СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ТОПЛИВА ИЗ УГЛЯ Российский патент 1998 года по МПК C10B49/12 C10B53/04 

Изобретение относится к области переработки угля, конкретно, к способу получения энергетического топлива из угля и может быть использовано для получения высококалорийного топлива для тепловых электростанций и парогенераторов, для транспортировки на дальние расстояния.

Такие угли, как угли Канско-Ачинского буроугольного бассейна, содержат до 40% влаги, что делает перевозку их на значительные расстояния экономически невыгодной. Кроме того, они склонны к выветриванию и при длительном хранении в открытых емкостях возможно их самовозгорание. В силу изложенного, они используются, в основном, как местное топливо.

Известен способ получения энергетического топлива из бурых углей, состоящий из следующих основных стадий: дробление угля до крупности - 5 мм, нагрев его в вихревых камерах в потоке газового теплоносителя до 450-470^oC, тепловая выдержка нагретого угля и его охлаждение [1].

При обработке угля в вихревых камерах обеспечивается высокая эффективность тепломассобмена за малое время пребывания материала в зоне обработки. При этом осуществляются сушка угля и деструктивные превращения угольного вещества, сопровождающиеся реакциями дегидратации и декарбоксилирования, что приводит к увеличению теплоты сгорания получаемого топлива.

При изотермической выдержке из угля извлекают парогазовые продукты дальнейшего термического разложения угольного вещества, которые направляются на сжигание для обеспечения процесса теплом.

По известному способу из угля Канско-Ачинского месторождения с теплотой сгорания 3849 ккал/кг и рабочей влажностью 32% можно получить энергетическое топливо с выходом порядка 55%, теплотой сгорания 6200-6300 ккал/кг, влажностью 0%, зольностью 8,9%, насыпным весом 0,67% т/кг.

Недостатком известного способа является повышенная реакционная способность получаемого энергетического топлива, его самовозгорание на воздухе, а также склонность к уносу из-за большого содержания в нем пылевидной фракции (класс - 0,5 мм). Поэтому перевозить и хранить его можно только в закрытых емкостях без доступа кислорода.

Целью изобретения является получение энергетического топлива пониженной реакционной способности, пригодного для перевозок.

Это достигается способом получения энергетического топлива из угля, включающим измельчение угля до крупности - 25 мм, сушку его при 80-120^oC в вихревой камере в потоке газового теплоносителя до остаточной влажности 10-15%, последующее получение целевого продукта как отделением фракции +5 мм в пневматическом сепараторе, так и повторной термообработкой оставшейся после пневматического сепаратора фракции - 5 мм в вихревой камере при 380-420^oC с дальнейшим термоокускованием в вальцевом прессе.

Отличием предложенного способа является:
- измельчение угля осуществляется до класса - 25 мм, что экономически более выгодно (в прототипе измельчают до класса - 5 мм);
- энергетическое топливо получают двух видов:
а) в результате мягкой термообработки при (80-120^oC), не затрагивающей внутреннюю структуру угля. При этом он освобождается от излишней влаги (остаточная влажность 10-15%) и, поскольку температура его обработки достаточно низка, не происходит образования структуры с повышенной активностью по отношению к кислороду воздуха, в то время как в прототипе при 450-470^oC имеют место глубокие деструктивные изменения органической массы угля, приводящие к повышенной склонности к окислению;
б) в результате дополнительной термообработки при 380-420^oC подсушенного (при 80-120^oC до остаточной влажности 10-15%) угля крупностью - 5 мм с дальнейшим термоокускованием на вальцевом прессе. В этом случае деструктивные изменения угольного вещества не так глубоки, как в прототипе, что приводит к получению топлива с более низкой (по сравнению с прототипом) реакционной способностью. Дополнительное снижение реакционной способности обеспечивается термоокускованием в вальцевом прессе (получают комочки размером 30-40 мм), где имеет место уменьшение поверхности, доступной для кислорода. Кроме того, термоокускованный продукт не подвержен уносу при транспортировке.

Предложенный способ может быть реализован следующим образом.

На чертеже дана технологическая схема получения энергетического топлива. Схема включает: 1 - бункер для исходного угля, 2 - вихревая камера первой ступени, 3 - газодувка, 4 - воздухоподогреватель, 5 - топка, 6 - пневматический сепаратор, 7 - емкость для топлива, 8 - циклон-осадитель, 9 - вихревая камера второй ступени, 10 - пресс, 11 - конвейер-охладитель, 12 - циклон-осадитель.

Пример.

В качестве исходного сырья используют уголь Канско-Ачинского бассейна с влажностью 33%, теплотой сгорания 3850 ккал/кг, выходом летучих 47,3%.

Уголь измельчают до класса 0-25 мм, подают в бункер 1, затем шнековым питателем в вихревую камеру первой ступени нагрева 2, куда поступает газ-теплоноситель, прошедший вихревую камеру второй ступени нагрева 9. Прогретый в вихревой камере 2 до 80-120^oC уголь поступает в пневматический сепаратор 6, где отделяются частицы +5 мм с остаточной влажностью 10-15% (около 70%), выводимые из процесса в качестве готового продукта с теплотой сгорания 4560-5100 ккал/кг. При хранении на воздухе увеличения влажности продукта не наблюдается. Реакционная способность, оцененная пергидрольным методом, близка к аналогичной величине для исходного угля.

Частицы прогретого угля размером - 5 мм из сепаратора поступают в циклон-осадитель 8, где отделяются от теплоносителя, а затем в вихревую камеру 9 второй ступени нагрева, где нагреваются теплоносителем, выходящим из топки, до температуры 380-420^oC. Далее они поступают в циклон 12, где отделяются от теплоносителя, подаются на вальцевый пресс 10 для термоокускования и по конвейеру 11 выводятся из процесса. Валки пресса имеют ячейки, обеспечивающие заданный размер окускованного топлива.

Теплота сгорания энергетического топлива, полученного после пресса, составляет 5800-5900 ккал/кг, выход летучих - 36-38%. Полученный окускованный продукт при хранении на воздухе и погружении в воду не рассыпается. Термоокускование приводит к существенному снижению склонности к самовозгоранию термообработанного угля при контакте с воздухом. Пергидрольным методом показано, что реакционная способность топлива после окускования снижается на порядок.

Использование: изобретение относится к области переработки угля, конкретно, к способу получения энергетического топлива из угля и может быть использовано для получения высококалорийного топлива для тепловых электростанций и парогенераторов, пригодного для транспортировки на дальние расстояния. Сущность изобретения: способ включает измельчение угля до крупности - 25 мм, сушку его при 80-120^oC в вихревой камере в потоке газового теплоносителя до остаточной влажности 10-15 %, последующее получение целевого продукта как отделением фракции +5 мм в пневматическом сепараторе, так и повторной термообработкой оставшейся фракции - 5 мм в вихревой камере при 380-420^oC с дальнейшим термоокускованием в вальцевом прессе. Топливо из пневматического сепаратора (фракция +5 мм, влажность 10-15 %) в количестве около 70 % от исходного угля имеет теплоту сгорания 4560-5100 ккал/кг, реакционная способность его близка к исходному углю и при хранении на воздухе увеличения влажности топлива не наблюдается. Теплота сгорания топлива после пресса составляет 5800-5900 ккал/кг, выход летучих 36-38%, при хранении на воздухе и погружении в воду кусочки топлива не рассыпаются. Продукт имеет пониженную реакционную способность и пригоден для хранения и перевозки на дальние расстояния. 1 ил.

Способ получения энергетического топлива из угля, включающий его измельчение и термообработку в вихревых камерах в потоке газового теплоносителя, отличающийся тем, что уголь измельчают до класса 25 мм, термообрабатывают при 80 - 120^oC в вихревой камере первой ступени в потоке газового теплоносителя до остаточной влажности 10 - 15%, далее отделяют частицы крупностью +5 мм, а остаток (частицы -5 мм) направляют в вихревую камеру второй ступени и после прогрева до 380 - 420^oС термоокусковывают в вальцевом прессе.