| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2160304
СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ ТВЕРДОГО ПАЛИВА З
ПРОМИСЛОВИХ І ПОБУТОВИХ ВІДХОДІВ
Ім'я винахідника: Намісників В.В .; Межерицький С.Е .; Керівник І.В .; Андрєєва Т.В.
Ім'я патентовласника: Державна Казанське науково-виробниче підприємство ім. В.І. Леніна; ТОВ "Бізон"
Адреса для листування: 420101, Республіка Татарстан, м.Казань, вул. акад. Парина, буд.6, кв.57, Кривенко І.В.
Дата початку дії патенту: 2000.02.29
Винахід відноситься до виробництва твердого палива і може бути використано в якості замінника природного твердого палива. Спосіб ведуть у такий спосіб: опади міських стічних вод (ОСВ) і целюлозовмістні матеріали (ЦМ) рослинного, деревного походження (або виробничих відходів древоперерабативающей, целюлозно-паперової та інших галузей промисловості, що містять аналогічні відходи), вводять в осад перед його механічним зневодненням в кількості 0 - 95% на суху масу палива і перетирають з ОСВ до отримання гомогенної маси з утворенням волокон целюлози двох видів: довгих - з розмірами волокна 0,1 - 1,0 мм і коротких - з розмірами волокна менш 0,05 мм. Отриману суміш знежирюють на мулових майданчиках до вологості не більше 85%, фрезерують способом з вологістю не більше 65%. Потім паливний напівфабрикат сушать при температурі не нижче 80 o C і пресують у вигляді паливних елементів (брикетів, гранулятов), або спалюють у пилоподібному стані. Для безперервного ведення процесу зневоднення на мулових майданчиках здійснюють на трьох мулових картах, які працюють циклічно за схемою: "напуск вихідної підготовленої гомогенної маси на мулову карту" - "зневоднення (дренаж, випаровування, виморожування)" - "обробка по фрезерної технології (пошарове фрезерування, ворушіння і прибирання) ". Сушка може здійснюватися отриманим по "фрезерної технології" паливним матеріалом з вологістю не більше 50%. Винахід дозволяє вирішити питання екології, економії природних ресурсів, утилізації відходів і інтенсифікації виробництва паливних матеріалів, які можуть знайти застосування в побуті, котелень комунально-побутового призначення, на теплоелектростанціях, в топках залізничних вагонів.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до області виробництва паливних матеріалів на основі осадів міських стічних вод (ОСВ) і може бути використано в якості замінника природного твердого палива, наприклад, вугілля в побуті, котелень комунально-побутового призначення, на теплоелектростанціях, в топках залізничних вагонів.
Відомі технічні рішення по використанню ОСО як добрива [см. наприклад: Гумен С.Г. Обробка і утилізація осадів міських стічних вод // Водопостачання та санітарна техніка. - 1995. - N 4.- С. 6-8; Нефедов Ю. І. Обробка осаду міських стічних вод в Росії. // Водопостачання та санітарна техніка. - 1996. - N 1.- С. 9.]. Однак через змішання господарсько-побутових і промислових стічних вод на більшості міських очисних споруд в опадах містяться важкі метали в кількостях, в кілька разів перевищують ГДК для грунту. Тому використання ОСО як добрива в сільському господарстві є практично неможливим.
Відомі технічні рішення по використанню ОСВ в якості пального компонента паливних композицій, що обумовлено високим вмістом органічних речовин (до 80 ... 85%) в складі ОСВ. Рецептури і способи переробки ОСВ в паливні матеріали наведені, наприклад, в патенті N 4111442 (Німеччина, МКІ C 10 L 5/40, 9/00) від 02.07.92 р (Винаходи країн світу - 1993, N 10 - С. 3 ); в патенті N 2248848 (Великобританія, МКІ C 10 L 5/46) від 22.04.92 р (Винаходи країн світу - 1993, N 9 - С.19); в патенті N 5125931 (США, МКІ C 10 L 5/14, 5/46) від 30.06.92 р (Винаходи країн світу - 1994, N 1 - С. 26). При спалюванні ОСВ в утворюється золі метали перебувають у вигляді невищелачіваемих форм [див. наприклад. Комплексна оцінка технологій утилізації осадів стічних вод гальванічних виробництв / С.С. Тимофєєва, А.Н. Баранова, А.Е. Балаян, Л.Д. Зубарєва / Хімія і технологія води. - 1991. - Т. 13, N 1, с. 68 - 71), що обумовлює перспективність обраного напрямку утилізації і повністю відповідає екологічним вимогам.
Прототипом запропонованого винаходу є патент N 5125931 (США) від 30.06.92 р, згідно з яким для отримання паливних брикетів змішують вугілля з твердими опадами міських стічних вод в співвідношенні 0,5 ... 2 частини вугілля на 1 частину твердого осаду стічних вод ( в перерахунку на суху масу) і отриману масу пресують у брикети при вологості 8 ... 13% під тиском 70 .. .351,5 кг / см 2.
Описаний спосіб має суттєві недоліки і не знайшов широкого застосування, оскільки, по-перше, відповідно до патенту N 5125931 (США) при виробництві паливних брикетів використовується вугілля, що відноситься до поновлюваних природних ресурсів. По-друге, використовується вугілля вимагає транспортування і попередньої підготовки. По-третє, для отримання паливних матеріалів вихідний осад вологістю 96 ... 99%, що утворюється на очисних спорудах, необхідно висушити до залишкової вологості 8 ... 13%, що вимагає колосальних енерговитрат на сушку. В результаті виготовляються паливні матеріали стають дорогими і неконкурентоспроможними.
Зниженню енерговитрат при виробництві паливних матеріалів сприяє попереднє зневоднення осаду, в результаті якого видаляється вільна волога. Існуючі методи механічного зневоднення ОСВ дозволяють знизити вологість осаду до 70 ... 75%, але вони вимагають використання дорогих фтокулянтов. Найбільш распростравенний в Росії метод зневоднення ОСВ в природних умовах на мулових майданчиках дозволяє досягти вологості 75 ... 80%. Цей процес досить тривалий і вимагає відведення великих земельних територій під мулові майданчики і полігони захоронення осаду. Відсутність технології подальшої переробки ОСВ ускладнює роботу очисних споруд і негативно позначається на екологічній обстановці.
Метою даного винаходу є усунення зазначених недоліків, а саме:
- Зниження енерговитрат при виробництві паливних матеріалів;
- Створення ефективного твердого палива з високими енергетичними і споживчими властивостями, що не потребує для виробництва невідновлюваних природних ресурсів.
Поставлена мета досягається тим, що в осади стічних вод перед їх зневодненням вводяться целюлозовмістні матеріали в кількості 0 ... 95% на суху масу палива, отримана суміш перетирається до гомогенної маси з утворенням волокон целюлози двох видів: довгих - з розмірами волокна 0,1 . ..1,0 Мм і коротких - з розмірами волокна менш 0,05 мм, зневоднюється на мулових майданчиках до вологості не більше 85%, фрезерується пошарово на глибину не більше 30 мм, ворушити і забирається пневматичним способом з вологістю не більше 65%, сушиться при температурі не нижче 80 градусів Цельсія, пресується у вигляді паливних брикетів або гранулятов під тиском або спалюється в пилоподібному стані.
Крім вищевикладеного, поставлена мета досягається і тим, що обезвожівавіе на мулових майданчиках здійснюється на трьох мулових картах, які працюють циклічно за схемою: "напуск вихідної підготовленої гомогенної маси на мулову карту" - "зневоднення (дренаж, випаровування, виморожування)" - "обробка по фрезерної технології (пошарове фрезерування, ворушіння і прибирання) ". Сушка здійснюється отриманим по "фрезерної технології" паливним матеріалом з вологістю не більше 50%.
Позитивний ефект запропонованого способу отримання твердого палива на основі ОСВ досягається за рахунок використання подрібнених до певних розмірів целлюлозосодержащих матеріалів (ЦМ) рослинного, деревного походження або виробничих відходів деревопереробної, целюлозно-паперової та інших, галузей промисловості, що містять аналогічні відходи. Спільно перетерті з ОСВ, целюлозовмістні матеріали дозволяють істотно інтенсифікувати процес зневоднення гомогенної маси, в т.ч. в природних умовах на мулових майданчиках.
Утворені при спільному перетирання ОСВ з ЦМ целюлозні волокна довжиною 0,1 ... 1,0 мм виступають як допоміжний матеріал, що фільтрує, який покращує структурно-механічні показники ОСВ, зокрема, підвищує їх пористість (т. Е. Співвідношення обсягу пір і осаду ) і збільшує показник сжимаемости осаду. В результаті на зневоднення надходить нестисливої високопористий осад, що не замулює поверхні дренажної системи мулових майданчиків.
Утворені в процесі перетирання ОСВ з ЦМ целюлозні волокна довжиною менше 0,05 мм за рахунок механодеструкція целюлози мають специфічні поверхневими властивостями, пояснює фізико-хімічної теорією розуміли полімерних волокнистих матеріалів [см. наприклад, Барамбойм Н.К. Механодеструкція високомолекулярних сполук. - М .: Хімія, 1978. - 84 с.]. На поверхні кожного волокна утворюється поверхневий шар активних макрорадикалів, здатних сорбувати на поверхні дрібнодисперсних частинок ОСВ. і внаслідок механічного впливу на целлюлозосодержащій матеріал відбувається часткове розчинення целюлози в дисперсійному середовищі осаду і взаємодія розчинених макромолекул з поверхнею дисперсної фази, що призводить до утворення великих і міцних агрегатів. В результаті швидкість осадження дисперсної фази гомогенної маси "ОСВ - ЦМ" зростає в 2 ... 2,5 рази що сприяє прискоренню процесу видалення надосадової води через системи верхнього водозливу мулових майданчиків.
На мулових майданчиках відбувається зневоднення гомогенної маси "ОСВ + ЦМ" до вологості не більше 85%. Для безперервного ведення процесу передбачається оборот мулових майданчиків, з цією метою вони поділяються на 3 лінії карт:
- Перша лінія - мулові майданчики для напуску вихідної вологої підготовленої суміші "ОСВ + ЦМ";
- Друга лінія - мулові майданчики для зневоднення (дренажу, випаровування і виморожування) до вологості не більше 85%;
- Третя лінія - мулові майданчики для переробки збезводненої маси по "фрезерної технології".
Роботи з утилізації осаду проводяться циклічно в 3 етапи за наступною схемою:
- Протягом першого року відбувається заповнення підготовленої гомогенної масою "ОСВ + ЦМ" першої лінії карт мулових майданчиків;
- Протягом другого року відбувається зневоднення суміші "ОСВ + ЦМ" на мулових майданчиках першої лінії карт і заповнення гомогенної масою "ОСВ + ЦМ" другої лінії карт;
- Протягом третього року відбувається прибирання по "фрезерної технології" підсушеної до вологості не більше 85% суміші "ОСВ + ЦМ" з першої лінії карт, зневоднення другої лінії карт і заповнення третьої лінії карт мулових майданчиків.
Починаючи з четвертого року відбувається повторення циклу, при цьому підготовлена гомогенна маса "ОСВ + ЦМ" надходить на вивільнену першу лінію карт мулових майданчиків, на другій лінії карт відбувається прибирання підсушеної суміші "ОСВ + ЦМ", а на третій лінії карт - її зневоднення.
Пропонована схема робіт з утилізації осадів міських стічних вод дозволяє використовувати ефект заморожування ОСВ в природних умовах, т. К. В результаті сезонного заморожування і відтавання відбувається різке зниження питомої опору фільтрації і інтенсифікація процесу зневоднення.
Зневоднена на мулових майданчиках суміш "ОСВ + ЦМ" далі переробляється по "фрезерної технології", один цикл якої включає три стадії:
- I стадія - отримання фрезерної крихти шляхом пошарово-поверхового фрезерування суміші на глибину не більше 30 мм фрезерними барабанами;
- II стадія - ворушіння і сушка шару фрезерної крихти на поверхні експлуатаційної площі до вологості не більше 65%;
- III стадія - прибирання паливного напівфабрикату пневматичним способом.
Фрезерування здійснюється строго на задану глибину по всій площі карти з перекриттям фрезами раніше сфрезерованной смуги в кожному робочому проході на 0,1. ..0,2 М. Завищення глибини фрезерування підвищує вологість готового напівфабрикату або призводить до затримки і навіть зриву циклу при різкому погіршенні погоди або випаданні атмосферних опадів. З метою максимального використання часу циклу для сушки фрезерної крихти фрезерування виконується одночасно з прибиранням крихти, висушеної в попередньому циклі.
Після того, як на поверхні шару фрезерної крихти в розстиланні утворюється тонкий сухий шар, що перешкоджає пересуванню до поверхні випаровування вологи з частинок, розташованих внизу, з метою відновлення процесу сушіння виконується ворушіння. При ворушінні відбувається розпушування і провітрювання шару, коли вологе повітря між частками замінюється більш сухим з навколишньої атмосфери. Крім того, ворушіння і руйнується капілярна зв'язок шару фрезерної крихти з вологим подстілом, яка в окремих випадках може відновлюватися в ході сушіння.
При ворушінні частки з поверхні шару фрезерної крихти укладаються на підстильний грунт, а нижні сирі піднімаються на поверхню, тобто фактично весь шар фрезерної крихти як би повертається на 180 градусів. Одночасно для збільшення поверхні випаровування шару при ворушінні надається рифлена поверхню. Процес ворушіння здійснюється не раніше ніж через 3 години сушіння після фрезерування.
При переробці ОСВ по "фрезерної технології" на виконанні операцій можуть застосовуватися комплекти обладнання, що складаються з збирально-Фрезер бункерних пневматичних комбайнів (наприклад, типу БПФ або КПФ-6,4 і ін.) І ворушилок (наприклад, типу ВФ-19, ВФ -18С3А, ВМФ-6А або ВМФ-4 і ін.). Комбайни типу БПФ і КПФ обладнані пневматичною установкою для збору висушеної фрезерної крихти з розстилання в бункер і штифтовим фрезерним барабаном (наприклад, типу БФ) для фрезерування поклади на площі, що звільняється від сухої фрезерної крихти.
Після фрезерування, сушіння та збирання одного шару фрезерної крихти на даній мулової карти, яка є експлуатаційної площею, проводиться нове фрезерування і все стадії "фрезерної технології" повторюються у зазначеній послідовності. Тривалість одного циклу складає не більше одного дня.
Отриманий по "фрезерної технології" паливний напівфабрикат з вологістю не більше 65% направляється на фазу сушіння, яка з метою знезараження осаду проводиться при температурі топкових газів не нижче 80 градусів Цельсія. Як паливо для апаратів сушки може використовуватися частина отриманого паливного напівфабрикату, що має вологість не більше 50%. Висушена паливний напівфабрикат далі пресується у вигляді паливних елементів (брикетів, гранулятов) або спалюється в пилоподібному стані.
Пропонований спосіб дозволяє отримувати на основі осадів міських стічних вод тверді палива, що володіють теплотехнічними характеристиками (теплотою згоряння Q н, зольністю A, жаропроізводітельностью T), представленими в таблиці 1. З даної таблиці видно, що паливні матеріали на основі ОСВ по своїх теплотехнічних характеристиках перебувають на рівні бурого вугілля і перевищують торф.
З вищевикладеного випливає, що пропонований спосіб отримання твердого палива на основі опадів міських стічних вод має практичну цінність, яка полягає в наступному:
заміні невідновлюваних вугільних ресурсів на відходи целлюлозосодержащих матеріалів;
спільної утилізації ОСВ і ЦМ в паливні матеріали;
відмову при зневодненні ОСВ від використання дорогих флокулянтів;
інтенсифікації процесу зневоднення гомогенної маси на мулових майданчиках при виробництві паливних матеріалів;
зниженні енерговитрат на процес утилізації ОСВ і виробництва паливних матеріалів;
зниженні собівартості вироблених паливних матеріалів;
зменшенні забруднення навколишнього середовища опадами міських стічних вод і целюлозовмістні відходами виробництва.
Крім того, винахід дозволяє включити в паливно-енергетичний баланс країни додаткові знергоресурси і вирішити питання екології, економії природних ресурсів і утилізації відходів.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Спосіб отримання твердого палива на основі опадів міських стічних вод, що відрізняється тим, що в осади стічних вод перед їх зневодненням вводяться целюлозовмістні матеріали в кількості 0 - 95% на суху масу палива, отримана суміш перетирається до гомогенної маси з утворенням волокон целюлози двох видів: довгих - з розмірами волокна 0,1 - 1,0 мм і коротких - з розмірами волокна менш 0,05 мм, зневоднюється на мулових майданчиках до вологості не більше 85%, фрезерується пошарово на глибину не більше 30 мм, ворушити і забирається пневматичним способом з вологістю не більше 65%, сушиться при температурі не нижче 80 o C, пресується у вигляді паливних брикетів або гранулятов під тиском або спалюється в пилоподібному стані.
Спосіб отримання твердого палива по п.1, що відрізняється тим, що зневоднення на мулових майданчиках здійснюється на трьох мулових картах, які працюють циклічно за схемою: "напуск вихідної підготовленої гомогенної маси на мулову карту" - "зневоднення (дренаж, випаровування, виморожування)" - "обробка по фрезерної технології (пошарове фрезерування, ворушіння і прибирання)".
Спосіб отримання твердого палива по п.1, що відрізняється тим, що сушка здійснюється отриманим по фрезерної технології паливним матеріалом з вологістю не більше 50%.
Версія для друку
Дата публікації 01.01.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.