Введение к работе
Актуальнооть теки. Потребности рынка в топливном торфе только для России с 1995 г. по 2000 г. предполагают увеличение производства на 17%, брикетов на 257., что может оказаться весьма занижен-ным по причинам сокращения добычи и роста цен на традиционные энергоносители (природный газ, нефть, уголь, электроэнергию).
Широкий диапазон варьирования показателей качества торфяных брикетов (прочностные.свойства, содерзкание влаги) является.причиной противоречивых экономических оценок в системе " производство--потребление". Так со стороны производителя увеличение влажности брикета с 10Z до 25%(наиболее часто встречающиеся отклонения)приводит к увеличению кажущегося обьёма производства на 70Х. Со стороны потребителя такое увеличение влажности вызывает снижение удельиой теплоты сгорания,являющегося основным показателем потребительского качества, а следовательно приводит к увеличению результирующих затрат системы "производство-потребление" в целом на 17 X. Отсюда возникает необходимость принятия мер стабилизации качества торфяного брикета до использования его потребителем.
Несмотря на значительные успехи научно-практического совершенствования торфобрикетного производства, процесс брикетирования остается весьма энергоемким и трудоемким. Наибольшей энергоемкостью обладает собственно операция прессования,на которую расходуется 50 Z всей затраченной энергии , что в среднем составляет 25 кБтч/т. В то же время теоретические исследования предполагают затраты энергии всего в 1,2 - 2,5 кВтч/т (по данным Б. А. Богатова) с учетом технологических потерь. Такая разница в оценке теоретических и практических энергозатрат на формирование брикета требует проведения дополнительных исследований и поиск путей снижения энергоемкости процесса брикетирования.
Необходимость срочного увеличения производства торфяных брикетов при стабилизации их качества во времени и снижение энергоемкости производства делает актуальной задачу совершенствования процесса прессования торфа.
Цель и задачи работы. Целью настоящей работы является разработка и обоснование энергосберегающего способа повышения качества
- 4 -торфяных брикетов, способных сохранять потребительские свойства при хранении, транспортировке и смігашш. Исходя из поставленной цели решались следующие основные вадачи:
адаптация типовых и разработгл новых методов исследования энергетических параметров прессования, структуры и физико-ыехаиа-ческих свойств готовой продукцда ;
теоретико-экспериментальное обоснование методов определения энергоемкости структурообразования торфяного брикета и оценки эффективности технологических режимов брикетирования ;
установление закономерности связи прочностных свойств торфяного брикета с энергетическими параметрами и комлексным показателем прессования торфяного брикета ;
-разработка и обоснование энергосберегающего способа повышения качества торфяных брикетов путем их гидрофобизации ;
-подбор и обоснование антифрикционных, гидрофобиэируюпцос смазок и температурного режима прессования торфа;
- разработка научно-технических решений по реализации предла
гаемого способа повышения качества торфяных брикетов.
Объекты и методы исследования, в качестве объектов исследования были определены : торфяная сушенка с различными свойствами исходного сырья (низинный и верховой виды торфа влажностью 10-302 , зольностью 2-20Х,фракционным составом до 3,0 мм); гидрофобизирую-щие антифрикционные смазки и технологические параметры прессования,
Методы анализа структуры торфяных брикетов экспериментальные, в на стадии разработки метода комплексной оценки процесса прессования и эффективности технологических режимов - графоаналитические с использованием программ ПЭБЫ.
Основными инструментальными методами исследований явились: регистрация силовых и кинематических параметров прессования; микроскопические методы с использованием световой и растровой электронной микроскопии; инфракрасная спектроскопия; стандартные методы определения физико-механических свойств сырья и брикета.
Исследования структуры брикета выполнялось в зональной МНИЛ электронной микроскопии ТвеПИ.
Практическая проверка предлагаемого способа повышения качества торфяных брикетов проведена в условиях работы Вышневолоцкого торфобрикетного завода.
Научная новизна. На основании теоретических обобщений и экспериментальной проверки стадий структурообразования торфяных брикетов установлено:
-механизм формирования стругауры торфяного брикета заключается в изменении структурно-механических свойств дисперсной системы торфа в результате'перехода коагуляциончых контактов межчастичного взаимодействия в точечные, а при совместном действии тепловых полей и сдвиговых напряжений,снижающих энергию перехода одного вида контаїста в другой,возможно формирование фазовых взаимодействий;
- при прессовании гидрофильных дисперсных систем в качестве
показателя, характеризующего структурообразование, предложен ком
плексный показатель, учитывающий одновременно энергетику процес
са и качественные преобразования структуры брикета.
Основные положения .выносимые на защиту:
структура торфяного брикета является продуктом физико-механических преобразований исходной дисперсной системы при неравномерных по объему брикета энергетических затратах, необходимых для формирования контактного взаимодействия различного типа;
удельные энергетические затраты на преобразование объема твердой фазы торфа (энергоемкость структурообразования)определяют формирование физико-механических свойств торфяного брикета;
комплексный показатель прессования (отношение энергоемкости структурообразование к общей энергоемкости прессования) позволяет оценить эффективность процесса при различных технологических условиях брикетирования торфа;
методом повышения прочностных и водостойких свойств торфяного брикета является перенос гидрофобизирующих смазок на внешний слой брикета в процессе прессования при температуре близкой к температуре окружающей среды;
- функциональная связь прочностных свойств брикета с энергоемкостью структурообразования и использование метода искусственной гидрофобизации являются основой способа автоматизации торфобрикетного производства.
фактическая ценность работа Применение разработанного энергосберегающего способа повышения качества позволит производителям торфяных брикетов снизить общие энергозатраты на прессование в среднем до 20%,увеличить плотность брикета почти в 1,5 раэа.проч-
- 6 -ность почти в 4 раза, водостойкость в 7 раз, что в целом повысит-экономичность всей системы "производство-потребление".
Разработанные приборы регистрации кинетики водопоглошения дисперсных твердых тел.использукшдаеся в практике научноисследователь-ских работ,могут быть использованы в учебном процессе,а методы определения энергоемкости структурообразования и эффективности прессования могут использоваться при проведении экспериментальных исследований в областях, связанных с прессованием различных материалов природного органического происхождения и в учебном процессе.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 работ, получено 4 авторских свидетельства на изобретения.
Апробация работы. Результаты исследований по диссертационной работе доложены и обсуждены на семинарах " Динамика технологических машин и автоматов" (каф.ТМЫ,КПИ, 1973-1976Г.г.),"Теоретические основы и процессы переработки торфа" (каф. ьтпт,КПИ,1987-1991г. г.), на XIY (1984г) и XY1 (1988г) научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава,аспирантов и сотрудниковКПИ, ученом совете НЦ "Радченкоторф".
Обьем и структура работы. Диссертация состоит из введения,пяти глав, выводов, приложения, списка использованной литературы из 121 наименований. Работа изложена на 185 страницах, Вгиіючает 146 страниц основного текста, 65 иллюстраций, 20 таблиц и приложение на 13 страницах.
