Топливный брикет

 

Полезная модель относится к области твердотопливных брикетов на основе древесных углей, в частности, к топливным брикетам, используемым для автономного обогрева жилых и хозяйственных помещений, теплиц и парников, железнодорожных вагонов, бытовок для рабочих и военнослужащих, а также приготовления пищи в мангалах и грилях. Топливный брикет включает измельченный древесный уголь, связующее - крахмал и воду, а в качестве связующего топливный брикет дополнительно карбоксилметилцеллюлозу, или натрийгидрированный силикат, или сапропель при следующем соотношении компонентов, мас.%: крахмал и/или карбоксилметилцеллюлоза от 4 до 8, или натрийгидрированный силикат от 2 до 5, или сапропель от 2 до 10, вода менее 3 и измельченный древесный уголь - остальное до 100. Причем плотность топливного брикета составляет от 500 кг/см3 до 900 кг/см3, а прочностьтопливного брикета на сжатие составляет от 50 кг/см2 до 150 кг/см2. Кроме того гранулометрический состав древесного угля выбран от 0,05 мм до 5 мм. Заявляемое техническое решение расширяет ассортимент твердого топлива и обеспечивает создание экологически чистого брикетированного топлива с высокими энергетическими и прочностными характеристиками. 7 з.п. ф-лы.

Полезная модель относится к области твердотопливных брикетов на основе углеродосодержащих материалов, в частности, к топливным брикетам, используемым в бытовых условиях для автономного, экологически чистого и экономичного обогрева жилых и хозяйственных помещений, теплиц и парников, особенно в районах, не имеющих природных топлив (дров, каменного угля, торфа и т.п.), для каминов, походных печек, самоваров и для отопления железнодорожных вагонов, бытовок для рабочих и военнослужащих, а также приготовления пищи в мангалах, грилях и шашлычницах.

Из уровня техники известен топливный брикет и способ его получения по патенту РФ 2078120, МКИ C10L 5/16, опубл. 1997 г., включающий термообработанную формованную смесь угольной мелочи и связующего, содержащего производную сульфокислоты (лигносульфонат или натриевую соль метиленнафталинсульфокислоты) не менее 0,5% от массы угля и пек из кубового остатка ректификации талового масла не менее 0,5% от массы угля (например, омыленный или окисленный таловый пек). Данный брикет обладает недостаточной механической прочностью, сложным и длительным процессом изготовления топливных брикетов, высокой себестоимостью из-за большого ассортимента сырья.

Известен также топливный брикет и способ его получения по патенту РФ 2130047, МКИ C10L 5/12, опубл. 1999 г., содержащий

высушенные смеси измельченных твердых топлив и связующего на основе нефтешлама и/или отработанного машинного масла, а также компоненты из группы, включающей, % от массы брикетируемой смеси:

лигносульфонат или мелассу, - 2-7 и/или

обезвоженный активный ил, - 3-8 и/или

глину, - 3-10 и/или

парафин или парафиновый гач - 1-6 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

связующее - 10-32, измельченные твердые топлива из группы древесные опилки, торф, обезвоженный птичий помет, обезвоженный навоз, коксовая или угольная мелочь, угольный шлам, лигнин или их смеси - до 100. Недостатком данного брикета является сложный технологический процесс изготовления брикета, высокая энергоемкость и себестоимость продукции, а также большая остаточная влажность 3 -12%.

Кроме того, известен топливный брикет по патенту РФ 2043392, МКИ C10L 5/14, опубл. 1995 г., предназначенный для обогрева теплиц и других помещений. Топливный брикет содержит натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы 3-5%, нитрат калия 2-6%, измельченный древесный уголь остальное. Основным недостатком данного топливного брикета является выделение в процессе горения топливных брикетов, веществ, преимущественно солей натрия и калия, воздействие которых на пищевые продукты в процессе их приготовления в мангалах, грилях и шашлычницах ухудшает органолептические свойства.

Наиболее близким по существу технического решения к заявляемому топливному брикету является известный топливный брикет по патенту РФ 2187542, МКИ C10L 5/12, опубл. 2002 г., включающий измельченный древесный уголь, связующее и воду, причем в качестве

связующего он содержит крахмал, или пшеничную муку, или декстрин при следующем соотношении компотентов, мас.%:

измельченный древесный уголь - 50-93,

крахмал, или пшеничная мука, или декстрин - 3-45,

вода - остальное до 100.

К основным недостаткам таких топливных брикетов следует отнести недостаточную механическую прочность (плотность топливного брикета от 350 до 450 кг/м 3) и довольно высокую остаточную влажность (от 3 до 5 мас.%).

Задачей настоящей полезной модели является разработка и создание экологически чистого брикетированного топлива каталитического горения (горение без пламени) с улучшенными энергетическими и прочностными характеристиками, изготовляемого из доступного, дешевого и экологически чистого сырья, и применимого как для обогрева помещений, в том числе жилых, так и для приготовления пищи в мангалах, грилях и шашлычницах без ухудшения ее органолептических свойств.

В результате решения данной задачи при реализации полезной модели могут быть получены новые технические результаты, заключающиеся в повышении теплоты сгорания и снижении зольности топливных брикетов, в увеличении их прочности на сбрасывание, а также в улучшении процессов воспламенения и каталитического горения топливных брикетов за счет снижения величины остаточной влажности.

Данные технические результаты достигаются тем, что в топливном брикете, содержащем измельченный древесный уголь, связующее - крахмал и воду, в качестве связующего топливный брикет дополнительно содержит карбоксилметилцеллюлозу, или

натрийгидрированный силикат, или сапропель при следующем соотношении компонентов, мас.%:

- крахмал и/или карбоксилметилцеллюлоза от 4 до 8, или натрийгидрированный силикат от 2 до 5, или сапропель от 2 до 10,

- вода менее 3,

- измельченный древесный уголь - остальное до 100, причем плотность топливного брикета составляет от 500 кг/см3 до 900 кг/см 3, а прочность топливного брикета на сжатие составляет от 50 кг/см2 до 150 кг/см 2, кроме того гранулометрический состав древесного угля выбран от 0,05 мм до 5 мм.

Отличительная особенность заявляемого топливного брикета состоит в том, что в качестве связующего топливный брикет дополнительно содержит карбоксилметилцеллюлозу, или натрийгидрированный силикат, или сапропель при следующем соотношении компонентов, мас.%:

- крахмал и/или карбоксилметилцеллюлоза от 4 до 8, или натрийгидрированный силикат от 2 до 5, или сапропель от 2 до 10,

- вода менее 3,

- измельченный древесный уголь - остальное до 100, причем плотность топливного брикета составляет от 500 кг/см3 до 900 кг/см 3, а прочность топливного брикета на сжатие составляет от 50 кг/см2 до 150 кг/см 2, кроме того гранулометрический состав древесного угля выбран от 0,05 мм до 5 мм. В результате повышается теплотворная способность и прочность заявляемых топливных брикетов, а также уменьшается время их разжигания. Причем, экспериментально было установлено, что выбранные диапазоны связующего, плотности и прочности на сжатие топливного брикета, а также гранулометрического состава древесного угля обеспечивают увеличение прочностных и эксплуатационных характеристик топливных брикетов, лишь при выполнении топливных

брикетов с определенными вышеприведенными параметрами и при содержании остаточной влаги в топливных брикетах после их сушки менее 3 мас.%.

Таким образом, из вышеприведенного следует, что новые технические результаты могут быть получены при реализации всех существенных признаков, характеризующих заявляемый топливный брикет.

Кроме того, в качестве измельченного древесного угля может быть использована крошка - отходы производства (по фракционному составу) древесного угля по ГОСТ 7637-84 и/или по ГОСТ 7657-88.

В качестве же связующего может быть использован картофельный крахмал по ГОСТ 4567-89, кукурузный крахмал или их смеси и/или карбоксилметилцеллюлоза, а также водный раствор натрийгидрированного селиката с содержанием воды 10% (жидкое стекло) или сапропель озера Руковского Владимировской области.

Причем топливный брикет выполнен в виде таблетки (цилиндрической шашки) с диаметром от 30 мм до 100 мм и отношением длины L таблетки к ее диаметру d от 0,4 до 2,0 или призматической шашки с высотой от 20 мм до 40 мм, шириной от 40 мм до 80 мм и длиной от 80 мм до 150 мм.

В качестве исходного сырья для изготовления топливных брикетов используют измельченный древесный уголь с размером частиц от 0,05 мм до 5 мм, например, пылевидную крошку - отходы производства (по фракционному составу) высококачественного древесного угля (ГОСТ 7637-84, ГОСТ 7657-88). В качестве связующего используют картофильный крахмал (ГОСТ 4567-89), кукурузный крахмал или их смесь и/или карбоксиметилцеллюлозу, или натрийгидрированный силикат (силикат-глыба - отход стекольного производства), например, жидкое стекло - водный раствор

натрийгидрированного селиката с 10% содержанием воды или сапропель, например, сапропель озера Рукавского Владимировской области.

Вышеуказанные исходные компоненты после дозирования смешивают с водой и тщательно перемешивают при комнатной температуре, например, в смесителе СПУ-2, снабженном планетарными мешалками и обогревом. Дозирование исходных компонентов осуществляют общеизвестными методами путем взвешивания на весах соответствующего класса точности или с применением дозаторов. Полученную однородную смесь выдерживают для набухания связующего, после чего производят брикетирование.

Брикетирование исходных компонентов осуществляют посредством гидравлического пресса (давление прессования от 50 кг/см2 л до 250 кг/см) в таблетки или цилиндрические шашки диаметром от 30 мм до 100 мм и отношением длины L таблетки к ее диаметру d от 0,4 до 2,0, а также в призматические шашки высотой от 20 мм до 40 мм, шириной от 40 мм до 80 мм и длиной от 80 мм до 150 мм. Затем топливные брикеты подвергают сушке, например, при температуре 120°С до содержания остаточной влаги в топливном брикете менее 3%.

Промышленный выпуск топливных брикетов может быть осуществлен на предприятиях, имеющих промышленное смесительное (смесители любого типа: бетономешалки, «пьяные бочки», тестомесители, смесители с мешалками) и формовочное (шнек-прессы, прессы для проходного прессования, прессы для глухого прессования) оборудование, а также сушильные шкафы с температурой сушки от 80°С до 180°С и принудительной конвекцией воздуха.

Рецептура заявляемого топливного брикета иллюстрируются следующими примерами.

Пример 1. На вышеуказанном оборудовании изготовлена партия топливных таблеток диаметром 50 мм и высотой 48 мм. Состав топливных таблеток, мас.%: измельченный древесный уголь (с размером частиц ˜0,1 мм) 92, картофельный крахмал 6 и вода 2. Прессуют и сушат по вышеуказанной технологии. Полученные топливные брикеты легко воспламеняются от спички, горят с едва различимым красным свечением без образования пламени, дыма, копоти, токсичных веществ и без запаха в течение 2 часов и выделяют большое количества тепла, достаточное для обогрева теплиц и других помещений в том числе жилых помещений в холодное время года. Топливные брикеты имеют плотность 700 кг/см3, прочность на сжатие 75 кг/см2, удельную теплоту сгорания 7000 ккал/кг, и тепловую мощность более 2 Вт/см2 при нормальных условиях.

Пример 2. На том же оборудовании изготовлена партия топливных таблеток диаметром 50 мм и высотой 48 мм. Состав топливных таблеток, мас.%: измельченный древесный уголь (с размером частиц ˜0,1 мм) 92, карбоксилметилцеллюлоза 6 и вода 2. Смешивают, прессуют и сушат по режимам примера 1. Готовые топливные брикеты не уступают по качеству вышеприведенным, имеют плотность 700 кг/см3, прочность на сжатие 75 кг/см, удельную теплоту сгорания 7200 ккал/кг, и тепловую мощность более 2 Вт/см2 при нормальных условиях.

Пример 3. На том же оборудовании изготовлена партия топливных таблеток диаметром 50 мм и высотой 48 мм. Состав топливных таблеток, мас.%: измельченный древесный уголь (с размером частиц ˜0,1 мм) 94, натрийгидрированный силикат 4 и вода 2. Смешивают, прессуют и сушат по режимам примера 1. Готовые топливные брикеты обладают повышенной механической прочностью а в остальном не уступают по качеству вышеприведенным, имеют плотность 700 кг/см3,

прочность на сжатие 75 кг/см2, удельную теплоту сгорания 7200 ккал/кг, и тепловую мощность более 2 Вт/см 2 при нормальных условиях.

Пример 4. На том же оборудовании изготовлена партия топливных таблеток диаметром 50 мм и высотой 48 мм. Состав топливных таблеток, мас.%: измельченный древесный уголь (с размером частиц ˜0,1 мм) 94, сапропель 4 и вода 2. Смешивают, прессуют и сушат по режимам примера 1. Готовые топливные брикеты не уступают по качеству вышеприведенным, имеют плотность 700 кг/см3, прочность на сжатие 80 кг/см, удельную теплоту сгорания 7200 ккал/кг, и тепловую мощность более 2 Вт/см2 при нормальных условиях.

Пример 5. На том же оборудовании изготовлена партия топливных таблеток диаметром 50 мм и высотой 48 мм. Состав топливных таблеток, мас.%: измельченный древесный уголь (с размером частиц ˜0,1 мм) 80, крахмал 18 и вода 2. Смешивают, прессуют и сушат по режимам примера 1. Готовые топливные брикеты уступают по качеству вышеприведенным, имеют плотность 700 кг/см 3, прочность на сжатие 70 кг/см2, удельную теплоту сгорания 6000 ккал/кг, и тепловую мощность менее 2 Вт/см при нормальных условиях.

Пример 6. На том же оборудовании изготовлена партия топливных таблеток диаметром 50 мм и высотой 48 мм. Состав топливных таблеток, мас.%: измельченный древесный уголь (с размером частиц ˜0,1 мм) 96, крахмал 2 и вода 2. Смешивают, прессуют и сушат по режимам примера 1. Готовые топливные брикеты имеют малую механическую прочность.

Пример 7. На том же оборудовании изготовлена партия топливных таблеток диаметром 50 мм и высотой 48 мм. Состав топливных таблеток, мас.%: измельченный древесный уголь (с размером частиц ˜0,1 мм) 88, крахмал 6 и вода 6. Смешивают, прессуют и сушат по

режимам примера 1. Готовые топливные брикеты плохо воспламеняются и затухают после воспламенения.

Пример 8. На том же оборудовании изготовлена партия топливных призматических шашек высотой 30 мм, шириной 50 мм и длиной 90 мм. Состав призматических шашек, мас.%: измельченный древесный уголь (с размером частиц ˜0,1 мм) 92, карбоксилметилцеллюлоза 6 и вода 2. Смешивают, прессуют и сушат по режимам примера 1. Готовые топливные брикеты не уступают по качеству вышеприведенным в примере 1, имеют плотность 720 кг/см3 , прочность на сжатие 80 кг/см2, удельную теплоту сгорания 7200 ккал/кг, и тепловую мощность более 2 Вт/см 2 при нормальных условиях.

Из вышеприведенных примеров видно, что энергетические и прочностные характеристики топливных брикетов варьируются в зависимости от конкретных количественных соотношений ингредиентов. Увеличение количества связующего свыше заявленных пределов приводит к снижению энергетических показателей топливных брикетов, а уменьшение количества связующего приводит к снижению прочностных свойств топливных брикетов и даже их разрушению. Увеличение количества воды ухудшает процесс воспламенения и приводит к парообразованию.

Испытания, проведенные в ОКБ-1 ЭНИН им. Г.М.Кржижановского (таблица 1) подтвердили соответствие заявляемых топливных брикетов ТУ 2162-465-00209591-97. Кроме того, испытания показали, что при использовании в качестве связующего жидкого стекла или силиката-глыбы прочность топливного брикета на раздавливание увеличивается в 1,5 раза, а на истирание - в 2 раза.

Необходимо отметить, что отсутствие открытого пламени при горении топливных брикетов исключает воспламенение при попадании на поверхность горящего брикета легко воспламеняющихся жидкостей,

например, бензина, спирта, ацетона и т.п. Это свойство топливных брикетов позволяет расширить их область применения за счет использования заявляемых топливных брикетов при разогреве в зимних условиях автомобильных двигателей, газопроводной арматуры и т.п.

Таблица 1
NГеометрические размеры брикетаСостав брикета, мас.% Характеристики брикета
таблетка, ммшашка; (призма), мм древесный угольСвязующее водаплотность кг/м3прочность на сжатие, кг/см 2удельная теплота сгорания, ккал/кгтепловая мощность. Вт/см2Гранулометрический состав древесного угля, мм
1D=50 H=48 92 крахмал62700757000 более 20,1
2D=50 H=48 92КМЦ6 270075 7200более 20,1
3D=50 H=48 94 жидкое стекло 42700757200 более 20,1
4D=50 H=48 94сапропель 4 270080 7200более 20,1
5D=50 H=48 80 крахмал 182700706000 менее 20,1
6D=50 H=48 92крахмал 3 КМЦ 32700 757200более 20,1
7* D=50 H=48 96крахмал2270070 7200более 20,1
8**D=50 H=48 88 крахмал66 700757000 более 20,1
9*D=50 H=48 92крахмал62600 606500менее 25,5
10* D=50 H=80 92крахмал6260060 6500менее 20,1
11  60×90 Н=3092 крахмал62 720807200 более 20,1
12 60×90 Н=3092КМЦ 62720 807200более 20,1
13  60×90 Н=30 94жидкое стекло 4 274085 7400более 20,1
14  60×90 Н=3094 сапропель 42740907400 более 20,1
* топливные брикеты имеют малую механическую прочность. ** топливные брикеты плохо воспламеняются и затухают после воспламенения.

1. Топливный брикет, содержащий измельченный древесный уголь, связующее - крахмал и воду, отличающийся тем, что в качестве связующего топливный брикет дополнительно содержит карбоксилметилцеллюлозу, или натрийгидрированный силикат, или сапропель при следующем соотношении компонентов, мас.%: крахмал и/или карбоксилметилцеллюлоза от 4 до 8, или натрийгидрированный силикат от 2 до 5, или сапропель от 2 до 10, вода менее 3, измельченный древесный уголь - остальное до 100, причем плотность топливного брикета составляет от 500 до 900 кг/см3, а прочность топливного брикета на сжатие составляет от 50 до 150 кг/см2 , кроме того, гранулометрический состав древесного угля выбран от 0,05 до 5 мм.

2. Топливный брикет по п.1, отличающийся тем, что в качестве связующего использован картофельный крахмал, кукурузный крахмал или их смеси.

3. Топливный брикет по п.1, отличающийся тем, что в качестве связующего использован водный раствор натрийгидрированного силиката с содержанием воды 10%.

4. Топливный брикет по п.1, отличающийся тем, что в качестве связующего использован сапропель озера Руковского Владимирской области.

5. Топливный брикет по п.1, отличающийся тем, что топливный брикет выполнен в виде таблетки (цилиндрической шашки) с диаметром, выбранным от 30 до 100 мм, а отношение длины L таблетки к ее диаметру d составляет от 0,4 до 2,0.

6. Топливный брикет по п.1, отличающийся тем, что топливный брикет выполнен в виде призматической шашки с высотой, выбранной от 20 до 40 мм, шириной, выбранной от 40 до 80 мм, и длиной, выбранной от 80 до 150 мм.




 

Похожие патенты:

Бетономешалка камаз электрическая промышленная с бетононасосом и транспортной ленты относится к области строительства, а именно к конструкциям бетономешалок

Полезная модель относится к области строительства, а именно, к созданию противофильтрационных диафрагм-стен в грунте, например, в теле или в основании плотин

Изобретение относится к производству ацетилена из метана и других углеводородов и касается устройства для их конверсии в ацетилен методом высокотемпературного пиролиза
Наверх