Способ производства гранулированного бурого угля Советский патент 1993 года по МПК C10L5/20 C10L5/26 

Ё

Применение: в энергетической промышленности в качестве твердого топлива. Сущность изобретения: смешивают измельченный бурый уголь с сульфитно- спиртовой бардой, окомковывают смесь с добавкой воды в грануляторе, выдерживают гранулы 48-60 ч при 5-60°С до появления на них слоя плесени, выделяют из гранул фракцию менее 10 мм и направляют совместно с бурым углем на измельчение, что позволяет увеличить прочность гранул и снизить их разрушимость при транспортировании. 1 табл.

Изобретение относится к технологии твердого топлива и может быть использовано в энергетической промышленности, в частности в производстве гранулированных бурых углей.

Целью изобретения является увеличение прочности гранул и снижение их разрушаемое™ при транспортировании.

Поставленная цель достигается смешиванием измельченного бурого угля с сульфитно-спиртовой бардой и окомкованием смеси.

Гранулы после окомкования выдерживают в течение 48-60 ч при 5-60°С до появления на них слоя плесени, после выдержки выделяют фракцию менее 10 мм и направляют совместно с бурым углем на измепьче- ние.

Образовавшийся на поверхности сырых гранул (окатышей), имеющих форму, близкую к идеально сферической, слой плесени

закрывает микродефекты (трещины, неравномерность поверхности и пр.). При транспортировке таких гранул (в основном, при перегрузках) вдоль происходит скатывание поверхности таким образом, что гранулы покрываются равномерным уплотненным слоем плесени. После чего их прочностные свойства повышаются. Повышение прочности таких гранул (как на сжатие, так и на удар) объясняется повышенными пластическими свойствами вновь образованной поверхности, это способствует повышению площади контакта гранулы с действующей извне нагрузкой. Согласно теории разрушения гранул, повышение площади контакта с действующей извне нагрузкой снижает разрушающие напряжения в грануле, т.е. повышает ее прочность. Это относится как к ударным нагрузкам, так и к статическим.

Плесневые грибы (плесень), как правило, содержатся в угле, но если ее не было, то

00

VJ V4 00 Os

СлЭ

на начальном этапе плесневые грибы необходимо ввести в уголь. После чего, за счет возвращения отсева мелких фракций гранул в начальную стадию процесса будет происходить регенерация плесневых грибов.

Технологическая схема производства гранулированного угля в промышленных условиях с использованием разработанного способа имеет следующие основные операции:

- измельчение угля и отсева гранул (шахтная мельница);

- смешивание угля со связующими добавками (роторный смеситель);

- окомкование (грануляция) - окомкова- тель чашевый;

- отгрузка на склад - конвейерный транспорт;

- выделение из гранул фракции крупности менее 10 мм - грохот.

В технологической схеме тип оборудования выбран условно и может быть заменен.

Пример. Опробование способа выполнено в лабораторных условиях с использованием бурого угля Березовского месторождения Канско-Ачинского угольного бассейна: мае.доли, %: С - 56,4; Н - 4,8; N - 0,65; S - 0,002; зола - 8,3 и сульфитно- спиртовая барда (ССБ) Соликамского целлюлозно-бумажного завода, соответствующая ТУ 13-0281036-89.

Выход сухого беззольного топлива из угля составляет - 62,0 мае. %.

Теплотворная способность (сухого угля)

- 5270 ккал/кг.

Уголь был измельчен до крупности менее 0,1 мм и имел влажность перед окомко- ванием 15%. ССБ вводилась в шихту окомкования в сухом виде (в количестве 5% от массы сухого угля) и смешивалась с углем вручную.

Грануляция шихты проводилась на чаще вом грануляторе (диаметр тарели 0,7 м), продолжительность окомкования - 10 мин. Масса шихты для каждого опыта составляла 15 кг. Полученные гранулы имели крупность

-30+20 мм при влажности 30% (в процессе грануляции добавлялась вода).

Температура шихты перед грануляцией и готовых гранул была близкой к температуре в производственном помещении, т.е. около 20°С.

Сырые гранулы массой по 15 кг загружались в цилиндрические емкости (высота слоя гранул составляла 200 мм) и выдерживались в воздухе.

Изменялись: температура при которой выдерживались гранулы и длительность выдержки. После чего гранулы отсеивались на

грохоте с отверстиями 10 мм и проводились испытания их прочностных свойств. Поскольку прочностные свойства гранул в значительной степени зависят от их влажности,

то во всех опытах перед испытаниями гранул на прочность они подсушивались до влажности 20% путем продувки воздухом с температурой 15°С. Влажность гранул 10% была определена из тех условий, что наибольшая степень подсушки (до влажности 20%) была достигнута в опыте 10 таблицы. Испытания проводились следующим образом. Для определения прочности единичных гранул на сжатие и на удар гранулы

калибровались по диаметру 25 мм, после чего испытывались:

- на одноосное сжатие с определением критической прочности (Н/гранулу);

- на удар, путем последовательного

сбрасывания гранул с высоты 0,5 м на стальную плиту до разрушения (количество сбра- сываний до разрушения, число раз). Результаты усредняли по испытаниям 10 гранул.

Пробы гранул массой по 10 кг исходной крупности испытывались на разруешение в специальном барабане диаметром 0,6 м с тремя полками. После вращения барабана с пробой в количестве 15 оборотов достигалась работа разрушения - 265,5 Дж/кг. Степень разрушения гранул после испытания в барабане определялась по массовой доле образовавшейся фракции крупности гранул менее 10 мм. Испытания в барабане моделировали разрушающие нагрузки, испытываемые гранулами при перегрузках.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Из данных, представленных в таблице

следует, что прочностные свойства гранул из угля значительно увеличиваются в опыте 6, 7, 9, 10, 11 и 12. Результаты этих опытов удовлетворяют интервалам формулы изобретения по длительности выдерживания

гранул на складе и температуре окружающей среды. В таких условиях на гранулах формируется устойчивый слой плесени, что и является причиной повышения прочностных свойств. Образующаяся плесень полностью заполняла промежутки между гранулами, находящимися в слое.

Анализ показал наличие плесневых грибов - триходерма (Trlchoderma) из рода ги- фомицетов.

В опытах 1-5, 8, 12 и 14 условия выдерживания гранул на складе не удовлетворяли требованиям формулы изобретения, а прочностные свойства гранул практически не отличались от базового опыта 1. В части этих

опытов на гранулах появлялись признаки плесени, но ее слой был незначительным.

Характеристика готовых гранул:

кажущаяся плотность - 0,41 т/м ;

истинная плотность - 1,13 т/м3;

зольность от сухой массы - 8,2%;

теплотворная способность (сухих гранул) - 5266 ккал/кг.

Влажностойкость не определялась, т.к. гранулы предполагается отгружать потребителям не сухими, а с влажностью около

15%.

Гранулы используются как бытовое топливо и транспортируются навалом.

Действие способа опробовано на бурых углях Березовского и Назаровского месторождений (Канско-Ачинского бассейна), Агулакского месторождения (Киргизская ССР) и Харанорского угольного разреза (Читинская обл.), а также каменных углей Бай- сунского и Шаргуньского месторождений (марки СС, Узбекская ССР).

Примечание. При 75 С образования плесени на гранулах не замечалось.

0

Следовательно, реализация способа повысит прочность гранул из угля и снизит их разрушаемость при транспортирующих нагрузках. Это снизит содержание мелких фракций в топливе. При сжигании такого топлива на решетке, повышается его степень использования. По результатам исследований разрушаемости гранул можно оценить повышение степени использования угля в бытовых условиях на 1,5%.

Формула изобретения

Способ производства гранулирован- ного бурого угля, включающий смешивание измельченного бурого угля с сульфитно-спиртовой бардой и окомкова- ние смеси, отличающийся тем, что, с целью окомкования гранулы выдерживают в течение 48-60 ч при 5-60°С до появления на них слоя плесени, после выдержки выделяют фракцию менее 10 мм и направляют совместно с бурым углем на измельчение.