Способ получения топливной композиции Советский патент 1982 года по МПК C10L1/32 

(ЗМ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОПЛИВНОЙ КОМПОЗИЦИИ .

1

Изобретение относится к подготовке топлива перед его сжиганием в частности к получению топливных композиций для сжигания в топочных устройствах, в металлургических печах, например доменных, работающих с использованием обводненного мазута, водомазутной эмульсии или другого жидкого топлива на обогащенном кислородом дутье.

Известен способ приготовления стабильных суспензий из угля, тяжелых нефтяных остатков и смол, за слючающийся в том, что паста, предварительно приготовленная обычным способом из угля и тяжелых остатков, подвергается дополнительному разбавлению дисперсионной средой до желаемой концентрации, нагревается до температу- „ ры, понижающей твердость дисперсной фазы, и пропускается через истирающий агрегат, измeльчa эщий уголь до частиц размером SSO мкм .

Недостатком данного способа является его технологическая сложность, где совмещены процессы разбавления, перемешивания и измельчения твердого топлива, что не позволяет применять этот способ в потоке подачи топлива для сжигания, а также трудностьорганизации сжигания данной композиции без образования сажи.

10

Наиболее близким к предлагаемому по сущности и достигаемому результату является способ получения топливной композиции путем смешивания тонкоизмельченного твердого топлива с водой с размером капель в дисперсии до 20 мкм с последующим добавлением высококипящих фракций С2.

Однако стабильность известной композиции недостаточна за счет присутствия значительнрго количества капель воды с размером до 20 мкм, и, кроме того, при ее сжигании имеет место недожог. 39 Целью изобретения является повыше ние качества целевого продукта. Поставленная .цель достигается спо собом получения топливной композиции путем предварительного смешивания жи кого топлива с водой при их массовом соотношении 1:(-12) до получения эмульсии с дисперсностью капель воды 1-6 мкм, с последующим добавлением 25-35 мас. подогретого до 60-90°С твердого топлива. В качестве твердого топлива, прошедшего термическую обработку, можно использовать вещество, выбираемое из следующего ряда: термоуголь, буроугольный полукокс, а в качестве обводниЧеля - вещество, выбираемое из - следующего ряда: замазученные отстой ные воды, высокообводненные нефтеЬтходы. Преимущества предлагаемого способа получения топливной композиции заключаются в том, что вода в ней находится в тонкодисперсно л состоянии за счет получения гомогенизироваь ной водомазутной эмульсии, способствую1чей длительной стабильности композиции п.ри хранении, а в процессе горения - дополнительному измельчению капель композиции в поточной камере или очаге горения, например в фурменной зоне доменной печи, за счет явления микровзрывов, резко снижающих сажеобразование. . Использование замазученных вод вы сокообводненных нефтеотходов для получения топливной композиции предохр няет окружающую среду от загрязнения Использование в топливной композиции термоугля или полукокса способствует уменьшению расхода дефицитного жидкого тюплива, исключает предваритель ное измельчение твердого топлива, .связанное с большим расходом энергии улучшает степень десульфурации чугуна вследствие наличия повышенного содержания кальциевых соединений в термоугле и полукоксе, которые вводятся в самую активную зону доменной печи при высокой температуре; обеспе чивает значительное снижение себе. стоимости предлагаемой топливной ком позиции из-за низкой стоимости термо угля, .полукокса и воды. Топливную композицию готовят следующим образом. Смесь мазута и воды подвергают кавитационному воздействию в какихлибо диспергирующих устройствах, пример гомогенизаторах типа К-5-ОГА-ТО, для получения тонкодисперсионной водомазутной эмульсии с дисперсностью капель воды в пределах 1-6 мкм. Полученную водомазутную эмульсию смешивают с подогретым термоуглем или полукоксом и диспергируют до получения стабильной топливной композиции, например в дисковых диспергаторах. Все операции проводятся в потоке подачи топлива для сжигания. Такая топливная композиция обладает стабильностью при хранении и сгорает без сажеобразования вследствие наличия в ее составе тонкодисперсной водомазутной. эмульсии и мелких фракций термоугля,.или полукокса. Пример. Водомазутную эмульсию получают с помощью кавитационного диспергатора. При этом мазут и воду подают отдельными потоками в соотношении 5:1. Водомазутная эмульсия имеет дисперсность капель воды в мазуте в пределах1-6 мкм. В полученную водомазутную эмульсию вводят подог-ре;ТЫЙ термоуголь с соотношением эмульсия/термоуголь 2/1 и после грубого смешения эмульсии с термоуглем смесь подвергают диспергированию в дисковом диспергаторе до получения стабильной тонкодисперсной топливной Композиции, готовой для сжигания. Для приготовления тонкодисперсной топливной композиции с необходимыми физическими свойствами достаточней однократной обработки грубой смеси водомазутной эмульсии и термоугля в дисковом диспергаторе. Готовая топливная композиция имеет состав по компонентам, %: мазут 65,5; термоуголь 33,; вода 11,1. Теплота сгорания на рабочую массу.составляет (lu мкал/кг. Процесс сжигания полученной топливной композиции осуществляют в циклонной камере горения с расходом до 1100 кг/ч. Несмотря на относительно малый избыток воздуха ( d 1,03), химический недожог отсутствует, а механический не превышает 0,1 на рабочую массу топлива. Топливная композиция по изобретению может быть успешно применена для топочных устройств, металлургических печей (доменных, мартеновских, нагревательных печей прокатного производства, зажигательных горнов агломерационных фабрик) с достижением высоких технико-экономических показателей процесса и получением большого народнохозяйственного эффекта. 59 Испытания проводят на доменной пе чи полезным объемом 1513 м , Испытывают два вида водомазутной эмульсии: с размером капель воды в пределах 1-30 мкм (преимущественно 2-15 мкм) и с размером капель, воды в пределах 1-5 мкм (преимущественно 1- мкм), Оценку эффективности сгорания жид кого топлива в условиях доменной пла ки при крайне ограниченном окислител ном очаге производят по количеству углерода, выносимого из печи с колош никовым газом по всему гракту газоочистки, включая пылеуловитель, скру бер, трубы Вентури, дроссельную груп пу, а также по форме углерода в колошниковой пыли, определяемой путем сравнения проб с эталонными образцами на электронном микроскопе при уве личении 27500. Результаты исследований приведены в табл. 1 , где показаны четыре перио да работы печи. Период 1 - работа до менной печи без вдувания водомазутной эмульбии в горн . Период 2 работа доменной печи с применением водомазутной эмульсии при дисперснос ти капель воды в пределах 1-30 мкм (преимущественно размер 2-15 мкм). Расход эмульсии составляет в среднем тза период 500 кг/т чугуна. Периоды 3 и 4 - работа доменной п чи с применением водомазутной эмульсии при дисперсности капель воды в пределах 1-5 мкм (преимущественный размер l-t мкм), расход эмульсии составляет по периодам соответственно 83 и 88 кг/т чугуна. Из табл. 1 видно, что благодаря улучшению процессов сжигания водомазутной эмульсии с дисперсностью капель воды 1-6 мкм за счет организа ции эффекта микровзрыва в окислительном очаге доменной печи и, соответственно, улучшения хода доменной печи в целом вынос из печи колошниковой пыли и углерода сокращается со ответственно с 30,7 до 28,1-26,71 кг/т чугуна и с 6,02 до ,63-,65 кг/т чугуна по сравнению с работой доменной печи без применения водомазутной эмульсии, а также с 38,9 до 28,126,71 кг/т чугуна и с 7,68 до 4,63 +,55 кг/т чугуна по сравнению с применением эмульсии с дисперсностью ка пель воды в пределах 1-30 мкм (в основном 2-15 мкм). Повышение выноса колошниковой пыли и углерода из печи в периоде 2 связано с неполнотой сжигания мазута и увеличением выноса углерода в виде сажи из доменной печи. Снижение выноса углерода из доменной печи в периодах 3 и t, а также электронно-микроскопические исследования формы углерода показывают на сажи пиролиза мазута в коотсутствиелошниковой пыли по тракту газоочистки, что свидетельствует о достаточно полном использовании в доменной, плавке углерода мазута в виде водомазутной эмульсии с дисперсностью капель воды 1-6 мкм. Проводят также испытания с целью определения стабильности при хранении топливных композиций, содержащих воду, уголь и жидкое топливо. Исследования проводят для определения влияния последовательности смешения компонентов на стабильность суспензий. Для приготовления топливных композиций используют термоуголь фракций 0,1-0,005 мм, воду водопро-. водную и мазут М-40. Перед смешиванием уголь подогревают до 60-8оС, Приготовленные образцы топливных систем заливают в стеклянные цилиндры объемом 500 см с внутренним диаметром 50 мм и высотой kOO мм. В таком состоянии топливные композиции термостатируют при . Готовят суспензии постоянного состава, %: уголь 30; вода 15; жидкое топливо 55. Суммарное время перемешивания составля|ет 40 мин. Исследуют четыре способа приготов; 1ения суспензий о зависимости от по следовательности смешения различных компонентов. Результаты приведены в табл. 2. Исследования показывают, что последовательность смешения компонентов влияет на стабильность топливных композиций. Приготовление композиций по первому способу связано с первоначальным образованием топливной эмульсии обратного типа. Диспергирование воды приводит к образованию структуры с рав;номериым распределением капель. Последующее перемешивание при вводе угольной пыли приводит к быстрому смачиванию поверхности угля дисперсной средой, но так как в дисперсионной среде содержатся капли воды, то они внедряются между частицами угля и

препятствуют их агрегированию и выпаданик) в осадок. Таким образом, образуется, объемная структура с равномер о распределенными дисперсными фазае1и.5

Приготовление топливной системыпу гем одновременного перемешивания всех Компонентов (второй tnoco6) ухудшает качество суспензии из-за отсутствия впервый период приготовления, структу-io Цмрованной дисперсной фазы (эмульсии), Поэтому распределение твердой фазы в этом случае не.может быть таким равномерным как в первом способе.

Приготовление композиции по треть-is ему способу (смешение угля и жидкого Работа печи без мазута 9 3,99 10.Г 1,81 1, Водомазутная Эмульсия дисперсности капель воды -30 мкм (а основном 2-15 мкм) 2- 2,8 5,11 10, 1.931. Водомазутная эмульсия дисперсности капель воды 1-6 мкм (в основном 1-t мкм) 3 16.0 2,63 И.З I, 0. Водомазутная / эмульсия Дисперсности капель 8ОДЫ 16 мкм 8 основном 1-4 мкм) 4 17.0 2,ВЦ .Э. 1.б 0.

топлива с последующим вводом воды) также ухудшает качество суспензии.

Йаименьшей стабильностью обладают композиции, приготовленные по четвертому способу. На первом этёпе образуется относительно устойчивая водоугольная суспензия, где вода является дисперсной средой. Ввод жидкого топлива приводит к постепенной замене дисперсионной среды, то есть происходит обращение фаз . При этом одновременно наблюдается частичное агрегирование угольных частиц, что приводит к ухудшению стабильности.

Таблица 1 0 0.1810,273 0. 30.7 6,02 9 0.528 0,260 О,И 36,9 7.68 6 0.2280,107 0,032 28,1 ««,63 0 0.1««60,066 0.020 26,71 4,55

Жидкое топ- + уголь5f1

ливо + вода

(эмульсия)

Жидкое топ- Те же компонен- 8,3 ливо + вода+ ты + уголь

Жидкое топ- + водаЮ,

ЛИБО + уголь

Вода + уголь + жидкое топливо И,2

Формула изобретения Способ получения топливной.композиции , включающий смешивание жидкого топлива, тонкоизмельченного твердого топлива и воды, отли чающий с я тем, что, с целью повышения качества целевого продукта, предварительно смешивают жидкое топливо с водой при их массовом соотношении 1:(А-12) до получения эмульсии с дис1.

(

яерсностью капель воды 1-6 мкм, с по| следующим добавлением масД not догретого до 60-90°С твердого топлива.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 73661, кл. С 10 L 1/32, .

2. Патент Великобритании № 1 9б373, кл. С 5 G, опублик. 1977 (прототип).