RU2046821C1

RU2046821C1 - Method of making fuel briquet from wood waste

Info

Publication number: RU2046821C1
Authority: RU
Inventors: Геннадий Иванович Журавский; Валерий Владимирович Мулярчик; Константин Андреевич Аскальдович; Григорий Федорович Карабанов; Анатолий Жоресович Гребеньков; Владимир Николаевич Дроздов; Евгений Павлович Немера; Валентин Евгеньевич Симончик; Виктор Алексеевич Цедик
Original assignee: Научно-технический и производственно-внедренческий центр "ТОКЕМА"
Priority date: 1992-08-12
Filing date: 1992-08-12
Publication date: 1995-10-27

Abstract

FIELD: forest and wood working industries. SUBSTANCE: method involves milling wood waste, treatment of wood waste (diameter is (0,04-10,9)·10^-3m³) with superheated steam at filtering regime followed by pressing fuel briquettes. For treatment steam is used at temperature 100-300 C, filtration rate of steam through the waste layer is 2.48 m/s. EFFECT: improved method of fuel briquet making. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технологии переработки отходов и может быть применено в лесной и деревообрабатывающей промышленности для энергетического использования древесных отходов. The invention relates to waste processing technology and can be applied in the forestry and woodworking industries for the energy use of wood waste.

Известен способ получения формованных изделий, преимущественно топливных брикетов, заключающийся в увлажнении отходов тростниковой сечки до влажности 13-16% перегретым водяным паром с температурой 300-400^оС и давлением 0,1-0,2 атм и прессовании при давлении 1000-1200 кгс/см² и температуре 150-200^оС [1]
К недостаткам данного способа следует отнести высокую энергоемкость процесса, обусловленную необходимостью увлажнять отходы, а затем сушить их путем нагрева до 150-200^оС; высокие давления прессования, что требует применения специального оборудования.A method of producing molded articles, preferably fuel briquettes comprising humidifying cane waste sliced to a moisture content of 13-16% with superheated steam with a temperature of 300-400 ^C and pressure of 0.1-0.2 atm and pressing at a pressure of 1,000-1,200 kgf / cm ² and a temperature of 150-200 ^about [1]
The disadvantages of this method include the high energy intensity of the process, due to the need to moisten the waste, and then dry it by heating to 150-200 ^about ; high pressing pressures, which requires the use of special equipment.

Известен способ изготовления древесно-волокнистых плит из древесного волокна, диаметр которого не превышает 2,0 мм, а длина доходит до 50 мм. Слой древесного волокна обрабатывают перегретым водяным паром при температуре 150-180^оС и давлении 1-2 атм в течение 5-10 мин, после чего производят прессование в прессе при температуре 250-280^оС и давлении 3-5 кг/см² [2]
Недостатками данного способа являются:
высокая энергоемкость процесса, как следствие низкой эффективности процессов теплопередачи между перегретым водяным паром и слоем древесного волокна;
низкая влагостойкость и прочность получаемых плит.A known method of manufacturing wood-fiber boards from wood fiber, the diameter of which does not exceed 2.0 mm, and the length reaches 50 mm. The layer of wood fibers treated with superheated steam at a temperature of 150-180 ^C and a pressure of 1-2 atm for 5-10 min, whereupon pressing in a press at a temperature of 250-280 ^C and pressure of 3-5 kg / cm ² [ 2]
The disadvantages of this method are:
high energy intensity of the process, as a consequence of the low efficiency of heat transfer processes between superheated water vapor and a layer of wood fiber;
low moisture resistance and strength of the resulting plates.

Наиболее близким к предлагаемому является принятый нами за прототипу способ получения природного горючего материала [3]
Согласно указанному способу материал на основе растительной лигноцеллюлозной эссенции измельчают, пропаривают, высушивают и прессуют в желаемую форму. Раздробленную растительную эссенцию пропаривают при 120-160^оС и сушат перед прессованием до достижения относительной влажности меньше 13 мас.Closest to the proposed is the method of obtaining natural combustible material adopted by us as a prototype [3]
According to the specified method, the material based on plant lignocellulosic essence is crushed, steamed, dried and pressed into the desired shape. The crushed plant essence is steamed at 120-160 ^about C and dried before pressing to achieve a relative humidity of less than 13 wt.

К недостаткам данного способа следует отнести:
высокую энергоемкость процесса, обусловленную тем, что материал вначале пропаривают, а затем сушат до достижения относительной влажности 13 мас.The disadvantages of this method include:
high energy intensity of the process, due to the fact that the material is first steamed, and then dried to achieve a relative humidity of 13 wt.

невозможность перерабатывать отходы с влажностью большей 13 мас. the inability to recycle waste with a humidity greater than 13 wt.

низкую влагостойкость и теплоту сгорания получаемого топлива, что приводит к необходимости хранения брикетов в специальной влагонепроницаемой упаковке. low moisture resistance and heat of combustion of the resulting fuel, which leads to the need for storage of briquettes in a special moisture-proof packaging.

Цель изобретения снижение энергоемкости процесса получения топливных брикетов, повышение теплоты сгорания, плотности и влагостойкости брикетов. The purpose of the invention is to reduce the energy intensity of the process of producing fuel briquettes, increasing the calorific value, density and moisture resistance of the briquettes.

Для этого в отличие от известного способа, заключающегося в измельчении, обработке паром при 120-160^оС, сушке до достижения относительной влажности меньше 13 мас. и прессовании отходов, обработку перегретым паром слоя частиц отходов диаметром (0,04-10,9)˙ 10^-3 м ведут в режиме фильтрации.For this, in contrast to the known method, which consists in grinding, steaming at 120-160 ^about With, drying to achieve a relative humidity of less than 13 wt. and pressing waste, treatment with superheated steam of a layer of waste particles with a diameter of (0.04-10.9)) 10 ^-3 m is carried out in the filtration mode.

Кроме того, используют перегретый пар с температурой 100-300^оС при скорости фильтрации его через слой отходов 2,48 м/с.Furthermore, using superheated steam at 100-300 ^{° C} at a filtration velocity through the bed it wastes 2.48 m / s.

На чертеже изображено устройство для осуществления способа изготовления топливных брикетов из древесных отходов, общий вид. The drawing shows a device for implementing a method for the manufacture of fuel briquettes from wood waste, General view.

Устройство содержит бункер 1 с отходами 2, измельчитель отходов 3, двигатель 4, стойку 5, измельчающие шестерни 6, сетку 7, дозатор 8 с двигателем 9, транспортер 10 с двигателем 9, транспортер 10 с двигателем 11, камеру термообработки отходов 12 со смотровым окном 13, устройством подпрессовки 14 и распределительной решеткой 15, парогенератор 16, соединенный паропроводом 17 с подрешеточной камерой 18, манометр 19 для контроля давления пара, расходомер 20 для определения расхода пара, датчик температуры 21 для контроля температуры слоя отходов, циклон 22 для очистки парогазовой смеси от твердых частиц, трубопровод 23, конденсатор парогазовой смеси 24, вентилятор 25 для охлаждения конденсатора 24, фильтр 26 для очистки конденсата, фильтр 27 для очистки неконденсирующихся газов, дозатор 28, пресс 29 с двигателем 30, нож 31 для нарезания брикетов требуемой длины, рольганг 32 для транспортировки нарезанных брикетов к месту упаковки. The device comprises a bin 1 with waste 2, a waste shredder 3, an engine 4, a rack 5, grinding gears 6, a mesh 7, a dispenser 8 with an engine 9, a conveyor 10 with an engine 9, a conveyor 10 with an engine 11, a waste heat treatment chamber 12 with an inspection window 13, a prepress device 14 and a distribution grill 15, a steam generator 16 connected by a steam line 17 to a sublattice chamber 18, a pressure gauge 19 for monitoring steam pressure, a flow meter 20 for determining steam consumption, a temperature sensor 21 for monitoring the temperature of the waste layer, cyclone 22 for cleaning ki of gas-vapor mixture from solid particles, pipeline 23, condenser of gas-vapor mixture 24, fan 25 for cooling the condenser 24, filter 26 for cleaning condensate, filter 27 for cleaning non-condensable gases, batcher 28, press 29 with engine 30, knife 31 for cutting briquettes required lengths, a live roll 32 for transportation of the cut briquettes to the place of packing.

Согласно предлагаемому изобретению изготовление топливных брикетов из древесных отходов осуществляют следующим образом. According to the invention, the manufacture of fuel briquettes from wood waste is as follows.

В бункер 1 подают древесные отходы 2. Под действием собственного веса отходы поступают в измельчитель 3. С помощью двигателя 4, расположенного на стойке 5, приводят во вращение измельчающие шестерни 6. Проходя между шестернями 6 древесные отходы 2 измельчаются и попадают на сетку 7, через которую проходят частицы диаметром (0,04-10,9)˙ 10^-3м. Более крупные частицы (не прошедшие через сетку 7) захватываются шестернями 6 и, проходя через них повторно, измельчаются. Измельченные отходы, прошедшие через сетку 7, попадают в дозатор 8. При помощи двигателя 9 и дозатора 8 осуществляют подачу измельченных древесных отходов в транспортер 10, работу которого обеспечивают с помощью двигателя 11. При помощи транспортера 10 отходы подают в камеру термообработки 12. За уровнем загружаемых в камеру отходов наблюдают через смотровое окно 13. После загрузки необходимого количества отходов в камеру 12 с помощью устройства подпрессовки 14 осуществляют поджатие измельченных отходов к решетке 15 камеры термообработки, после чего из парогенератора 16 по трубопроводу 17 в подрешеточную камеру 18 подают перегретый до 100-300^оС водяной пар, давление которого контролируют по показаниям манометра 19, а расход по показаниям расходомера 20. Температуру нагрева отходов контролируют по показаниям датчика температуры 21.Wood waste 2 is fed into the hopper 1. Under the influence of its own weight, the waste enters the chopper 3. Using the engine 4, located on the rack 5, the grinding gears 6 are rotated. Passing between the gears 6, the wood waste 2 is crushed and transferred to the net 7, through which particles with a diameter of (0.04-10.9) ˙ 10 ^-3 m pass. Larger particles (not passing through the mesh 7) are captured by gears 6 and, passing through them again, are crushed. The crushed waste passing through the grid 7 falls into the dispenser 8. Using the engine 9 and the dispenser 8, the crushed wood waste is fed into the conveyor 10, the operation of which is provided by the engine 11. Using the conveyor 10, the waste is fed into the heat treatment chamber 12. Behind the level the waste loaded into the chamber is observed through the viewing window 13. After loading the necessary amount of waste into the chamber 12 using the prepress device 14, crushed waste is pressed to the grill 15 of the heat treatment chamber, after h it from the steam generator 16 through conduit 17 into chamber 18 serves sublattice superheated to 100-300 ^{° C} steam, the pressure of which is monitored by the pressure gauge 19 and flow meter readings at 20. The temperature of the waste heat is monitored by a temperature sensor 21 indications.

Профильтровавшийся через слой измельченных древесных отходов перегретый водяной пар направляют в циклон 22, где пар и газообразные продукты термического разложения древесины очищают от твердых частиц. The superheated water vapor filtered through a layer of ground wood waste is sent to cyclone 22, where the steam and gaseous products of thermal decomposition of wood are cleaned of solid particles.

Далее по трубопроводу 23 парогазовую смесь подают в конденсатор 24, где путем охлаждения смеси потоком воздуха, создаваемым вентилятором 25, конденсируют пары уксусной кислоты и водяной пар. Образовавшийся конденсат направляют в фильтр 26, где отделяют воду, которую подают в парогенератор 16 для производства водяного пара, а остальные продукты используют в качестве химического сырья. Неконденсирующиеся газы через фильтр 27 направляют в топку парогенератора 16. Then, through the pipeline 23, the vapor-gas mixture is supplied to the condenser 24, where, by cooling the mixture with the air stream created by the fan 25, the acetic acid vapor and water vapor are condensed. The resulting condensate is sent to a filter 26, where water is separated, which is supplied to a steam generator 16 for the production of water vapor, and the remaining products are used as chemical raw materials. Non-condensable gases through the filter 27 are sent to the furnace of the steam generator 16.

Прошедшие термообработку отходы с помощью дозатора 28 подают в шнековый пресс 29, приводимый во вращение двигателем 30. Проходя пресс 29, отходы прессуются, а на выходе из пресса с помощью механизированного ножа 31 отходы нарезают на брикеты, которые по рольгангу 32 транспортируют к месту складирования. The waste heat-treated using the batcher 28 is fed into the screw press 29, driven by the engine 30. Passing the press 29, the waste is pressed, and at the exit from the press with the help of a mechanized knife 31, the waste is cut into briquettes, which are transported along the rolling table 32 to the storage location.

Фильтрующийся через слой измельченных древесных отходов перегретый водяной пар нагревает отходы до 100-300^оС, в результате чего происходит термическое разложение отходов с выделением неконденсирующихся при обычных условиях (Т0^оС и Р 0,1 МПа) газов, а также паров жидких продуктов (вода, уксусная кислота и ее гомологи, метиловый спирт, смолы растворимые и отстойные и т.п. см. Корякин В.И. Термическое разложение древесины. М. Гослесбумиздат, 1962, с. 10-13).Filtered through a bed of shredded waste wood superheated steam heats the waste to 100-300 ^{° C,} resulting in thermal decomposition of waste with isolation of non-condensable under normal conditions (T 0 ^{° C} and 0.1 MPa F) gases and vapors of liquid products ( water, acetic acid and its homologues, methyl alcohol, soluble and decanted resins, etc. see Koryakin VI Thermal decomposition of wood. M. Goslesbumizdat, 1962, p. 10-13).

Очевидно, что для получения качественных топливных брикетов (высокая теплота сгорания, плотность, влагостойкость и прочность) необходимо, чтобы до прессования слой отходов был равномерно прогрет паром (без пережогов или недогрева отходов), т. е. была проведена равномерная тепловая обработка всей массы отходов. Obviously, to obtain high-quality fuel briquettes (high heat of combustion, density, moisture resistance and strength) it is necessary that before pressing the layer of waste be uniformly heated by steam (without burns or underheating of waste), i.e., uniform heat treatment of the entire mass of waste .

Равномерный прогрев всей массы измельченных древесных отходов может быть осуществлен лишь при определенных условиях. Эти условия определяются размерами частиц, их теплофизическими характеристиками (теплопроводность, теплоемкость), теплофизическими характеристиками водяного пара и скорость его фильтрации через слой отходов. Uniform heating of the entire mass of shredded wood waste can be carried out only under certain conditions. These conditions are determined by the particle size, their thermophysical characteristics (thermal conductivity, heat capacity), thermophysical characteristics of water vapor and its filtration rate through the waste layer.

При равномерном прогреве всей массы отходов в одинаковой степени нагрета и каждая частица, а это означает, что теплота, передаваемая от потока водяного пара, равномерно распределяется путем теплопроводности по всему объему каждой частицы. Чем меньше частица, тем равномернее она нагревается, т.е. тем меньше разница температур на поверхности частицы и в ее центре. With uniform heating of the entire mass of waste, each particle is equally heated, and this means that the heat transferred from the stream of water vapor is evenly distributed by heat conduction throughout the entire volume of each particle. The smaller the particle, the more uniformly it heats up, i.e. the smaller the temperature difference on the surface of the particle and in its center.

Практически минимальный размер частиц, до которого удается измельчить древесные отходы, составляет 0,04˙10^-3 м (см. Головков С.И. Коперин И.Ф. Найденов В. И. Энергетическое использование древесных отходов. М. Лесная промышленность, 1987, с. 34). Поэтому нижний предел измельчения древесных отходов составляет 0,04˙10^-3 м.The practically minimum particle size to which wood waste can be crushed is 0.04˙10 ^-3 m (see Golovkov S.I. Koperin I.F. Naidenov V.I. Energy use of wood waste. M. Timber industry, 1987 , p. 34). Therefore, the lower limit of the shredding waste wood is 0,04˙10 ^-3 m.

Максимальный верхний предел измельчения древесных отходов определяется теплопроводностью древесины и минимаьлным возможным потоком тепла, которое передается от пара к частице и зависит от величины коэффициента теплообмена пара с частицей. Количество тепла, которое передается путем теплообмена от потока пара к поверхности каждой частицы, должно быть равно количеству тепла, отводимому путем теплопроводности от поверхности частицы в глубь ее. Только при соблюдении такого равенства подводимого и отводимого тепла не будет происходить перегpев области частицы у ее поверхности и недогрев внутренней области частицы. Для перегретого водяного пара в диапазоне температур 100-300^оС и древесных отходов такие условия соблюдаются, если диаметр частиц не превышает 10,9˙10^-3 м.The maximum upper limit for grinding wood waste is determined by the thermal conductivity of the wood and the minimum possible heat flux that is transferred from steam to the particle and depends on the value of the heat transfer coefficient of steam with the particle. The amount of heat that is transferred by heat transfer from the steam stream to the surface of each particle should be equal to the amount of heat removed by heat conduction from the surface of the particle into its interior. Only with such equality of the supplied and removed heat, there will be no overheating of the particle region at its surface and underheating of the inner region of the particle. For superheated water vapor in the temperature range of 100-300 ^о С and wood waste, such conditions are met if the particle diameter does not exceed 10.9˙10 ^-3 m.

Таким образом, древесные отходы для снижения энергоемкости процесса получения топливных брикетов, повышения их теплоты сгорания, плотности и влагостойкости брикетов необходимо измельчать до размеров частиц (0,04 10,9)˙ 10^-3 м. Только в данном диапазоне измельчения отходов достигается равномерный прогрев их при фильтрации водяного пара. При этом максимальная скорость фильтрации пара через слой отходов не должна превышать 2,48 м/с, поскольку при более высокой скорости начинается интенсивный унос частиц потоком пара из слоя отходов, что приводит к нарушению однородности слоя, образованию каналов в слое, по которым проходит пар, и нарушению равномерности фильтрации пара через слой, а следовательно, к нарушению равномерности прогрева слоя отходов.Thus, wood waste in order to reduce the energy intensity of the process of producing fuel briquettes, increase their heat of combustion, density and moisture resistance of the briquettes must be crushed to particle sizes (0.04 10.9) ˙ 10 ^-3 m. Only in this range of grinding waste the uniform heating is achieved them when filtering water vapor. In this case, the maximum steam filtration rate through the waste layer should not exceed 2.48 m / s, since at a higher speed, intensive ablation of particles begins by the steam flow from the waste layer, which leads to a violation of the layer uniformity, the formation of channels in the layer through which , and violation of the uniformity of steam filtration through the layer, and therefore, to the violation of the uniformity of heating of the waste layer.

Снижение же скорости фильтрации приводит к падению интенсивности процессов теплопередачи и увеличению длительности процесса, а значит и к росту энергозатрат на процесс получения топливных брикетов. A decrease in the filtration rate leads to a decrease in the intensity of heat transfer processes and an increase in the duration of the process, and hence to an increase in energy consumption for the production of fuel briquettes.

Температуру перегретого водяного пара, подаваемого в слой измельченных отходов, устанавливают в пределах 100-300^оС. Температура 100^оС обусловлена нижним пределом существования перегретого водяного пара. Подача пара при температуре больше 300^оС нецелесообразна, поскольку при Т > 300^оС резко интенсифицируются реакции взаимодействия углерода с водородом и кислородом древесины с образованием газообразных продуктов термического разложения, что в итоге приводит к снижению выхода полезного продукта топливных брикетов.The temperature of the superheated steam fed to the bed shredded waste placed in the range 100-300 ^C. The temperature of 100 ^{° C} due to the existence of a lower limit of the superheated steam. Steam at a temperature greater than 300 ^{° C} is not practical because at T> 300 ^{° C} sharply intensifies the reaction of carbon with hydrogen interaction and oxygen timber to form gaseous products of thermal expansion, which eventually leads to a decrease in the yield of useful product briquettes.

П р и м е р 1. В бункер 1 подают древесные отходы 2 в виде сосновой щепы влажностью 50 мас. Пусть состав сосновой щепы следующий: углерод 52,3% водород 6% кислород 41,2% зола 0,5% (в расчете на сухую массу сосновой щепы). При этом низшая теплота сгорания сухой массы щепы составляет 19,5 МДж/кг. PRI me R 1. In the hopper 1 serves wood waste 2 in the form of pine chips with a moisture content of 50 wt. Let the composition of pine chips be as follows: carbon 52.3% hydrogen 6% oxygen 41.2% ash 0.5% (calculated on the dry weight of pine chips). In this case, the net calorific value of the dry mass of chips is 19.5 MJ / kg.

Под действием собственного веса щепа поступает в измельчитель 3. С помощью двигателя 4, расположенного на стойке 5, приводят во вращение шестерни 6. Проходя между шестернями 6, щепа 2 измельчается и попадает на сетку 7, через которую проходят частицы диаметром 10,9 мм и менее. Более крупные частицы (не прошедшие через сетку 7) захватываются шестернями 6 и, проходя через них повторно, измельчаются до диаметра частиц, которые проходят через сетку 7. Under the influence of its own weight, the wood chips enter the chopper 3. Using the engine 4 located on the rack 5, the gears 6 are rotated. Passing between the gears 6, the wood chips 2 are crushed and fall onto a grid 7 through which particles with a diameter of 10.9 mm pass and less. Larger particles (not passed through the grid 7) are captured by gears 6 and, passing through them again, are crushed to the diameter of the particles that pass through the grid 7.

Измельченные отходы, прошедшие через сетку 7, попадают в дозатор 8. При помощи двигателя 9 и дозатора 8 осуществляют подачу измельченных древесных отходов в транспортер 10, работу которого обеспечивают с помощью двигателя 11. При помощи транспортера 10 отходы подают в камеру термообработки 12. За уровнем загружаемых отходов наблюдают через смотровое окно 13. После загрузки необходимого количества древесных отходов в камеру 12 с помощью устройства подпрессовки 14 осуществляют поджатие измельченных отходов к решетке 15 камеры термообработки 12. После поджатия отходов из парогенератора 16 по паропроводу 17 в подрешеточную камеру 18 подают перегретый до 300^оС водяной пар. Пар после попадания в подрешеточную камеру 18 фильтруется через решетку 15 и слой измельченных отходов 2.The crushed waste passing through the grid 7 falls into the dispenser 8. Using the engine 9 and the dispenser 8, the crushed wood waste is fed into the conveyor 10, the operation of which is provided by the engine 11. Using the conveyor 10, the waste is fed into the heat treatment chamber 12. Behind the level downloadable waste is observed through the viewing window 13. After loading the required amount of wood waste into the chamber 12 using the prepress device 14, the crushed waste is pressed to the grill 15 of the heat treatment chamber 12. After e preload waste from the steam generator 16 through the steam line 17 into the chamber 18 serves sublattice superheated ^to 300 ° C steam. Steam after entering the sublattice chamber 18 is filtered through a grate 15 and a layer of crushed waste 2.

Давление пара в камере термообработки контролируют по показаниям манометра 19. The vapor pressure in the heat treatment chamber is controlled by the pressure gauge 19.

По показаниям расходомера 20 устанавливают скорость фильтрации пара через слой отходов 2,48 м/с. Фильтрующийся через слой измельченных древесных отходов перегретый водяной пар нагревает отходы. При этом температуру нагрева отходов контролируют по показаниям датчика температуры 21. According to the flow meter 20, the steam filtration rate through the waste layer is set to 2.48 m / s. Overheated water vapor filtered through a layer of ground wood waste heats the waste. In this case, the heating temperature of the waste is controlled according to the readings of the temperature sensor 21.

Профильтровавшийся через слой измельченных отходов перегретый водяной пар направляют в циклон 22, где пар и газообразные продукты термического разложения древесины очищаются от твердых частиц, которые могут уноситься с потоком пара из камеры термообработки, если возникнут локальные превышения скорости фильтрации пара v_п > 2,48 м/с.The superheated water vapor filtered through a layer of crushed waste is sent to cyclone 22, where the steam and gaseous products of thermal decomposition of wood are cleaned of solid particles that can be carried away with the steam stream from the heat treatment chamber if local excesses occur in the steam filtration rate v _p > 2.48 m /with.

По трубопроводу 23 парогазовую смесь подают в конденсатор 24, где путем охлаждения смеси потоком воздуха, создаваемым вентилятором 25, конденсируют пары смол, уксусной кислоты и водяной пар. Образовавшийся конденсат направляют в фильтр 26, где отделяют воду, которую подают в парогенератор 16 для производства водяного пара, а остальные продукты (смолы и др.) используют в качестве химического сырья. Неконденсирующиеся газы (метан, этан и др.) через фильтр 27 направляют в топку парогенератора. Through the pipeline 23, the vapor-gas mixture is supplied to the condenser 24, where by cooling the mixture with a stream of air created by the fan 25, pairs of resins, acetic acid and water vapor are condensed. The condensate formed is sent to a filter 26, where water is separated, which is supplied to a steam generator 16 for the production of water vapor, and the remaining products (resins, etc.) are used as chemical raw materials. Non-condensable gases (methane, ethane, etc.) through the filter 27 are sent to the furnace of the steam generator.

По достижении в камере термообработки Т 300^оС включают дозатор 28 и подают отходы в шнековый пресс, приводимый во вращение двигателем 30. Термообработанные отходы прессуют при давлении 15 МПа (150 кг/см²). На выходе из пресса с помощью механизированного ножа 31 отходы нарезают на брикеты, которые по рольгангу 32 транспортируют к месту складирования.Upon reaching T 300 ^° C in the heat treatment chamber, the dispenser 28 is turned on and waste is fed into a screw press driven by a motor 30. Heat-treated waste is pressed at a pressure of 15 MPa (150 kg / cm ² ). At the exit from the press using a mechanized knife 31, the waste is cut into briquettes, which are transported along the rolling table 32 to the storage location.

В результате нагрева древесных отходов происходит термическое разложение древесины в среде перегретого водяного пара с выделением смол и газообразных продуктов. При этом смол образуется до 6 мас. Образующиеся смолы обволакивают каждую частицы отходов и служат связующим при прессовании, а также придают отходам водоотталкивающие свойства. Поэтому, брикеты приобретают такие новые качества (в сравнении с прототипом), как высокая прочность, влагостойкость. As a result of heating wood waste, thermal decomposition of wood occurs in an environment of superheated water vapor with the release of resins and gaseous products. When this resin is formed up to 6 wt. The resulting resins envelop each waste particle and serve as a binder during pressing, and also give the waste water-repellent properties. Therefore, briquettes acquire such new qualities (in comparison with the prototype), such as high strength, moisture resistance.

В силу того, что значительная часть кислорода, содержащегося в древесине, расходуется на образование кислород- содержащих соединений, происходит относительное обогащение отходов углеродом, в результате чего растет теплота сгорания (теплотворная способность). Так, в данном случае плотность отходов составляет (брикетов) 1250 кг/м³, теплота сгорания 28,2 МДж/кг, влажность 0% прочность при сжатии 13,8 МПа.Due to the fact that a significant part of the oxygen contained in the wood is spent on the formation of oxygen-containing compounds, there is a relative enrichment of the waste with carbon, resulting in an increase in the calorific value (calorific value). So, in this case, the density of the waste (briquettes) is 1250 kg / m ³ , the heat of combustion is 28.2 MJ / kg, humidity 0%, the compressive strength is 13.8 MPa.

Обработка отходов в среде перегретого водяного пара при Т 300^оС приводит к тому, что вся влага, содержащаяся в отходах, испаряется и влажность отходов становится равной 0 мас.Waste treatment in a medium of superheated steam at T = 300 ^{° C} leads to the fact that all of the moisture contained in the waste evaporates and humidity of the waste becomes 0 wt.

При этом изменяется элементный состав древесины и становится следующим: углерод 79,09% водород 2,76% кислород 16,9% зола 1,25%
П р и м е р 2. В бункер 1 подают древесные отходы 2 в виде березовой щепы влажностью 13 мас. Пусть отходы (щепа) имеют следующий элементный состав: углерод 50% водород 6% кислород 43,5% зола 0,5% (в расчете на сухую массу березовой щепы). Низшая теплота сгорания сухой массы березовой щепы составляет 18,4 МДж/кг.At the same time, the elemental composition of wood changes and becomes the following: carbon 79.09% hydrogen 2.76% oxygen 16.9% ash 1.25%
PRI me R 2. In the hopper 1 serves wood waste 2 in the form of birch chips with a moisture content of 13 wt. Let waste (wood chips) have the following elemental composition: carbon 50% hydrogen 6% oxygen 43.5% ash 0.5% (calculated on the dry weight of birch wood chips). The net calorific value of the dry mass of birch wood chips is 18.4 MJ / kg.

С помощью двигателя 4, расположенного на стойке 5, приводят во вращение шестерни 6. Проходя между шестернями 6, щепа 2 измельчается и попадает на сетку 7, через которую проходят частицы диаметром 0,04 ˙10^-3м, а более крупные частицы захватываются шестернями 6 и, проходя через них повторно, измельчаются до диаметра частиц, которые проходят через сетку 7. Измельченные отходы, прошедшие через сетку 7, попадают в дозатор 8. При помощи двигателя 9 и дозатора 8 осуществляют подачу измельченных отходов в транспортер 10, работу которого обеспечивают с помощью двигателя 11. При помощи транспортера 10 отходы подают в камеру термообработки 12. За уровнем загружаемых отходов наблюдают через смотровое окно 13. После загрузки необходимого количества отходов в камеру 12 с помощью устройства подпрессовки 14 осуществляют поджатие измельченных отходов к решетке 15 камеры термообработки 12. После поджатия отходов из парогенератора 16 по трубопроводу 17 в подрешеточную камеру 18 подают перегретый водяной пар при Т250^оС. Пар из камеры 18 проходит через решетку 15 и далее фильтруется через слой измельченных отходов 2.Using the engine 4, located on the rack 5, the gears 6 are rotated. Passing between the gears 6, the chips 2 are crushed and fall on a grid 7 through which particles with a diameter of 0.04 × 10 ^-3 m pass, and larger particles are captured by the gears 6 and, passing through them again, are crushed to the diameter of the particles that pass through the grid 7. The crushed waste passing through the grid 7 falls into the dispenser 8. Using the engine 9 and the dispenser 8, the crushed waste is fed into the conveyor 10, the operation of which is ensured via engine 11. Using a conveyor 10, the waste is fed into the heat treatment chamber 12. The level of the loaded waste is monitored through the inspection window 13. After loading the necessary amount of waste into the chamber 12, the crushed waste is pressed to the grill 15 of the heat treatment chamber 12. After the preload waste from the steam generator 16 through the pipe 17 into the sublattice chamber 18 serves superheated water vapor at T250 ^about C. The steam from the chamber 18 passes through the grate 15 and then filtered through a layer of crushed waste 2.

Пусть в камеру термообработки загрузили 1000 кг измельченных березовых отходов. Let 1000 kg of shredded birch waste be loaded into the heat treatment chamber.

В результате термического разложения березовых отходов в камере термообработки образуется, кг:
Твердые продукты раз-
ложения отходов (вклю-
чая смолы, которые
не перегоняются с во- дяным паром) 401
Газы (конденсирую-
щиеся и неконденси-
рующиеся): СО₂ (углекислый газ) 169,75 СО (оксид углерода) 89,71 СН₄ (метан) 48,0 С₂Н₄ (этилен) 12,6
Уксусная кислота (в виде пара) 43,78
Н₂О (включающая
испарившуюся влагу отходов) 1235,16
Образующийся низкокалорийный газ имеет низшую теплоту сгорания 2,6 МДж/м³ и сжигается в топке парогенератора, а его теплота сгорания используется на производство рабочего пара (пара для термообработки).As a result of thermal decomposition of birch waste in the heat treatment chamber is formed, kg:
Solid products
waste disposal (including
tea resin that
not distilled with water vapor) 401
Gases (condensing
non-condensing and
tradable): СО ₂ (carbon dioxide) 169.75 СО (carbon monoxide) 89.71 СН ₄ (methane) 48.0 С ₂ Н ₄ (ethylene) 12.6
Acetic acid (as vapor) 43.78
H ₂ O (including
evaporated moisture of waste) 1235.16
The resulting low-calorific gas has a lower calorific value of 2.6 MJ / m ³ and is burned in the furnace of the steam generator, and its calorific value is used to produce working steam (steam for heat treatment).

Давление пара в слое древесных отходов контролируют по показаниям манометра 19 и устанавливают равным 0,15 МПа (1,5 атм, давление на выходе из камеры равно атмосферному 1 атм). По показаниям расходомера 20 скорость фильтрации пара через через слой отходов устанавливают равной 2,48 м/с. The vapor pressure in the layer of wood waste is controlled according to the pressure gauge 19 and set equal to 0.15 MPa (1.5 atm, the pressure at the outlet of the chamber is atmospheric 1 atm). According to the flow meter 20, the steam filtration rate through the waste layer is set to 2.48 m / s.

Профильтровавшийся через слой измельченных отходов водяной пар в смеси с газообразными продуктами разложения древесины направляют в циклон 22, где пар и газообразные продукты очищаются от пыли. Затем по трубопроводу 23 парогазовую смесь подают в конденсатор 24, где путем охлаждения смеси потоком воздуха, создаваемым вентилятором 25, конденсируют пары уксусной кислоты и водяной пар. Образовавшийся конденсат направляют в фильтр 26, где отделяют воду, которую подают в парогенератор 16 для производства водяного пара, а остальные продукты используют в качестве химического сырья. Неконденсирующиеся газы через фильтр 27 направляют в топку парогенератора. Filtered through a layer of crushed waste water vapor in a mixture with gaseous decomposition products of wood is sent to cyclone 22, where the vapor and gaseous products are cleaned of dust. Then, through the pipeline 23, the vapor-gas mixture is supplied to the condenser 24, where, by cooling the mixture with the air stream generated by the fan 25, the acetic acid vapor and water vapor are condensed. The resulting condensate is sent to a filter 26, where water is separated, which is supplied to a steam generator 16 for the production of water vapor, and the remaining products are used as chemical raw materials. Non-condensable gases through the filter 27 are sent to the furnace of the steam generator.

По достижении в камере термообработки температуры 250^оС включают дозатор 28 и подают отходы в шнековый пресс, приводимый во вращение двигателем 30. Отходы прессуют при давлении 13 МПа (130 кг/см²).Upon reaching a temperature of the heat treatment chamber 250 ^of the dispenser 28 include C and fed to the waste in a screw press, driven by a motor 30. The waste is compressed at a pressure of 13 MPa (130 kg / cm ^2).

На выходе из пресса с помощью механизированного ножа 31 отходы нарезают на брикеты, которые по рольгангу 32 транспортируют к месту складирования. Плотность брикетов из отходов составляет 1100 кг/м³, теплота сгорания 25,8 МДж/кг, влажность 0 мас. прочность на сжатие 12,4 МПа.At the exit from the press using a mechanized knife 31, the waste is cut into briquettes, which are transported along the rolling table 32 to the storage location. The density of briquettes from waste is 1100 kg / m ³ , the calorific value of 25.8 MJ / kg, humidity 0 wt. compressive strength 12.4 MPa.

Обработка древесных отходов в среде перегретого водяного пара при 250^оС приводит к тому, что вся влага, содержащаяся в отходах, испаряется и влажность отходов становится равной 0 мас.Treatment of wood waste in an environment of superheated water vapor at 250 ^about C leads to the fact that all the moisture contained in the waste evaporates and the moisture content of the waste becomes equal to 0 wt.

В результате термообработки изменяется элеметный состав отходов и становится равным: углерод 69% водород 5% кислород 25% зола 1%
П р и м е р 3. В бункер 1 подают древесные отходы 2 в виде березовой щепы влажностью 13 мас. Пусть состав березовой щепы следующий: углерод 50% водород 6% кислород 43,5% зола 0,5% (в расчете на сухую массу березовой щепы). Низшая теплота сгорания сухой массы березовой щепы составляет 18,4 МДж/кг. С помощью двигателя 4, расположенного на стойке 5, приводят во вращение шестерни 6. Проходя между шестернями 6, щепа 2 измельчается и попадает на сетку 7, через которую проходят частицы диаметром 10,9˙ 10^-3 м, а более крупные частицы захватываются шестернями 6 и, проходя через них повторно, измельчаются до диаметра 10,9 мм. Измельченные отходы, прошедшие через сетку 7, попадают в дозатор 8. При помощи двигателя 9 и дозатора 8 осуществляют подачу измельченных отходов в транспортер 10, работу которого обеспечивают с помощью двигателя 11. При помощи транспортера 10 отходы подают в камеру термообработки 12. За уровнем загружаемых отходов наблюдают через смотровое окно 13. После загрузки необходимого количества отходов в камеру 12 с помощью устройства подпрессовки 14 осуществляют поджатие измельченных отходов к решетке 15 камеры термообработки 12. После поджатия отходов из парогенератора 16 по трубопроводу 17 в подрешеточную камеру 18 подают водяной пар при 100^оС. Пар из камеры 18 проходит через решетку 15 и далее фильтруется через слой измельченных отходов 2.As a result of heat treatment, the elemental composition of the waste changes and becomes equal: carbon 69% hydrogen 5% oxygen 25% ash 1%
PRI me R 3. In the hopper 1 serves wood waste 2 in the form of birch chips with a moisture content of 13 wt. Let the composition of birch chips be as follows: carbon 50% hydrogen 6% oxygen 43.5% ash 0.5% (calculated on the dry weight of birch chips). The net calorific value of the dry mass of birch wood chips is 18.4 MJ / kg. Using the engine 4, located on the rack 5, the gears 6 are rotated. Passing between the gears 6, the chips 2 are crushed and fall on the grid 7, through which particles with a diameter of 10.9 × 10 ^-3 m pass, and larger particles are captured by the gears 6 and, passing through them again, are crushed to a diameter of 10.9 mm The crushed waste passing through the grid 7 falls into the dispenser 8. Using the engine 9 and the dispenser 8, the crushed waste is fed into the conveyor 10, the operation of which is provided by the engine 11. Using the conveyor 10, the waste is fed into the heat treatment chamber 12. Behind the load level waste is observed through the viewing window 13. After loading the required amount of waste into the chamber 12 using the prepress device 14, crushed waste is pressed to the grill 15 of the heat treatment chamber 12. After the waste is pressed and steam generator 16 through the pipe 17 in the sublattice chamber 18 serves water vapor at 100 ^about C. Steam from the chamber 18 passes through the grate 15 and then filtered through a layer of crushed waste 2.

Давление пара в слое древесных отходов контролируют по показаниям манометра 19 и устанавливают равным 0,10¹³ МПа (1,013 кг/см²). По показаниям расходомера 20 скорость фильтрации пара через слой отходов устанавливают равной 2,48 м/с. Пар, фильтруясь через слой отходов, нагревает их. При этом температуру нагрева отходов контролируют по показаниям датчика температуры 21.The vapor pressure in the layer of wood waste is controlled by the pressure gauge 19 and set equal to 0.10 ¹³ MPa (1.013 kg / cm ² ). According to the flow meter 20, the steam filtration rate through the waste layer is set to 2.48 m / s. Steam, filtered through a layer of waste, heats them. In this case, the heating temperature of the waste is controlled according to the temperature sensor 21.

Профильтровавшийся через слой древесных отходов водяной пар направляют в циклон 22, где пар и газообразные продукты термообработки отходов очищаются от твердых частиц. The water vapor filtered through a layer of wood waste is sent to cyclone 22, where the steam and gaseous waste heat treatment products are cleaned of solid particles.

По трубопроводу 23 парогазовую смесь подают в конденсатор 24, где путем охлаждения смеси потоком воздуха, создаваемым вентилятором 25, конденсируют пары. Образовавшийся конденсат направляют в фильтр 26, где его очищают и затем подают в парогенератор 16 для производства водяного пара. Through the pipeline 23, the vapor-gas mixture is supplied to the condenser 24, where the vapors are condensed by cooling the mixture with the air stream created by the fan 25. The resulting condensate is sent to a filter 26, where it is cleaned and then fed to a steam generator 16 to produce water vapor.

Поскольку при нагревании отходов до температуры 100^оС практически не образуется неконденсирующихся газов, а в основном испаряется влага, содержащаяся в отходах, то фильтр 27 не используют.Since the waste heat to a temperature of 100 ^{° C} is practically formed of non-condensable gases, primarily evaporates moisture contained in the waste, the filter 27 is not used.

По достижении в камере термообработки 100^оС включают дозатор 28 и подают отходы в шнековый пресс, приводимый во вращение двигателем 30. Термообработанные отходы прессуют при давлении 15 МПа (150 кг/см²). На выходе из пресса с помощью механизированного ножа 31 отходы нарезают на брикеты, которые по рольгангу 32 транспортируют к месту складирования. При нагреве отходов до 100^оС выделяется относительно небольшое количество летучих продуктов и уменьшается прочность древесины, что позволяет при прессовании получать высокую плотность брикетов. В данном случае плотность брикетов составляет 1050 кг/м³, теплота сгорания 19,5 МДж/кг, влажность 0 мас. прочность на сжатие 13,4 МПа.Upon reaching 100 ^° C in the heat treatment chamber, the dispenser 28 is turned on and waste is supplied to the screw press driven by the engine 30. The heat-treated waste is pressed at a pressure of 15 MPa (150 kg / cm ² ). At the exit from the press using a mechanized knife 31, the waste is cut into briquettes, which are transported along the rolling table 32 to the storage location. When heating the waste ^to 100 ° C is allocated a relatively small amount of volatiles and decreases the strength of the wood, which allows to obtain high pressing briquette density. In this case, the density of the briquettes is 1050 kg / m ³ , the calorific value of 19.5 MJ / kg, humidity 0 wt. compressive strength 13.4 MPa.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING FUEL BRIQUETTES FROM WOOD WASTE, including their grinding, processing of crushed waste with superheated steam up to 300 ^o C and subsequent pressing, characterized in that the superheated steam treatment of a layer of waste particles with a diameter of (0.04 10.9) · 10 ^- ³ m lead in filtration mode.

2. The method according to claim 1, characterized in that they use superheated steam with a temperature of 100 300 ^o With a speed of filtering it through a waste layer of 2.48 m / s