Способ подготовки низкореакционного угля к сжиганию

 

1. СПОСОБ ПОДГОТОВКИ НИЗКОРЕАКЦИОННОГО УГЛЯ к СЖИГАНИЮ путем его измельчения в мельнице одновременно с обработкой аполярным реагентом и смешением с водой с образованием топливной пульпы, отличающийся тем, что, а целью повышения экономичности, топливную пульпу разделяют по крупности и на сжигание направляют отделенную крупную фракцию.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А

q 1) Р 23 К 1/02

Г4СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3744607/24-06 (22) 30.05.84 (46) 23.04.85. Бюл. № 15 (72) Б.Н.Барбышев, В.С.Белецкий, А.Т.Елишевич, Л.А.Коткина, Л.А.Ливертовский, Н.Д.Оглоблин и Ю.Л.Папушин (71) Донецкий ордена Трудового Крас,ного Знамени политехнический институт (53) 662.88{088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 868269, кл. F 23 К 1/00, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР № 553398, кл. F 23 К 1/02, 1975.

ДПОЛЯЯНЫЦ ЯЯМЯП (54) (57) 1. СПОСОБ ПОДГОТОВКИ НИЗКОРЕАКЦИОННОГО УГЛЯ К СЖИГАНИЮ путем его измельчения в мельнице одновременно с обработкой аполярным реагентом и смешением с водой с образованием топливной пульпы, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения экономичности, топливную пульпу разделяют по крупности и на сжигание направляют отделенную крупную фракцию.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в аполярный реагеит добавляют ПАВ в количестве, равном 1-З . от массы реагента.

3 ° Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем,, что аполярный реагент берут в количестве, равном

10-25 от массы угля.

4. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что воду берут в количестве, равном 100-200 от массы угля.

5, Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что часть аполярного реагента в количестве, равном 10-40 от его общей массы, отделяют и направляют на смешение с подготовленной топливной пульпой, которое ведут в течение 1-10 мин.

6. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что топливную пульпу смешивают с аполярным реагентом и электролитом при 50-70 С.

7, Способ йо п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что крупную фракцию

60-65

Уголь

Аполярный реагент

2-5

27-32

Вода

Пластификатор

1770 перед сжиганием обезмасливают преимущественно путем термообработки, конденсируют летучие фракции и направляют их на смешение с исходным аполярным реагентом.

8. Способ по пп. 1 и 7, о т л ич а ю шийся тем, что крупную фракцию после обезмасливания перед сжиганием дополнительно смешивают с водой и пластификатором с получением суспензии.

9. Способ по пп. 1 и 8, о т л ив ч а ю шийся тем, что получают суспензию со следующим соотношением

:компонентов, мас. l:

25

Изобретение относится к энергети» ческой промышленности, точнее к средствам подготовки угля к сжиганию, и может быть использовано на тепловых электростанциях.

Известен способ подготовки тверpoi o топлива к сжиганию, включающий -.его дробление перед забрасыванием в топку. Исходный уголь шнеком подается в приемный бункер, дробилки, 10 из которого ссыпается на дробильные вальцы. Измельченный вальцами уголь шнековым питателем направляется в забрасыватель (1).

Недостатком этого способа являет- . ся то, что он не обеспечивает повышения реакционной способности угля на стадии его подготовки к сжиганию.

Качество исходного угля, поставляемого на сжигание s энергетических yc-, 20 тановках, постоянно ухудшается: увели чивается его -.зольность (до 45-50X), сернистость, уменьшается теплотвориая способность, расширяется диапазон колебаний качественных характе" ристик; Эти факторы приводят к снижению реакционной способности и эффективности сжигания угля, а также .увеличению потерь тепла на нагревание минеральной (негорючей) части топлива, увеличению эксплуатационных затрат на шлакоудаление и золоулавливанне, увеличению выбросов в атмосферу твердой фазы с продуктами сгорания.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ подготовки низкореакционного угля к сжиганию путем его измельчения в, мельнице одновременно с обработкой аполярным реагентом и смешением с водой с образованием топливной пульпы t2(.

Однако известный способ подготовки угля к сжиганию не обеспечивает повышение реакционной способности угля и эффективности его сжигания, что особенно. необходимо при исполь-. зовании низкосортных высокозольных исходных углей, а также экономии

60-65

Уголь

Аполярный реагент

Вода

Пластификатор

2-5

27-32

Предлагаемый .способ позволяет обеспечить повышение реакционной способности и эффективности сжигания угля, а также экономию топочного мазута, расходуемого на попдержание его горения.

На чертеже представлена блок-схема устройства, поясняющая предлагаемый способ.

Устройство содержит металлоотделитель 1, щепоотделитель 2, мельницу 3 для размола исходного угля и смешения его с водой и аполярным мазута, расходуемого на поддержание

1 горения угля.

Цель изобретения- повьппение экономичности.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу подготовки низ кореакционного угля к сжиганию путем его измельчения в мельцнице одновременно с . обработкой аполярным реагентом и смешением с водой с образованием тепловой пульпы, топливную пульпу разделяют по крупности и на сжигание направляют отделенную крупную фракцию.

Кроме того, в аполярный реагент добавляют ПАВ в количестве, равном

1-3Х от массы реагента.

Аполярный реагент берут в количестве, равном 10-25%, а воды 100200% от массы исходного угля.

В топливную пульпу, полученную в мельнице, добавляют 10-40% аполярного реагента от общей его массы и перемешивают ее в течение 1-10 мин.

Топливную пульпу смешивают с аполярным реагентом и электролитом при

50-70 С.

Крупную фракцию перед сжиганием обезмасливают преимущественно путем термообработки, конденсируют летучие фракции и направляют их на смешение с исходным аполярным реагентом.

Крупную фракцию после обезмасливания перед сжиганием дополнительно смешивают с водой и пластификатором с получением суспензий.

Суспензию получают со следующим соотношением компонентов, мас. %:

4 растворителем, турбулизатор 4 для перемешивания топливной пульпы в турбулентном режиме, сито 5 для отделения крупной фракции, маслоотделитель 6 для выделения части аполяркого реагента из крупной фракции, аппарат 7 приготовления суспензии, эмульгатор 8, сгуститель 9 мелкой фракции.

Пример. Подготовку угля для сжигания производят на стендовой установке. В качестве исходного принят уголь, поставляемый для сжигания на Ворошиловградскую ГРЭС. Его характеристики следующие: А = 42,5%, Б „, = 2,13%, „ = 3685 ккал/кг.

После металлоотделения и щепоотделения уголь крупностью R> = 20% направляется в струйную мельницу 3, представляющую собой встречно расположенные гидроэлеваторы. В мельницу 3 в качестве рабочей среды подают эмульсию вида аполярный реагент—

ПАВ-электролит-вода, нагретую до

25 60 С. Количество аполярного реагента, в качестве которого использовался мазут N100, в эмульсии составляло

15%, а воды 150Х по отношению к массе угля. Количество ПАВ составляло

2% от массы аполярного реагента. В качестве ПАВ использовалась сульфитспиртовая барда.

Вид и количество электролита устанавливают в предварительных экспериментах по условию достижения потенциалом угольной фазы значения

"0" (изоэлектрическая точка). Для принятого исходного угля изоэлектрическая точка достигается при подаче в топливную пульпу кальцинированной сады в количестве 20 г/кг угля. Это количество кальцинированной соды подают в мельницу 3 совместно с углем, водой и аполярным реагентом. В мельнице 3 происходит измельчение и одновременно смачивание гидрофобной поверхности угля аполярным реагентом.

При этом процессу покрытия угольных зерен аполярным реагентом благопри-. ятствует: протекание процесса кон- такта аполярный реагент-уголь непосредственно после акта разрушения угольных зерен и появления "свежих" поверхностей, обладающих высокой реакционной способностью, что упрочняет связь реагента с углем; присутствие электролита, что обеспечивает изоэлектрическое состояние угольной

1151770 фазы, при котором толщина гидратной пленки на зернах угля минимальна, эмульгирование аполярного реагента, увеличивающее площадь вероятного контакта фаз аполярного реагента— уголь и ускоряющее процесс растекания аполярного реа.гента по поверхности угля, наличие ПАВ в аполярном растворителе, что создает дополнительный гидрофобиэирующий эффект и способствует ускорению процесса покрытия угольной фазы аполярным реагентом.

Покрытые аг!о!лярнь«м реэгентом зерна угля в мельнице 3 частично слипаются друг с другом, образуя агрегаты. Гидро!фильные породные частицы не смачива!отся аполярным реагентом, поэтому только измельчаются в мельнице 3, не участвуя в агрегатиронэ и!пс» Пульпа после мельницы 3 сов местно с аполярным реагентом в коли- честве 10% от массы угля направляется в турбилиэатор 4, представляющий собой мешалку с импеллером типа

"беличье колесо . Частота вращения

«! импеллера 1000 мин, что обеспечивает турбулентный режим перемешивания. Время перемешивания устанавлиk!meòñÿ 5 мин, температура среды поддерживается путем нагревания на о уровне 60 С. Здесь происходит встреча и слипание образовавшихся в мельнице. 3 эг1>егатов и угольных зерен в плотные комки крупностью 2-5 мм.

Породные гидрофильные зерна, имеющие крупность ме.нее О, 1 мм,„ не смачиваются аполярным реагентом и так, как и в мельнице 3, не участвуют в процессе агрегатирования, оставаясь в водпой среде. Продукт перемешивания подается на дуговое сито 5, где происходпг отделение крупной фракции (с1 = 2 мм), содержащей уголь и аполярный реагент от жицкой фазы, содержащей неагрегатированную тонкаизмельченную породную фракцию.

Размер отверстия сита 5 выбирается в 1,5-2 раза меньше, чем размер частиц крупной фракции (в опыте диаметр отверстий 0,75 мм), что обеспечивает полное отделение крупной фракции от жидкой фазы и содержащейся в неи мелкой фракции. Крупная фракция, представляющая собой низкозольное (Ао = 7%) топливо повышенной реакционной способности, нап-! равляется в реактор " маслоотдели" тель 6, где подвергается термической обработке (процесс маслоотделения аналогичен крекинг-процессу).

Доля мазута в крупной фракции в процессе обезмасливания уменьшается с

25 до 4Х. Полученный обезмасленный продукт суспензируется с водой в присутствии пластификатора "Дофен"..

Количество воды составляет 30%, а пластификатора — 2% по весу всей суспензии.

Полученная супензия направляется

«для сжигания с использованием форсунок котлоагрегата. При этом в связи с высокой абраэивностью угольных суспензий для повышения долговечности форсунок применяется плоскофакельный способ ее распыления путем о соударепия под углом 60-80 двух круглых струй без завихрителей. Мелкая. фракция направляется в радиальный сгуститель 9 диаметром 1,2 м.

Сгущенныи продукт составляет ьысокозольные (Ло = 85%) отходы, а слив используется в качестве воды для приготовления эмульсии аполярпого реагента.

В процессе подготовки угля к сжиганию качество топлива (крупной фракции) постоянно контролируют в точке схода с дугового сита по параметрам: зольности Ас, серннстости S „д„, теплотворной способности. Анализу на зольность подвергают также отходы после турбулиэации, выделяемые совместно с жидкой фазой. Точка отбора отходов на анализ — после сгущения в радиальном сгустителе 9.

В процессе лабораторной (стендовой) реализации предлагаемого способа подготовки угля к сжиганию уста.новлено, что характеристики крупной фракции, выделяемой на сите, находятся в пределах А = 5-127., $ .«; с - о

1,8-2,05, Я, = 4100-6100 ккал(кг, что обуславливает существенное повышение реакционной способности и эффективности сжигания угля, подготавливаемого по предлагаемому способу. Мелкая фракция имеет зольность в пределах 50-90Х, Для поиска оптимальных границ режимных параметров и количественных соотношений компонентов при их смешении, перемешивании в турбулентном режиме и суспенэировании крупной фракции топлива эти параметры варьируют в пределах, указанных в табл.1.

1151770

Таблица 1

Условия оптимальности

Оптимальные пределы

Параметр

Пределы изменения

Общее количество аполярного реагента, % от массы угля, 10-25

5,,10; 18, 25, 40

100-200

50, 100

150, 200, 400

Количество воды, % от массы угля, 0,5, 1, 5, 10

Время перемешивания в турбулентном режиме, мин

1-10

Температура перемешиваемой смеси, ОС

Количество ПАВ, % к массе аполярного реагента

Оь5 1у 2

3,5

Содержание компонентов в угольно-.мазутно-водной суспензии, %

60-65

50;65 70

1;.2;3;5

48,5,32 уголь

2-5 мазут

27-32

Ф вода

0,5;1 пластификатор

1-3

20; 50, 60, 50-70

70, 90

Качественные характеристики угля, подготовленного к сжиганию по предлагаемому способу, при изменении реСтабилизация зольности крупной фракции в пределах 4-7%, мелкой фракции 80-90% теплотворной способности крупной фракции в пределах 4500-5900 ккал/кг.

Агрегаты этой фракции имеют среднюю крупность в пределах 2,0-4,0 мм, плотны и не забивают сито.

Обеспечивается текучесть суспензии, достаточная для его гидротранспорта и эффективного распыпения существующими типами форсунок (на холодном стенде и непосредственно в условиях котлоагрегата) жимных параметров в пределах, указанных в табл. 1, и по известному способу приведены в табл. 2.

1151770

Таблица 2

Характеристики угля (крупной фракции) после подготовки

Зольность мелкой фракции, А, Е

Режимные параметры процесса подготовки

Способ, подготовки угля р

Я„» ккал/кг с

Б„,,„,X

А,7

ПредлагаеMblH

I

Qa,р = 5 . Qa,р = 40

Я = 50, 9"-0,5

t = 20 С

2,1

4100

50 (= 60; ф

Qa,p = 10

Q, =- 100;

t -=500

12,0

2,05

4500

Qa,р.- 18 Ос,р

Я = 150, =5

Е=60С

5,0

1,8

4200

Ядр = 90 — 10

Ядр = 25>

Qj, = 200, t=70С

8,6

2,0

5900

Q „,,-- 100 = 20

Яор = 40, Qb = 400, t = 90 С

Крупная фракция не образуется

42,5 2, 13 3685

Известный

Как видно из сравнительных испытаний, предлагаемый способ позволяет резко повысить реакционную способность исходного угля, определяемую такими его характеристиками как А

P отделить негорючую минеральную составляющую (A = 80-90X) от исс 40

1 ходного угля, исключив необходимость подачи ее в топочную камеру, В то же время при .подготовке угля по из" вестному способу реакционная способ45 ность твердой фазы в части, определяемой характеристиками А, Q» не претерпевает изменений.

Оптимальные значения параметров (табл. 1) определены из условий: максимального извлечения в крупную фракцию горючей части исходного угля, чему соответствует максималь» ная зольность мелкой фракции (8090X), составляющей отходы; обеспечения легкого отделения крупной фракции от жидкой фазы и мелкой фракции (менее 0,1 мм) на сите 5, что выполняется при средней крупности агрегатов крупной фракции в пределах 2,0-4,0 мм и достаточной их прочности, стабилизации качества крупной фракции (при обеспечении первых двух условий - в пределах

А 4-?% Q „= 5450-5900 ккал/кг); р обеспечения текучести суспенэии, достаточной для ее гидротранспорта и эффективного распыления в форсун-. ках существующих типов.

Найденные экспериментально оптимальные по этим условиям границы исследованных параметров указаны в табл. 1.

Предлагаемый способ обеспечивает облагораживание исходного угля в процессе его подготовки к сжиганию, что обуславливает повьппение реакционной, способности топлива и эффективности его сжигания; повьппение

КПД котлоагрегата на 10-15Х (относительных) за счет увеличения реакционной способности топлива и эффективности его сжигания, а также за счет исключения потерь тепла на

115

Составитель В.Круглянский

Редактор С.Патрушева Техред И.Надь . Корректор, А.Зимокосов

Заказ 2298/28 Тираж 526 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал НПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нагревание минеральной (негорючей) составляющей, удаляемой до поступления в котел; уменьшение количества мазута, расходуемого.для поддержания горения угля, снижение эксплуата. ционных затрат на шлакоудаление и . золоулавливание, периодическую очистку отложений минеральной фазы на поверхностях нагрева, уменьшение ко1770 12 личества выбросов в атмосферу твердой фазы с продуктами сгорания за счет отделения негорючей части перед топкой.

5 Увеличение реакционной способности угля и эффективности его сжигания приводит при прочих равных условиях к уменьшению расхода условного топлива.