Електронагрівальна установка для розкладання вугільного матеріалу

Реферат: В заявці описана електронагрівальна установка для розкладання вугільного матеріалу, яка має закриту піч (1) із завантажувальним отвором (2) і випускним отвором (3). В печі (1) знаходиться електронагрівальний пристрій (4). Між електронагрівальним пристроєм (4) і внутрішньою стінкою печі (1) сформований (10) канал просування і розкладання вугільного матеріалу. На піч (1) встановлено колектор (5) газу розкладання вугілля, який сполучається з каналом (10) просування і розкладання вугільного матеріалу. Колектор (5) газу розкладання вугілля (5) з'єднаний з пристроєм (8) для видалення пилу і зрідження газу, який знаходиться зовні печі (1). Електронагрівальний пристрій (4) шляхом теплопереносу і тепловіддачі віддає тепло, що виробляється, пилоподібному вугіллю всередині каналу (10) просування і розкладання вугільного матеріалу (10). Пилоподібне вугілля в достатньому ступені поглинає тепло, і його температура підвищується. Усередині каналу (10) просування і розкладання вугільного матеріалу він розкладається на паливний газ, газоподібну кам'яновугільну смолу і вугілля з високою теплотворною здатністю (10). Паливний газ і газоподібна кам'яновугільна смола через колектор (5) газу розкладання надходять в пристрій (8) для видалення пилу і зрідження. Паливний газ і газоподібну кам'яновугільну смолу збирають, видаляють пил, сепарують і зріджують під тиском. UA 102499 C2 (12) UA 102499 C2 UA 102499 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід відноситься до комплексної утилізації вугільного матеріалу з метою енергозбереження та зменшення викидів, більш точно, до електронагрівальної установки для розкладання вугільного матеріалу. Згідно традиційної технології вугілля використовується для одержання вугільного газу, природного газу або для отримання газу шляхом коксування при високій температурі, середній температурі або низькій температурі. Тим не менш, згадана технологія необхідна при формуванні кусків з пилоподібного вугілля або просіюванні кускового вугілля, що збільшує вартість сировини або призводить до отримання газу, який не характеризується високою теплотворною здатністю, не має великої додаткової цінності і не приносить значної економічної та суспільної вигоди. Режим нагріву печі можна підрозділити на режим зовнішнього нагріву, режим внутрішнього нагріву і режим гібридного нагріву. Теплоносій в печі із зовнішнім нагрівом безпосередньо не контактує з вихідним матеріалом, і перенесення тепла здійснюється стінкою печі. Теплоносій в печі з внутрішнім нагрівом безпосередньо контактує з вихідним матеріалом, при цьому способи нагріву діляться на твердотільний нагрів і газовий нагрів в залежності від різних теплоносіїв. Спосіб в режимі внутрішнього газового нагріву є типовим способом, використовуваним в промисловості. У ньому використовується вертикальна піч безперервної дії в режимі внутрішнього газового нагріву, яка містить три частини зверху вниз: сушильну секцію, секцію розкладання і секцію охолодження. Буре вугілля або його пресовані блоки (близько 25-60 мм) переміщаються зверху вниз і вступають в протитечійний контакт безпосередньо з димовим газом, який нагріває їх з метою розкладання при низькій температурі. Коли вміст вологи у вихідному матеріалі в районі зведення печі становить близько 15 %, початковий матеріал повинен бути висушений в сушильній секції для забезпечення вмісту вологи менше 1,0 %, а що знаходиться вище по потоку гарячий димовий газ при температурі близько 250 °С охолоджують до температури 80-100 °С. Потім висушений початковий матеріал нагрівають у секції розкладання до температури близько 500 °С безкисневим димовим газом при температурі 600 ~ 700 °С з метою розкладання. Гарячий газ охолоджують до температури близько 250 °С, і отриманий напівкокс переміщують у секцію охолодження і охолоджують холодним газом. Після цього напівкокс вивантажують і додатково охолоджують водою і повітрям. Летючі компоненти, що виходять з секції розкладання, піддають стадіям конденсації і охолодження і т.д. з отриманням смоли і піролізної води. Печі цього типу споруджені в Німеччині, США, СРСР, Чехословаччини, Новій Зеландії і Японії. Спосіб в режимі внутрішнього газового нагріву є одним з типових способів внутрішнього нагріву. Вихідним матеріалом є буре вугілля, некоксівне вугілля, слабококсівне вугілля і нафтоносний сланець. У 50-і роки в Дорстені (ФРН) була створена проміжна випробувальна установка з пропускною спроможністю 10 тисяч тонн вугілля на годину, в якій в якості теплоносія використовувалися тверді частинки (невеликі керамічні кульки, піщинки або напівкокс). Оскільки отримуваний газ не містить відпрацьованого газу, обладнання для системи наступної обробки має менший розмір, а газ має більш високу 3 теплотворну здатність до 20,5-40,6 МДж/м . Спосіб забезпечує високу пропускну здатність за рахунок великої різниці температур, дрібних частинок і швидкої теплопередачі. Більшу частину складають одержувані рідкі продукти, вихід яких може досягати 30 % при переробці вугілля з високим вмістом летючих компонентів. Технологія низькотемпературного розкладання вугілля передбачає спочатку змішування попередньо нагрітих невеликих блоків сирого вугілля з гарячим напівкоксом з сепаратора в змішувачі, щоб ініціювати термічний розклад. Потім суміш потрапляє в буфер, в якому вона залишається деякий час до завершення термічного розкладання. З буфера напівкокс надходить на дно стояка, переноситься гарячим повітрям, і з нього одночасно випалюється залишений в ньому вуглець, щоб підвищити температуру, після чого напівкокс подається в сепаратор з метою сепарації газу і твердих частинок. Після цього напівкокс повертають у змішувач і тим самим здійснюють його циркуляцію. З летючих компонентів, що виходять із змішувача, може бути отриманий газ з високою теплотворною здатністю після видалення пилу, конденсації, охолоджування і рециркуляції масел. В даний час існують традиційні установки для розкладання вугілля двох типів, одна з яких має конструкцію типу печі з верхньої тягою. Конструкція типу печі з верхньої тягою використовується для спалювання топкового газу та горючих газів, які утворюються з вугілля, і забезпечує низьку ступінь очищення газу і низьку додаткову цінність, а також в ній відбувається частковий вихід газу. Це призводить до значної непродуктивної витрати ресурсів і забруднення навколишнього середовища. Устаткування для розкладання вугілля іншого типу має конструкцію типу шахтної печі. У цій конструкції куски вугілля поміщають на обшивку з отворами, і використовують нагрівач над кусками вугілля. Оскільки куски вугілля на обшивці накопичуються до певної товщини, вони не можуть рівномірно нагріватися і розкладатися, і їх 1 UA 102499 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 потрібно циклічно нагрівати і розкладати газом розкладання, при цьому куски вугілля розкладаються з меншою швидкістю, ніж пилоподібне вугілля. Що важливіше, через велику кількість отворів в обшивці для забезпечення функції вентиляції і циркуляції, через них може просочуватися пилоподібне вугілля. Щоб уникнути цього пилоподібне вугілля необхідно переробляти у вугільний брикет для його завантаження в шахтну піч. Відповідно, підвищиться вартість розкладання пилоподібного вугілля, і знизяться економічні вигоди, оскільки пилоподібне вугілля не може безпосередньо використовуватися для розкладання вугілля в печі з верхньої тягою. З метою подолання описаних недоліків відомого рівня техніки в основу цього винаходу покладена задача створення електронагрівальної установки для розкладання вугільного матеріалу, що дозволяє безпосередньо відокремлювати пилоподібне вугілля і тим самим підвищувати загальний коефіцієнт використання, економити енергію і збільшувати економічну та суспільну вигоду. Електронагрівальна установка для розкладання вугільного матеріалу має закриту піч із завантажувальним отвором і випускним отвором. У печі знаходиться електронагрівальний пристрій. Між електронагрівальним пристроєм і внутрішньою стінкою печі сформований канал просування і розкладання вугільного матеріалу. На печі встановлений колектор газу розкладання вугілля, який сполучається з каналом просування і розкладання вугільного матеріалу. Електронагрівальний пристрій встановлено з можливістю повороту відносно печі. На внутрішній стінці печі встановлена поворотна рушійна установка. В одному з варіантів здійснення поворотною рушійною установкою на внутрішній стінці печі є підйомна плита. В одному з варіантів здійснення електронагрівальний пристрій має з'єднані один з одним джерела живлення, регулятор температури, встановлений в печі, і тепловипромінюючу трубу. В одному з варіантів здійснення на тепловипромінюючій трубі знаходиться одна або кілька нагрівальних плит. В одному з варіантів здійснення між тепловипромінюючою трубою і внутрішньою стінкою печі знаходиться опорна плита. В одному з варіантів здійснення тепловипромінююча труба являє собою одну трубу, оснащену проводом високого опору. В одному з варіантів здійснення тепловипромінююча труба являє собою безліч паралельних U-подібних труб. У відповідності з цим винаходом запропоновано надійний спосіб, який може зручно застосовуватися для розкладання пилоподібного вугілля шляхом переносу і віддачі пилоподібному вугіллю в каналі великої кількість тепла, що виробляється електронагрівальною установкою. Відповідно, пилоподібне вугілля може повністю поглинати тепло, нагріватися і розкладатися в каналі на газ, газоподібну кам'яновугільну смолу і вугілля з високою теплотворною здатністю. Газ і газоподібна кам'яновугільна смола за допомогою колектора газу розкладання вугілля сполучаються із засобом видалення пилу і зрідження газу зовні печі, в якому здійснюється збір, видалення пилу, сепарування і зрідження під тиском газу розкладання і газоподібної кам'яновугільної смоли. Поворотна рушійна установка, встановлена на внутрішній стінці печі, забезпечує поворотне переміщення вугільного матеріалу і його достатній контакт з тепловипромінюючою трубою для підвищення ефективності розкладання вугілля. Між тепловипромінюючою трубою і внутрішньою стінкою печі знаходиться опорна плита, яка забезпечує безпеку і надійність всієї системи. Електронагрівальна установка оснащена однією або декількома нагрівальними плитами, за рахунок чого збільшується площа контакту між нагрівачем і вугільним матеріалом, прискорюється перенесення тепла і підвищується швидкість розкладання вугілля. Тепловипромінююча труба являє собою велику кількість паралельних Uподібних труб, які здатні більшою мірою віддавати тепло, що утворюється, пилоподібному вугіллю. Установка для розкладання вугілля, запропонована в даному винаході, забезпечує більш швидке і ефективне розкладання і сепарування пилоподібного вугілля, економію і повну утилізацію енергії та значне підвищення коефіцієнта використання вугільних ресурсів, що принесе значні економічні вигоди для всього суспільства. Короткий опис креслень Різні варіанти здійснення винаходу можуть бути краще зрозумілі з супроводжуючих креслень, на яких: на фіг. 1 показана блок-схема першого варіанту здійснення цього винаходу, на фіг. 2 показана блок-схема другого варіанту здійснення цього винаходу. Перший варіант здійснення 2 UA 102499 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Як показано на фіг. 1, електронагрівальна установка для розкладання вугільного матеріалу має закриту піч 1 з завантажувальним отвором 2 і випускним отвір 3. У печі 1 знаходиться електронагрівальний пристрій. Між електронагрівальним пристроєм і внутрішньою стінкою печі 1 сформований канал 10 просування і розкладання вугільного матеріалу. На печі встановлений колектор 5 для збору газу розкладання вугілля, який сполучається з каналом 10 просування і розкладання вугільного матеріалу. Колектор 5 для збору газу розкладання вугілля з'єднаний з пристроєм 8 для видалення пилу і зрідження газу, який знаходиться зовні печі 1. Електронагрівальний пристрій встановлено з можливістю повороту відносно печі 1. На внутрішній стінці печі 1 знаходиться поворотна рушійна установка 6. Такий нагрівальний пристрій, який може зручно застосовуватися, виробляє велику кількість тепла для переносу і віддачі пилоподібному вугіллю в каналі 10. Відповідно, пилоподібне вугілля може повністю поглинати тепло, нагріватися і розкладатися в каналі 10 на газ, газоподібну кам'яновугільну смолу і вугілля з високою теплотворною здатністю. Газ і газоподібна кам'яновугільна смола за допомогою колектора 5 газу розкладання вугілля сполучається з пристроєм 8 для видалення пилу і зрідження газу зовні печі 1, в якому здійснюється збір, видалення пилу, сепарування і зрідження під тиском газу розкладання і газоподібної кам'яновугільної смоли. Поворотною рушійною установкою 6 на внутрішній стінці печі 1 є підйомна плита, яка забезпечує поворотне переміщення вугільного матеріалу і його достатній контакт з тепловипромінюючою трубою 4 для підвищення ефективності розкладання вугілля. Електронагрівальний пристрій має з'єднані один з одним джерела живлення, регулятор температури, встановлений в печі, і тепловипромінюючу трубу 4. Тепловипромінююча труба 4 оснащена однією або декількома нагрівальними плитами 9, за рахунок чого збільшується площа контакту між нагрівачем і вугільним матеріалом, прискорюється перенесення тепла і підвищується швидкість розкладання вугілля. Між тепловипромінюючою трубою 4 і внутрішньою стінкою печі 1 знаходиться опорна плита 7, яка забезпечує безпеку і надійність всієї системи. Тепловипромінююча труба 4 являє собою одну трубу, оснащену проводом високого опору. Другий варіант здійснення Як показано на фіг. 2, електронагрівальна установка для розкладання вугільного матеріалу має закриту піч 1 з завантажувальним отвором 2 і випускним отвором 3. В печі 1 знаходиться електронагрівальний пристрій. Між електронагрівальним пристроєм і внутрішньою стінкою печі 1 сформований канал 10 просування і розкладання вугільного матеріалу. На печі встановлений колектор 5 для збору газу розкладання вугілля, який сполучається з каналом 10 просування і розкладання вугільного матеріалу. Колектор 5 для збору газу розкладання вугілля з'єднаний з пристроєм 8 для видалення пилу і зрідження газу, який знаходиться зовні печі 1. Електронагрівальний пристрій встановлено з можливістю повороту відносно печі 1. На внутрішній стінці печі 1 знаходиться поворотна рушійна установка 6 Такий нагрівальний пристрій, який може зручно застосовуватися, виробляє велику кількість тепла для переносу і віддачі пилоподібному вугіллю в каналі 10. Відповідно, пилоподібне вугілля може повністю поглинати тепло, нагріватися і розкладатися в каналі 10 на газ, газоподібну кам'яновугільну смолу і вугілля з високою теплотворною здатністю. Газ і газоподібна кам'яновугільна смола за допомогою колектора 5 газу розкладання вугілля сполучається з пристроєм 8 для видалення пилу і зрідження газу зовні печі 1, в якому здійснюється збір, видалення пилу, сепарування і зрідження під тиском газу розкладання і газоподібної кам'яновугільної смоли. Поворотною рушійною установкою 6 на внутрішній стінці печі 1 є підйомна плита, яка забезпечує поворотне переміщення вугільного матеріалу і його достатній контакт з тепловипромінюючою трубою 4 для підвищення ефективності розкладання вугілля. Електронагрівальний пристрій має з'єднані один з одним джерела живлення, регулятор температури, встановлений в печі, і тепловипромінюючу трубу 4. Тепловипромінююча труба 4 оснащена однією або декількома нагрівальними плитами 9, за рахунок чого збільшується площа контакту між нагрівачем і вугільним матеріалом, прискорюється перенесення тепла і підвищується швидкість розкладання вугілля. Між тепловипромінюючою трубою 4 і внутрішньою стінкою печі 1 знаходиться опорна плита 7, яка забезпечує безпеку і надійність всієї системи. Тепловипромінююча труба 4 являє собою велику кількість паралельних U-подібних труб, які здатні більшою мірою віддавати тепло, що утворюється. 55 3 UA 102499 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 1. Електронагрівальна установка для розкладання вугільного матеріалу, що має закриту піч із завантажувальним отвором і випускним отвором, при цьому в печі встановлено електронагрівальний пристрій, між електронагрівальним пристроєм і внутрішньою стінкою печі сформований канал просування і розкладання вугільного матеріалу, на печі встановлений колектор газу розкладання вугілля, що сполучається з каналом просування і розкладання вугільного матеріалу і з'єднаний з пристроєм для видалення пилу і зрідження газу, який знаходиться зовні печі; і електронагрівальний пристрій встановлено з можливістю повороту відносно печі, а на внутрішній стінці печі знаходиться поворотна рушійна установка. 2. Установка за п. 1, в якій поворотною рушійною установкою на внутрішній стінці печі є підйомна плита. 3. Установка за п. 1 або 2, в якій електронагрівальний пристрій має з'єднані один з одним джерела живлення, має регулятор температури, встановлений в печі, і тепловипромінюючу трубу. 4. Установка за п. 3, в якій тепловипромінююча труба оснащена однією або декількома нагрівальними плитами. 5. Установка за п. 3, в якій між тепловипромінюючою трубою і внутрішньою стінкою печі знаходиться опорна плита. 6. Установка за п. 4, в якій між тепловипромінюючою трубою і внутрішньою стінкою печі знаходиться опорна плита. 7. Установка за п. 5, в якій тепловипромінююча труба являє собою одну трубу, оснащену проводом високого опору. 8. Установка за п. 6, в якій тепловипромінююча труба являє собою одну трубу, оснащену проводом високого опору. 9. Установка за п. 5, в якій тепловипромінююча труба складається з великої кількості паралельних U-подібних труб. 10. Установка за п. 6, в якій тепловипромінююча труба складається з великої кількості паралельних U-подібних труб. 4 UA 102499 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 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 5