Спосіб одержання водовугільного палива

Реферат: Спосіб одержання водовугільного палива, що включає сухе подрібнення вугілля до часток розміром менше 20 мкм одночасно з його сепарацією і гідрофобізацією. Водовугільне паливо одержують за рахунок створення багатофакторного впливу на вугільну суміш при сухому подрібненні в електромеханічному диспергаторі, використовують дисипативні складові витрати в електромеханічних пристроях для сушіння вугільної суміші та її підігріву перед термомагнітною сепарацією. UA 87223 U (54) СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ ВОДОВУГІЛЬНОГО ПАЛИВА UA 87223 U UA 87223 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі паливної енергетики, а саме до способів отримання палива на основі вугілля та води, яке придатне до тривалого зберігання, транспортування трубопроводами та прямого спалювання у різноманітних енергетичних установках, включаючи дизельні та газотурбінні. Відомий спосіб отримання водовугільного палива з бурого вугілля, що складається з сухого подрібнення та змішування з водою і домішками у гомонізаторі, при цьому сухе подрібнення ведуть одночасно з його гідрофобізацією у інертному середовищі при температурі 600-1000 °С (Патент RU № 2036955, кл. C10L 1/32, 1995 г). Недоліком відомого способу є значні енергетичні втрати, складність апаратурного обладнання, великі втрати поверхнево-активних і диспергуючих домішок. Найбільш близьким способом того ж призначення до заявленого способу по сукупності ознак є спосіб одержання водовугільного палива, який включає сухе подрібнення вугілля до часток розміром менше 20 мкм одночасно з його сепарацією від мінеральних компонентів і гідрофобізацією, наступне змішування з водою та одержання у гідравлічному диспергаторі колоїдної гідросуміші, яка містить 70-80 мас. % і більше твердої фази з частинками менше 5 мкм. (Патент RU № 2167189, кл C10L 1/32, Опубл. 20.05.2001). До недоліків відомого способу відносять значні енергетичні втрати, пов'язані з потребою у попередньому подрібненні вугілля до фракції менше 3 мм та підсушуванні волого вугілля, також недостатній ступінь сепарації під дією тільки гравітаційних сил. Задача корисної моделі є вдосконалення способу одержання водовугільного палива за рахунок створення багатофакторного впливу на вугільну суміш при сухому подрібненні в електромеханічному диспергаторі, використання дисипативних складових витрат в електромеханічних пристроях для сушіння вугільної суміші та її підігріву перед термомагнітною сепарацією. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб одержання водовугільного палива включає сухе подрібнення вугілля до часток розміром менше 20 мкм одночасно з його сепарацією і гідрофобізацією, в якому відповідно до корисної моделі, сухе подрібнення здійснюють в електромеханічному диспергаторі, в якому утворюються локальні зони з вихровим обертовим рухом дискретних феромагнітних робочих тіл, в яких на вугілля безпосередньо і одночасно вчинюється багатофакторний вплив механічних ударів феромагнітних робочих тіл, електромагнітного поля, нагрівання до температури вище 100° за рахунок дисипативних складових енергії електромеханічного диспергатора, широкого спектра локальних акустичних тисків, за рахунок чого відбувається подрібнення і гідрофобізація вугільної суміші, волога, яка виділяється з вугільної суміші при подрібненні і нагріванні видаляється з робочої камери за рахунок ефекту ежекції, який сформовано завдяки проходженню високошвидкісного потоку повітря у верхніх вентиляційних камерах, під дією плоских постійних магнітів в локальних вихрових зонах з обертальним рухом зміщується площина обертання феромагнітних робочих тіл, приймаючи характер гвинтового переміщення, тобто «магнітнопідвісного шнека», забезпечуючи переміщення вугільної суміші в робочій камері, на заключній стадії переробки вугільної суміші за рахунок ефекту ежекції і дії магнітних сил відбувається сепарація від мінеральних часток, де для нормального протікання магнітної сепарації необхідно, щоб магнітна сила Fмагн.  VH gradH 2 де V - об'єм часток, м ;  - об'ємна магнітна сприйнятність; H - напруженість магнітного поля, А/м2; gradH - градієнт напруженості магнітного поля, була більше суми діючих механічних сил. Для здійснення способу, що пропонується, використовують електромеханічний диспергатор для сухого подрібнення вугілля одночасно з його сепарацією від мінеральних часток і гідрофобізацією, аксонометрична проекція електромеханічного диспергатора показана на кресленні. Диспергатор містить верхні і нижні плоскі індуктори 1 і 2 з багатофазними розподіленими обмотками 3, робочу камеру 4 із немагнітного матеріалу, заповнену на 10 % об'єму феромагнітними дискретними робочими тілами 5 і розташовану між верхнім і нижнім плоскими індукторами 1 і 2, ніжні і верхні вентиляційні камери 6 і 7, які розташовані в крайових зонах плоских індукторів. Верхні вентиляційні камери відділені від порожнини робочої камери 4 решітками 8 і заповнені феромагнітними кулями 9. Нижні і верхні вентиляційні камери 6 і 7 сполучаються через трубопровід 10. На верхніх плоских індукторах 1 дискретно розташовані плоскі постійні магніти 11 під кутом α = 35° до напрямку переміщення вугілля в робочій камері 4, 1 UA 87223 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 крок λ розташування плоских постійних магнітів 11 змінюється при регулюванні продуктивності пристрою. Спосіб здійснюється таким чином. Рядове вугілля складає суміш вугільної речовини і мінералів у різних співвідношеннях. Мінеральна частина вугілля - це різні сполучення неорганічних компонентів. Основним магнітним компонентом магнітних фракцій вугілля є глиниста речовина, яка складається з домішки вільних окислів заліза, гідроокислів алюмінію та заліза, сернистого колчедана та ін. Низька якість вугілля з зольністю 40-60 % та вмістом сірки 4-5 % - це зниження виробки електроенергії на ТЕС на 25-30 % від проектної. Крім того, вугільна суміш має певну початкову вологість, особливо буре вугіллі. Частина води у бурому вугіллі хімічно адсорбована за рахунок взаємодії з полярними функціональними групами поверхні вугілля. Інша частина води утримується капілярними силами всередині пористої структури вугілля. Вугільна суміш подається у молоткову дробарку, де подрібнюється до фракції не більше 10 мм. З бункера через живильник-дозатор дроблена вугільна суміш подається в робочу камеру 4 електромеханічного диспергатора. Нижній і верхній плоскі індуктори 1 і 2 з багатофазними розподіленими обмотками 3 утворюють біжучі магнітні поля з протилежним порядком чергування фаз, які в межах кожного полюсного поділу індукторів створюють повздовж робочої камери 4 (напрямок переміщення вугільної суміші) локальні зони з вихровим обертовим рухом дискретних феромагнітних робочих тіл 5, в яких на вугільну суміш безпосередньо і одночасно вчинюється багатофакторний вплив механічних ударів феромагнітних робочих тіл, електромагнітного поля, широкого спектру локальних акустичних тисків, за рахунок чого відбувається подрібнення до фракцій 20 мкм. Мінеральні частки, які мають високу щільність і твердість відносно до органічної складової вугілля за рахунок вихрових переміщень поступово концентруються в зонах, прилеглих до решіток 8 верхніх вентиляційних каналів 7. Цьому процесу сприяють такі фактори: намагнічування мінеральних часток при зіткненні з феромагнітними робочими тілами 5; підвищена інтенсивність магнітного поля в зонах, прилеглих до верхніх вентиляційних каналів (магнітна індукція до 1 Тл) за рахунок накладання магніторушійних сил крайових зон верхніх плоских індукторів 1 та постійних магнітів 11 і високої концентрації індукції в точках торкання феромагнітних куль 9 між собою і стінками вентиляційної камери 7. При ультратонкому високошвидкісному ударному подрібненні частки вугілля, проходячи через робочу камеру, розкривають свої пори і нагріваються до температури вище 100° за рахунок дисипативних складових енергії електромеханічного диспергатора. При цьому відбувається процес висушування, що забезпечує необхідну гідрофобність поверхні часток вугілля. Під дією плоских постійних магнітів 11 в локальних вихрових зонах з обертальним рухом зміщується площина обертання феромагнітних робочих тіл 5, приймаючи характер гвинтового переміщення, тобто «магнітнопідвісного шнека». Саме таким чином забезпечується переміщення вугільної суміші в робочій камері. Волога, яка виділяється з вугільної суміші, видаляється з робочої камери за рахунок ефекту ежекції, який сформовано завдяки проходженню високошвидкісних потоків охолоджуючого повітря у верхніх вентиляційних камерах 7. За рахунок ефекту ежекції і дії магнітних сил на заключній стадії переробки вугільної суміші в робочій камері 4 відбувається видалення мінеральних часток. Для нормального протікання процесу магнітної сепарації необхідно, щоб магнітна сила Fмагн.  VH grad H , 2 де V - об'єм часток, м ;  - об'ємна магнітна сприйнятність; H - напруженість магнітного поля, А/м2; gradH - градієнт напруженості магнітного поля, була більше суми діючих механічних сил. Ефект ежекції сприяє тому, що сила втягнення мінеральних часток через решітки 8 співпадає з дією магнітної сили сепарації. Подальша обробка вугільної суміші відбувається у гідравлічному диспергаторі, де вона змішується з водою до отримання колоїдної гідросуміші. Результати впровадження запропонованого способу одержання водовугільного палива з вугілля марки Т (пласт L-3) при використанні експериментального зразка в електромеханічному диспергаторі наведені у таблиці. 2 UA 87223 U Таблиця Показники переробки вугільної суміші Показники Гранулометричний склад Початкове вугілля 10 мм Після обробки: до 20 мкм - 65 % до 50 мкм - 15 % до 100 мкм 11 % більше 200 мкм -9% 5 Зольність Вміст сірки Вологість Початкове вугілля - 34 % Початкове вугілля - 3,1 % Енергетичні витрати Початкове вугілля - 21 % Менше 30 кВт на тонну Після обробки - Після обробки - Після обробки - водовугільного палива 22 % 1,7 % до 1 % Таким чином задача створення способу одержання водовугільного палива з зменшеними енергетичними витратами процесу та підвищеною ступеня сепарації мінеральних часток і сірки, слід вважати виконаним. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 30 Спосіб одержання водовугільного палива, що включає сухе подрібнення вугілля до часток розміром менше 20 мкм одночасно з його сепарацією і гідрофобізацією, який відрізняється тим, що сухе подрібнення здійснюють в електромеханічному диспергаторі, в якому утворюються локальні зони з вихровим обертовим рухом дискретних феромагнітних робочих тіл, в яких на вугілля безпосередньо і одночасно здійснюють багатофакторний вплив механічних ударів феромагнітних робочих тіл, електромагнітного поля, нагрівання до температури вище 100 °С за рахунок дисипативних складових енергії електромеханічного диспергатора, широкого спектра локальних акустичних тисків, за рахунок чого відбувається подрібнення і гідрофобізація вугільної суміші, вологу, яка виділяється з вугільної суміші при подрібненні і нагріванні, видаляють з робочої камери за рахунок ефекту ежекції, який сформовується завдяки проходженню високошвидкісного потоку повітря у верхніх вентиляційних камерах, під дією плоских постійних магнітів в локальних вихрових зонах з обертальним рухом зміщується площина обертання феромагнітних робочих тіл, приймаючи характер гвинтового переміщення, тобто "магнітнопідвісного шнека", забезпечуючи переміщення вугільної суміші в робочій камері, на заключній стадії переробки вугільної суміші за рахунок ефекту ежекції і дії магнітних сил відбувається сепарація від мінеральних часток, де для нормального протікання магнітної сепарації необхідно, щоб магнітна сила була більше суми діючих механічних сил Fмагн.  VH grad H , 2 де V - об'єм часток, м ;  - об'ємна магнітна сприйнятність; 2 H - напруженість магнітного поля, А/м ; grad H - градієнт напруженості магнітного поля. 3 UA 87223 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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 4