Способ получения бездымного твердоготоплива из угля, преимущественно избурого угля

Союз Советских Социалистических республик, (45) Дата опубликования описания 03.08.81(51) М К ч з С 1 О 1. 9108 Государственный комитет до делам изобретений н открытий(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЗДЫМНОГО ТВЕРДОГО ТОПЛИВА ИЗ УГЛЯ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ИЗ БУРОГО УГЛЯИзобретение относится к области безотходной комплексной переработки углей с получением высокотемпературного газообразного теплоносителя с низким содержанием золы и породы и твердого бездымно го топлива.Известен способ получения бездымного твердого топлива из бурого угля, включающий разделение угля на крупную и мелкую фракции, обезвоокивание крупной 1 О фракции угля путем ее напрева под давлением в автоклаве, термообработку ее в камерной печи при 400 - 900 С, мокрое тушение полученных остатков от угля, брикетирование переизмельченных остатков со свя зующим и коксование полученных брикетов 111.К недостаткам известного способа относят низкую производительность, выходы побочных продуктов, дефицитность связую щего.Целью изобретения является повышение производительности, получение высокотемпературного газообразного теплоносителя с низким содержанием золы и породы, а 25 также увеличение выхода крупнокускового и зернистого топлива,Цель достигают термообработкой крупной фракции угля во вращающемся барабане при сжиганиями отделяющихся летучих ЗО веществ с введением кислородсодержащих газов в количестве недостаточном для их полного сжигания и получением высокотемпературного газообразного теплоносителя и горячего бездымного топлива, охлаждением перед мокрым туитением бездымного твердого топлива путем контакта с мелкой фракцией угля, затем разделением полученной смеси на охлажденное бездымное топливо и,нагретые до 400 - 800 С переизмельченные твердые остатки, которые направляют на сжигание. Выходы крупно- кускового и зернистого топлива повышают пропиткой жидким топливом н смолой пиролиза перед термообработиой крупной и мелкой фракций угля.На чертеже изображена схема установки для осуществления способа.Установка содержит дробилку,1 крупного измельчения, грохоты 2, автоклавную установку 3, грохоты 4, пропитоъную ванну б, печь б, вьополненную в виде вращающегося барабана, печь-бункер 7, трубу 8 для ввода мелкого угля, пропиточную ванину 9, емкость 10, грохот 11, емкость 12, сортировку 13, емкость И, двухзонную топку 15, сепаратор 16 для выделения из паротазовых продуктов смоля аиролиза.В зависимости от гребующихся выходов и теплосодержания газообразного высоко 827533температурного теплоносителя осуществляют посредством дробилки 1 рупного,измельчения первичную подготовку исходного, например рядового угля до задаиной крупности. например 0 - 150 лсм. При этом изменяют вврхний предел крупности дробленого угля в широком интервале, напримерот 25 до 200 млс,На грохоте 2 дробленый уголь,и породуразделяют на два,класса, например наклассы 0 - 6 мм и 6 - 200 лсм. Изменениемвыходов угля этих классов регулируют выходы целевых продуктов, переработки.На автоклавной установке 3 в результате нагревания до 170 - 225 С бурого угля зернистого и кускового состава крупности, например класса 6 в 2 мм, непосредственно водяным насыщенным паром поддавлением в автоклаве за время, котороефактически требуется для такого нагреваниянапример на 60 - 120 лсссн (меньше -для звриистого, боль,ше - для,кусковогоугля), достигают подготовку бурого угляпо термоустойчивости за счет заданногообезвоживания, например на 70 - 85%, засчет получающейся,при этом усадки, равной например 15 - 45% от исходного объема угля,Благодаря автоклавному способу обработки сохраняют зернистый и кусковой состав бурого угля при его высокотемпературной термообработке. Для каменных углей автоклавная обработка не требуется.Автоклавно обработанный утоль, получавшийся с регулируемой в интервале от0 - 25 до 0 - 200 лслс крупностью, разделяютна грохоте 4 на два класса, на крупныйуголь, например класса б - 200 мм, и намелкий утоль, например класса 0 - б мм.Мелкий уголь, полученный после грохотов 2 и 4, объединяют в один поток. В этотпоток подают со стороны любое другое перец,мельченное твердое топливо, если требуется его утилизировать и/или получитьиз него смолу пиролиза, газообразный тенлонооитель и зернистое бездымное твврдоетопливо,В пропиточной ванне 5 посредством погружения угля в пропитчик осуществляютпропитку угля, Разогревом пропитчика(жидкого .котельного топлива) до жидкогосостояния при температуре угля 50 - 80 С,получающейся, например, после выгрузкибурого угля из автоклавов установки 3,снижают время,пропитки, изменение котооого допускается в широком интервале, например, от 0,25 до 5,0 мссн.В качестве пропитчика применяют любое жидкое топливо, например топочныймазут, собственную смолу пиролиза и дресли требуется, например, пх утилизацияили более квалифицированное технологическое применение. В результате пропиткижидким топливом повышают прочностьтвердото топлива и, тем самым, увеличива,от выход кусков - остатков от угля, получавшихся после термообработки, например в печи б. Пропиту в ванне 5 не исключают лишь для тех бурых и,каменных углей, исходная .прочность которых недостаточна, чтобы сохранялся при термообработке зернистый и кусковой состав их крупности.При исходной прочности угля, равной, например, более 70% по выходу класса +6 мм после истирания в барабане по ГОСТ 6114-57, в зависимостями от конкретных условий его допускают к переработке и с пропиткой и без пропитки.В предварительно разопретую до 600 - 15 800 С печь б непрерывно загружают угольс зернистым и кусковым составом крупности, изменение которого допускается в ши,роком, интерваленапример от 6 - 25 до 50 - 200 мм, нагревают его до заданной 20 температчры в,интервале от 400 до 900 Си выделяют летучие вещества. Скоростное нагревание угля осушествляют в печи б от .высокотемпературных (ЯОО - 1600 С),источников теплоизлучения, которыми являются зоны, неполного сжигания горючих газов и летучих вешеств,нвпосредстввнно над слоем угля и футеровка барабана. В эти зоны вводится ыислородсодержащий газ с тем недостатком относительно полного сгоЗ 0 рания, например 5 - 10%, лри котором вэтих зонах поддерживают восстановительную атмосферу с температурой 1300 - 1600 С. Чтобы интенсифицировать процесс нагревания уголь с зернистым и кусковым 35 составом по крупности оплошным наклоненным потоком толщиной, например 1,8 - 3 м, шириной, например 3,6 - 7 лс, и длиной, например 20 - 60 м, непрерывно пвреворачивают в радиальном направлении и переме шают в сто,рону наклона печи б.Получающиеся дымовые газы, т. е. продукты неполного сгорания горючих газов и летучих .веществ, отводят непосредственно над сплошным потоком угля в сторону 45 разгрузки печи б. Отвод их осуществляютс той ограниченной скоростью, при,которой исключают унос угля и породы из оплошного потока, Эта скорость зависит от крупности угля и породы и может составлять, 50 например 1 - 18 м/с. Меньше - для мелкозернистого угля и породы, больше - для крупнозернистого и кускового угля и породы.При таком сжигании горючих газов и 55 летучих в печи б получают высокую интенсивность сжигания утля, равную интенсивности сжигания горючего газа, благодаря тому, что не сжигаются твердые остатки угля, т. е, золоносительинтвнсивность го рения которого во много раз ниже, чем скорость совместного горения летучих,и этого золоносителя, а сжигаются лишь летучие вещества и горючие газы, скорость говорения которых во много раз выше, чем при их го ренин совместно с золоиосителем. При тас зернистым и кусковым составом по крупности. Такой состав их крупности достигают благодаря подготовке по крупности сырого утля, автоклавной обработке у бурыхуглей и .невысокой спекаемости у каменных углей.При получении в лечи б дымовых газов Оиз угля, пропитанного жидким топливомили смолой пиролиза, сжигают лишь горючие газы и летучие вещества жидкого итвердого топлив, а твердый остаток, т, е.золоноситель жидкого топлива или смолы 5пиролиза, остается внутри угольного остатка и с ним затем используетсянапример,при сжигании в качестве твердого бездымного топлива,Если в перерабатываемом серусодержащем угле нет породы, содержащей известь,и другие соединения, применяемые известными способами для нейтрализации активных соединений серы в дымовых газахтеплоносителе, то к нему добавляют, например мелко дробленый известняк и/илизернистую (гранулированную) золу топлива, в которой достаточно содержания СаОи МдО. Эти серунейтрализующие добавкиприсаживают .к углю и в том случае, если ЗОв качестве пропитчика применяют сернистое жидкое топливо.Так как золоноситель жидкого топливаостается внутри остатка от угля, посредством пропитки в ваннах б и 9 и затем тер- З 5мообработки в печах б и 7 исключают высокотемпературную ванадиевую коррозию.В нижнюю часть печи 7 вводят сплошным потоком твердые горячие остатки отугля после печи б и среди них посредством, 40например, трубы 8 вводят мелкий уголь,полученный на грохотах 2,и 4 или со стороны и затем пропитанный или непролитанныйнапример, в ванне 9. В ванне 9 применяют пропитку с циркуляцией проиитчика по замкнутой схеме, включающей, например, емкость 10, ванну 9, печь 7. Благодаря пропитке в ванне 9 увеличивается, налример, в 1,5 - 2 раза извлечение смолылиролиза из того же количества мелкого 50угля, а при циркуляции по этой схеме пропитчик не теряется, Из емкости 10 на сторону выдают, избыток смолы пиролиза, получающийся с участием или без участия вкачестве пропитчика в ванне 9 жидкого 55топлива или собственной смолы ппролиза.При пропитке мелкого угля в ванне 9 жидким топливом в составе выдаваемой насторону пылевидной золы от угля содержится зола от пропптчика и, следовательно, полезные и/или вредные для дальнейшего использования элементы и соединенияв этой золе.Вводимым в печь 7 мелким углем охлаждают в интервале температур 900 - 55 ком получении дымовых газов-теплоносителя уголь не озоляется, и все неозолившиеся твердые остатки от угля отводят из печи б 400 С раскаленные твердые остатки от угля, опускающиеся сплошным потоком из печи б, а сам мелкий уголь нагревают при этом в интервале температур 400 - 800 С и пиролизуют.В результате лиролиза лри охлажденин-нагревании в печи 7 из мелкого угля, пропитанного или непропитанного жидким топливом или смолой пиролиза, выделяют парогазовые смеси, состоящие из горючих газов и паров пирогенетической воды и смолы ппролиза. Внутри, печи 7 парогазовые смеси отводят сквозь опускающийся слой угля. Благодаря такому получению и отводу, парогазовые смеси не засоряются пылью, обеспечивают их несложное разделение известными приемами с получением пригодной для переработки смолы пиролиза. Состав смолы пиролиза предопределяют и обеспечивают темлературой напрева мелкого угля в печи 7 изменение,которой допускается в широком интервале, например от 400 до 800 С.Выгружаемую вместе с породой из лечи 7 на грохот П смесь, состоящую из твердых остатков полученных после нагревания угля в печи б, и остатков. угля после охлаждения-нагревания в печи 7, разделяют посредством грохота 11, например, на три класса.1-1 еперензмельченные твердые остатки, например, класса +1 лл, на сплошной части грохота 11 подвергают тушению орошением подсмольной водой. Подсмольную воду при получении в печи 7 парогазовых смесей пз мелкого угля получают в количествах, например, в шесть раз меньших, чем количество непереизмельченного термообработанного углянапример, класса +1 .ял.Поэтому, избыточного тепла от угля вполне достаточно, чтобы всю подсмольную воду превратить в парообразное состояние при тушении на грохоте П. Получающиеся при этом горючие газы, пары смолы и воды, а также тепло передают в поток дымовах газов. Затем уголь разделяют посредством следующего рассева,на грохоте 11 на породу, например класса +50 лл, остающуюся в надрешетном продукте, л на непереизмельченные угольные остатки на 1 пример класса 1 - 50 .пя, поступающие в емкость 12, а из нее на сортировку 13, где их попутно охлаждают и разделяют на целевые продукты - бездымное твердое топливо соответствующего состава крупности, например 0 - 6,6 - 13, 13 - 50 лльПолучающиеся после термообра батиннаиболее переизмельченнымн, напрнмер, класса 0- - 1 ил, твердые остатки от угля отводят посредством грохота 11 в емкость 14, откуда з горячем состоянии передают, например, на сжигание с подогревом воздуха и с лолучением пылевидной золы в топке 1 б или на другую переработку, на827533 Таблица 1 Показатель бурого хгля ИршаБородинского месторождения 1 Щъп/:п Чихезского м сторож- дення Характеристика 3 4 1 Исходный свежедобытый дробленый до 0 - 100 мл сырой уголь:Влажность % Р, о/Зольность Л, %Выход четучих у" О/, Содержание серы я %Теплота сгорания Я Р,ккал 4(1 чо 15,0 55,0 0,30 33,0 15,0 47,0 0,37 3381 3861 ьаПрочность при разрушении в барабане по ГОСТ 6114.57 по классу 13 - 100 мм, % Ситовый состав, %:О - Э мм3 - 13 льн13 - 25 мм35 - 50 мм50 - 1100 мм2 Бездымное твердое топливо -твердью остатки от исходного дробленого угля, полученные после термообработки, охлаждения-нагревания, тушения и отвода угольных остатков класса О - 6 л 1 л на сжигание в топке 98 3,4 6,6 10,0 23,0 57,09,9 22,0 20,8 27,1 20,2 пример, на известное горячее брикетирование с добавкой спекающегося угля при получении коксобрикетов.Способ позволяет, таким образом, применять добываемую вместе с углем или отдельно породу, содержащую, нанример, известняк и/или доломит, для нейтрализации активных соединений серы в дымовых газах-теплоносителе, а также выделять после термообработки куски породы-сырья, как, напр, имер, серный, колчедан.Полученную в топке 15 очищенную от золы смесь, состоящую из подогретого, например, до 600 - 1000 С воздуха и дымовых газов с этой же температурой, передают в верхнюю часть печи-бункера 7, где дожигают аосредством введенного туда подогретого воздуха смеси все горючие, оставшиеся в отходящих из,печи б дымовых газах, посредством, которых утилизируется и тепло, полученное в топке 1 б,Таиим образом получают высокотемпературный газообразный теплоноситель с низким содержанием золы и породы и твердое бездымное топливо,При известном уклоне, равном 3,5 - 4,0, время пребывания угля во вращающейся печи-барабане б составляет 4 - 10 и, а требуется 15 - 45 мин, Чтобы сократить время пребывания угля в печи б и соответственно увеличить ее 1 пропускную способность, ее уклон увеличивают не более углаестественного откоса сплошного слоя угля.Печь-бункер 7 выполняют в виде обычното бункера, футерованного огнеупорнымматериалом, а также в виде аналогическойемкости, встроенной, например, в топочноепространство парогенератора, Во второмслучае в верхнюю и нижнюю части печибункера 7 встраивают трубы, поаредствомГО которых вода превращается н пар требующегося давления,Грохот 11 выполняют с двумя или больше ситами Больше двух сит применяют втом случае, если, например, кроме ввделе 15 ния на сяигание в топке 1 Б, требуется выделить твердые раскаленные остатки от исходного угля для изготовления известным. способом коксобрикетов из иих в смеси соспекающимся углем или со связующим.20 Наиболее зольные переизмельченныетвердые остатки от исход 1 ного угля сжигают в топке 1 б лишь в тех случаях, еслиих,не:направляют на другое использование,например, если требуется получить из них25 пылевидную золу и породу для переработки в более ценные продукты.В табл. 1 представлены характеристикиисходного угля и полученных продуктовпереработки угля в пересчете на 10 млн. т,30 рядового угля (без пропиткн), в табл. 2представлены выходы продуктов переработки.80 - 90 0,59 770 461 309 Не определялось 1,68 Таблица 2,62,53 3,01,84 6,770,102 0,540,302 Ситовой состав, %:0 в 33 - 6 ммб - 13 мм13 - 50, ммПрочность при разрушении вбарабане по ГОСТ 6114-57 поклассу 6 - 50 мм, %Влажность ЧР, %Зольность А, %Выход летучих 7",Содержание серы Я,е, %Содержание на горючую массу %:углеродаводородаазотаТеплота сгорания, ккал/кг:на горючую массу, Я 6"на рабочее топливо, ЯнрУдельный вес:истинныйнасьгпной, т/мз3 Пьглевидная золаТемпература плавления,ССостав золы, %:5 ОГеО,АгОзСаОМКОЬОз4 Горючий газ полученный после конденсации паров пирогенетичеокой воды и смолы пиролизаСостав об %СОНОХ 2,СН 4СОТеплота сгорания низшаяя, ккал/имаб Автоклавная вода при выходеиз автоклава:Температура,ССодержание летучих фенолов,мг/лСодержание твердых частиц,мг/лв том числе:органическихминеральныхСодержание твердого послеб сут. отстаивания, мг/л Продукт переработки Автоклавной воды. млн. т.Твердого бездымного топлива крупностью б - 60 мм, млн. т.Смеси золы и породы, млн. т.Смолы пиролизамлн. т. Показатель бурого угля Ирша-Бородинского месторож- месторождение45 50 Переработка угля по изобретению эко,номически целесообразна, так как капптальныс затраты на строительство комплексного предприятия намного меньше капитальных затрат на строительство разобщенных предприятий по получению высокотемпературного газообразного теплоносителя, твердого бездымного топлива, зернистого и кускового состава, крупности смолы пнролиза и др., так как потери тепла н топлива, производственные, расходы и затраты на защиту окружающей среды меньше на комплексном предприятии, чем на разобщенных предприятиях, К тому же, прп такой переработке снижаются, например, в 1.64 раза затраты на передачу угольного топлива внешним потребителям, поскольку в тех же емкостях и, ж.-д, вагонах, занятых на перевозках бездымного топлива, количество тонн условного топлива увел яивается в 1,64 раза.Для осуществления способа не требуется создавать принщипиально новое оборудование. Лвтоклавы для бурых углей просты, долговечны и надежны в эксплуатации, изготовляются серийно. Переделка обычного бункера или топки парогенератора в печь-бункер 7 и сооружение топки 15 технически не сложны. Увеличение уклона серийно изготовляемого барабана б осуществимо с изменением конструкции радиально- осевых опор его,корпуса.Предприятием, на котором более целесообразно применять способ, является тепловая электростанция, размещаемая поблизости от добычи рядового бурого угля. Такое размещение позволит осуществлять переработку свежедобытого бурого угля, что способствует наибольшему выходу,кускового и крупнозернистого твердого бездымного топлива.Для освоения способа пригодны бурые угли Канско-Ачинского бассейна, Чихезского месторождения и другие. Для этого требуется вместе с ТЭЦ строительство автоклавной установки и апрегата, состоящего нз вращающегося барабана, печи- бункера и двухзонной топки,и, кроме того, в связи с актуальностью, известной проблемы,получения кокса, строительство установки для получения известным способом здесь же коксобрикетов пз раскаленных 1 О 15 20 25 30 35 4 О напменее зольных твердых остатков от угля с присадками к ним спекающегося угля,Формула изобретения 1. Способ получения бездымного твердого топлива нз угля, преимущественно из бурого угля, включающий разделение угля на крупную и мелкую фракции, обезвоживание крупной фракции угля путем ее нагрева под давлением в автоклаве, термообработку ее при 400 в 9 С, мокрое тушение полученного бездымного твердого топлива, отл,ич ающ,ий ся тем, что, с целью,повышения,производительности и получения высокотемпературного газообразного теплоносителя с низким содержанием золы и породы, термообработку крупной фракции угля ведут во вращающемся барабане при сжитании выделяющихся летучих веществ с введением кислородсодержащего газа в количестве недостаточном для их полного сиигания,и получением высокотемпературного газообразного теплоносителя и горячего бездымного топлива, перед мокрым тушением бездымное твердое топливо охлаждают путем контакта с мелкой фракцией угля, затем полученную смесь разделяют на охлажденное бездымное топливо и нагретые до 400 - 800 С переизмельченные твердые остатки,2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что переизмельченные твердые остатки направляют на сжигание.3. Способ по и. 1 и 2, о тли ча ющи йс я тем, что, с целью повыщения выхода крупнокускового н зернистого топлива, перед термообработкой крупную и мелкую фракции угля пропитывают жидким топливом или смолой аиролиза. Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:1. Сорокин Н. И. Улучшение свойств бурого угля Райшхинского месторождения путем обработки паром в автоклаве. - Научные труды по обогащению и брикетированию углей. Выпуск 1, ВНИИУглеобогащение, М., Углетехиздат, 1958, с, 196 - 206.ббмитетЖТираж 553СССР по делам изобретений Раушская наб., д. 1,5 одппсное открытий