СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОДОУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА ИЗ БУРЫХ УГЛЕЙ Российский патент 1995 года по МПК C10L1/32 

Изобретение относится к углехимии, в частности к способам приготовления водоугольного топлива, пригодного для трубопроводного транспорта и прямого сжигания в энергетических установках.

Известен способ приготовления водоугольного топлива, включающий сухое измельчение угля, классификацию угля по фракциям, загрузку в смесительную емкость, дегазацию и смешивание с водой и добавками [1]
Недостатком известного способа является невозможность получения водоугольного топлива из бурых углей с высокой концентрацией твердого максимально достижимая концентрация 65%). Это связано с тем, что в процессе приготовления ВУТ не меняется уровень гидрофильности твердых частиц, а при их дегазации увеличивается доля открытой и легкосмачиваемой водой поверхности, что приводит в результате к большей доле удерживаемой частицами угля влаги и, как следствие, к высокой влажности ВУТ. Поэтому для получения высококонцентрированного топлива из бурых углей с постоянными свойствами необходима гидрофобизация поверхности частиц в процессе приготовления ВУТ. При этом необходимо не только удаление воздуха из пор, но и удаление кислородсодержащих компонентов (таких как СО, СО₂, Н₂О, и т.п.), что приводит к повышению гидрофобных свойств угля и, соответственно, к минимальному количеству необходимой для его смачивания воды.

Целью изобpетения является улучшение энергетических свойств водоугольного топлива за счет повышения концентрации твердого в нем.

Эта цель достигается за счет того, что в известном способе приготовления водоугольного топлива, включающем сухое измельчение, классификацию угля по фракциям, загрузку в смесительную емкость, дегазацию и смешивание с водой и добавками, сухое измельчение угля проводят одновременно с его гидрофобизацией в струйной мельнице в инертной среде при 600-1000^оС, а после охлаждения продукт делят на два потока: 0-20% угля возвращают на дополнительное измельчение, а остальное направляют на классификацию. Отсев классификатора возвращают на дополнительное измельчение, а прошедшие классификацию частицы угля проходят тонкую очистку и направляются в гомогенизатор для смешивания с водой и добавками.

Сущность изобретения поясняется схемой, представленной на чертеже.

Исходный уголь классов 1-6 мм подается в струйную мельницу 1. Туда же подаются продукты сгорания от энергетической установки, например от топки, работающей под наддувом, или специального генератора инертных продуктов сгорания, также работающего под наддувом (на чертеже не показано). Наличие продуктов сгорания в мельнице обеспечивает внутри ее камеры температуру порядка 600-1000^оС и инертную среду, т.е. отсутствие кислорода. Находясь в камере мельницы частицы угля измельчаются до класса 300 мкм и одновременно с этим, благодаря наличию инертной среды и высокотемпературному нагреву, идет процесс деструкции угольного вещества на поверхности частиц, при этом из пор внутри частиц угля улетучиваются кислородсодержащие компоненты (такие как СО, СО₂, Н₂О и т.п.), т.е. происходит снижение способности поверхности угольных частиц удерживать влагу (процесс гидрофобизации).

Прошедшая обработку газопылеугольная смесь поступает в холодильник 2, а после охлаждения делится дросселем 3 на два потока: часть угольных частиц (от 0 до 20%) возвращается на дополнительное измельчение, а остальная часть поступает в классификатор 4, где происходит классификация частиц по классу 200 мкм. Отсеянные частицы возвращаются на дополнительное измельчение, а прошедшие классификацию частицы направляются в устройство 5 тонкой очистки и дегазации, а затем в смесительную емкость 6 для смешивания с водой и добавками.

Регулируя дросселем 3 долю возвращаемых на дополнительное измельчение частиц (от 0 до 20%), добиваются требуемого грансостава твердого компонента водоугольного топлива, обеспечивающего необходимую вязкость.

Благодаря гидрофобизации частиц угля и устранению из его массы кислородсодержащих компонентов существенно уменьшается способность частиц к связыванию воды и образующееся водоугольное топливо имеет значительно более высокую концентрацию (>70%).

Пример конкретного осуществления способа. Бурый уголь марки Б2 Ирша-Бородинского разреза Канско-Ачинского месторождения, имеющий зольность 11% начальную влажность 33% гигроскопическую влажность 12% класса 0-3 мм подавался в струйную высокотемпературную мельницу с противоположно направленными струями. Угольные частицы вдувались в камеру мельницы одновременно с продуктами сгорания автономного энергетического агрегата, работающего на природном газе. Концентрация О₂ в продуктах сгорания составляла < 1,5% температура в камере мельницы равнялась 740^оС. Измельчение частиц происходило до крупности 250 мкм при остатке на сите 28 мкм равном 62%
Измельченный продукт охлаждался в холодильнике (водяном трубчатом теплообменнике) до температуры 65^оС. На выходе из холодильника шиберным дросселем из потока выделялось 17% общей массы твердых частиц, которые возвращались в струйную мельницу. Остальная часть угольных частиц поступала на классификацию в инерционный сепаратор, где отделялись частицы ≅200 мкм. Прошедшая классификацию газопылеугольная смесь с размером частиц ≅200 мкм поступала на тонкую очистку и дегазацию в тканевый фильтр, где газы отделялись, а частицы поступали в смеситель-гомогенизатор, в качестве которого использовалась кавитационная мельница МКИ. Туда же добавлялась вода и комбинированные химические присадки органического происхождения (лигносульфат Na в смеси c Na₂CO₃) в количестве 0,5%
Целевой продукт водоугольное топливо имело концентрацию 71% при структурной вязкости 0,88 Па˙с.

Удаление с поверхности буроугольных частиц кислородсодержащих компонентов приводит к повышению степени гидрофобизации их поверхности и, как следствие этого, к уменьшению доли воды, удерживаемой частицами угля в ВУТ. Таким образом, повышается относительная доля свободной влаги в ВУТ и появляется возможность существенно увеличить концентрацию твердой фазы без повышения вязкости дисперсной системы.

Сущность изобретения: водоугольное топливо готовят из бурых углей сухим измельчением его одновременно с его гидрофобизацией в струйной мельнице в инертной среде при 600 - 1000°С. Полученный продукт охлаждают и 20% его подают на дополнительное измельчение. Оставшуюся часть классифицируют с отделением отсеянных частиц, возвращаемых на дополнительное измельчение, от прошедших классификацию частиц угля, направляемых после тонкой очистки в гомогенизатор для смешивания с водой и добавками. 1 ил.

СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОДОУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА ИЗ БУРЫХ УГЛЕЙ, включающий сухое измельчение, классификацию угля по фракциям, загрузку в смесительную емкость, дегазацию и смешивание с водой и добавками, отличающийся тем, что сухое измельчение угля ведут одновременно с его гидрофобизацией в струйной мельнице в инертной среде при 600 1000^oС с последующим охлаждением полученного продукта, подачей до 20% его на дополнительное измельчение, а оставшейся части на классификацию с отделением отсевных частиц, возвращаемых на дополнительное измельчение, от прошедших классификацию частиц угля, направленных после тонкой очистки в гомогенизатор для смешивания с водой и добавками.