Установки для производства брикетов выпускают многие фирмы. Основным оборудованием в этих установках являются брикетировочные Пресса. Оборудование для подготовки биомассы (измельчители, сушилки, транспортные устройства и пр.) выбирают в зависимости от вида и объема исходного сырья.

Брикеты изготавливают из мелких древесных отходов, коры, макула­туры, отходов сельскохозяйственных культур и пр.

По способу формирования брикета пресса можно разделить на следую­щие группы: 1) матричные, 2) поршневые или штемпельные (циклического действия), 3) винтовые (шнековые), 4) вальцовые (непрерывного действия).

К первой группе (Матричные пресса) относится пресс марки Б-8320. Он широко распространен в торфодобывающей промышленности. Ранее такие пресса использовались и в лесной промышленности для брикетиро­вания древесной коры.

Пресс имеет следующие параметры:

- производительность, кг/ч - 1 ООО

- TOC o "1-3" h z мощность главного привода, кВт -55

- удельное давление прессования, Н/м2 - 108

- средняя плотность брикета, г/см3 - 1,05

- размеры брикета, мм - 160*68*30

- число ходов пуансона (поршня) в минуту - 60

- масса пресса, кг - 18000

В прессах первой группы брикет формируется в сплошной матрице Возвратно-поступательным движением поршня - брикет приобретает форму матрицы. Производительность в данном случае зависит от продол­жительности цикла прессования.

Ко второй группе относятся пресса с матрицей и пуансоном (порш­нем), т. е. пресса штемпельного типа. Пресса этой группы изготавливают брикеты в виде цельного цилиндра диаметром 30-80 мм и длиной 20-200 Мм. Внутреннего отверстия в этих брикетах нет, поэтому брикеты плохо горят (нет доступа кислорода во внутренние его части). Сами брикеты не Прочные, плотность их находится в пределах 650-900 кг/м3.

В прессах второй группы брикет формируется в разъемной матрице В результате создаваемого давления и возникающего трения. Процесс прессования происходит скачкообразно в камере, имеющей цилиндриче­скую форму, переходящую в конусную. Производительность пресса зависит от диаметра поршня и числа ходов.

Такой способ брикетирования позволяет прессовать измельчен­ные деревянные ящики, поддоны, опалубку и пр. Металлические и мине­ральные примеси отделяются в специальных устройствах. Известен опыт прессования таким способом металлической стружки (фирма Lindenman MUB - Германия).

Пресс фирмы Bio - Technik (Германия) поршневого типа выдавлива­ет ленту диаметром 70 мм, после чего она распиливается торцовочной пи­лой на брикеты длиной 180лім. Не соответствующие этому размеру брике­ты отбраковывают и поставляют потребителю как сыпучий топливный ма­териал. При большом усилии сжатия и наличия сил трения брикеты нагре­ваются. Для их охлаждения и набора механической прочности брикеты выдерживают в зажатом состоянии на транспортном участке длиной 20 м.

Основные параметры гидравлических прессов фирмы RUF (Германия)

Основные типы штемпельных прессов с гидравлическим приводом приведены в таблицах 12 и 13.

Таблица 12 Показатель Пресс ВНИИДРЕВ Пресса из Италии Одноканальные 2-канальные №1 №2 OLD - 101-lp OLD - 101 OLD - 201 OLD - 201м OLD - 301 OLD - 401 V60 OLD - 501 V60 Производи­тельность, кг/ч 250- 300 1000- 1500 40-50 50 60-80 120- 150 180 200 400 500 550- 650 Мощность, кВт 31,85 110 5,5 9 12,5 16,5 37,5 52,5 Объем бункера, м3/диам., мм 0,6/ — /1200 /1500 /1050 /950 Диаметр бри­кета, мм 70 40-44 60 50 60 70 80 Длина брикета, мм 70 70-250 До 200 60 До200 До 300 Масса, кг 1850 3450 700 750 1000 1200 2000 3800 4200 Габариты, м 2,23х 1.4х 1,5 3,87 х 2,03х 2,04 1,42 х 1,83 х 1,35 1,56х 2,1 х Ь5 1,79х 2,16х Ь5 1,2х 2,41х 1,5 1,9х 1,48х 3,0 1,8x1,8x2,8

Примечание', Плотность брикетов в установках ВНИИДРЕВ 800-900 кг/м3, теплотворная спо­собность 4000-4300 ккал/кг, влажность прессуемой массы 8-20 %, в Итальянских прессах влажность до 18 %.

Таблица 13 Показатель RB-110 RJB-220 RB-330 RB-440 RB-30 Производительность, шт /ч 110 220 330 440 600 Мощность привода, кВт 5,5 И 18,5 30 30 Размеры брикета, мм Сечение 150x60 и длина 40-110 240x70 дл. 40-110 Масса, кг 2100 2300 | 2700 3000 4900 Минимальное усилие дав­ления, Н/см2 (кг/см2) 14200(1420) Влажность материала, % < 15 Габариты, м 1,68x1,5x1,6 1,68x1,8x1,6 3,0x2,1x2,2

К третьей группе относятся пресса непрерывного действия с винто­вым (шнековым) рабочим органом и многопрофильным подогреваемым каналом матрицы. Такие пресса выпускаются как за рубежом так и в на­шей стране.

В прессах третьей группы брикет формируется способом непрерывно­го прессования винтовым рабочим органом {коническим шнеком) в обогре­ваемой матрице (температура нагрева 200-350°Q. Производительность оп­ределяется диаметром матрицы, числом оборотов и шагом витков шнека.

Например, в прессе FG-600 фирмы Ріпі + Kaj (Австрия) сухие опил­ки и стружка через дозирующее устройство поступают в загрузочную во­ронку, и брикет формируется непрерывным способом с помощью винта под высоким давлением и температуре нагрева матрицы 180-200°С. Выхо­дящей из пресса непрерывной лентой брикет разделяется на специальном устройстве на отрезки определенной длины.

Шнек с наконечником, изготовленным из стали повышенной изно­состойкости, имеет средний срок работы 500-800 ч. Диаметр внутреннего отверстия в брикете - 15 лш, диаметр брикета - 62 мм. Размеры прессуе­мых частиц - 1x2x3 лш, расход материала (стружка, мелкая фракция) на 1 тонну брикетов - в соотношении 1:5-5-1:15.

Производительность пресса - 600 кг/чу мощность привода - 45 кВт, Число оборотов винта - 885 мин~ плотность брикета - 1300 кг/м3, влаж­ность прессуемой массы - до 10 теплота сгорания брикетов - 4100-4700 Ккал/кг (17180-19695 кДж/кг), зольность - 0,7 %.

Пресс Novo - Bait Р-52 фирмы Vaion - Копе (Финляндия) предна­значен для брикетирования мелких частиц древесины влажностью до 15 %. Содержание коры в древесной массе не должно превышать 30 %. Брикеты прессуют без добавления связующих веществ при удельном давлении 100- 200 МПа (1000-2000 кг/см2), которое создает винтовой конвейер (шнек) при температуре матрицы 300-350 °С. Плотность брикетов 1100-1250 Кг/м3, что обеспечивает их сохранность при хранении и транспортировке. Брикеты сечением 52*52 мм и длиной 250-400 мм легко упаковываются и укладываются на поддоны. Выход полноформатного брикета не более 95 %.

Производительность пресса 300-350 кг/ч мощность привода - 37 кВт; частота вращения винта - 850 Мин1; скорость выхода брикета из пресса - 1,6-3,0 м/мин масса пресса ~ 1270 кг; габариты пресса: 1,6x0,75*1,5 м. Продолжительность работы шнека (до его восстановления или замены) - 40 тонн брикетов.

Японская фирма Takeuchi Machinery выпускает пресс Т-90Е. На этом прессе, по заявлению фирмы, можно брикетировать мелкие древес­ные отходы, кору, шлифовальную пыль, стружку, обрезки фанеры, рисо­вую шелуху, ореховую скорлупу, стебли культурных растений. Топливные брикеты могут изготавливаться и из смеси отходов, при этом смесь необ - ходимо поддерживать в однородном состоянии, а при изменении состава исходного сырья заменять формирующую головку (матрицу). Брикеты, из­готовленные целиком из коры, имеют несколько большую теплоту сгора­ния, чем с древесины.

Отходы предварительно измельчают до фракции не более 6,3 мм и сушат до влажности 8 %. Брикет в прессе формируется винтовым конвейе­ром с высоко-температурным нагревом матрицы, способом непрерывного прессования. Деление на мерные отрезки производится после пресса спе­циальным устройством. Брикеты круглой или квадратной формы с внут­ренним отверстием имеют длину 280 мм. Влажность брикетов 4,53 %, зольность 1,97 %.

Производительность пресса - 5 гит/мин или 300 шт/ч (690 кг/ч); мощность привода - 75 кВт число оборотов винта (шнека) - 450 мин Температура формирующей головки (матрицы) - 250-300 °С; влажность исходной массы - 6^8 % диаметр брикета - 90 мм или сечение 90*90 мм, Длина - 280 мм, масса - 2,3 кг.

По данным фирмы срок работы формирующей головки (матрицы) и винтового конвейера (шнека) составляет 20 дней, после чего их восста­навливают или заменяют новыми.

Известен шнековый пресс фирмы Pres-To-Lu Stoker Juel (США) производительность которого 800 кг/ч; мощность привода - 75 кВт; диа­метр брикета 95 мм или 28 мм, плотность брикета - 1070-1100 кг/м3, а также пресс ABC Series 487 (Англия) производительностью 25-50 брике­тов в час (размер брикета 38*71*91 мм).

Основные параметры шнековых прессов, выпускаемых в нашей стране и на Украине, приведены в таблице 14.

К четвертой группе относятся пресса, где древесное сырье уплотня­ется между вращающимися вальцами со специальным углублением, при­дающим форму брикету.

Наиболее широко применяются поршневые (штемпельные) и винто­вые (шнековые) пресса. На рис. 5 и рис. 6 показаны схемы таких прессов.

В штемпельных прессах (рис. 5) материал поступает в камеру 1 и при движении поршня 2 проталкивается в матрицу 4, затем поршень воз­вращается назад и проталкивает следующую порцию материала и так да­лее, пока пространство в матрице полностью не заполнится.

После этого начинается процесс прессования. Давление от поршня передается на исходную массу и происходит выталкивание брикета. Тол­щина брикета в данном случае зависит от объема камеры. По длине мат­ричный канал сужается и за счет этого происходит поперечное уплотне­ние брикетов. Давление прессования зависит от сил сопротивления трения в матричном канале, поэтому оно не является постоянным.

Удельное усилие прессования достигает 1000-1300 кг/см2, число хо­дов поршня 60-90 в минуту.

Таблица 14 Показатель Пресс Жукове ко - « Го завода Пресса фирмы «Жаско» Пресс ПКТИ- леспром ЕВ-350, Г. Чер­кассы УБО-1 УБО-2 Производитель­ность, кг/ч 3 т/смену 1500- 3000 500-750 250-300 350-400 Установленная мощность, кВт 42-44 55 58,2 45 64 Число оборотов шнека, мин'1 800 735° — 600 — Влажность сырья, % 5-8 6-12 5-12 До 10 Сечение брикета, мм 50x50 Диаметр 50 50x50 50x50 Диаметр внутрен­него отверстия, мм Отверстие имеется 15-19 15-20 Плотность брике­тов, кг/м3 1100-1200 — 1245 1100-1300 1100 Способ загрузки сырья Шнековый конвейер Насыпью Шнековый конвейер — Масса, кг 1200 2750 1150 2240 1200 Габариты, м 2,3x0,5*1,15 2,85х1,2х 1,72 1,45x1,45x1,7 4,1хЗ,2х 1,46 1,7х1,8х 1,7 Крупность частиц, лш — — До 8 До 5 До 8 Состав установки: Пресс, бункер питатель, дозатор Пресс, загрузочная воронка Пресс, сорти­ровщик, бункер питатель доза­тор, вытяжка с Делителем Пресс

Примечание; Пресс 3-канальный с указанным числом оборотов вала двигателя.

І

Г /
-------------

X

XX

О

Матрица

Поверхность брикетов под влиянием температуры покрывается бле­стящей глянцевой коркой.

Вследствие разности температуры по сечению брикета, в брикете на выходе из пресса появляются внутренние напряжения, а так как ограниче­ний пространства, в котором находился брикет, больше нет, то происхо­дит быстрое упругое расширение горячего брикета, что приводит к появ­лению глубоких трещин.

Для получения прочного брикета штемпельные пресса, кроме водя­ного охлаждения, оснащаются специальными охладительными желобами. Охлаждение брикетов при продвижении по желобу приводит к снятию внутренних напряжений, а механическая прочность брикета при этом уве­личивается.

Загрузка

Бримт

Шнек

Рис. 6. Пресс шнековый: 1 - загрузочное окно; 2 - ворошитель; 3 - камера; 4 -________ Цилиндрический; 5 - шнек конический; 6 - канал матрицы; 7 - коническая втулка; 8 - втулка; 9 - нагревательные элементы; 10 - термопара

ЬХ^г*

По мере заполнения камеры 3 шнек 4 подает исходную сухую смесь в коническую часть канала матрицы, где происходит ее прессование, и вы­давливание в цилиндрическую часть канала. Усилия от прессующего 5

В шнековых прессах (рис. 6) исходная смесь проходит в загрузоч­ном окне 1 через ворошитель 2 и ссыпается в камеру 5. В камере 3 распо­ложен вращающийся подающий шнек 4 цилиндрической формы. К этому Шнеку, соосно, примыкает конический прессующий шнек 5, свободный ко­нец которого входит в канал матрицы. Рабочий канал матрицы 6 состоит из конической части (втулки) 7 (на входе), плавно переходящей в цилинд­рическую или квадратную (две втулки) часть 8 (на выходе).

Шнека действуют в осевом направлении (горизонтальная плоскость) и в вертикальной плоскости. Эти усилия уплотняют смесь по всему сечению. Коническое исполнение хвостовика прессующего шнека также способст­вует повышению плотности брикета. В некоторых моделях прессов хво­стовик цилиндрического исполнения, что приводит к снижению качества брикетов. Величину конусности шнека и втулки выбирают с учетом ко­эффициента трения древесины по металлу. Оптимальный угол конуса на­ходится в пределах 6-12°.

В конической части канала матрицы происходит формирование плотности брикета. Давление достигает 1500-2100 кг/см2. На коническую поверхность втулки 7 канала матрицы действуют большие усилия, вслед­ствие чего возникают силы сопротивления в виде сил трения. Для умень­шения сил трения канал матрицы находится в постоянно нагретом состоя­нии. Образование брикета и перемещение его по матричному каналу свя­зано со значительными тепловыделениями. Брикеты на выходе из матри­цы имеют температуру 80-90 °С.

Температура нагрева матрицы устанавливается для каждого режима прессования, который зависит от породы древесины, крупности и влажно­сти частиц, наличия коры и пр. Величина этой температуры находится в пределах 200-350 °С. Поэтому наружная поверхность брикета приобретает блестящий коричневый цвет. На поверхности образуется защитный гидро­фобный слой (поверхность обуглена). Науглероженный (обугленный) слой является своего рода смазкой и способствует более легкому проталкива­нию брикета внутри матрицы.

Под действием высокого давления и температуры в камере прессо­вания выделяются газы (испаряется часть влаги, происходит выделение лигнина и пр.). Выделяемые газы удаляют с помощью вытяжки.

Из матрицы брикет выходит непрерывной лентой и поступает на де­лительное устройство, где формируется длина брикета. Если в технологии предусмотрена распиловка и обрезка торцов брикетов, то лента может иметь длину до 1200 мм.

Полученные брикеты или ленты складируют для остывания ряд че­рез ряд на 2 часа. Затем брикеты расфасовывают в отдельные пакеты ве­сом 6-8 кг и отправляют на склад (ленты предварительно подаются к тор­цовочному станку, где их распиливают на мерные отрезки).

Прочность брикета зависит от влажности и крупности частиц, температуры материала и Матрицы, усилия прессования, интенсивности подачи исходной смеси в камеру пресса, величины конусности канала мат­рицы и прессующего шнека.

Производительность шнекового пресса может быть рассчитана по формуле:

Tf = 15 ;r D2 Kk T N Y Y/ кг/ч (И)

Где, D - диаметр конусного шнека в большем основании, мм; Кк - коэффициент конусности шнека, равен 0,60-0,65; П - число оборотов шнека, мин'1; T - шаг витков шнека, мм;

У - удельный вес прессуемого материала, т/м39 для древесных сухих

Опилок, 7 ~ 0,16-0,18; ¥ - коэффициент наполнения межвитковых впадин шнека (обьем про­странства между шнеком и конусной втулкой матрицы в которой находится шнек).

*=V0/V, m, (12)

V9M - объем конусной втулки, см3

V, m = l-nLRt+Rx-R1+Rl (13)

Rj; R2 - радиусы, соответственно большого и малого основания ко­нусной втулки, см; L - длина втулки, см; Ушн - объем шнека, см3.

(14)

Fit г2 - радиус, соответственно большого и малого основания конуса шнека;

Z - количество витков на шнеке, Z = L/T. Среднее значение объема одного витка

VmmKa=B-S = B^R2-r2) (15)

В - толщина витка, обычно равна 0,8-1,0 см; Ry Г- внешний и внутренний радиус витка, мм, обычно разница ра­

Диусов составляет 1,0-1,3 см; У0 - объем пространства, занимаемого опилками, см3.

TOC o "1-3" h z Уо = У, т-Уш* (16)

Определим производительность шнекового пресса на примере для следующих условий:

Число оборотов шнека, мин1 - 600

Шаг витков, см - 4,0

Толщина витка, см - 1,0

Высота витка, см - 1,3

Длина втулки и шнека, см - 23,5

Диаметр большого основания конусной втулки, см - 9,7

Диаметр меньшего основания конусной втулки, см - 6,7

Диаметр конусного шнека: у большего основания, см - 7,8

У меньшего основания, см - 5,0

1. Объем конусной втулки равен:

Km = 1/3-3,14-23,5-(4,852 + 4,85• 3,3+ 3,32)= 1239,58 см3.

2. Объем шнека (формула 14) составит:

Ушн = 1/3 • 3,14 • 23,5 • (з,92 + 3,9 • 2,5 + 2,52)+1,0 • 3,14 • (4,22 - 3,22 )= 883,44 см3.

3. Объем свободного пространства, которое занимают опилки в паре шнек - втулка, см3

Уо = уш - Уш„ = 1239,58 - 883,44 = 356,14

4. Коэффициент заполнения шнекового пространства:

* = Уо/Увт = 356,14/1239,58 = 0,287

5. Производительность пресса будет равна (формула 11):

П = 15-3,14-0,0932 0,64 0,04-600 05287 (0,16-0Д8)-103 =

= 286-324 кг/ч.