Способ введения углеводородной добавки в поток угольной шихты

(55 С 10 1 5/22 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ВВЕДЕНИЯ УГЛЕВОД НОЙ ДОБАВКИ В ПОТОК УГОЛ ШИХТЫ(57) Сущность изобретения; угольную подают сверху вниз, В поток угольно ты подают газ сверху вниз вихреобр потоком при удельном расходе газа 1 от объема шихты, Поддерживают пр ную составляющую средней скорос жения газового потока равной 0,5-0 Распыляют добавку на угольные част расстоянии от места подачи газа, 0,8-1 начальной ширины потока ш табл 1 ил,РОД- НОЙ скии полна и розьно распыление добавки н ных частиц потоком га потоком газа привод разрыхлению потока ш чивает равномерное р ки на поверхности приводит к повышени а поверхнос а 1. Подача т к недоста ихты, что не аспределени угольных ч ю ее расхода ь угольдобавкиточномуобеспее добав стиц и Наиболее близким к изобретению по (Л технической сущности и достигаемому эф- СЬ фекту является способ введения углеводородных добавок в поток угольной шихты, включающий подачу угольной шихты сверху вниз, подачу в поток угольной шихты газа вихреобразным потоком и последующее распыление добавки на поверхность угольных частиц 2.Однако этот способ не позволяет эффективно разрыхлить поток шихты, а, следовательно, обеспечить равномерное распределение(56) 1, Авторское свидетельство СССРФ 12178, кл, С 10 5/22, 1926.2. Карножицкий П.В. и др. Внесенлеводородных добавок в поток уголшихты, - Кокс и химия, 1988, ГФ 9, с. 9 -Изобретение относится к способам введения связующих углеводородных добавок в угольную шихту и может быть использовано в угольной промышленности и коксохимическом производстве.В угольной промышленности углеводородные добавки используют для получения топливных брикетов, в коксохимической - в новых процессах подготовки угольных шихт к коксованию: частичное брикетирование, трамбование, термическая обработка, а также взамен части дефицитных хорошо спекающихся углей, в шихтах для коксования.Большую актуальность в этой связи приобретает разработка способов введения добавок, обеспечивающих эффективность их действия и рациональное использование.Известен способ введения углеводородной добавки в угольную шихту, включающии подачу угольной шихты сверху вниз и шихту й шихазным 0-30;6 одольти дви- ,8 м/с.ицы на равном ихты, 65 10 15 20 25 30 35 40 45 50 добавки по поверхности угольных частиц исократить ее расход.Цель изобретения - сокращение расхода добавки путем равномерного распределения ее на поверхности угольных частиц,В предлагаемом способе введения углеводородной добавки в поток угольной шихты, включающем подачу угольной шихтысверху вниз, подачу в поток угол ной шихтыгаза вихреобразным потоком и последующее распыление добавки на поверхностьугольных частиц, гаэ подают в поток угольной шихты сверху вниз при удельном расходе, равном 10-30 О от объема шихты,причем продольную составляющую средней скорости движения газового потока относительно угольных частиц поддерживаютравной 0,5-0,8 м/с и распыляют добавку нарасстоянии от места подачи газа, равном0,8 - 1 начальной ширины потока шихты.Отличительными признаками изобретения являются следующие.Подача вихреобразного потока газа водном направлении к потоку угольных частиц обеспечивает максимальное использование энергии нисходящего потока шихты игаза для формирования структуры течениягазоугольного потока.Подача газа в количестве 10 - ЗОО/о отобъема потока обрабатываемого угля обеспечивает необходимую плотность газоугольного потока,Сообщение средней скорости движе- .ния газового потока относительно твердыхчастиц 0,5-0,8 м/с обеспечивает необходимое время пребывания частиц угля в области введения углеводородной добавки засчет минимального воздействия газа на осевое ускорение угольных частиц при заданной плотности потока.Введение добавки на расстоянии от места подвода газа, равном 0,8 - 1 значения начальной ширины потока шихты, обеспечиваетраспределение добавки по поверхностиугольных частиц в момент достижения максимального разрыхления потока угля.На чертеже представлена схема осуществления предлагаемого способа введенияуглеводородной добавки в поток угольнойшихты перед ее брикетированием или в коксовании; где 1 - поток шихты; 1 - однонаправленный с шихтой поток. газа: 11 влокальные вихревые течения в потоке шихты; Ит.о. и И,р, - соответственно осевая ирадиальная составляющие скорости потокагаза.Падающий поток шихты 1, имеющий начальную ширину До, разрыхляется потокомгаза П. Газ подается компрессором 1 в специальное вихревое устройство 2. из которого газ выходит в виде вихревого потока. Устройство 2 размещается таким образом, что вихреобразный поток газа выходит из него однонаправленно падающему потоку угольной шихты. В данном случае в потоке шихты образуются локальные вихревые потоки 111.Далее, по ходу движения и после контакта с газом поток шихты разуплотняется, при этом ширина его возрастает до Д,Добавку распыляют на угольные частицы через форсунку 3 в момент максимальной разрыхленности потока угольной шихты.Для достаточного раэрыхления падающего потока шихты потоком газа последний должен иметь определенную характеристику, которая поддерживается объемным расходом относительно объема падающей шихты, подвергаемой обработке, и скоростью движения газового потока относительно твердых частиц. Удельный расход газа составляет 10 - 30 от объема обрабатываемого угля, а продольная составляющая средней скорости движения газового потока относительно твердых частиц поддерживается равной 0,5 - 0,8 м/с. Добавку вводят в максимально разрыхленный газом поток шихты на расстоянии от места подвода газа, равном 0,8 - 1 значения начальной ширины потока шихты.Примеры осуществления способа. Предлагаемый способ введения углево- дородной добавки был осуществлен в лабораторных условиях на кафедре технологии органических веществ ХПИ им. В,И.Ленина.Навеска угля массой 3000 г из бункера самотеком по вертикальному желобу подавалась в разрыхлительную камеру, в верхней части которой размещено специальное вихревое устройство. Через это устройство подавался под давлением 1 ати сжатый воздух в количестве 10 - 30 от объема падающего угольного потока. Плотность потока 0,5 г/см и его обьем 6000 см, а расход воздуха 600-1800 см . Высота падения позтока шихты 20 см, При этом радиальная составляющая скорости газового потока относительно падающих частиц шихты поддерживалась равной 0,5-0,8 м/с путем изменения характера воздействия в вихревой камере на обрабатываемый газовый поток. На расстоянии от места контакта газа с угольной шихтой, равном 0,8 - 1 значения начальной ширины потока шихты, распылялифорсункой углеводородную добавку. В качестве связующей добавки для брикетирования шихты использовали гудрон Кременчугского нефтеперерабатывающего завода. мазут марки М 100 и каменноуголь 17598565 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ную смолу, При замене хорошо спекающихся углей в шихте для коксования в качестве спекающей добавки применяли продукт Ново-Уфимского нефтеперерабатывающего завода (НД). Характеристика приведена в табл, 1.Обработанную шихту подвергали технологическим испытаниям.1, Для брикетирования.Обработке подвергали шихту крупностью более 3 мм, У = 13 мм, А = 10 /о, состава Г 80%, ОС 20/оВ качестве связующей добавки применяли гудрон Кременчугского НПЗ (характеристику продукта см, в табл, 1).2. При замене части хорошо спекающихся углей в шихте добавкой,Состав шихты: Г 50%, К 15%ОС 25%Т 10 о В качестве спекающей добавки использовали НД, основные свойства которого приведены в табл. 1,Равномерность распределения добавки на поверхности угольных частиц оценивали прочностью полученных брикетов или качеством кокса.Прочность брикетов определяли путем раздавливания между двумя пуансонами (рабочая поверхность 1 см ).Методика получения брикетов(см. Кокс и химия, 1985, Р 9, с, 11 - 13), определение их прочности осуществлялось в соответствии с ГОСТ 212283 - 75,Для оценки качества кокса шихту с внесенной по предлагаемому способу добавкой коксовали в "спутниках" цилиндрической формы из перфорированной жести, высотой 300 мм и диаметром 120 мм. Коксование шихты в спутниках осуществляли в печи на 300 кг Харьковского коксохимзавода; период коксования 15 ч, температура в центре загрузки в печи перед выдачей кокса составляла 1050 С. Полученный кокс охлаждали и определяли его механическую прочность по методике УХИНа (Е.С,Серик, Ю,И,Черняев. Лабораторный метод получения коксового королька и испытание его физико-механических свойств, Сб, тр. УХИНа, 1964, М 15, с,138 - 141),П р и м е р 1. С целью определения эффективности предлагаемого способа проведен сравнительный анализ распределения концентрации потока угольной шихты с воздействием на него газом и без газа. Для этого в камеру разрыхления подается поток угольной шихты определенной сплошности, имеющий начальное распределение концентрации угольных частиц Ао. Условно зона разрушения угольного потока разделяется на три участка: начальный, переходный, основной. Для каждого участка определяются распределение концентрации угля (А) и ширина потока (Д).Для удобного проведения сравнительного анализа способов разрыхления потока угольной шихты распределение концентрации угля и ширина потока приведены к безразмерным величинам,В табл. 2 приведены результаты экспериментального исследования потока угольной шихты с воздействием на него газом и без газа. При этом начальный поток угля имел Ао = 547 кг/м, До = 90 х 10 м, Объемный расход газа 30 . Радиальная составляющая скорости движения газа 0,5 м/с.Анализ полученных результатов позволяет оценить эффективность применения способов разрыхления угольной шихты и доказывает более высокую эффективность предлагаемого способа, заключающуюся в уменьшении сплошности угольной шихты, что делает ее более проницаемой и доступной для капель добавки, повышении равномерности распределения угольной шихты в данном объеме, что уменьшает требуемый расход вводимой добавки для ее равномерного распределения на частицы угольной шихты,Скорость газа относительно частиц угольной шихты определяли по разности абсолютных скоростей газа и угольной шихты,Скорость газового потока измеряется пневмометрическими трубками согласно методике, изложенной в книге В.П,Преображенского "Технологические измерения и приборы". М. - Л.: Государственное энергетическое издательство, 1953, с, 222 - 226.Скорость угольной шихты рассчитывается из условия свободно падающего потока твердых частиц.Ширина потока и распределение концентрации угля в потоке измеряются методом отбора проб и заданном сечении за определенный промежуток времени.П р и м е р. 2, Проведены исследования по обоснованию правомерности выбора диапазона изменения расхода разрыхляемого газа (воздуха). При этом продольная составляющая средней скорости газового потока относительно твердых частиц поддерживалась равной 0,65 м/с, а добавку вводили на расстоянии от места подвода газа, равном 1,0 значения начальной ширины потока угля.Результаты опытов приведены в табл,3.Из приведенного в табл, 3, следует. что выбранныйдиапазон расхода воздуха при разрыхлении потока шихты является оптимальным и обеспечивает получение максимального эффекта в процессах брикетирования шихты1759856 Таблиц а 1 Свойства углеводородных добавок и ее коксования, Кроме того, предлагаемый способ значительно более эффективный, чем прототип. В случае предлагаемого способа равный или даже больший эффект достигается при значительно меньшем расходе добавки.П р и м е р 3, Проведены исследования, обосновывающие правомерность выбора диапазона изменений продольной составляющей средней скорости движения газового потока относительно падающих. угольных частиц,Расход разрыхляющего воздуха составлял 30 ь от объема обрабатываемого потока угля, добавку вводили на расстоянии от места подвода газа, равном диаметру потока угольной шихты.Результаты приведены в табл. 4, Из данных табл. 4 следует, что в выбранном диапазоне значений продольной составляющей средней скорости движения газового потока относительно частиц угля достигаются максимальные значения прочности брикетов и оптимальные значения механической прочности кокса.По сравнению с известным способом в случае применения предлагаемого способа более высокий или равный эффект достигается при меньшем расходе добавки.П р и м е р 4. Проведены исследования по обоснованию правомерности выбора точки введения (распыления) добавки в разрыхленный поток шихты. При этом расход разрыхляющего воздуха составлял 30;4 от объема обрабатываемого потока угля, а продольная составляющая средней скорости газового потока относительно твердых частиц поддерживалась равной 0,65 м/с, Результаты опытов представлены в табл. 5,Из данных табл. 5 следует, что в выбранной точке введения углеводородной добавки в шихту достигаются максимальные значения прочности брикетов и оптимальные значения механической прочности кокса. По сравнению с известным способом в случае применения предлагаемого способа более высокий или равный эффект достига ется при меньшем расходе добавки.С удалением точки введения добавки впоток шихты более чем на 1 значения начальной ширины падающего угольного потока повышения эффективности действия 10 добавки не наблюдается, так как в этой точке поток предельно разрыхляется. Введение добавки на большем расстоянии нецелесообразно, так как это связано с увеличением габаритов устройства.15 В табл, 6 приведены сопоставительныеданные о расходе добавки по предлагаемому способу и способу-прототипу при одинаковом качестве получаемого продукта,Таким образом, предлагаемый способ 20 введения добавки позволяет уменьшить еерасход при получении высокого качества продуктов(кокса или брикетов), получаемых после соответствующей обработки шихты с внесенной в нее добавкой по данному спо сабу.Формула изобретения Способ введения углеводородной добавки в поток угольной шихты, включающий подачу угольной шихты сверху вниз, подачу 30 в поток угольной шихты газа вихреобраэным потоком и последующее распыление добавки на поверхность угольных частиц, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения расхода добавки, газ подают в 35 поток угольной шихты сверху вниз приудельном расходе, равном 10 - 30 об, от объема шихты, причем продольную составляющую средней скорости движения газового потока относительно угольных ча стиц поддерживают равной 0,5-0,8 м/с ираспыляют добавку на расстоянии от места подачи газа, равном 0,8 - 1 начальной ширины потока шихты.3 а бр Расход рарыхляеногвоздуха,об.Ф способ введенидобавки Расход добавки, Ф каихте хнол 80 ирова- Поототипуадающийугля) 50 00 ни я от 140 180 185 ри ия 20 30 17 190 210 220 230 200 210 235 243 250 5102030 40 сования прототип По изобретен оксова 0 0 Зависииость расхода добавки и качес расхода разрыхленного газа ирова По изобрет Качество получаеного продукта- прочность брикета, КПа, и кокса П 25, И 10), 3 П 253 И 10,66,5 128 88,4 11,2 89,50,0 89,8 9,0 90,3 8,8 90,4 8,7 90,4 8,7 90,0 8,9 90,1 8,4 90,8 8,1 90,8 8,1 90,9 8,0 90,4 8,2 90,2 8,5 90,8 8,1 90,9 8,0 91,0 7,9 90,5 8,212 1759856 ц а а б л и Зависимость расхода добавки, качества брикетов и кокса от изменения продольной составляющей средней скорости движения газового потока (воздуха) относительно твердых частиц Способ введениядобавки Технология Расходдобавки,Ф Скорость,м/с Качество продукта брикетов ническая кокса, В получаемого(прочностьКПа, мехапрочность т а а еа та аат ааааа теееатте ее еаа 80 4 6 8 Брикетирование По прототипу 150 200 180 187 190 185 179 222 228 230 225 220. 4 241 250 250 248 244 К;:ксование По прототипу Брикетирование По изобретению Коксования По изобретению 0,40,50,650,80,90,40,50,650,80,90,40,50,650,80,9 0,4 0,5 0,65 0,8 0,9 0,4 0,5 0,65 0,8 0,9 0,4 0,5 0,65 0,8 О 9 П 25, 86,5 88,4 89,5 Э 0,1 90,4 90,4 90,3 90,0 Э 0,4 90,8 90,9 90,7 90,5 90,5 90,9 91,0 90,8 90,3 И 10, Ф 12,8 11,2 10,0 8,9 8,7 8,7 8,8 9,0 8,3 8,0 8,0 8,2 8,4 8,17,8 7,9 8,08,21759856 Табл и ц Зависимость расхода добавки, качества брикетов и кокса от изменения точки введения добавки в поток шихты Качество получаемого продукта (проч"ность брикетов,прочность кокса) Технология Способ введениядобавки Точка введениядобавки (расстояние от места подвода газав диаметрах угольного потока) Расходдобавки 80150200 Брикетирования По прототипу 180 190 190 190 190 222 230 0,5 0,8 0,9 1,0 2,0 0,5 0,8 230 230 230 0,9 1,0 2,0 239 250 230 250 250 0,5 0,8 0,9 1,0 2,0 П 25, Ф 86,5 88,4 89,5 Коксования По прототипу 0,5 0,8 0,9 1,0 2,0 Брикетирова" По изобретениюния Коксования По изобретению 0,50,8 0,9 1,0 2,0 0,5 0,8 0,9 1,0 г,а 90,2 90,4 90,4 90,4 90,4 90,690,9 90,9 90,9 90,9 90,8 91,0 91,0 91,0 91,0 И 10,12,811,210,08,98,78,78,78,78,28,08,08,08,08,17,97,97,97,916 1759856 Таблица 6 оставитель Т,Рязаноехред М.Моргентал рректор Л,фил Редактор Е.Харин аказ 3154 Тира ВНИИПИ Государственного 113035, роиэводственно-издательский Подписноемитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССРосква, Ж-З 5, Раушская наб 4/5 мбинат" Патент",г.Ужгород.ул, Гагарина,101