Способ предварительной термической подготовки спекающихся каменных углей для дальнейшего брикетирования

 

Союз Советски к

Социалистических

Республик

tii>7 it2::028 (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 31.05.72 (21) 1791530/23-26

{23) Приоритет — (32) 11.06.71 (51) М. Кл.

С 10 1 5/04

Госудврстевиимй комитет

СССЯ по делам изобретений и открытий (33) ФРГ (31) Р 2128949.6

Опубликовано 25;01.80. Бюллетень № 3 .Дата опубликования описания 05.02.80 (53) УДК 662.74 (088.8) Иностранцы

Вальтер Гооссенс и Вольфганг Германн (ФРГ} (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма

«Эшвейлер Бергверкс-Ферейн я (ФРГ) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВК! t

СПЕКА1ОЩИХСЯ КАМЕННЫХ УГЛЕЙ ДЛЯ ДАЛЬНЕЙШЕГО

БРИКЕТИРОВАНИЯ

Изобретение относится к обработке спекающихся каменных углей, в частности, к способу предварительной термической подготовки спекающихся каменных углей для дальнейшего брикетирования.

Известен способ, согласно которому мел козернистый вспучивающийся уголь преввтащают в коксовую мелочь путем коксования в псевдоожиженном слое с помощью потока горячего газа.

При этом часть получаемой коксовой мелочи в качестве дополнительного теплоносителя вводят периодически в псевдоожиженный слой так, что при подаче еще не прошедшего термическую обработку мелкозернистого угля температура смеси понижается до 420 С. Затем температуру смеси, состоящей из коксовой мелочи и мелкозернистого вспучивающегося угля, со скоростью нагрева приблизительно .5 — 10 С/мин равномерно доводят до температуры коксования около 550 С. В процессе нагрева необходимо равномерное и медленное нагревание спекающегося угля для получения коксовой мелочи твердой структуры (1(.

Недостатки способа заключаются ь большом количестве перемещаемой коксовой мелочи, в быстром износе агрегатов вследствие применения коксовой мелочи, в высокой нагрузке вальцов для изготовления брикетов, в обязательной подаче служащей теплоносителем коксовой мелочи в горячем состоянии, а также в иеудовлетвортттельных прочностных свойствах брикетов ввиду гомогенной структуры обрабатываемого ма1и териала.

Известен также способ для превращения спекающихся каменных углей в пылевидный кокс, при котором последовательно расположенные псевдоожиженные слои служат реактором. Необходимое для процесса кок15 сования тепло получают с помощью горячих горючих газов и путем частичного сгорания полученной коксовой мелочи, а также путем сгорания получаемых продуктов пиролиза. В противополож ность вышеоп исанному прерывистому способу, данный способ позволяет непрерывную подачу сырья в непрерывный отвод коксовой мелочи (21".

Недостаток этого способа состоит в том, что из-за недостаточной возможности ун712028

3 равления температурой обработки продукт имеет пенистую, пористую структуру, в результате чего процесс брикетирования затруднителен и брикеты не достаточно прочны

Для получения пылевидного кокса, известен способ, когда в качестве реактора применяют вертикально расположенную трубную систему, в которой мелкозернистый вспучивающий уголь перемещается газовым потоком, причем он подвергается одновременно предварительному или начальному окислению и коксованию. При этом в качестве несущего газового потока применяют обогащенный кислородом воздух. Этот способ осуществляется в две ступени, причем первая ступень служит предварительному или начальному окислению угля, а следующая за ней вторая ступень — коксованию угольной пыли, приводящему к образованию коксовой мелочи. На первой степени взвешенное сырье нагревают в течение 0,5 сек приблизительно до 430 С и поддерживают на этом уровче температуры приблизительно в течение

1 до 3 сек, Затем сырье нагревают до второй ступени в течение 1 сек до 530 — 560 С.

Процесс предварительного окисления приводит к тому, что мелкозернистый вспучивающийся уголь при соответствующей продолжительности воздействия из-.за повышенного солержания кислорода получает ясно видимую коричневатую окисленную кромку, имеющую глубину до 1 мкм. При последующем превращении предва ритель- но окисленного угля в коксовую мелочь путем коксования указанная окисленная кромка должна предотвратить дополнительное спекание самого угля и засорение агрегатов 13); Как способ с применением псевдоо>киженного слоя, так и данный способ имеет недостаток, что лля осуществления обработки требуется определенная крупность зерен. Поэтому на предварительной ступени необходимо использовать дорогостоящие дробилки и сортировочные установки, чтобы размер зерен не превышал 200 мкм. Кроме тоао го, производительность этих типов установок очень ограничена потому, что максимальная несущая способность газового потока невелика составляет только несколько ву ло гемпературы размягчения в газовом потоке. При этом скорость нагревания составляет 10 — 30 С/мин, и время пребывания угля в зоне нагревания 0,5 — 1,5 сек 14).

Известен:способ предварительной термической подготовки спекающихся каменных углей лля дальнейшего брикетирования, включающий нагрев исходного угля в газовом потоке до температуры его размягчения со скоростью 500 †50 С/сек в течение О,l — 0,5 сек и отделение от газового потока )4).

Недостаток способа заключается в том, что изготовленные из обработанного таким образом угля брикеты имеют неудовлетворительные прочностные свойства.

Так, например, прочность на сжатие составляет 66 кгс, а прочность на истирание—

14%.

Целью изобретения является повышение прочности на сжатие и истирание.

Предлагаемый способ, включает нагревание исходного угля в газовом потоке до температуры его размягчения со скоростью

500 — 5000 С/сек в течение 0,1 — 0,5 сек и отделение от газового потока, отличается тем, что, с целью увеличения прочности на сжатие и на истирание готовых брикетов, до и/или после отделения от газового потока уголь охлаждают до температуры, которая на 100 C ниже температуры нагревания и выше комнатной температуры.

В результате обработки уголь получают в виде полукокса, в виде вспученных перфорированных зерен и в виде хорошо сохранившихся зерен с порами от коксования.

В последующем процессе горячего брикетирования полукокс, т. е. коксоподобный материал служит каркасом брикета, а перфорированное зерно расплавляется вязкотекучей битумной массой позже подаваемого размягчающего каменного угля, не теряя при этом теплотехнического преимущества, заключающегося в том, что он может еще «дышать», в то время, как коксоподобный материал в теплотехническом отношении почти инертен. кг/нм . Мелкозернистая и равномерная струк тура пролукта главного компонента при брикетировании создает трудности, связанные с тем, что помимо высокого износа, который является следствием хрупкости продукта, имеется еще проблема, состоящая в том, что мелкие зерна могут быть только в недостаточной мере заключены в снекающийся компонент, поданный перед брикетированием, Кроме того, известен способ предварительной термической подготовки угля для дальнейшего брикетирования, согласно ко. торому ме Ьораэлробленный уголь крупностью порядка 3 — 10 мм подвергается нагреХорошо сохранившееся зерно представляет собой необходимый дальнейший элемент брикета, которое в цроцессе прессования благодаря имеющейся еще способнос.ти к усадке может вступать в очень тесную и прочную связь со связующим.

Предлагаемый способ позволяет обойтись без предварительной сушки, измельчения и точной . классификации .исходного материала. Поэтому возможно применять уголь с неклассифицированным гранулометрическим составом до 14000 мкм.

Показано, что горизонтальное перемещение позволяет нагрузку. газового потока от

10 и 14 кг/нмз и при том же объеме газов

712028 обеспечивать повышенную производительность по сравнению с известными способами.

Вариант способа заключается в том, что уголь вводят в горизонтальную трубку в различных, следующих одно за другим местах и этим подвергают его различному по времени воздействию газового потока.

Возникающие при. этом в местах загрузки понижения температуры газового потока не сказываются отрицательно на качестве угля.

Согласно другому варианту предлагаемого способа следующие одно за другим в направлении потока места вдувания позволяют соответственно различно дозированными количествами материала создать возможность регулирования температуры обработки. Та.ким образом, в частности возможно точно управлять зависящей от вйда применяемого угля конечной температурой обрабатываемого материала с помощью подаваемых на единицу времени в различных местах количеств.

Охлаждение предварительно термообработанного угля служит для «замораживания» трехфазового состояния и, кроме того, для предотвращения возможного загорания угля из-за еще сравнительно высокой конечной температуры.

На чертеже приведена схема выполнения предлагаемого способа.

В запасном бункере 1 хранится спекающийся каменный уголь, который промыт, но не высушен и не фракционирован. Часть угля подводится по трубопроводу 2 в камеру

3 сгорания, работающую с горячими топочными газами. Оттуда газовый поток с углем проводится дальше горизонтально расположенной трубой 4, в то время как обрабатываемый материал нагревается со средней скоростью нагрева l000 Ñ/ñåê, так, что получается конечная температура 400 С.

При этом учтено, что на участке обработки происходит соответствующее падение температуры, потому часть угля подводится к трубопроводу 5 к расположенному спереди в направлении потока месту вдувания б.

Смешение уже нагретого до высокой температуры материала с вновь вводимым в обрабатываемый поток материалом при соответствующей дозировке двух частей материала представляет отличную возможность регулировки требуемой конечной температуры.

После максимального. времени пребывания около 0,3 сек газовый поток с углем выходит из трубы 4 и поступает через соединительную деталь 7 в циклон 8. Соединительная деталь 7 выполнена с направленными поперек направления перемещения обрабатываемого материала соплами 9, к которым подводится вода для охлаждения материала. В циклоне 8 обрабатываемый мате29

25 риал выделяется нз газового потока и, в случае необходимости после дальнейшего охлаждения с помощью разбрызгиваюших воду сопел 10, отводится через трубопровод

11 в промежуточный бункер 12. Оттуда предварительно обработанный материал, который по структуре включает как коксопободный материал, так и вспученные перфорированные зерна, а, кроме того, еще хорошо сохранившиеся зерна с порами от коксования, дозируется и направляется на процесс главной термической обработки.

Пример /. В запасном бункере 1 хранится 1 т спекающегося кузнечного угля с содержанием 14,8% летучих компонентов, который промыт, но не высушен и не фракционирован. Из бункера ежечасно подают

250 кг угля, причем 70% угля подают flo трубопроводу 2 в камеру сгорания 3, работающую с горячими коксовыми газами с температурой 510 С, которые подают в количестве 650 м час, а воздух для горения (включая воздух для транспортирования)— в количестве 2500 м /ч. Остальные 30% угля подают по трубопроводу 4 в горизонтальную трубу 5. Из камеры сгорания газовый поток с углем проходит по горизонтальной трубе 5, в которой уголь нагревают со скоростью нагрева 1000 Ñ/ñåê до конечной температуры 400 С.

После 0,4 сек пребывания. газовый поток с углем выходит из трубы 5 и поступает чезв рез соединительную камеру б и циклон 7.

Соединительная камера б выполнена с направленными поперек направления перемещения обрабатываемого материала соплами 8, через которые подают воду для охлаждения обработанного материала до 300g, В циклоне 7 обрабатываемый материал отделяется из газового потока и по трубопроводу 9 подают в промежуточный бункер 10.

Получают уголь с вышеупомянутым трехфазным состоянием, который подвергают в брикетированию при 500"С и давлении 3 т.

Г1олучают бри кеты длиной 6 м м„шириной

35 мм, высотой 19,5 мм и объемом 15,5 см, прочность на сжатие которых составляет

94,3 кгс, а прочность на истирание — 8%.

Пример 2. Проводят аналогично примеру I, ifo используют кузнечный уголь с содсржанием 15,7% летучих компонентов и поддерживают следующие условии: 730 м /ч коксового газа; 3000 м /ч воздуха для горения (включ. воздух для транспорта); 500 С ко$O нечная температура угля; 670 Дтемпература газа; 0,12 сек время пребывания; охлаждение образованного материала до 400 C.

Получают уголь с трехфазным состоянием который подвергают брикетированию аналогично примеру !. Получают брикеты с характеристикой аналогично примеру 1, прочность па сжатие 95,8 кгс, а прочность «а истирание -- 7,6"/р.

7 «2()г)(?

Формула изобретения

Состав)тге/) Р горя((нова

Рэдйктс!) г . /))»тг»нова Тек!)ед, Иу+ря Корре ор В. (5утга

Подлясное

Ц!(ПИПИ Государственного как(г(тета СССР яо дедак(((аобретеиий и открытиЙ!!ЗГ/35, Москва, Ж вЂ” 35, Раун(ская наб., д. 4/5

Филина ППП ар(агент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1 «! го «! (! (() (Ь ij (О i (ЯЗОН Я К» Р .j (! . / Й соде)/н(а! lн(м «),6 "/(t „Г((»туtj и,(i(t) «г(/ t t/P tj oil

li поддерживаю! ст(едх/(О(цH(условня:

460 м а/ч Ок Ово!"г» газа 2000 м (» воз к)/

ХЯ JI Jiff О(»ЕНИН (D! Я ((р!. ВОЗ Л)/" г(((«! Тгга((гСПОРТД) 26П («/ ((:="((яс ТР:ЛПСра г /" ;(:,«! ;:

310"С те»(перятуря гязя; 0,47 сек врем,! п./р -бЫВяНИя; ОХ.::(гя)КДЕНИЕ Об)гяботяг! Нотtt .:. ?ТЕриал Я до 60 C.

ПО гт(гг(г»(С j" tr(ОЛ!» / 7 !)/ЗХфа -«((Ь««г! .Ст/»" н «:- *

Ко(ОрЫВ Пог!(»/»рея(от бри((ЕГИВОГ я If;;(«O П()га

480ОС и Давлении 2,8 т, Получают бпlji- .(ть.

С ХЯПЯКТЕР -СтИКОй ЯНЯЛОГНЧНОй ПР:(г (fpOtfHOCTj> fj()p Ся;я ИИ 9 3 и!.«. я,-; гэ()с,(П на истирание — - 7,4//о. ./7ример /. Проводят яняло?ч чпо примеpv 1, .НО посл-"= Отделения От ГязОВОГО ПОТОКВ уГОль дополнительно Охляжда(от дс::9.! (, в трубопроводе 9 за счет подачи воды через разбрызгив."tfoiöèå сопла 11.

Прн этом получа)от брикеты., прочность на сжатие KoTopb(K составляет 95,2 прочность на пстиряние .— 7,8%.

77р(/МЕр 5. П«1)ОВОдяТ я ПяЛОГНЧНО П()ИМРру 1, НО ОХЛяждЕПИР ОорябОТяННОГО )/ÃJjÿ производят только после отделения От газового потока. При этом уголь охлаждают до

300"С,в трубопроводе 9 зя счет подачи во«/Ца Ч(р З ..О(! ЧЯ

ПОлучяют ()pHкеты, прочность ня с)кят((е кото()ы (coi —;яв гнет 90 5 г(Г". я ггроч

I!oocTb bня истир ние — 9«2 !о.

/7ри ие0 б П р,Hcij)rjт япялОГично и Ои(к(е«

p»/ j IfO, ()()яб/»3 я«(tibi «/ О(/(» СХ->;яв(дяЮ J(O

КОМ(?ЯтfiO!i ТЕМ(гЕР(гг Уды. „:Pii t(;;» .";. («r

ЧЯ(ОТ ()i)пквтьь j!Pot(f!O/ ня Р,;:„."г-;;:--» -;От;, г« " -""истиоание — - 6,30/О.

/7р(/м ег/ r (с р Я и гп гг ел ь е ы и ), ";,"с,-; в:,-!д я т

ЯНЯЛО!"НЧНО При(!Рру „НО О-»:;;:.- ;гса„:. у (-.".-. )/голь нег ПОДвеВгают Ох!(Яжденг?(О ((Рвед бг и г«Р (иповЯг(ием Пp«370;«(пс(/гкчп»О(бри! ет(г

С ХЯВЯ!»«т« Писгг(КО, Яг! 1 """Ч" ОИ (Otf»ft»P)/ и;)О:!ность на сжатие которых составляет

73,5 кгс, а прочность на истирание — 17,6%.

/7ри.((ер В. (сравнительный): Проводят аналогично примеру 2, но обработанный уголь охлаждают до 425 С (на 75 С ниже конечной температуры).

При этом получаюг брикеты, прочность ня сжатие которых составляет" 37,1 кгс, а прочность ня истирание — 17,9%.

/7ример 9. (сравнительный). Повторяют пример 2 с той разницей, что обработанный уголь охлаждают до 15 С. При этом получают брикеты, прочность на сжатие которых составляет 88,5 кгс, а прочность на истира ние — 10,8%.

Способ предварительной термической подготовки спекающихся каменных углей для дальнейшего брикетирования, включающий нагрев, исходного угля в газовом потоке до температуры его размягчения со скоростью 500- — 5000 С/сек в течение 0,1—

0 5 сек и отделение от газового потока, отлива/ои(ийся тем, что, с целью увеличения прочности на сжатие и на истирание готовых брикетов, до и/или после отделения от газового потока уголь охлаждают до температуры, которая на 100 С ниже темпера гуры нагрева и выше комнатной температуры

1.(сточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Акцептованная заявка ФРГ № 1269094, кл. 10а, 21, 1968.

2. Акцептованная заявка ФРГ № 1237980 кл. 10я, 33/02, 1967.

3. Патент ФРГ № 1170365, кл. 10а 33/02, ! ь)64

4. Китов Б. H. и др. Коксование термически подготовленных углеи. М., Металлургия, 1970, с. 86 — 94.