Способ получения пылеугольного топлива и установка для осуществления способа

Изобретение относится к области химической промышленности, направлено на совершенствование технологии производства пылеугольного топлива и может быть использовано в энергетике, металлургии и других отраслях народного хозяйства. Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения пылеугольного топлива, включающем дробление, помол и сушку топлива в процессе помола, к дробленому углю перед помолом добавляют в соотношении от 1:0,25 до 1:0,75 полукокс из бурых углей, лигнита или торфа, адсорбирующий в мельничном пространстве внешнюю влагу угля. Установка для производства пылеугольного топлива включает бункер угля с дозатором, дробилку, мельницу, сепаратор и бункер пылеугольного топлива, бункер полукокса, который установлен с возможностью подачи полукокса непосредственно в мельницу. Технический результат заключается в уменьшении энергопотребления за счет исключения энергозатрат на получение горячего газообразного теплоносителя и в повышении экологической безопасности. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к области химической промышленности, направлено на совершенствование технологии производства пылеугольного топлива и может быть использовано в энергетике, металлургии и других отраслях народного хозяйства.

Известна технология получения пылеугольного топлива (крупностью менее 80-200 мкм) для сжигания в топках котлоагрегатов с целью получения тепла и электроэнергии, для вдувания в горн доменных печей с целью сокращения на 20-40% расхода кокса при выплавке чугуна, а также для газификации в газогенераторах с получением различных видов синтетических газов.

Традиционные способы получения пылеугольного топлива включают дробление исходного угля, его сушку перед помолом или во время помола в мельничном пространстве для обеспечения нормальных условий работы мелющих устройств ("Нормы расчета и проектирования пылеприготовительных установок". - М.: Машгиз, 1952, 275 с.).

Для сушки угля в мельницу подается специального подготавливаемый горячий газообразный теплоноситель - нагретый воздух или продукты горения топлива. Полученная в мельнице угольная пыль выносится теплоносителем из мельничного пространства в устройства для отделения угольной пыли (сепаратор), из которого поступает в бункер. Отработанный теплоноситель, пройдя через аппаратуру для очистки от пыли и других вредных веществ до санитарных норм, выбрасывается частично в атмосферу, частично направляется для регулирования температуры исходного теплоносителя.

Однако эти способы имеют ряд недостатков. Так, наличие многих компонентов, связанных с приготовлением, отделением и очисткой газообразного теплоносителя, усложняют технологическую схему получения пылеугольного топлива. Способы экологически небезопасны за счет выброса отработанного теплоносителя в атмосферу. Способы предусматривают большие энергозатраты.

Известна технологическая схема установки для получения пылеугольного топлива ("Нормы расчета и проектирования пылеприготовительных установок". - М.: Машгиз, 1952, 275 с.). Установка включает бункер угля, шибер бункера, дозировочный бункер, мельницу, сепаратор, коллектор горячего воздуха и коллектор пылевоздушной смеси.

Известна также установка конструкции фирмы "Бабкокс энд Вилькокс" для приготовления и вдувания пылеугольного топлива в доменную печь, которая состоит в основном из бункера угля, подогревателя, мельницы, дозировочного бункера, циклона-сепаратора, распределителя угля и бункера угольной пыли.

Недостатками таких установок являются их сложность, наличие вредных выбросов в атмосферу вместе с отработанным теплоносителем и высокая энергоемкость из-за энергозатрат на получение горячего газообразного теплоносителя.

Изобретение решает задачу упрощения способа получения пылеугольного топлива, повышение эффективности.

Технический результат при использовании изобретения заключается в уменьшении энергопотребления за счет исключения энергозатрат на получение горячего газообразного теплоносителя, в повышении экологической безопасности.

Указанный технический результат достигается тем, что при способе получения пылеугольного топлива, включающего дробление, помол и сушку топлива в процессе помола, к дробленному углю перед помолом добавляют в соотношении от 1:0,25 до 1:0,75 полукокс из бурых углей, лигнита или торфа, адсорбирующий в мельничном пространстве внешнюю влагу угля, а установка для получения пылеугольного топлива, включающая бункер угля с дозатором, дробилку, мельницу, сепаратор и бункер пылеугольного топлива, оснащена бункером полукокса, установленным с возможностью подачи полукокса непосредственно в мельницу.

На чертеже схематически изображена установка для осуществления способа получения пылеугольного топлива. Она включает бункер угля 1, дробилку 2, мельницу 3, сепаратор 4, бункер пылеугольного топлива 5, бункер полукокса 6 и дозаторы 7. Бункер полукокса 6 установлен таким образом, чтобы полукокс из него подавался непосредственно в мельницу 3.

Способ получения пылеугольного топлива осуществляется следующим образом.

Рядовой уголь, имеющий, как правило, влажность выше 6%, из бункера 1 через дозатор 7 подается на дробилку 2, где предварительно измельчается, а затем - в мельницу 3, куда одновременно подается и полукокс из бункера 6 через второй дозатор 7. Буроугольный полукокс подается в соотношении "уголь-полукокс" от 1:0,25 до 1:0,75. Полукокс обладает высокой адсорбционной способностью и является в то же время топливом с высокой теплотой сгорания. При смешении дробленого угля с полукоксом в мельничном пространстве происходит адсорбация внешней влаги частиц угля полукоксом. Адсорбированная влага остается внутри объема частиц полукокса и нормальный режим работы мелющих устройств не нарушается. Измельченная смесь угля и полукокса через сепаратор 4 поступают в бункер 5 для дальнейшего использования в качестве пылеугольного топлива.

Таким образом устраняется необходимость проведения предварительной сушки угля теплоносителем и, соответственно, нет потребности в получении газообразного теплоносителя в аппаратуре для отделения теплоносителя от пылеугольного топлива и очистки отходящих газов.

Проведенные эксперименты показали, что при смешении угля с полукоксом в соотношении "уголь-полукокс" от 1:0,25 до 1:0,75 внешняя влажность угля снижается с 8 до 2,0-2,5%. При этом нормальный режим работы мелющих устройств не нарушается. При дальнейшем уменьшении доли полукокса в смеси для адсорбации внешней влаги угля требуется период выдержки до 15-20 мин. Следовательно, для использования в качестве сушила мельничного пространства необходимо иметь смесь "уголь-полукокс" в соотношении от 1:0,25 до 1:0,75.

Кроме того, в ходе промышленных экспериментов по вдуванию полукокса в горн доменной печи Западно-Сибирского металлургического комбината было установлено, что полукокс обладает повышенной абразивной способностью по сравнению с углями, что приводит к ускорению износа транспортных коммуникаций (Слепцов Ж.Е., Гусаров А.К., Ашпин Б.И., Динельт В.М., Школлер М.Б., Эльберт Э.И. Опыт вдувания в доменную печь полукокса из бурых углей. - БНТИ. Черная металлургия, 1975, № 2, с.37-40). Изучение этого вопроса показало, что при смешении угля с полукоксом до соотношения 1:1 достигается полное нивелирование абразивного воздействия полукокса. Дальнейшее участие полукокса в смеси приводит к увеличению ее абразивного воздействия.

Одновременно было установлено, что полукокс в смеси с углем, благодаря своей высокой химической активности, оказывает интенсифицирующее воздействие на процесс сгорания (окисления) угля.

Максимум скорости реакции сгорания, превышающий максимальную величину скорости сгорания самого полукокса в 1,5 раза и максимальную величину скорости сгорания угля более чем в 6 раз, достигается при соотношении в смеси угля и полукокса 1:1 (см. табл.1).

Таблица 1 Кинетика окисления топлива кислородом
Топливо	Константа скорости реакции окисления W/10-2 мин-1, при температуре, °C
200	250	350	400	450	500
Уголь	0,0	0,0	1,0	1,5	1,8	2,0
Полукокс	2,0	7,0	8,5	3,0	1,0	0,0
Уголь:полукокс=3:1	1,0	2,0	3,5	3,0	13,0	0,0
Уголь:полукокс=1:1	1,0	2,0	4,0	4,0	13,0	0,0
Уголь:полукокс=1:3	1,5	5,0	8,0	6,0	2,0	1,0

Таким образом, по совокупности полезных признаков (адсорбционная сушка в мельничном пространстве, оптимизация абразивного воздействия и интенсификация процесса окисления топлива) оптимальным составом топливной смеси следует считать соотношение угля и полукокса от 1:0,25 до 1:0,75.

При этом технологическая схема установки для производства пылеугольного топлива (см. чертеж) существенно упрощается за счет исключения компонентов, связанных с приготовлением, отделением и очисткой газообразного теплоносителя, исключаются энергозатраты на получение горячего газообразного теплоносителя и повышается экологическая безопасность установки за счет отсутствия сброса отработанного теплоносителя в атмосферу.

Следует отметить, что технология термоокислительного пиролиза позволяет перерабатывать широкий спектр топлив, таких как бурые угли, лигниты, торф с получением полукокса с такой же как и у полукокса высокой химической активностью, адсорбционной способностью и удельной теплотой сгорания из всех этих топлив (Химическая технология твердых горючих ископаемых / Под ред. Г.Н.Макарова и Г.Д.Харламповича. - М.: Химия, 1986. - 496 с.). Полукоксы из лигнита и торфа наряду с полукоксом могут быть эффективно использованы для получения пылеугольного топлива.

1. Способ производства пылеугольного топлива, включающий дробление, помол и сушку угля в процессе помола, отличающийся тем, что к дробленому углю перед помолом добавляют в соотношении от 1:0,25 до 1:0,75 полукокс из бурых углей, лигнита или торфа, адсорбирующий в мельничном пространстве внешнюю влагу угля.

2. Установка для получения пылеугольного топлива, включающая бункер угля с дозатором, дробилку, мельницу, сепаратор и бункер пылеугольного топлива, отличающаяся тем, что она оснащена бункером полукокса, установленным с возможностью подачи полукокса непосредственно в мельницу.