Способ приготовления водоугольной суспензии

 

Сущность изобретения: предварительно дробленный уголь, воду и реагент-пластификатор подают на мокрое измельчение в мельницу, получают суспензию, в которой дополнительно измеряют зольность угля. Суспензию на два потока. Один поток подают на классификацию по крупности на надрешетный продукт и подрешетный продукт. Второй поток смешивают с надрешетным продуктом классификации и подают на циркуляцию, на стадию мокрого измельчения при величине количества второго потока, обратно пропорциональной зольности угля в суспензии. 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к способам приготовления водоугольной суспензии, используемым в угольной промышленности.

Известен для приготовления водоугольной суспензии (ВУС) высокой концентрации (60% тв. частиц), в котором предложено использовать шаровую мельницу (ШМ), в которую подают уголь, воду и диспергирующий агент (ДА). В процессе обработки большая часть угля истирается, а крупные частицы отделяются от основного потока ВУС благодаря эффекту мокрой классификации. Поток ВУС, содержащий крупные частицы, смешивают с частью готовой ВУС и направляют в рецикл. Установка приготовления ВУС работает по следующей схеме. Исходный уголь из дозировочного бункера поступает на транспортер для подачи в ШМ. Параллельно в ШМ по трубопроводу подают воду с добавленным к ней ДА.

Из ШМ, работающей в непрерывном режиме, первоначально ВУС поступает в классификатор (КФ), с верха которого отделяется поток ВУС с крупными частицами угля, направляемый в емкость I некондиционной ВУС, а и нижней части КФ основной поток ВУС поступает в емкость II кондиционной ВУС. Емкость II снабжена двумя отводами: для подачи части суспензии на смещение в емкость I и для подачи остального количества суспензии в линию готовой ВУС соответственно. Некондиционная ВУС из емкости I подается на вход ШМ. Для целей управления процессом приготовления установлены расходомеры на потоках: воды, ДА, ВУС в емкость I, готовой ВУС рецикла некондиционной ВУС. Регуляторы расхода установлены на линиях рецикла и готовой ВУС.

Известен также метод контроля за скоростью подачи суспензии при ее получении "мокрым" способом.

Согласно этому способу для получения стабильной ВУС, не содержащей крупных частиц, используют технологическую схему, которая позволяет осуществить контроль за скоростью потока ВУС в линии циркуляции шаровой мельницы и скоростью потока готовой ВУС, содержащей тонкоизмельченный уголь. Уголь, вода, диспергирующий агент и рециркулят поступают для мокрого измельчения в шаровую мельницу. Затем в мокром классификаторе происходит разделение ВУС на два потока, содержащих мелкие (поток А) и крупные (поток Б) частицы. Поток А поступает в емкость для хранения, из которой часть ВУС направляется в промежуточную емкость. Скорость потока из емкости хранения контролируется путем подачи сигнала через регулятор и стабилизатор перед поступлением в смеситель.

Таким образом регулируется подача ВУС в качестве товарного продукта. Поток Б из классификатора смешивается в частью потока А и поступает в промежуточную емкость. Из промежуточной емкости образовавшаяся ВУС рециркулируется и подается в шаровую мельницу вместе с исходным углем. Скорость потока этой ВУС контролируется сигналом с соответствующего регулятора.

Недостатками описанных выше способов является высокая энергоемкость процесса приготовления вследствие того, что мокрой классификации подвергается весь объем приготавливаемой суспензии и на рециркуляцию подается часть готовой суспензии.

Кроме того, при реализации указанных способов не учитывается зольность угля в суспензии, что приводит к изменению гранулометрического состава угля в суспензии и, следовательно, к нарушению стабильности готовой ВУС.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно снижение энергоемкости процесса приготовления и сохранение стабильности суспензии при изменяющейся зольности угля в суспензии.

Поставленная цель достигается тем, что дополнительно измеряют зольность угля в суспензии и разделение приготовленной суспензии на два потока осуществляют непосредственно после мокрого измельчения, при этом один из потоков подают на классификацию по крупности, а второй смешивают с надрешетным продуктом классификации и направляют на циркуляцию, причем величина второго потока обратно пропорциональна зольности угля в суспензии.

Таким образом, новым в способе является: дополнительное измерение зольности угля в суспензии; изменение последовательности проведения операции разделения приготовленной суспензии на два потока: не после процесса классификации суспензии, как в аналоге и прототипе, а непосредственно после приготовления в шаровой мельнице, т.е. до процесса классификации; в результате изменения последовательности операций на классификацию подают часть свежеприготовленной суспензии; на циркуляцию направляют другую часть свежеприготовленной неклассифицированной суспензии в смеси с надрешетным продуктом классификации; величина указанной выше части свежеприготовленной суспензии обратно пропорциональна зольности угля в суспензии.

Дополнительное измерение зольности угля в суспензии позволяет оперативно иметь управляющий сигнал для определения величины части свежеприготовленной суспензии, смешиваемой с надрешетным продуктом классификации и в составе циркуляционного продукта направляемой в шаровую мельницу на повторное измельчение. Опыт эксплуатации углепровода Белово-Новосибирск и данные исследования по приготовлению водоугольной суспензии на опытной установке при обезвоживающей фабрике шахты "Инская" и Беловской ГРЭС показали, что зольная часть углей марок Г и Д, добываемых в Беловском районе, представлена в основном легкоразмокаемой породой. В процессе мокрого измельчения угля порода очень быстро превращается в микронные частицы, которые обеспечивают высокую стабильность водоугольной суспензии. Обработка данных лабораторных, полупромышленных исследований и промышленной эксплуатации углепровода показывают, что существует тесная корреляционная связь между зольностью угля в суспензии и выходом кл.+3 мкм. Величина коэффициента корреляции между зольностью (А^d) и выходом кл.+3 мкм (R₃) колеблется от -0,70 до -0,90. В то же время снижение зольности угля влечет уменьшение выхода микронных частиц, что приводит к снижению стабильности ВУС.

Таким образом, в процессе приготовления необходимо иметь оперативную информацию о величине зольности угля, чтобы за счет увеличения или уменьшения циркуляционной нагрузки в зависимости от зольности поддерживать гранулометрический состав угля в суспензии на постоянном уровне, а это в свою очередь обеспечивает сохранение стабильности водоугольной суспензии.

Изменение последовательности проведения операции разделения приготовленной суспензии на два потока: не после процесса классификации суспензии (как в аналоге и прототипе), а непосредственно после приготовления в шаровой мельнице, т.е. до процесса классификации позволяет снизить нагрузку на классификационный аппарат. Как показывает опыт работы на углепроводе Белово-Новосибирск и испытания на опытной установке, процесс классификации высоковязкой высококонцентрированной водоугольной суспензии по граничному зерну энергоемкая и технологически сложная операция. Достаточно отметить, что расход электроэнергии составляет 1-1,2 кВт/м³ ВУС при эффективности классификации по граничному зерну разделения 500 мкм 70-90%. Поэтому изменение последовательности операций разделения приготовленной суспензии на два потока и классификации по крупности позволяет снизить нагрузку на классификационный аппарат, что приводит к снижению энергоемкости процесса приготовления и повышению эффективности процесса классификации.

Направление на циркуляцию части свежеприготовленной суспензии в смеси с надрешетным продуктом классификации обеспечивает снижение энергоемкости процесса приготовления суспензии за счет снижения объема суспензии, направляемой на классификацию, и, кроме того, способствует повышению эффективности процесса классификации.

Установление величины части свежеприготовленной суспензии, направляемой на циркуляцию, обратно пропорционально зольности угля в суспензии, обеспечивает поддержание гранулометрического состава угля на постоянном уровне, а следовательно, сохраняется стабильность суспензии при изменении зольности.

При производительности мельницы Q_т (т/ч) по исходному углю и эффективности классификации Е величина циркуляционного продукта будет равна Q_ц= + + - 1Q_т, (1) где К - коэффициент пропорциональности (К = 0,2-0,6, в зависимости от марки угля); А_о^d - минимальное значение зольности угля, обеспечивающее стабильность водоугольной суспензии для выбранного реагента-пластификатора (для реагента-пластификатора НФУ (ТУ6-14-19-647-85) А_о^d = 12%; для реагента-пластификатора на основе технического лигносульфоната (ЛСУ) А_о^d = 10% и на основе УЩР А_о^d = 8%); A^d - измеренная зольность угля в суспензии;
α - константа скорости измельчения, зависящая от условий измельчения (для шаровой двухкамерной мельницы α = 15-30);
Т - период прохождения материала через мельницу, равный (здесь Q - объемная производительность мельницы по суспензии, V_р - рабочий полезный объем мельницы).

В уравнении (1) в квадратных скобках слагаемые определяют:
1) величину второго потока суспензии, направляемого на смешение с надрешетным продуктом классификации и на циркуляцию;
2) часть надрешетного продукта, составляющую крупный класс (выше граничного зерна классификации);
3) часть надрешетного продукта, состоящую из частиц угля меньше граничного зерна разделения.

На чертеже представлена технологическая схема для реализации предложенного способа.

Предварительно дробленный уголь, вода и реагент-пластификатор дозированно подаются в шаровую мельницу 1. В шаровой мельнице происходит измельчение угля до кл.0-250 (500) мкм с одновременным перемешиванием с водой и реагентом-пластификатором. Из мельницы полученная водоугольная суспензия поступает в зумпф 2. В этот момент производят измерение зольности угля в суспензии. Зумпф 2 снабжен двумя патрубками, через которые суспензия двумя насосами 3 и 4 разделяется на два потока. Один из потоков направляется на классификационное устройство 5, а второй поток через регулирующий клапан 6 направляется на смешение с надрешетным продуктом классификации в емкость 9, из которого поступает на циркуляцию в шаровую мельницу. Величина этого потока измеряется и устанавливается обратно пропорционально измеренной зольности угля в суспензии. Подрешетный продукт классификации, не содержащий зерен крупнее заданной величины (250-500 мкм), поступает в зумпф 7 и в качестве готового продукта насосом 8 откачивается на хранение или непосредственно потребителю.

Реализация предлагаемого способа по указанной технологической схеме обеспечивает снижение энергоемкости процесса приготовления и сохранение стабильности суспензии при изменяющейся зольности угля.

Достижение поставленных целей подтверждается следующими примерами выполнения способа. На опытной установке при ОФ шахты "Инская" и Беловской ГРЭС установлена двухкамерная шаровая мельница типа 1456А с дозирующим оборудованием для подачи угля, воды и реагента пластификатора. Техническая характеристика мельницы представлена ниже.

Диаметр барабана, м 1,5
Длина барабана, м 5,6
Рабочий объем, м³ 8
Частота вращения, об/мин 29
Масса мелющей загрузки, т 11
Мощность привода, кВт 125
Производительность по
исходному углю (сухому), т/ч 3-5
Из мельницы приготовленная ВУС самотеком сливается в зумпф, из которого одним насосом часть суспензии подается на классификационное устройство (дуговой грохот) с щелью 1,0 мм. Зерно разделения на дуговом грохоте составляет половину размера щели, т.е. 0,5 мм. Остальная часть суспензии другим насосом подается в камеру приема надрешетного продукта, где смешивается с последним, сливается в отдельную емкость и специальным насосом подается в голову процесса, т.е. в шаровую мельницу. Подрешетный продукт в виде готовой водоугольной суспензии из камеры приема подрешетного продукта самотеком сливается в специальный зумпф, откуда насосом подается в аккумулирующую емкость (V = 400 м³). После накопления достаточного количества ВУС подается на сжигание на Беловскую ГРЭС.

Технологические режимы, опробованные при работе опытной установки, представлены в табл. 1(уголь заданной зольности предварительно накапливается в аккумулирующем бункере).

Результаты приготовления ВУС по указанным режимам представлены в табл. 2.

Как видно из результатов приготовления, изменение величины возвращаемой суспензии, а она составляет основную часть циркулирующего продукта, обратно пропорционально зольности угля в суспензии позволяет сохранить гранулометрический состав угля в ВУС и стабильность суспензии при изменяющейся зольности.

Формула изобретения

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОДОУГОЛЬНОЙ СУСПЕНЗИИ, включающий дозированную подачу предварительно дробленого угля, воды и реагента-пластификатора на мокрое измельчение в мельницу с получением суспензии, классификацию полученной суспензии по крупности на надрешетный продукт и подрешетный продукт, разделение суспензии на два потока, циркуляцию надрешетного продукта классификации вместе с одним из потоков на измельчение, отличающийся тем, что в полученной в мельнице суспензии дополнительно измеряют зольность угля и разделение суспензии на два потока ведут непосредственно после мокрого измельчения с последующей подачей одного из потоков на классификацию, а другого потока после смешивания с надрешетным продуктом классификации - на циркуляцию на стадию мокрого измельчения при величине количества второго потока, обратно пропорциональной зольности угля в суспензии.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2