Способ получения твердого топлива и установка для получения твердого топлива

Изобретение описывает способ получения твердого топлива, включающий стадии, на которых приготавливают суспензию путем смешивания порошкообразного низкосортного угля и масла; испаряют влагу, содержащуюся в суспензии, с помощью нагревания и разделяют суспензию, полученную после стадии испарения, на твердый материал и жидкость, при этом стадия испарения включает в себя стадии, на которых подогревают суспензию в первом пути циркуляции и нагревают подогретую суспензию во втором пути циркуляции, который отличен от первого пути циркуляции, причем технологический пар, образующийся на стадии испарения, используется в качестве теплоносителя для любой одной из стадии подогрева и стадии нагревания, и вводимый извне пар используется в качестве теплоносителя для другой стадии. Технический результат указанного способа получения твердого топлива заключается в том, что при получении твердого топлива из низкосортного угля можно эффективно испарять влагу, содержащуюся в суспензии, за счет повышения эффективности теплообмена. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 пр., 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001]

Настоящее изобретение относится к способу получения твердого топлива и к установке для получения твердого топлива.

Уровень техники

[0002]

Традиционно твердое топливо используется в качестве топлива для тепловых электростанций и тому подобного. В Японии битуминозный уголь широко используется в качестве такого твердого топлива. Однако, поскольку добыча битуминозного угля из года в год увеличивается, - в настоящее время существует проблема его истощения. Вместо этого, насущной задачей становится эффективное использование низкосортного угля в качестве топлива.

[0003]

Однако низкосортный уголь имеет низкую теплотворную способность и, кроме того, может самопроизвольно воспламеняться, что требует строгих процедур его использования. В связи с этим, предложены отдельные способы обогащения низкосортного угля для его эффективного использования. Однако, большинство этих способов требует высоких производственных затрат на оборудование, поскольку их технологические условия включают высокую температуру и высокое давление. Кроме того, такие способы должны включать расходы на очистку сточных вод, содержащих много веществ пиролиза, которые сопровождают химические реакции низкосортных углей, и поэтому их сложно применять на практике.

[0004]

Для решения этих проблем заявители предложили способ обогащения бурого угля в качестве средства для эффективного использования низкосортного угля. Одним примером ссылочного источника, описывающего способ обогащения бурого угля, является JP 2776278 B1, озаглавленный «Solid Fuel Using Porous Carbon as raw material and Method for Manufacturing the same». Способ получения твердого топлива, как указано в этом патентном документе, включает стадии: смешивание пористого угля и масла с образованием суспензии сырьевого материала; обезвоживание пористого угля с помощью нагревания суспензии сырьевого материала; и разделение обезвоженной суспензии на твердый материал и жидкость. Способ получения твердого топлива включает в себя стимулирование обезвоживания пористого угля с помощью нагревания суспензии сырьевого материала в подогревателе и испарителе, предусмотренными в одном и том же способе. В частности, данный способ получения характеризуется сжатием технологического пара, образованного в испарителе, с помощью компрессора, и далее последовательным использованием технологического пара в качестве теплоносителя для испарителя и подогревателя.

[0005]

В то же время, способ получения твердого топлива предусматривает испарение всей суспензии сырьевого материала с помощью испарителя, и поэтому температура на выходе испарителя должна поддерживаться на определенном уровне или выше определенного уровня. В таком способе получения твердого топлива необходимо заранее поддерживать температуру суспензии сырьевого материала, подаваемой в испаритель, на определенном уровне или выше определенного уровня, и также необходимо повышать температуру технологического пара, подаваемого в испаритель. Таким образом, способ получения твердого топлива, вероятно, приведет к небольшой разности температур между суспензией сырьевого материала и технологическим паром в испарителе. Как следствие, способ получения твердого топлива может приводить к низкой эффективности теплообмена и не сможет использовать в достаточной степени выделяющееся тепло.

Документы известного уровня техники

Патентные документы

[0006]

Патентный документ 1: JP 2776278 A

Раскрытие изобретения

Задачи, решаемые изобретением

[0007]

Настоящее изобретение было разработано с учетом данных обстоятельств, и целью настоящего изобретения является предложить способ получения твердого топлива и установку для получения твердого топлива, которые могут эффективно испарять влагу, содержащуюся в суспензии, за счет повышения эффективности теплообмена.

Средства для решения задач

[0008]

Изобретение, предназначенное для решения вышеуказанных задач, направлено на способ получения твердого топлива, который включает в себя стадии: приготовления суспензии путем смешивания порошкообразного низкосортного угля и масла; испарения влаги, содержащейся в суспензии, с помощью нагревания; и разделения суспензии, полученной после стадии испарения, на твердый материал и жидкость, при этом стадия испарения включает в себя стадии: подогрева суспензии в первом пути циркуляции; и нагревания подогретой суспензии во втором пути циркуляции, который отличен от первого пути циркуляции.

[0009]

Способ получения твердого топлива включает в себя стадию подогрева суспензии в первом пути циркуляции и стадию нагревания подогретой суспензии во втором пути циркуляции, который отличен от первого пути циркуляции. Таким образом, суспензия подогревается в первом пути циркуляции, при этом суспензия, полученная после подогрева, может быть нагрета во втором пути циркуляции, независимо от подогрева в первом пути циркуляции. Таким образом, в способе получения твердого топлива часть суспензии испаряется в первом пути циркуляции, при этом предотвращается прохождение всей суспензии через второй путь циркуляции, что позволяет оптимизировать эффективность теплообмена в соответствующих путях циркуляции. Таким образом, способ получения твердого топлива может эффективно осуществлять испарение влаги, содержащейся в суспензии.

[0010]

Предпочтительно, на стадии подогрева и стадии нагревания используется многотрубный теплообменник, теплоноситель подается в межтрубную часть, и суспензия подается в трубную часть. Таким образом, на стадии подогрева и стадии нагревания используется многотрубный теплообменник, теплоноситель подается в межтрубную часть, и суспензия подается в трубную часть, что позволяет легко и надежно подогревать и нагревать суспензию.

[0011]

Предпочтительно, технологический пар, образующийся на стадии испарения, используется в качестве теплоносителя для любой одной из стадии подогрева и стадии нагревания, и вводимый извне пар используется в качестве теплоносителя для другой стадии. Таким образом, технологический пар, образующийся на стадии испарения, используется в качестве теплоносителя для любой одной из стадии подогрева и стадии нагревания, что дает возможность эффективного использования выделяющегося тепла. Технологический пар используется в качестве теплоносителя для любой одной из стадии подогрева и стадии нагревания, и вводимый извне пар используется в качестве теплоносителя для другой стадии, что позволяет легко и надежно повысить интенсивность теплообмена в соответствующих путях циркуляции. В такой конфигурации, даже в случае, если количество образованного технологического пара снижается из-за рабочей неисправности или тому подобного, снижение скорости испарения влаги, содержащейся в суспензии, может быть предотвращено, поскольку вводимый извне пар используется в качестве другого теплоносителя.

[0012]

Предпочтительно, теплоносителем на стадии подогрева является технологический пар, и теплоносителем на стадии нагревания является вводимый извне пар. Таким образом, технологический пар используется в качестве теплоносителя на стадии подогрева, тогда как вводимый извне пар используется в качестве теплоносителя на стадии нагревания, что позволяет легко и надежно повысить эффективность теплообмена между суспензией и технологическим паром на стадии подогрева. Иными словами, суспензия, подаваемая при определенном уровне температуры на стадии подогрева, обменивается теплотой с технологическим паром, что делает возможным эффективный подогрев суспензии и способствует конденсации технологического пара. Таким образом, интенсивность теплообмена технологического пара на стадии подогрева может быть усилена для эффективного использования выделяющегося тепла.

[0013]

Предпочтительно, технологический пар используется в качестве теплоносителя на стадии подогрева, и вводимый извне пар используется в качестве теплоносителя на стадии нагревания, при этом технологический пар сжимается. Соответственно, с помощью сжатия технологического пара интенсивность теплообмена между суспензией и технологическим паром на стадии подогрева может быть дополнительно повышена для более эффективного использования выделяющегося тепла.

[0014]

Другой аспект изобретения для решения указанных выше задач относится к установке для получения твердого топлива, включающей в себя: емкость для приготовления суспензии для смешивания порошкообразного низкосортного угля и масла; множество нагревателей для испарения влаги, содержащейся в суспензии; и сепаратор твердого материала и жидкости, который удаляет жидкость из суспензии, полученной после испарения влаги, при этом множество нагревателей включает в себя первый теплообменник для подогрева суспензии в первом пути циркуляции и второй теплообменник для нагревания подогретой суспензии во втором пути циркуляции, который отличен от первого пути циркуляции.

[0015]

Установка для получения твердого топлива включает в себя первый теплообменник для подогрева суспензии в первом пути циркуляции и второй теплообменник для нагревания подогретой суспензии во втором пути циркуляции, который отличен от первого пути циркуляции. Таким образом, суспензия подогревается в пути циркуляции, в то же время подогретая суспензия может быть нагрета во втором пути циркуляции, независимо от подогрева в первом пути циркуляции. Таким образом, в установке для получения твердого топлива часть суспензии испаряется в первом пути циркуляции, при этом предотвращается прохождение всей суспензии через второй путь циркуляции, что позволяет оптимизировать эффективность теплообмена в соответствующих путях циркуляции. Таким образом, установка для получения твердого топлива может эффективно осуществлять испарение влаги, содержащейся в суспензии.

[0016]

Предпочтительно, установка для получения твердого топлива также включает в себя разделительную емкость для отделения технологического пара от нагретой суспензии и путь для подачи технологического пара из разделительной емкости в первый теплообменник или второй теплообменник. Таким образом, установка для получения твердого топлива также включает в себя разделительную емкость для отделения технологического пара от нагретой суспензии и путь для подачи технологического пара из разделительной емкости в первый теплообменник или второй теплообменник, что дает возможность эффективного использования выделяющегося тепла. Такая конструкция может повысить интенсивность теплообмена между технологическим паром и суспензией при точном регулировании количества тепла в технологическом паре.

[0017]

Выражение «низкосортный уголь», используемое в настоящем изобретении, означает уголь, содержащий большое количество влаги, который желательно подвергнуть обезвоживанию, например, уголь, содержащий 20% масс. или более влаги в пересчете на сухое вещество.

Результаты изобретения

[0018]

Как указано выше, способ получения твердого топлива и установка для получения твердого топлива настоящего изобретения могут эффективно осуществлять испарение влаги, содержащейся в суспензии, за счет повышения эффективности теплообмена.

Краткое описание чертежей

[0019]

На фиг.1 представлена принципиальная схема, иллюстрирующая установку для получения твердого топлива в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.

На фиг.2 представлена принципиальная схема, иллюстрирующая установку для получения твердого топлива в соответствии с другим вариантом осуществления, отличающуюся от установки для получения твердого топлива, показанной на фиг.1.

Способ осуществления изобретения

[0020]

Варианты осуществления настоящего изобретения будут подробно описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.

[0021]

[Первый вариант осуществления]

<Установка для получения твердого топлива>

Установка 1 для получения твердого топлива, показанная на фиг. 1, главным образом включает в себя емкость 2 для приготовления суспензии, множество 3 нагревателей и сепаратор 4 твердого материала и жидкости. Установка 1 для получения твердого топлива включает в себя разделительную емкость 5, компрессор 6, перегреватель 7, резервуар 8 для конденсата, конденсатор 9, сепаратор 10 масло-вода и емкость 11. Разделительная емкость 5 отделяет технологический пар от суспензии, нагретой с помощью нагревателя 3. Компрессор 6 сжимает технологический пар, отделенный разделительной емкостью 5. Перегреватель 7 поддерживает и стимулирует нагретое состояние суспензии, нагретой нагревателем 3. Резервуар 8 для конденсата принимает жидкий конденсат, образованный нагревателем 3. Конденсатор 9 конденсирует часть технологического пара, отделенного разделительной емкостью 5. Сепаратор 10 масло-вода разделяет жидкий конденсат, подаваемый из резервуара 8 для конденсата или конденсатора 9, на масло и воду. Емкость 11 служит для хранения масла, отделенного сепаратором 10 масло-вода.

[0022]

(Емкость для приготовления суспензии)

В емкости 2 для приготовления суспензии осуществляется приготовление суспензии с помощью смешивания порошкообразного низкосортного угля X и масла. Тип емкости 2 для приготовления суспензии не имеет особых ограничений, но, как правило, представляет собой смеситель с осевым потоком, который содержит мешалку 2a. Используемый в настоящем документе термин «порошкообразный» означает, например, состояние, в котором отношение массы низкосортных углей с размером зерна менее 1 мм к общей массе низкосортных углей составляет 80% или более. Термин «размер зерна», используемый в настоящем документе, означает значение, установленное измерением в соответствии с сухим просеиванием, определенным в Test sieving-General requirements, JIS-Z-8815 (1994).

[0023]

Указанный выше низкосортный уголь не имеет особых ограничений. Примеры низкосортного угля включают бурый уголь, лигнит и суббитуминозный уголь. Примеры бурого угля включают уголь Victoria, уголь North Dakota и уголь Berga. Примеры суббитуминозного угля включают уголь West Banko, уголь Binungan, уголь Samarangau и тому подобное.

[0024]

Указанное выше масло не имеет особых ограничений, при условии, что масло может извлекать нелетучие компоненты из низкосортного угля и может растворять тяжелое масло и/или указанный выше нелетучий компонент для понижения его вязкости. Среди масел легкое масло является предпочтительным в качестве указанного выше масла, поскольку оно демонстрирует превосходное сродство с тяжелым маслом и нелетучими компонентами, удобство обращения с полученной суспензией, легкое проникновение в поры низкосортного угля, и тому подобное. Кроме того, масло на нефтяной основе, имеющее температуру кипения 100°C или выше, и 400°C или ниже, является более предпочтительным с точки зрения стабильности при температуре испарения влаги. Примеры масла на нефтяной основе включают керосин, легкое масло и тяжелое масло, среди которых керосин является предпочтительным.

[0025]

Нелетучие компоненты означает нелетучие масла, изначально содержащиеся в низкосортном угле. Нелетучие компоненты извлекаются маслом, смешиваемым в емкости 2 для приготовления суспензии, и после этого покрывают внешние поверхности низкосортного угля и внутренние поверхности пор, способствуя предотвращению самопроизвольного воспламенения низкосортного угля. Примеры такого нелетучего компонента включают ароматические полимерные органические соединения.

[0026]

Тяжелое масло является, например, тяжелым компонентом, который по существу не имеет давления паров даже при 400°C, или маслом, содержащим такой тяжелый компонент. Как и указанный выше нелетучий компонент, тяжелое масло покрывает активные центры внутри пор низкосортного угля, способствуя предотвращению самопроизвольного воспламенения низкосортного угля. Примеры такого тяжелого масла включают природный битум, алифатические полимерные органические соединения и ароматические полимерные органические соединения.

[0027]

(Нагреватель)

Множество 3 нагревателей испаряет влагу, содержащуюся в суспензии. Множество 3 нагревателей включает в себя первый теплообменник 3а, который подогревает суспензию в первом пути циркуляции, и второй теплообменник 3b, который нагревает суспензию, подогретую первым теплообменником 3а, во втором пути циркуляции, который отличен от первого пути циркуляции.

[0028]

Первый теплообменник 3а является многотрубным теплообменником. Один конец трубной части первого теплообменника 3a соединен с кубовой частью емкости 2 для приготовления суспензии с помощью труб 12 и 13. Один конец трубной части первого теплообменника 3a также соединен с кубовой частью разделительной емкости 5 с помощью трубы 13. Другой конец трубной части первого теплообменника 3a соединен с верхней частью боковой стенки разделительной емкости 5 с помощью трубы 14. Указанный выше первый путь циркуляции образован первым теплообменником 3а, трубой 14, которая соединяет другой конец трубной части первого теплообменника 3a с верхней частью боковой стенки разделительной емкости 5, разделительной емкостью 5 и трубой 13, которая соединяет кубовую часть разделительной емкости 5 с одним концом трубной части первого теплообменника 3а.

[0029]

В первом теплообменнике 3а осуществляется введение суспензии, подаваемой из емкости 2 для приготовления суспензии, из одного конца трубной части, и подача подогретой суспензии в разделительную емкость 5 по трубе 14, которая соединена с другим концом трубной части. Суспензия, приготовленная в емкости 2 для приготовления суспензии, под давлением подается в первый теплообменник 3a с помощью насоса 15, расположенного в трубе 12. Количество суспензии, вводимое из емкости 2 для приготовления суспензии в первый теплообменник 3а, регулируется регулировочным клапаном 16, расположенным в трубе 12. Суспензия, подаваемая в разделительную емкость 5, вводится в первый теплообменник 3a из одного конца трубной части с помощью насоса 17, расположенного в трубе 13 на стороне одного конца. Труба 12 для соединения емкости 2 для приготовления суспензии с первым теплообменником 3а соединена с трубой 25, соединенной с верхней частью боковой стенки емкости 2 для приготовления суспензии на стороне впуска регулировочного клапана 16. Таким образом, часть суспензии, поданной из емкости 2 для приготовления суспензии, возвращается в виде орошения в емкость 2 для приготовления суспензии через трубу 25 в соответствии с регулированием расхода регулировочным клапаном 16.

[0030]

Первый теплообменник 3а предусматривает возможность для технологического пара, извлекаемого из верхней части разделительной емкости 5, поступать в него в качестве теплоносителя из одного конца межтрубной части. Одновременно, первый теплообменник 3а отводит жидкий конденсат технологического пара, образованный с помощью теплообмена с суспензией, введенной в трубную часть, из другого конца межтрубной части в резервуар 8 для конденсата. В частности, верхняя часть разделительной емкости 5 соединена с одним концом межтрубной части первого теплообменника 3a с помощью труб 18 и 19. В данной конфигурации технологический пар, отделенный с помощью разделительной емкости 5, вводится из одного конца межтрубной части через трубы 18 и 19. Трубы 18 и 19 определяют путь подачи технологического пара из разделительной емкости 5 в первый теплообменник 3а.

[0031]

В дополнение к суспензии, подаваемой из емкости 2 для приготовления суспензии, первый теплообменник 3а позволяет суспензии, подаваемой из разделительной емкости 5, поступать в него из одного конца трубной части, тем самым, надлежащим образом повышая температуру суспензии, вводимой из одного конца трубной части. Таким образом, первый теплообменник 3а может значительно повышать температуру суспензии с помощью теплообмена с технологическим паром. Соответственно, первый теплообменник 3а подает часть суспензии в разделительную емкость 5 через трубу 14, которая соединяет другой конец трубной части с верхней частью боковой стенки разделительной емкости 5 и, таким образом, позволяет части суспензии испаряться внутри разделительной емкости 5.

[0032]

Второй теплообменник 3b является многотрубным теплообменником. Один конец трубной части второго теплообменника 3b также соединен с кубовой частью разделительной емкости 5 с помощью трубы 20. Другой конец трубной части второго теплообменника 3b также соединен с верхней частью боковой стенки разделительной емкости 5 с помощью трубы 21. Указанный выше второй путь циркуляции образован вторым теплообменником 3b, трубой 21, которая соединяет другой конец трубной части второго теплообменника 3b с верхней частью боковой стенки разделительной емкости 5, разделительной емкостью 5 и трубой 20, которая соединяет кубовую часть разделительной емкости 5 с одним концом трубной части во втором теплообменнике 3b.

[0033]

Второй теплообменник 3b позволяет суспензии, которая будет подаваться в разделительную емкость 5, поступать в него из одного конца трубной части с помощью насоса 22, расположенного в трубе 20. Второй теплообменник 3b подает нагретую суспензию в разделительную емкость 5 из другого конца трубной части через трубу 21, которая соединяет другой конец трубной части с верхней частью боковой стенки разделительной емкости 5.

[0034]

Второй теплообменник 3b дает возможность вводимому извне пару S, который предполагается вводить снаружи, поступать в него из одного конца межтрубной части, и возможность отведения водного конденсата W, образовавшегося после теплообмена с суспензией, из другого конца межтрубной части за пределы системы.

[0035]

Второй теплообменник 3b предусматривает возможность для суспензии, подаваемой из разделительной емкости 5, поступать в него из одного конца трубной части, тем самым, в достаточной степени повышая температуру суспензии, вводимой из одного конца трубной части, за счет теплообмена с вводимым извне паром S. Соответственно, второй теплообменник 3b подает суспензию в разделительную емкость 5 через трубу 21, и таким образом, позволяет суспензии в достаточной степени испаряться внутри разделительной емкости 5.

[0036]

(Разделительная емкость)

Разделительная емкость 5 предусматривает возможность введения подогретой суспензии, подаваемой из другого конца трубной части первого теплообменника 3a, а также нагретой суспензии, подаваемой из другого конца трубной части второго теплообменника 3b, в верхнюю часть боковой стенки. Разделительная емкость 5 отделяет технологический пар от суспензии, введенной туда из первого теплообменника 3а и второго теплообменника 3b, и затем подает технологический пар в компрессор 6 по трубе 18. Кроме того, разделительная емкость 5 подает часть суспензии, отделенной от технологического пара, в первый теплообменник 3а из кубовой части. Разделительная емкость 5 подает часть суспензии, отделенной от технологического пара, во второй теплообменник 3b из кубовой части. Кроме того, разделительная емкость 5 подает часть суспензии, отделенной от технологического пара, в перегреватель 7 из первого пути циркуляции по трубам 13 и 23. Следует отметить, что разделительная емкость 5 снабжена мешалкой 5a. С помощью мешалки 5а суспензию перемешивают в разделительной емкости 5. Количество суспензии, подаваемое из разделительной емкости 5 в перегреватель 7, регулируется регулировочным клапаном 24, расположенным в трубе 23, принимая во внимание уровень поверхности жидкости в разделительной емкости 5.

[0037]

(Компрессор)

Компрессор 6 сжимает технологический пар, подаваемый из разделительной емкости 5. Компрессор 6 имеет впускную сторону, соединенную с верхней стенкой разделительной емкости 5 с помощью трубы 18, и выпускную сторону, соединенную с одним концом межтрубной части первого теплообменника 3a с помощью трубы 19. Технологический пар (в дальнейшем в этом документе также называемый «сжатым технологическим паром»), сжатый с помощью компрессора 6, вводится в один конец межтрубной части первого теплообменника 3a по трубе 19, и после этого обменивается теплотой с суспензией, введенной из одного конца трубной части первого теплообменника 3a.

[0038]

Объем подачи технологического пара из разделительной емкости 5 в компрессор 6 может быть отрегулирован с помощью первого регулировочного клапана 26 давления и второго регулировочного клапана 28 давления. Первый регулировочный клапан 26 давления расположен в трубе 18, которая соединяет разделительную емкость 5 с компрессором 6. Второй регулировочный клапан 28 давления расположен в трубе 27, которая соединяет разделительную емкость 5 с конденсатором 9, в обход компрессора 6.

[0039]

(Перегреватель)

Перегреватель 7 имеет емкость 7a перегрева и третий теплообменник 7b, который является многотрубным теплообменником. Перегреватель 7 предотвращает понижение температуры суспензии после испарения влаги, поданной из разделительной емкости 5 (ниже называемой «обезвоженной суспензией»), и одновременно способствует дегидратации обезвоженной суспензии, а также регулирует количество обезвоженной суспензии, подаваемое в сепаратор 4 твердого материала и жидкости.

[0040]

Емкость 7a перегрева предусматривает возможность введения в нее обезвоженной суспензии, подаваемой из разделительной емкости 5 по трубам 13 и 23. Емкость 7a перегрева осуществляет подачу части обезвоженной суспензии в третий теплообменник 7b по трубе 30, которая соединяет кубовую часть емкости перегрева с одним концом трубной части третьего теплообменника 7b. Емкость 7a перегрева дает возможность обезвоженной суспензии, подаваемой из другого конца трубной части третьего теплообменника 7b после теплообмена, поступать в верхнюю часть боковой стенки по трубе 31. Кубовая часть емкости 7a перегрева соединена с сепаратором 4 твердого материала и жидкости с помощью трубы 32. Емкость 7a перегрева осуществляет подачу части обезвоженной суспензии в сепаратор 4 твердого материала и жидкости с помощью насоса 33, расположенного в трубе 32. Количество обезвоженной суспензии, подаваемое из емкости 7a перегрева в сепаратор 4 твердого материала и жидкости, регулируется регулировочным клапаном 36. Емкость 7a перегрева снабжена мешалкой 7c. С помощью мешалки 7с обезвоженная суспензия перемешивается в емкости 7a перегрева.

[0041]

Третий теплообменник 7b предусматривает возможность для обезвоженной суспензии, подаваемой из емкости 7a перегрева, поступать в него из одного конца трубной части, а также подает обезвоженную суспензию после теплообмена из другого конца трубной части в емкость 7a перегрева. Третий теплообменник 7b дает возможность вводимому извне пару S, который предполагается вводить снаружи, поступать в него из одного конца межтрубной части, и отводит водный конденсат W, образовавшийся после теплообмена с обезвоженной суспензией, из другого конца межтрубной части за пределы системы. Обезвоженная суспензия в емкости 7a перегрева подается под давлением к одному концу трубной части третьего теплообменника 7b с помощью насоса 35, расположенного в трубе 30.

[0042]

(Сепаратор твердого материала и жидкости)

Сепаратор 4 твердого материала и жидкости отводит жидкость из обезвоженной суспензии. Более конкретно, сепаратор 4 твердого материала и жидкости выделяет масло А из обезвоженной суспензии, подаваемой из емкости 7a перегрева. Сепаратор 4 твердого материала и жидкости выделяет масло А из обезвоженной суспензии с образованием в результате твердого материала В (осадка). Примером сепаратора 4 твердого материала и жидкости является центробежный сепаратор, который разделяет обезвоженную суспензию на твердый материал и масло с помощью способа центробежной сепарации. Другие примеры сепаратора 4 твердого материала и жидкости могут включать в себя осадитель, фильтр и пресс.

[0043]

Следует отметить, что установка 1 для получения твердого топлива также может включать в себя осушитель (не показан) для испарения масла, содержащегося в твердом материале B, отделенном с помощью сепаратора 4 твердого материала и жидкости. Установка 1 для получения твердого топлива, которая оборудована таким осушителем, позволяет испарять масло, содержащееся в твердом веществе В, с образованием в результате порошкообразного твердого топлива. При сушке внешние поверхности низкосортного угля и внутренние поверхности его пор могут покрываться нелетучим компонентом, в результате чего получается порошкообразное твердое топливо, самопроизвольное воспламенение которого предотвращается.

[0044]

Установка 1 для получения твердого топлива может также включать в себя машину компрессионного формования (не показана) для прессования и формования порошкообразного твердого топлива, получаемого таким путем. Примеры машины компрессионного формования включают в себя таблетирующую машину (таблеточный пресс) и двухвалковую формовочную машину (валковый пресс).

[0045]

<Способ получения твердого топлива>

Ниже будет описан способ получения твердого топлива. Будет описан способ, использующий установку 1 для получения твердого топлива, показанную на фиг.1. Способ получения твердого топлива включает в себя стадии: приготовления суспензии путем смешивания порошкообразного низкосортного угля и масла; испарения влаги, содержащейся в суспензии, с помощью нагревания; и разделения суспензии, полученной после испарения, на твердый материал и жидкость.

[0046]

(Стадия приготовления суспензии)

Стадия приготовления суспензии осуществляется с помощью емкости 2 для приготовления суспензии. Низкосортный уголь и масло, используемые на стадии приготовления суспензии, такие же, как применялись в установке 1 для получения твердого топлива, показанной на фиг.1.

[0047]

(Стадия испарения)

Стадия испарения включает в себя стадии: подогрева суспензии в первом пути циркуляции; и нагревания подогретой суспензии во втором пути циркуляции, который отличен от первого пути циркуляции. Стадия испарения осуществляется с помощью множества 3 нагревателей и сепаратора 4.

[0048]

(Стадия подогрева)

На стадии подогрева указанная выше суспензия, смешанная на стадии приготовления суспензии, и суспензия, подаваемая из кубовой части разделительной емкости 5 по трубе 13, вводятся в первый теплообменник 3а из одного конца трубной части первого теплообменника 3a и подаются из другого конца трубной части в разделительную емкость 5. Одновременно, на стадии подогрева теплоноситель вводится в первый теплообменник 3а из одного конца межтрубной части и конденсируется с помощью теплообмена с суспензией с образованием жидкого конденсата, который после этого отводится из другого конца межтрубной части. Используемый теплоноситель, вводимый в один конец межтрубной части первого теплообменника 3а, представляет собой технологический пар, подаваемый туда из верхней части разделительной емкости 5 по трубам 18 и 19. В частности, описанный выше используемый технологический пар, вводимый в один конец межтрубной части первого теплообменника 3b, является сжатым технологическим паром, который сжимается с помощью компрессора 6, соединенного с трубами 18 и 19.

[0049]

На стадии подогрева, в дополнение к суспензии, смешанной на стадии приготовления суспензии, суспензия, подаваемая из кубовой части разделительной емкости 5, вводится в первый теплообменник 3а из одного конца трубной части первого теплообменника 3a, тем самым, надлежащим образом повышая температуру суспензии, вводимой из одного конца трубной части. Таким образом, на стадии подогрева температура суспензии может быть в достаточной степени повышена за счет теплообмена между суспензией и технологическим паром. Соответственно, часть суспензии, подогретой на стадии подогрева, испаряется в разделительной емкости 5.

[0050]

Нижний предел температуры подачи суспензии в первый теплообменник 3а составляет предпочтительно 60°C, более предпочтительно 63°C и еще более предпочтительно 65°C. Верхний предел температуры подачи суспензии в первый теплообменник 3а составляет предпочтительно 90°C, более предпочтительно 85°C и еще более предпочтительно 80°C. Если температура подачи суспензии в первый теплообменник 3а оказывается ниже нижнего предела, температура суспензии не может быть увеличена в достаточной степени за счет теплообмена с технологическим паром. И наоборот, если температура подачи суспензии в первый теплообменник 3а превышает верхний предел, величина теплообмена в теплообменнике 3a не может быть увеличена, благодаря чему тепло технологического пара не может в достаточной степени передаваться в суспензию. В результате, технологический пар может быть потрачен впустую без конденсации, сохраняя скрытую теплоту. Если температура подачи суспензии в первый теплообменник 3а выше, чем верхний предел, суспензия может испаряться перед подачей в первый теплообменник 3а, тем самым, приводя к появлению забивания трубы 13.

[0051]

Нижний предел давления сжатого технологического пара предпочтительно составляет 0,5 MПa изб., более предпочтительно 0,53 MПa изб., и еще более предпочтительно 0,55 MПa изб. С другой стороны, верхний предел давления сжатого технологического пара предпочтительно составляет 0,65 MПa изб., более предпочтительно 0,62 MПa изб., и еще более предпочтительно 0,6 MПa изб. Если давление сжатого технологического пара меньше нижнего предела, - технологический пар не может в достаточной степени обмениваться теплотой с суспензией, введенной из одного конца трубной части первого теплообменника 3a. И наоборот, если давление сжатого технологического пара превышает верхний предел, - могут возрастать стоимость оборудования и эксплуатационные расходы.

[0052]

Нижний предел температуры сжатого технологического пара составляет предпочтительно 185°C и более предпочтительно 190°C. С другой стороны, верхний предел температуры сжатого технологического пара составляет предпочтительно 205°C и более предпочтительно 200°C. Если температура сжатого технологического пара меньше нижнего предела, - технологический пар не может в достаточной степени обмениваться теплотой с суспензией, введенной из одного конца трубной части первого теплообменника 3a. И наоборот, если температура сжатого технологического пара превышает верхний предел, - могут возрастать стоимость оборудования и эксплуатационные расходы.

[0053]

Следует отметить, что на стадии подогрева жидкий конденсат, отводимый из другого конца межтрубной части первого теплообменника 3a, подается в резервуар 8 для конденсата и после этого подается в сепаратор 10 масло-вода. Масло, отделенное с помощью сепаратора 10 масло-вода, может быть подано под давлением в емкость 11 с помощью насоса 29, подано под давлением в емкость 2 для приготовления суспензии с помощью насоса 37 и затем повторно использовано на стадии приготовления суспензии. С другой стороны, влага, отделенная с помощью сепаратора 10 масло-вода, удаляется в виде потока С сточных вод с помощью насоса 38.

[0054]

(Стадия нагревания)

На стадии нагревания, указанная выше суспензия, подаваемая из кубовой части разделительной емкости 5, вводится во второй теплообменник 3b из одного конца трубной части второго теплообменника 3b, и подается из другого конца трубной части в разделительную емкость 5. Одновременно, на стадии нагревания теплоноситель вводится во второй теплообменник 3b из одного конца межтрубной части второго теплообменника 3b, и водяной конденсат W, образованный после теплообмена с суспензией, отводится из другого конца межтрубной части. На стадии нагревания вводимый извне пар S используется в качестве теплоносителя, вводимого в один конец межтрубной части второго теплообменника 3b.

[0055]

Нижний предел давления подачи вводимого извне пара S во второй теплообменник 3b предпочтительно составляет 0,4 MПa изб., и более предпочтительно 0,5 MПa изб. С другой стороны, верхний предел давления подачи вводимого извне пара S во второй теплообменник 3b предпочтительно составляет 0,7 MПa изб., и более предпочтительно 0,6 MПa изб. Если давление подачи вводимого извне пара S во второй теплообменник 3b меньше, чем указанный выше нижний предел, - температура насыщения понижается, и температура вводимого извне пара S не может быть повышена до уровня температуры разделительной емкости 5 или выше, что может привести к недостаточному нагреву суспензии. И наоборот, если давление подачи вводимого извне пара S во второй теплообменник 3b превышает верхний предел, - могут возрастать стоимость оборудования и эксплуатационные расходы.

[0056]

Нижний предел температуры подачи вводимого извне пара S во второй теплообменник 3b предпочтительно составляет 150°С, и более предпочтительно 155°С. Верхний предел температуры подачи вводимого извне пара S во второй теплообменник 3b предпочтительно составляет 170°С, и более предпочтительно 165°С. Если температура подачи вводимого извне пара S во второй теплообменник 3b ниже, чем указанный выше нижний предел, - температура вводимого извне пара S не может достичь температуры внутри разделительной емкости 5 или выше, благодаря чему суспензия не может быть в достаточной степени нагрета. И наоборот, если температура подачи вводимого извне пара S во второй теплообменник 3b выше, чем указанный выше верхний предел, - могут возрастать стоимость оборудования и эксплуатационные расходы.

[0057]

Нижний предел давления в разделительной емкости 5 предпочтительно составляет 0,2 MПa изб., и более предпочтительно 0,25 МПа изб. Верхний предел давления в разделительной емкости 5 предпочтительно составляет 0,4 MПa изб., и более предпочтительно 0,35 МПа изб. Если давление в разделительной емкости 5 меньше нижнего предела, - скорость испарения суспензии не может быть в достаточной степени повышена, и для того, чтобы повысить скорость испарения суспензии, давление вводимого извне пара S нужно чрезмерно увеличивать. И наоборот, если давление в разделительной емкости 5 превышает верхний предел, - может возрастать стоимость оборудования.

[0058]

(Стадия разделения твердого материала и жидкости)

Стадия разделения твердого материала и жидкости осуществляется с помощью сепаратора 4 твердого материала и жидкости. На стадии разделения твердого материала и жидкости происходит удаление жидкости из обезвоженной суспензии, полученной после испарения влаги на стадии испарения. Более конкретно, на стадии разделения твердого материала и жидкости происходит отделение масла А от обезвоженной суспензии. Масло А отделяется от обезвоженной суспензии на стадии разделения твердого материала и жидкости, с образованием в результате твердого материала (осадка) B.

[0059]

Твердый материал B, отделенный на стадии разделения твердого материала и жидкости, содержит масло, испаряемое далее на стадии сушки, которая предусмотрена отдельно, с образованием в результате порошкообразного твердого топлива. На данной стадии сушки внешние поверхности низкосортного угля и внутренние поверхности его пор могут быть покрыты нелетучим компонентом. Таким образом, может быть получено порошкообразное твердое топливо, самопроизвольное воспламенение которого предотвращается.

[0060]

(Другие стадии)

В дополнение к стадии приготовления суспензии, стадии испарения, стадии разделения твердого материала и жидкости и стадии сушки, указанным выше, способ получения твердого топлива также может включать в себя стадию перегрева, способствующую дегидратации обезвоженной суспензии при одновременном предотвращении снижения температуры обезвоженной суспензии, полученной на стадии испарения, стадию компрессионного формования, включающую в себя прессование и формование порошкообразного твердого топлива, полученного на стадии сушки, и тому подобное.

[0061]

<Преимущества>

Способ получения твердого топлива включает в себя стадию подогрева суспензии в первом пути циркуляции и стадию нагревания подогретой суспензии во втором пути циркуляции, который отличен от первого пути циркуляции. Таким образом, суспензия подогревается в первом пути циркуляции, при этом суспензия, полученная после подогрева, может быть нагрета во втором пути циркуляции, независимо от подогрева в первом пути циркуляции. Таким образом, в способе получения твердого топлива часть суспензии испаряется в первом пути циркуляции, при этом предотвращается прохождение всей суспензии через второй путь циркуляции, что позволяет оптимизировать эффективность теплообмена в соответствующих путях циркуляции. Соответственно, способ получения твердого топлива может эффективно осуществлять испарение влаги, содержащейся в суспензии.

[0062]

Способ получения твердого топлива включает в себя использование многотрубного теплообменника на стадии подогрева и стадии нагревания для подачи теплоносителя к межтрубной части и суспензии - к трубной части, что позволяет легко и надежно подогревать и нагревать суспензию.

[0063]

Способ получения твердого топлива может использовать технологический пар, образующийся на стадии испарения, в качестве теплоносителя на стадии подогрева, тем самым эффективно используя выделяющееся тепло. Способ получения твердого топлива использует технологический пар, образующийся на стадии испарения, в качестве теплоносителя на стадии подогрева, и использует вводимый извне пар в качестве теплоносителя на стадии нагревания, что позволяет легко и надежно повышать интенсивность теплообмена в соответствующих путях циркуляции. В такой конфигурации, даже в случае, если количество образованного технологического пара снижается из-за рабочей неисправности или тому подобного, снижение скорости испарения влаги, содержащейся в суспензии, может быть предотвращено, поскольку вводимый извне пар используется в качестве другого теплоносителя.

[0064]

В способе получения твердого топлива технологический пар используется в качестве теплоносителя на стадии подогрева, тогда как вводимый извне пар используется в качестве теплоносителя на стадии нагревания, что позволяет легко и надежно повышать интенсивность теплообмена между суспензией и технологическим паром на стадии подогрева. Таким образом, в способе получения твердого топлива суспензия, подаваемая на стадии подогрева, имеет определенный уровень температуры. Следовательно, теплообмен между суспензией и технологическим паром может эффективно подогревать суспензию и способствовать конденсации технологического пара. Таким образом, в способе получения твердого топлива интенсивность теплообмена технологического пара на стадии подогрева может быть повышена для эффективного использования выделяющегося тепла. В частности, способ получения твердого топлива корректирует температуру подачи суспензии, вводимой в первый теплообменник 3а, давление сжатого технологического пара, сжимаемого с помощью компрессора 6, и тому подобное, в пределах указанных выше соответствующих диапазонов. Таким образом, вся конденсация технологического пара может быть ускорена, благодаря чему можно подавать весь объем технологического пара, отделенного разделительной емкостью 5, в компрессор 6.

[0065]

В способе получения твердого топлива технологический пар сжимают, благодаря чему интенсивность теплообмена между суспензией и технологическим паром на стадии подогрева может быть дополнительно повышена для более эффективного использования выделяющегося тепла. Способ получения твердого топлива может стимулировать конденсацию технологического пара на стадии подогрева, благодаря чему достаточное количество технологического пара, образованного на стадии испарения, может быть использовано для сжатия. Следовательно, величина теплообмена между суспензией и технологическим паром может быть резко увеличена.

[0066]

Установка 1 для получения твердого топлива включает в себя первый теплообменник 3а для подогрева суспензии в первом пути циркуляции и второй теплообменник 3b для нагревания подогретой суспензии во втором пути циркуляции, который отличен от первого пути циркуляции. Таким образом, суспензия подогревается в первом пути циркуляции, в то же время подогретая суспензия может быть нагрета во втором пути циркуляции, независимо от подогрева в первом пути циркуляции. Таким образом, в установке 1 для получения твердого топлива часть суспензии испаряется в первом пути циркуляции, при этом предотвращается прохождение всей суспензии через второй путь циркуляции, что позволяет оптимизировать эффективность теплообмена в соответствующих путях циркуляции. Соответственно, установка 1 для получения твердого топлива может эффективно осуществлять испарение влаги, содержащейся в суспензии.

[0067]

Установка 1 для получения твердого топлива включает в себя разделительную емкость 5 для выделения технологического пара из нагретой суспензии и путь подачи технологического пара из разделительной емкости 5 в первый теплообменник 3а, что дает возможность эффективного использования выделяющегося тепла. Установка 1 для получения твердого топлива может повысить интенсивность теплообмена между технологическим паром и суспензией при точном регулировании количества тепла в технологическом паре.

[0068]

[Второй вариант осуществления]

<Установка для получения твердого топлива>

Установка 41 для получения твердого топлива, показанная на фиг. 2, главным образом включает в себя емкость 2 для приготовления суспензии 2, множество 42 нагревателей и сепаратор 4 твердого материала и жидкости. Установка 41 для получения твердого топлива, показанная на фиг. 2, является по существу такой же, как и установка 1 для получения твердого топлива показанная на фиг. 1, за исключением механизмов подогрева и нагревания, использующих нагреватели 42. Соответственно, ниже будет описана только конструкция нагревателя 42 и механизмы подогрева и нагревания, использующие нагреватели 42.

[0069]

(Нагреватель)

Множество 42 нагревателей испаряет влагу, входящую в состав суспензии, приготовленной в емкости 2 для приготовления суспензии. Множество 42 нагревателей включает в себя первый теплообменник 42а, который подогревает суспензию в первом пути циркуляции, и второй теплообменник 42b, который нагревает суспензию, подогретую первым теплообменником 42а, во втором пути циркуляции, который отличен от первого пути циркуляции.

[0070]

Первый теплообменник 42а является многотрубным теплообменником. Один конец трубной части первого теплообменника 42a соединен с кубовой частью емкости 2 для приготовления суспензии с помощью труб 12 и 43. Один конец трубной части первого теплообменника 42a также соединен с кубовой частью разделительной емкости 5 с помощью трубы 43. Другой конец трубной части первого теплообменника 42a соединен с верхней частью боковой стенки разделительной емкости 5 с помощью трубы 44. Первый путь циркуляции образован первым теплообменником 42а, трубой 44, которая соединяет другой конец трубной части первого теплообменника 42a с верхней частью боковой стенки разделительной емкости 5, и трубой 43, которая соединяет кубовую часть разделительной емкости 5 с одним концом трубной части первого теплообменника 42а.

[0071]

В первом теплообменнике 42а происходит введение суспензии, подаваемой из емкости 2 для приготовления суспензии, из одного конца трубной части, и подача подогретой суспензии в разделительную емкость 5 по трубе 44, которая соединена с другим концом трубной части. Суспензия, подаваемая в разделительную емкость 5, вводится в первый теплообменник 42a из одного конца трубной части с помощью насоса 45, расположенного в трубе 43 на стороне одного конца.

[0072]

Первый теплообменник 42a дает возможность вводимому извне пару S, поступающему снаружи, поступать в него из одного конца межтрубной части, и отводит водный конденсат W, образовавшийся после теплообмена с суспензией, из другого конца межтрубной части за пределы системы.

[0073]

В дополнение к суспензии, подаваемой из емкости 2 для приготовления суспензии, первый теплообменник 42а предусматривает возможность для суспензии, подаваемой из разделительной емкости 5, поступать в него из одного конца трубной части, тем самым, надлежащим образом повышая температуру суспензии, вводимой из одного конца трубной части. Таким образом, первый теплообменник 42а может достаточно повышать температуру суспензии с помощью теплообмена с вводимым извне паром. Соответственно, первый теплообменник 42а подает часть суспензии в разделительную емкость 5 через трубу 44, и таким образом, позволяет части суспензии испаряться внутри разделительной емкости 5.

[0074]

Второй теплообменник 42b является многотрубным теплообменником. Один конец трубной части второго теплообменника 42b соединен с кубовой частью разделительной емкости 5 с помощью трубы 46. Другой конец трубной части второго теплообменника 42b соединен с верхней частью боковой стенки разделительной емкости 5 с помощью трубы 47. Второй путь циркуляции образован вторым теплообменником 42b, трубой 47, которая соединяет другой конец трубной части второго теплообменника 42b с верхней частью боковой стенки разделительной емкости 5, разделительной емкостью 5 и трубой 46, которая соединяет кубовую часть разделительной емкости 5 с одним концом трубной части второго теплообменника 42b.

[0075]

Второй теплообменник 42b предусматривает возможность для суспензии, которая будет подаваться в разделительную емкость 5, поступать в него из одного конца трубной части с помощью насоса 48, расположенного в трубе 46. Второй теплообменник 42b подает нагретую суспензию в разделительную емкость 5 из другого конца трубной части через трубу 47, которая соединяет другой конец трубной части с верхней частью боковой стенки разделительной емкости 5.

[0076]

Второй теплообменник 42b предусматривает возможность для технологического пара, извлекаемого из верхней части разделительной емкости 5, поступать в него в качестве теплоносителя из одного конца межтрубной части. Одновременно, второй теплообменник 42b отводит жидкий конденсат технологического пара, образованный с помощью теплообмена с суспензией, вводимой в трубную часть, из другого конца межтрубной части в резервуар 8 для конденсата. В частности, верхняя часть разделительной емкости 5 соединена с одним концом межтрубной части второго теплообменника 42b с помощью труб 18 и 19. В данной конфигурации технологический пар, отделенный с помощью разделительной емкости 5, вводится в один конец межтрубной части через трубы 18 и 19. Трубы 18 и 19 определяют путь подачи технологического пара из разделительной емкости 5 во второй теплообменник 42b.

[0077]

Второй теплообменник 42b предусматривает возможность для суспензии, подаваемой из разделительной емкости 5, поступать в него из одного конца трубной части, тем самым, в достаточной степени повышая температуру суспензии, вводимой из одного конца трубной части. Таким образом, суспензия, введенная во второй теплообменник 42b, обменивается теплотой с технологическим паром во втором теплообменнике 42b и, благодаря этому испаряется в достаточной степени в разделительной емкости 5.

[0078]

<Способ получения твердого топлива>

Ниже будет описан способ получения твердого топлива, использующий установку 41 для получения твердого топлива, показанную на фиг.2. Способ получения твердого топлива включает в себя стадии: приготовления суспензии путем смешивания порошкообразного низкосортного угля и масла; испарения влаги, содержащейся в суспензии, с помощью нагревания; и разделения суспензии, полученной после испарения, на твердый материал и жидкость. Стадия приготовления суспензии и стадия разделения твердого материала и жидкости в способе получения твердого топлива, использующем установку 41 для получения твердого топлива, являются такими же, как и в способе получения твердого топлива, использующем установку 1 для получения твердого топлива, показанную на фиг.1, и их описание ниже будет опущено.

[0079]

(Стадия подогрева)

На стадии подогрева указанная выше суспензия, смешанная на стадии приготовления суспензии, и суспензия, подаваемая из кубовой части разделительной емкости 5 по трубе 43, вводятся в первый теплообменник 42а из одного конца трубной части первого теплообменника 42a и подаются из другого конца трубной части в разделительную емкость 5. Одновременно, на стадии подогрева теплоноситель вводится в первый теплообменник 42а из одного конца межтрубной части и конденсируется с помощью теплообмена с суспензией с образованием водяного конденсата W, который после этого отводится из другого конца межтрубной части. Используемым теплоносителем, вводимым в один конец межтрубной части первого теплообменника 42a, является вводимый извне пар S.

[0080]

Нижний предел давления подачи вводимого извне пара S в первый теплообменник 42a предпочтительно составляет 0,4 MПa изб., и более предпочтительно 0,5 MПa изб. Верхний предел давления подачи вводимого извне пара S в первый теплообменник 42a предпочтительно составляет 0,7 MПa изб., и более предпочтительно 0,6 MПa изб. Если давление подачи вводимого извне пара S в первый теплообменник 42a меньше, чем указанный выше нижний предел, температура насыщения понижается, и температура вводимого извне пара S не может быть повышена до уровня температуры разделительной емкости 5 или выше, что может привести к недостаточному нагреву суспензии. И наоборот, если давление подачи вводимого извне пара S в первый теплообменник 42a превышает верхний предел, - могут возрастать стоимость оборудования и эксплуатационные расходы.

[0081]

Нижний предел температуры подачи вводимого извне пара S в первый теплообменник 42a предпочтительно составляет 150°С, и более предпочтительно 155°С. С другой стороны, верхний предел температуры подачи вводимого извне пара S в первый теплообменник 42a предпочтительно составляет 170°С, и более предпочтительно 165°С. Если температура подачи вводимого извне пара S в первый теплообменник 42a ниже, чем указанный выше нижний предел, - температура вводимого извне пара S не может достичь температуры внутри разделительной емкости 5 или выше, благодаря чему суспензия не может быть в достаточной степени нагрета. И наоборот, если температура подачи вводимого извне пара S в первый теплообменник 42a выше, чем указанный выше верхний предел, - могут возрастать стоимость оборудования и эксплуатационные расходы.

[0082]

Следует отметить, что температура подачи суспензии в первый теплообменник 42a на стадии подогрева может быть установлена на таком же уровне, что и в способе получения твердого топлива, использующем установку 1 для получения твердого топлива, показанную на фиг.1.

[0083]

(Стадия нагревания)

На стадии нагревания, указанная выше суспензия, подаваемая из кубовой части разделительной емкости 5, вводится во второй теплообменник 42b из одного конца трубной части второго теплообменника 42b, и подается из другого конца трубной части в разделительную емкость 5. Одновременно, на стадии нагревания теплоноситель вводится во второй теплообменник 42b из одного конца межтрубной части второго теплообменника 42b, и жидкий конденсат, образованный после теплообмена с суспензией, отводится из другого конца межтрубной части. Используемый теплоноситель, вводимый в один конец межтрубной части второго теплообменника 42b, представляет собой технологический пар, подаваемый туда из верхней части разделительной емкости 5 по трубам 18 и 19. В частности, описанный выше используемый технологический пар, вводимый в один конец межтрубной части второго теплообменника 42b, является сжатым технологическим паром, который сжимается с помощью компрессора 6, соединенного с трубами 18 и 19.

[0084]

Нижний предел давления сжатого технологического пара предпочтительно составляет 0,5 MПa изб., более предпочтительно 0,53 MПa изб., и еще более предпочтительно 0,55 MПa изб. С другой стороны, верхний предел давления сжатого технологического пара предпочтительно составляет 0,65 MПa изб., более предпочтительно 0,62 MПa изб., и еще более предпочтительно 0,6 MПa изб. Если давление сжатого технологического пара меньше нижнего предела, - технологический пар не может в достаточной степени обмениваться теплотой с суспензией, введенной из одного конца трубной части второго теплообменника 42b. И наоборот, если давление сжатого технологического пара превышает верхний предел, - могут возрастать стоимость оборудования и эксплуатационные расходы.

[0085]

Нижний предел температуры сжатого технологического пара составляет предпочтительно 185°C и более предпочтительно 190°C. С другой стороны, верхний предел температуры сжатого технологического пара составляет предпочтительно 205°C и более предпочтительно 200°C. Если температура сжатого технологического пара меньше нижнего предела, - технологический пар не может в достаточной степени обмениваться теплотой с суспензией, введенной из одного конца трубной части второго теплообменника 42b. И наоборот, если температура сжатого технологического пара превышает верхний предел, - могут возрастать стоимость оборудования и эксплуатационные расходы.

[0086]

Следует отметить, что давление в разделительной емкости 5 может быть установлено на таком же уровне, что и в способе получения твердого топлива, использующем установку 1 для получения твердого топлива, показанную на фиг.1.

[0087]

<Преимущества>

Способ получения твердого топлива может использовать технологический пар, образующийся на стадии испарения, в качестве теплоносителя на стадии нагревания, что позволяет эффективно использовать выделяющееся тепло. Способ получения твердого топлива использует технологический пар, образующийся на стадии испарения, в качестве теплоносителя на стадии нагревания, и использует вводимый извне пар в качестве теплоносителя на стадии подогрева, что позволяет повысить интенсивность теплообмена между технологическим паром и суспензией при точном регулировании количества тепла технологического пара. В такой конфигурации, даже в случае, если количество образованного технологического пара снижается из-за рабочей неисправности или тому подобного, снижение скорости испарения влаги, содержащейся в суспензии, может быть предотвращено, поскольку вводимый извне пар используется в качестве другого теплоносителя.

[0088]

Установка 41 для получения твердого топлива включает в себя разделительную емкость 5 для выделения технологического пара из нагретой суспензии и путь подачи технологического пара из разделительной емкости 5 во второй теплообменник 42b, что позволяет повысить интенсивность теплообмена между технологическим паром и суспензией при точном регулировании количества тепла технологического пара.

[0089]

[Другие варианты осуществления]

Следует отметить, что различные изменения и модификации могут быть сделаны в указанных выше вариантах осуществления при реализации способа получения твердого топлива и установки для получения твердого топлива по настоящему изобретению. Например, используемое множество нагревателей может быть тремя или более теплообменниками, каждый из которых имеет независимый путь циркуляции. В способе получения твердого топлива и установке для получения твердого топлива такое использование трех или более теплообменников может дополнительно увеличить технологический объем испарения суспензии. При таком использовании трех или более теплообменников технологический пар предпочтительно используется в качестве теплоносителя для по меньшей мере одного теплообменника.

[0090]

В способе получения твердого топлива и установке для получения твердого топлива не обязательно может использоваться технологический пар в качестве теплоносителя на стадии подогрева или стадии нагревания, при условии, что суспензия подогревается в первом пути циркуляции, и подогретая суспензия нагревается во втором пути циркуляции, который отличен от первого пути циркуляции. Даже при использовании технологического пара на стадии подогрева или стадии нагревания, технологический пар не обязательно является сжатым.

[0091]

Кроме того, теплообменник, используемый в способе получения твердого топлива и установке для получения твердого топлива, не обязательно является многотрубным теплообменником.

[0092]

Обезвоженная суспензия в разделительной емкости не обязательно подается из первого пути циркуляции в перегреватель, и может подаваться из второго пути циркуляции в перегреватель.

[ПРИМЕРЫ]

[0093]

Настоящее изобретение ниже будет описано более подробно на примерах, однако настоящее изобретение не ограничивается следующими примерами.

[0094]

(Пример 1)

Установку 1 для получения твердого топлива, показанную на фиг.1, использовали для смешивания низкосортного угля и керосина в емкости 2 для приготовления суспензии, с образованием в результате суспензии. Суспензию подавали в один конец трубной части первого теплообменника 3a. Одновременно, суспензию, подаваемую из кубовой части разделительной емкости 5, также подавали в один конец трубной части первого теплообменника 3a, вместе с суспензией, приготовленной в емкости 2 для приготовления суспензии. Температура суспензии, подаваемой в первый теплообменник 3а, была 65°C. Сжатый технологический пар, отделенный в разделительной емкости 5 и сжатый с помощью компрессора 6, подавали в один конец межтрубной части первого теплообменника 3a. Давление и температура технологического пара, сжатого с помощью компрессора 6, составляли 0,58 MПa изб. и 193°C, соответственно.

[0095]

Суспензию, подаваемую из кубовой части разделительной емкости 5, подавали в один конец трубной части второго теплообменника 3b. Температура суспензии, подаваемой во второй теплообменник 3b, была 148°C. С другой стороны, вводимый извне пар подавали во второй теплообменник 3b из одного конца межтрубной части второго теплообменника 3b. Давление подачи и температура подачи вводимого извне пара составляли 0,6 MПa изб. и 160°C, соответственно. Температура суспензии, подаваемой из другого конца трубной части второго теплообменника 3b в разделительную емкость 5, составляла 146°C. Следует отметить, что давление в разделительной емкости 5 корректировали до уровня 0,30 MПa изб.

[0096]

(Пример 2)

Установку 41 для получения твердого топлива, показанную на фиг.2, использовали для смешивания низкосортного угля и керосина в емкости 2 для приготовления суспензии, с образованием в результате суспензии. Суспензию подавали в один конец трубной части первого теплообменника 42a. Одновременно, суспензию, подаваемую из кубовой части разделительной емкости 5, также подавали в один конец трубной части первого теплообменника 42a, вместе с суспензией, приготовленной в емкости 2 для приготовления суспензии. Температура суспензии, подаваемой в первый теплообменник 42а, была 65°C. С другой стороны, вводимый извне пар подавали в первый теплообменник 42a из одного конца межтрубной части первого теплообменника 42a. Давление подачи и температура подачи вводимого извне пара составляли 0,6 MПa изб. и 160°C, соответственно.

[0097]

Суспензию, подаваемую из кубовой части разделительной емкости 5, подавали в один конец трубной части второго теплообменника 42b. Температура суспензии, подаваемой во второй теплообменник 42b, была 148°C. С другой стороны, сжатый технологический пар, отделенный в разделительной емкости 5 и сжатый с помощью компрессора 6, подавали в один конец межтрубной части второго теплообменника 42b. Давление и температура технологического пара, сжатого с помощью компрессора 6, составляли 0,60 MПa изб. и 200°C, соответственно. Температура суспензии, подаваемой из другого конца трубной части второго теплообменника 42b в разделительную емкость 5, составляла 150°C. Следует отметить, что давление в разделительной емкости 5 корректировали до уровня 0,30 MПa изб.

[0098]

[Оценка теплопроводности первого теплообменника]

В примере 1, технологический пар, поданный в один конец межтрубной части первого теплообменника 3a, полностью конденсировали с помощью теплообменника 3a. Таким образом, весь технологический пар мог быть подан в компрессор 6. Кроме того, величина теплообмена с помощью первого теплообменника 3а в примере 1 была выше на 30% по сравнению с величиной теплообмена с помощью первого теплообменника 42a в примере 2.

[0099]

[Оценка теплопроводности второго теплообменника]

Во втором теплообменнике 3b примера 1 температура подачи и температура отведения суспензии увеличивались как целое, в результате чего тепло вводимого извне пара использовалось в качестве скрытой теплоты, а не физической теплоты. Даже небольшое различие в температуре повышало величину теплообмена. В частности, коэффициент теплообмена во втором теплообменнике 3b примера 1 повышался примерно на 50% по сравнению с коэффициентом теплообмена во втором теплообменнике 42b примера 2.

[0100]

Данная заявка испрашивает приоритет на основании японской патентной заявки № 2014-248405, поданной 8 декабря 2014 года, описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки в полном объеме.

Промышленная применимость

[0101]

Как указано выше, способ получения твердого топлива и установка для получения твердого топлива по настоящему изобретению могут эффективно осуществлять испарение влаги, содержащейся в суспензии, за счет повышения эффективности теплообмена, что приводит к более эффективному производству твердого топлива, характеризующемуся низкой стоимостью при высокой эффективности.

[Описание ссылочных позиций]

[0102]

1 - установка для получения твердого топлива

2 - емкость для приготовления суспензии

2a, 5a, 7c - мешалка

3 - нагреватель

3а - первый теплообменник

3b - второй теплообменник

4 - сепаратор твердого материала и жидкости

5 - разделительная емкость

6 - компрессор

7 - перегреватель

7a - емкость перегрева

7b - третий теплообменник

8 - резервуар для конденсата

9 - конденсатор

10 - сепаратор вода/масло

11 - емкость

12, 13, 14, 18, 19, 20, 21, 23, 25, 27, 30, 31, 32 - труба

15, 17, 22, 29, 33, 35, 37, 38 - насос

16, 24, 26, 28, 36 - регулировочный клапан

41 - установка для получения твердого топлива

42 - нагреватель

42а - первый теплообменник

42b - второй теплообменник

43, 44, 46, 47 - труба

45, 48 - насос

А - масло

В - твердый материал

С - сточные воды

S - вводимый извне пар

X - низкосортный уголь

W - водяной конденсат

1. Способ получения твердого топлива, включающий стадии, на которых:

приготавливают суспензию путем смешивания порошкообразного низкосортного угля и масла;

испаряют влагу, содержащуюся в суспензии, с помощью нагревания; и

разделяют суспензию, полученную после стадии испарения, на твердый материал и жидкость,

при этом стадия испарения включает в себя стадии, на которых:

подогревают суспензию в первом пути циркуляции; и

нагревают подогретую суспензию во втором пути циркуляции, который отличен от первого пути циркуляции, причем технологический пар, образующийся на стадии испарения, используется в качестве теплоносителя для любой одной из стадии подогрева и стадии нагревания, и вводимый извне пар используется в качестве теплоносителя для другой стадии.

2. Способ получения твердого топлива по п.1, в котором на стадии подогрева и стадии нагревания используется многотрубный теплообменник, теплоноситель подается в межтрубную часть, и суспензия подается в трубную часть.

3. Способ получения твердого топлива по п.1 или 2, в котором теплоносителем на стадии подогрева является технологический пар, и теплоносителем на стадии нагревания является вводимый извне пар.

4. Способ получения твердого топлива по любому из пп. 1-3, в котором технологический пар сжимают.

5. Установка для получения твердого топлива, содержащая:

емкость для приготовления суспензии для смешивания порошкообразного низкосортного угля и масла;

множество нагревателей для испарения влаги, содержащейся в суспензии;

разделительную емкость для отделения технологического пара от нагретой суспензии; и

сепаратор твердого материала и жидкости, который удаляет жидкость из суспензии, полученной после испарения влаги,

при этом множество нагревателей включает в себя:

первый теплообменник для подогрева суспензии в первом пути циркуляции и

второй теплообменник для нагревания подогретой суспензии во втором пути циркуляции, который отличен от первого пути циркуляции;

путь для подачи технологического пара из разделительной емкости в любой один из двух теплообменников и

путь для подачи вводимого извне пара в другой один из двух теплообменников.

6. Установка для получения твердого топлива по п.5, в которой теплообменник представляет собой многотрубный теплообменник.

7. Установка для получения твердого топлива по п.5 или 6, дополнительно содержащая компрессор для сжатия технологического пара, отделенного разделительной емкостью.

8. Установка для получения твердого топлива по любому из пп.5-7, содержащая:

путь для подачи технологического пара из разделительной емкости в первый теплообменник и

путь для подачи вводимого извне пара во второй теплообменник.



 

Похожие патенты:

Изобретение раскрывает смесевое твердое ракетное топливо, содержащее активное горючее-связующее и окислитель, при этом в топливо дополнительно введены детонационный наноалмаз, а также окислитель, сокристаллизованный с детонационным наноалмазом, при следующем суммарном соотношении чистых и сокристаллизованных компонентов, мас.

Изобретение относится к катализатору скорости горения смесевых твердых ракетных топлив на основе продукта ОСФ. При этом с целью повышения скорости горения топлива и сохранения высоких эксплуатационных характеристик он содержит олигомерный бис-(диметилгидросилил)ферроцен следующей структуры: , где n=2-5, в количестве 40-60% масс, при этом содержание железа в катализаторе составляет 14,5-18,5% масс.
Изобретение относится к топливной композиции, состоящей из карбоксилата натрия и углеродсодержащего соединения, где в качестве углеродсодержащего соединения используется угольная пыль, при следующем соотношении компонентов, мас.%: карбоксилат натрия 40-50; угольная пыль - остальное.

Изобретение относится к способу получения высококачественного кокса путем нанесения бората на раскаленный кокс после выдачи из коксовых печей с температурой 1050±50°C, причем его тушение производят водным раствором боратов с содержанием боратов 3-10 г/дм3 в виде раствора и пульпы в тушильном вагоне под тушильной башней в течение 90-120 сек, при этом в качестве боратов используют тетраборат натрия пентагидрат, буру десятиводную, дисодиум октаборат тетрагидрат.

Изобретение относится к способу получения нефтяных коксов с пониженным содержанием оксидов серы в дымовых газах горения, основанному на применении веществ, связывающих серу, при этом высокосернистый нефтяной кокс пропитывают водной дисперсией вещества, связывающего серу, на основе сланца, тщательно перемешивают до пастообразного состояния, выпаривают воду при температуре 120-150°C до постоянной массы и охлаждают.

Изобретение относится к применению соли железа и органической кислоты, выбранной из муравьиной кислоты, карбоновых кислот, содержащих 3 или более атомов углерода, и сульфоновых кислот, для снижения содержания углерода в летучей золе, получаемой при сжигании угля.
Изобретение относится к модификатору горения твердого, жидкого и газообразного топлива, в частности древесины, природного газа, угля, мазута и других углеводородов, в энергетических котлах, в закрытых или открытых камерах, характеризующемуся тем, что указанный модификатор содержит от 10 до 30 масс.% воды, от 20 до 80 масс.% по меньшей мере одного алифатического спирта, от 5 до 15 масс.% карбамида или его производных, выбранных из алкилмочевины типа R1R2N(CO)NR1R2, где R1, R2 являются одинаковыми или различными и представляют собой С1-С6 алкильные группы, и от 5 до 15 масс.% моноацетилферроцена.
Изобретение относится к способу модификации поверхности углерода окисью меди. Способ включает подготовку суспензии углерода в водном растворе ацетата меди при массовом соотношении С:H2O:Cu(CHCOO)2·H2O=1:10…15:0,25…0,30, нагревание до 90…100°C, дозирование водного раствора едкого натра в суспензию углерода при мольном соотношении ацетата меди к едкому натру Cu(CH3COO)2·H2O:NaOH=1:1,05…1,2 в течение 20…30 минут, добавление водного раствора поверхностно-активного вещества - октилфенилового эфира полиэтиленоксида к углероду при массовом отношении ОФП:С=0,005…0,02:1.

Изобретение относится к способу понижения содержания углерода в золе из топки, включающему операцию нагревания в топке ископаемого топлива в присутствии присадки - улучшителя топлива, в составе которой преобладают оксид железа и диоксид кремния.

Изобретение относится к способу снижения выбросов от топок с факельным сжиганием топлива, включающему подачу адсорбента в топку и сбор отработанного адсорбента, отличающемуся тем, что подачу адсорбента производят в дымовые газы, образованные в послепламенной зоне котла, в количестве 5-7% от расхода топлива.

Изобретение описывает способ производства модифицированного угля из низкокачественного угля как исходного материала, включающий стадию дегидратации в масле низкокачественного угля; стадию добавления воды в дегидратированный уголь; стадию агломерации содержащего добавленную воду угля и стадию постепенного окисления агломерированного угля, в котором на стадии добавления воды добавляемое количество воды регулируется таким образом, что содержащий добавленную воду уголь имеет содержание воды, составляющее 5 мас.% или более и 20 мас.% или менее, и на стадии окисления агломерированный уголь выдерживается на воздухе при температуре, составляющей 70°C или более и 100°C или менее, где скорость потребления кислорода окисленным углем после стадии окисления составляет 1 мг/г в сутки или менее.
Изобретение раскрывает непрерывный способ получения торрефицированной уплотненной биомассы, включающий стадии:(a) обеспечения подачи уплотненного материала биомассы, (b) погружения уплотненного материала биомассы в горючую жидкость, (c) торрефикации уплотненного материала биомассы в горючей жидкости при температуре или в пределах диапазона температур от примерно 270°C до примерно 320°C в течение периода времени от по меньшей мере 10 минут до примерно 120 минут с образованием торрефицированной уплотненной биомассы, (d) транспортировки торрефицированной уплотненной биомассы из горючей жидкости в ванну с водой и (e) извлечения охлажденной торрефицированной уплотненной биомассы из ванны с водой, при этом торрефицированная уплотненная биомасса, извлеченная на стадии (e), содержит не более чем примерно 20% мас./мас.
Изобретение относится к способу производства обогащенного углеродом материала биомассы, к полученному таким способом материалу, а также к его применению. Способ производства обогащенного углеродом материала биомассы включает стадии: (i) обеспечивают лигноцеллюлозный материал в качестве исходного сырья, (ii) подвергают указанное исходное сырье обработке при температурах в диапазоне от 120°С до 320°С в присутствии субстехиометрического количества кислорода при концентрации О2 или эквивалентов О2 в диапазоне 0,15-0,45 моль/кг высушенного лигноцеллюлозного материала при условии, что полное сгорание лигноцеллюлозного материала требует стехиометрического количества кислорода в герметичном реакционном сосуде, (iii) открывают указанный реакционный сосуд, и (iv) выделяют твердый продукт из реакционной смеси.

Изобретение относится к способу и системе для отделения лигнина от лигнинсодержащей жидкостной среды, такой как черный щелочной раствор, получаемый на предприятии переработки целлюлозы, и к обработке отделенного лигнина.

Изобретение раскрывает способ для получения топлив из биомассы, в котором биомассу подвергают тепловой обработке в температурном диапазоне от 150 до 300°C, реакторе (11) с давлением, повышенным паром и воздухом, в котором давление по завершении обработки сбрасывают, при этом увеличенный от сброса давления объем пара и других газов временно накапливают в контейнере (14) с адаптивным объемом, а пар и другие газы подвергают теплообмену по меньшей мере в одном теплообменнике (13) так, что конденсируемые газы конденсируются и выделяют теплоту конденсации по меньшей мере в одном теплообменнике (13).

Изобретение относится к системе для сушки угля, которая удаляет влагу, содержащуюся в угле, используемом в качестве топлива для тепловых электростанций, устройство для сушки угля, высушивающее уголь с помощью распыления перегретого пара из перегревателя с кипящим слоем и вторично перегретого пара, образованного во вторичном перегревателе.

Изобретение относится к обработке древесины, в частности к торрефикации, и может быть использовано в лесотехнической промышленности для утилизации отходов древесины с получением полезных составляющих компонентов, используемых в качестве топлива в энергетике.

Изобретение описывает способ торрефакции биомассы в торрефакционном реакторе с получением обожженной биомассы и газов торрефакции, в котором в торрефакционный реактор в первом положении реактора подают содержащий кислород газ так, чтобы кислород вступил в реакцию с компонентами газов торрефакции с выделением теплоты, и в котором газы торрефакции отводят из торрефакционного реактора во втором положении торрефакционного реактора, и в котором первое положение расположено ниже по потоку от второго положения относительно направления движения биомассы в торрефакционном реакторе, так что газы торрефакции двигаются в торрефакционном реакторе в противоток движению биомассы, и при котором биомасса на входе в торрефакционный реактор имеет температуру от 30°С до 230°С.

Изобретение раскрывает устройство для получения очищенного угля, содержащее: резервуар, в котором хранится суспензия, включающая содержащий влагу уголь и масло; нагреватель, который нагревает суспензию, подаваемую из резервуара, посредством теплообмена с высокотемпературным паром, и обезвоживает уголь; газо-жидкостный сепаратор, который удаляет брызги, сопровождаемые паром, образованным из суспензии при нагревании; компрессор, который сжимает пар, причем газо-жидкостный сепаратор содержит один или более узлов туманоуловителя, расположенных таким образом, что пар проходит через них последовательно, и распылительное устройство, которое распыляет жидкость на первый туманоуловитель, через который пар проходит в первую очередь; и сетчатый фильтр, который удаляет твердое вещество, сопровождаемое паром, из которого были удалены брызги.

Изобретение раскрывает способ торрефикации высушенной и нагретой биомассы, включающий в себя этап охлаждения упомянутой биомассы в течение реакции торрефикации в зоне торрефикации агрегата для торрефикации, так чтобы по меньшей мере частично нейтрализовать повышение температуры в зоне торрефикации, возникающее от экзотермических реакций торрефикации в зоне торрефикации, причем упомянутая биомасса является древесной биомассой из ели или эвкалипта.

Изобретение описывает способ производства модифицированного угля из низкокачественного угля как исходного материала, включающий стадию дегидратации в масле низкокачественного угля; стадию добавления воды в дегидратированный уголь; стадию агломерации содержащего добавленную воду угля и стадию постепенного окисления агломерированного угля, в котором на стадии добавления воды добавляемое количество воды регулируется таким образом, что содержащий добавленную воду уголь имеет содержание воды, составляющее 5 мас.% или более и 20 мас.% или менее, и на стадии окисления агломерированный уголь выдерживается на воздухе при температуре, составляющей 70°C или более и 100°C или менее, где скорость потребления кислорода окисленным углем после стадии окисления составляет 1 мг/г в сутки или менее.

Изобретение описывает способ получения твердого топлива, включающий стадии, на которых приготавливают суспензию путем смешивания порошкообразного низкосортного угля и масла; испаряют влагу, содержащуюся в суспензии, с помощью нагревания и разделяют суспензию, полученную после стадии испарения, на твердый материал и жидкость, при этом стадия испарения включает в себя стадии, на которых подогревают суспензию в первом пути циркуляции и нагревают подогретую суспензию во втором пути циркуляции, который отличен от первого пути циркуляции, причем технологический пар, образующийся на стадии испарения, используется в качестве теплоносителя для любой одной из стадии подогрева и стадии нагревания, и вводимый извне пар используется в качестве теплоносителя для другой стадии. Технический результат указанного способа получения твердого топлива заключается в том, что при получении твердого топлива из низкосортного угля можно эффективно испарять влагу, содержащуюся в суспензии, за счет повышения эффективности теплообмена. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 пр., 2 ил.

Наверх