Результат интеллектуальной деятельности: БРИКЕТИРОВАННОЕ ТВЕРДОЕ ТОПЛИВО

Изобретение относится к области разработки эффективного брикетированного твердого топлива для бытовых отопительных печей, каминов, подогревательных устройств теплового водоснабжения, автономных электрогазогенераторов и др. Известны рецептуры брикетированного твердого топлива на основе веществ неминерального происхождения - продуктов переработки древесного угля (пат.RU 2187542; на основе каменного угля и связующего пат. RU 2208044; пат. RU 2043392, пат. RU 2373261; пат. США №3592779), на основе осадков сточных вод (ОСВ) (пат. RU 2161641), а также рецептура торфяного брикета по ГОСТ 9963-84. Среди них одним из наиболее распространенных является рецептура торфяного брикета по ГОСТ 9963-84, принятая авторами за прототип. Общим недостатком аналогов и прототипа является их пониженная воспламеняемость и недостаточная механическая прочность брикетов, что приводит к разрушению их при эксплуатации и транспортировке, неравномерному горению с учетом изменений геометрической формы брикетов. Кроме того, аналогам и прототипу присуща зольность порядка 15-25%. При этом зола, образующаяся при горении, сама по себе зачастую требует своей утилизации или захоронения. Известные рецептуры обладают также неудовлетворительными характеристиками по температуре воспламенения и теплоте сгорания. Технической задачей предлагаемого изобретения является создание экологически чистой рецептуры брикетированного твердого топлива, обеспечивающего наряду с высокой теплотворной способностью повышенную воспламеняемость в сочетании с пониженной зольностью и удовлетворительными механическими характеристиками брикетированного твердого топлива при эксплуатации. Технический результат изобретения достигается за счет использования в составе брикетированного твердого топлива отсевов активного древесного угля и технологических отходов баллиститных порохов, измельченных до дисперстности 0,5-1,0 мм, а в качестве связующего - полиакриламида (ПАА) в виде водного раствора марки Н-600 по ТУ 6-02-0029912-61-67 либо в виде флокулянта марки «Праестол-2510» ТУ 2216-001-40910172-98 при следующем соотношении компонентов, мас.%: отсевы активного древесного угля 75-86, технологические отходы баллиститных порохов 10-20, связующее (ПАА) 4-5. Отсевы активного древесного угля, используемые в качестве исходного сырья, - отходы производства (по фракционному составу) активного древесного дробленого угля (ГОСТ 6217-74). Отсевы активного древесного угля обладают высокой температурой воспламенения (~700°С). Следствием этого является сложность их использования в качестве топливного компонента. Использованию подлежат также технологические отходы баллиститных порохов, а именно сметки производства артиллерийских баллиститных порохов и баллиститных твердых ракетных топлив (БТРТ), не содержащие в своем составе солей тяжелых металлов и других экологически опасных компонентов. Сущность изобретения представлена в таблице, где приведены примеры опытных рецептур брикетированного твердого топлива, и заключается в том, что при введении в состав брикетированного твердого топлива измельченных до дисперсности 0,5…1,0 мм технологических отходов баллиститных порохов существенно улучшается воспламеняемость брикетов. При этом нижний предел размера пороховой баллиститной топливной крошки 0,5 мм ограничен технологическими возможностями измельчения, а верхний предел 1,0 мм обусловлен необходимостью обеспечения равномерного процесса горения брикетов. Введение технологических отходов, сметок артиллерийских баллиститных порохов и БТРТ в состав брикетов также улучшает механические характеристики брикетированного твердого топлива. Как известно, горение баллиститного пороха происходит с выделением значительного количества тепла за малое время с обеспечением высокого газообразования. Расчетные данные показывают, что запас энергии баллиститных порохов, как правило, составляющий 3,8 -6,0 МДж/кг, при их взаимодействии с кислородом воздуха увеличивается примерно в 2 раза. На образце №1 (таблица) получен отказ по воспламенению, что связано с отсутствием порохового компонента - технологических отходов, сметок артиллерийских порохов и БТРТ в составе брикетированного топлива и, соответственно, газообразных продуктов его сгорания, активно способствующих воспламенению брикетов. При введении в состав 10% (образец №2) измельченных технологических отходов баллиститных порохов улучшается воспламеняемость, а также обеспечивается необходимая температура воспламенения брикета - 200-250°С, его эффективность, в том числе теплотворная способность, которая выше, чем у торфяного брикета-прототипа. При введении в состав 30% и более технологических отходов баллиститных порохов чувствительность брикетированного твердого топлива к механическим воздействиям, а именно чувствительность к удару, становится недопустимой. Определение чувствительности к механическим воздействиям было проведено по действующим методикам оценки данных характеристик для взрывчатых компонентов. Введение в состав брикетированного твердого топлива 10…20% измельченных технологических отходов баллиститных порохов позволяет получить оптимальный комплекс характеристик (образцы №2, 3, 4, 5). Нижний предел по содержанию отсевов активного древесного угля 75% обеспечивает достаточно высокую энергетическую эффективность брикета как теплотворного элемента, а верхний предел 86% ограничен необходимостью содержания в брикетированном топливе дополнительных компонентов, а именно технологических отходов баллиститного пороха до 20% и связующего ПАА - 4-5%. При этом нижний предел содержания связующего позволяет обеспечить эффективное скрепление массы брикета в целом, а верхний предел ограничен энергетической инертностью, снижающей энергетику брикетированного твердого топлива.В настоящее время основные исходные компоненты патентуемого брикетированного твердого топлива: отсевы активного древесного угля, технологические отходы баллиститных порохов не находят практического применения и уничтожаются прямым сжиганием или захоронением, что неблагоприятно сказывается на экологической обстановке. При использовании указанных компонентов в составе предлагаемого брикетированного твердого топлива решается данная проблема за счет фактической комбинированной утилизации и получения положительного эффекта - улучшения воспламеняемости, снижения зольности, высокой теплотворной способности при удовлетворительных эксплуатационных характеристиках брикетированного твердого топлива. Изготовленное в лабораторных условиях брикетированное твердое топливо легко воспламенялось и горело с красным свечением без образования открытого пламени, копоти и запаха. Эксперименты с топливными брикетами проведены в опытных условиях Открытого акционерного общества «Научно-исследовательский институт полимерных материалов» (ОАО «НИИПМ»).