Лінія виготовлення паливних брикетів

1. Лінія виготовлення паливних брикетів, що містить встановлені за ходом технологічного процесу і пов'язані між собою засобами транспортування змішувач сировини з в'яжучим, пристрій для формування брикетів і встановлений вздовж лінії трубоподібний елемент, при цьому лінія виконана з можливістю нагрівання і переміщення сформованих брикетів усередині зазначеного трубоподібного елементу, яка відрізняється тим, що трубоподібний елемент виконаний з отворами на поверхні і встановлений усередині покритої захисним кожухом камери термообробки сформованих брикетів, сполученої з теплогенератором, виконаним з можливістю спалювання переважно вироблюваних паливних брикетів, і принаймні одним трубопроводом для відведення тепла, виконаним з можливістю подальшого використання цього тепла, при цьому внутрішня поверхня камери термообробки покрита принаймні одним шаром теплоізоляції та одним шаром відбивного покриття. 2. Лінія за п. 1, яка відрізняється тим, що на внутрішню поверхню камери термообробки нанесені C2 2 UA 1 3 ності, камінах, печах, у лазнях і саунах, при приготуванні їжі в шашличницях і барбекю, як наповнювач в установках для копчення м'яса і риби. Відома лінія виготовлення паливних брикетів з рослинної сировини, що містить здрібнювач сировини, пристрій її зволоження, пристрій пресування брикетів і сушильну установку з теплогенератором (UA 54540, U, оп. 10.11.2010). Недоліком відомої лінії є неможливість отримання якісних паливних брикетів, які можна використовувати як звичайне тверде паливо. Найближчим аналогом пристрою, що заявляється, є лінія виготовлення паливних брикетів, що містить встановлені за ходом технологічного процесу і пов'язані між собою засобами транспортування здрібнювач вихідної сировини, наприклад дезінтегратор, барабанний змішувач безперервної дії для змішування сировини з в'яжучим, пресувальні гільзи циліндричної або іншої форми для пресування паливних брикетів під тиском і спеціальні стволи для нагріву і надання брикетам остаточної форми. Передбачене місце для сушіння брикетів на повітрі (UA 51833, U, оп. 10.08.2010). Спільними суттєвими ознаками відомого пристрою і пристрою, що заявляється, є встановлені за ходом технологічного процесу і пов'язані між собою засобами транспортування змішувач сировини з в'яжучим, пристрій для формування брикетів і встановлений вздовж лінії трубоподібний засіб, при цьому лінія виконана з можливістю нагрівання і переміщення сформованих брикетів усередині зазначеного трубоподібного засобу. Вказана лінія забезпечує виготовлення якісних паливних брикетів з підвищеною теплотою згоряння. Однак, недоліком вказаної лінії є її висока енергоємність, спричинена великими затратами теплової енергії на нагрівання паливних брикетів, розміщених усередині ствола. Крім цього, у відомій лінії не передбачена утилізація тепла. В основу винаходу поставлено задачу вдосконалення лінії виготовлення паливних брикетів, в якій шляхом конструктивних змін забезпечуються ефективне використання теплової енергії всередині камери термообробки і повторне використання залишкового тепла, в результаті чого досягається зниження енергоємності і підвищення ефективності лінії для виготовлення паливних брикетів. Поставлена задача вирішується тим, що лінія виготовлення паливних брикетів, що містить встановлені за ходом технологічного процесу і пов'язані між собою засобами транспортування змішувач сировини з в'яжучим, пристрій для формування брикетів і встановлений вздовж лінії трубоподібний елемент, виконана з можливістю нагрівання і переміщення сформованих брикетів усередині зазначеного трубоподібного елементу, причому трубоподібний елемент виконаний з отворами на поверхні і встановлений усередині покритої захисним кожухом камери термообробки сформованих брикетів, сполученої з теплогенератором, виконаним з можливістю спалювання переважно паливних брикетів, що виготовляються, і принаймні одним трубопроводом для відведення 97331 4 тепла, виконаним з можливістю подальшого використання цього тепла, при цьому внутрішня поверхня камери термообробки покрита принаймні одним шаром теплоізоляції та одним шаром відбивного покриття, якими можуть бути нанесені на внутрішню поверхню камери термообробки шари алюмінієвої фольги, мінеральної вати, алюмінієвої фольги і азбесту. Новим також є те, що - трубоподібний елемент установлений усередині розміщеного після камери термообробки охолоджувача, виконаного переважно у вигляді послідовно встановлених вакууматора і заспокоювача; - лінія забезпечена пристроєм для сушіння брикетів, переважно термокамерою, сполученою з трубопроводом відведення тепла, який виконаний з можливістю використання цього тепла на підігрів повітря у термокамері; - пристрій для формування брикетів виконаний у вигляді забезпеченого силовою гідроустановкою бункера з пресувальною гільзою, виконаною з можливістю запресовування порцій змішаної сировини у трубоподібний елемент; - лінія забезпечена здрібнювачем вихідної сировини; - лінія оснащена змішувачем в'яжучого; - лінія оснащена перевалочним бункером приймання сировини; - перед пристроєм для сушіння брикетів встановлений стіл приймання брикетів, а за ним - стіл упаковки; - лінія оснащена рекуператором; - трубоподібний елемент виконаний прокаліброваним зсередини. Між сукупністю суттєвих ознак винаходу, що заявляється, і технічним результатом, що досягається, існує такий причинно-наслідковий зв'язок. Виконання трубоподібного засобу з отворами на поверхні і встановлення його всередині покритої захисним кожухом камери термообробки сформованих брикетів, сполученої з теплогенератором, виконаним з можливістю спалювання переважно паливних брикетів, що виготовляються, і принаймні одним трубопроводом для відведення тепла, виконаним з можливістю подальшого використання цього тепла, забезпечує використання нагрітого теплогенератором повітря не лише для нагрівання в камері термообробки паливного брикету до утворення на його поверхні насиченого шару вуглецю, а всередині, ближче до центра, гідратованої біомаси, збагаченої киснем, що забезпечує згоряння паливного брикету як звичайного твердого палива без побічних ефектів, але й для підігріву води і організації повітряного опалення у будь-яких приміщеннях або для технологічних процесів, що потребують маси підігрітого повітря. В результаті досягається підвищення ефективності використання тепла, розширення технологічних можливостей лінії, зменшення її енергоємності. Крім цього, у випадку використання для спалювання у теплогенераторі дешевих і ефективних паливних брикетів власного виробництва зі збільшеною теплотою згоряння, забезпечується збільшення отриманого тепла з такої самої кількості 5 палива, що також зменшує енергоємність лінії і підвищує її ефективність. Покриття внутрішньої поверхні камери термообробки принаймні одним шаром теплоізоляції та одним шаром відбивного покриття, наприклад шарів алюмінієвої фольги, мінеральної вати, алюмінієвої фольги і азбесту, забезпечує по-перше - збільшення теплоізоляції камери термообробки, що перешкоджає розсіюванню тепла в довкілля, а подруге, зосередження теплової енергії всередині паливного брикету, внаслідок відбиття інфрачервоного випромінювання від дзеркальної внутрішньої поверхні камери, що дає можливість зменшити кількість тепла, яке витрачається на нагрів паливного брикету до необхідної температури. Таке зменшення кількості тепла, яке витрачається на нагрів паливного брикету, дає можливість збільшення тепла, яке можна використовувати на інші потреби при відведенні нагрітого повітря з лінії. Це також дає можливість підвищити ефективність використання тепла, знизити енергоємність і підвищити ефективність лінії для виготовлення паливних брикетів. Крім того, встановлення трубоподібного елементу всередині розміщеного після камери термообробки охолоджувача, виконаного переважно у вигляді послідовно встановлених вакууматора і заспокоювача, дозволяє охолоджувати брикети ефективним способом шляхом випаровування води при великому і малому ступенях розрідження, що сприяє зниженню енергоємності лінії і підвищенню її ефективності, а насоси вакууматора і заспокоювача створюють аспіраційну тягу у всій системі. Забезпечення лінії пристроєм для сушіння брикетів, переважно термокамерою, сполученою з трубопроводом відведення тепла, що виконаний з можливістю використання цього тепла на підігрів повітря у термокамері, сприяє інтенсивнішому сушінню брикетів, причому за рахунок тепла, отриманого у теплогенераторі, що також дає можливість зменшити енергоємність лінії і підвищити її ефективність. Виконання пристрою для формування брикетів у вигляді забезпеченого силовою гідроустановкою бункера з пресувальною гільзою, виконаною з можливістю запресовування порцій змішаної сировини у трубоподібний елемент, дозволяє формувати брикети і переміщувати трубоподібним елементом, що також підвищує ефективність лінії. Забезпечення лінії здрібнювачем вихідної сировини, змішувачем в'яжучого, перевалочним бункером приймання сировини, столом приймання брикетів і столом упаковки сприяє розширенню технологічних можливостей лінії, підвищує її ефективність. Оснащення лінії рекуператором забезпечує відбір тепла для подальшого використання. Виконання трубоподібного елементу прокаліброваним зсередини забезпечує можливість безперешкодного просування брикетів елементом і отримання їх якісної поверхні. Лінія виготовлення паливних брикетів, що заявляється, пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 схематично зображений фронтальний вигляд лінії; 97331 6 на фіг. 2 - розріз А-А на фіг. 1; на фіг. 3 - поперечний розріз камери термообробки з вхідним і вихідним трубопроводами; на фіг. 4 - графік дисоціації газів у пічній атмосфері; на фіг. 5 - поздовжній переріз камери термообробки з паливним брикетом. Лінія виготовлення паливних брикетів (фіг. 1, 2) містить встановлені за ходом технологічного процесу змішувач 1 сировини з в'яжучим, наприклад барабанний змішувач безперервної дії, і пов'язаний з ним шнековим транспортером пристрій для формування брикетів, наприклад бункер 2 з силовою гідроустановкою 3 і пресувальною гільзою, яка запресовує порції змішаної сировини у розташований уздовж лінії трубоподібний елемент-ствол 4 і переміщує сформовані брикети всередині ствола 4. Для відділення брикетів один від одного використаний роз'єднувач 5. Ствол 4 виконаний з отворами на поверхні (перфорований) і встановлений усередині покритої захисним кожухом 6 камери 7 термообробки сформованих брикетів, сполученої з теплогенератором 8, виконаним з можливістю спалювання переважно вироблюваних паливних брикетів, і двома трубопроводами 9 і 10 для відведення тепла, виконаними з можливістю подальшого використання цього тепла. При цьому внутрішня поверхня камери 6 термообробки покрита принаймні одним шаром теплоізоляції та одним шаром відбивного покриття. Це можуть бути шари алюмінієвої фольги 11, мінеральної вати 12, алюмінієвої фольги 13 і азбесту 14 (фіг. 3). Після камери 7 термообробки ствол 4 може бути встановлений усередині охолоджувача, що містить послідовно встановлені вакууматор 15 і заспокоювач 16 з системою розрідження 17, що містить насос 18 вакууматора і насос 19 заспокоювача. Лінія може бути забезпечена термокамерою 20 для сушіння брикетів, сполученою з трубопроводом 9 або 10 відведення тепла для використання цього тепла на підігрів повітря у термокамері 20. За потреби лінія може бути забезпечена здрібнювачем 21 вихідної сировини, змішувачем 22 в'яжучого, пов'язаним зі змішувачем 1 шнековим транспортером, і перевалочним бункером 23 приймання сировини. Перед термокамерою 20 може бути встановлений стіл 24 приймання брикетів, а за нею - стіл 25 упаковки. Для остаточного відбору тепла лінія може бути оснащена рекуператором 26, а для виходу охолодженого повітря і парів - димоходом 27. Ствол 4 може бути прокаліброваним зсередини. Лінія виготовлення паливних брикетів у найкращому варіанті, який не є єдино можливим, працює таким чином. Відходи рослинного походження, якими можуть бути: опале листя, опалий цвіт дерев, деревна стружка, деревна тирса, солома, сіно, подрібнена тріска, обрізки деревини і кори дерев, лузга, отримана при обрушенні насіння соняшника, качани і стовбури кукурудзи, лузга гречки, очерет, костра, відходи паперу, відходи елеваторів або їх суміші, з основного бункера приймання сировини 7 (на кресленнях не показаний) подають у перевалочний бункер 23 приймання сировини, оснащений сіткою, де відходи очищують від крупних домішок. Після цього відходи подають у здрібнювач 21, де їх здрібнюють до фракції 3-5 мм. Здрібнену сировину подають у змішувач 1, туди ж подають і попередньо нагріте у теплогенераторі 8 і підготовлене у змішувачі 22 в'яжуче. Це може бути в'яжуче на основі деревного пилу. Компоненти перемішують протягом 30 хв. до рівномірного розподілу в'яжучого на поверхні частинок відходів, після чого підготовлену суміш завантажують у пресувальні гільзи циліндричної або іншої форми бункера 2, пресують і одразу ж подають до ствола 4, утворюючи паливні брикети. Брикети пресують під тиском до 35 атм, що забезпечує переміщення стволом 4 одночасно шести брикетів, які піддають нагріву у камері 7 термообробки. Брикети нагрівають повітрям, яке нагріте теплом, отриманим від спалювання у теплогенераторі 8 паливних брикетів, вироблених цією лінією. При потраплянні теплого повітря у камеру 7, теплова енергія зосереджується всередині паливного брикету, за рахунок відбиття інфрачервоного випромінювання від дзеркальної внутрішньої поверхні камери, утвореної шарами алюмінієвої фольги, а теплоізоляційні шари (мінеральна вата і азбест) убезпечують теплову енергію від розсіювання назовні. Теплової енергії потрібно стільки, щоб всередині паливного брикету утворилася температура близька до 450 °С, яка забезпечує утворення на його поверхні насиченого шару вуглецю, а всередині, ближче до центра, - гідратованої біомаси, збагаченої киснем, що забезпечує згоряння паливного брикету як зви 97331 8 чайного твердого палива без побічних ефектів відповідно до ТУ У 37.2-2090105256-001:2009. Цей процес пояснюється на основі графіка інтегрованої дисоціації газів (фіг. 4), відомого з джерела (Строганов А.И., Рысс М.А. Производство стали и ферросплавов: Учебник для техникумов. – М.: Металлургия, 1974. - 400 с). У пічній атмосфері присутні водяна пара, оксид і діоксид вуглецю. Реакції дисоціації описуються рівняннями: 2СО2=2СО+О2 2СО=СО2+С 2СО=2С+О2 СО2=С+О2 (1) 2Н2О=2Н2+О2. (2) Відповідно до принципу Ле-Шательє, з підвищенням температури обидві реакції (1) і (2) зміщуються вправо, тобто у бік утворення оксидів вуглецю і водню. Одночасно в інтервалі температур 400-1100 °С обидві реакції оборотні, тобто водяна пара не реагує до кінця з вуглецем. У результаті, відповідно до фіг. 5, температури 450 °С достатньо, щоб на поверхні біомаси утворився насичений шар вуглецю, тоді коли всередині, ближче до центра, - гідратована біомаса, збагачена киснем. Теплова енергія, що залишилася після нагріву біомаси, у вигляді теплого повітря виходить у трубопроводи 9 і 10 для подальшого використання, а паливний брикет переміщують у вакууматор 15, а далі – у заспокоювач 16, де він охолоджується за рахунок випаровування води спочатку при максимальному, а потім при мінімальному розрідженні. Остаточне сушіння брикету здійснюють у термокамері 20, яка нагрівається теплом, отриманим з рекуператора 26. 9 97331 10 11 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 97331 Підписне 12 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601