Спосіб підвищення теплоти згорання бурого вугілля

Реферат: Спосіб підвищення теплоти згорання бурого вугілля, при якому використовується рівномірна суміш (шихта), що складається з вугілля низької та більш високої стадії метаморфізму. Суміш складається з бурого і кам'яного вугілля низької та середньої стадії метаморфізму марок Д, ДГ, Г, ГЖО, що мають більш нижчу теплоту згорання, ніж буре вугілля. UA 73931 U (12) UA 73931 U UA 73931 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до підвищення теплоти згорання бурого вугілля з метою його використання у теплоенергетиці, для комунально-побутових потреб, для виробництва паливних брикетів та для інших потреб. Може використовуватись у вугільній, хімічній, рудній, енергетичній промисловості. Внаслідок високого вмісту загальної вологи, а також кисню в органічній речовині, буре вугілля українських родовищ є низькокалорійним (нижча теплота згорання для робочого стану не більше 2400 ккал/кг), що перешкоджає його використанню як енергетичного палива, зокрема, на теплових електростанціях (ТЕС), котлоагрегати яких розраховані на калорійність палива не менше ніж 4200 ккал/кг. Іншою перешкодою є вихід летких речовин для сухого беззольного стану (близько 60 % у бурого вугілля, не більше 45 % за експлуатаційними вимогами існуючих котлоагрегатів ТЕС). Відомі способи збільшення калорійності бурого вугілля за рахунок його сушіння, які використовують при виробництві паливних брикетів для побутових потреб (див. Святец И.Е. Технологическое использование бурых углей. - М.: Недра, 1985. - 207 с.). Але при цьому вихід летких речовин для сухого беззольного стану не зменшується, виникає пиління продукту, яке ускладнює його транспортування і може бути усунене лише брикетуванням, а сума енерговитрат на сушіння і брикетування збільшує собівартість продукту до рівня, неконкурентного з кам'яним вугіллям енергетичних марок. Відомий патент України № 2432/01 від 25.09.2009 на "Паливо вугільне для пиловидного спалювання" де йдеться про створення шихти з малометаморфізованного газового вугілля та високометаморфізованного антрациту у їх співвідношенні 20 %, 80 % відповідно. Патент України № 2432/01, опублікований у 2009 році взято за прототип корисної моделі. В прототипі газове вугілля використовується для запалення важкозаймистого антрациту. В основу корисної моделі поставлена задача забезпечити використання бурого вугілля у теплоенергетиці, а саме на ТЕС для отримання електричної енергії, без додаткових енерговитрат на його сушіння. Поставлена задача вирішується тим, що створюють паливо із рівномірної суміші (шихти), до складу якої входить вугілля низької та більш високої стадії метаморфізму. Корисна модель відрізняється від прототипу тим, що: - до складу суміші входить буре вугілля; - суміш складається з вологого, низькокалорійного бурого вугілля з високим виходом летких речовин і менш вологого висококалорійного кам'яного вугіллям з помірним виходом летких речовин; - для суміші можливо використання кам'яного вугілля однієї або декількох марок; - кількість кожного компоненту суміші можливо визначати шляхом розрахунків. Буре вугілля має недостатню теплоємність для запалення антрациту, температура загорання якого більше 600 °С, але теплоємність бурого вугілля достатня для запалення кам'яного вугілля. Експериментальними дослідженнями встановлено, що для створення рівномірної суміші з бурим вугіллям потрібне кам'яне вугілля низької та середньої стадії метаморфізму, а саме близьке до бурого вугілля по метаморфізму, технологічним властивостям та виходу летких речовин. З причини низької теплоти згорання (7,501-9,266 МДж/кг, 1792-2213 ккал/кг) буре вугілля в Україні практично не використовується. Підвищити теплоту його згорання можливо додаючи домішки більш калорійного кам'яного вугілля. Дослідженнями встановлено, що додавання кам'яного вугілля до бурого у відношенні приблизно 60-40 % відповідно дає можливість підвищити нижчу теплоту згорання до 29,90 МДж/кг. Дослідженнями встановлено, що для утворення ефективної суміші з бурим вугіллям потрібно кам'яне вугілля низької та середньої стадії метаморфізму, а саме близьке до бурого вугілля по метаморфізму, технологічним властивостям та виходу летких речовин. Новизна корисної моделі полягає в тому, що як добавка для поліпшення умов займання, горіння при пиловидному спалюванні вугілля використовується шихта, що складається з бурого вугілля та кам'яного вугілля низької та середньої стадії метаморфізму марок Д, ДГ, Г, ГЖ, ГЖО з більшою нижчою теплотою згорання, ніж у бурого вугілля. Для визначення необхідної частки кам'яного вугілля в суміші потрібної нижчої теплоти згорання Tдоб.  Q r tp i , Tдоб. для забезпечення МДж/кг (ккал/кг), пропонується формула: Qr tp  Qr by i i Qr ky  Qr tp i i 1 UA 73931 U де Qr tp i Qr by i - необхідна нижча теплота згорання готового палива, МДж/кг (ккал/кг); - нижча теплота згорання бурого вугілля МДж/кг (ккал/кг); Qr ky i 5 10 - нижча теплота згорання кам'яного вугілля МДж/кг (ккал/кг). Для суміші використовують очищене від домішок кам'яне вугілля низької або середньої стадії метаморфізму, після його збагачення на вуглезбагачувальній фабриці та досягнення показників як у відповідності з ДСТУ 4083-2002 "Вугілля кам'яне та антрацит для пиловидного спалювання на теплових електростанціях". Визначають нижчу теплоту згорання збагаченого вугілля низької або середньої стадії метаморфізму та бурого вугілля за ДСТУ ISO 1928:2006 "Паливо тверде мінеральне. Визначення найвищої теплоти згорання методом спалювання в калориметричній бомбі та обчислення найнижчої теплоти згорання". За формулою, що наведено вище визначають кількість кам'яного вугілля, яке потрібно додати до бурого вугілля (у %), потім рівномірно змішують у визначеній пропорції. Готову суміш використовують для котлоагрегатів, топок як побутове паливо, або подрібнюють до однорідності і використовують для пиловидного спалювання чи брикетують. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 1. Спосіб підвищення теплоти згорання бурого вугілля, при якому використовується рівномірна суміш (шихта), що складається з вугілля низької та більш високої стадії метаморфізму, який відрізняється тим, що суміш складається з бурого і кам'яного вугілля низької та середньої стадії метаморфізму марок Д, ДГ, Г, ГЖО, що мають більш нижчу теплоту згорання, ніж буре вугілля. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що для забезпечення потрібної нижчої теплоти згорання (калорійності) необхідну масову частку кам’яного вугілля в суміші Tдоб . , визначають за формулою: Tдоб.  Qir tp  Qir by , Qir ky  Qir tp де Tдоб . - масова частка кам’яного вугілля в суміші; Qir tp - необхідна нижча теплота згорання готового палива, МДж/кг (ккал/кг); Qir by - нижча теплота згорання бурого вугілля МДж/кг (ккал/кг); 30 Qir ky - нижча теплота згорання кам'яного вугілля МДж/кг (ккал/кг). 3. Спосіб за п. 1 та п. 2, який відрізняється тим, що для утворення суміші можливо використовувати кам'яне вугілля однієї або декількох марок з виходом летких речовин 28-50 % та нижчою теплотою згорання не менше 29,90 МДж/кг. Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2