Сферические древесные брикеты

Преимущества сферических брикетов

• равномерная плотность наружного слоя

• улучшенный доступ воздуха

• требуется меньшая сила при прессовании

• механизм принудительной подачи не нужен

В основе технологии производства древесных топливных брикетов лежит прессование измельченных сухих отходов древесины – опилок, щепы, коры. Брикеты выпускаются цилиндрической или прямоугольной формы. Также существуют 4- или 6-гранные брикеты с радиальным отверстием.

Однако эти брикеты имеют ряд существенных недостатков, обусловленных их конфигурацией. Это неравноплотность брикета в направлении прессующего усилия, а значит – существенные различия прочностных свойств готового изделия по его объему. Цилиндрические или прямоугольные брикеты неравномерно располагаются в топке котлов или печей. Это приводит к неодинаковому поступлению и распределению воздуха к брикетам в процессе их горения, нарушению режима горения, градиенту теплового поля, неполному сгоранию топлива и повышению зольности. Кроме того, из-за того, что брикеты цилиндрической и прямоугольной формы не способны самостоятельно и равномерно перемещаться, например, по наклонной плоскости только за счет силы их тяжести, необходимо использовать механизмы принудительной подачи брикетов в топку. Формование таких брикетов требует значительных усилий, что усложняет конструкцию прессового оборудования. У цилиндрических и прямоугольных брикетов существуют кромки, которые легко разрушаются при хранении и транспортировке. Это снижает объем топливной биомассы и приводит к необходимости организации сбора и утилизации отходов.

Рис. 1.Устройство для изготовления брикетов сферической формы

1 – сферический брикет; 2 – станина устройства; 3 – дозатор; 4 – матрица прессформы; 5 – древесная масса; 6 – цилиндрическая боковая поверхность; 7 – механизм создания прессующего усилия; 8 – плита; 9 – первый пуансон; 10 – приемник готовых брикетов; 11, 12 – полусферическая рабочая поверхность; 13 – вертикально подвижное дно; 14 –ползун; 15 – ролики ползуна; 16 – траки; 17– верхняя ветвь конвейера; 18 – прямолинейная направляющая; 19 – кулачок; 20 – криволинейная направляющая; 21 – нижняя поверхность кулачка; 22 – отбойник, предназначенный для воздействия на готовое изделие; 23, 24 – опоры качения; 25 – пружина; 26 – квадратная шайба; 27 – подшипники; 28 – барабан; 29 – направляющая

Сотрудники Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета им. С.М. Кирова (СПбГЛТУ) разработали новую технологию и оборудование для производства из опилок или коры древесных брикетов сферической формы. Их достоинство заключается в том, что радиальное усилие прессования – от периферии к центру – определяет максимальные плотность и равноплотность наружного слоя сферического брикета. Шарообразная форма брикетов определяет их равномерное расположение в топке, а значит, равномерный подвод воздуха ко всему объему биотоплива и его равномерный режим горения. Формообразование сферических брикетов требует меньшего усилия прессования по отношению к брикетам любой иной формы. Сферические брикеты легко скатываются в топку по наклонной плоскости, их поток легко контролируется и дозируется. Они не имеют кромок, а значит, не разрушаются при хранении и транспортировке, не образуют отходов.

Оборудование для изготовления шарообразных топливных брикетов включает станину, дозатор, матрицы для прессуемой массы, содержащие цилиндрическую боковую поверхность, механизм создания прессующего усилия. Последний выполнен в виде группы смонтированных на плите пуансонов, длины которых последовательно увеличиваются к концу стадии брикетирования, а также включает приемник готовых брикетов и привод.

Каждый пуансон имеет полусферическую рабочую поверхность, а каждая из матриц снабжена имеющим полусферическую рабочую поверхность вертикально подвижным дном, жестко скрепленным с подпружиненным ползуном, на конце которого установлен ролик. При этом матрицы смонтированы на траках конвейера. На станине устройства закреплены прямолинейная направляющая и кулачок с криволинейной направляющей на его нижней поверхности для перемещения по направляющим роликов ползунов.

На выходе брикетов из устройства расположен отбойник, предназначенный для воздействия на готовое изделие в момент его высадки. Траки верхней и нижней ветви конвейера опираются на опоры качения. На хвостовик каждого из ползунов установлена пружина и квадратная шайба, жестко скрепленная с хвостовиком. Квадратная шайба предназначена для исключения вращения ползуна вокруг своей оси за счет контакта с направляющей. Вал ведущего барабана конвейера смонтирован в подшипниках.

Из дозатора измельченные древесные материалы загружают в матрицу прессформы. Затем включают привод конвейера с траками, и загруженная матрица перемещается на некоторое расстояние и останавливается соосно с первым из пуансонов (наиболее короткий), рабочая поверхность которого выполнена в виде полусферы. При опускании пуансонов происходит подпрессовка древесной массы.

При этом ролики ползуна перемещаются по прямолинейной направляющей, а ползун опирается на траки, прогиб которых за счет усилия прессования предотвращает опоры, жестко скрепленные со станиной устройства. При дальнейшем перемещении траков конвейера на один шаг прессформа останавливается соосно со вторым пуансоном, более длинным, и происходит окончательное формирование древесной массы в шар. Число пуансонов может быть больше двух, в зависимости от требуемого числа ударов пуансона с целью достижения окончательной плотности и формы древесной массы. При дальнейшем движении траки огибают ведущий барабан, вращающийся на валу, укрепленном в подшипниках, при этом ролики ползунов постепенно начинают перемещаться по криволинейной направляющей кулачка и происходит перемещение ползунов вдоль матриц, которые постепенно переворачиваются загрузочным отверстием вниз. При этом происходит принудительная высадка готового изделия в приемник. Для исключения прогиба траков в момент высадки готового изделия нижняя ветвь конвейера с траками опирается на вращающиеся опоры, жестко скрепленные со станиной устройства. При перемещении прессформы с матрицей на следующую после высадки позицию пружина возвращает ползун в исходное положение.

Устройство позволяет изготавливать топливные брикеты с равноплотными слоями, начиная с наружного, что обеспечивает повышение их прочности. По предлагаемой технологии и на предлагаемом оборудовании возможно изготовление не только топливных, но и технологических брикетов практически любой конфигурации.