Способ получения топливных брикетов
METHOD OF PRODUCING FUEL BRIQUETTES

Изобретение относится к области машиностроения и может найти широкое применение при производстве топливных брикетов для бытового и промышленного использования, в которых в качестве основного компонента используются отходы лесной и деревообрабатывающей промышленности.
Известен способ изготовления растопочного средства, включающий нагрев горючего связующего вещества, добавление в разогретое вещество опилок, перемешивание смеси, наполнение форм перемешенной смесью, установка фитилей, охлаждение перемешенной смеси в формах, удаление полученных тел из форм, нанесение покрытия из бумаги на боковые поверхности тел [1].
Недостатком данного способа является то, что парафин в жидкой форме представляет собой пожароопасное вещество [4]. Поэтому описанный выше способ потребует обеспечения высокой пожарной безопасности при производстве. Кроме того, необходимость охлаждения смеси приводит к увеличению затрат времени на производство растопочных средств, что в свою очередь снижает производительность.
Известен способ производства искусственных каминных бревен, включающий стадию смешивания обрезков травы, листьев с древесной щепой и опилок для образования смеси, добавление к смеси жидкого связующего, прессование в пресс-форме смеси и удаление затвердевшей смеси из пресс-формы [2].
Недостатком данного способа является то, что парафин в жидкой форме представляет собой пожароопасное вещество [4]. Поэтому описанный выше способ потребует обеспечения высокой пожарной безопасности при производстве. Кроме того, необходимость поддержания парафина в жидкой форме требует дополнительных энергозатрат.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ получения брикетов, включающий загрузку исходного сырья в бункер с дозатором, продвижение сырья по длине внутреннего канала шнекового пресса вращающимся подающим шнеком, уплотнение и нагрев перерабатываемой массы прессующим шнеком на коническом участке канала через формующую матрицу в брикет с цилиндрическим отверстием вдоль его оси [3].
Недостатком данного способа является невозможность использовать для производства брикетов древесной зелени, а также лесосечных отходов и отходов деревообработки, содержащих значительные примеси коры. Это обуславливается тем, что для получения топливных брикетов, обладающих необходимой прочностью и водостойкостью, требуется сырье с влажностью обычно в пределах 5-12%. В противном случае процесс производства топливных брикетов при помощи шнекового пресса затруднен (или падает производительность процесса и/или ухудшаются качества брикета). В промышленных условиях обеспечить необходимую влажности смеси сырья, состоящей из древесной зелени, коры и древесины сложно. Кроме того, такая сырьевая смесь имеет разнообразный фракционный состав. Все это на практике делает сложным получения топливного брикета без связующего вещества.
Техническим результатом, на достижение которого направлен заявляемый способ является обеспечение возможности использования в качестве исходного сырья лесосечных отходов, измельченной древесины с высоким содержанием коры и/или древесной зелени. Кроме того, дополнительный технический результат заключается в уменьшении габаритных размеров устройства, обеспечивающего получение топливных брикетов.
Достигается технический результат за счет того, что в канал шнекового пресса подают связующее веществом в гранулированном виде и перемешивают его с исходным сырьем до уплотнения и нагрева при помощи вращающегося шнека, снабженного участком с витками имеющими окна, причем подачу связующего вещества в канал шнекового пресса осуществляют одновременно в двух местах, при этом первое место подачи располагают перед местом загрузки в канал шнекового пресса исходного сырья, а второе после.
Способ пояснен на чертежах, где:
на фиг. 1 изображена общая схема шнекового пресса для реализации способа;
на фиг. 2 показано сечение (А-А) на фиг. 1.
Способ может быть реализован посредством шнекового пресса, состоящего из корпуса (1), бункера для загрузки исходного сырья (2), канала шнекового пресса (3), вращающегося шнека (4), первой и второй емкости для гранулированного связующего вещества (5, 6), снабженных дозаторами (7, 8) соответсвенно. Вращающийся шнек (4) снабжен участком с витками (9), имеющими окна (12), участком с изменяющимся шагом и высотой витков (10) и участком шнека для выталкивания прессованной массы (11).
В качестве связующего вещества может выступать, например, парафин в гранулированном виде. Размер и масса гранул связующего вещества подбирается в зависимости от размеров частиц измельченного исходного сырья.
Способ получения брикетов может быть реализован следующим образом. Первая порция связующего вещества в гранулированном виде подается в канал шнекового пресса (3) из первой емкости для гранулированного связующего вещества (5). Первая порция связующего вещества продвигается к бункеру для загрузки исходного сырья (2) под воздействием вращающегося шнека (4). Исходное сырье загружается в канал шнекового пресса (3). Масса, состоящая из исходного сырья и первой порции связующего вещества, в гранулированном виде перемешивается вращающимся шнеком (4) на участке с витками (9), имеющими окна (12), и продвигается в направлении второй емкости со связующим веществом (6). Вторая порция связующего вещества в гранулированном виде подается в канал шнекового пресса (3) к массе из исходного сырья и первой порции связующего вещества. Полученная масса перемешивается вращающимся шнеком (4) и продвигается до конца участка с витками (9). Далее полученная масса прессуется вращающимся шнеком (4) на участке с изменяющимся шагом и высотой витков (10). В процессе прессования массы температура повышается, что приводит к плавлению гранул связующего вещества и скреплению частиц исходного сырья в однородную массу. Дополнительно на участке шнека с изменяющимся шагом и высотой витков (10) может осуществляться нагрев. На участке для выталкивания прессованной массы (11) осуществляется формирование формы брикета и удаление его из канала шнекового пресса (3).
Благодаря подаче связующего вещества в гранулированном виде одновременно в двух местах в канал шнекового пресса, а также использованию участка шнека с витками, имеющими окна, достигается лучшее перемешивание смеси (равномерное распределение гранул связующего вещества в толще массы). Кроме того, использование участка шнека с витками, имеющими окна, позволяет интенсифицировать процесс перемешивания исходного сырья и гранулированного связующего вещества в сравнении с перемешиванием шнека с витками без окон. Интенсификация перемешивания позволяет сократить длину шнека, без потери качества перемешивания. Это в свою очередь позволяет уменьшить габаритные размеры шнекового пресса.
Библиографические данные источников информации
1. Патент на изобретение № RU 2522235 «Растопочное средство», заявлен 09.01.2013.
2. Патент на изобретение № US 5393310 «Artificial fireplace log and method for the same», заявлен 23.03.1994.
3. Патент на изобретение № RU 2369633 «Способ получения брикетов», заявлен 10.10.2008.
4. Баратов, А.Н. Справочник: пожароврывоопасность химических веществ и материалов и средства их тушения [Текст] / А.Н. Баратов, А.Я. Корольченко и др. - Москва: Химия. 1990. - 384 с.