СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОПЛИВНЫХ ОКАТЫШЕЙ
METHOD OF FUEL PELLETS PRODUCTION

Изобретение относится к изготовлению топливных брикетов, которые могут найти применение как топливо в быту, в котельных коммунально-бытового назначения, в качестве растопочного средства для розжига.
Известен способ получения топливных брикетов, описанный в п. РФ №2100416 по кл. C10L 5/44, з. 20.02.1996, оп. 27.12.1997.
Известный способ заключается в том, что для получения брикетированного топлива используют древесные отходы и отходы битумного производства, при следующем соотношении компонентов, масс.%: древесные отходы 80-90, отходы битумного производства 10-20. Отходы битумного производства содержат, масс.%: битум 70-90, неорганические примеси 5-20 и воду - до 100. Далее компоненты дозируют, засыпают в бункер, смешивают при обычной температуре до получения однородной массы и полученную смесь продавливают через коническую насадку шнекового пресса под давлением 0,2-0,3 МПа. Насадка разогрета до температуры 120-130°С. Для лучшего перемешивания компонентов можно предварительно битумные отходы разогреть до 90-100°С. Затем полученные брикеты сушат в специальном помещении при 60-70°С в течение 24-36 ч.
Недостатком известного способа является его сложность, энергозатратность, обусловленная тем, что битумные отходы необходимо разогревать при высоких температурах. Кроме того, из-за необходимости разогрева данный способ является менее экологичным.
Известен способ получения топливных брикетов, описанный в п. №2130047 по кл. C10L 5/02, 5/44, 5/12, 5/14, з. 06.04.1998, оп. 10.05.1999.
Известный способ включает смешение измельченных твердых топлив со связующим на основе отходов нефтеперерабатывающего производства - нефтешлама и/или отработанного машинного масла с дополнительными компонентами, выбранными из группы, включающей, % от массы брикетируемой смеси: лигносульфонат или меласса 2-7, и/или обезвоженный активный ил 3-8, и/или глина 3-10, и/или парафин или парафиновый гач 1-6 при следующем содержании компонентов в брикете, масс.%: связующее 10-32 и измельченные твердые топлива, выбранные из группы: древесные опилки, торф, обезвоженный навоз, обезвоженный птичий помет, коксовая или угольная мелочь, угольный шлам, лигнин и их смеси до 100, брикетирование смеси при 1-30 МПа и сушку брикетов при температуре менее 300°С, при этом компоненты связующего перед смешиванием с твердым топливом перемешивают или нагревают до 60-80°С или перемешивают с подогревом до 60-80°С.
Недостатком известного способа является достаточно сложный состав смеси, сложная технология обработки, а также высокая энергозатратность, обусловленная высокими температурами при изготовлении брикетов.
Известен способ получения топливных брикетов, описанный в п. №2206603 по кл. C10L 5/14, 5/22, 5/44, з. 26.02.2002, оп. 20.06.2003.
Известный способ включает смешение древесного угля и древесной муки со связующим, прессование смеси и сушку. Предварительно готовят при перемешивании 20-80% водную известково-глиняную пасту в соотношении 1:1, фильтруют, смешивают с частью древесного угля, перемешивают, загружают оставшуюся часть угля и древесную муку, перемешивают в течение 10-45 мин. После этого вводят лигносульфонат и производят перемешивание в течение 10-15 мин, прессование осуществляют при давлении 27,7-250 МПа, а сушку осуществляют при температуре 20-90°С и абсолютном давлении 2,6 кПа (20 мм рт.ст.) до влажности не более 7%.
Недостатком известного способа является достаточно сложная технология обработки; кроме того, наличие глины ухудшает теплоотдачу.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ получения топливного брикета, описанный в одноименном патенте РФ №23009976 по кл. C10L 5/44, з. 24.05.06, оп. 10.11.07 и выбранный в качестве прототипа.
Известный способ включает смешивание наполнителя в виде насыщенных нефтепродуктами утилизованных древесных опилок, использованных как сорбент при очистке сточных вод, с древесной мукой, используемой в качестве связывающего вещества, при следующем их соотношении: 80-85% опилок и 15-20% древесной муки, и прессование под давлением 4,5-5 МПа из полученной смеси и последующую сушку.
Недостатком известного способа является его относительная сложность из-за использования процесса прессования и сушки, достаточно высокая энергозатратность, обусловленная необходимостью прессования и сушки, а также недостаточно высокая экологичность из-за того, что при сушке брикетов, содержащих пропитанные водой и нефтепродуктами опилки, испаряются как вода, так и нефтепродукты, что приводит к загрязнению воздуха. Кроме того, в данном случае в качестве наполнителя используются только уже утилизованные отходы деревообработки, что сужает эксплуатационные возможности способа.
Задачей заявляемого технического решения является упрощение технологии производства при снижении энергозатратности способа, повышении его экологичности и расширении его эксплуатационных возможностей.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения топливных окатышей, включающем смешивание наполнителя, содержащего отходы обработки древесного сырья, горючего компонента в виде отходов нефтепродуктов и связующего, согласно изобретению в качестве горючего компонента используют также масложировые отходы пищевой промышленности, горючий компонент служит одновременно связующим, в смешиваемую массу добавляют порошкообразный загуститель из горючего материала, при этом вначале производят в течение 1,5-2 мин смешивание загустителя и горючего связующего в соотношении 0,2-1,0:1 для загущения последнего, затем в загущенную массу постепенно вводят наполнитель, составляющий в целом 0,5-1,0:1 к горючему связующему, и снова перемешивают в течение 35-40 мин до образования окатышей устойчивой формы, затем снова добавляют загуститель в количестве 10-20% его первоначальной массы для предотвращения слипания окатышей и перемешивают еще 2-4 мин до получения готового продукта в виде округлых окатышей.
При этом в качестве отходов нефтепродуктов могут использоваться нефтешлам, мазут, отработанные индустриальные масла, некондиционный битум и т.п. В качестве горючего могут также использоваться масложировые отходы пищевой промышленности. При этом указанные горючие отходы могут использоваться по отдельности в качестве горючего связующего или одновременно в виде смеси из нескольких указанных видов. Кроме того, в качестве загустителя могут использоваться древесная мука, мука из МДФ, угольная пыль, мелкая крошка ДСП, ДВП и т.п., а в качестве наполнителя - древесные стружки и/или опилки.
Использование горючего компонента одновременно в качестве связующего и введение в дополнение к наполнителю загустителя из горючего материала в качестве одного из компонентов с добавлением загустителя в связующего при указанном соотношении компонентов, перемешивание загущенной массы с наполнителем в совокупности с постепенным добавлением наполнителя при перемешивании и добавление загустителя для исключения слипания окатышей ближе к окончанию процесса позволяют упростить технологию производства, в которой, обходясь без прессования и сушки сложного оборудования и спецпомещений, обеспечивают возможность получения сразу готового продукта - топливных окатышей, что снижает энергозатраты и повышает экологичность способа. Использование в качестве горючего масложировых отходов пищевой промышленности расширяет эксплуатационные возможности способа, также улучшает экологию, обеспечивая полезную их утилизацию.
Использование в качестве наполнителя, кроме древесных отходов, измельченных горючих отходов растительного и/или нерастительного происхождения также расширяет эксплуатационные возможности заявляемого способа.
Технический результат - упрощение технологии и снижение энергозатрат при улучшении экологии и расширении эксплуатационных возможностей способа.
Заявляемый способ обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками, как применение в качестве горючего компонента также и/или масложировых отходов пищевой промышленности, и/или отходов горючих веществ с адгезивными свойствами, а в качестве наполнителя - и/или горючих отходов растительного, и/или нерастительного происхождения, использование горючего компонента одновременно как связующего, применение в качестве компонента топлива загустителя из горючего материала, поэтапное смешивание вначале загустителя и связующего, а затем наполнителя при указанном выше соотношении компонентов, добавление к концу процесса загустителя для предотвращения слипания окатышей и перемешивание до получения готового продукта в виде округлых окатышей, обеспечивающих в совокупности достижение заданного результата.
Заявителю неизвестны технические решения, обладающие указанными отличительными признаками, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата, поэтому он считает, что заявляемое техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень».
Заявляемый способ может найти широкое применение в топливной промышленности, в коммунальной сфере, благодаря своей простоте и низкой затратности, а также достаточной экологичности, а потому соответствует критерию «промышленная применимость».
Заявляемый способ заключается в следующем.
Берут в качестве наполнителя отходы деревообработки: сухие древесные опилки, крошку и стружку и/или измельченные отходы растительного происхождения, и/или нерастительного происхождения. В качестве горючего компонента используют отходы нефтепродуктов и/или жировые отходы пищевой промышленности, и/или отходы горючих веществ с адгезивными свойствами. При этом горючий компонент служит одновременно связующим. В качестве загустителя используют порошкообразный горючий материал. Вначале проводят смешивание загустителя и горючего связующего в соотношении 0,2-1,0:1 для загущения последнего. Затем в загущенную массу постепенно вводят наполнитель, составляющий в целом 0,5-1,0:1 к горючему связующему, и постепенно перемешивают в течение 30-60 мин до получения окатышей устойчивой формы. Далее снова добавляют загуститель в количестве 10-20% от первоначальной его массы для предотвращения слипания окатышей и перемешивают до получения готового продукта в виде округлых окатышей.
Способ осуществляется следующим образом.
В качестве горючего и связующего берут отходы нефтепродуктов, в частности нефтешлам, мазут, некондиционный битум или отработанные индустриальные масла и/или отработанные пищевые масла (например, растительное масло после его использования для жарки во фритюре), и/или отходы горючих веществ с адгезивными свойствами (например, отходы лаков, красок, олифы и т.п.). В качестве наполнителя берут древесные стружки и древесные опилки. В качестве наполнителя можно также использовать и измельченные отходы растительного происхождения - зерновых, кормовых или технических культур (солому пшеницы, кукурузы, льна и т.п.). Можно использовать также измельченные горючие отходы нерастительного происхождния (дробленный битум, затвердевшие лаки, краски, измельченные пластики, полимеры, резину и т.п.). В качестве загустителя используют древесную муку, МДФ-муку, мелкую крошку ДСП, ДВП, угольную пыль, крошку пластика, резины и т.п.
В случае использования в качестве связующего нефтешлама его берут примерно 20 литров и смешивают с загустителем - древесной мукой - в количестве 2-10 кг до получения вязкой (тестообразной) «няши», которую затем перекладывают в смеситель, куда предварительно заложено 50% наполнителя в виде опилок и древесной стружки в количестве 5-7 кг. Перемешивают компоненты в течение 1,5-2 мин и начинают при перемешивании постепенно добавлять наполнитель по 1-1,5 кг до 100% потребного количества, продолжают перемешивать в течение 30-60 минут до получения окатышей устойчивой, примерно шарообразной, формы диаметром 3-15 см. В конце перемешивания добавляют к получившимся окатышам примерно 2-3 кг загустителя - древесной муки, чтобы они получились неслипающимися.
В случае использования в качестве связующего более качественных отходов нефтепродуктов, таких, например, как отработанные индустриальные масла, на 20 литров такого масла, которое гораздо менее вязкое, чем шлам, берут примерно 20 кг загустителя - древесной муки - и перемешивают компоненты опять же до получения вязкой «няши». Далее процесс производится аналогично вышеописанному.
Способ может осуществляться в неотапливаемом помещении, на открытом воздухе под навесом. Смешивание может производиться в бетономешалке или в другой емкости с помощью ручного миксера. Время смешивания варьируется в указанных интервалах в зависимости от влажности загустителя и наполнителя и вязкости отходов нефтепродуктов или масложировых отходов пищевой промышленности, а также от условий производства. Так, более влажные опилки и древесная мука требуют меньшего количества отходов нефтепродуктов, более сухие - большего объема их. При производстве в летних условиях (при более высокой температуре воздуха) отходы нефтепродуктов становятся более жидкими и используются в производстве в меньшем количестве; в зимнее время отходы нефтепродуктов или масложировые отходы более густые и требуют большего времени перемешивания или меньшего количества наполнителя.
Заявляемый способ получения топливных окатышей в сравнении с прототипом является более простым, доступным, менее затратным и более экологичным.