Результат интеллектуальной деятельности: Топливный брикет

Изобретение относится к области изготовления твердого топлива из прессованной биомассы древесины, в частности топливных брикетов, и может использоваться для работы теплоэнергетических установок, обогрева бытовых помещений, на транспорте и в промышленности.

Топливные брикеты изготавливают на штемпельных и шнековых прессах.

Известны топливные брикеты, изготавливаемые на штемпельных прессах. Брикеты имеют сплошное сечение, определяемое формой матрицы, бывают цилиндрическими (например, брикеты Nesto) или призматическими (например, брикеты RUF). Плотность таких брикетов 600-1000 кг/м³ (Федеральное агентство лесного хозяйства. Справочник. Наилучшие доступные технологии и решения для производства топливных гранул и брикетов из древесной биомассы и отходов деревообработки. Infobio.ru/sites/default/files/…).

Недостатками известных брикетов, имеющих сплошное сечение, являются: малая площадь поверхности, что отрицательно сказывается на интенсивности их горения; малая плотность, что определяет их неустойчивость к влаге и разрушение при транспортировке и хранении.

Известны брусковые топливные брикеты, изготавливаемые на шнековых прессах. Их поперечное сечение образует круг или квадрат. Брикеты имеют продольное сквозное цилиндрическое отверстие, что существенно увеличивает площадь их поверхности и положительно сказывается на интенсивности горения. Плотность таких брикетов 1000-1400 кг/м³ (Гомонай М.В. Производство топливных брикетов. Древесное сырье, оборудование, технологии, режимы работы: монография. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2006. С. 12-13).

Недостатком брикетов с круглым поперечным сечением (например, Nesto) является низкая плотность заполнения транспортных контейнеров или объема хранилищ по причине наличия просветов между соседними цилиндрическими брикетами, обычно уложенными рядами.

Недостатками брикетов с квадратным поперечным сечением являются: малая площадь поверхности, что отрицательно сказывается на интенсивности их горения; разрушение кромок брикетов при их транспортировке; возможность относительного смещения брикетов, уложенных параллельными рядами в штабель, что приводит к разрушению как штабеля, так и брикетов.

Известны брусковые топливные брикеты типа Pini-ray, изготавливаемые на шнековых прессах. Брикеты имеют правильное шестигранное поперечное сечение и продольное сквозное центральное цилиндрическое отверстие. Плотность брикетов 1000-1400 кг/м³, что достигается сочетанием высокого давления при прессовании и термической обработкой (обжиг). Брикеты стойки к механическим повреждениям, влагостойки, отличаются высокой калорийностью и длительным временем горения (Передерий С.Топливные брикеты как альтернатива другим видам твердого топлива. Журнал ЛесПро-мИнформ, №6 (72), 2010. С.162-165, прототип).

Недостатком прототипа является малая площадь вертикальных боковых поверхностей, что сказывается на интенсивности их горения. Процесс изготовления брикетов типа Pini-ray трудоемок, энергоемок, требует участия квалифицированного персонала. Поэтому улучшение эксплуатационных показателей такого продукта, а именно - интенсивности горения, актуально.

Технической задачей изобретения является: максимально возможное увеличение площади вертикальных наружных поверхностей брикета при сохранении объема и плотности его биомассы и, как следствие, увеличение интенсивности горения такого брикета, что обеспечивает повышение производительности брикетных теплоэнергетических установок.

Техническая задача достигается тем, что наружные продольные поверхности бруска в поперечном сечении выполнены по дуге окружности с диаметром, равным диаметру окружности, описывающей правильный шестигранник, при этом чередующиеся отрезки дуг внешнего периметра сечения выполнены выгнутыми или вогнутыми, а продольное сквозное центральное отверстие бруска имеет профиль периметра, подобный профилю наружного периметра бруска.

Изобретение имеет следующие отличия от прототипа:

- наружные продольные поверхности бруска в поперечном сечении выполнены по дуге окружности с диаметром, равным диаметру окружности, описывающей правильный шестигранник;

- чередующиеся отрезки дуг внешнего периметра сечения выполнены выгнутыми или вогнутыми;

- продольное сквозное центральное отверстие бруска имеет профиль периметра, подобный профилю наружного периметра бруска.

Выполнение наружных продольных поверхностей бруска в поперечном сечении по дуге окружности с диаметром, равным диаметру окружности, описывающей правильный шестигранник, обеспечивает сохранение наружного профиля поперечного сечения брикета в виде правильного шестиугольника, но с дугообразными сторонами. Увеличение или уменьшение диаметра дуг не позволит сохранить сечение профиля правильного шестиугольника, что приведет к образованию просветов между брикетами, уложенными в плотный штабель для транспортировки или хранения, а значит снизит и коэффициент заполнения объема транспортного средства или склада. Именно брикеты с правильным шестиугольным поперечным сечением образуют «сотовую», без просветов, конструкцию при их укладке, Кроме этого, шестигранный поперечный профиль брикетов, в отличие от квадратного или круглого профилей, препятствует относительному смещению параллельных рядов брикетов в штабеле при его наклоне или боковом воздействии на него при транспортировке.

Выполнение чередующихся отрезков дуг внешнего периметра сечения брикета выгнутыми или вогнутыми позволяет сохранить профиль поперечного сечения внешнего периметра шестигранным при суммарной длине дуг, равной длине описанной окружности шестиугольника. Очевидно, что суммарная длина прямолинейных боковых сторон поперечного внешнего профиля брикета-прототипа меньше, чем суммарная длина дугообразных сторон поперечного внешнего профиля предлагаемого брикета. Это и определяет увеличение площади внешних сторон нового брикета по отношению к площади внешних сторон брикета-прототипа и отвечает цели изобретения - повышение интенсивности горения за счет повышения контактной площади брикета с горячими газами топки теплоэнергетической установки.

Выполнение продольного сквозного центрального отверстия бруска с профилем периметра, подобным профилю наружного периметра бруска не увеличивает и не уменьшает площадь поверхности отверстия по сравнению с прототипом. Однако выполнение указанных профилей подобными позволяет сохранить равноплотность прессованной биомассы в брикете. А объемы биомассы в брикете-прототипе и брикете предлагаемой формы равны, так как равны площади их поперечных сечений, заполненных биомассой.

Указанные отличия позволяют осуществить максимально возможное увеличение площади вертикальных боковых и внутренних поверхностей брикета при сохранении исходного объема и плотности его биомассы и, как следствие, увеличить интенсивность горения такого брикета, что обеспечивает повышение производительности брикетных теплоэнергетических установок.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения и прототипа выявляет наличие отличительных признаков у заявляемого изобретения по сравнению с наиболее близким аналогом, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию «новизна».

В просмотренном патентно-информационном фонде не обнаружено технических решений с указанными отличиями, а также технических решений с указанной совокупностью отличительных признаков.

Предлагаемое техническое решение применимо и будет использовано при создании нового вида биотоплива для теплоэнергетических установок.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется иллюстрациями:

- фиг. 1 - топливный брикет, вид спереди;

- фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Топливный брикет предлагаемой формы возможно изготавливать на серийных шнековых прессах с прессовым каналом и центральным стержнем, сечение которых зеркально повторяют профиль поперечного сечения брикета. Производство новых брикетов не требует разработки нового технологического процесса их изготовления. Конструктивные изменения прессового канала не требуют вложения значительных инвестиций.

Биотопливные технологии, направленные на переработку отходов, замыкают производственный цикл предприятий и позволяют создавать малоотходные или безотходные производства.

Кроме древесных отходов для изготовления брикетов с новой конфигурацией профиля их поперечного сечения могут быть использованы отходы сельского хозяйства в виде шелухи риса и семечек, измельченных початков кукурузы, камыша, соломы и пр.