Способ переработки угля



 


Владельцы патента RU 2401295:

Исламов Сергей Романович (RU)
Степанов Сергей Григорьевич (RU)

Изобретение может быть использовано в металлургии, энергетике и других отраслях промышленности. Переработку измельченного до 10 мм угля осуществляют путем одновременной термоокислительной обработки угля при температуре 700-950°С за счет частичного окисления угля воздухом и сепарации минеральной части угля, более тяжелой, чем уголь. Дутьевой воздух на псевдоожижение слоя подают в количестве 2500-4200 м3/(м2×ч). Мелкодисперсный уголь, парогазовые продукты термического разложения угля, а также продукты газификации кокса частично сгорают в кипящем слое, обеспечивая его рабочую температуру. Более тяжелые частицы породы оседают в нижней части псевдоожиженного слоя и удаляются из аппарата через провальную колосниковую решетку. Продукты сгорания подаются в котел-утилизатор на генерацию тепловой энергии. Изобретение позволяет получить из высокозольных углей высококалорийное низкозольное термообработанное твердое топливо без предварительного обогащения исходного угля.

 

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.

Известен ряд способов термической обработки углей с использованием техники псевдоожиженного (кипящего) слоя, предназначенных для получения высококалорийного твердого топлива (полукокса). Характерным примером является «Способ получения полукокса из бурых и каменных углей» (патент РФ № 2073061, приоритет от 10.02.1997 г.). Данный способ заключается в термообработке угля в кипящем слое при температуре 600-700°C с добавлением к воздушному дутью водяного пара и отводом с газораспределительной решетки материалов, оседающих из кипящего слоя.

Недостатком данного способа является повышенная зольность полукокса, обусловленная тем, что не обеспечивается эффективная сепарация минеральной части исходного угля. Это по существу исключает возможность получения полукокса, пригодного для металлургии, из рядового (необогащенного) угля, т.к. зольность полукокса не удовлетворяет техническим требованиям к коксовой мелочи (класс 0-10 мм): согласно ТУ 14-7-115-89 зольность должна быть не выше 16% на сухую массу.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому результату является «Способ получения металлургического среднетемпературного кокса» (патент РФ № 2285715, приоритет от 29.07.2005 г.). Данный способ заключается в термоокислительном коксовании угля крупностью 0-15 мм в кипящем слое при температуре 800-900°C с получением высококалорийного твердого топлива - среднетемпературного кокса металлургического назначения.

Основным недостатком этого способа является то, что для получения качественного термообработанного твердого топлива с низкой зольностью (например, Ad не выше 16% для коксовой мелочи согласно ТУ 14-7-115-89) в качестве сырья необходимо применять либо низкозольный уголь, что сужает сырьевую базу для применения способа, либо исходный рядовой уголь, имеющий повышенную зольность, необходимо предварительно обогащать (например, до зольности 7-9% на сухую массу), что усложняет и удорожает переработку угля.

Задача изобретения состоит в устранении вышеуказанных недостатков известных способов, а именно в повышении эффективности и упрощении переработки угля за счет исключения стадии предварительного обогащения исходного рядового угля.

Техническим результатом изобретения является получение из высокозольных рядовых углей высококалорийного (удельная теплота сгорания - 6300-7000 ккал/кг) низкозольного термообработанного твердого топлива без предварительного обогащения исходного угля.

Указанный технический результат достигается путем термоокислительной обработки измельченного до 10 мм угля в псевдоожиженном (кипящем) слое при температуре 700-950°C с использованием воздушного дутья, при этом дутьевой воздух на псевдоожижение слоя подают в количестве 2500-4200 м3/(м2×ч), что обеспечивает одновременно как поддержание температурного режима в псевдоожиженном слое, так и эффективную сепарацию минеральной части угля, более тяжелой, чем уголь, со снижением зольности (обогащением) получаемого термообработанного твердого топлива.

Способ осуществляют следующим образом. В аппарат с кипящим слоем угля, который в зависимости от назначенного режима, определяемого соотношением расхода воздушного дутья к расходу угля и удельной теплотой сгорания угля, имеет температуру от 700 до 950°C, питателем непрерывно подают предварительно измельченный уголь. Частицы угля, нагреваясь до температуры слоя и перемещаясь в горизонтальном направлении, последовательно проходят стадии сушки, пиролиза и выгружаются из аппарата путем естественного перетока через отборный патрубок. Мелкодисперсный уголь, парогазовые продукты термического разложения угля, а также продукты газификации кокса частично сгорают в кипящем слое, обеспечивая его рабочую температуру, выносятся из кипящего слоя и догорают в надслоевом пространстве за счет подачи вторичного воздушного дутья. Более тяжелые частицы породы, содержащейся в высокозольном рядовом угле, оседают в нижней части псевдоожиженного слоя и по мере накопления удаляются из аппарата через провальную колосниковую решетку. Продукты сгорания подаются в котел-утилизатор на генерацию тепловой энергии - горячей воды или пара.

В примерах, иллюстрирующих способ, использован аппарат кипящего слоя с размером камеры коксования в плане 540×55 мм и отбором твердого продукта на высоте 560 мм.

Пример 1:

В качестве сырья использовали кузнецкий уголь марки ДР (длиннопламенный рядовой), измельченный до 5 мм, имеющий удельную теплоту сгорания на рабочую массу =5020 ккал/кг и следующий технический и элементный состав:

Wr t=8,8%; Ad=24,3%; Vdaf=41,2%; Cdaf=78,3%;
Hdaf=5,5%; Ndaf=2,1%; Odaf=13,6%; Sdaf=0,37%.

В аппарат подается 100 кг/час угля и 75 нм3/ч воздуха.

Температура в кипящем слое - 910-950°C.

Удельный расход воздуха - 2525 м3/(м2×ч).

Выход коксового остатка - 41% от массы исходного угля.

Полученный коксовой остаток имеет зольность ниже, чем исходный уголь, по зольности удовлетворяет требованиям ТУ 14-7-115-89 для коксовой мелочи (Ad не более 16%), имеет удельную теплоту сгорания на рабочую массу =6490ккал/кг и следующий технический и элементный состав:

Wr t=0,5%; Ad=15,4%; Vdaf=4,0%; Cdaf=92,5%;
Hdaf=1,3%; Ndaf=1,9%; Odaf=3,9%; Sdaf=0,4%.

Пример 2.

В качестве сырья использовали уголь марки 2БР (бурый, рядовой) месторождения «Багануур» (Монголия), измельченный до 10 мм, имеющий удельную теплоту сгорания на рабочую массу =3275ккал/кг и следующий технический и элементный состав:

Wr t=33,0%; Ad=14,6%;Vdaf=45,0%; Cdaf=70,0%;
Hdaf=5,0%; Ndaf=0,7%;Odaf=23,7%; Sdaf=0,52%.

В аппарат подается 170 кг/час угля и 124 нм3/ч воздуха.

Температура в кипящем слое - 700-730°C.

Удельный расход воздуха - 4175 м3/(м2×ч).

Выход коксового остатка - 26% от массы исходного угля.

Полученный коксовой остаток имеет зольность ниже, чем исходный уголь, по зольности удовлетворяет требованиям ТУ 14-7-115-89 для коксовой мелочи (Ad не более 16%), имеет удельную теплоту сгорания на рабочую массу =6700ккал/кг и следующий технический и элементный состав:

Wr t=1,3%; Ad=12,7%; Vdaf=10,7%; Cdaf=92,8%;
Hdaf=1,5%; Ndaf=1,0%; Odaf=4,2%; Sdaf=0,44%.

Пример 3 (сравнительный из патента РФ № 2073061, приоритет от 10.02.1997 г.).

В качестве сырья использовали подсушенный уголь фракции 0,5-7 мм марки 3Б (месторождение «Лермонтовское», Сахалин), имеющий следующий технический и элементный состав:

Wr t=6,25%; Ad=31,2%; Vdaf=44,9%; Cdaf=73,4%.

В аппарат поперечным сечением 0,075 м2 подается 75 кг/час угля и 106 нм3/ч воздуха и 8,5 кг/ч водяного пара.

Температура в кипящем слое - 680-720°C.

Удельный расход воздуха - 1413 м3/(м2×ч).

Выход коксового остатка - 63% от массы исходного (подсушенного) угля.

Зольность полукокса Ad=54,2% - не удовлетворяет требованиям ТУ 14-7-115-89 для коксовой мелочи (Ad не более 16%). Полукокс имеет зольность существенно выше, чем исходный уголь, что обусловлено отсутствием эффективной сепарации минеральной части угля.

Таким образом, предложенный способ позволяет перерабатывать высокозольный рядовой уголь в низкозольное высококалорийное термообработанное твердое топливо с одновременным производством тепловой энергии без предварительного обогащения исходного угля.

Способ переработки угля с получением термообработанного твердого топлива и тепловой энергии, включающий термоокислительную обработку измельченного угля в кипящем слое, отличающийся тем, что переработку осуществляют путем одновременной термоокислительной обработки угля при температуре 700-950°С за счет частичного окисления угля воздухом и сепарации минеральной части угля, более тяжелой, чем уголь, со снижением зольности получаемого термообработанного твердолго топлива, а в качестве исходного сырья используется уголь, измельченный до 10 мм, причем дутьевой воздух на псевдоожижение слоя подают в количестве 2500-4200 м3/(м2×ч).



 

Похожие патенты:

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 твердого топлива (кокса). .

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 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.
Наверх