Способ получения топливной композиции

О П И С А Н И Е 1 и,922134ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1) Дополнительное к авт, саид-ву(51)М. К1179 (21) 2887218/ 22)Заявле С 10 Ь 1/32 присоединением заявки твоударотеенный комитет СССР,по делам изобретеннй н открытнЯ(088.,8), ; Опубликовано 23. Оч, 82. Б Дата опубликования описа етень1 01.8 ев, Б,Н СметаййикеВ, -ин, А.Г. никапевии;ке В.В. В: Емуиинцевкомбййеп- - .,В.А. Мирко, В,М, Иванов, Л.Л. Хотун В.А. Шатлов, )К.Е. Слепцов, Т.И. Кух В.Н. Вакулин, Г.Л. Цымбал, З.Э. Мин 2) Авторы изобретени Карагандинский 1) Заявитель еталлургиче 5 Й) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОПЛИВНОЙ КОМПОЗИЦИИ . 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, водомаэутной эмульсии или другого жидкого топлива на обогащенном ки лородом дутье. Известен способ приготовления стабильных суспенэий иэ угля, тяжелых нефтяных остатков и смол, заключаю-щийся в том, что паста, предваритель 1 но приготовленная обычным способом иэ угля и тяжелых остатков, подвергает" ся дополнительному разбавлению дис" персионной средой до желаемой концентрации, нагревается до температуры, понижающей твердость дисперсной фазы, и пропускается через истирающий агрегат, иэмельчаощий уголь до частиц размером 5-50 мкм 11. 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 трудность- организации сжигания дайной композиции без образования сажи. Наиболее близким к предлагаемому по сущности и достигаемому результату является способ получения топливной композиции путем смешивания тонко- измельченного твердого топлива с водой с размером капель в дисперсии до.20 мкм с последующим добавлением высококипящих фракций (;2.Однако стабильность известной композиции недостаточна за счет присут 1ствия значительного количества капель воды с размером до 20 мкм, и, кроме того, при ее сжигании имеет место недожог.9221 10 20 3Целью изобретения является повышение качества целевого продукта,Поставленная .цель достигается способом получения топливной композициипутем предварительного смешивания жидкого топлива с водой при их массовомсоотношении 1:(4- 12) до полученияэмульсии с дисперсностью капель воды1-6 мкм, с последующим добавлением25-35 мас,4 подогретого до 60-90 ОСтвердого топлива.В качестве твердого топлива, прошедшего термическую обработку, можноиспользовать вещество, выбираемое изследующего ряда: термоуголь, буроугольный полукокс, а в качестве обводнителя - вещество, выбираемое из- следующего ряда: замазученные отстойные воды, высокообводненные нефтеотходы.Преимущества предлагаемого способа получения топливной композициизаключаются в том, что вода в нейнаходится в тонкодисперсном состоянии за счет получения гомогенизированной водомазутной эмульсии, способствующей длительной стабильностикомпозиции при хранении, а в процессе горения - дополнительному измельгчению капель композиции в поточнойкамере или очаге горения, напримерв Фурменной зоне доменной печи, засчет явления "микровзрывов", резкоснижающих сажеобразование.Использование замазученных вод высокообводненных нефтеотходов для получения топливной композиции предохраняет окружающую среду от загрязнения.Использование в топливной композициитермоугля или полукокса способствует 40уменьшению расхода дефицитного жидкого топлива, исключает предварительное измельчение твердого топлива,,связанное с большим расходом энергии;улучшает степень десульфурации цугуна вследствие наличия повышенногосодержания кальциевых соединений втермоугле и полукоксе, которые вводятся в самую активную зону доменнойпечи при высокой температуре обеспе 50чивает значительное снижение себестоимости предлагаемой топливной композиции из-за низкой стоимости термоугля,.полукокса и воды.Топливную композицию готовят следующим образом.Смесь мазута и воды подвергаюткавитационному воздействию в какихлибо диспергирующих устройствах, на 344пример гомогенизаторах типа К-0 ГА,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 получениястабильной топливной композиции, например в дисковых диспергаторах, Всеоперации проводятся в потоке подачитоплива для сжигания,Такая топливная композиция обладает стабильностью при хранении и сгорает без сажеобразования вследствиеналичия в ее составе тонкодисперснойводомазутной. эмульсии и мелких фракций термоугля или полукокса,П р и м е р. Водомазутную эмульсию получают с помощью кавитационногодиспергатора. При этом мазут и водуподают отдельными потоками в соотношении 5:1. Водомазутная эмульсия имеет дисперсность капель воды в мазутев пределах 1-6 мкм. В полученную во-.домазутную эмульсию вводят подогре,тый термоуголь с соотношением эмульсия/термоуголь = 2/1 и после грубогосмешения эмульсии с термоуглем смесьподвергают диспергированию в дисковомдиспергаторе до получения стабильнойтонкодисперсной топливной композиции,готовой для сжигания, Для приготовления тонкодисперсной топливной композиции с необходимыми Физическими свойствами достаточно однократной обработки грубой смеси водомазутной эмульсии и термоугля в дисковом диспергаторе. Готовая топливная композиция имеет состав по компонентам, l: мазут65,5; термоуголь 33,4; вода 11,1. Теплота сгорания на рабочую массу. составляет Ян 7430 мкал/кг, Процесс сжигаРния полученной топливной композицииосуществляют в циклонной камере горения с расходом до 1100 кг/ч. Несмотряна относительно малый избыток воздуха ( д. = 1,03), химический недожоготсутствует, а механический не превышает 0,13 на рабочую массу топлива.Топливная композиция по изобретению может быть успешно применена длятопочных устройств, металлургическихпечей (доменных, мартеновских, нагревательных печей прокатного производства, зажигательных горнов агломерационных фабрик) с достижением высоких технико-экономических показателей процесса и получением большогонароднохозяйственного эффекта.92215Испытания проводят на доменной пе. чи полезным объемом 1513 мИспытывают два вида водомазутной эмульсии: с размером капель воды в пределах 1-30 мкм (преимущественно 5 2- 15 мкм) и с размером капель, воды в пределах 1-5 мкм (преимущественно 1-4 мкм).Оценку эффективности сгорания жидкого топлива в условиях доменной плавв ки при крайне ограниченном окислительном очаге производят по количеству углерода, выносимого из печи с колошниковым газом по всему гракту газоочистки, включая пылеуловитель, скруббер, трубы Вентури, дроссельную группу, а также по форме углерода в ко" лошниковой пыли, определяемой путем сравнения проб с эталонами образцами на электронном микроскопе при уве личении 27500.Результаты исследований приведены в табл. 1, где показаны четыре перио. да работы печи. Период 1 - работа доменной печи без вдувания водомазут ной эмульсии в горн печи. Период 2- работа доменной печи с применением водомазутной эмульсии при дисперсности капель воды в пределах 1-30 мкм (преимущественно размер 2- 15 мкм). 30 Расход эмульсии составляет в среднем ва период 500 кг/т чугуна.1.Периоды 3 и 4 - работа доменной печи с применением водомаэутной эмульсии при дисперсности капель воды в пределах 1-5 мкм (преимущественный размер 1-4 мкм). Расход эмульсии составляет по периодам соответственно 83 и 88 кг/т чугуна.Из табл. 1 видно, что благодаря улучшению процессов сжигания водо- мазутной эмульсии с дисперсностью капель воды 1-6 мкм за счет организации 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 4,63-465 кг/т чугуна по сравнению с работой доменной печи без применения водомаэутной эмульсии, а также с 38,9 до 28,1- 26,71 кг/т чугуна и с 7,68 до 4,63- 4,55 кг/т чугуна по сравнению с при 55 менением эмульсии с дисперсностью капель воды в пределах 1-30 мкм (в основном 2-15 мкм). 34 бПовышение выноса колошниковой пыли и углерода из печи в периоде 2связано с неполнотой сжигания мазутаи увеличением выноса углерода в видесажи из доменной печи.Снижение выноса углерода из доменной печи в периодах 3 и 4, а такжеэлектронно-микроскопические исследования формы углерода показывают наотсутствие сажи пиролиза мазута в ко.лошниковой пыли по тракту газоочистки, "что свидетельствует о достаточнополном использовании в доменной плавке углерода мазута в виде водомазутной эмульсии с дисперсностью капельводы 1-6 мкм.Проводят также испытания с цельюопределения стабильности при хранении топливных композиций, содержащихводу, уголь и жидкое топливо.Исследования проводят для определения влияния последовательностисмешения компонентов на стабильностьсуспензий. Для приготовления топливных композиций используют термоугольфракций 0; 1-0,005 мм, воду водопро-,водную и мазут И; Перед смешиваниемуголь подогревают до 60-80 С.Приготовленные образцы топливныхсистем заливают в стеклянные цилиндры объемом 500 см с внутренним диаметром 50 мм и высотой 400 мм. В таком состоянии топливные композициитермостатируют при 60 С. Готовят сусопензии постоянного состава, 4: уголь30; вода 15; жидкое топливо 55, Сум"марное время перемещивания составляет 40 мин.Исследуют четыре способа приготов.- 1 ения суспензий о зависимости от последовательности смещения различныхкомпонентов,Результаты приведены в табл. 2.Исследования показывают, что последовательность смешения компонентоввлияет на стабильностЬ топливных композицииПриготовление композиций по первому способу связано с первоначальнымобразованием топливной эмульсии обратного типа. Диспергирование воды приводит к образованию структуры с равномерным распределением капель, По,.следующее перемешивание при вводе;угольной пыли приводит к быстрому смачиванию поверхнбсти угля дисперснойсредой но так как в дисперсионнойсреде содержатся капли воды, то онивнедряются между частицами угля иТаблица 1 Трубы Вентури Пылеуловитель ПеДроссельнаягруппа Режим подготовки мазута СкрубберЬ В целом попечи, в ри од Ъййос пыли, кг/т чугу- на Ъыносуглеродас пы"лью,кг/тчугуна Выноспыли,кг/тчугуна Выноспыли,кг/тчугуна ВыВыносуглеродас пыВыноспыли,кг/т Выносуглеродас пылью,кг/тчугуна Выноспыликг/тцугу"нв Вынос угле рода, кг/т чугуна нос уг.лерода спылью,кг/тчугуна лью,кг/тцугунаРабота печибез мазута 1 19 3,99 10, 1 1,81 1,30 О, 181 0,273 0,043 30,7 6, 02 Водомазутнаяэмульсиядисперсностикапель воды1-30 мкм(в, основном2-15 мкм) 2. 24,8 5,11 10,4 1,93 1,39 0,528 0,260 0,114 36,9 7,68 Водомазутная эмульсия дисперсности капель воды 1-6 мкм ;в основном 1-4 мкм) 3 16,0 2,63 11,34 1,74 0,76 0,228 0,107 0,032 28,1 4,63 Водомазутнаяэмульсия дисперсности капель воды 16 мкм ,в основном 1"4 мкм) 17,0 . 2,84 , 9,14 1,54 0,50 0,146 0,066 0,020 26,71 4,55- т 7 922134 8 препятствуют их агрегированию и выла- топлива с последующим вводом воды) данию в осадок. Таким образом, обра- также ухудшает качество суспензуется, обьемная структура с равномер- зии,шо распределенными дисперсными фазаЕи. Наименьшей стабильностью обладаютПриготовление топливной системыпу- композиции, приготовленные по четвер 1 тем одновременного перемешивания всех тому способу. На первом этапе образуМомпонентов (второй способ) ухудшает ется относительно устойчивая водоВсачество суспензии из-за отсутствия угольная суспензия, где вода являетепервый период приготовления, структу.10 ся дисперсной средой. Ввод жидкого рчрованной дисперсной фазы (эмульсии), топлива приводит к постепенной заме- "поэтому распределение твердой фазы не дисперсионной среды, то есть пров этом случае не.может быть таким рав- исходит обращение фаз, При этом одно- номерным как в первом способе. временно наблюдается частичное агреПриготовление композиции по треть гирование угольных частиц, что приему способу (смешение угля и жидкого водит к ухудшению стабильности.,Т.а Способ Наименование компонентов Второй периодперемешивания20 мин Первый периодперемешивания20 мин 5)1 Жидкое топливо + водаэмульсия)+ уголь Те же компонен,3ты Жидкое топливо + вода++ уголь Жидкое топливо + уголь 10,4.Редактор П, Лукач Техреду Ж. Кастелевич КорректорС, ШекмаРЗаказ 2502/33 Тираж 524 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРЪпо делам изобретений и открытийФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Формула изобретенияСпособ получения топливной, компо зиции, включающий смешивание жидкого топлива, тонкоизмельченнаго твердого топлива и воды, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества целевого продукта, предвари тельно смешивают жидкое топливо с водой при их массовом соотношении 1:4- 12) до получения эмульсии с дис. блица 2ге в Скорость выпадания угля в оса", док, мм/сут 1,персностью капель воды 1"6 мкм, с поТ исследующим добавлением 25-35 мас,Ф пот догретого до 60-90 еС твердого топлива. Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 73661, кл. С 1 О 1. 1/32, 1948. 2. Патент Великобритании У 1496373 кл. С 5 О, опублик. 1977 (прототип);