Спосіб термічної переробки шламів та некондиційного вугілля

Спосіб термічної переробки шламів та некондиційного вугілля, що включає термічну переробку твердого палива у циклонній топці з вихровими камерами, які виконані із взаємно зустрічним закрученням потоків і сполучені між собою шляхом перехрещення їх контурів, відведення отриманого рідкого шлаку назовні, а димових газів - у камеру U 1 3 накопичувати та зберігати, очевидно, в рідкому стані. Найбільш близьким по технічній сумісності і результату, що досягається, (прототип), є спосіб термічної переробки твердого палива в циклонній топці з вихровими камерами [3], які виконані із взаємно зустрічним закрученням потоків, і сполучені між собою шляхом перехрещення їх контурів, відведення отриманого рідкого шлаку назовні, а димових газів у газохід через камеру охолодження. В якості окисника у даній топці використовується повітря, а нерівномірність подавання палива та повітря згладжується за рахунок сполучення камер між собою. При необхідності збільшення потужності циклонної топки відповідно необхідно збільшити число вихрових камер. Недоліком цього способу, є те, що в циклонній топці паливо спалюється не повністю, а рідкий шлак, який виходить назовні, створює нові проблеми по його зберіганню та переробці. Крім того, димовий газ, який виходить у газохід, забруднений домішками. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу термічної переробки шламів та некондиційного вугілля, у якому переробка паливної суміші здійснюється в два етапи з різними технологічними режимами, що забезпечує підвищення якості переробки, і, як наслідок, поліпшення екологічної ситуації за рахунок зменшення викидів у навколишнє середовище відходів переробки твердого палива, а також ліквідації об'ємів накопиченого забалансового палива. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у способі термічної переробки шламів та некондиційного вугілля, що включає термічну переробку твердого палива у циклонній топці з вихровими камерами, які виконані із взаємно зустрічним закрученням потоків і сполучені між собою шляхом перехрещення їх контурів, відведення рідкого шлаку назовні, а димових газів в охолоджувальну камеру з розміщеними у ній теплообмінниками, відповідно до корисної моделі, процес термічної переробки шламів та некондиційного вугілля здійснюють в два етапи, перший із яких проводять у циклонній топці, а другий - в плазмореакторі, при цьому у циклонній топці спочатку здійснюють термічну переробку вугільної суспензії на основі шламових відходів при температурі 500 600 °С, а потім додають некондиційне вугілля і суміш нагрівають до 1000 - 1200 °С у потоці парогазових продуктів реакції, що відводяться з плазмореактору, причому утворений рідкий шлак відводять у плазмореактор, де спалюють при температурі 1800 - 2200 °С з одночасним додаванням вугільної суспензії на основі шламових відходів і упорскуванням пароводяної суміші, утвореної у теплообмінниках камери охолодження, а димові гази у камеру охолодження відводять через шламозбірник та циклони, в яких осідають тверді домішки, які відводять у плазмореактор для повторної переробки. В циклонній топці спочатку здійснюють термічну переробку вугільної суспензії на основі шламових відходів при температурі 500 - 600 °С, так як температура запалення для такого палива нижча 56306 4 за температуру запалення сухого вугілля. Якщо температура запалення повітряносухого антрациту становить 800 -1000 °С, а газового вугілля - 600 - 700 °С, то водоантрацитова суспензія спалахує уже при температурі 490 °С, а суспензія з газового вугілля - 425 - 440 °С [4]. Потім додають некондиційне вугілля, розігріте в потоці парогазової суміші та температуру паливної суміші доводять до температури 1000 - 1200 °С. При цьому вода переходить у пар, вуглеводнева плівка руйнується, з вугілля починають виділятися продукти розкладу органічної маси, водяний пар взаємодіє з проміжними продуктами реакції в об'ємі (наприклад, СН4 + Н2О; CO + Н2О та др.), тобто створюються умови для повного спалення продуктів реакції [4]. Процес спалення переходить у плазмореактор, де температура підтримується в інтервалі 1800 - 2200 °С з допомогою джерел плазми, що створює сприятливі умови для високотемпературного піролізу. Принцип його складається у тому, що вуглеводні та пари води інтенсивно змішуються і утворюють газовий вихор, у якому вони дисоціюють, і згідно з кінетичними та термодинамічними умовами рекомбінують шляхом радикальних процесів. Газова суміш, що утворюється у плазмореакторі, використовується для розігрівання некондиційного вугілля та підтримки необхідної температури для його спалення у циклонній топці. Магістраль з димовими газами проходе через шламозбірник, підігріваючи вугільну суспензію, тим самим зменшуючи енерговитрати на її переробку. Крім того, димові гази проходять очищення в очисних циклонах, де осідають тверді домішки, які потім повертаються у плазмореактор для повторної переробки. Гарячий газ, який надходить у камеру охолодження, розігріває воду, що знаходиться у теплообмінниках, частина якої використовується у плазмореакторі як окисник. Таким чином, спосіб дозволяє повністю спалити наявне паливо і одержати при цьому синтез-газ, необхідний для промислового використання, та залишки золи, які можливо використати у будівельній промисловості, а ліквідація накопичених шламових сховищ значно покращить екологічне становище. Суть корисної моделі пояснюється кресленням (фіг. 1), де показана схема розміщення обладнання для реалізації способу термічної переробки шламів та некондиційного вугілля. Обладнання для здійснення способу містить в собі циклонну топку 1 з вихровими камерами 2, у яких утворюються взаємно зустрічні потоки, що умовно показані стрілками 3, шламозбірник 4, бункер 5 для некондиційного вугілля, вентилятор 6, магістраль 7 для відводу рідкого шлаку, плазмореактор 8 з джерелами плазми 9, газодувку 10, парогазову магістраль 11, газову магістраль 12, циклони 13, камеру охолодження 14 з теплообмінниками 15, насос 16 для подачі пароводяної суміші, магістраль 17 для відведення твердих домішок, шламову магістраль 18. 5 56306 Спосіб термічної переробки шламів та некондиційного вугілля здійснюють наступним чином. В циклонну топку 1 подають з шламозбірника 4 вугільну суспензію на основі шламових відходів за рахунок вентилятора 6, який створює вихрові потоки у вихрових камерах 2 із взаємно зустрічним закрученням, що показано стрілками 3. При цьому температуру доводять до 500 - 600 °С, а паливо спалюють з отриманням рідкого шлаку, який по магістралі 7 відводять у плазмореактор 8, в якому створюють температуру 1800 - 2200 °С за рахунок джерел плазми 9. При цьому відбувається високотемпературний піроліз. Для його підтримки у реакційну зону плазмореактору 8 упорскується за допомогою насосу 16 пароводяна суміш, утворена в теплообмінниках 15 камери охолодження 14, а також частина шламової суспензії зі шламозбірника 4 по магістралі 18. Парогазова суміш з плазмореактору 8 газодувкою 10 по газовій магістралі 11 подається у циклонну топку 1 разом з некондиційним вугіллям з бункеру 5, піднімаючи температуру спалення суміші до 1000 - 1200 °С. При цьому димові гази з циклонної топки 1 по газовій магістралі 12 відводяться у камеру охолодження 14 з розмі Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 6 щеними в ній теплообмінниками 15. Газова магістраль 12 проходе через шламозбірник 4, підігріваючи вугільну суспензію на основі шламових відходів, зменшуючи енерговитрати по їх спалюванню, а димові гази, що проходять через циклони 13 очищаються від твердих домішок, які надходять по магістралі 17 у плазмореактор для повторної переробки. Використання такого способу дозволить істотно підвищити якість процесу переробки некондиційного вугілля разом зі шламовими відходами та значно зменшити вплив відходів переробки твердого палива на навколишнє середовище. Джерела інформації: 1. А.с. 798159 СССР, МКИ С 10 В 49/12, опубл. 25.11.81, Бюл. № 3. 2. Пат. 2491490 Франція, МІЖ С 10 J 3/46, опубл. 09.04.82. 3. Пат. 2105239 Российская Федерация, МПК F 23 С 3/00, опубл. 20.02.98, Бюл № 5. 4. Делягин Г. Н. Вопросы теории воспламенения и горения распыленной водоугольной суспензии. В сб. «Кинетика и аэродинамика процессов горения топлив». М.: Наука, 1969. - С. 111 - 127. 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