Способ подготовки низкореакционного угля к сжиганию Советский патент 1985 года по МПК F23K1/02 

2.Спобоб по п. 1, отличающийся тем, что в аполярный реагент добавляют ПАВ в количестве, равном 1-3% от массы реагента.

3.Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем,, что аполярный реагент берут в количестве, равном от массы угля.

4.Способ по п. 1, отличающийся тем, что воду берут в количестве, равном 100-200% от массы угля..

5.Способ по п, 1, отличающийся тем, что часть аполярного реагента в количестве, равном 10-40% от его общей массы, отделяют и направляют на смешение с подготовленной топливной пульпой, которое ведут в течение 1-10 мин.

6.Способ поп. 1, отличающий с я тем, что топливную пульпу смешивают с аполярным реагентом

и электролитом при 50-70°С.

7.Способ по п. 1, отличающийся тем, что крупную фракцию

перед сжиганием обезмасливают преимущественно путем термообработки, конденсируют летучие фракции и направляют их на смешение с исходным аполярным реагентом.

8.Способ по пп. 1 и 7, о -т л ичающийся тем, .что крупную фракцию после обезмасливания перед .сжиганием дополнительно смешивают . с водой и пластификатором с получением суспензии,

9,Способ попп. 1и8, отличающийся тем, что получают суспензию со следующим соотношением компонентов, мае. %:

60-65

2-5 27-32

1-3

1. СПОСОБ ПОДГОТОВКИ НИЗКОРЕАКЦИОННОГО УГЛЯ к СЖИГАНИЮ путем его измельчения в мельнице одновременно с обработкой аполярным реагентом и смешением с водой с образованием топливной пульпы, отличающийся тем, что, а целью повышения экономичности, топливную пульпу разделяют по крупности и на сжигание направляют отделенную крупную фракцию.

Изобретение относится к энергетической прбмьшшенности, точнее к средствам подготовки угля к сжиганию и может быть использовано на тепловых электростанциях. Известен способ подготовки твердo o топлива к сжиганию, включающий : ег.о дробление перед забрасыванием в топку. Исходный уголь шнеком Подается в приемный бункер.дробилки, из которого ссыпается на дробильные вальцы. Измельченный вальцами уголь шнековым питателем направляется в забрасыватель ll. Недостатком этого способа является То, что он не обеспечивает повьшения реакционной способности угля на стадии его подготовки к сжиганию. Качество исходного угля, поставляемого на сжигание в энергетических ус тановках, постоянно ухудшается: увел чивается его зольность (до 45-50%), сернистость, уменьшается теплотворная способность, расширяется диапа-. зон колебаний качественных характеристик. Эти факторы приводят к снижению реакционной способности и эффективности сжигания угля, а также .увеличению потерь тепла на нагрева.ние минеральной (негорючей) части топлива, увеличению эксплуатационных затрат на шлакоудаление и золоулавливание, увеличению выбросов в атмосферу твердой фазы с продуктами сгорания. Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ подготовки низкореакхщонного угля к сжиганию путем его измельчения в. мельнице одновременно с обработкой аполярным реагентом и смешением с водой с образованием топливной пульпы 12 1|. Однако известный способ подготовки угля к сжиганию не обеспечивает повышение реакционной спосо.бности угля и эффективности его сжигания, что особенно, необходимо при испол&т зовашш низкосортных высркозольных исходных углей, а также экономии мазута, расходуемого на поддержание горения угля. Цель изобретения- повьшение экономичности. Указанная цель достигается тем, что согласно способу подготовки низ кореакционного угля к сжиганию путем его измельчения в мельцнице одновременно с ..обработкой аполярны реагентом и смешением с водой с образованием тепловой пульпы, топливную пульпу разделяют по крупности и на сжигание направляют отделенную крупную фракцию. Кроме того, в аполярньй реагент добавляют ПАВ в количестве, равном 1-3% от массы реагента. Аполярный реагент берут в количестве, равном 10-25%, а воды 100200% от массы исходного угля. В топливную пульпу, полученную в мельнице, добавляют 10-40% аполярного реагента от общей его массы и перемешивают ее в течение 1-10 мин Топливную пульпу смешивают с аполяр ным реагентом и электролитом при 50-70°С. Крупную фракцию перед сжиганием обезмасливают преимущественно путем термообработки, конденсируют летучи фракции и направляют их на смешение с исходным аполярным реагентом. Крупную фракцию после обезмасливания перед сжиганием дополнительно смешивают с водой и пластификатором с получением суспензий. Суспензию получают со следукщим соотношением компонентов, мае. %: Уголь Аполярный реагент Вода ПластификаторПредлагаемый.способ позволяет обеспечить повышение реа кционной способности и эффективности сжигани угля, а также экономию топочного мазута, расходуемого на поддержание его горения. На чертеже представлена блок-схе ма устройства, поясняющая предлагаемый способ. Устройство содержит металлоотделитель t, щепоотделитель 2, меДьницу 3 для размола исходного угля и |Смешения его с водой и апояярньм 04 растворителем, турбулизатор 4 для перемешивания топливной пульпы в турбулентном режиме, сито 5 для отделения крупной фракции, маслоотделитель 6 для выделения части аполярного реагента из крупной фракции, аппарат 7 приготовления суспензии, эмульгатор 8, сгуститель 9 мелкой фракции. Пример. Подготовку угля для сжигания производят на стендовой установке. В качестве исходного принят уголь, поставляемый для сжигания на Ворошиловградскую ГРЭС. Его ха42,5%. рактеристики следующие: 2,13%, QP 3685 ккал/кг. После металлоотделения и щепоотделения уголь крупностью R5 20% направляется в струйную мельницу 3, представляющую собой встречно расположенные гидроэлеваторы. В мельницу 3 в качестве рабочей среды подают эмульсию вида аполярный реагент ПАВ-электролит-вода, нагретую до 60 С. Количество аполярного реагента, в качестве которого использовался мазут М100, в эмульсии составляло 15%5 а воды 150% по отношению к массе угля. Количество ПАВ составляло 2% от массы аполярногб реагента. В качестве ПАВ использовалась сульфитспиртовая барда. Вид и количество электролита устанавливают в предварительных экспериментах по условию достижения f потенциалом угольной фазы значения О (изоэлектрическая точка). Для принятого исходного угля изоэлектрическая точка достигается при подаче в топливную пульпу кальцинированной соды в количестве 20 г/кг угля. Это количество кальцинированной соды подают в мельницу 3 совместно с углем, водой и аполярным реагентом. В мепьнице 3 происходит измельчение и одновременно смачивание гидрофобной поверхности угля аполярным реагентом. При этом процессу покрытия угольных зерен аполярным реагентом благопри-, ятствует: протекание процесса контакта аполярный реагент-уголь непос-. редственно после акта разрушения . угольных зерен и появления свежих поверхностей, обладающих высокой реакционной способностью, что упрочняет связь реагента с углем; присутствие электролита, что обеспечивает изоэлектрическое состояние угольной

фа.зы, при котором толщина гидратной пленки на зернах угля минимальна, эмульгирование аполярного реагента, увеличивающее площадь вероятного контакта фаз аполярного реагента уголь и ускоряющее процесс растёка;Ння аполярного реагента по поверхности угля, наличие ПАБ в аполярном растворителе, что создает дополните.гитный гидр о фо визирующий эффект и способствует ускорению процесса покрытия угольной фазы аполярным реагентом

Покрытые аполярным реагентом зерна угля в мельнице 3 частично слипаются друг с другом, образуя агре.гаты. Гидрофильные породные частицы не смачиваются аполярным реагентом, поэтому только измельчаются в мельнице 3, не. участвуя в агрегатировании. Пульпа после мельницы 3 совместно с аполярным реагентом в количестве 10% от массы угля направляется в турбилизатор k , представляющий собой мешалку с импеллером типа беличье колесо. Частота вращения импеллера 1000 мин что обеспечивает турбулентный режим перемешивания. Время перемешивания устанавливается 5 мин, температура среды под держивается путем нагревания на уровне 60 С, Здесь происходит встреча и слипание oбpaзoвaвшJixcя в мельнице 3 агрегатов и угольных зерен в плотные комки крупностью 2-5 ни.. Породные гидрофильные зерна, имеющие крупность менее 0,1 Мм,, не смачиваются аполярНым реагентом и так, как и в мельнице 3, не участвуют D процессе агрегатирования;, оставаясь в водной среде. Продукт перемешивания подается на дуговое сито 5, где происходит отделение крупной фракции (с1 / 2 мм), содержащей уголь и аполярный реагент от жидкой фазы, содержащей неагрегатированную тонкоизмельченную породную фракцию. Размер отверстия сита 5 выбирается в ,5-2 раза меньше, чем размер частиц крупной фракции (в опыте диаметр отверстий 0,75 мм), что обеспечивает полное отделение крупной фракции от жидкой фазы и содержащейся в ней мелкой фракции. Крупная фракция, представляющая собой низкозольное (А 7%) топливо повышенной реакционной способности, нап.равляется в реактор маслоотдели

тель 6, где подвергается термической обработке (процесс маслоотделения аналогичен крекинг-процессу). Доля мазута в крупной фракции в процессе обезмасливания уменЕ шается с 25 до 4%. Полученньй обезмасленный продукт суспензируется с водой в присутствии пластификатора Дофен..

Количество воды составляет 30%, а

-7, пластификатора - 2% по весу всей суспензии.

Полученная супензия направляется сдля сжигания с использованием форсунок котлоагрегата. При этом в связи с высокой абразивностью угольных суспензий для повышения долговечности форсунок применяется плоскофакельный способ ее распыления путем соударения под углом 60-80 двух круглых струй без зав.ихрителей. Мелкая фракция направляется в радиальньм сгуститель 9 диаметром 1,2 м. Сгущенный продукт составляет высокозольные (А 85%) отходы, а слив используется в качестве воды для при. готовления эмульсии аполярного реагента.

Б процессе подготовки угля к сжиганию качество топлива (крупной фракции) постоянно контролируют в точке схода с дугового сита 5 по параметрам: зольности , сернистости , , теплотворной .способнос7И, Анализу на зольность подвергают также отходы

5 после турбулизации, выделяемые совместно с жидкой фазой. Точка отбора отходов на анализ - после сгущения в радиальном сгустителе 9.

В процессе лабораторной (стендовой) реализации предлагаемого способа подготовки угля к сжиганию установлено, что характеристики крупной фракции, выделяемой на сите, tiaxo- . дятся в пределах А 5-12%, S

5 1,8-2,05, Q 4100-6100 ккал/кг, что обуславливает существенное повышение реакционной способности и эффективности сжигания угля, подготавливаемого, по предлагаемому способу. Мелкая фракция имеет зольность в пределах 50-90%.

Для поиска оптимальных границ режимных параметров и количественных соотношений компонентов при.их сме- шении, перемешивании в турбулентном режиме и суспензировании крупной фракции топлива эти параметры варьируют в пределах, указанных в табл.1.

Время перемешивания в турбулентном режиме, мин

Температура перемешиваемой смеси, °С

Количество ПАВ, % к массе аполярного реагента

Содержание компонентов в угольногмазутно-воднойсуспензии, %

уголь

мазут

вода

пластификатор

Качественные характеристики угйя, подготовленного к сжиганию по предлагаемому способу, при изменении реТ а. б л и ц а 1

делах 4500-5900 ккал/кг. Агрегаты этой фракции имеют среднюю крупность в пределах 2,0-4,0 мм, плотны и не здбивают сито.

1-10

50-70

1-3

Обеспечивается текучесть суспензии, достаточная для его гидротранспорта и эффективного распыления существующими типами форсунок

(на холодном стенде и непосредственно в условиях котлоагрегата)

жимных параметров в пределах, указанных в табл. 1, и по известному способу приведены в табл. 2.

Qa.p 5; Qo,p 40 ,

редлагаеQB 50;-f 0,5 ый

t

Qa,P 10; QQ.P 60j Qb 100; e 1 t

Qa,p 1«; Qa.p 70 Qb 150, 5

t

Qa,p 25-, Q;,,P 90 Qb 200, C 10 t 70c

QQ,P o; QO,P 100

Qb 400, -C 20 t

Известный Как видно из сравнительных испытаний, предлагаемьй способ позволяе резко повысить реакционную способность исходного угля, определяемую такими его характеристиками как А QjJ, отделить негорючую минеральную составляющую А 80-90%) от исходного угля исключив необходимост подачи ее в топочную камеру, В то же время при .подготовке угля по из вестному способу реакционная способ ность твердой фазы в части, определ емой характеристиками А претерпевает изменений. Оптимальные значения параметров (табл. 1) определены из условий: максимального извлечения в крупную фракцию горючей части исходного угля, чему соответствует максималы ная зольность мелкой фракции (8090%), составляющей отходы; обеспече ния легкого отделения крупной фракции от жидкой фазы и мелкой фракции (менее 0,1 мм) на сите 5, что выполняется при средней крупности.

Таблица 2

2,1

32

4100

50

12,0

4500

80

2,05

5,0

1,8

4200

90

8,6

5900

2,0

89

Крупная фракдая не образуется 42,52,133685 агрегатов крупной фракции в пределах 2,0-4,0 мм и достаточной их прочности; стабилизации качества крупной фракции (при обеспечении первых двух условий - в пределах А 4-7% Q 5450-5900 ккал/кг); обеспечения текучести суспензии, достаточной для ее гидротранспорта и эффективного распыления в форсун-. ках существующих типов. Найденные экспериментально оптимальные по этим условиям границы исследованных параметров указаны в табл. 1. Предлагаемьй способ обеспечивает облагораживание исходного угля в процессе его подготовки к сжиганию, что обуславливает повьшение реакционной, способности топлива и эффективности его сжигания; повьшение КПД котлоагрегата на 10-15% (относительных) за счет увеличения реакционной способности топлива и эффективности его сжигания, а также за счет исключения потерь тепла на

П115177012

нагревание минеральной (негорючей) личества выВросов в атмосферу тверсоставляющей, удаляемой до поступле-яой фазы с продуктами сгорания за

НИН в котел; уменьшение количествасчет отделения негорючей части пемазута, расходуемого.для поддержанияред топкой.

горения угля; снижение эксплуата- s Увеличение реакционной способносционных затрат на шлакоудаление ити угля и эффективности его сжига золоулавливание, периодическую очист-ния приводит при прочих равных услоку отложений минеральной фазы навиях к уменьшению расхода условного

поверхностях нагрева, уменьшение ко-топлива.