Способ предварительной термической подготовки спекающихся каменных углей для дальнейшего брикетирования

(22) Зая (23) Пр юлено 31,05,72 (21) 1791530/23-26 ритет - (32) 11.06.71 Госудврстевиими поинт СССЯ по делам изобретений и открытий) Ф Опубликовано 25;01,80 Бюллетень3 53) УДК 662.74 (088.8) опубликовани Да исання 05.02.8(72) Авторы изобретени Иностранцы Вальтер Гооссенс и Вольфганг ГерманнИностранная фирма Эшвейлер Бергверкс-Ферейн(71) Заявител 54) СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ СПЕКА 1 ОЩИХСЯ КАМЕННЫХ УГЛЕЙ ДЛЯ ДАЛЬНЕЙШЕГО БРИКЕТИРОВАНИЯк обрй,вч ботке спестности, к еской подуглей для Изобретение относитс кающихся каменных угл способу предварительной готовки спекающихся ка дальнейшего брикетирова термименныхия. Известен способ, согласно которому мел козернистый вспучивающийся уголь превращают в коксовую мелочь путем коксования в псевдоожиженном слое с помощью потока горячего газа.При этом часть получаемой коксовой мелочи в качестве дополнительного теплоносителя вводят периодически в псевдоожиженный слой так, что при подаче еще не прошедшего термическую обработку мелкозернистого угля температура смеси понижается до 420 С. Затем температуру смеси, состоящей из коксовой мелочи и мелкозернистого вспучивающегося угля, со скоростью нагрева приблизительно ,5 - 10 С/мин равномерно доводят до температуры коксования около 550 С. В процессе нагрева необходимо равномерное и медленное нагревание спекающегося угля для получения коксовой мелочи твердой структуры 11. Недостатки способа заключаются ь большом количестве перемещаемой коксовой мелочи, в быстром износе агрегатов вследствие применения коксовой мелочи, в высокой нагрузке вальцов для изготовления брикетов, в обязательной подаче служащейтеплоносителем коксовой мелочи в горячемсостоянии, а также в иеудовлетвортттельныхпрочностных свойствах брикетов ввиду гомогенной структуры обрабатываемого ма 3 отериала,Известен также способ для превращенияспекающихся каменных углей в пылевидный кокс, при котором последовательно расположенные псевдоожиженные слои служатреактором. Необходимое для процесса кок 15 сования тепло получают с помощью горячих горючих газов и путем частичного сгорания полученной коксовой мелочи, а также путем сгорания получаемых продуктовпиролиза. В противополож ность вышеоп исанному прерывистому способу, данный способ позволяет непрерывную подачу сырья внепрерывный отвод коксовой мелочи 121".Недостаток этого способа состоит в том,что из-за недостаточной возможности ун71 Я)28 3равления температурой обработки продукт имеет пенистую, пористую структуру, в результате чего процесс брикетирования затруднителен и брикеты не достаточно прочны Для получения пылевидного кокса, известен способ, когда в качестве реактора применяют вертикально расположенную трубную систему, в которой мелкозернистый вспучивающий уголь перемещается газовым потоком, причем он подвергается одновременно предварительному или начальному окислению и коксованию. При этом в качестве несущего газового потока применяют обогащенный кислородом воздух, Этот способ осуществляется в две ступени, причем первая ступень служит предварительному или начальному окислению угля, а следующая за ней вторая ступень - коксованию угольной пыли, приводящему к образованию коксовой мелочи. На первой степени взвешенное сырье нагревают в течение 0,5 сек приблизительно до 430 С и поддерживают на этом уровче температуры приблизительно в течение 1 до 3 сек, Затем сырье нагревают до второй ступени в течение 1 сек до 530 в 5 С. Процесс предварительного окисления приводит к тому, что мелкозернистый вспучивающийся уголь при соответствующей продолжительности воздействия из-за повышенного содержания кислорода получает ясно видимую коричневатую окисленную кромку, имеющую глубину до 1 мкм. При последующем превращении предваритель- но окисленного угля в коксовую мелочь путем коксования указанная окисленная кромка должна предотвратить дополнительное спекание самого угля и засорение агрегатов Щ; Как способ с применением псевдоокиженного слоя, так и данный способ имеет недостаток, что для осуществления обработки требуется определенная крупность зерен. Поэтому на предварительной ступени необходимо использовать дорогостоящие дробилки и сортировочные установки, чтобы размер зерен не превышал 200 мкм. Кроме тоео го, производительность этих типов установок очень ограничена потому, что максимальная несущая способность газового потока невелика составляет только несколько ву до гемпературы размягчения в газовом потоке. При этом скорость нагревания составляет 10 - 30 С/мин, а время пребывания угля в зоне нагревания 0,5 в 1,5 сек 14.Известен:способ предварительной термической подготовки спекающихся каменных углей для дальнейшего брикетирования, включающий нагрев исходного угля в газовом потоке до температуры его размягчения со скоростью 500 в 50 С/сек в течение 0,1 - 0,5 сек и отделение от газового потока 14. Недостаток способа заключается в том, что изготовленные из обработанного таким образом угля брикеты имеют неудовлетворительные прочностные свойства,Так, например, прочность на сжатие составляет 66 кгс, а прочность на истирание - 14%,Целью изобретения является повышение прочности на сжатие и истирание.Предлагаемый способ, включает нагревание исходного угля в газовом потоке до температуры его размягчения со скоростью 500 - 5000 С/сек в течение 0,1 - 0,5 сек и отделение от газового потока, отличается тем, что, с целью увеличения прочности на сжатие и на истирание готовых брикетов, до и/или после отделения от газового потока уголь охлаждают до температуры, которая на 100 С ниже температуры нагревания и выше комнатной температуры. В результате обработки уголь получаютв виде полукокса, в виде вспученных перфорированных зерен и в виде хорошо сохранившихся зерен с порами от коксования.В последующем процессе горячего брикетирования полукокс, т, е, коксоподобный материал служит каркасом брикета, а перфорированное зерно расплавляется вязко- текучей битумной массой позже подаваемого размягчающего каменного угля, не теряя при этом теплотехнического преимущества, заключающегося в том, что он может еще дышать, в то время, как коксоподобный материал в теплотехническом отношении почти инертен.кг/нм. Мелкозернистая и равномерная струк зтура продукта главного компонента при брикетировании создает трудности, связанные с тем, что помимо высокого износа, который является следствием хрупкости продукта, имеется еще проблема, состоящая в том, что мелкие зерна могут быть только в недостаточной мере заключены в снекающийся компонент, поданный перед брикетированием,Кроме того, известен способ предвари-тельной термической подготовки угля длядальнейшего брикетирования, согласно ко торому мелкораэдробленный уголь крупностью порядка 3 - 10 мм подвергается нагреХорошо сохранившееся зерно представляет собой необходимый дальнейший элемент брикета, которое в цроцессе прессования благодаря имеющейся еще способнос.ти к усадке может вступать в очень тесную и прочную связь со связующим.Предлагаемый способ позволяет обойтись без предварительной сушки, измельчения и точной, классификации .исходного материала. Поэтому возможно применять уголь с неклассифицированным гранулометрическим составом до 14000 мкм,Показано, что горизонтальное перемещение позволяет нагрузку, газового потока от 1 О и 14 кг/нмз и при том же объеме газовобеспечивать повышенную производительность по сравнению с известными способами.Вариант способа заключается в том, что уголь вводят в горизонтальную трубку в различных, следующих одно за другим местах и этим подвергают его различному по времени воздействию газового потока.Возникающие при. этом в местах загрузки понижения температуры газового потока не сказываются отрицательно на качестве угля,Согласно другому варианту предлагаемого способа следующие одно за другим в направлении потока места вдувания позволяют соответственно различно дозированными количествами материала создать возможность регулирования температуры обработки. Та.ким образом, в частности возможно точно управлять зависящей от вйда применяемого угля конечной температурой обрабатываемого материала с помощью подаваемых на единицу времени в различных местах количеств. Охлаждение предварительно термообработанного угля служит для замораживания трехфазового состояния и, кроме того, для предотвращения возможного загорания угля из-за еще сравнительно высокой конечной температуры.На чертеже приведена схема выполнения предлагаемого способа.В запасном бункере 1 хранится спекающийся каменный уголь, который промыт, но не высушен и не фракционирован. Часть угля подводится по трубопроводу 2 в камеру 3 сгорания, работающую с горячими топочными газами, Оттуда газовый поток с углем проводится дальше горизонтально расположенной трубой 4, в то время как обрабатываемый материал нагревается со средней скоростью нагрева 1000 С(сек, так, что получается конечная температура 400 С. При этом учтено, что на участке обработки происходит соответствующее падение температуры, потому часть угля полводится к трубопроводу 5 к расположенному спереди в направлении потока месту вдувания 6. Смешение уже нагретого до высокой температуры материала с вновь вводимым в обрабатываемый поток материалом при соответствующей дозировке двух частей материала представляет отличную возможность регулировки требуемой конечной температуры.После максимального. времени пребывания около 0,3 сек газовый поток с углем выходит из трубы 4 и поступает через соединительную деталь 7 в циклон 8. Соединительная деталь 7 выполнена с направленными поперек направления перемещения обрабатываемого материала соплами 9, к которым подволится вода для охлаждения материала. В циклоне 8 обрабатываемый мате 9 э риал выделяется нз газового потока и, в случае необходимости после дальнейшего ох. лаждения с помощью разбрызгивающих во. ду сопел 10, отводится через трубопровод11 в промежуточный бункер 12. Оттуда прел. варительно обработанный материал, который по структуре включает как коксопободный материал, так и вспученные перфорированные зерна, а, кроме того, еще хорошосохранившиеся зерна с порами от коксования, дозируется и направляется на процессглавной термической обработки.Пример 1. В запасном бункере 1 хранится 1 т спекающегося кузнечного угля с содержанием 14,8% летучих компонентов, который промыт, но не высушен и не фракционирован. Из бункера ежечасно подают 250 кг угля, причем 70% угля полают по трубопроводу 2 в камеру сгорания 3, работающую с горячими коксовыми газами с тем. пературой 510 С, которые полают в количестве 650 мГчас, а воздух лля горения(включая воздух для транспортирования) - в количестве 2500 мз(ч. Остальные 300(0 угля подают по трубопроводу 4 в горизонтальную трубу 5. Из камеры сгорания газовый поток с углем проходит по горизонтальной трубе 5, в которой уголь нагревают со скоростью нагрева 1000 С/сек до конечной тем. пературы 400 С. После 0,4 сек пребывания. газовый потокс углем выходит из трубы 5 и поступает че. ЗО рез соединительную камеру 6 и циклон 7.Соединительная камера б выполнена с направленными поперек направления перемещения обрабатываемого материала соплами 8, через которые полают волу для охлаждения обработанного материала до 3003 В циклоне 7 обрабатываемый материал отделяется из газового потока и по трубопроводу 9 подают в промежуточный бункер 10.Г 1 олучают уголь с вышеупомянутым трехфазным состоянием, который подвергают 40 брикетированию при 500"С и давлении 3 т.Г 1 олучают бри кеты длиной 6 м мшириной 35 мм, высотой 9,5 мм и объемом 15,5 см, прочность на сжатие которых составляет 94,3 кгс, а прочность на истирание - 8%.Пример 2. Проводят аналогично примеру 1, по используют кузнечный уголь с солсржанием 5,7% летучих компонентов и поллерживают следующие условии: 730 м/ч коксового газа; 3000 м/ч воздуха лля горения (включ. воздух лля транспорта); 500 С колб нечная температура угля; 670 Стемпература газа; О,2 сек время пребывания; охлаждение образованного материала до 400 С.Получают уголь с трехфазным состояниемкоторый подвергают брикетированию аналогично примеру . Получают брикеты с характеристикой аналогично примеру 1, проч.ность па сжатие 95,8 кгс, апрочность на ис.тирание - 7,6 "/.) едяктор к г)нтоноая3 - о" 54 ЦБИИИИео де1ал ППП к ета СССРкрытнйнабд. 45Проектная,. осулак) 133,Пате ру 1 1 го ис 11 мьзугот Гязоплг),тскп)ь)н 5 рг) )гС СОдержяПНЕМ дО,б,(, ЛСТУцигк 15 ОЗ)Г 1 ГНЕНТОВИ ПОДДЕРЯЯВЯЮТ СЛРДЧЮГЦНС УСЛОЗИИ.460 м /ч ко)гс Оного гязя2000 м ")1 нг) к)Ха ДЛЯ )ОРЕНИЯ (Г)КЛК)г) ВОЗДУХ гл 51 Тг;ЯЦсггортя) 2 ОО г:" Р 1 гг;1 я" темпера ." н уг;с310"С темпсратуря гязя; 0,47 сгк время пр:бЫВННИЯ; ОХЛяж,)ЕНИЕ ОО 1)аООТяг)НОГО НТЕ"риала Д 0 160 С.) 1 е)чггчя)сч голь с ) рехфязп) Гч сгъс 7 г 1когорый ног)вергяют брикетивовя)п)ю,) )ц480 С и давлении 2,8 т,ПОлуцяют бг)нкгттьХЯПатгТЕОИСТ 1)Кой ЯНЯг) На)НОП ПРГН.Ег"Г)РОЦНОСТЬ ПГГИ Сяга ИИ 9). Д ЮС Я ПОГ)С)П.;. Ь/т/)Ялга/) 4 11 нговод 5)т аня ног)г 111)О г)г)чмеру 1 НО после Отделепи 51 От ГязОВОГО потока уГОль донолнитсльно Охлаждают дс 2 1.1 Св трубопроводе 9 за счет подачи воды черезрязбрызгивающие сопла 11,При этом получают брикетыпрочностьня сжатие котооых составляет 95,2прочность на пстнояние . - 7,8 о/ .П/УГгЛГЕР 5.)РОВОД 51 Т Я ПЯЛОГИЧИО ПРИМРру 1, но Охлаждение ОоработяннОГО УГляг)роизводят голько после отделения От газового потока, При этом уголь охлаждают до300"С,и трубопроводе 9 зя счет подачи воды через; - .О,)ля 11,Получа)от брикеты, прочность на сжа-тие когових сог-являет 90 5 кгг я ггэг чнстирянеБрггЛВО 9. ПРОВОДЯТ ЯНЯЛОГИЧНО ПОИМЕру 1 Пг) Обвя бота)П)ЫН у) р иь Х н а нг а я)Одг)КОМНЯТН 011 ТвгМПЕРЯТУОЬЬ .:Рп ЭТОЮ.УЧЯЮТ бОПКЕТЫ, 1)Г)ОгНОСТЬ Ня; :.т;:. ;От;,.истиря нне - 6,3 "/о./7 рпмвр 1 . (сряиупггельнь)й ),)поводятяналО) НЧНО ПОИ;)РруНр Обг,"я:Р; яННЫ".уголь не подвеогя)от Охлзждсни 1 О НР)1 ед ОоягхрТИПОВНННЕМ Пр)г Э 1 ОМ ПгОЛУчяюг бПНКЕТЫХаЯ)(тЕПИСТНКОй ЯНЯ 11 ге Цг)й Пг:гЯМРР г ) про:)ность на сжатие которых составляет 73,5 кгс, а прочность на истиряние - 17,6%.Прил)ер В. (сравнительный): Проводят аналогично примеру 2, но обработанный уголь охлаждают до 425 С (ня 75 С ниже конечной температуры).При этом получаюг брикеты, прочность на сжатие которых составляет" 37,1 кгс, а прочность ня истирание - 17,9%./7 рияер 9. (сравнительный). Повторяют пример 2 с той разницей, что обработанный уголь охлаждают до 15 С. При этом получают брикеты, прочность на сжатие которых составляет 88,5 кгс, а прочность на истиря нне - 10,8%,Способ предварительной термической подготовки спекающихся каменных углей длядальнейц)его брикетирования, включающийнагрев, исходного угля в газовом потокедо температуры его размягчения со скоростью 500- в 50 С/сек в течение 0,1 -0,5 сек и отделение от газового потока,отличагои(ийся тем, что, с целью увеличенияпрочности на сжатие и на истирание готовыхбрикетов, до и/или после отделения от газового потока уголь охлаждают до температуры, которая на 100 С ниже темперауры нагрева и выше комнатной темперагуры,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Акцептованная заявка фРГ1269094,кл. 10 я, 21, 1968.2. Акцептованная заявка ФРГ1237980кл, 10 я, 33/02, 1967.3. Г 1 атент ФРГ1170365, кл, 10 а 33/02,)9644. Китов Б. Н. и др. Коксование термически подготовленных углей. М Металлургия, 1970, с. 86 - 94.