СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УГОЛЬНО-АЭРОЗОЛЬНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ТОПЛИВА Российский патент 2003 года по МПК C10L5/00 B02C23/00 

Изобретение относится к получению топлива, в частности к энергетическому топливу на основе двухфазной аэрозоли, твердая фаза которой представлена тонкодисперсным активированным углем с повышенной адсорбционной способностью, а воздушная (газовая) фаза со значительными примесями летучих, выход которых наблюдается при высокочастотном и многоразовом соударении частиц в струйно-роторных измельчителях.

Угольно-аэрозольное топливо может быть использовано для сжигания в котлах, печах и других объектах теплоэнергетики.

Наиболее близким техническим решением по решению поставленной технической задачи является способ получения угольно-аэрозольного энергетического топлива на основе активированного угля углеводородных соединений, способных адсорбироваться на поверхности твердой фазы, включающий углеподготовку с предварительным измельчением крупноразмерного кускового угля до начальной крупности и последующее тонкое измельчение угля в струйно-роторной мельнице (RU 2166367, кл. В 02 C 7/08, 10.05.2001).

Не умоляя достоинства известного способа, тем не менее, необходимо отметить, что известным способом хотя и предусмотрено, в том числе и в энергетике, измельчение различных материалов, однако не раскрывается до каких критериев необходимо производить измельчение для получения частиц заданной фракции и влажности.

Предложенный способ лишен вышеуказанного недостатка и обеспечивает получение угольно-аэрозольного энергетического топлива на основе активированного угля и углеводородных соединений, способных адсорбироваться на поверхности твердой фазы с получением частиц заданной фракции и их влажности.

Решение технической задачи обеспечивается тем, что способ поучения угольно-аэрозольного энергетического топлива на основе активированного угля и углеводородных соединений, способных адсорбироваться на поверхности твердой фазы, включает углеподготовку с предварительным измельчением крупноразмерного угля до начальной крупности и последующее измельчение угля в струйно-роторной мельнице, при этом углеподготовку с предварительным измельчением крупноразмерного кускового угля осуществляют путем измельчения угля до 2-3 мм в устройствах с магнитными ловушками для улавливания недробимых металлических включений, после чего на струйно-роторной мельнице осуществляют тонкое измельчение угля до размеров частиц 17-20 мкм и при высокоскоростном режиме работы доводят влажность угля до 1-3% с получением устойчивой аэрозольной системы.

Кроме того, сушку влажного угля осуществляют при тонком измельчении в струйно-роторной мельнице за счет многократного соударения и высоких контактных температур.

Частицам угля после измельчения в роторной части мельницы сообщают скорость на выходе до 200 м/сек и при соударении с футеровкой корпуса мельницы, выполненной из углеродных пластин, за счет абразивного износа увеличивают количество углерода, изменяя элементный состав угля.

Способом также предусмотрено, когда при тонком измельчении угля для повышения калорийности в поток вводят в объеме 1-1,5% углеводородные соединения, которые, адсорбируясь на развитой поверхности твердой фазы, интенсифицируют процесс горения.

При измельчении на струйно-роторных мельницах до размеров 17-20 мкм за счет особенностей измельчения влажность уменьшается с 18 до 1-3%, что фактически полностью исключает затраты теплоты на испарение влаги и ведет к полному сгоранию частиц угля. Выход летучих, не участвующих в процессе горения, на стадии высокочастотного измельчения снижается с 38 до 8,5%, тогда как возможности традиционного помольного оборудования, которым оснащены углеподготовительные отделения ТЭЦ, и стандарты по верхним границам измельчения R 90 мкм +7-10% приводят к неполному сгоранию частиц угля от 20 до 24%. Потери за счет этого фактора составляют 30-40% от общих потерь.

Газовая среда угольных аэрозолей обуславливает отличия их свойств от свойств коллоидных систем с жидкой дисперсной средой, где твердая фаза представлена также микронизированными частицами угля - водоугольное топливо. Соотношение жидкой и твердой фазы, в котором колеблется до (40:60)% и выше.

Основными недостатками водоугольного топлива (ВУТ) являются:
1. Высокая влажность отходящих высокотемпературных газов и продуктов горения - все это создает их, почти пороговую, агрессивность к металлу конструкций газоотходов и окружающей среде.

2. Испарение такой массы воды требует значительных энергетических затрат за счет увеличения расхода (ВУТ), что приводит к увеличению удельных расходов топлива и снижает его эффективность.

3. Создание устойчивой коллоидной системы (ВУТ) требует тонкодисперсного помола в пределах 3 мкм. Использование для измельчения традиционного оборудования до такой тонины ведет к неоправданным энергозатратам.

4. Необходимо создание химводоочистки, так как свойства воды и растворенные в ней элементы различных солей повышают агрессивность отходящих влажных газов и способствуют образованию "кислотных" дождей.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков за счет отказа от коллоидной системы (жидкая и твердая фаза) и организация угольно-аэрозольной системы (газ - твердая фаза).

Реализация предлагаемого способа в пристанционном варианте состоит из следующих этапов:
- углеподготовка с предварительным измельчением крупноразмерного кускового угля до 2-3 мм с магнитными ловушками от случайных недробимих металлических включений;
- последующее тонкое измельчение угля с дисперсностью 17-20 мкм, механоактивизацией и повышенной адсорбционной способностью активированного угля на струйно-роторных мельницах;
- отбор из системы аспирации газовоздушной смеси из воздуха и летучих, не участвующих в процессе горения;
- создание устройства или устройств, обеспечивающих условия для образования устойчивой угольной аэрозоли, ее стабильное горение и возможность регулирования факела;
- для повышения калорийности, учитывая повышенную адсорбционную способность активированного угля и тонко измельченных минералов (примесей), которые остались после обогащения (например, сухое трибо-электростатическое обогащение), в поток вводятся в объеме 1-1,5% углеводородные соединения (отходы нефтепереработки, газовый конденсат и т.п.), которые адсорбируются на развитой поверхности твердой фазы и интенсифицируют процесс горения.

Способ получения угольно-аэрозольного энергетического топлива на основе активированного угля и углеводородных соединений осуществляется следующим образом.

Первоначально производят углеподготовку с предварительным измельчением крупноразмерного кускового угля с размером частиц до 2-3 мм в устройствах с магнитными ловушками для улавливания случайных недробимых металлических включений, после чего на струйно-роторной мельнице осуществляют тонкое измельчение угля с дисперсностью частиц 17-20 мкм, создающих повышенную адсорбционную способность активированного угля, и при высокоскоростном режиме работы до 200 м/сек доводят влажность угля до 1-3% с получением устойчивой аэрозольной системы. Сушку влажного угля осуществляют за счет многократного соударения с измельчающими элементами и между собой и высоких контактных температур. Частицам угля после измельчения в роторной части мельницы сообщают скорость на выходе до 200 м/сек и при соударении с футеровкой корпуса мельницы, выполненной из углеродных пластин, за счет абразивного износа увеличивают количество углерода, изменяя элементный состав. Для повышения калорийности при тонком измельчении угля в поток вводят в объеме 1-1,5% углеводородные соединения, которые, адсорбируясь на развитой поверхности твердой фазы, интенсифицируют процесс горения. В период измельчения происходит частичный выход летучих, что снижает термическую устойчивость топлива.

Изобретение относится к технологии получения эффективного и экологически твердого топлива на основе угля и может быть использовано для сжигания в котлах, печах и других объектах теплоэнергетики. Угольно-аэрозольное топливо на основе микронизированного активированного угля и углеводородных соединений получают путем предварительного измельчения крупноразмерного кускового угля до 2-3 мм в устройствах с магнитными ловушками для улавливания недробимых металлических включений, после чего на струйно-роторной мельнице осуществляют тонкое измельчение до размеров частиц 17-20 мкм и при высокоскоростном режиме работы доводят влажность угля до 1-3% с получением устойчивой аэрозольной системы повышенной калорийности с заданной влажностью. 3 з. п.ф-лы.

1. Способ получения угольно-аэрозольного топлива на основе активированного угля и углеводородных соединений, способных адсорбироваться на поверхности твердой фазы, включающий углеподготовку с предварительным измельчением крупноразмерного кускового угля до начальной крупности и последующее тонкое измельчение угля в струйно-роторной мельнице, отличающийся тем, что углеподготовку с предварительным измельчением крупноразмерного кускового угля осуществляют путем измельчения угля до 2-3 мм в устройствах с магнитными ловушками для улавливания недробимых металлических включений, после чего на струйно-роторной мельнице осуществляют тонкое измельчение угля до размеров частиц 17-20 мкм и при высокоскоростном режиме работы доводят влажность до 1-3% с получением устойчивой аэрозольной системы. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сушку влажного угля осуществляют при тонком измельчении в струйно-роторной мельнице за счет многократного соударения и высоких контактных температур. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частицам угля после измельчения в роторной части мельницы сообщают скорость на выходе до 200 м/с и при соударении с футеровкой корпуса мельницы, выполненной из углеродных пластин, за счет абразивного износа увеличивают количество углерода, изменяя элементный состав угля. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при тонком измельчении угля для повышения калорийности в поток вводят в объеме 1-1,5% углеводородные соединения, которые, адсорбируясь на развитой поверхности твердой фазы, интенсифицируют процесс горения.