором горячий воздух, например, от электрокалорифера.

   Сушилка цилиндрической формы вертикального исполнения, в центре расположен вал, на котором(с определенным шагом и углом наклона) установлены перфорированные металлические тарелки. В самом цилиндрическом корпусе размещены, с определенным шагом конусообразные перфорированные воронки. Поступающая сверху сыпучая древесная масса, пересыпаясь из тарелок на воронки и, наоборот, рассредоточивается и в определенном порядке движется вниз. Навстречу этому потоку снизу подаются топочные газы или другой агент сушки. Вал с тарелками вращается внутри цилиндра. Изменением числа оборотов вала и угла наклона тарелок можно регулировать производительность сушилки.

   В сушилке можно сушить опилки, мелкую фракцию щепы(длина не более 10 мм), которые используются для производства топливных брикетов. Конечная влажность высушенной массы 10-12%. Производительность сушилки при высоте цилиндра 3м- 1400кг/ч, при 4м- 1700кг/ч и при высоте 5м- 200кг/ч. Шаг тарелок не менее 0,6м. Средняя температура сушильного агента-120 С⁰. Средняя скорость сушильного агента 0,6-0,7 м/с, расход агента 0,3-0,4 м³/с. Диаметр цилиндра 1400мм, мощность привода вала 2 кВт.

   Высушенная древесная масса поступает вниз и удаляется в бункер. Если конечная влажность продукта не соответствует требуемой, то она направляется на повторную сушку.

   Институтом КирНИИЛП разработана линия брикетирования для утилизации влажных и сухих отходов. В состав линии входят: корорубка КР-7, сушилка БН-2,2-14НУ-03, сортировка щепы СЩ-1, пресс штемпельный В-2,4 с усилием прессования до 100 т, топка ДЦ-5ДО и система конвейеров, соединяющих агрегаты в единую технологическую линию. 

   Таблица 4-Основные характеристики линии:

   Линия брикетирования конструкции ЦНИИБуммаш предназначена для утилизации сухих древесных отходов. Производительность линии 400т/год, размеры брикетов: 70 х 70 х 400мм(длина), диаметр внутреннего отверстия в брикете 15-17 мм, плотность брикета 1000 кг/м³. мощность оборудования 270 кВт, число шнековых прессов 4.

   В промышленном варианте более перспективна линия брикетирования Ивано-Франковского ПКТИ, которая предназначена для измельчения кусковых отходов на древесную массу и использование ее вместе с опилками для изготовления брикетов.

   Технологический процесс включает: узел измельчения отходов на базе рубительной машины МРБ-2(поз.2), бункер-накопитель измельченной древесной массы ДБО-20(поз. 4) с вентиляторной установкой 3, сушилку РБ 1,8-12-НУ-01(поз.6), бункер сухой древесной массы 8 и две брикетирующие установки 9, (рисунок 1)

   Основным  узлом брикетирующей установки  является пресс в виде конического  шнека (рисунок 2), на выходе которого установлена насадка с электронагревателем, поддерживающим температуру в зоне прессования в пределах 300-350 С⁰. На выходе прессующей головки, за насадкой, размещено делительное устройство, формирующее длину брикета. Для улучшения условий отвода пара выходной конец вала шнека имеет лыску. На рисунке 2 показана в разрезе установка брикетирующая

   Сравнительные данные различных видов топлива  приведены в таблице 6

   Таблица 5-Основные параметры линии:

   1-загрузочный  ленточный конвейер; 2-барабанная рубительная машина МРБ-2; 3-манипулятор подачи измельченной массы в бункер; 4-бункер ДБО-20; 5-шнековый питатель; 6-сушилка РВ 1,8-12-НУ-01; 7-вентилятор подачи сухих отходов; 8-бункер сухих отходов с переключателем; 9-шнековые пресса; 10-конвейер подачи брикетов в склад; 11-вытяжной зонт.

   Рисунок 1-Линия брикетирования древесных  отходов 

   Таблица 6- Сравнительная характеристика различных видов топлива

   1-бункер; 2-сортировщик; 3-шнек подающий; 4-ворошитель; 5-насадка прессующая; 6-нагреватели; 7-делительное устройство; 8-шнек  конический; 9-вал шнека; 10-корпус; 11-привод

   Рисунок 2-Схема установки для брикетирования опилок

    
На рисунке 1 приведена технологическая схема  производства брикетов

   1,4,6,10- транспортеры; 2- бункер с дозатором; 3- машина «Волгарь- 5»; 5- топочно- сушильный агрегат; 7- бункер сухой стружки; 8- приемник топливной стружки для топочно- сушильного агрегата; 9- пресс (Б- 9230)

   Рисунок 1- Технологическая схема производства брикетов