Устройство для получения разделенных продуктов сгорания углей Российский патент 2019 года по МПК F23G5/00 

Описание патента на изобретение RU2699642C1

Изобретение относится к углеперерабатывающей промышленности, а именно - к оборудованию для получения из угля в процессе его сжигания разделенных по удельному весу продуктов сгорания, пригодных для использования в качестве сырья для различных отраслей промышленности, а так же для получения концентрата для извлечения из него золота и других полезных компонентов.

Известно устройство,- Экспериментально технологический комплекс «АМУР» (ЭТК «Амур») позволяющее получать продукты сгорания углей (ПСУ) в виде топочного шлака и продуктов очистки дымовых газов, опубликовано в сборнике докладов «Комплексное использование потенциала каменных и бурых углей и создание комбинированных экологически безопасных технологий их освоения» Благовещенск 2017, стр. 117-121. /1, О.А. Агеев, А.П. Сорокин, В.Н. Борисов и др./

Основным недостатком данной установки является наличие в продуктах сгорания угля большого количества углерода. В шлаке и золе уноса присутствует 20-25% несгоревшего угля (недожог). В шламе отфильтрованной техногенной воды углерод находился в виде смолы, сажи, мелких частичек угля и других комплексных углеводородных соединений. В очищенных от примесей газах (после скруббера), по данным лабораторного анализа, выполненного Филиалом федерального государственного бюджетного учреждения «Центр лабораторного анализа и технических измерений по Дальневосточному федеральному округу» Центр лабораторного анализа и технических измерений по Амурской области, содержится 68,20 мг/м3 оксида углерода (Протокол испытаний №325/2д от 21.10.2016 г).

Большое количество углеродсодержащих соединений в продуктах сгорания углей ухудшает свойство полученных продуктов, как сырья. По мнению Варшал Г.М., Велюханова Т.К., Кощеева И.Я. и др., «О концентрировании благородных металлов углеродистым веществом пород» /2, Геохимия. 1994. №6. С. 814-823/, «присутствие форм, связанных с углеродистым веществом пород по механизму комплексообразования, резко снижает степень извлечения благородных металлов в технологических и аналитических операциях. При анализе углесодержащих пород потери благородных металлов за счет сорбции и образования летучих соединений могут достигать 1-2 порядков». Для снижения содержания углерода в ПСУ и, следовательно, более эффективного извлечения из них золота и других полезных компонентов, на промышленных установках требуется использование технологических приемов, позволяющих добиваться более полного сгорания углерода.

Техническая проблема, решаемая данным изобретением, состоит в создании устройства для регулируемого сжигания угля в топочной камере в режиме кипящего слоя, и вторичным сжиганием летучих соединений топлива в камере дожига, расположенного в золоуловителе. Это позволяет получать продукты сгорания углей, разделенных по удельному весу и с высокой степенью очистки от углерода.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для получения разделенных продуктов сгорания углей, включающем топочную камеру с колосниковой решеткой внутри, соединенную через нижнюю часть воздухозаборника с двухсекционным золоуловителем с тремя термопарами, в первой секции которого расположена камера дожига, а выход из второй секции, имеющий регулирующую заслонку, соединен через дымосос с дымоходом, при этом последний через горловину соединен со скруббером, который, в свою очередь, верхней частью соединен с центробежным влагоуловителем, а нижней частью - с фильтровальным блоком, состоящим из последовательно соединенных фильтр-отстойника, механического фильтра грубой очистки и фильтра тонкой очистки, при этом к нижней боковой части топочной камеры присоединен дутьевой вентилятор, внутри дымовой трубы расположен спринклерный ороситель, посредством трубопровода соединенный с насосной станцией, расположенной в нижней части емкости для техногенной жидкости, камера дожига в верхней части снабжена газовой горелкой с регулировочным вентилем, нижняя часть воздухозаборника - заслонкой, горловина скруббера имеет регулирующие заслонки, влагоуловитель на выходе снабжен термопарой, при этом фильтр тонкой очистки выполнен комбинированным, имеющим картридж для тонкой очистки от механических примесей и фильтр-адсорбент, а в качестве техногенной жидкости используют воду или щелочной раствор.

Изобретение поясняется чертежом. На фиг. 1 представлена схема общего вида устройства, состоящего из дутьевого вентилятора 1, топочной камеры 2, колосниковой решетки 3, заслонки 4, термопар 5.1; 5.2; 5,3, 5.4, воздухозаборника 6, двухсекционного золоуловителя 7, регулирующей заслонки 8; дымососа 9, дымохода 10, спринклерного оросителя 11, конфузора 12, регулируемой горловины 13, скруббера 14, центробежного влагоуловителя 15, фильтр-отстойника 16, механического фильтра грубой очистки 17, емкости для техногенной жидкости 18, насосной станции 19, трубопровода 20, газовой горелки 21, вентиля регулировочного 22, газопровода 23.

На схеме так же обозначены: I - сжигаемый уголь; II - топочный шлак; III - зола уноса (тяжелая фракция); IV - зола уноса легкая фракция; V - шлам фильтра отстойника; VI - шлам скруббера; VII - осадок техногенной жидкости; VIII - техногенная жидкость.

Устройство работает следующим образом.

В топочной камере 2 уголь I, измельченный до 25-30 мм, сжигается на горизонтальных колосниках 3 в режиме кипящего слоя. Формирование высокотемпературного кипящего слоя и организация процесса сгорания угля обеспечивается дутьевым вентилятором 1, нагнетающим воздух под колосниковую решетку (коэффициент избытка воздуха составляет 1,3-1,5; скорость газового потока =4-5 м/с). Дожигание продуктов неполного сгорания топлива происходит в камере дожига, расположенного в первой секции золоуловителя 7. Камера дожига снабжена газовой горелкой 21, куда по газопроводу 22, снабженному регулировочным вентилем 21, поступает газ - пропан, горение которого (подсветка) обеспечивает температурный режим в камере дожига не менее 610°С. При достижении устойчивого горения летучего топлива и температуры более 610°С, горелка отключается. Последующее горение происходит без подсветки. Вторичный воздух поступает по воздухозаборнику 6 и регулируется заслонкой 4. Температурный режим контролируется термопарами 5.1; 5.2; 5,3, 5.4. Данная конструкция двухступенчатого сжигания топлива обеспечивает высокую степень очистки продуктов сгорания угля от недожога и летучих соединений углерода и серы.

Разделение продуктов по удельному весу осуществляется в процессе сухой и мокрой очистки дымовых газов. Легкие и мелкие частицы, находящиеся в топочной камере 2 во взвешенном состоянии, за счет принудительного движения воздушно-газовой смеси, создаваемого дутьевым вентилятором 1 и дымососом 9, уносятся из топки в двухступенчатый золоуловитель 7 с камерой дожига летучих соединений углерода. Скорость движения газового потока регулируется регулирующей заслонкой 8. Двухсекционный золоуловитель предназначен для грубой очистки дыма от твердых частиц размером более 40 мкм.

Принцип действия золоуловителя - сухое гравитационное обогащение, основанное на различии скоростей движения частиц, имеющих разную плотность или крупность в потоке газа. В первой секции золоуловителя происходит значительное замедление скорости потока газа, что облегчает осаждение тяжелой фракции золы уноса III, во второй секции происходит осаждение легкой фракции золы уноса IV. Зола уноса накапливается в бункере золоуловителя и периодически удаляется. Золоуловитель обеспечивает эффективную очистку дымовых газов от пыли до 40 мкм, сохраняет основную часть уловленной пыли сухой, что позволяет использовать ее в качестве строительного материала, резко сокращает объем образующегося при мокрой очистке химически агрессивного жидкотекучего шлама.

Очищенный от пыли, размером более 40 мкм, газовый поток, а также летучие продукты сгорания топлива, состоящие из горячих газов, содержащих окислы углерода, азота, серы, и водяного пара, выводятся из золоуловителя дымососом 9 по дымоходу 10, в скруббер 14. Основные функции скруббера - глубокая очистка дымовых газов от посторонних примесей и понижение температуры дымовых газов. Принцип действия мокрой очистки основан на интенсивном дроблении орошающей жидкости запыленным газовым потоком, движущимся с большой скоростью. Скруббер имеет плавное сужение на входе газов (конфузор) 12 и плавное расширение на выходе (диффузор). Узкая часть - регулируемая горловина 13. Поперечное сечение горловины - щелевое. С увеличением скорости газов взаимодействие газового и жидкостного потоков протекает более интенсивно. Изменение скорости газового потока достигается за счет изменения площади сечения горловины регулировочными заслонками. Такая конструкция позволяет регулировать скорость газового потока в диапазоне от 18 до 200 м/с.

В результате такого взаимодействия частицы пыли при ударе проникают в жидкость, крупные капли жидкости вместе с захваченными частицами пыли поступают в поддон для техногенной жидкости скруббера и в виде шлама непрерывно выводятся в фильтровальный блок для очистки. Мелкие капли воды, унесенные потоком газа, поступают в центробежный влагоуловитель 15, где под действием центробежной силы, оседают на стенках циклона и стекают в поддон скруббера. В качестве жидкости в системе используется вода или щелочной раствор (хемосорбция). Распыляемые капли должны быть достаточно крупными, чтобы не быть унесенными газовым потоком. Площадь поверхности капель должна быть достаточной для улавливания всей пыли. Для реализации этих требований в системе орошения используется спринклерный ороситель 11.

Очищенные газы транспортируются в атмосферу, а жидкая среда с взвесями попадает в фильтровальный блок. Фильтровальный блок отличается простотой конструкции, компактностью и способностью качественно очищать жидкость от взвешенных частиц и ионов тяжелых металлов. Блок состоит из трех ступеней очистки. Первая ступень - фильтр-отстойник 16. Принцип работы - поток техногенной жидкости попадает в расширяющееся пространство корпуса фильтра, где резко теряет в скорости, и тяжелые частицы оседают на дно под действием гравитационных сил. Образованный осадок - шлам фильтра отстойника V, собирается в нижней части корпуса, откуда периодически выводится. Вторая ступень очистки - механический фильтр грубой очистки 17, предназначен для сбора шлама скруббера VI. Принцип работы - техногенная жидкость проходит через ячеистую структуру, которая не пропускает далее взвешенные твердые включения. Глубина очистки регулируется размерами ячеек. Третья ступень - фильтр тонкой очистки для извлечения из техногенной воды растворенных веществ и осадка техногенной воды VII (фильтр адсорбент). В качестве сорбента предполагается использовать активированный уголь (карболен) или ионообменную смолу. Техногенная жидкость VIII заливается в емкость 18, откуда насосной станцией 19 по трубопроводу 20 подается к сплинклерному оросителю 11. Водоснабжение оборотное.

Технический результат использования устройства состоит в следующем: 1. Раздельное получение ПСУ еще на стадии сжигания угля значительно упрощает технологию утилизации ПСУ. Гравитационное и магнитное обогащение топочных шлаков II и золы уноса III, IV позволяет получать готовое сырье для использования в дорожном строительстве и производстве строительных материалов, а также сырье для металлургической промышленности и концентрат, содержащий целый ряд ценных элементов, включая самородное золото. Продукты мокрой очистки дымовых газов V, VI, VII, по данным нейтронно-активационного анализа выполненного в Институте химии ДВО РАН, являются ценным сырьем для цветной металлургии. Содержание в шламах золота достигает промышленных значений (1,71 г./т.), а свинца и железа значительно превышает содержания этих элементов в шлаках и золе уноса. /Распределение макроэлементов и золота в продуктах сгорания углей (Результаты экспериментов)/ Агеев О.А., Юдаков А.А.; Иванков С.И; и др. результаты опубликованы в сборнике докладов «Комплексное использование потенциала каменных и бурых углей и создание комбинированных экологически безопасных технологий их освоения» Благовещенск 2017, стр. 129-132/.

2. Примененный метод регулируемого сжигания топлива в режиме кипящего слоя с вторичным смесеобразованием несгоревших летучих соединений углерода с воздухом в камере дожига обеспечивает высокую степень очистки продуктов сгорания угля от недожога и летучих соединений углерода и серы.

3. Разработанная и внедренная технология многоступенчатой очистки дымовых газов и техногенной жидкости от вредных и токсичных примесей решает важную экологическую задачу очистки выбросов от сжигания угля.

4. Использование в качестве орошающей жидкости щелочного раствора обеспечивает очистку дымовых газов от выбросов диоксидов серы на 90% (хемосорбция). Это позволяет использовать для сжигания топливо с повышенным содержанием серы.

Похожие патенты RU2699642C1

название год авторы номер документа
КОТЁЛ ДЛЯ СЖИГАНИЯ СУСПЕНЗИОННЫХ ТОПЛИВ 2021
  • Алексеенко Сергей Владимирович
  • Мальцев Леонид Иванович
  • Кравченко Игорь Вадимович
  • Дектерев Александр Анатольевич
  • Кузнецов Виктор Александрович
RU2766244C1
ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС 2020
  • Пузырев Михаил Евгеньевич
  • Пузырёв Евгений Михайлович
  • Голубев Вадим Алексеевич
  • Афанасьев Константин Сергеевич
  • Платов Иван Владимирович
RU2740234C1
УСТАНОВКА МОБИЛЬНАЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ УТИЛИЗАЦИИ И СПОСОБ ЕЁ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 2020
  • Лолохоев Ахмет Алабекович
  • Темерханов Рустам Бекханович
RU2753797C1
ЗОЛОУЛОВИТЕЛЬ 2006
  • Осинцев Владимир Валентинович
  • Кузнецов Геннадий Федорович
  • Сухарев Михаил Павлович
  • Криницын Геннадий Константинович
  • Мудрых Борис Александрович
  • Стародубцев Вячеслав Васильевич
  • Осинцев Константин Владимирович
RU2306485C1
СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ, СОДЕРЖАЩИХ ОРГАНИКУ 2007
  • Аветов Геннадий Артемович
  • Аствацатуров Александр Георгиевич
  • Двоскин Григорий Исакович
  • Старостин Алексей Дмитриевич
RU2338122C1
Модульный теплоэнергетический комплекс и способ нагрева шахтного воздуха, осуществляемый с его помощью 2019
  • Карасева Тамара Михайловна
RU2717182C1
ТЕПЛОУТИЛИЗАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО 1991
  • Капишников Александр Петрович
RU2006739C1
ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК И ПОМЕЩЕНИЙ БОЛЬШОГО ОБЪЕМА 2011
  • Назимова Светлана Владимировна
  • Карасева Тамара Михайловна
  • Левашов Сергей Александрович
  • Дубровский Геннадий Эдуардович
RU2488696C2
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ В ШЛАКОВОМ РАСПЛАВЕ 1993
  • Раттенберг Вадим Николаевич
  • Еленина Людмила Вадимовна
RU2064506C1
Теплоэнергетический комплекс для теплоснабжения горных выработок и помещений большого объема и способ 2019
  • Карасева Тамара Михайловна
RU2720428C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 699 642 C1

Реферат патента 2019 года Устройство для получения разделенных продуктов сгорания углей

Изобретение относится к углеперерабатывающей промышленности, а именно к оборудованию для получения из угля в процессе его сжигания разделенных по удельному весу продуктов сгорания, пригодных для использования в качестве сырья для различных отраслей промышленности, а также для получения концентрата для извлечения из него золота и других полезных компонентов. Устройство для получения разделенных продуктов сгорания углей включает топочную камеру с колосниковой решеткой внутри, соединенную через нижнюю часть воздухозаборника с двухсекционным золоуловителем с тремя термопарами, в первой секции которого расположена камера дожига, а выход из второй секции, имеющий регулирующую заслонку, соединен через дымосос с дымоходом, при этом последний через горловину соединен со скруббером, который, в свою очередь, верхней частью соединен с центробежным влагоуловителем, а нижней частью - с фильтровальным блоком, состоящим из последовательно соединенных фильтр-отстойника, механического фильтра грубой очистки и фильтра тонкой очистки, при этом к нижней боковой части топочной камеры присоединен дутьевой вентилятор, внутри дымовой трубы расположен спринклерный ороситель, посредством трубопровода соединенный с насосной станцией, расположенной в нижней части емкости для техногенной жидкости, камера дожига в верхней части снабжена газовой горелкой с регулировочным вентилем, нижняя часть воздухозаборника - заслонкой, горловина скруббера имеет регулирующие заслонки, влагоуловитель на выходе снабжен термопарой, при этом фильтр тонкой очистки выполнен комбинированным, имеющим картридж для тонкой очистки от механических примесей и фильтр-адсорбент, а в качестве техногенной жидкости можно использовать как воду, так и щелочной раствор. Изобретение обеспечивает получение продуктов сгорания углей, разделенных по удельному весу и с высокой степенью очистки от углерода. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 699 642 C1

Устройство для получения разделенных продуктов сгорания углей, включающее топочную камеру с колосниковой решеткой внутри, соединенную через нижнюю часть воздухозаборника с двухсекционным золоуловителем с тремя термопарами, в первой секции которого расположена камера дожига, а выход из второй секции, имеющий регулирующую заслонку, соединен через дымосос с дымоходом, при этом последний через горловину соединен со скруббером, который, в свою очередь, верхней частью соединен с центробежным влагоуловителем, а нижней частью - с фильтровальным блоком, состоящим из последовательно соединенных фильтр-отстойника, механического фильтра грубой очистки и фильтра тонкой очистки, при этом к нижней боковой части топочной камеры присоединен дутьевой вентилятор, внутри дымовой трубы расположен спринклерный ороситель, посредством трубопровода соединенный с насосной станцией, расположенной в нижней части емкости для техногенной жидкости, отличающееся тем, что камера дожига в верхней части снабжена газовой горелкой с регулировочным вентилем, нижняя часть воздухозаборника - заслонкой, горловина скруббера имеет регулирующие заслонки, влагоуловитель на выходе снабжен термопарой, при этом фильтр тонкой очистки выполнен комбинированным, имеющим картридж для тонкой очистки от механических примесей и фильтр-адсорбент, а в качестве техногенной жидкости можно использовать как воду, так и щелочной раствор.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2019 года RU2699642C1

УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ 2002
  • Сафин Р.Г.
  • Башкиров В.Н.
  • Грачев А.Н.
  • Нелюбин А.А.
  • Мавлеева Д.А.
  • Мифтахова Н.Ш.
  • Воронин Е.К.
  • Окишев О.И.
  • Смирнова Н.Х.
RU2232348C1
УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ 2017
  • Чернин Сергей Яковлевич
RU2666559C1
Способ автоматической металлизации карборундовых электронагревателей 1949
  • Новиков А.Н.
SU81292A1
Устройство для термической утилизации углеводородсодержащих отходов, оснащенное вихревой камерой сгорания с внутренним пиролизным реактором, и способ его работы 2017
  • Кудин Андрей Владимирович
  • Махянов Хамис Магсумович
RU2663312C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТИЛФОСФИТА АЛЮМИНИЯ 1998
  • Бондаренко С.Н.
  • Желтобрюхов В.Ф.
  • Лябин М.П.
  • Москвичев С.М.
  • Тужиков О.И.
RU2152949C1

RU 2 699 642 C1

Авторы

Сорокин Анатолий Петрович

Агеев Олег Алексеевич

Даты

2019-09-06Публикация

2019-01-10Подача