ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СМЕСЕВЫХ ТОПЛИВНЫХ БРИКЕТОВ

Егоров В. Ю., Василишин М. С., Карпов А. Г., Кухленко А. А., Руцких С. А., Шубина Е. А., Институт проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения Российской академии наук, Бийск, Алтайский край, Россия

Эффективность котельных агрегатов, работающих на биотопливе, во многом определяется его энергетическими и физико-механическими характеристиками. Наличие надежных данных по этим показателям позволяет обоснованно подходить к проектированию и расчету соответствующего оборудования.

Один из перспективных видов биотоплива — брикеты из отходов дерево- и сельхозпереработки, широко используемые для отопления как индивидуальных домов, так и в коммунальной энергетике. Достоинствами брикетов являются их высокая плотность, постоянство температуры пламени в процессе горения и низкая зольность. Однако в процессе длительного хранения брикеты могут растрескиваться, а в помещениях с повышенной влажностью поглощать избыточную влагу. Введение в рецептуру брикетов угольной мелочи может улучшить их прочностные и энергетические характеристики.

Авторами исследована технология прессования смесевых брикетов из опилок березы, ели, тополя, а также шелухи овса с угольной мелочью. Проведена оценка прочностных и сорбционных свойств полученных образцов. Характеристики исходных компонентов представлены в таблице.

Физико-механические характеристики исходных материалов

Материал	Исходная влажность, %	Насыпная плотность, кг/м³	Эквивалентный размер частиц, мм
Опилки хвойной и лиственной древесины	10–12	230–250	2–3
Шелуха овса	8–10	210	5–7
Угольная мелочь	1–2	1250	0,63–1,0

Прессование брикетов проводили с использованием машины для испытаний на сжатие МС-1000. Пресс-форма представляла собой цилиндрическую матрицу внутренним диаметром 0,04 м и высотой 0,1 м, пуансон и съемный поддон. Предварительный нагрев пресс-формы до 190–200 °С осуществляли в разборной обогреваемой камере, состоящей из двух оболочек, выполненных из теплоизолирующего материала. На их внутренней боковой поверхности были размещены греющие галогеновые лампы суммарной мощностью 1,8 кВт. Температуру измеряли термопарой. Давление прессования изменяли в диапазоне 25–80 МПа, а материал под давлением выдерживали 1–10 мин. Внешний вид установки показан на рис. 1.

На рис. 2 представлена зависимость разрушающего усилия от давления прессования брикетов. Исходные материалы входили в смесь в равных по массе количествах.

Установлено, что с увеличением давления прессования усилие, необходимое для разрушения брикетов, также возрастает. Для смесевых брикетов «тополь + уголь» и «ель + уголь» оно больше, чем для брикетов из опилок тополя и ели соответственно. Для смесевых брикетов «береза + уголь» разрушающее усилие несколько ниже, чем для брикетов из опилок березы. Прочностные характеристики брикетов «шелуха овса + уголь» и брикетов из шелухи овса отличаются незначительно.

Для оценки сорбционных свойств смесевые брикеты выдерживали в течение 168 ч в эксикаторе в условиях 100%-ной влажности. Установлено, что влагопоглощение брикетов «ель + уголь» составляет 5,5–6 %, а брикетов «береза + уголь» и «тополь + уголь» — 7,5–8 %. При этом растрескивания и нарушения формы образцов не отмечено. Зольность всех образцов не превышала 5–7 %.

Egorov V. Yu., Vasilishin M. S., Karpov A. G., Kukhlenko A. A., Ruckih S. A., Shubina E. A., Institute for Problems of Chemical and Energy Technologies, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, Byisk, Altai Krai, Russia

The paper presents the results and findings of the study into physical/mechanical characteristics of mixed fuel briquettes comprising wood processing materials and agricultural waste, and coal mining waste. It provides the moisture absorption and ash content characteristics of briquette fuel.

Егоров Василий Юрьевич, инженер, Институт проблем химико-энергетических технологий СО РАН (ИПХЭТ СО РАН), ул. Социалистическая, 1, Бийск, 659322, Россия. Тел. (3854) 30-59-40, факс (3854) 30-47-25. E-mail
Василишин Михаил Степанович, зав. лабораторией, Институт проблем химико-энергетических технологий СО РАН (ИПХЭТ СО РАН), ул. Социалистическая, 1, Бийск, 659322, Россия. Тел. (3854) 30-48-37
Карпов Анатолий Геннадьевич, науч. сотр., Институт проблем химико-энергетических технологий СО РАН (ИПХЭТ СО РАН), ул. Социалистическая, 1, Бийск, 659322, Россия. Тел. (3854) 30-59-40


Рис. 1. Внешний вид установки для прессования с использованием машины МС-1000	Рис. 2. Зависимость разрушающего усилия от давления прессования брикетов