ТОПЛИВНЫЙ БРИКЕТ

Заявляемое техническое решение относится к области создания топливных материалов, а именно к твердого углеродсодержащего топлива, предназначенного для сжигания в небольших котельных.
Известен состав для брикетирования торфа (см. RU (11) 2098451 (13) С1 (51) МПК6 C10F 7/06, C10L 5/48). Предложенный в данном патенте состав для брикетирования топлива включает торф, древесные отходы, а также дополнительно содержит сланцы и отходы нефтеперерабатывающего производства, при следующем соотношении компонентов, мас.%: торф с содержанием воды 40-50%-20-75, древесные отходы - 10-65, сланцы - 10-65, отходы нефтеперерабатывающего производства - 5-15. Недостатком данного технического решения является то, что для производства таких брикетов требуется много компонентов, поэтому брикеты получаются неоднородные по своему составу и качеству, а также данные брикеты не обеспечивают при сгорании должную чистоту окружающей среды.
Также известно техническое решение, названное «Топливный брикет» (См. (19) RU (11) 83503 (13) U1 (51) МПК6 C10L 5/00), капиллярно-волокнистая структура которого и наличие в его составе, кроме органо- и нефте-содержащих отходов, инертных по отношению к горению неорганических веществ в количестве мас.% 26,0-40,0, и теплотворная способность брикета, составляющая при влажности 12% не менее 4000 Ккал/кг, обеспечивают стабильность геометрической формы и внутренней структуры брикета на всем протяжении процесса горения, позволяя удерживать в структуре брикета летучие зольные компоненты и обеспечивая свободный выход газифицированной органической составляющей к поверхности брикета; стабилизирует температурный режим в огневой зоне и способствует полному дожигу органики внутри структуры брикета. Брикет имеет прямоугольное или круглое сечением с расстоянием от центральной оси до поверхности брикета 25-35 мм. Длина брикетов определяется удобством подачи в топку сжигающего устройства и, как правило, составляет 50-150 мм. Предпочтительная плотность топливных брикетов при влажности 12% составляет 0.7-1,2 г/см3. Брикет состоит из органосодержащих промышленных отходов, нефтесодержащих отходов и инертных по отношению к горению неорганических веществ, имеет волокнисто-капиллярную структуру, при этом содержание инертных по отношению к горению неорганических веществ мас.% составляет 26,0-40,0, а теплотворная способность брикета при влажности 12% составляет не менее 4000 ккал/кг. В качестве органосодержащих промышленных отходов содержит компостированные осадки коммунальных очистных сооружений, и/или отходы животноводческих, и/или птицеводческих хозяйств, и/или опилки древесные, и/или отходы мукомольного производства, и/или отходы производства картона, и/или биокомпосты мусороперерабатывающих заводов; в качестве нефтесодержащих отходов - отработанные моторные, и/или гидравлические, и/или трансмиссионные масла, и/или нефтепродукты, образованные в результате разливов на водной и/или земной поверхности; а в качестве инертных по отношению к горению неорганических веществ - оксиды кремния, и/или кальция, и/или магния, и/или калия, и/или железа, и/или алюминия, и/или другие негорючие природные минералы. Недостатки данного технического решения те же, что и недостатки предыдущего технического решения.
Технический результат заявляемого решения заключается в том, что торфобрикеты на основе торфа и отработанных или малоэффективных нефтяных месторождений позволяют создать промышленно заменяющие топливные ресурсы, сопоставимые с углем, обеспечивающие при сгорании сходные по теплотворной способности и экологической безопасности параметры.
Из известных видов твердого топлива наиболее высокой сорбционной способностью по отношению к нефти является торф, который широко используется в малой энергетике, а также сорбент на основе торфа. Топливо из сорбента на основе торфа обладает повышенной теплотой сгорания, но при этом стоит значительно дороже, поэтому будет пользоваться меньшим спросом.
Описание заявляемого технического решения
Торфобрикет, сформированный в виде спрессованного объема смеси, состоящей из:
- торфа с рабочей влагой 18÷45, 18÷22 весовых частей, либо торфяного сорбента;
- нефтепродуктов 2÷6 весовых частей;
- из строительного битума - 2,5÷5 весовых частей;
- из смолы - 2,5÷5 весовых частей.
В качестве нефтепродуктов могут быть использованы:
- нефть небольших малоэффективных или отработанных месторождений;
- отработанные индустриальные масла;
- нефтешлам из отработанного мазута.
Торфобрикеты могут формироваться в виде цилиндров диаметром 40-60 мм, длиной 100-200 мм. Теплотворная способность брикетов с использованием торфа колеблется в пределах от 4000 до 4800 ккал/кг. Теплотворная способность брикетов с добавлением торфяного сорбента от 6500 до 7000 ккал/кг.
Исходя из этого, а также, принимая во внимание значительные запасы торфа и наличие Золотаревского месторождения нефти в Кировской области, в качестве твердой основы был выбран именно торф, а в качестве нефтепродуктов были использованы: - Золотаревского месторождения нефти, отработанные масла; отработанный мазут. В качестве связующего компонента была разработана смесь из строительного битума и смолы - побочного продукта в производстве торфоминерального сорбента производства ЗАО «ЦЭИ» «Пресс-Торф». В Таблице 1 приведены сравнительные характеристики различных видов топлива - топлива, полученные в соответствии с заявляемым техническим решением, и традиционного топлива.
Таблица 1
Наименование показателя единицы измерения
Влага рабочая, %
Зольность рабочая, %
Летучие горючие, %
Сера аналитическая, %
Теплота сгорания, ккал/кг
Торф
50
2,5-6
1500-2000
Торфобрикет с добавкой нефтепродукта
35-45
5,5
86
0,2-0,3
4315-4500
Бурый уголь
35-40
5,5
40
2,8-4,5
3000
Каменный уголь
20
18-28
35
0,4-0,5
4500
Антрацит
20
18-25
35
0,5
6000
В Таблице 2 приведены сравнительные характеристики различных видов топлива - топлива, полученного в соответствии с заявляемым техническим решением. Эти характеристики подтверждены анализами Химико-аналитической лаборатории научно-производственного центра по охране окружающей среды - филиала ОАО «РЖД». Данная лаборатория аккредитована в Системе аккредитации аналитических лабораторий.
Были выбраны сравнительные характеристики экологической безопасности использования торфонефтяного топлива в печах, предназначенных для сжигания угля. Для проведения исследований были подготовлены три варианта твердого топлива с добавкой 10% нефтепродуктов. Контролем служили продукты сгорания каменного угля.
Сжигание топлива и забор проб газообразных и твердых продуктов сгорания проводились на базе котельной п.Захарищево г.Кирова, спроектированной под использование кускового каменного угля в качестве основного топлива. Определение количества выбрасываемых веществ в атмосферу проводилось инструментальным методом двумя лабораториями: «ЦЛАТИ по Пермскому краю» (бенз@пирен) и ООО ПЭБ «Авторитм». Определение физических показателей проводилось лабораторией топлива и масел Кировской ТЭЦ-3, филиала ОАО «ТГК-5» «Кировский». В результате проведенной работы было установлено, что при сжигании торфобрикетов с нефтепродуктами в атмосферу выбрасываются следующие загрязняющие вещества (см. табл.2).
Таблица 2
Режим
Наименование вещества
Выброс г/сек
1. Торфобрикеты с добавкой нефти Золотаревского месторождения
Азота оксиды суммарно
0,0954
Взвешенные вещества
0,1093
Серы оксид
0,0233
Углерода оксид
0,1453
Бенз@пирен
0,0000004
2. Торфобрикеты с добавкой отработанных масел
Азота оксиды суммарно
0,0383
Взвешенные вещества
0,9719
Серы диоксид
0,0133
Углерода оксид
0,5812
Бенз@пирен
0,0000011
3. Торфобрикеты с добавкой отработанного мазута
Азота оксиды суммарно
0,0859
Взвешенные вещества
0,7537
Серы диоксид
0,0664
Углерода оксид
0,5812
Бенз@пирен
0,0000012
4. Уголь
Азота оксиды суммарно
0,117
Взвешенные вещества
0,0135
Серы диоксид
0,878
Углерода оксид
1,534
Бенз@пирен
0,26
Полученные данные свидетельствуют о том, что использование торфобрикетов с пропитками отработанного масла, нефти и мазута в качестве топлива для котельных малой мощности не будут создавать концентрации бенз@пирена в атмосферном воздухе и оказывать негативное влияние на среду и здоровье человека (СанПин 2.1.6.1032-01 «Гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населенных мест»).
Содержание химических соединений в золе, образованной при сжигании торфобрикетов с добавками нефтепродуктов, укладывается в перечень допустимых, согласно протокола результатов КХА проб почв (грунтов, отходов) в научно-производственном центре по охране окружающей среды - филиал ОАО РЖД и приведены в Табл.3.
Таблица 3
№ п/п
Наименование определяемого компонента
Результат КХА
Величина ПДК*/ОДК*
1
Водородный показатель рН водной вытяжки
7,82 ед.рН
Не нормировано
2
Железо кислоторастворимая форма
9400 мг/кг
Не нормировано
3
Железо подвижная форма
1600 мг/кг
Не нормировано
4
Медь кислоторастворимая форма
11 мг/кг
**33 мг/кг
5
Медь подвижная форма
<1 мг/кг
*3 мг/кг
6
Свинец кислоторастворимая форма
9 мг/кг
*32 мг/кг
7
Свинец подвижная форма
0,5 мг/кг
*6 мг/кг
8
Цинк кислоторастворимая форма
37 мг/кг
**55 мг/кг
9
Цинк подвижная форма
18 мг/кг
*23 мг/кг
Примечание: *ГН 2.1.7.2041-06 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве»**ГН 2.1.7.2041-06 «Предельно допустимые концентрации (ОДК) химических веществ в почве». Погрешность результатов КХА в соответствии с НД на методику выполнения измерений.
Заявляемые топливные брикеты могут иметь различную форму и размеры, удобные для сжигания.
На Фиг.1 изображен топливный брикет в форме бруска, на фиг.2 - изображен топливный брикет в форме цилиндра.
Топливный брикет может иметь форму бруска со следующими размерами: ширина - 100±10 мм; толщина 50±10 мм; длина 50±200 мм.
Топливный брикет может иметь форму в виде цилиндра диаметром 40-60 мм, длиной 100-200 мм.