Спосіб одержання водовугільної суспензії та пристрій для його здійснення

Изобретение касается производства водоугольных суспензий, пригодных для транспортирования по трубопроводам и прямого сжигания. Цепь - улучшение реологических свойств суспензии и повышение производительности процесса. Последний ведут путем мокрого измельчения дробленного угля с последующим калиброванием полученной суспензия.на калибровочном сите. При этом на калибрование подают 80-90 мас.% полученной суспензич, а измельчение остального количества проводят совместно с отделенным на калибровочном сите крупными частицами угля™ На калибровочном сите отделяют частицы угля, имеющие размер выше верхнего заданного предела. Отделенные крупные частицы измельчают и возвращают их в суспензию. Затем ведут дальнейшую гомогенизацию суспензии, содер 15-90 жащей частицы с размером ниже верхнего заданного предела. Приготовление суспензии угля в воде ведут в устройстве, которое включает мельницу для мокрого помола угля, узел калибровки с сортирующей поверхностью и гомогенизатор., При этом узел калибровки снабжен горизонтальной рамой с установленными на ней, по крайней мере, на одном уровне приводными валками для измельчения угля и каркасом, на боковых сторонах которого установлена иод углом к раме сортирующая поверхность, причем ширина щели между сменными валками определяется из условия: S1 ~ axC/'co» где заданный верхний предел размеров твердых частиц, проходящих через сортирующую поверхность, мм; С - концентрация твердой фазы суспензии, мас.%, Сд- минимальная концентрация твердой фазы водоугольной суспензии, при которой указанная зависимость реализуется и равна 45 мас.Я. Целесообразно, чтобы сортирующая поверхность была установлена под углом 75-120 к раме, а для повышения надежности работы узла калибровки "последний был бы снабжен установленными на раме вибраторами. В этом случае получают суспензию, в которой содержание твердой фазы составляет 6265 мас.%, вязкость 0,85-1,20 Па-с, что з 1,7-2 раза ниже, чем в известном случае. Производительность процесса в указанном устройстве возрастает в 1,6-2 раза. 2с.п.ф-лы, 2 э.п. ф-лы, 3 и л м 2 табл. 1559693 Изобретение относится к получению водоугольных суспензий (ВУС), пригодных для транспортирования по трубо- , проводу и прямого сжигания в котлоагрегатах. Цель изобретения - улучшение реологических свойств суспензии и повышение производительности процесса. На фиг,1 изображено предлагаемое ю устройство, общая схема; на фиг. 2 узел капибровки, вид спереди; на фиг. 3 - вид, сверху; Устройство (фиг. 1) содержит; мельницу мокрого измельчения урля 1, узел !5 калибровки 29 гомогенизатор 3 и накопительную емкость 4 для хранения целевого продукта» Узел калибровки (фиг0 2) содержит: приводные валки 5 с регулируемой ско- 20 ростью вращения, установленные на жесткой раме 6 так, что ширина щели между смежными валками равна S ~ d m a С/С о , металлический каркас 7, по бокам которого установлена сорти- 25 рующая поверхность в виде отдельных стержней 8 или сит, закрепленных совместно с каркасом к жесткой раме под углом ь = 75-120 , например 90 , и і вибраторы 9 с вертикально направлен- 30 ными колебаниями. При этом привод валков 10 установлен с внешней стороны жесткой рамы так, что оси вращения привода и чалков параллельны, а вибраторы, подвешенные шарнирно 35 снизу к жесткой раме, установлены посередине ее боковых сторон. (80-90) 'мас.% суспензии подвергается калибровке на сортирующей поверхности (10-20) мас,% - доизмельчению на валках. Пропускная способность валков зависит от их диаметра и количества оборотов, а также от ширины щели между ними. При заданных диаметре валков и ширине щели минимальную пропускную способность валков (Ю мас.%) устанавливают при минимальных оборотах валков. Увеличением числа оборотов валков достигают их максимальной пропускной способности (20 мас,%). В процессе калибровки частицы с размерами выше верхнего заданного предела задерживаются сортирующими поверхностями и иод действием сил гравитации и вибрации от периодически подключаемых вибраторов 9 опускаются в нижнюю часть узла, где совместно с суспензией захватываются вращающимися валками и измельчаются до размеров j ниже верхнего заданного предела. Суспензию, прошедшую узел калибровки,, направляют в гомогенизатор 3 и после гомогенизации получают целевой продукт, который подают в накопительную емкость 4 и далее по трубопроводам - к форсункам fкотлоагрегати. Ниже приводятся примеры, иллюстрирующие изобретение. П р и м е р . Дробленый угол в количестве 1200 г, добавку (75% лигносульфоната натрия (JICTNa) + 25% NaOH) в количестве 10,78 г (1 мас.% на сухой уголь) и воду в количестве 528 г Устройство работает следующим обзагружают в шаровую мельницу. После разом,, Б мельницу 1 подают воду, измельчения в течение 1,7ч получают добавку ЛСУ и дробленый уголь, на40 исходную водоугольную суспензию, хапример, Беловского месторождения рактеризующуюся следующими параметраКузбасса (марка "г"„ максимальная ми: содержание твердой фазы - 6 2 мас.%, крупность 3 мм, зольность 10%, влавязкость при скорости сдвига 9 с~1 госодержакие'№ 10,2 мас.%)„ Уголь измельчают и получают водо— 45 0,91 Пэ'С, гранулометрический состав, мас.%: класс + 350 мкм - 3,6; угольную суспензию, содержащую -"+ 90-350 мкм - 18,8; (3,0-4,2) м а с % частиц с размерами -"+ 36-90 мкм - 26,2; вьяпе верхнего заданного предела, ко-"+ 25-36 мкм ~ 10,6; торый определяется диаметром сопла -"- 25 мкм - 40,8. форсунки и составляет, например e 10 При запредельном снижении доли определяют экспериментально путем суспензии, направляемой на доизмельвзвешивания суспензии, прошедшей чение, возможном при запредельном только через валки за 1 мин. При увеличении доли суспензии, направляскорости вращения валков 20 об/мин емой на калибрование, способ и устQ B составляет 0,714 кг/инн. Пропускройство не реализуются из-за того, ная способность брковых сит Qf,j опчто процесс идет с накоплением крупределенная аналогично, составляет ных частиц в узле, так как пропуск6,5 кг/мин. Таким образом } количестная способность валков ниже количество суспензии, прошедшей калибровку, составляет 90 м а с % , а калибровку 20 ва частиц размером крупнее 350 мкм в суспензии (табл, 1, пример 7 ) . и доизмельчение - 10 мас.%. Увеличивая скорость вращения валков при поЗапредельное уменьшение угла намощи ЛАТР-2, увеличивают пропускную клона човерхности сит к жесткой раме способность. ведет к нарушению соотношения суспенПосле узла калибровки суспензию 25 зий, направляемых на калибровку и доизмельчение, и повышению вязкости направляют в гомогенизатор, представготового продукта (табл. 1, пример 8)„ ляющий собой лопастной смеситель принудительного действия с вертикальным При запредельном увеличении угла валом. Гомогенизацию БУС ведут в тенаклона поверхности сит к жесткой чение 15 мин при скорости вращения 30 рзме устройство не реализуется, так вала 200 об/мин и получают целевой как крупные частички оседают на ситах продукт с вязкостью 0j,89 Па-с ? в кои закупоривают их (табл. 1, пример 9 ) . тором частицы размером более 350 мкм " Проведение процессов калибровки отсутствуют (табл. 1, пример 3 ) , и доизмельчения суспензии одновремен* • Вязкость исходной и готовой суно в одном узле позволяют исключить 35 возврат частиц с размерами выше верхспензии определяют на вискозиметре "Реостат-2" при скорсоти сдвига него заданного предела в шаровую мель9 с*1 , концентрацию твердой фазы ницу и тем самым упростить технолоопределяют путем высушивания 3-х пагию приготовления целевого продукта раллельных проб при 105 С, содержаза счет ликвидации линий возврата. 40 Кроме того, это дает возможность стание частиц класса + 350 мкм в суспензии определяют ситовым анализом. билизировать содержание твердой фазы в мельнице на уровне концентрации Последующие суспензии готовят анацелевого продукта, что позволяет веслогично» изменяя скорость вращения - > ти более интенсивное измельчение угвалков и угол наклона боковых сит к 45 ля в режиме, обеспечивающем получежесткой раме. ние водоугольной суспензии с бимодальным распределением частиц по размеРезультаты испытаний представлены рам при более высокой производительв табл. 1 и 2» ности мельницы и сохранить бимодальУстановлено, что предлагаемые со50 ный характер распределения частиц по отношения суспензий, направляемых размерам в водоугольной суспензии, на калибрование и доизмельчекие, а прошедшей узел калибровки. Это доститакже величина угла наклона поверхгается тем, что только 10—20 мас,% ности сит к жесткой раме выбраны из суспензии подвергают доизмельчению. условий, обеспечивающих хорошие реологические характеристики ВУС при Выполнение калибровочного узла отсутствии в последней частиц с разметолько в виде сит ''известный способ) нами выше верхнего заданного предела с возвратом надситового продукта в (табл. 1, примеры 1-5). мельницу ведет к снижению производи 1559693 тельности мельницы в 1,^-2,0 раза (табл. 2, ігримерьі ІЗ, 1А) за счет б о лее высокой концентрации твердой фазы в мельнице. Этим же обусловлено нарушение бимодального характера р а с пределения частиц по размерам и повышение вязкости готового продукта в 1,7-2,0 раза по сравнению с предлагаемым решением ( ' ' а б л . 2 , примеры 13, 14 н 17, 1 8 ) . г Использование для калибровки и доизмельчения частиц только приводных валков ведет к повышению вязкости готового продукта, так как при п р о пуске исходной суспензии через приводчие валки частички в ы,ели валков принудительно сближаются и образуют устойчивые а г р е г а т ы . Установлено (табл. 2, примеры 1 1 t 1? у табл. 1 S пример Ю)s что х а р а к т е ристики водоугольной суспензии, в е с ь объем которой пропущен через приводные Банги, ухудшаются за счет образования такого количества а г р е г а т о в , которое ведет к нарушению бимодального распределения частиц по размерам и делает ее непригодной для транспортирования по трубопроводу на даль кье расстояния и з - з а высокой в я э к о с гп, Поскольку в предлагаемом устройгї-ее через приводные валки пропускают максимум 20 м з с % суспензии, то влияние этого фактора на реологию целевого продукта несущественно ( т а б л . 2, примеры 17, 18, т а б л . 1 , примеры 1 , 3 ) , 8 чества целевого продукта (табл. 2, примеры 17, 18). Таким образом, предлагаемые способ и устройство позволяют получить водоугольную суспензию, которая при содержании твердой фазы 62-65 мас.% имеет вязкость 0,85-1,20 Па-с, что в 1,7-2,0 раза ниже, чем у известной 10 суспензии» Это обусловлено сохранением бимодального характера распределечия частиц по размерам в целевом продукте, которое достигается за счет одновременного калибрования 80-90 мас а % и доизмельчения 10-20 мас.% исходной суспензии в предлагаемом калибровочном узле. Предлагаемые способ и устройство позволяют повысить производительность процесса измельчения угля, что характеризуется уменьшением продолжительности процесса измельчения в мельнице в 1,6-2,0 раза. 25 30 35 Разделение узла калибровки в гтроетрансівр на с и ю и приводные валки тачже пе дает положительного эффекта. 40 Частицы с размерами выше верхнего заданного предела, оставшиеся на сите поспе калибровки, представляют собой полусухую массу„ Поступая в таком в и де ча доизмельчевме 5 они дробятся 45 валками s но и з - з а недостатка дисперсиоаной среды спрессовываются и полиостью не разрушаются да!же в условиях интенсивной гомогенизации. Размеры этих новообразований выше верхнего заданного предела (табл. 2, примеры !5„ 1 6 ) . IPJC^M образом^ использование и з вестных устройств - сит и приводных валков - в отдельности или совместно,, 55 но разделенных в пространстве, че позволяет достигнуть поставленной цели, в то время, как объединение их в одном узле приводит к повышению ка~ Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я 1. Способ получения водоугольной суспензии путем мокрого измельчения дробленого угля в последующего калибрования полученной суспензии на к а либровочном сите для отделения ч а с тиц у г л я , имеющих размер выше в е р х него заданного предела, измельчения отделенных крупных частиц угля с возвратом чх в суспензию и дальнейшей гомогенизации суспензии* содержащей угольные частицы с размером ниже верхнего заданного предела, с получением целевого продукта s о т л и ч а ю щ и й с я тем, ч т о , с целью улучшения реологических свойств суспензии и повышения производительности процесса, процесс ведут с подачей НА калибрование 80-90 мас.%. полученной после мокрого измельчения угля суспечзии и измельчением остального количества суспензии совместно с о т деленными на калибровочном сите крупными частицами у г л я . 2„ Устройство для приготовления воцоугольиой суспензии, содержащее мельницу для мокрого измельчения угля, у з е л калибровки с сортирующей поверхностью и гомогенизатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что у з е л калибровки снабжен горизонтальной рамой, установленными на ней по крайней мере на одном уровне приводными валками для измельчения угля и к а р 9 1559693 касом, на боковых сторонах которого установлена под углом к раме сортирующая поверхность, при этом ширина щели между сменными валками определяется из условия: где d max 10 С - минимальная концентрация твердой фазы водоугольной суспензии, при которой указанная зависимость реализуется и равна 45 мас.%. 3. Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что сортирующая поверхность установлена под заданный верхний предел 10 углом 75-120 к раме, 4, Устройство по tin.2, 3, о т л иразмеров твердых частиц, ч а ю щ е е с я тем, что, с целью проходящих через сортиповышения надежности работы узла карующую поверхность, мм,' либровки, последний снабжен установконцентрация твердой фаленными на раме вибраторами. зы суспензии» мас.%, Т а б л и ц примеров 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Исходная ВУС концентрацией твердой фазы, 62 масД Вязкость при скорости сдвига 9 с Па'С 0,86 0,85 0,87 0,85 0,86 0,83 0,86 0,85 0,86 0,86 3,6 3,7 3,5 3,7 3,6 3,4 3,6 3,7 3,6 3.6 Целевой продукт концентрацией твердой фазы 62 мас.% Параметры калибровки и доизмельчения Количество суспензии Содержание час- мае„%, подвергающейся тиц крупнее 350 мкм, мас.% калибровке доизмельчению 80 85 90 80 ' 90 75 95 75 90 20 15 10 20 10 25 5 25 10 100 Ширина щели между валками, мкм 480 480 480 480 480 480 480 480 480 480 1 Угол накло- Вязкость при на каркаса скорости к жесткой сдвига 9 с ~ раме, град Па-с 90 90 90 75 120 90 90 65 130 Содержание частиц крупнее 350 мкм, мас,% 0,93 0,88 0,89 0,89 0,88 1,38 Устройство не реализуется 1,36 0 Устройство не реализуется 1,71 0 ко . A Т а б л и ц а № примеров Параметры приготовления и характеристики исходной ВУС Продолжител ьность помола, Концентрация Вязкость твердой фазы, при скомас.% рости сдвига 9 с"' , Па-с Содержание частиц размерами более 350 мкм, мас.% 11 1.7 62.0 0,86 3.6 12 13 14 3,5 3,5 5,5 65,0 65,6 69,2 1,20 1.29 3.76 4,0 . 3,6 0,86 1,20 3,6 0,86 1,20 3,6 4,0 16 1.7 3,5 62,0 65.0 17 18 1,7 3.5 62,0 65,0 15 * Способы калибрования частиц * 2 Характеристика готовой ВУС Концентрация твердой фазы, мас.% Вязкость Содержание при скочастиц разрости мерами более сдвига 350 мкм, 9 с~5 , Па-с мас,% Лутем пропуска через валки объема БУС Путем пропуска ВУС через сито с доизмельчением надситового продукта в шаровой мельнице (известный способ) Путем пропуска ВУС через разделенные в пространстве сита и валки 62,0 1,71 0 65,0 62,0 65,0 2,17 U57 2,38 0 0 D По предложенному способу при: oL ~ 90°, соотношение суспензий 80:20 и ширине щели между валками 480 мхм для С ' 62 мас.% и 510 мкм для С • 65 мас.% 62,0 1,51 1 65,0 1,90 1 62,0 65,0 1,20 0 0 1559693 уголь виц 5ціЮ'*аавг'!Я38!'а'*Аі! Редактор Н. Козлова Составитель Л. Чубукова Техред Л.Олийнык Корректор Т* Палий Заказ 903/ДГП Тираж 174 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Проиявопствечшс- и ід.итепьгкиїі комбинат "Патент", г. Ужгород» ул. Гагарина, 10!