Спосіб виготовлення водовугільного палива

Реферат: Спосіб виготовлення водовугільного палива на основі сумішей різних марок вугілля включає їх сухе подрібнення до крупності часток 3-5 мм, мокре змелювання у водному середовищі з підмішуванням стабілізуючих і пластифікуючих хімічних добавок до отримання ефекту, близького до бімодального гранулометрічного складу суспензії водовугільного палива. Як суміші марок вугілля використовують суміш низькореактивного та високореактивного вугілля, сухе подрібнення яких здійснюють окремо. UA 78499 U (12) UA 78499 U UA 78499 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів отримання рідкого енергетичного палива на основі вугілля і води - водовугільного палива (ВВП) у вигляді суміші низькореактивного і високореактивного вугілля, і може бути використана в паливній промисловості, енергетиці, житлово-комунальному господарстві і інших галузях промисловості, що дозволить підвищити екологічні показники спалювання натуральних палив в енергетичних установках, які експлуатуються, та здійснити переведення діючих теплоустановок на цей вид палива замість газу або мазуту. Відомий спосіб виготовлення ВВП на основі кавітаційної технології для самостійного спалювання у киплячому шарі з використанням різного вихідного вугілля газової групи або відходів його збагачення і високою зольністю [Е. Карпов, "Водоугольное топливо - технология будущего", Энергетика и промышленность России, №5 (81) от 16.05.07]. За вказаним способом одержання ВВП здійснюють шляхом подрібнення і класифікації вугілля, подачі на змішування класифікованого вугілля, води і реагента-пластифікатора, при цьому використовують кавітацію в потоці суспензії для диспергування та гомогенізації вказаної суспензії та отримання ВВП, яке придатне для прямого спалювання в топках котлів. Відома технологія використовується як експериментально, існуючі кавітаційні пристрої недосконалі, тому досягнення потрібної якості палива передбачає ускладнення основного технологічного ланцюга. Основними недоліками зазначеного способу виготовлення ВВП є те, що у разі застосування кавітаційної технології, яка характеризується високим рівнем динамічного компресійного і температурного діяння на вугілля (відповідно до 25000 атм. та 2000 °C), ускладнюється технологічний процес та відбувається збільшення енерговитрат (до 30 кВт-ч/т), крім того витрати металу робочих органів кавітаторів на 1 т виготовлення палива є високими, що збільшує собівартість ВУТ. Окрім цього, вугілля газової групи в Україні, є дефіцитним. Також відомий спосіб виготовлення ВВП з використанням низькореактивного низькозольного вугілля (антрациту і технологічних шламів) для самостійного факельного спалювання у камерних топках та в топках киплячого шару, чим забезпечується отримання підвищених об'ємів теплової енергії (Тюмиков К.Е., Токарев И.И. и др. Сжигание водоугольного топлива вместо природного газа в топке сушильного агрегата обогатительной фабрики. - Уголь Украины, № 6, 2010 г.). Одержання ВВП здійснюють традиційним способом шляхом подрібнення і класифікації вугілля, подачі на змішування класифікованого вугілля, технічної води і стабілізуючих і пластифікуючих хімічних добавок (реагента-пластифікатора), при цьому як вихідна сировина для приготування ВВП прийняті технологічні шлами збагачувальної фабрики вологістю 19,4 %, зольністю 18,5 % і вмістом летких 3,4 %. Недоліками цього способу є те, що для забезпечення спалахування та стабілізації горіння палива при зольності вугілля, що перевищує 25 %, існує потреба у цих умовах здійснювати "підсвічування" газом факелу горіння для компенсації недостачі летких речовин у вихідному вугіллі. Окрім цього, відбувається підвищене гідроабразивне зношування форсунки, пальників і ін. елементів. Обидва зазначені способи у разі окремого їх використання не обумовлюють виготовлення ВВП з ефективними споживчими властивостями і не створюють достатніх умов для його широкого і ефективного впровадження в теплоенергетиці вітчизняного вугілля замість природного газу. Отримане ВВП таким способом має обмежені функціональні можливості. Із відомих способів виготовлення ВВП найбільш близьким до заявленого є спосіб отримання ВВП, що включає сухе розмелювання вугілля двох марок бурого (кам'яного) та антрациту, їх змішування та мокре змелювання суміші до отримання суспензії і подальше змелювання до розміру фракції вугілля не більше 300 мкм [патент РФ 2074885 кл С16С 101 1/32, опубл. 03.10.1997, бюл. № 33/2001]. Процес передбачає зниження температури спалахування ВВП за рахунок підвищення вмісту летких речовин у складі палива до рівня, не меншого 20-22 %. Як складові суміші використовується антрацит та буре (або кам'яне) вугілля. Мокре змелювання суміші здійснюється до отримання фракції не більше 300 мкм. Основним недоліком описаного способу виготовлення ВВП палива є складне (тристадійне) змелювання. Спочатку необхідне попереднє сухе змелювання до крупності 6 мм бурого (або кам'яного) вугілля та антрациту. У разі використання бурого вугілля його сухе змелювання через високу вологість потребує термообробки, що є причиною значного підвищення собівартості виготовлення. Далі здійснюють попереднє змелювання отриманої суміші до стану суспензії та змелювання отриманої суспензії до отримання фракцій з розміром частинок вугілля 1 UA 78499 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 не більше 300 мкм. Подвійне мокре змелювання підвищує собівартість виготовлення водовугільного палива орієнтовно у 2 рази. У цьому способі використання бурого вугілля на сьогодні не може бути ефективним через суттєві затрати на його термічну обробку перед сухим подрібненням до крупності не більше 6 мм. Вказаний спосіб отримання ВВП, таким чином, має обмежене практичне його використання. В основу корисної моделі поставлена задача виготовлення ВВП на основі суміші двох марок вугілля: високо- і низькореактивного, технічної води і хімічної добавки для стабілізації реологічних властивостей отриманого палива. При цьому використовують як високореактивний компонент суміші вугілля газової групи (Г, Д, ДГ), а як основний компонент - низькореактивне паливо (антрацит), яке на цей час не є дефіцитним на ринку енергоносіїв. Виконання задачі досягається тим, що у запропонованому способі виготовлення ВВП здійснюється на основі сумішей різних марок вугілля, в результаті утворюється хімічно активне дисперсійне середовище ВВП, технологічні і теплотехнічні показники та показники якості суміші ВВП значно покращуються, що надає можливість більш широкої сфери його використання, підвищення функціональних можливостей. В отриманій колоідно-дисперсній паливній системі майже всі компоненти палива є активними, це забезпечено бімодальним гранулометричним розподілом часток дисперсної фази. В результаті цього підвищено функціональні можливості ВВП та його якісні і експлуатаційні характеристики. Необхідний технічний результат забезпечується тим, що у запропонованому способі здійснюють окреме сухе подрібнення вихідного високореактивного і низькореактивного вугілля до крупності 3-5 мм, мокре змелювання суміші у технічній воді до отримання фракцій вугілля крупністю менше 0,08 мм у кількості не менше 80 %, у т.ч. фракцій крупністю менше 0,045 мм у кількості не менше 30-32 % для забезпечення бімодального гранулометричного складу твердої фази та максимально можливого теплотехнічного потенціалу палива. Тип хімічних добавок визначають експериментальним шляхом в залежності від якості вугілля кожної марки, а їх кількість розраховують пропорційно масі вугілля кожної марки. Внесення хімдобавок здійснюють у 2 етапи: під час мокрого змелювання суміші вносять 2/3, а під час гомогенізації - 1/3 їх кількості. Як основне паливо в суміші є низькореакційне вугілля (антрацит), а як додаткове паливо високореакційне вугілля газової групи (Г. Д. ДГ), при цьому вміст додаткового палива приймають не менше 5-15 % від маси сухої суміші. Пошук за наявними джерелами науково-технічної інформації показав, що сукупність істотних ознак технічного рішення, що заявлене, не відома. Спосіб виготовлення ВВП із суміші низькореактивного і високореактивного вугілля базується на послідовному виконанні операцій, що проводять у відомому порядку: подрібнення, складання компонентів у суміш в сухому стані, мокре змелювання в технічний воді з внесенням хімдобавок у 2 етапи: під час змелювання 2/3, а під час гомогенізації - 1/3 їх кількості. При цьому тип хімдобавок визначають окремо для кожної марки вугілля. Частка високореактивного і низькореактивного вугілля у суміші визначається залежно від вимог споживача до якості ВВП. Мінімальний вміст високореактивного вугілля (5-15 %) забезпечує спалахування і стабільне горіння ВВП. При подальшому збільшенні, у разі необхідності, вмісту цього вугілля вміст низькореактивного вугілля відповідно зменшується, що обумовлює зменшення теплотехнічного ефекту спалювання. Спосіб отримання ВВП здійснюється таким чином. Спочатку здійснюють сухе подрібнення окремо низькореактивного та високореактивного вугілля, яке розмелюють до крупності часток 3-5 мм, та змішують. Як високореактивний компонент суміші використовують вугілля газової групи (Г, Д, ДГ), а як основний компонент низькореактивне паливо (антрацит). Понад 80 % вугільних фракцій ВВП від загальної кількості мають гранулометричні розміри 0,08 мм, у тому числі понад 32 % фракцій - 0,045 мм, вміст у сухій суміші високореактивного вугілля складає не менше 5-15 % від маси суміші. Потім здійснюють тонкий мокрий помел отриманої суміші. Внесення хімдобавок здійснюють поетапно - під час мокрого змелювання суміші вносять 2/3, а під час гомогенізації - 1/3 їх кількості. Тип хімдобавок визначається окремо для кожної марки вугілля, а їх кількість розраховується пропорційно масі вугілля кожної марки. В результаті вугілля подрібнюється до заданого стану дисперсності. Пропонований спосіб виготовлення ВВП розширює область використання антрациту і антрацитових шламовідходів у теплоенергетиці замість природного газу та зменшує дефіцит вугілля газової групи як енергетичного палива. 2 UA 78499 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 1. Спосіб виготовлення водовугільного палива на основі сумішей різних марок вугілля, що включає їх сухе подрібнення до крупності часток 3-5 мм, мокре змелювання у водному середовищі з підмішуванням стабілізуючих і пластифікуючих хімічних добавок до отримання ефекту, близького до бімодального гранулометричного складу суспензії водовугільного палива, який відрізняється тим, що як суміші марок вугілля використовують суміш низькореактивного та високореактивного вугілля, сухе подрібнення яких здійснюють окремо, а зазначений ефект зумовлено наявністю понад 80 % вугільних фракцій водовугільного палива від загальної кількості з гранулометричними розмірами 0,08 мм, у тому числі понад 32 % фракцій - 0,045 мм, при цьому тип хімдобавок визначається окремо для кожної марки вугілля, а їх кількість розраховується пропорційно масі вугілля кожної марки, 2/3 визначеної кількості хімдобавок вводиться в суміш під час змелювання, а 1/3 - під час гомогенізації, та вміст у сухій суміші високореактивного вугілля складає не менше 5-15 % від маси суміші. 2. Спосіб виготовлення водовугільного палива за п. 1, який відрізняється тим, що використовують як високореактивний компонент суміші вугілля газової групи (Г, Д, ДГ), а як основний компонент - низькореактивне паливо (антрацит). 20 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 3