Спосіб одержання водовугільного палива вихровим і кавітаційним методами

Спосіб одержання водовугільного палива вихровим і кавітаційним методами, що включає сухе диспергування попередньо подрібненого палива з його демінералізацією, кавітаційну обробку суміші подрібненого твердого палива і водовмісної рідини, який відрізняється тим, що сухе диспергуван 3 вуглеводнями піддають диспергуванню в роторнопульсаційному апараті. Недоліками цього способу є те, що роторнопульсаційна обробка паливної суспензії не дозволяє одержувати дисперсну систему, що зберігала б стійкість понад 30 діб. Існують більш прості в технологічному виконанні способи одержання паливних композицій без використання стабілізаторів, які дозволяють одержувати кінцевий продукт із задовільними технологічними параметрами і стійкими реологічними характеристиками. Відомий спосіб одержання водовугільного палива, вибраний як найближчий аналог (див. пат РФ № 2167189, 2001 р., С10L1/32), який включає попереднє сухе подрібнення вихідного вугілля до розмірів частинок менше 3мм в роторновихровому млині до частинок менше 20 мкм та сепарацію вугілля від мінеральних компонентів і гідрофобізацію його частинок. Подрібнене вугілля змішується з водою в гідравлічному диспергаторі з отриманням колоїдної гідросуміші, яка містить мас.% твердої фази 70...80 і більше з частинками менше 5 мкм. Недоліками цього способу є наявність сухого помелу вугілля в роторно-вихровому млині, для сталої роботи якого потрібне попереднє обезводнення вугілля, що вимагає наявності пиловловлюючих пристроїв та особливих засобів безпеки. Змішування сухого гідрофобного вугільного пилу з водою в технологічній парі диспергатор - змішувач шляхом багатократної обробки пов'язане зі складністю процесу і значними енерговитратами. Головними недоліками всіх вище приведених відомих способів являються: низький енергетичний потенціал водовугільного палива внаслідок його високої зольності зіставної із зольністю вихідного вугілля і недостатньої концентрації твердої фази; відносна висока вартість водовугільного палива внаслідок значних витрат на його приготування. В основу корисної моделі поставлена задача створення способу одержання водовугільного палива вихровим і кавітаційним методами з високою стійкістю, екологічною чистотою, низькою собівартістю для заміни газу і мазуту на об'єктах теплоенергетики. Поставлена задача вирішується тим, що в способі одержання водовугільного палива, що включає сухе диспергування попередньо подрібненого палива з його демінералізацією, кавітаційну обробку суміші подрібненого твердого палива і водовмістної рідини, відповідно до корисної моделі, сухе диспергування проводять у вихровому акустичному потоці вихрового акустичного млина, куди подають подрібнене паливо та одержують тонкодисперсну пилогазову суміш, розподіляють її на фракції за допомогою сепаратора, відділяють мінеральні компоненти шляхом відведення їх через щілини в боковій поверхні вихрової камери, інтенсивно активують поверхню утворених частинок палива шляхом обробки тонкодисперсної пилогазової суміші у вихровому акустичному млині самозбудженими суміщеними вихровим і акустичним полями, що неможливо здійснити іншими спо 51518 4 собами, тобто спосіб є ресурсо- та енергоощадним. Утворену демінералізовану пилогазову суміш направляють в ступеневий гідродинамічний кавітатор, змішують з водою, здійснюють активне диспергування частинок палива і рідини на краплі відповідного розміру і одержують тонкодисперсну колоїдну гідросуміш водовугільного палива з покращеними теплофізичними, фізико-хімічними і реологічними властивостями, з високою стійкістю, екологічною чистотою, низькою собівартістю. Таким чином, новим в способі являється: високі активація і демінералізація палива, що значно підвищує енергетичний потенціал водовугільного палива і екологічну чистоту; відносно низька собівартість внаслідок використання принципово новітніх основних технологічних апаратів (вихрового акустичного млина і ступеневого гідродинамічного кавітатора); відсутність диспергуючих добавок і поверхнево-активних речовин. Суть способу заключається в наступному. Тверде паливо складається з вугільної речовини, 10% торфу і мінеральних компонентів, доля яких досягає 27 %. При диспергуванні вихідного палива з розміром частинок 2,0 мм у вихровому акустичному потоці використані переваги принципово нового вихрового енергоресурсозберігаючого методу одержання дисперсних систем із комбінованою дією відцентрових масових сил і акустичних різночастотних самозбуджених коливань з раціональною трансформацією енергії (див. Костенко Н.В. Створення нових вихрових енерго-ресурсозберігаючих технологій одержання дисперсних систем: автореф. дис. на здобуття наук, ступеня д-ра техн. наук: спец. 05.14.06 «Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика» - Київ, 2006 - 45 с). На відміну від ударного руйнування (див. прототип пат РФ №2167189, 2001 p., C10L1/32), де селективний відбір мінеральних компонентів ускладнений, згідно корисної моделі, одержання дисперсних систем з демінералізацією, проходить з інтенсивними тепломасообмінними і суміщеними швидкодіючими процесами диспергування, сепарування, сушки, фракціонування і змішування. Мінеральні частинки, які мають більшу щільність і твердість ніж органічна складова вугілля, після диспергування виносяться відцентровою силою з основного вихрового потоку, що дозволяє значно знизити залишкову зольність водовугільного палива. Одержану у вихровому акустичному млині дисперсну систему твердого палива фракцією менше 20 мкм змішують з водовмістним компонентом водою в кількості до 30% в ступеневому гідродинамічному кавітаторі. В процесі кавітаційної обробки суміші диспергованого твердого палива і водовмістної рідини в ступеневому гідродинамічному кавітаторі в зазорі між ротором і статором виникає гідродинамічна кавітація, яка характеризується не утворенням каверн, а безпосереднім зародженням дрібних (до 20...25 мкм) пухирців у потоці рідини з наступним їх руйнуванням шляхом радіального змикання сферичної оболонки в точку. Таким чином, кумулятивна енергія високої щільності не перетворюється в кінетичну енергію кумулятивного струменя, як це відбувається під час руйнуван 5 51518 ня каверн в способі за найближчим аналогом, а концентрується в точці, що дозволяє одержати високо насичене киснем високогомогенізоване стійке протягом тривалого часу водовугільне паливо (див. Ткаченко А.Н., Федоткин И.М., Тарасов В.А. Кавитационные техника и технологии. - Київ, «Техніка», 2001. - с.74-76, 450). Приклад. Водовугільне паливо одержували в вихровому акустичному млині і ступеневому гідродинамічному кавітаторі. Диспергували тверде паливо у вихровому акустичному млині, в якості якого використовували вугілля і торф, фракцією менше 20 мкм в кількості до 70%, одержану пилогазову суміш розподіляли на фракції за допомогою сепаратора, відділяли мінеральні компоненти Комп’ютерна верстка М. Мацело 6 шляхом відведення їх через щілини в боковій поверхні вихрової камери, інтенсивно активували поверхню утворених частинок палива шляхом обробки тонкодисперсної пилогазової суміші у вихровому акустичному млині самозбудженими суміщеними вихровим і акустичними полями. Демінералізовану тонкодисперсну пилогазову суміш направляли в ступеневий гідродинамічний кавітатор, змішували з рідиною (водою в кількості до 30%). В ступеневому кавітаторі здійснювали гідродинамічну кавітаційну обробку шляхом пкратної гомогенізації з одержання тонкодисперсної стійкої колоїдної гідросуміші водовугільного палива. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601