Способ переработки угля

Изобретение относится к области переработки угля, в частности к получению из угля тепловой энергии и высококалорийного твердого топлива (кокса). Переработку угля фракции 0-35 мм осуществляют последовательно в двух секциях кипящего слоя, разделенных барьером, в течение времени не более 10 секунд. В первой секции осуществляют термоокислительную обработку при температуре 650-800°С с подачей воздуха, а во второй секции полученный кокс охлаждают до 150-250°С путем подачи водяного пара или охлажденных дымовых газов. Изобретение обеспечивает высокую эффективность и экологическую безопасность процесса переработки. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к области энерготехнологической переработки угля, в частности к получению из угля тепловой энергии и высококалорийного твердого топлива (кокса) для металлургии, энергетики и других отраслей промышленности.

Известен целый ряд способов термической обработки углей с использованием техники псевдоожиженного (кипящего) слоя, предназначенных для получения высококалорийного твердого топлива (кокса) преимущественно из бурого угля. Характерным примером является способ термоконтактного коксования угля (способ ТККУ) в кипящем слое (Андрюшенко А.И., Попов А.И. "Основы проектирования энерготехнологических установок электростанций. - М.: Высшая школа, 1980). Коксование мелкозернистого угля осуществляется в аппарате с кипящим слоем при температуре 550-590°С. При этом подвод тепла в кипящий слой обеспечивается за счет промежуточного теплоносителя, роль которого выполняет образующийся в процессе кокс. Для этой цели рециркулируемая часть кокса нагревается в коксонагревателе за счет сжигания пиролизного газа, образующегося при коксовании угля. Основным продуктом данного способа является мелкозернистый кокс (размер частиц - 0-3 мм). Парогазовые продукты термического разложения угля подвергаются конденсации с выделением смолы и пиролизного газа.

Недостатки данного способа заключаются в многостадийности процесса коксования и связанной с этим сложности технологической схемы и конструкций составляющих ее аппаратов, а также в токсичности ряда веществ (фенолы, полиароматические углеводороды и др.), содержащихся в продуктах термического разложения угля.

Известен способ получения металлургического среднетемпературного кокса (RU 22857515 по кл. С10В 49/10 от 29.07.2005 г.). Способ предусматривает получение кокса путем термоокислительной обработки угля в кипящем слое, причем в качестве слоя угля используют уголь с фракционным составом 0-15 мм, а подачу воздуха через слой угля осуществляют при температуре 800-900°С.

Недостатками этого способа являются узкий фракционный состав подаваемого на переработку угля (0-15 мм), требующий повышенных энергетических затрат на измельчение исходного угля, а также высокая температура кокса на выходе из устройства для коксования, равная температуре переработки угля (800-900°С), что вызывает необходимость громоздкой многоступенчатой системы охлаждения твердого продукта.

По патенту RU 2299901, кл. С10В 47/04 от 27.07.05 г., известно устройство для переработки твердого топлива, представляющее собой слоевой аппарат шахтного типа, выполненное комбинированным - из верхнего, среднего и нижнего поясов. Верхний пояс состоит из загрузочного люка, выпускного патрубка газа, гидрозатвора и электротермического устройства. Средний пояс состоит из цилиндрического корпуса и водяной рубашки, а нижний пояс выполнен в виде усеченного конуса и состоит из выгрузочного устройства, колосниковой решетки, устройства подвода воздуха и/или охлаждающего газа и термоэлектрических датчиков.

Его недостатками являются периодичность действия и низкая удельная производительность ввиду продолжительного нахождения угля в аппарате (несколько часов), что в совокупности обуславливает высокие удельные капитальные затраты на единицу продукции.

Наиболее близким к заявляемому устройству является капитальный агрегат с кипящим слоем для сжигания угля (Баксаков А.П., Мацнев В.В. и Распопов И.В. "Котлы и топки с кипящим слоем", М.: Энергоатомиздат, 1995 г.).

Однако этот котельный агрегат предназначен для производства только тепловой энергии при минимальном механическом недожоге твердого топлива. Еще его недостатком является необходимость утилизации золошлаковых отходов, что приводит к загрязнению окружающей среды.

Задача изобретения состоит в повышении эффективности и упрощении способа термической переработки угля, а также в повышении экологической безопасности.

Техническим результатом изобретения является получение из угля высококалорийного твердого топлива и тепловой энергии.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе переработки угля с получением твердого топлива и тепловой энергии, включающем термоокислительную обработку измельченного угля в двух секциях аппарата с кипящим слоем, предусматривают то, что в первую секцию аппарата подают уголь фракции 0-35 мм и воздух, поддерживают в первой секции температуру 650-800°С, обеспечивают переток продукта из первой секции во вторую через барьер, установленный в аппарате между упомянутыми секциями, причем во вторую секцию подают водяной пар или охлажденные дымовые газы с обеспечением охлаждения полученного кокса до 150-250°С, при этом обработку угля в двух секциях аппарата с кипящим слоем осуществляют в течение времени, не превышающем 10 секунд, и процесс осуществляют в аппарате кипящего слоя, выполненном в виде котельного агрегата с топкой, содержащей две секции кипящего слоя, разделенные барьером и снабженные средствами подачи воздуха в первую секцию и водяного пара или охлажденных дымовых газов во вторую секцию.

На чертеже схематично изображено устройство для осуществления способа переработки угля. Оно содержит котельный агрегат 1 с топкой, разделенной барьером 2 на две секции кипящего слоя 3 и 4. Подсекции 5 служат для подачи воздуха в секцию 3, а каналы 6 предназначены для подачи охлаждающего агента.

Уголь в секцию 3 подается через питатель 7.

Способ переработки угля в высококалорийное технологическое твердое топливо осуществляют следующий образом. В первую секцию 3 с псевдоожиженным (кипящим) слоем угля, который в зависимости от назначенного режима, определяемого соотношением расхода воздушного дутья к расходу угля, имеет температуру от 650 до 800°С, питателем 7 непрерывно подают предварительно измельченный уголь фракции 0-35 мм. При этом происходит дробление крупных фракций угля в результате термического удара при попадании в кипящий слой с высокой температурой. Более крупные частицы угля, нагреваясь до температуры слоя и перемещаясь в горизонтальном направлении вдоль первой секции кипящего слоя 3, последовательно проходят стадии сушки и пиролиза и частичной газификации. Воздух в первую секцию 3 подводится через независимо регулируемые подсекции 5 по длине кипящего слоя. Далее путем перетока через барьер 2, разделяющий секции 3 и 4, частицы кокса поступают во вторую секцию кипящего слоя 4, где для охлаждения (тушения) кокса до, например, 150-250°С в качестве дутья через каналы 6 используется водяной пар или дымовые газы, охлажденные в хвостовых поверхностях котельного агрегата 1. Суммарное время нахождения частиц перерабатываемого угля в обеих секциях, как правило, не превышает 10 с, что обуславливает высокую удельную производительность установки. Мелкодисперсный уголь, парогазовые продукты термического разложения угля, а также продукты газификации кокса частично сгорают в первой секции кипящего слоя 3, обеспечивая его рабочую температуру, выносятся из кипящего слоя и догорают в надслоевом пространстве за счет подачи вторичного воздушного дутья. Образовавшиеся продукты сгорания и излучающая поверхность кипящего слоя, а также нагретые газы из второй секции кипящего газа 4 отдают тепло поверхностям нагрева котельного агрегата 1 для генерации тепловой энергии в виде горячей воды или водяного пара.

Тепло от продуктов сгорания и от излучающей поверхности кипящего слоя передается поверхностям нагрева котельного агрегата 1 для генерации тепловой энергии - горячей воды или водяного пара с заданными параметрами.

В примере, иллюстрирующем способ и устройство, использованы результаты балансового испытания модернизированного котельного агрегата КВТС-20, в котором типовая топка заменена разделенными барьером двумя секциями кипящего слоя, в первую из которых для псевдоожижения угля подведен воздух, а во вторую - охлажденные в хвостовых поверхностях котла дымовые газы.

В таблице 1 приведены технические показатели работы модернизированного котельного агрегата КВТС-20, в таблицах 2-3 - характеристики использованного угля фракции 0-35 мм марки 2Б разреза "Березовский-1" Канско-Ачинского угольного бассейна и полученного из него продукта - высококалорийного твердого топлива - кокса.

Таблица 1
Технические показатели работы модернизированного котельного агрегата КВТС-20
Общее потребление угля:
Расход угля 14 т/ч
Температура в секции термоокислительной обработки 690-740°С
Теплосодержание угля 51,8 Гкал/ч
Производство энергетической продукции
Горячая вода 20 Гкал/ч
Тепловой КПД-брутто котла 83%
Расход угля на производство тепла 6,5 т/ч
Удельный расход угля т/Гкал 0,325
Производство буроугольного кокса
Теплосодержание производимого кокса 23 Гкал/ч
Выход кокса 3,33 т/ч
Температура кокса на выходе из секции охлаждения 190-220°С
Расход угля на производства полукокса (при КПД 83%) 7,5 т/ч
Удельный расход угля т/т кокса 2,25
Всего полезной продукции (100%)
В том числе:
Горячая вода (46,7%) 20 Гкал/ч
Теплосодержание полукокса (53,3%) 23 Гкал/ч
Энергетический КПД производства в целом 83%

Таблица 2
Технический и элементарный анализ исходного угля
Wrt Ad Vdaf Сdaf Odaf Нdaf Ndaf Std Qir
34,0% 7,0% 48,0% 70,0% 24,0% 5,0% 0,7% 0,3% 3700 (15,5) ккал/кг (МДж/кг)

Таблица 3
Технический и элементарный анализ полученного кокса
Wrt Ad Vdaf Сdaf Odaf Нdaf Ndaf Std Qir
2,0 14,7 10,2 92,2 5,7 1,6 0,3 0,2 6900 (28,9) ккал/кг (Мдж/кг)

Таким образом, предложенный способ позволяет перерабатывать уголь фракции 0-35 мм в высококалорийное твердое топливо с одновременным производством тепловой энергии.

1. Способ переработки угля с получением твердого топлива и тепловой энергии, включающий термоокислительную обработку измельченного угля в двух секциях аппарата с кипящим слоем, отличающийся тем, что в первую секцию аппарата подают уголь фракции 0-35 мм и воздух, поддерживают в первой секции температуру 650-800°С, обеспечивают переток продукта из первой секции во вторую через барьер, установленный в аппарате между упомянутыми секциями, причем во вторую секцию подают водяной пар или охлажденные дымовые газы с обеспечением охлаждения полученного кокса до 150-250°С, при этом обработку угля в двух секциях аппарата с кипящим слоем осуществляют в течение времени, не превышающем 10 с.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс осуществляют в аппарате кипящего слоя, выполненном в виде котельного агрегата с топкой, содержащей две секции кипящего слоя, разделенные барьером и снабженные средствами подачи воздуха в первую секцию и водяного пара или охлажденных дымовых газов во вторую секцию.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области переработки угля в аппаратах с кипящим слоем для получения коксового продукта, а также ряда экономичных углеродных сорбентов и катализаторов для производства качественного металлургического кокса.
Изобретение относится к технологии переработки топлива, в частности к получению металлургического среднетемпературного кокса и попутного горючего газа путем термоокислительной обработки угля в плотном слое, и предназначено для использования в металлургии.

Изобретение относится к области переработки угля, в частности к получению среднетемпературного кокса металлургического и энергетического назначения путем термоокислительного коксования угля в кипящем слое.

Изобретение относится к способу пиролиза и газификации твердых органических веществ или смесей органических веществ. .

Изобретение относится к получению жидких углеводородных смесей из горючих сланцев, нефтеносного песка, бурых и каменных углей, древесины. .

Изобретение относится к области сорбционной техники и может быть использовано для получения полукокса, применяемого в химической промышленности в качестве технологического сырья при производстве активированных углей.

Изобретение относится к энергетике, в частности водородной энергетике и производству углеродных материалов, и может быть использовано для получения энергетического углеводородного топлива, технического водорода и широкого класса углеродных материалов из биомассы

Изобретение относится к области переработки угля, в частности к получению из угля тепловой энергии и высококалорийного термообработанного твердого топлива для металлургии, энергетики и других отраслей промышленности

Изобретение относится к установке для получения продукта пиролиза
Изобретение может быть использовано в энергетике и химической промышленности. Способ осуществления пиролиза включает подачу в котел для сжигания первого исходного материала, а второй исходный материал подают в реактор пиролиза (а). В котле для сжигания из первого исходного материала получают энергию и передают ее из котла для сжигания в реактор пиролиза с помощью теплоносителя (b). Теплоноситель нагревают в котле для сжигания (с). В реакторе пиролиза из второго исходного материла получают газообразные и жидкие фракции продукта посредством быстрого пиролиза (d). Второй исходный материал смешивают с газом-носителем для получения смеси, а нагретый теплоноситель, который был нагрет в котле для сжигания, направляют в данную смесь (е). Теплоноситель прокачивают по замкнутой системе из котла для сжигания в реактор пиролиза и из реактора пиролиза в котел для сжигания через стадию разделения (f). Большинство потоков побочных продуктов, потоков остатков и потоков отходов направляют в котел для сжигания (g). Изобретение позволяет одновременно получать тепловую энергию и продукты пиролиза безопасным для окружающей среды образом. 10 з.п. ф-лы, 8 пр.

Изобретение относится к области химической промышленности и предназначено для получения из угля высококалорийного твердого топлива. Устройство состоит из двух сообщающихся камер. Первая камера состоит из питателя (1) для подачи угля, колосниковой решетки (2) с возможностью удаления сепарированной породы, устройства подачи дутья (3) при температуре не более 400°C и добавления дымовых газов до 100%, системы удаления отработанных газов (4) и патрубка для перелива слоя угля (5). Вторая камера состоит из устройства подачи первичного дутья (6) при температуре не более 400°C, устройства вторичного дутья (7) для дожигания горючих компонентов термического разложения угля и газификации кокса при температуре 600÷1000°C, системы утилизации тепловой энергии (8), системы для удаления дымовых газов (9) и выгрузочного патрубка для удаления кокса (10). Изобретение позволяет повысить эффективность переработки угля, повысить экологическую безопасность. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к пиролизу и установке, в которой твердый теплоноситель отделяют от продуктов реакции пиролиза и охлаждают при помощи закалочной среды для улучшения регулирования температуры. Закалочную среду применяют в качестве либо первичного, либо вторичного типа теплоотвода, что позволяет в большей степени регулировать температуру способа, в частности, в подогревателе, в котором сжигают древесный уголь в качестве твердого побочного продукта пиролиза. Закалочную среду распределяют в одно или более местоположений внутри резервуара подогревателя, например, поверх и/или внутри слоя плотной фазы псевдоожиженных частиц твердого теплоносителя для лучшего регулирования теплоотвода. Технический результат - создание способов пиролиза с улучшенным теплопереносом. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области низкотемпературного быстрого пиролиза и может быть использовано для производства топлива из биомассы мелкораздробленной древесины. Установка содержит технологически связанные между собой накопительный бункер исходного дисперсного сырья (ИДС) (25), камеру горения циркулирующего кипящего слоя (ЦКС) (26), пиролизный реактор ЦКС (2), циклоны очистки первой (7) и второй (8) ступеней, конденсаторы первой (9) и второй (11) ступеней, газодувку (17) с напорным каналом возврата газа рециркуляции, насос пиролизного топлива (13), водяной теплообменник (10) с первым и вторым каналами подачи переохлажденного конденсата пиролизного газа соответственно в конденсаторы первой (7) и второй (8) ступеней, блок очистки пиролизного топлива (18) с каналом отвода загрязняющих веществ (19), соединенный с насосом пиролизного топлива (13) и блоком стабилизации пиролизного топлива (20) с каналом отвода пиролизного топлива (24), форкамеру ИДС (1) с внутренним каналом (22) подачи нагретого ИДС в пиролизный реактор ЦКС (2) и форкамеру ТИВ (21) с внутренним каналом (23) перетока нагретого ТИВ в пиролизный реактор ЦКС (2). В камере горения ЦКС (3) размещены форкамера (1), форкамера (21) и концентрично установлен пиролизный реактор (2) ЦКС. Накопительный бункер ИДС (25) выполнен с возможностью удаления из зоны бункера образующихся паров воды. Форкамера ИДС (1) выполнена с возможностью удаления остаточной влаги из частиц ИДС путем термического удара. Канал (27) подачи частиц ИДС соединен с форкамерой ИДС (1). Изобретение позволяет повысить эффективность использования теплоты реакции горения углистого вещества. 4 ил.
Наверх