Спосіб і пристрій для переробки вугілля

1. Спосіб переробки вугілля, що включає термоокислювальну обробку вугілля в киплячому ша 3 хідність громіздкої багатоступінчатої системи охолоджування твердого продукту. За патентом RU 2299901 кл. С10В47/04 від 27.07.05 р. відомий пристрій для переробки твердого палива, що є шаровим апаратом шахтного типу, виконаний комбінованим - з верхнього, середнього і нижнього поясів. Верхній пояс складається із завантажувального люка, випускного патрубка газу, гідрозасувача і електротермічного пристрою. Середній пояс складається з циліндричного корпусу і водяної сорочки, а нижній пояс виконаний у вигляді усіченого конуса і складається з вивантажувального пристрою, колосникової решітки, пристрою підведення повітря і/або охолоджуючого газу, термоелектричних датчиків. Його недоліками є періодичність дії і низька питома продуктивність з причини тривалого знаходження вугілля в апараті (декілька годин), що в сукупності обумовлює високі питомі капітальні витрати на одиницю продукції. Найбільш близьким до пристрою, що заявляється, є капітальний агрегат з киплячим шаром для спалювання вугілля (Баксаков А.П., Мацнев В.В. і Распопов І.В. "Котли і топки з киплячим шаром", Москва, Енергоатоміздат, 1995 p.). Проте цей котельний агрегат призначений для виробництва тільки теплової енергії при мінімальному механічному недопалюванні твердого палива. Крім того, його недоліком є необхідність утилізації золошлакових відходів, що приводить до забруднення навколишнього середовища. Задача винаходу полягає в підвищенні ефективності і спрощення способу термічної переробки вугілля, а також підвищення екологічної безпеки. Технічним результатом винаходу є отримання з вугілля висококалорійного твердого палива і теплової енергії. Вказаний технічний результат досягається тим, що як початкова сировина використовують вугілля фракції 0-35 мм, а переробку вугілля проводять послідовно в двох секціях киплячого шару, розділених бар'єром, причому в першій секції здійснюють термоокислювальну обробку при температурі 650-800 С з подачею повітря, а в другій секції отриманий кокс охолоджують шляхом подачі водяної пари або охолоджених димових газів. Пристрій для здійснення способу виконаний у вигляді котельного агрегату, в якому топка складається з двох секцій киплячого шару, розділених бар'єром, в першу з них відведено повітря, а в другу - водяна пара або охолоджені димові гази. На фіг. 1 схематично зображений пристрій для здійснення способу переробки вугілля. Він містить котельний агрегат 1 з топкою, розділеною бар'єром 2 на дві секції киплячого шару 3 і 4. Підсекції 5 служать для подачі повітря в секцію 3, а канали 6 призначені для подачі охолоджуючого агенту. Вугілля в секцію 3 подається через живильник 7. 96880 4 Спосіб переробки вугілля у висококалорійне технологічне тверде паливо здійснюють таким чином. У першу секцію 3 з псевдозрідженим (киплячим) шаром вугілля, яке залежно від призначеного режиму, визначеного співвідношенням витрат повітряного дуття до витрат вугілля, має температуру від 650 до 800 С, живильником 7 безперервно подають заздалегідь подрібнене вугілля фракції 035 мм. При цьому відбувається дроблення крупних фракцій вугілля в результаті термічного удару при попаданні в киплячий шар з високою температурою. Крупніші частинки вугілля, нагріваючись до температури шару і переміщаючись в горизонтальному напрямі уздовж першої секції киплячого шару 3, послідовно проходять стадії сушки, піролізу і часткової газифікації, Повітря в першу секцію 3 підводиться через незалежно регульовані підсекції 5 по довжині киплячого шару. Далі шляхом перетікання через бар'єр 2, що розділяє секції 3 і 4, частинки коксу поступають в другу секцію киплячого шару 4, де для охолоджування (гасіння) коксу до наприклад 150-250°С як дуття через канали 6 використовується водяна пара або димові гази, охолоджені в хвостових поверхнях котельного агрегату 1. Сумарний час знаходження частинок вугілля, що переробляється, в обох секціях, як правило, не перевищує 10 сек., що обумовлює високу питому продуктивність установки. Дрібнодисперсне вугілля, парогазові продукти термічного розкладання вугілля, а також продукти газифікації коксу частково згорають в першій секції киплячого шару 3, забезпечуючи його робочу температуру, виносяться з киплячого шару і догоряють в надшаровому просторі за рахунок подачі вторинного повітряного дуття. Продукти згорання, що утворилися, і випромінююча поверхня киплячого шару, а також нагріті гази з другої секції киплячого газу 4 віддають тепло поверхням нагріву котельного агрегату 1 для генерації теплової енергії у вигляді гарячої води або водяної пари. Тепло від продуктів згорання і від випромінюючої поверхні киплячого шару передається поверхням нагріву котельного агрегату 1 для генерації теплової енергії - гарячої води або водяної пари із заданими параметрами. У прикладі, що ілюструє спосіб і пристрій, використані результати балансового випробування модернізованого котельного агрегату КВТС-20, в якому типова топка замінена розділеними бар'єром двома секціями киплячого шару, в першу з яких для псевдозрідження вугілля відведено повітря, а в другу - охолоджені в хвостових поверхнях котла димові гази. У таблиці 1 приведені технічні показники роботи модернізованого котельного агрегату КВТС-20, в таблицях 2-3 характеристики використаного вугілля фракції 0-35мм марки 2Б розрізу "Березовський-1" Кансько- вугільного басейну і отриманого з нього продукту Ачинського - висококалорійного твердого палива - коксу. 5 96880 6 Таблиця 1 Технічні показники роботи модернізованого котельного агрегату КВТС-20 Загальне споживання вугілля: Витрати вугілля Температура у секції термоокислювальної обробки Теплоємність вугілля Виробництво енергетичної продукції: Гаряча вода Тепловий ККД - брутто котла Витрати вугілля на виробництво тепла Питомі витрати вугілля т/Гкал Виробництво буровугільного коксу: Теплоємність коксу, що виробляється Вихід коксу Температура коксу на виході із секції охолодження Витрати вугілля на виробництві полукоксу (при ККД 83%) Питомі витрати вугілля т/т коксу Всього корисної продукції (100 %) У тому числі: Гаряча вода (46,7%) Теплоємність напівкоксу (53,3%) Енергетичний ККД виробництва у цілому 14 т/год 690 -740С 51,8 Гкал/год 20 Гкал/год 83% 6,5 т/год 0,325 23 Гкал/год 3,3 т/год 190-200С 7,5 т/год 2,25 20 гкал/год 23 Гкал/год 83% Таблиця 2 Технічний і елементарний аналіз початкового вугілля r d Wt A 34,0% 7,0% V daf 48,0% daf daf C 70,0% daf O daf H 24,0% N 5,0% St 0,7% d 0,3% r Qt 3700 (15,5) ккал/кг (Мдж/кг) Таблиця 3 Технічний і елементарний аналіз отриманого коксу r d Wt A 2,0 14,7 daf daf daf V C O 10,2 92,2 5,7 daf H 1,6 daf d N St 0,3 0,2 r Qt 6900(28.9) ккал/кг (Мдж/кг) Таким чином, запропонований спосіб і пристрій для його здійснення дозволяють переробляти вугілля фракції 0-35 мм у висококалорійне тверде паливо з одночасним виробництвом теплової енергії. 7 Комп’ютерна верстка В. Мацело 96880 8 Підписне Тираж 23 прим. 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