ИССЛЕДОВАНИЕ БРИКЕТНОГО ТОПЛИВА ИЗ НИЗКОСОРТНЫХ ТОПЛИВ С ЦЕЛЬЮ ЕГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Для обеспечения страны топливом огромное значение имеет повышение эффективности его использования. Повышение эффективности использования топлива имеет первостепенное значение также для решения другой важной проблемы современности – уменьшение загрязнения воздушного бассейна. Взаимосвязь этих вопросов обусловлена тем, что при повышении КПД использования топлива особое внимание уделяют обеспечению теплоты сгорания. Это позволяет попутно устранить или уменьшить загрязнение воздушного бассейна токсичной окисью углерода, сажей и другими вредными выбросами [1].
Природное топливо по-прежнему сжигается для получения тепла и кардинальных изменений в существующих технологиях пока не предвидится. И все же надежда на улучшение положения есть.
Поиски нетрадиционных (альтернативных) источников возобновляемой энергии осуществлялись всегда, неоднократно предпринимались попытки расширить и использование различных видов биотоплива.
Лесозаготовительные и деревообрабатывающие предприятия многие десятки лет не знали, как освободиться от отходов производства, куда деть опилки, щепу и прочие древесные остатки, не находившие применения.
Неоднократные попытки по масштабному использованию опилок и щепы для получения тепла предпринимались достаточно давно, но без особых успехов. Этот вид топлива оказывался сравнительно эффективным лишь при сжигании в крупных тепловых установках мощностью более 2 МВт. В связи с этим в последнее время древесные опилки и щепа чаще всего служат сырьем для изготовления топливных гранул и брикетов. Это уже полученный в результате глубокой переработки и гораздо более экологически совершенный вид топлива [2].
Методом получения высококачественного вида топлива из низкосортного является брикетирование. Брикетирование топлив представляет собой совокупность процессов, связанных с превращением сыпучего мелкозернистого материала в куски (брикеты) определенной геометрической формы, одинакового размера и стандартного качества.
Брикеты отличаются от исходного сырья, из которого они получены, рядом полезных свойств. Как правило, они имеют более низкую влажность, более высокую теплоту сгорания и теплоплотность. Таким образом, брикетирование является одним из видов обогащения топлива [3].
В Европе и Северной Америке топливные брикеты в ходу уже давно. Сначала топливные брикеты делали с добавлением парафина. У таких брикетов масса достоинств и всего один недостаток: они легко разжигаются, оставляют мало пепла и почти не дымят, но вот только тепла дают примерно в 4 раза меньше, чем обычные дрова. Именно поэтому сейчас вместо них производят топливные брикеты из прессованных измельченных древесных остатков без каких бы то ни было синтетических связующих, которые уже пригодны не только для сжигания в печах и каминах, но и в промышленных энергетических установках. Выпуск подобных топливных брикетов теперь освоен и российскими производителями.
Большой популярностью на Западе пользуется вид прессованного древесного топлива — гранулы, брикеты или пеллеты. Впервые они появились в продаже около 30 лет назад в США, которые до сих пор занимают лидирующие позиции в выпуске пеллет. По объемам производства за ними следуют Швеция, Австрия, Финляндия. В России также есть несколько предприятий, занимающихся изготовлением гранулированного биотоплива.
Рассмотрим данную проблему в масштабах Томской области. Лесозаготовительные и деревообрабатывающие предприятия Томской области производят основной продукт, но также существуют отходы данного производства (опилки, щепа). Опилки можно использовать в бытовой и промышленной теплоэнергетике. Кроме того в области присутствует нефтяная промышленность (нефтедобыча и нефтепереработка). Отходы данной промышленности можно использовать в качестве связующих при производстве брикетного высококачественного топлива. Отходы накапливаются на территории области, загрязняя окружающую среду.
Томскую область, которая не имеет своих запасов твердого высококачественного топлива и использует привезенное из других регионов, поэтому становится понятной обоснованность исследований низкосортных топлив.
В Томской области находятся большие запасы бурых углей (Таловское месторождение) и торфа. Суммарные прогнозные ресурсы: по углю составляют 3,6 млрд. тонн, при относительно низком качестве, зольность колеблется от 21 до 32% при усредненной теплоте сгорания (на рабочее состояние) ≈8000 кДж/кг, по торфу, выявлено и учтено 1340 торфяных месторождений общей площадью 7,7 млн. Га с запасами 22,3 млрд. тонн [4].
Таким образом, в области есть возможность для развития производства твердого композитного топлива, используя в качестве исходных компонентов вышеперечисленные ресурсы. Поэтому поиск альтернативных источников топлива стал наиболее актуальным.
Однако большинство из отходов непригодно для непосредственного сжигания в существующих агрегатах, поскольку по своему физическому состоянию (крупности) представляет собой мелкозернистые или тонкодисперсные материалы, кроме того, существует весомый недостаток, который очень часто заключается в низкореакционности и высокой зольности и влажности и низкой теплотворной способности.
Для повышения качества низкосортных топлив за счет понижения балластных показателей и увеличения теплотехнических, существует несколько путей решения. Наиболее рациональным способом решения этой проблемы является газификация твердого топлива, с помощью которой можно превратить низкосортное топливо в высококачественное газообразное топливо. В процессе газификации твердого топлива, кроме основного целевого продукта (газа) образуется ряд других продуктов, которые составляют отходы производства и в то же время могут служить компонентами для создания брикетного топлива, к таким отходам относятся полукокс и пирогенетическая смола, которая может использоваться в качестве связующего компонента. Брикетное топливо представляет собой продукт преобразования смеси [5].
Для изменения физического состояния полученного мелкозернистого полукокса предлагается технология брикетирования.
Использование полукокса в виде брикетов со связующим компонентом -
смолы пиролиза, делает его конкурентоспособным, позволит существенно экономить энергетические и сырьевые ресурсы, уменьшить стоимость топлива, а также снизить загрязнение окружающей среды [6].
Областью применения такого топлива в первую очередь являются объекты малой энергетики: отопительные котельные, котлы коммунальных производств, объекты ЖКХ, а также в бытовых условиях.
Актуальность работы: развитие ресурсосберегающих технологий и инвестиции в энергосбережение, с экономических, экологических и социальных точек зрения, имеют преимущество перед наращиванием объёмов добываемых энергоресурсов.
Существующая экологическая напряженность в добывающих и перерабатывающих регионах страны во многом связана с местами складирования твердых горючих отходов, которые, теряя свою энергетическую и экономическую ценность, нарушают окружающую природную среду.
Существующие методы термического брикетирования, окомкования, гранулирования твердых горючих отходов дорогостоящи, трудоёмки и требовательны к качеству исходного сырья. Поэтому наиболее перспективным и универсальным способом является экструдерное брикетирование с применением связующих материалов. Состав и рецептура приготовления топливных брикетов должны изменяться в зависимости от исходных материалов и назначения топлива.
Основная идея работы: производство тепловой энергии целесообразно обеспечивать за счет новых видов топлива, получаемого при облагораживании твердых углеродсодержащих материалов. Снижение нагрузки на окружающую среду и ресурсосбережение традиционных видов топлива при использовании малоликвидных твердых горючих отходов.

Содержание
С.
Введение 9
1 Требования к брикетному топливу для отопительных и промышленных котельных 14
1.1 Применение топливных брикетов 14
1.2 Преимущества топливных брикетов 16
1.3 Требования к брикетному топливу 19
2 Способ получения брикетного топлива 21
2.1 Методы брикетирования топлива из торфа, древесины, каменного и бурого угля 21
2.2 Связующие вещества в процессах брикетирования 22
2.3 Технология и оборудование для изготовления брикетов из
древесины 27
2.4 Технология и оборудование для брикетирования торфа 40
2.5 Технология и оборудование для брикетирования бурого угля 59
3 Постановка задач работы 60
4 Теплотехнические характеристики полукоксов 62
4.1 Определение теплотехнических характеристик исходного топлива 62
4.2 Определение теплотехнических характеристик полукокса 72
5 Характеристики брикетных топлив 88
5.1 Определение зольности 88
5.2 Определение выхода летучих 90
5.3 Определение элементного состава брикетного топлива 91
5.4 Определение низшей теплоты сгорания брикетного топлива 96
6 Обработка и анализ результатов 99
6.1 Обработка результатов и анализ теплотехнических характеристик исходного топлива 99
6.2 Обработка результатов и анализ теплотехнических характеристик полукокса 102
6.3 Обработка результатов и анализ теплотехнических характеристик брикетного топлива 104
6.4 Сравнение теплотехнических характеристик исходного топлива, полукокса и брикетного топлива 107
6.5 Анализ погрешности измерений 110
7 Разработка рекомендаций по практическому использованию полученного топлива 115
8 Технико – экономическое обоснование научно – исследовательской работы (НИР) 118
8.1 Оценка уровня качества разрабатываемого проекта 118
8.2 Организация и планирование НИР 120
8.3 Расчет сметы затрат НИР 122
9 Оценка загрязнения окружающей среды при сжигании брикетного топлива 127
9.1 Анализ современных методов защиты окружающей среды от
вредных выбросов в атмосферу при сжигании различных видов
топлива 130
10 Мероприятия по технике безопасности при сжигании брикетного
топлива 131
10.1 Введение 131
10.2 Производственная санитария 133
10.3 Безопасность труда при работе в лаборатории 140
10.4 Мероприятия по технике безопасности и производственной санитарии, направленные на снижение, либо устранение опасных и вредных факторов 141
10.5 Расчет освещения 142
11 Процесс автоматического регулирования температуры электропечи
для получения полукоксов 146
11.1 Краткое описание технологии работы оборудования 147
11.2 Обзор существующих схем АСР и выбор оптимальной схемы 148
11.3 Проектирование функциональной схемы АСР 150
11.4 Выбор технических средств автоматизации и составление
заказной спецификации 152 Заключение 155
The conclusion 156
Список использованных источников 157
Приложение А Протокол элементного анализа проб полукоксов 160
Приложение Б Результаты определения низшей теплоты сгорания полукоксов на калориметре АБК-1 161
Приложение В Протокол элементного анализа проб топливных
брикетов 165
Приложение Г Результаты определения низшей теплоты сгорания брикетов на калориметре АБК-1 166
Приложение Д Заказная спецификация приборов и средств автоматизации 170
Приложение Е The determination of characteristics of fuels 173

Графический материал: на отдельных листах
ФЮРА. 621000.002 Характеристики полукоксов
ФЮРА. 621000.003 Характеристики брикетов
ФЮРА. 621000.004 Сравнительные характеристики исходных топлив, полукоксов и брикетов
ФЮРА. 621000.005 Рекомендации по практическому использованию
ФЮРА.621000.006 Смета расходов на проведение научно – исследовательской работы (НИР)
ФЮРА. 621000.007 Сетевой график работ научно – исследовательской работы (НИР)
ФЮРА.421000.008С1 Система автоматического регулирования температуры и давления электропечи

Это научно- исследовательская работа. Так как тема довольно интересная и сложная, она подошла за диплом. ЗАЩИЩЕНО НА ОТЛИЧНО.
В Архиве 7 чертежей.

Список литературы

1 Равич М.Б. Эффективность использования топлива. - М., «Наука», 1977. – 343 с.
2 Тайц Е.М., Титов Н. Г., Шишаков Н.В. Методы оценки ископаемых углей, как сырья для промышленного использования. – М., «Углетехиздат», 1949. – 179 с.
3 Булынко М.Г., Петровский Е. Е. Технология торфобрикетного производства. – М., «Недра», 1968. – 312 с.
4 Евсеева Н. С. География Томской области, природные условия и ресурсы. – Томск., «Издательство Томского университета», 2001. – 223 с.
5 Карякин С.К., Заворин А. С., Маслов С. Г., Николаева В. И., Сиразитдинова С. Х., Ласовская О. А. Теплотехнические свойства углей Таловского месторождения Томской области. «Известия томского политехнического университета», 2002. – 257 с.
6 Елишевич А. Т. Брикетирование угля со связующими. – М., «Недра», 1972. – 256 с.
7 Русчев Д. Д. Химия твердого топлива. –Л., «Химия», 1976. – 256 с.
8 Крохин В. Н. Брикетирование углей. – М., «Недра», 1974. – 216 с.
9 Тайц Е. М., Равич Б. М., Андреева И. А. Получение брикетного бездымного топлива. – М., «Недра», 1970. – 121 с.
10 Тайц Е. М., Равич Б. М., Андреева И. А. Кокс на основе брикетирования. – М., «Недра», 1965. – 173 с.
11 Менковский М.А., Равич Б. М., Окладников В. П. Связующие вещества в процессах окускования горных пород. – М., «Недра», 1977. -183 с.
12 ПРОГРАММА создания производств по изготовлению древесных топливных брикетов, топливных гранул и угля в организациях Министерства лесного хозяйства на 2009-2011 годы.


13 Булынко М. Г. Иванов В. Н. Сарматов М. И. Брикетирование торфа. – М., «Госэнергоиздат». 1962 – 303 с.
14 Кегель К. М. Брикетирование бурого угля. - М., «Углетехиздат», 1957. – 155 с.
15 Белосельский Б. С., Барышев В. И. Низкосортные энергетические топлива. – М., «Энергоатомиздат», 1989. – 136 с.
16 ГОСТ 11014-91. Угли бурые, каменные, антрацит и горючие сланцы. Ускоренный метод определения влаги.
17 ГОСТ 11022-95. Топливо твердое минеральное. Метод определения зольности.
18 ГОСТ 6382-91. Топливо твердое минеральное. Метод определения выхода летучих.
19 ГОСТ 8606-93. Топливо твердое минеральное. Определение общей серы. Метод Эшка.
20 ГОСТ 28743-93. Топливо твердое минеральное. Методы определение азота.
21 ГОСТ 2408.1-95. Топливо твердое минеральное. Метод определения элементного состава топлива.
22 ГОСТ 147-95. Топливо твердое минеральное. Определение высшей теплоты сгорания и вычисление низшей теплоты сгорания.
23 Хзмалян Д. М., Каган Я. А. Теория горения и топочные устройства. – М., «Энергия», 1976. – 488 с.
24 Новицкий П. В., Зоограф И. А. Оценка погрешностей результатов измерений. – Л., «Энергоатомиздат», 1991. – 304 с.
25 Евсеева Л. Е. Безопасность труда в промышленности. – К., «Техника», 1982. – 231 с.
26 Лавров Н. В., Розенфельд Э. И., Хаустович Г. М. Процессы горения топлива и защита окружающей среды.- М., «Металлургия». 1981. – 240 с.
27 Жабо В. В. Охрана окружающей среды на ТЭС и АЭС. - М., «Энергоатомиздат». 1992. - 240 с.
28 Назаренко О. Б. Дашковский А. Г. Расчет искусственного освещения. –Томск, ТПУ. 1991. – 12 с.
29 Волошенко А. В., Горбунов Д. Б. Проектирование систем автоматического контроля и регулирования. – Томск, ТПУ. 2007. – 109 с.