Спосіб отримання паливної композиції на основі вугілля

1. Спосіб отримання паливної композиції на основі вугілля, по якому вугілля подрібнюють, змащують і піддають сушінню, змащене вугілля 35787 того, застосування запропонованої схеми підготування вугілля негативно впливає на теплотехнічні характеристики вугілля. При температурах більш 150-179°С із вугілля починається виділення летючих речовин, в результаті чого знижується реакційна здатність палива. Нагрів поверхні вугілля до температури 167-227°С зв'язаний також з небезпекою займання палива, оскільки температура самозаймання бурого вугілля залежно від їх вихідних характеристик знаходиться у межах 150-280°С. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу отримання паливної композиції на основі вугілля, у якому шляхом змінення послідовності операцій і режиму проведення операції забезпечується підвищення теплотворної здатності палива і зниження енергоємності процесу отримання палива. Суть даного способу отримання паливної композиції полягає у тому, що вихідне вугілля подрібнюють, піддають сушінню при температурі 20150°С і змащують, потім змащене вугілля змішують з водою і хімічними домішками до отримання текучої паливної композиції. При цьому вугілля бажано подрібнювати до крупності менш 250 мкм, а сушіння подрібненого вугілля бажано проводити у інертній атмосфері. Відмінними ознаками від прототипу є проведення операції сушіння вугілля перед змащенням і температура проведення сушіння - 20-150°С. Проведення сушіння подрібненого вугілля перед змащенням при температурі 20-150°С полегшує випарування води із пор і щілин вугілля без додаткового підводу тепла для розігріву вугілля, оскільки сушінню підлягають вугільні частки, що не покриті масляною плівкою, знижує ступінь окисленості вугільної поверхні і не веде до видалення летючих речовин з вугілля. Змінення послідовності операцій сушіння і змащування веде до того, що сушінню підлягають частки вугілля, не покриті масляною плівкою. У результаті чого, для видалення води із пор та щілин вугілля не потрібна надлишкова кількість тепла, сушіння вугілля може проводитись при більш низьких температурах чим у прототипі, що веде до зниження енергоємності процесу виготовлення палива. Крім того, можливість зниження температури нагріву вугілля у процесі сушіння сприяє сповільнюванню процесу окислення вугільної поверхні і перешкоджає видаленню летючих речовин із вугілля, що веде до підвищення калорійності палива. Сушіння подрібненого вугілля бажано проводити у інертній атмосфері для того, щоб запобігти окисленню вугільної поверхні і тим самим підвищити його теплотворну здатність. Подрібнення вугілля, до крупності менш 250 мкм дає змогу отримати паливну композицію, що готова до безпосереднього вживання, у тому числі і до розпилу через форсунки котлоагрегатів, тобто не потрібні додаткові енергозатрати для підготування палива безпосередньо до спалення. Відомості, які підтверджують можливість реалізації винаходу. Лабораторні досліди даного способу отримання паливної композиції велися на бурому вугіллі марки Б1 розрізу Протопоповський Александрійського родовища України. Вихідні характеристики вугілля: вологість на робочий стан W tr=58%; зольність на сухий стан Аd=30,8%; вихід летючих на сухий знезолений стан Vdaf=62,5%; нижча теплота згоряння на робочий стан Qiv=2530 ккал/кг. Як рідкий гідрофобний вуглеводень застосовували низькоцетанове дизельне паливо (ДГСТ 305) з кінематичною в'язкістю 40 сСт при 20°C. Як хімічну домішку застосовували сульфірований гумат натрію. Подрібнення бурого вугілля проводилось в шаровому млині типу МБЛ. Сушіння бурого вугілля проводилось в сушильній шафі при різноманітних температурах на протязі часу, необхідного для висушування вугілля до повітряно-сухого стану. Для даного бурого вугілля значення вологості повітряно-сухого стану в усіх спробах складало 15,2%. Подрібнене вугілля крупністю менш 250 мкм і вологістю 15,2% завантажувалось у змішувач з лопатевою мішалкою. У змішувач заливали дизельне паливо і перемішували з вугіллям на протязі 10 хвилин до повного змащування рідким вуглеводнем поверхні вугілля. Співвідношення між вугіллям та дизельним паливом у всіх спробах було постійним. До отриманої суміші вугілля і дизельного палива додавали водний розчин сульфірованого гумату натрію. Кількість води - 46% від маси паливної композиції, витрати сульфірованого гумату натрію - 1%. Систему перемішували при числі обертів валу 1500 хв-1 протягом часу, необхідного для досягнення рівноважного стану. Реологічні параметри вимірювали на ротаційному віскозиметрі "PHEOTEST-2" з системою коаксіальних гладких циліндрів S2 (співвідношення радіусів зовнішнього і внутрішнього циліндрів S=1,06). Перед вимірюванням проби паливних композицій термостатували при температурі 20°С протягом 30 хвилин. Ефективна в'язкість при градієнті швидкості зсуву 9 с-1 отриманих зразків паливних композицій складала 0,91 - 0,86 Па·с, що відповідає в'язкості суспензій, придатних для транспортування по трубопроводах. Результати експериментів наведені в таблиці. З наведених даних видно, що при температурі сушіння більш за 150°С помітно знижується нижча теплота згоряння паливної композиції і зменшується вихід летючих, що свідчить про погіршення теплотворної спроможності палива. В той же час, при температурах більших за 150°С різко зростає кількість поглинутого вугіллям кисню, що свідчить про зміну характеру реакцій, збільшення частки хемосорбції у загальному процесі окислення вугільної поверхні. У зв'язку з цим верхньою межею нагріву вугілля при його сушінні слід вважати Т=150°С. За мінімальну температуру, при якій здійснюється сушіння вугілля, доцільно прийняти Т = 20°С, оскільки для створення більш низьких температур, особливо у літній час, може бути потрібний не нагрів, а охолодження вугілля. 2 35787 Таблиця Результати експериментів № п/п Температура сушіння, t, °C 1 2 3 4 5 6 20 50 100 150 170 200 Нижча теплота згоряння Час сушінВихід летючих на робочу масу паливної ня, t, хв речовин, Vdaf, % композиції, Qir, ккал/кг 420 3789 59,5 180 3780 59,4 60 3776 59,6 15 3784 59,2 15 3751 58,3 15 3732 57,1 Кількість поглинутого кисню, A, (x 10-6 м3/кг) __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3 174,2 198,3 244,6 308,2 484,7 619,4