Способ изготовления формованного твердого топлива
Изобретение описывает способ изготовления брикетированного твердого топлива, включающий следующие стадии: распыление низкокачественного угля, для получения пульверизованного низкокачественного угля; смешивание с нефтяным растворителем для получения обезвоженной суспензии; нагревание и посредством этого обезвоживание суспензии для получения обезвоженной суспензии; отделение нефтяного растворителя от обезвоженной суспензии посредством разделения жидкость - твердое тело для получения кека; нагревание и посредством этого сушка кека, чтобы дополнительно отделить нефтяной растворитель от кека и получить рафинированный уголь в порошковой форме; смешивание рафинированного угля с углем для регулирования свойств в порошковой форме, чтобы регулировать свойства рафинированного угля и тем самым получать исходное сырье для брикетирования, содержащее уголь для регулирования свойств в количестве от 5 до 70 мас.%, в расчете на общую массу брикетируемого исходного сырья, указанный уголь для регулирования свойств имеет свободную насыпную плотность 0,6 кг/л или более и угол естественного откоса 40° или менее, и брикетирование исходного сырья для брикетирования под давлением, для получения брикетированного твердого топлива в форме брикетов. Технический результат заключается в получении брикетированного твердого топлива из низкокачественного угля, обладающего высокой прочностью. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 9 пр., 2 табл.
Область техники
[0001]
Данное изобретение относится к способу изготовления брикетированного твердого топлива (формованного твердого топлива), при этом данный способ использует низкокачественный уголь, такой как лигнит или полубитуминозный уголь, в качестве исходного материала.
Предшествующий уровень техники
[0002]
Низкокачественные угли, такие как лигнит и полубитуминозный уголь, занимают половину мировых ресурсов угля. Предполагается очищать или улучшать такие низкокачественные угли, имеющие содержание влаги от примерно 25 до примерно 65 массовых процентов, и применять их в качестве рафинированных углей, имеющих высокие величины теплотворной способности. В принципе, низкокачественные угли рафинируют посредством размещения низкокачественного угля в нагретый нефтепродукт и испарения воды из низкокачественного угля (обезвоживания).
[0003]
Заявитель данного изобретения предложил способ изготовления брикетированного твердого топлива с применением низкокачественного угля в качестве исходного материала в Патентном документе (PTL) 1.
[0004]
Способ изготовления брикетированного твердого топлива, описанный в Патентном документе (PTL) 1, включает следующие стадии. Первоначально низкокачественный уголь распыляют, чтобы получить пульверизованный уголь (стадия распыления). Пульверизованный уголь смешивают со смешанным нефтепродуктом, содержащим тяжелую нефть и нефтяной растворитель, чтобы получить суспензию (стадия смешивания). Суспензию нагревают и тем самым обезвоживают, чтобы получить обезвоженную суспензию (стадия обезвоживания). Нефтяной растворитель отделяют от обезвоженной суспензии, чтобы получить кек (стадия разделения твердое тело - жидкость). Кек нагревают, чтобы дополнительно отделить нефтяной растворитель от кека и тем самым получить рафинированный уголь в порошковой форме (стадия сушки). Рафинированный уголь объединяют с пульверизованным углем в качестве источника влаги, чтобы увлажнить рафинированный уголь и получить увлажненный рафинированный уголь, имеющий содержание влаги от 3 до 10 массовых процентов, при этом увлажненный рафинированный уголь представляет собой смесь рафинированного угля в порошковой форме и пульверизованного угля (стадия увлажнения). Увлажненный рафинированный уголь брикетируют под давлением при применении двухвальцового пресса для брикетирования, чтобы получить брикетированное твердое топливо, при этом двухвальцовый пресс для брикетирования снабжен множеством карманов (вогнутых форм для брикетирования) на поверхностях вальцов (стадия брикетирования).
[0005]
В соответствии со способом изготовления брикетированного твердого топлива, описанным в Патентном документе 1 (PTL 1), рафинированный уголь после стадии сушки увлажняют, чтобы получить увлажненный рафинированный уголь, имеющий содержание влаги от 3 до 10 массовых процентов, и увлажненный рафинированный уголь брикетируют под давлением. Присутствие влаги делает возможным связывание частиц угля одних с другими более прочным образом. Это делает возможным брикетирование, которое предоставляет брикетированное твердое топливо, обладающее высокой прочностью, без применения связующего, такого как крахмал. Соответственно, способ изготовления брикетированного твердого топлива, описанный в Патентном документе 1 (PTL 1), предоставляет возможность снижения затрат на брикетирование, наряду с предоставлением брикетированного твердого топлива, обладающего высокой прочностью, поддерживаемой на удовлетворительном уровне.
Список ссылок
Патентные документы
[0006]
Патентный документ 1: Публикация нерассмотренной заявки на патент Японии (JP-A) № 2010-116544
Сущность изобретения
Техническая проблема
[0007]
Однако способ изготовления брикетированного твердого топлива, описанного в Патентном документе 1 (PTL 1), все еще может быть улучшен таким образом, чтобы предоставлять более высокую производительность, как описано ниже.
[0008]
Когда материал, подлежащий брикетированию, (исходное сырье для брикетирования) брикетируют при применении двухвальцового пресса для брикетирования на стадии брикетирования, свойства брикетируемого исходного сырья, подаваемого в карманы вальцов сверху, влияет на производительность брикетированного твердого топлива.
[0009]
Рафинированный уголь в порошковой форме, полученный на стадии сушки, обычно включает мелкий порошок размером примерно 0,2 мм, имеющий неопределенную форму частиц, подвергается высокому трению между частицами и имеет плохую текучесть или сыпучесть.
[0010]
Рафинированный уголь, когда он использован в качестве исходного сырья для брикетирования и брикетирован при применении двухвальцового пресса для брикетирования, загружается в карманы при высокой пористости. Для того чтобы получить брикетированное твердое топливо, обладающее высокой прочностью, брикетирование должно быть выполнено в течение более длительного времени, таким образом, чтобы увеличить удаление воздуха, приводя к ухудшенной производительности. Брикетирование, если его выполняют в течение более короткого времени, чтобы избежать ухудшения производительности, не в состоянии предоставлять возможность выполнения удаления воздуха и не в состоянии предоставлять возможность брикетированному твердому топливу, полученному в результате, иметь высокую прочность, поскольку брикетированное твердое топливо не обладает достаточно высокой плотностью.
[0011]
Соответственно, целью данного изобретения является предоставление способа изготовления брикетированного твердого топлива посредством приготовления рафинированного угля в порошковой форме из низкокачественного угля в качестве исходного материала и брикетирования рафинированного угля под давлением, чтобы получить брикетированное твердое топливо, где данный способ может производить такое брикетированное твердое топливо, которое обладает высокой прочностью, при высокой производительности.
Решение проблемы
[0012]
Для того чтобы достигнуть вышеуказанной цели, данное изобретение предоставляет указанные ниже технические средства.
[0013]
Данное изобретение предоставляет, в соответствии с одним аспектом, способ изготовления брикетированного твердого топлива, при этом данный способ включает стадии распыления, смешивания, обезвоживания, разделения жидкость - твердое тело, сушки, регулирования качества и брикетирования. Низкокачественный уголь распыляют на стадии распыления. Пульверизованный низкокачественный уголь смешивают с нефтяным растворителем, чтобы получить суспензию на стадии смешивания. Суспензию нагревают и тем самым обезвоживают, чтобы получить обезвоженную суспензию на стадии обезвоживания. Нефтяной растворитель отделяют от обезвоженной суспензии посредством разделения жидкость - твердое тело, чтобы получить кек на стадии разделения жидкость - твердое тело. Кек нагревают и тем самым сушат, чтобы дополнительно отделить нефтяной растворитель от кека и тем самым получить рафинированный уголь в порошковой форме на стадии сушки. Рафинированный уголь смешивают с углем для регулирования свойств в порошковой форме, чтобы получить исходное сырье для брикетирования на стадии регулирования качества, при этом исходное сырье для брикетирования содержит уголь для регулирования свойств в количестве от 5 до 70 массовых процентов, в расчете на общую массу брикетируемого исходного сырья, и уголь для регулирования свойств имеет свободную насыпную плотность 0,6 кг/л или более и угол естественного откоса 40° или менее. Исходное сырье для брикетирования брикетируют под давлением, чтобы получить брикетированное твердое топливо в форме брикетов на стадии брикетирования.
[0014]
В способе изготовления брикетированного твердого топлива в соответствии с аспектом данного изобретения уголь для регулирования свойств может, кроме того, иметь средний размер частиц от 0,3 до 2,0 мм и такое распределение частиц по размерам, что процентное содержание частиц, каждая из которых имеет размер 2 мм или более, составляет от 5 до 50 массовых процентов, в расчете на общую массу угля для регулирования свойств.
[0015]
В способе изготовления брикетированного твердого топлива в соответствии с аспектом данного изобретения уголь для регулирования свойств может включать по меньшей мере один его вид, выбранный из группы, состоящей из угля, полученного регулированием размера частиц низкокачественного угля, угля, пульверизованного низкокачественного угля и гранулированием пульверизованного низкокачественного угля, и угля, полученного брикетированием рафинированного угля под давлением, чтобы получить брикетированный уголь, распыления брикетированного угля, чтобы получить пульверизованный уголь, и регулирования размера частиц пульверизованного угля.
[0016]
В способе изготовления брикетированного твердого топлива в соответствии с аспектом данного изобретения стадия регулирования качества может включать добавление по меньшей мере одного компонента из воды и увлажненного угля к исходному сырью для брикетирования для того, чтобы брикетированное твердое топливо после брикетирования имело содержание влаги от 3 до 10 массовых процентов.
Преимущества данного изобретения
[0017]
В способе изготовления брикетированного твердого топлива в соответствии с данным изобретением рафинированный уголь в порошковой форме объединяют с заданным количеством массовых процентов угля для регулирования свойств в порошковой форме, чтобы получить смесь в качестве исходного сырья для брикетирования на стадии регулирования качества. Уголь для регулирования свойств имеет более высокую свободную насыпную плотность и меньший угол естественного откоса по сравнению с рафинированным углем. Более конкретно, уголь для регулирования свойств включает грубые частицы по сравнению с рафинированным углем. Полученное в результате исходное сырье для брикетирования посредством этого имеет более низкое трение между частицами и улучшенную текучесть по сравнению с исходным сырьем для брикетирования, включающим один лишь рафинированный уголь в порошковой форме.
[0018]
Исходное сырье для брикетирования, когда оно подвергается брикетированию с применением двухвальцового пресса для брикетирования на стадии брикетирования, может быть плотно загружено при низкой пористости в карманы. Способ изготовления брикетированного твердого топлива в соответствии с данным изобретением тем самым предоставляет возможность изготовления брикетированного твердого топлива, обладающего высокой прочностью, при высокой производительности.
Краткое описание чертежей
[0019]
Фиг. 1 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую общую конфигурацию оборудования для изготовления брикетированного твердого топлива для применения в способе изготовления в соответствии с данным изобретением.
Описание вариантов осуществления
[0020]
Данное изобретение, включая некоторые варианты осуществления, будет разъяснено более подробно ниже.
[0021]
Одним из признаков данного изобретения является то, что на стадии регулирования качества рафинированный уголь в порошковой форме смешивают с углем для регулирования свойств в порошковой форме, чтобы получить исходное сырье для брикетирования, содержащее уголь для регулирования свойств при процентном содержании от 5 до 70 массовых процентов, в расчете на общую массу брикетируемого исходного сырья, при этом уголь для регулирования свойств имеет свободную насыпную плотность 0,6 кг/л или более и угол естественного откоса 40° или менее.
[0022]
Уголь для регулирования свойств может быть приготовлен из любого исходного материала, без ограничения, однако может быть приготовлен из низкокачественного угля, используемого на стадии распыления, или рафинированного угля, полученного на стадии сушки.
[0023]
Уголь для регулирования свойств является порошковым углем, имеющим (a) свободную насыпную плотность 0,6 кг/л или более и (b) угол естественного откоса 40° или менее. Более конкретно, уголь для регулирования свойств включает грубые частицы по сравнению с рафинированным углем в порошковой форме, полученным на стадии сушки.
[0024]
Уголь для регулирования свойств обладает свойствами (a) и (b). Результирующее исходное сырье для брикетирования, содержащее уголь для регулирования свойств при процентном содержании от 5 до 70 массовых процентов, в расчете на общую массу брикетируемого исходного сырья, имеет более низкое трение между частицами и имеет улучшенную текучесть по сравнению с исходным сырьем для брикетирования, включающим один лишь рафинированный уголь. Исходное сырье для брикетирования, когда оно подвергается брикетированию с применением двухвальцового пресса для брикетирования на стадии брикетирования, может быть плотно загружено при низкой пористости в карманы. Способ изготовления брикетированного твердого топлива в соответствии с данным изобретением тем самым предоставляет возможность изготовления брикетированного твердого топлива, обладающего высокой прочностью, при высокой производительности.
[0025]
Уголь для регулирования свойств, если он присутствует при процентном содержании менее чем 5 массовых процентов, может не быть в состоянии достаточно эффективно содействовать повышению производительности. Независимым образом, уголь для регулирования свойств включает грубые частицы по сравнению с рафинированным углем. Уголь для регулирования свойств, если он присутствует при процентном содержании более чем 70 массовых процентов, может оказывать эффекты насыщения при уменьшении пористости. Кроме того, этот уголь для регулирования свойств может вызывать подверженность брикетированного твердого топлива растрескиванию, поскольку грубые частицы, составляющие уголь для регулирования свойств, могут являться причиной растрескивания, при этом «растрескивание» здесь относится к явлению, когда твердое топливо растрескивается. Уголь для регулирования свойств в этом случае может не обеспечивать изготовление брикетированного твердого топлива, обладающего высокой прочностью, поскольку он не в состоянии придавать эффективным образом прочность брикетированному твердому топливу. Для того чтобы предотвратить это, уголь для регулирования свойств может содержаться (смешиваться) при процентном содержании подходящим образом от 5 до 70 массовых процентов, в расчете на общую массу брикетируемого исходного сырья.
[0026]
Уголь для регулирования свойств более предпочтительно дополнительно имеет (c) средний размер частиц от 0,3 до 2,0 мм и (d) такое распределение частиц по размерам, что процентное содержание частиц, каждая из которых имеет размер 2 мм или более, составляет от 5 до 50 массовых процентов, в расчете на общую массу угля для регулирования свойств.
[0027]
Уголь для регулирования свойств, при включении частиц, имеющих средний размер частиц D50 менее чем 0,3 мм, может включать большое количество мелких частиц и может посредством этого иметь увеличенную пористость. Это может приводить к тому, что исходное сырье для брикетирования будет иметь более низкую свободную насыпную плотность и может не быть в состоянии достаточно эффективно обеспечивать высокую прочность при улучшенной производительности. В противоположность этому, уголь для регулирования свойств, при включении частиц, имеющих средний размер частиц D50 больше чем 2,0 мм, может включать большое количество грубых частиц. Это может вызывать чувствительность брикетированного твердого топлива к растрескиванию, обусловленному грубыми частицами, и приводить к тому, что невозможно эффективным образом достичь высокой прочности. Для того чтобы предотвратить указанное выше, уголь для регулирования свойств может подходящим образом иметь средний размер частиц D50 от 0,3 до 2,0 мм.
[0028]
Если уголь для регулирования свойств имеет процентное содержание W2,0 менее чем 5 массовых процентов, то это может приводить к тому, что исходное сырье для брикетирования будет иметь более низкую свободную насыпную плотность и может быть не в состоянии достаточно эффективно обеспечивать высокую прочность при улучшенной производительности. Процентное содержание W2,0 относится к процентному содержанию частиц, каждая из которых имеет размер 2 мм или более, в расчете на общую массу угля для регулирования свойств. В противоположность этому, если уголь для регулирования свойств имеет процентное содержание W2,0 более чем 50 массовых процентов, то это может вызывать чувствительность брикетированного твердого топлива к растрескиванию и приводить к тому, что невозможно эффективным образом достичь высокой прочности. Для того чтобы предотвратить указанное выше, процентное содержание W2,0 может быть надлежащим образом отрегулировано в пределах интервала от 5 до 50 массовых процентов.
[0029]
В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере один компонент из воды и увлажненного угля (угля для увлажнения) в порошковой форме может быть добавлен к исходному сырью для брикетирования на стадии регулирования качества таким образом, чтобы брикетированное твердое топливо после брикетирования имело содержание влаги от 3 до 10 массовых процентов. Добавление воды (источника влаги) в заданном количестве может придавать прочность брикетированному твердому топливу, полученному в результате. Это обусловлено тем, что вода действует в качестве связующего при брикетировании такого брикетируемого исходного сырья в твердое топливо. Кроме того, добавление воды может ускорять удаление воздуха и может делать возможным плотную загрузку исходного сырья для брикетирования при низкой пористости в карманы двухвальцового пресса для брикетирования, предоставляя тем самым возможность увеличения эффективным образом производительности.
[0030]
Если брикетированное твердое топливо после брикетирования имеет содержание влаги менее чем 3 массовых процентов, может иметь место, напротив, более низкая прочность, вследствие резкого поглощения влаги после брикетирования. В противоположность этому, если брикетированное твердое топливо после брикетирования имеет содержание влаги больше чем 10 массовых процентов, оно, напротив, может иметь значительно ухудшенную ценность в качестве топлива, может принимать чрезмерно большую нагрузку при брикетировании и может вызывать ухудшение производительности. Для того чтобы предотвратить указанное выше, исходное сырье для брикетирования предпочтительно объединяют по меньшей мере с одним компонентом из воды и увлажненного угля в порошковой форме таким образом, чтобы брикетированное твердое топливо после брикетирования имело содержание влаги в пределах интервала от 3 до 10 массовых процентов.
[0031]
Фиг. 1 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую производственное оборудование для изготовления брикетированного твердого топлива для применения в способе изготовления в соответствии с данным изобретением.
[0032]
Как проиллюстрировано на Фиг. 1, производственное оборудование 100 для изготовления брикетированного твердого топлива содержит узел 1 распыления, узел 2 смешивания, узел 3 обезвоживания, узел 4 разделения твердое тело - жидкость, узел 5 сушки, узел 6 регулирования свойств и узел 7 брикетирования. Низкокачественный уголь (исходный уголь) распыляют в узле 1 распыления. Пульверизованный низкокачественный уголь смешивают с нефтяным растворителем, чтобы получить суспензию в узле 2 смешивания. Суспензию нагревают и тем самым обезвоживают, чтобы получить обезвоженную суспензию в узле 3 обезвоживания. Нефтяной растворитель отделяют от обезвоженной суспензии, чтобы получить кек в узле 4 разделения твердое тело - жидкость. Кек нагревают, чтобы дополнительно отделить нефтяной растворитель от кека и тем самым получить рафинированный уголь в порошковой форме в узле 5 сушки. Уголь для регулирования свойств в порошковой форме, имеющий заданные свойства, приготавливают и смешивают с рафинированным углем, чтобы получить исходное сырье для брикетирования, содержащее уголь для регулирования свойств при заданном процентном содержании, в узле 6 регулирования свойств. Исходное сырье для брикетирования брикетируют под давлением, чтобы получить брикетированное твердое топливо в форме брикетов в узле 7 брикетирования. Способ изготовления брикетированного твердого топлива в соответствии с данным вариантом осуществления с применением производственного оборудования 100 будет описан ниже.
[0033]
Стадия распыления
Первоначально, низкокачественный уголь (исходный уголь) подают и распыляют в узле 1 распыления. Узел 1 распыления включает мельницу тонкого помола. Примерами низкокачественного угля являются лигнит и полубитуминозный уголь.
[0034]
Стадия смешивания
Затем пульверизованный низкокачественный уголь смешивают с нефтяным растворителем в узле 2 смешивания, чтобы получить суспензию в качестве смеси, обладающей текучестью, при этом смесь содержит пульверизованный низкокачественный уголь и нефтяной растворитель. Узел 2 смешивания включает, например, смесительный резервуар, который смешивает низкокачественный уголь с нефтяным растворителем; и мешалку, размещенную в смесительном резервуаре. Нефтяной растворитель и пульверизованный низкокачественный уголь могут быть смешаны таким образом, что массовое отношение между ними составляет, как правило, примерно 1,7, в расчете на сухой уголь, не содержащий воду. Примерами нефтяного растворителя, действующего в качестве теплоносителя для обезвоживания, включают керосин, легкие фракции нефти и тяжелую нефть.
[0035]
Стадия обезвоживания
Затем суспензию, полученную в узле 2 смешивания, нагревают и посредством этого обезвоживают в узле 3 обезвоживания, чтобы получить обезвоженную суспензию. Узел 3 обезвоживания включает, например, предварительный нагреватель, который предварительно нагревает суспензию, полученную в узле для смешивания; и испаритель повышает температуру предварительно нагретой суспензии. В испарителе, «обезвоживание в нефтепродукте» выполняют при условиях повышенного давления и повышенной температуры, при давлении от 0,2 МПа до 0,5 МПа и температуре от 120°C до 160°C. Испаритель выпускает воду, содержащуюся в низкокачественном угле в суспензии в качестве отработанной воды.
[0036]
Стадия отделения твердого вещества
Затем нефтяной растворитель отделяют от обезвоженной суспензии, чтобы получить илистый кек в узле 4 разделения твердое тело - жидкость. Узел 4 разделения твердое тело - жидкость включает сепаратор твердое тело - жидкость. Примеры сепаратора твердое тело - жидкость для такого применения включают центрифугу, которая разделяет обезвоженную суспензию на кек и нефтяной растворитель посредством центрифугирования. Нефтяной растворитель, отделенный и извлеченный из обезвоженной суспензии, возвращают в качестве повторно используемого нефтепродукта в узел 2 смешивания. Нефтяной растворитель, возвращенный в узел 2 смешивания, повторно используют, чтобы приготовить суспензию в узле 2 для смешивания.
[0037]
Стадия сушки
Затем кек, отделенный в узле 4 разделения твердое тело - жидкость, нагревают в узле 5 сушки, чтобы отделить нефтяной растворитель от кека и тем самым получить рафинированный уголь в порошковой форме. Нефтяной растворитель, отделенный и извлеченный из кека, возвращают в качестве повторно используемого нефтепродукта в узел 2 смешивания. Узел 5 сушки включает, например, сушилку и газоохладитель. Примером сушилки для такого применения является сушилка с паровой трубой, которая включает барабан и множество труб с греющим паром, расположенных вдоль осевого направления на внутренней поверхности барабана. Кек нагревают в сушилке, чтобы испарить из него нефтяной растворитель. Испаренный нефтяной растворитель перемещают газообразным носителем из сушилки в газоохладитель. Нефтяной растворитель, перемещенный в газоохладитель, конденсируют, извлекают и возвращают в качестве повторно используемого нефтепродукта в узел 2 смешивания.
[0038]
Рафинированный уголь в порошковой форме, полученный в узле 5 для сушки, обычно имеет свободную насыпную плотность P 0,5 кг/л, угол естественного откоса A 50°, средний размер зерен D50 0,1 мм и содержание влаги от 0 до 2 массовых процентов. Этот рафинированный уголь в порошковой форме обычно включает «пушистый» мелкий порошок.
[0039]
Стадия регулирования качества
В узле 6 регулирования свойств, уголь для регулирования свойств в порошковой форме, имеющий заданные свойства, приготавливают и смешивают при заданном процентном содержании с рафинированным углем, полученным в узле 5 сушки, чтобы получить исходное сырье для брикетирования. Уголь для регулирования свойств является порошковым/гранулированным углем, имеющим (a) свободную насыпную плотность 0,6 кг/л или более и (b) угол естественного откоса 40° или менее. В более предпочтительном варианте осуществления уголь для регулирования свойств может дополнительно иметь (c) средний размер частиц от 0,3 до 2,0 мм и (d) такое распределение частиц по размерам, что процентное содержание частиц, каждая из которых имеет размер 2 мм или более, составляет от 5 до 50 массовых процентов, в расчете на общую массу угля для регулирования свойств.
[0040]
Исходное сырье для брикетирования включает рафинированный уголь и от 5 до 70 массовых процентов угля для регулирования свойств, в расчете на общую массу брикетируемого исходного сырья. Исходный материал, применяемый для приготовления угля для регулирования свойств, может быть выбран из низкокачественного угля, используемого на стадии распыления (исходного материала для рафинированного угля); и рафинированного угля, полученного на стадии сушки.
[0041]
Когда низкокачественный уголь применяют в качестве исходного материала для получения угля для регулирования свойств, узел 6 регулирования свойств может включать классификатор; или включает как мельницу тонкого помола, так и гранулятор. Классификатор классифицирует низкокачественный уголь, и его примерами являются сито и циклон. Мельница тонкого помола измельчает в порошок (распыляет) низкокачественный уголь, и ее примерами являются штифтовая мельница и молотковая мельница. Гранулятор перемешивает и гранулирует пульверизованный низкокачественный уголь при добавлении небольшого количества (от 1 до 2 массовых процентов) воды к пульверизованному низкокачественному углю и его примером является смеситель Henschel. Уголь для регулирования свойств может быть получен при применении любых этих устройств.
[0042]
Когда рафинированный уголь применяют в качестве исходного материала для получения угля для регулирования свойств, узел 6 регулирования свойств может, как правило, включать двухвальцовый пресс для брикетирования, мельницу тонкого помола и ситовый классификатор. Двухвальцовый пресс для брикетирования брикетирует, при приложении давления, рафинированный уголь в порошковой форме, полученный в узле 5 сушки, чтобы получить брикетированный уголь. Мельница тонкого помола измельчает в порошок (распыляет) брикетированный уголь, чтобы получить пульверизованный уголь. Ситовый классификатор классифицирует пульверизованный уголь. Уголь для регулирования свойств может быть получен при применении этих устройств.
[0043]
В варианте осуществления, исходное сырье для брикетирования может быть объединено по меньшей мере с одним компонентом из воды и увлажненного угля в узле 6 регулирования свойств, таким образом, чтобы брикетированное твердое топливо после брикетирования имело содержание влаги от 3 до 10 массовых процентов. Примером используемого при этом увлажненного угля является пульверизованный невысушенный исходный уголь (сырой уголь).
[0044]
Стадия брикетирования
Затем исходное сырье для брикетирования, полученное в узле 6 для регулирования свойств, брикетируют под давлением в узле 7 брикетирования, чтобы получить брикетированное твердое топливо в форме брикетов. Узел 7 брикетирования может включать двухвальцовый пресс для брикетирования. Двухвальцовый пресс для брикетирования конструктивно включает два цилиндрических вальца, расположенных горизонтально один рядом с другим смежным образом, где вальцы сконфигурированы таким образом, чтобы вращаться в направлении сверху к месту взаимного прилегания двух вальцов. Два вальца включают множество карманов (форм) на внешних периферийных поверхностях. Каждый из карманов имеет миндалевидную форму и действует в качестве формы для брикетирования для получения овальных брикетов.
ПРИМЕРЫ
[0045]
Далее, данное изобретение будет проиллюстрировано более подробно при обращении к нескольким примерам, наряду со сравнительными примерами.
[0046]
Стадии в узле 1 распыления, узле 2 смешивания, узле 4 разделения твердое тело - жидкость и узле 5 сушки выполняли и посредством этого получали рафинированный уголь в порошковой форме. Низкокачественным углем, использованным при этом в качестве исходного материала, являлся уголь Mulia в качестве индонезийского лигнита. Рафинированный уголь имел свободную насыпную плотность P 0,5 кг/л, угол естественного откоса A 50°, средний размер частиц D50 0,1 мм и распределение частиц по размерам W2,0 1,5 массовых процента. Рафинированный уголь имел содержание влаги примерно 0 массовых процентов.
[0047]
Примеры 1-5 будут описаны при ссылках на Таблицу 1.
[0048]
При применении низкокачественного угля или рафинированного угля в качестве исходного материала для углей для регулирования свойств угли для регулирования свойств, имеющие свойства, представленные в позициях с (3) по (6) для примеров в Таблице 1, приготавливали в Примерах 1-5. Угли для регулирования свойств, полученные в Примерах 1-5, подвергали классификации посредством сита, имеющего отверстия 10 мм, и имели максимальный размер частиц менее чем 10 мм.
[0049]
В Примере 1 использовали низкокачественный уголь в качестве исходного материала для получения угля для регулирования свойств, при этом низкокачественный уголь измельчали в порошок (распыляли), пульверизованный низкокачественный уголь перемешивали и гранулировали и посредством этого получали уголь для регулирования свойств. В Примерах 2-5 использовали рафинированный уголь в качестве исходного материала для получения угля для регулирования свойств, при этом рафинированный уголь брикетировали под давлением, чтобы получить брикетированный уголь, брикетированный уголь после брикетирования под давлением измельчали в порошок (распыляли), результирующий пульверизованный уголь классифицировали для регулирования размера частиц и посредством этого получали угли для регулирования свойств.
[0050]
Угли для регулирования свойств исследовали, чтобы измерить свободную насыпную плотность P и угол естественного откоса A при применении оборудования для оценки свойств порошков «Powder Characteristics Tester PT-S», поставляемого компанией Hosokawa Micron Corporation. Угли для регулирования свойств также исследовали, чтобы измерить распределение частиц по размерам W2,0 методом, предписанным в Японском промышленном стандарте (JIS), при применении металлического сита. Когда низкокачественный уголь использовали в качестве исходного материала для получения угля для регулирования свойств, распределение частиц по размерам W2,0 измеряли после сушки угля для регулирования свойств при 107°C в течение 2 часов, с тем чтобы удалить связанную влагу.
[0051]
В Примерах 1-5 каждый из углей для регулирования свойств смешивали с рафинированным углем и тем самым получали исходное сырье для брикетирования, содержащее уголь для регулирования свойств при процентном содержании, в расчете на общую массу брикетируемого исходного сырья, как представлено в позиции (2) для примеров в Таблице 1.
[0052]
Кроме того, выполняли обработку, как указано в позициях (7) и (8) в Таблице 1. Более конкретно, исходное сырье для брикетирования в Примере 1 дополнительно объединяли с увлажненным углем в порошковой форме (имеющим содержание влаги 50 массовых процентов), в количестве 8,0 массовых процентов, в расчете на общую массу результирующего исходного сырья для брикетирования, включая увлажненный уголь. Каждое из исходного сырья для брикетирования в Примерах 2-4 дополнительно объединяли с водой для увлажнения в количестве 6,0 массовых процентов, в расчете на общую массу результирующего исходного сырья для брикетирования, включая воду. Исходное сырье для брикетирования в Примере 5 не объединяли с водой.
[0053]
Затем, в Примере 1, исходное сырье для брикетирования с добавленным и смешанным увлажненным углем брикетировали под давлением при применении двухвальцового пресса для брикетирования и получали брикетированное твердое топливо в форме брикетов. В Примерах 2-4 исходное сырье для брикетирования с добавленной и смешанной водой для увлажнения брикетировали под давлением при применении двухвальцового пресса для брикетирования и получали брикетированные твердые топлива в форме брикетов. В Примере 5 исходное сырье для брикетирования без добавления воды для увлажнения брикетировали под давлением при применении двухвальцового пресса для брикетирования и получали брикетированное твердое топливо в форме брикетов. При этом применяли двухвальцовый пресс для брикетирования, включающий вальцы диаметром 520 мм, где вальцы включали множество карманов (полостей), расположенных в два ряда. Каждый из карманов имел размер 38×38×20 мм.
[0054]
Брикетированные твердые топлива в Примерах 1-5 изготавливали каждое при двух или более разных числах оборотов вращения вальцов двухвальцового пресса для брикетирования. Брикетированные твердые топлива, полученные при разных числах оборотов вращения, исследовали индивидуальным образом, чтобы измерить прочность на раздавливание и содержание влаги. На основе измеренных величин прочности на раздавливание, критическая производительность (количество произведенного продукта), при которой твердое топливо могло поддерживать свою высокую прочность, определяли как «производительность при высокой прочности». Производительность при высокой прочности, прочность на раздавливание при такой производительности и содержание влаги для брикетированных твердых топлив указаны в позициях с (x) по (z) для примеров в Таблице 1. Прочность на раздавливание брикетированных твердых топлив измеряли с помощью прибора для измерения прочности на раздавливание, поставляемого компанией Furukawa Industrial Machinery Systems Co., Ltd. Содержание влаги в брикетированных твердых топливах измеряли методом нагревания, как предписано в Японском промышленном стандарте (JIS), при 107°C в течение времени нагревания 2 часа.
[0055]
Далее Сравнительные примеры 1-4 будут описаны при ссылках на Таблицу 2.
[0056]
В Сравнительном примере 1 использовали, в качестве угля для регулирования свойств, пульверизованный низкокачественный уголь как есть, без регулирования свойств. Уголь для регулирования свойств имел свойства, представленные в позициях с (3) по (6) для Сравнительного примера 1 в Таблице 2. В Сравнительном примере 2 использовали, в качестве угля для регулирования свойств, рафинированный уголь как есть, без регулирования свойств, при этом рафинированный уголь отличался от рафинированного угля, использованного в Примерах 2-5, однако имел близкие к нему свойства. Этот уголь для регулирования свойств имел свойства, представленные в позициях с (3) по (6) для Сравнительного примера 2 в Таблице 2.
[0057]
В Сравнительных примерах 3 и 4 использовали рафинированный уголь в качестве исходного материала для получения угля для регулирования свойств и получали угли для регулирования свойств, имеющие свойства, представленные в позициях с (3) по (6) для Сравнительных примеров 3 и 4 в Таблице 2. Угли для регулирования свойств, использованные или приготовленные в Сравнительных примерах 1-4, подвергали классификации посредством сита, имеющего отверстия 10 мм, и имели максимальный размер частиц менее чем 10 мм.
[0058]
В Сравнительных примерах 1-4, каждый из углей для регулирования свойств добавляли к рафинированному углю (углю, использованному в Примерах 1-5) и получали исходное сырье для брикетирования, содержащее уголь для регулирования свойств при процентном содержании, в расчете на общую массу результирующего исходного сырья для брикетирования, которое представлено в позиции (2) для сравнительных примеров в Таблице 2.
[0059]
Кроме того, дополнительно выполняли обработку, как указано в позициях (7) и (8) в Таблице 2. Более конкретно, исходное сырье для брикетирования в Сравнительном примере 1 дополнительно объединяли с увлажненным углем в порошковой форме (имеющим содержание влаги 50 массовых процентов), в количестве 8,0 массовых процентов, в расчете на общую массу результирующего исходного сырья для брикетирования, включая увлажненный уголь. Каждое из исходного сырья для брикетирования в Сравнительных примерах 2-4 дополнительно объединяли с водой для увлажнения в количестве 6,0 массовых процентов, в расчете на общую массу результирующего исходного сырья для брикетирования, включая воду.
[0060]
Затем, в Сравнительном примере 1, исходное сырье для брикетирования с добавленным и смешанным увлажненным углем брикетировали под давлением при применении двухвальцового пресса для брикетирования и получали брикетированное твердое топливо в форме брикетов. В Сравнительных примерах 2-4 исходное сырье для брикетирования с добавленной и смешанной водой для увлажнения брикетировали под давлением при применении двухвальцового пресса для брикетирования и получали брикетированные твердые топлива в форме брикетов.
[0061]
Брикетированные твердые топлива в Сравнительных примерах 1-4 изготавливали каждое при двух или более разных числах оборотов вращения вальцов двухвальцового пресса для брикетирования. Брикетированные твердые топлива, полученные при разных числах оборотов вращения, исследовали индивидуальным образом, чтобы измерить прочность на раздавливание и содержание влаги. Производительность при высокой прочности, прочность на раздавливание при такой производительности и содержание влаги для брикетированных твердых топлив указаны в позициях с (x) по (z) для сравнительных примеров в Таблице 2, как и в случае примеров.
[0062]
| Таблица 1 | ||||||
| Позиции | Заданные условия | Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | Пример 4 | Пример 5 |
| (1) Исходный материал для получения угля для регулирования свойств | Низкокачественный уголь | Рафинированный уголь | Рафинированный уголь | Рафинированный уголь | Рафинированный уголь | |
| (2) Процентное содержание в смеси (массовые проценты) | от 5 до 70 | 16 | 30 | 20 | 30 | 30 |
| (3) Свободная насыпная плотность P (кг/л) | 0,6 или более | 0,67 | 0,72 | 0,72 | 0,80 | 0,66 |
| (4) Угол естественного откоса (градусы) | 40 или менее | 34 | 32 | 32 | 28 | 32 |
| (5) Средний размер частиц D50 (мм) | от 0,3 до 2,0 | 0,75 | 0,81 | 0,81 | 2,40 | 0,72 |
| Распределение частиц по размерам W2,0 (массовые проценты) | от 5 до 50 | 10,8 | 12,2 | 12,2 | 58,0 | 10,1 |
| (7) Добавляемый источник влаги | Уголь | Вода | Вода | Вода | - | |
| (8) Количество источника влаги (массовые проценты) | 8,0 | 6,0 | 6,0 | 6,0 | - | |
| (x) Производительность при высокой прочности (т/ч) | 1,16 | 1,42 | 1,22 | 1,42 | 1,12 | |
| (y) Прочность на раздавливание при данной производительности (кгс) | 109 | 116 | 102 | 72 | 61 | |
| (z) Содержание влаги (массовые проценты) | от 3 до 10 | 6,2 | 6,8 | 6,9 | 6,7 | 2,4 |
| Примечание 1: Позиции с (1) по (6) относятся к углям для регулирования свойств. Позиции с (x) по (z) относятся к брикетированным твердым топливам. Примечание 2: 1 кгс ≈ 9,807 Н |
| Таблица 2 | |||||
| Позиции | Заданные условия | Сравнительный пример 1 | Сравнительный пример 2 | Сравнительный пример 3 | Сравнительный пример 4 |
| (1) Исходный материал для получения угля для регулирования свойств | Низкокачественный уголь | Рафинированный уголь | Рафинированный уголь | Рафинированный уголь | |
| (2) Процентное содержание в смеси (массовые проценты) | от 5 до 70 | 16 | 30 | 1 | 90 |
| (3) Свободная насыпная плотность P (кг/л) | 0,6 или более | 0,52 | 0,45 | 0,66 | 0,67 |
| (4) Угол естественного откоса (градусы) | 40 или менее | 48 | 52 | 32 | 34 |
| (5) Средний размер частиц D50 (мм) | от 0,3 до 2,0 | 0,22 | 0,20 | 0,75 | 0,78 |
| Распределение частиц по размерам W2,0 (массовые проценты) | от 5 до 50 | 0,8 | 1,5 | 11,0 | 12,0 |
| (7) Добавляемый источник влаги | Уголь | Вода | Вода | Вода | |
| (8) Количество источника влаги (массовые проценты) | 8,0 | 6,0 | 6,0 | 6,0 | |
| (x) Производительность при высокой прочности (т/ч) | 0,48 | 0,36 | 0,24 | 1,20 | |
| (y) Прочность на раздавливание при данной производительности (кгс) | 99 | 72 | 80 | 45 | |
| (z) Содержание влаги (массовые проценты) | от 3 до 10 | 6,4 | 6,1 | 6,0 | 5,9 |
Примечание 1: Позиции с (1) по (6) относятся к углям для регулирования свойств.
Позиции с (x) по (z) относятся к брикетированным твердым топливам.
Примечание 2: 1 кгс ≈ 9,807 Н
[0064]
Результаты Примеров 1-5 будут описаны при ссылках на Таблицу 1.
[0065]
Примеры 1-3 являлись примерами, отвечающими условиям, определенным в данном изобретении. Как представлено в Таблице 1, Примеры 1-3 предоставляли брикетированные твердые топлива, имеющие высокие величины прочности на раздавливание (100 кгс (980 Н) или более) при высокой производительности (1,1 т/ч или более).
[0066]
Из Примеров 1-3 Примеры 2 и 3 являются особенно предпочтительными, с точки зрения типичной производительности. Сравнительный пример 3, как описано ниже, являлся примером с применением почти рафинированного угля самого по себе в качестве исходного сырья для брикетирования, при этом данный рафинированный уголь был получен в узле 5 для сушки. Например, Пример 2 представляет твердое топливо, имеющее прочность на раздавливание примерно в 1,5 раза выше по сравнению с прочностью на раздавливание Сравнительного примера 3; и производительность примерно в 5,9 раза выше по сравнению с производительностью Сравнительного примера 3.
[0067]
Пример 4 являлся образцом, имеющим, в качестве характеристик угля для регулирования свойств, средний размер частиц D50 и распределение частиц по размерам W2,0, выходящие за пределы интервалов, рекомендованных в данном изобретении. Более конкретно, в Примере 4 использовали уголь для регулирования свойств, включающий весьма грубые частицы. Пример 4 тем самым проявлял существенно меньшую прочность на раздавливание брикетированного твердого топлива по сравнению с Примерами 2 и 3.
[0068]
В Примере 5 использовали исходное сырье для брикетирования (имеющее содержание влаги примерно равное 0 массовых процентов) без добавления источника воды для увлажнения. Пример 5 подвергали резкому впитыванию влаги после брикетирования и получали брикетированное твердое топливо, имеющее более низкую прочность на раздавливание, которая была значительно меньше по сравнению с Примерами 2 и 3. Пример 5 имел содержание влаги брикетированного твердого топлива вне предела интервала, рекомендованного в данном изобретении.
[0069]
Результаты Сравнительных примеров 1-4 будут описаны далее при ссылках на Таблицу 2.
[0070]
В Сравнительном примере 1 использовали, в качестве угля для регулирования свойств, низкокачественный уголь как есть, без регулирования свойств. Уголь для регулирования свойств, использованный в Сравнительном примере 1 включал чрезмерно тонкие частицы и имел свободную насыпную плотность P и угол естественного откоса A, находящиеся за пределами условий, определенных в данном изобретении. Сравнительный пример 1 поэтому предоставляет брикетированное твердое топливо при значительно ухудшенной производительности по сравнению с Примерами 2 и 3, как указано в позиции (x) в Таблице 2.
[0071]
В Сравнительном примере 2 использовали, в качестве угля для регулирования свойств, рафинированный уголь как есть, без регулирования свойств. Уголь для регулирования свойств, использованный в Сравнительном примере 2, включал чрезмерно тонкие частицы и тем самым имел свободную насыпную плотность P и угол естественного откоса A, находящиеся за пределами условий, определенных в данном изобретении. Сравнительный пример 1 тем самым предоставляет брикетированное твердое топливо при значительно ухудшенной производительности, имеющее значительно меньшую прочность на раздавливание при меньшей производительности по сравнению с Примерами 2 и 3, как указано в позициях (x) и (y) в Таблице 2.
[0072]
В Сравнительном примере 3 использовали исходное сырье для брикетирования, содержащее уголь для регулирования свойств в чрезмерно малой пропорции по отношению к условиям, определенным в данном изобретении, в отношении его доли к рафинированному углю. Сравнительный пример 3 тем самым предоставлял брикетированное твердое топливо при особенно ухудшенной производительности по сравнению с Примерами 2 и 3. В Сравнительном примере 4 использовали исходное сырье для брикетирования, содержащее уголь для регулирования свойств в чрезмерно большой пропорции по отношению к условиям, определенным в данном изобретении, в отношении его доли к рафинированному углю. Сравнительный пример 4 тем самым предоставлял брикетированное твердое топливо, имеющее ухудшенную прочность на раздавливание по сравнению с Примерами 2 и 3.
[0073]
При том, что данное изобретение было конкретно описано в отношении определенных вариантов его осуществления, специалистам в данной области техники очевидно, что различные изменения и модификации могут быть сделаны без отклонения от сущности и объема данного изобретения. Данная заявка основана на заявке на патент Японии № 2013-091395, зарегистрированной 24 апреля 2013 г., все содержание которой включено в данный документ посредством ссылки.
Применяемость в производственных условиях
[0074]
Данное изобретение может быть использовано для производства брикетированных твердых топлив из низкокачественных углей, таких как лигнит и полубитуминозный уголь.
Список обозначений
[0075]
1 узел распыления
2 узел смешивания
3 узел обезвоживания
4 узел разделения твердое тело - жидкость
5 узел сушки
6 узел регулирования свойств
7 узел брикетирования
100 производственное оборудование для изготовления брикетированного твердого топлива
1. Способ изготовления брикетированного твердого топлива, включающий следующие стадии:
распыление низкокачественного угля для получения пульверизованного низкокачественного угля;
смешивание пульверизованного низкокачественного угля с нефтяным растворителем для получения суспензии;
нагревание и посредством этого обезвоживание суспензии для получения обезвоженной суспензии;
отделение нефтяного растворителя от обезвоженной суспензии посредством разделения жидкость - твердое тело для получения кека;
нагревание и посредством этого сушка кека, чтобы дополнительно отделить нефтяной растворитель от кека и получить рафинированный уголь в порошковой форме;
смешивание рафинированного угля с углем для регулирования свойств в порошковой форме, чтобы регулировать свойства рафинированного угля и тем самым получать исходное сырье для брикетирования, содержащее уголь для регулирования свойств в количестве от 5 до 70 мас.%, в расчете на общую массу брикетируемого исходного сырья, указанный уголь для регулирования свойств имеет свободную насыпную плотность 0,6 кг/л или более и угол естественного откоса 40° или менее, и
брикетирование исходного сырья для брикетирования под давлением, для получения брикетированного твердого топлива в форме брикетов.
2. Способ изготовления брикетированного твердого топлива по п. 1,
в котором уголь для регулирования свойств дополнительно имеет средний размер частиц от 0,3 до 2,0 мм и такое распределение частиц по размерам, что процентное содержание частиц, каждая из которых имеет размер 2 мм или более, составляет от 5 до 50 мас.%, в расчете на общую массу угля для регулирования свойств.
3. Способ изготовления брикетированного твердого топлива по любому из пп. 1 или 2,
в котором уголь для регулирования свойств содержит по меньшей мере один уголь, выбранный из группы, состоящей из:
угля, полученного регулированием размера частиц низкокачественного угля;
угля, полученного распылением низкокачественного угля и гранулированием пульверизованного низкокачественного угля, и
угля, полученного брикетированием рафинированного угля под давлением для получения брикетированного угля, распылением брикетированного угля для получения пульверизованного угля и регулированием размера частиц пульверизованного угля.
4. Способ изготовления брикетированного твердого топлива по п. 1,
в котором стадия регулирования качества включает добавление по меньшей мере одного компонента из воды и увлажненного угля к исходному сырью для брикетирования таким образом, что брикетированное твердое топливо после брикетирования имеет содержание влаги от 3 до 10 мас.%.
