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.