Использование отходов нефтепереработки для повышения качества формованного торфа Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 622.331:622.271 (075.8)

© А.В. Купорова, А.Н. Болтушкин, 2015

А.В. Купорова, А.Н. Болтушкин

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТХОДОВ НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ФОРМОВАННОГО ТОРФА

Приведены результаты экспериментов по определению возможности получения торфо-мазутного формованного топлива. После проведения экспериментально-исследовательских по отработке режима формования работ была изготовлена опытная партия торфо-мазутного топлива. Установлено, что с добавлением мазута процесс формования идет более эффективно. Получено снижение прочности высушенного торфа при увеличении температуры при искусственной сушке. Ключевые слова: торф, влажность, прочность, формование.

Формованный торф, используемый в качестве коммунально-бытового топлива [1, 2] можно получать различными способами: экскаваторным, фрезформовочным, брикетированием фрезерного торфа в заводских и полевых условиях, гранулированием фрезерного торфа с предварительной искусственной досушкой с получением пеллет. Во всех этих способах используется чистый торф без каких-либо добавок.

В последнее время появилось новое направление производства формованного композиционного топлива на основе торфа с различными органическими добавками. Известны тор-фо-сапропелевые, торфо-древесные и другие торфо-органические композиции, получаемые методом экструзии с последующей искусственной сушкой до товарной влажности. Одна из целей производства композиционного топлива - утилизация органических отходов различных производств (льняная костра, опилки и др. материалы) [3]. При экструзионном методе формования технологически несложно реализовать процесс получения композиционного торфяного топлива. Вместе с их утилизацией, композиционные добавки позволяют улучшить некоторые качественные и производственные показатели [4]. Например, торфо-са-

пропелевые композиции имеют большую прочность, меньшую крошимость, меньшее водопоглощение. Торфо-опи-лочные композиции [5] также позволяют улучшить прочностные показатели формованного торфа.

Для топлива важнейшей характеристикой является теплота сгорания, которая и определяет ценность торфа как топлива. Не менее важны также зольность и содержание вредных примесей, например серы. Повысить теплоту сгорания торфяного топлива можно за счет снижения содержания влаги, а также путем добавления к нему высококалорийной добавки, например мазута. Если низшая теплота сгорания кускового торфа составляет 2900-4500 ккал/кг, то теплота сгорания мазута «9500 ккал/кг.

С целью определения возможности получения торфо-мазутного формованного топлива был проведен ряд экспериментов. В качестве исходного сырья использовался фрезерный торф верхового типа средней степени разложения с месторождения Ор-шинский Мох влажностью 65-71%. Образцы композиционного торфо-ма-зутного топлива формовали методом экструзии на шнековом грануляторе через 4-х ручейный цилиндрический мундштук с диаметром фильер 30 мм. Содержание мазута изменялось от

1Л/, иг/кг

10 до 25% по массе. Кроме того была сформована и исследована контрольная серия из чистого торфа.

Сушка формованного торфа производилась в двух вариантах: в сушильной камере при температуре 60120 °С и в естественных условиях при мягком радиационно-конвективном режиме на специально изготовленных стеллажах под навесом из полиэтиленовой пленки для защиты от осадков. Сушка в естественных условиях проводилась в летний период (июнь-июль).

После проведения экс-периментально-исследо-вательских по отработке режима формования работ была изготовлена опытная партия торфо-мазутного топлива массой 10 т, которая была экспортирована в Польшу для экспериментального сжигания в котлах для отопления коттеджей.

Опыты показали, что с добавлением мазута процесс формования идет более эффективно. Минимальная влажность формования снижается на 5-7%, производительность гранулятора увеличивается на 30-50% за счет повышения текучести торфомассы и уменьшения трения композиционной смеси о поверхность мундштука.

Добавка мазута на процесс сушки существенного влияния не оказывает. Отмечено небольшое увеличение скорости сушки, на 5-10%. На рис. 1 приведены кривые сушки торфо-мазутного топлива при различных температурах.

На рис. 2 приведена зависимость интенсивности

испарения влаги из торфомазутных гранул при различной температуре сушки.

На рис. 3 показана усадка торфо-мазутных гранул при сушке.

При сушке в сушильной камере наблюдается снижение прочности высушенного торфа при увеличении температуры (табл. 1). Поэтому при искусственной сушке важно правильно выбрать режим сушки, чтобы не допустить чрезмерной крошимости.

0 2 4 6 8 10

—♦—80 -»-100 -*-120 Рис. 1. Зависимость кривых сушки при различных температурах

¡,мг/ч*мг

\Л/, кг/иг

—♦—80 -И-100 —120 Рис. 2. Зависимость интенсивности испарения влаги при различной температуре

Рис. 3. Зависимость усадки гранул при сушке

Сушка в естественных условиях ведется при более мягком режиме, что позволяет получить более прочные гранулы. Прочность гранул при естественной сушке составляет ~2 МПа, что полностью исключает крошимость гранул при упаковке и транспортировке.

Некоторые качественные показатели торфо-мазутного формованного топлива приведены в табл. 2.

Применение мазута в качестве композиционной до-

Таблица 1

Продолжительность сушки и прочность торфо-мазутных гранул

Наименование показателя Значение показателя

Температура сушки, °С 60 80 100 120

Продолжительность сушки, ч 7,0 6,0 3,7 2,0

Прочность на сжатие, МПа 0,40 0,32 0,19 -

Примечание. Сушка велась от начальной влажности 71% до конечной - 33%.

Таблица 2

Качественные показатели торфо-мазутного формованного топлива

Наименование показателя Значение показателя Содержание мазута, %

10 15 20 25

Содержание серы в торфе, % 0,3

Содержание серы в мазуте, % 1,4

Содержание серы в композиции, % 0,410 0,465 0,520 0,575

Теплота сгорания мазута, ккал/кг 9550

Теплота сгорания горючей массы торфа, ккал/кг 5300

Теплота сгорания композиционного топлива, ккал/кг сух. 5725 5938 6150 6363

Теплота сгорания композиционного топлива, ккал/кг, при влажности:

20% 4117 4273 4431 4588

25% 3800 3947 4094 4240

30% 3484 3620 3756 3892

35% 3168 3293 3419 3544

бавки позволяет снизить влажность формования, повысить производительность гранулятора и значительно повысить ценность торфа как топлива за счет увеличения теплотворной способности на 15-40%. В качестве недостатка можно

отметить увеличение содержания серы в композиционном топливе. Поэтому при определении состава композиционного топлива и величины добавки мазута необходимо учитывать содержание серы как в исходном торфе, так и в мазуте.

1. Яблонев А.Л., Пухова О.В. Современные направления использования торфа // Вестник ТГТУ. - 2010. - № 17. - С. 104.

2. Гамаюнов С.Н., Мисников О.С., Пухова О.В. Перспективные направления использования продукции на основе гранулированного торфа // Горный журнал. - 1999. -№ 10. - С. 41.

3. Мисников О. С. Разработка научных принципов утилизации промышленных отходов с комплексным использованием ресурсов торфяных месторождений. АвтоКОРОТКО ОБ АВТОРАХ_

_ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

реф. дис. ... докт. техн. наук. - Тула: ТулГУ, 2007. - 40 с.

4. Мисников О.С. Проблемы рационального использования дополнительных энергетических и минеральных ресурсов торфяных месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2010. - № 10. -С. 285-292.

5. Афанасьев А.Е., Большаков М.А. Процессы структурообразования композиционных материалов / Сборник научных трудов. Выпуск 11. - Тверь, 2000. - С. 81-84. ЕИЗ

Купорова Александра Владимировна - аспирант, e-mail: [email protected], Болтушкин Анатолий Николаевич - кандидат технических наук, доцент, e-mail: [email protected],

Тверской государственный технический университет.

UDC 622.331:622.271 (075.8) THE USE OF REFINERY WASTE TO IMPROVE THE QUALITY OF THE MOLDED PEAT

Kuporova A.V., Graduate Student, e-mail: [email protected],

Boltushkin A.N., Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor, e-mail: [email protected], Tver State Technical University, Tver, Russia.

The results of experiments to determine the possibility of obtaining peat-fired molded fuel. After conducting experimental research to test the mode of formation of works was made an experimental batch of peat-fired fuel. Found that with the addition of oil, the molding process is more efficient. The resulting decrease in strength of the dried peat temperature increase during artificial drying.

Key words: peat, humidity, strength, molding.

REFERENCES

1. Yablonev A.L., Pukhova O.V. Vestnik TGTU. 2010, no 17, pp. 104.

2. Gamayunov S.N., Misnikov O.S., Pukhova O.V. Gornyi zhurnal. 1999, no 10, pp. 41.

3. Misnikov O.S. Razrabotka nauchnykh printsipov utilizatsii promyshlennykh otkhodov s kompleksnym ispol'zovaniem resursov torfyanykh mestorozhdenii (Development of scientific principles for industrial waste disposal and multipurpose utilization of peat reserves), Doctor's thesis, Tula, TulGU, 2007, 40 p.

4. Misnikov O.S. Gornyi informatsionno-analiticheskii byulleten'. 2010, no 10, pp. 285-292.

5. Afanas'ev A.E., Bol'shakov M.A. Sbornik nauchnykh trudov. Vypusk 11 (Collection of scientific papers, issue 11), Tver, 2000, pp. 81-84.