Спосіб утворення технологічної пари

Реферат: Винахід належить до способу утворення технологічної пари за допомогою спалювання висушеного лігніту в парогенераторі, що включає сушіння вологого лігніту в сушарці (1) з псевдозрідженим шаром і з внутрішніми теплообмінними пристроями (2), через які проходить теплоносій, при цьому щонайменше деяка частина води витісняється з лігніту і видаляється з сушарки у вигляді парів, пил видаляють з парів в знепилювальному пристрої, і висушений лігніт охолоджують щонайменше в одному охолоджувачі (6), розташованому по ходу потоку за сушаркою (1) з псевдозрідженим шаром. Спосіб відповідно до винаходу відрізняється тим, що пилоподібне буре вугілля, яке є в знепилювальному пристрої, вводять в прямий контакт з висушеним і охолодженим лігнітом. UA 103064 C2 (12) UA 103064 C2 UA 103064 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до способу утворення технологічної пари за допомогою спалення висушеного лігніту в парогенераторі, що включає сушіння вологого лігніту в сушарці з псевдозрідженим шаром і з внутрішніми теплообмінними пристроями, через які проходить теплоносій, при цьому щонайменше деяка частина води витісняється з лігніту і видаляється з сушарки у вигляді парів, пил видаляється з парів в знепилювальному пристрої і висушений лігніт охолоджується щонайменше в одному охолоджувачі, розташованому у напрямку потоку за сушаркою з псевдозрідженим шаром. Подібний спосіб відомий, наприклад, з документа DE 195 18 644 А1. Відповідно до документа DE 195 18 644 для сушіння кар'єрного вологого лігніту перед спалюванням в парогенераторі запропонована сушарка з псевдозрідженим шаром, в якій лігніт нагрівається за допомогою кожухотрубного теплообмінника, зовнішні стінки якого знаходяться в контакті з лігнітом для теплообміну. Щонайменше один парціальний потік парів, які виходять з сушарки з псевдозрідженим шаром, стискається і подається в теплообмінник як теплоносій, при цьому пари щонайменше частково конденсуються. Пил видаляють з парів, що відводяться з сушарки, в електростатичному фільтрі і спалюють в парогенераторі після охолоджування. Висушений лігніт подають з сушарки в охолоджувач, в який безпосередньо подають охолоджуюче повітря. Охолоджений лігніт згодом подрібнюють і спалюють в парогенераторі у вигляді пилоподібного лігніту. Сухе вугілля, що виходить з сушарки, може мати розмір частинок від приблизно 0,4 до 2 мм. Він може бути висушений в каскадному охолоджувачі, як описано, наприклад, в документі DE 195 37 050 А1. У альтернативному варіанті лігніт, витягнутий з сушарки, може бути охолоджений в охолоджувачі з псевдозрідженим шаром, в якому охолоджування відбувається за рахунок прямого контакту з холодним газом, наприклад, з повітрям. Відфільтрований пил, утриманий з пари за допомогою сепаратора твердих частинок, наприклад, за допомогою електростатичного фільтра, має середній розмір частинок менше 100 мкм, при цьому в результаті він буде в основному виходити при його проходженні через каскадний охолоджувач або охолоджувач з нерухомим шаром внаслідок дуже низької швидкості осадження частинок і необхідних великих кількостей охолоджуючого газу. Отже, охолоджувач, описаний, наприклад, в документі DE 195 37 050 А1, не підходить для охолоджування відфільтрованого пилу. Отже, охолоджувачі непрямої дії більш придатні для охолоджування відфільтрованого пилу. Проте, використання подібних охолоджувачів в зв'язку зі способами сушіння пари є менш прийнятними, оскільки випаровування і конденсація води відбуваються при переході від атмосфери пари до повітряної атмосфери внаслідок більш низького парціального тиску водяної пари, переважаючого в повітряній атмосфері. Зокрема, конденсація витоків пари з потоку, що виходить з сушарки, спричиняє забруднення охолоджуючих поверхонь подібної сушарки непрямої дії, де охолоджувач буде порівняно швидко втрачати ефективність. Отже, в основі винаходу лежить задача удосконалення способу згідно з винаходом відносно охолоджування дрібнодисперсного пилоподібного лігніту. Задача вирішується, по-перше, за допомогою способу утворення технологічної пари за допомогою спалювання висушеного лігніту в парогенераторі, що включає сушіння вологого лігніту в сушарці з псевдозрідженим шаром і з внутрішніми теплообмінними пристроями, через які проходить теплоносій, при цьому щонайменше деяка частина води витісняється з лігніту і видаляється з сушарки у вигляді парів, пил видаляється з парів в знепилювальному пристрої, і висушений лігніт охолоджується щонайменше в одному охолоджувачі, розташованому по ходу потоку за сушаркою з псевдозрідженим шаром, при цьому спосіб відрізняється тим, що пилоподібний лігніт в знепилювальному пристрої розміщують шарами або перемішують в прямому контакті з висушеним і охолодженим лігнітом, в результаті чого охолоджений лігніт використовують як холодоносій в охолоджувачі для пилоподібного бурого вугілля. При короткому розгляді суті винаходу можна відмітити, що вже висушений і охолоджений лігніт з діаметром зерен від 0 до 2 мм використовують переважно як холодоагент для охолоджування відфільтрованого пилу. У разі особливо переважного варіанту способу згідно з винаходом передбачено, що пилоподібний лігніт із знепилювального пристрою, наприклад, з електростатичного фільтра, розміщують в шарах з висушеним і охолодженим лігнітом. Ще кращий теплообмін між потоками матеріалу, що мають різні температури, забезпечується, якщо пилоподібний лігніт із знепилювального пристрою змішується з висушеним і охолодженим лігнітом. Особливо переважно, якщо пошарове розміщення відбувається під час транспортування охолодженого лігніту. 1 UA 103064 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Змішування також може відбуватися під час переміщення розділених на шари потоків матеріалу. У разі подібної процедури охолоджування повітрям може виконуватися одночасно після повторного випаровування. Особливо переважно, якщо щонайменше три шари охолодженого лігніту і пилоподібного лігніту будуть розміщені у вигляді шарів, при цьому охолоджений лігніт і пилоподібний лігніт почергово засипають один зверху іншого. Подальше ретельне перемішування шарів забезпечує хороший теплообмін. Охолоджений лігніт і пилоподібний лігніт належним чином вивантажують один за іншим на транспортуючий засіб, що переважно має вигляд лоткового ланцюгового конвеєра. Наприклад, шари матеріалу, що містить пилоподібний лігніт і охолоджений лігніт, можуть бути змішані один з одним під час транспортування за допомогою стаціонарних перемішуючих пристроїв. Задача, яка лежить в основі винаходу, також вирішується за допомогою пристрою для охолоджування пилоподібного лігніту за допомогою вищеописаного способу, який містить герметизований транспортуючий пристрій щонайменше з двома подавальними пристроями, розташованими на відстані один від одного один за одним в напрямку транспортування, і щонайменше один елемент для випуску матеріалу, при цьому подавальні пристрої розташовані таким чином, що потоки матеріалу з різними температурами можуть бути завантажені шар за шаром на транспортуючий пристрій. Як транспортуючий пристрій може бути передбачений, наприклад, нескінченний транспортуючий засіб, розташований в кожусі. Особливо переважно, якщо передбачений щонайменше один перемішуючий пристрій, розташований нерухомо відносно транспортуючого пристрою. Нерухомі внутрішні перемішуючі елементи можуть бути розташовані в кожусі як перемішуючий пристрій. Лотковий ланцюговий конвеєр, який циркулює в герметизованому кожусі, передбачений належним чином як транспортуючий пристрій. Перегородні елементи для потоку, які розташовані таким чином, що вони проходять в транспортований матеріал і спричиняють ретельне перемішування матеріалу, можуть бути передбачені як внутрішні перемішуючі елементи. Дані внутрішні елементи можуть бути утворені, наприклад, по типу відвалів/лемехів, які виступають в зону завантаження в поперечному перерізі конвеєра. Лотковий ланцюговий конвеєр відповідно до винаходу, наприклад, може додатково мати холодне або підігріте повітря, що проходить через нього, в результаті чого забезпечується додаткове охолоджування потоку транспортованого матеріалу, переважним чином, головним чином після повторного випаровування, і запобігається утворення конденсату. Винахід роз'яснений нижче на основі приведеного як приклад варіанту здійснення, який представлений на кресленнях, в яких фіг. 1 показує структурну схему частини способу пароутворення, що включає сушіння лігніту, фіг. 2 показує схематичний вигляд охолоджувача відповідно до винаходу, фіг. 3 показує вигляд в плані охолоджувача відповідно до винаходу, і фіг. 4 показує переріз охолоджувача, виконаний по лініях IV-IV на фіг. 2. Спочатку розглядається фіг. 1. Фіг. 1 представляє частину процесу пароутворення. Неочищений лігніт, витягнутий з родовища, що розробляється відкритим способом, спочатку дроблять і подають на багатоетапну обробку для отримання дрібнозернистого матеріалу. Лігніт, підданий обробці для отримання дрібнозернистого матеріалу, із середнім діаметром зерна від 0 до 2 мм і вмістом води від приблизно 55 до 65 % подають згодом в сушарку 1 з псевдозрідженим шаром. У сушарці 1 з псевдозрідженим шаром вугілля висушують поза процесом спалювання до залишкової вологості, що складає приблизно 12 %, у разі необхідності знов подрібнюють і спалюють в котлі (непоказаному) для утворення пари. Пара розширяється відомим чином в парових турбінах для вироблення енергії. Як вже було згадано вище, сушарка 1 з псевдозрідженим шаром служить для сушіння кар'єрного вологого лігніту, який входить в прямий контакт з теплообмінником 2, розташованим в сушарці 1 з псевдозрідженим шаром. Як теплообмінник може бути передбачений, наприклад, кожухотрубний теплообмінник, зовнішня стінка якого входить в контакт з лігнітом для теплообміну. Стиснуті пари можуть проходити через теплообмінник 2 або додатковий теплообмінник, як описано, наприклад, в документі DE 195 18 644 А1. Пил видаляють з парів, витягнутих з реактора 1 з псевдозрідженим шаром, в електростатичному фільтрі. Щонайменше частина об'єму парів може бути, наприклад, повторно стиснута і використана для нагрівання сушарки 1 з псевдозрідженим шаром. 2 UA 103064 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Висушений лігніт, в сушарці 1 з псевдозрідженим шаром, завантажують в два охолоджувачі (6) з псевдозрідженим шаром, які працюють паралельно, за допомогою двох шнекових/гвинтових конвеєрів (4) і розташованих нижче по потоку, комірчастих колісних дозуючих пристроїв (5). Сухий лігніт, що вивантажується з охолоджувачів (6) з псевдозрідженим шаром, відповідно піддають повторному подрібненню в розташованому далі по потоку пристрої (7) для подрібнення сухого лігніту і подають в охолоджувач (8) відповідно до винаходу за допомогою додаткового комірчастого колісного дозуючого пристрою (5). Як додатково розкрито за допомогою структурної схеми, вже висушений, охолоджений і повторно подрібнений лігніт завантажують в двох місцях охолоджувача (8), розташованих на деякій відстані один від одного, якщо говорити точно, як холодоносій. Охолоджувач (8) утворений у вигляді герметизованого лоткового ланцюгового конвеєра, через який проходить повітря. Кожух (9) охолоджувача (8) виконаний разом з трьома подавальними пристроями 10 а, b і с, розташованими на деякій відстані один від одного один за одним в напрямку транспортування, при цьому перший, розташоване вище по потоку, подавальний пристрій позначений 10а, другий подавальний пристрій, розташований по потоку за ним, позначений 10b, і третій подавальний пристрій, розташований по потоку за другим подавальним пристроєм 10b, позначений 10с. Потоки матеріалу завантажують шар за шаром в охолоджувач (8) за допомогою подавальних пристроїв 10а, 10b і 10с, розташованих один за одним, при цьому висушений і охолоджений лігніт подають всередину за допомогою першого подавального пристрою 10а, неохолоджений пилоподібний лігніт подають всередину за допомогою другого подавального пристрою 10b, і висушений охолоджений лігніт подають всередину за допомогою третього подавального пристрою 10с. Пилоподібний лігніт витягують з електростатичного фільтра (3) за допомогою розвантажувального конвеєра (11) і подають в охолоджувач (8) за допомогою комірчастого колісного дозуючого пристрою (5) і другого подавального пристрою (10b). Напрямок транспортування, який переважає у верхній гілці (12) лоткового ланцюгового конвеєра, утвореного у вигляді охолоджувача (8), показаний як напрямок зліва направо на фіг. 1 і аналогічно на фіг. 2, при цьому транспортуючий пристрій або напрямок обертання показаний за допомогою стрілок. Надалі розглядаються фіг. 2-4, з яких можна бачити деталізовану структуру охолоджувача (8). Охолоджувач (8) включає по суті закритий кожух (9) з циркулюючим ланцюгом (13) конвеєра. Верхня гілка (12), що має форму лотка, і нижня гілка (14), яка має форму лотка, передбачені всередині кожуха (9). Крім того, елемент (15) для впускання повітря і елемент (16) для випускання повітря передбачені на кожусі (9). У напрямку транспортування, в якому переміщається ланцюг (13) конвеєра, спочатку передбачений елемент (15) для впускання повітря, призначений для охолоджування повітря, в нижній гілці (зліва направо на фіг. 2). За елементом (15) для впускання повітря по ходу потоку передбачені перший, другий і третій подавальні пристрої (10а, 10b і 10с), розташовані на деякій відстані один від одного один за одним, при цьому кожен з них виконаний у вигляді завантажувального лотка. Елемент (16) для випускання повітря у вигляді витяжного ковпака розташований по потоку за третім подавальним пристроєм. Далі по потоку, можливо, передбачений четвертий подавальний пристрій 10d. Завантажувальний лоток охолоджувача (8) позначений посилальною позицією (17). Охолоджений, висушений і гранульований лігніт, потім пилоподібний лігніт і потім далі по потоку знов подрібнений, висушений, гранульований лігніт навперемінно завантажують шар за шаром в охолоджувач (8). Висушений, охолоджений лігніт виходить з охолоджувача (6) з псевдозрідженим шаром при температурі, що складає приблизно 30-50ºC. Пилоподібний лігніт виходить з електростатичного фільтра (3) при температурі, що складає приблизно 105-120ºC. Засипка шар за шаром потоків матеріалу при різних температурах має ефект ініціювання теплообміну, який зрештою забезпечує охолоджування відфільтровуного пилу до температури, що складає менше 80ºC. Дана температура розглядається як критична з точки зору схильності пилоподібного лігніту до самозаймання. Повітря при температурі, що складає приблизно 20-40ºC, всмоктується в кожух (9), який знаходиться під незначним негативним тиском (приблизно 1-20 мбар), за допомогою елемента (16) для випускання повітря і елемента (15) для впускання повітря. У результаті будь-яка волога, яка виділяється, може бути поглинена за допомогою повторного випаровування води з вугілля для уникнення конденсації на внутрішній стороні кожуха (9). Для уникнення утворення конденсату може бути додатково передбачена ізоляція кожуха (9). 3 UA 103064 C2 5 10 15 20 25 30 35 Перемішуючі пристрої, які нерухомо встановлені в кожусі (9), входять в зону транспортування в поперечному перерізі верхньої гілки (12) і спричиняють перемішування потоків матеріалів, позначені посилальною позицією 18. На кресленні внутрішні перемішуючі елементи (18) відповідно розташовані по потоку перед і за другим подавальним пристроєм 10b у верхній гілці (12) охолоджувача (8). Однак подібні внутрішні перемішуючі елементи (18) також можуть бути передбачені в будь-якому іншому місці далі по потоку. Внутрішні перемішуючі елементи (18) можуть бути утворені, наприклад, у вигляді зубців, які мають геометричну форму відвалів/лемешів. Рішення відповідно до винаходу має перевагу з точки зору технічних умов, пов'язаних з виробництвом, яке полягає в тому, що охолоджування нагрітого дрібнодисперсного пилоподібного лігніту відбувається в системі транспортування, яке звичайно потрібне в будьякому випадку з міркувань, пов'язаних з технологією на підприємстві. Охолоджування відбувається особливо інтенсивно, оскільки нагрітий пил вводиться і перемішується між двома холодними шарами охолодженого лігніту. Швидкому охолоджуванню і інтенсивному перемішуванню сприяють нерухомі або статичні внутрішні перемішуючі елементи (18). Змішування нагрітого пилу з охолодженим лігнітом також має перевагу, яка полягає в тому, що надійно запобігається випускання пилу. Перелік позначень 1 сушарка з псевдозрідженим шаром 2 теплообмінник 3 електростатичний фільтр 4 шнековий/гвинтовий конвеєр 5 комірчастий колісний дозуючий пристрій 6 охолоджувач з псевдозрідженим шаром 7 пристрої для подрібнення сухого лігніту 8 охолоджувач 9 кожух 10а, 10b, 10с, 10d перший, другий, третій і четвертий подавальні пристрої 11 розвантажувальний конвеєр 12 верхня гілка 13 ланцюг конвеєра 14 нижня гілка 15 елемент для впускання повітря 16 елемент для випускання повітря 17 розвантажувальний лоток 18 внутрішні перемішуючі елементи ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 50 55 1. Спосіб утворення технологічної пари за допомогою спалювання висушеного лігніту в парогенераторі, що включає сушіння вологого лігніту в сушарці з псевдозрідженим шаром і з внутрішніми теплообмінними пристроями, через які проходить теплоносій, при цьому щонайменше деяка частина води витісняється з лігніту і видаляється з сушарки у вигляді парів, пил видаляють з парів в знепилювальному пристрої, і висушений лігніт охолоджують щонайменше в одному охолоджувачі, розташованому по ходу потоку за сушаркою з псевдозрідженим шаром, який відрізняється тим, що пилоподібне буре вугілля, яке утворюється в знепилювальному пристрої, розміщують шарами в прямому контакті з висушеним і охолодженим лігнітом, в результаті чого охолоджений лігніт використовують як холодоносій в охолоджувачі для пилоподібного бурого вугілля, причому пошарове розміщення відбувається під час транспортування охолодженого лігніту. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що змішування виконують під час переміщення розділених на шари потоків матеріалу. 3. Спосіб за будь-яким з пп. 1 або 2, який відрізняється тим, що щонайменше всі три шари охолодженого лігніту і пилоподібного лігніту розміщують у вигляді шарів, при цьому охолоджений лігніт і пилоподібний лігніт навперемінно засипають один зверху іншого. 4. Спосіб за будь-яким одним з пп. 1 або 2, який відрізняється тим, що охолоджений лігніт і пилоподібний лігніт вивантажують один за одним на нескінченний транспортуючий засіб, що переважно має вигляд лоткового ланцюгового конвеєра. 4 UA 103064 C2 5 10 15 5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що шари матеріалу, які містять охолоджений лігніт і пилоподібний лігніт, змішують один з одним під час транспортування за допомогою стаціонарних перемішуючих пристроїв. 6. Пристрій для охолоджування пилоподібного лігніту за допомогою способу за одним з пп. 1-5, що містить як охолоджувач (8) герметизований транспортуючий пристрій щонайменше з двома подавальними пристроями (10а, b, с, d), розташованими на відстані один від одного один за одним в напрямку транспортування, і щонайменше один елемент для випускання матеріалу, при цьому подавальні пристрої (10а, b, c, d) розташовані таким чином, що потоки матеріалу з різними температурами можуть бути завантажені шар за шаром на транспортуючий пристрій, причому щонайменше один перемішуючий пристрій розташований нерухомо відносно транспортуючого пристрою і нерухомі внутрішні перемішуючі елементи (18) розташовані в кожусі (9) як перемішуючий пристрій, а як транспортуючий пристрій передбачений нескінченний транспортуючий засіб, розташований в кожусі (9). 7. Пристрій за п. 6, який відрізняється тим, що лотковий ланцюговий конвеєр передбачений як транспортуючий пристрій. 8. Пристрій за п. 6, який відрізняється тим, що перегородні елементи для потоку, які розташовані таким чином, що вони входять в транспортований матеріал і спричиняють ретельне перемішування матеріалу, передбачені як внутрішні перемішуючі елементи (18). 5 UA 103064 C2 Комп’ютерна верстка І. Мироненко 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 6