CC BY
33
_ © В.И. Горячев, Б.Ф. Зюзин,
И.Н. Казичев, 2015
УДК 622.53.001
В.И. Горячев, Б.Ф. Зюзин, И.Н. Казичев
КОМБИНИРОВАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА КУСКОВОГО ТОПЛИВА ИЗ ФРЕЗЕРНОГО ТОРФА
Предложены две технологии переработки фрезерного торфяного сырья в кусковое топливо: круглогодовое производство в заводских условиях с искусственной сушкой в сушилке и досушкой на складе в вентилируемых штабелях и сезонное производство с естественной сушкой в полевых условиях на суходоле. Процессы добычи фрезерного торфяного сырья и его переработки разделены как по месту дислокации участков, так и по времени. Приготовление торфомассы к формованию основано на интенсивном перемешивании фрезерного торфяного сырья в смесителях. Ключевые слова: технология, фрезерный торф, перемешивание, кусковое топливо, круглогодовое производство, сезонное производство, сравнительные показатели.
Основными недостатками традиционных способов производства кускового топливного торфа в полевых условиях на торфяном массиве [1] являются: кроме сезонности и зависимости от погодных условий, высокая влажность формуемой торфомассы (86-89% при экскаваторном способе и 81-84% при способе щелевого фрезерования), малый коэффициент оборота полей сушки, энергоемкость процесса подготовки торфомассы к формованию, большие затраты на подготовку, содержание и ремонт эксплуатационных площадей.
Известен технологический комплекс по производству кускового топливного торфа [2]. Несомненным его достоинством является то, что он обеспечивает круглогодовое производство продукции вне зависимости от погодных условий. Однако, главный его недостаток состоит в высокой влажности перерабатываемого торфяного сырья, приметно, 85-87%. Для реализации технологии необходимо дополнительно использовать горючий сухой наполнитель - отходы деревообработки, льнопереработки и т.п., количество которых ограничено и их наличие неповсеместно.
Отмеченные недостатки известных производств кускового топливного торфа, по нашему мнению, в значительной мере можно устранить, если процессы добычи торфяного сырья разделить с процессами переработки. Предлагается технология переработки фрезерного торфяного сырья в кусковое топливо, суть которой заключается в следующем (рис. 1).
Известным способом добывается фрезерное торфяное сырье влажностью 55-70%. В процессе уборки торф вывозят за пределы торфяного месторождения на суходол и разгружают в штабеля на складе 1, откуда транспортной линией 2 доставляют на участки переработки торфяного сырья 3 и 4. Добычу и складирование фрезерного торфяного сырья ведут комбинированно. В неблагоприятные по погоде дни убирают торф влажностью 60-70% и складируют в одну группу штабелей, в устойчивую сухую погоду убирают торф влажностью 55-60% и складируют в другую группу штабелей. Более влажный торф перерабатывают в период положительных температур, а в зимнее время перерабатывают менее влажный торф.
1. Склад фрезерного торфяного сырья влажностью 55-70%
2. Транспортер или погрузчик
3. Участок сезонного производства кускового торфа
5. Бункер-питатель ?-------"
6, Грохот —*7, Дробилка
9. Вода_
8. Смеситель
10. Бункер-накопитель торфо массы влажностью 70-75%
11. Стилочная машина с формователем
Т
12. Дренированное поле сушки
~г
13. Уборочная машина
*
14. Склад готовой продукции
1
Потребителю
Рис. 1. Схема технологической топливного торфа
4. Участок круглогодового производства кускового торфа
15. Бункер - питатель
!
17. Дробилка ~ 16. Грохот
~~Г~
19. Насос шламовой | воды
18. Смеситель
2!. Бункер -формователь торфом ассы влажностью 70 - 75% (
23. Скруббер
24. Отстойник
__ 2! .Сушил ка
25. Склад готовой *"" продукции
т
22. Тепло -генератор 1
26. Транспортер
Г
Потребителю линии комплекса по производству кускового
На участке 3 торфяное сырье подают в бункер-питатель 5, из которого оно непрерывно поступает на просеивающую поверхность грохота 6. Надрешетный продукт (отсев торфа и других нетехнологических включений размером >10 мм) подвергается дроблению в дробилке 7 и вновь возвращается на рабочую поверх-
ность грохота, а подрешетный продукт размером частиц <10 мм подается в смеситель 8, где подготовленное фрезерное торфяное сырье вместе с добавленной к нему водой 9 (при необходимости) подвергается перетирающим и перемешивающим воздействиям, в результате чего получают однородную торфомассу влажностью
70-75%, пригодную для формования кусков. Торфомасса из смесителя 8 непрерывно поступает в бункер-накопитель 10, откуда периодически выгружается в стилочную машину с формователем 11. Стилочная машина транспортирует торфомассу на дренированное поле сушки (суходол) 12, на котором выстилает торфяные куски. В результате сушки в естественных полевых условиях в течение 912 дней [3] торфяные куски высыхают до кондиционной влажности топлива 30-35%, а затем уборочной машиной 13 доставляются на склад 14 готовой продукции.
Производство кускового топливного торфа на участке переработки 3 -сезонное.
На участке переработки фрезерного торфяного сырья 4 ведется круглогодовое производство кускового топливного торфа в заводских условиях [4].
Торфяное сырье со склада 1 транспортной линией 2 подают в бункер-питатель 15, из которого оно непрерывно поступает на просеивающую поверхность грохота 16. Над-решетный продукт размером частиц >10 мм дробится в дробилке 17 и вновь возвращается на грохочение, либо после грохота, минуя дробилку, направляется на сжигание в теплогенератор. Торф, прошедший сквозь грохот размером частиц <10 мм, поступает в смеситель 18, где вместе с добавленной к нему подогретой шламовой водой 19 подвергается перемешивающим и перетирающим воздействиям. Подготовленная однородная торфяная масса влажностью 70-75% из смесителя непрерывно поступает в бункер-формователь 20, с помощью которого сформованные куски выстилаются на сетчатое полотно сушилки 21 . В сушилке происходит искусственная сушка торфяных кусков до влажности 60-65% смесью возду-
ха с топочными газами, получаемых в результате сжигания топлива в теплогенераторе 22. Сушильный агент насыщается в сушилке испаренной из торфяных кусков влагой и далее поступает в теплообменный и пыле-очистительный аппарат-скруббер 23, где происходит утилизация теплоты сокового пара за счет промывания газа водой. Нагретая в скруббере шламовая вода подается насосом по водопроводу 19 на приготовление торфомассы в смеситель 18, а ее избыток сливается в отстойник 24. В теплогенераторе 22 сжигается твердое топливо, в качестве которого используется получаемый кусковой торф, поступающий со склада 25 по конвейеру 26, или надрешетный продукт (отсев торфа и древесных включений) с грохота 16, или иное топливо. Из сушилки 21 торфяные куски влажностью 60-65% поступают на склад 25, где происходит их акклиматизация и окончательная досушка в вентилируемых штабелях до влажности готовой продукции.
Приведенная технологическая схема совмещает сезонное производство кускового топливного торфа с естественной сушкой в полевых условиях на суходоле и круглогодовое производство в заводских условиях с искусственной сушкой в сушилке и досушкой на складе в вентилируемых штабелях.
Кусковое топливо получают из фрезерного торфяного сырья, добыча и переработка которого разделены как по месту дислокации участков, так и по времени. Приготовление торфо-массы к формованию основано на способе производства окускованного топливного торфа [5]. Использование для формования торфомассы влажностью 70-75% позволяет значительно снизить начальное влагосодержание сформованных кусков по сравнению с известными способами и тем самым
Рис. 2. Изменение баланса воды и сухого вещества фрезерного торфяного сырья в процессе его заводской переработки в кусковое топливо
повысить выход готовой продукции. Кроме того, широкий диапазон влажности 55-75% перерабатываемого торфяного сырья позволяет вести его добычу комбинированно с минимальными рисками, создавая благоприятные условия для хранения в зимнее время с целью снижения наличия мерзлоты. Для придания торфомассе вязко-пластичных свойств при подготовке к формованию используется шламовая вода, нагретая в скруббере путем утилизации теплоты сокового пара испаренной влаги в сушилке, что способствует снижению энергозатрат на производство готовой продукции и улучшает экологию окружающей среды.
В качестве примера на рис. 2 показано изменение баланса воды и су-
хого вещества фрезерного торфяного сырья исходной влажностью 60% в процессе его заводской переработки в кусковое топливо влажностью 33%. В результате введения в исходный торф нагретой воды получается тор-фомасса влажностью 72% с содержанием воды 2,6 кг на кг сухого вещества. После формования торфяные куски поступают на искусственную сушку до влажности 63%. При этой влажности куски приобретают первоначальную прочность. Дальнейшая досушка топлива до влажности 33% и упрочнение его кусков до нормативных значений осуществляется в вентилируемых штабелях склада. В сушилке испаряется всего 0,9 кг влаги / кг сухого вещества. Однако, на собствен-
Таблица 2
Показатели работы завода по производству кускового топлива из фрезерного торфяного сырья влажностью 60%
Таблица 1
Сравнительные технико-производственные показатели получения кускового топливного торфа в полевых условиях
Показатели Едн. изм. МТК-15 (16) Суходол
1. Календарные сроки сезона: начало конец даты (день, месяц) 03.05 31.08 20.04 31.08
2. Количество технологических циклов за сезон цикл 5 11
3. Производство кускового торфа за сезон влажностью 33% m 10 000 22 000
4. Сезонный сбор m/га 375 825
5. Потребность полей сушки (нетто) га 27 27
Показатели Единица измерения Число рабочих смен в сутки
1 2 3
1. Время чистой работы в год (одного модуля) час 1856 3712 7200
2. Мощность завода по производству кускового торфа влажностью 33% m 14 660 29 320 56 880
3. Расход топлива на собственные нужды (генерацию топочных газов) m 4660 9320 16 880
4. Выходготовой продукции для реализации m 10 000 20 000 40 000
5. Потребность завода в исходном сырье влажностью 60% (с учетом потерь при хранении и переработке 4%) m 25 000 50 000 100 000
ные нужды требуется затратить примерно треть производимого топлива, т.е. заводская переработка 1 кг сухого вещества торфа позволяет получить 1 кг кускового топливного торфа влажностью 33% и по этому показателю круглогодовая технология уступает сезонной полевой.
В табл. 1 приведены сравнительные технико-производственные показатели получения кускового топливного торфа в полевых условиях машиной МТК-15(16) на торфяном массиве [1] и по новому варианту переработки фрезерного торфяного сырья на суходоле. Из анализа основных показателей видно преимущество суходольной техно-
логии: производительность участка в 2,2 раза больше при той же эксплуатационной площади полей сушки.
В табл. 2 представлены основные показатели работы завода по выпуску кускового топливного торфа из фрезерного торфяного сырья, в зависимости от числа рабочих смен в сутки. В этом случае, с изменением спроса на топливо производительность завода может варьировать от 10 до 40 тыс. т в год и более. При этом, заводская технология исключает зависимость производства от погодных и сезонных условий, позволяет поставлять потребителю качественную продукцию круглый год.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Антонов В.Я., Копенкин В.Д. Технология и комплексная механизация торфяного производства. - М.: Недра, 1983. - 287 с.
2. Патент на полезную модель RU 67580 C10F7/04 от 22.05.2007 г.
3. Горячев В.И., Зюзин Б.Ф., Кази-чев И.Н., Зайцев В.С. Обоснование основных физико-технических параметров технологии производства кускового топлива из фрезерного торфа // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2010. -№ 7. - С. 17-20.
4. Горячев В. И., Зайцев В. С., Зюзин Б.Ф., Казичев И.Н. Патент на полезную модель Ш 116496 С 10Р 7/00 от 10.01.2012. Технологический комплекс по производству кускового топливного торфа.
5. Горячев В.И., Зайцев В.С., Казичев И.Н. Патент на изобретение Яи 2418034 С1 С10Р 7/06 от 25.11.2009. Способ производства окускованного топливного торфа. [^Ш
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_
Горячев Валентин Иванович - доктор технических наук, профессор, Зюзин Борис Федорович - доктор технических наук, профессор, Казичев Игорь Николаевич - старший преподаватель, Тверской государственный технический университет, e-mail: [email protected]
UDC 622.53.001
COMBINATION TECHNOLOGY OF LUMP FUEL PRODUCTION OUT OF MILLED PEAT
Goryachev V.I.1, Doctor of Technical Sciences, Professor, Zuzin B.F.1, Doctor of Technical Sciences, Professor, Kazichev I.N.1, Senior Lecturer,
1 Tver State Technical University, 170026, Tver, Russia, e-mail: [email protected].
The article offers two technologies of lump fuel production out of milled peat: year-round commercial-level production with artificial drying and re-drying in ventilated piles in a storage area and season production with natural field drying on dry land. Operations of peat milling and processing are separated in space and in time. Peat mass is prepared for forming by intensive stirring of milled peat in stirrers.
Key words: technology, milled peat, stirring, lump fuel, year-round production, seasonal production, comparative figures.
REFERENCES
1. Antonov V.Ya., Kopenkin V.D. Tekhnologiya i kompleksnaya mekhanizatsiya torfyanogo proizvodstva (Technology and all-round mechanization of peat production), Moscow, Nedra, 1983, 287 p.
2. Patent RU 67580 S10F7/04, 22.05.2007.
3. Goryachev V.I., Zyuzin B.F., Kazichev I.N., Zaitsev V.S. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten'. 2010, no 7, pp. 17-20.
4. Goryachev V.I., Zaitsev V.S., Zyuzin B.F., Kazichev I.N. Patent RU 116496 S 10F 7/00, 10.01.2012.
5. Goryachev V.I., Zaitsev V.S., Kazichev I.N. Patent RU 2418034 S1 S10F 7/06, 25.11.2009.
A
