RU2103328C1 - Method for producing granulated solid fuel - Google Patents

Abstract

FIELD: coal processing industry. SUBSTANCE: this relates to fuel production for municipal and domestic consumers. Method implies grinding of raw material - fine classes of lignite, coal, anthracite or their mixes, drying, and thermal treatment in vortex chamber at temperature of 450-600 C at heating speed of 10000-15000 deg./min until residual content of moisture is less than 5%. Granulation is effected at presence of binding solution of lignosulfonate in plate-type granulator to produce granules of following sizes 2-5, 12-18 or 15-20 mm. Rotation speed of granulator plate is 15-20 rpm, angle of incline of granulator plate is 42-45 deg. Granulating period is 10-30 min. Solution of lignosulfonate is taken in amount of 1-5% of raw material mass. After thermal treatment, coal is subjected to additional grinding to size of particles less than 0.2 mm. Upon granulation, fraction with particles size less than 2 mm is screened out and returned to process. EFFECT: high efficiency. 8 cl, 3 tbl

Description

Изобретение относится к способам получения гранулированного твердого топлива с заданными геометрическими размерами и может быть использовано для организации производства экологически приемлемого твердого топлива (гранул) для коммунально-бытовых потребителей. The invention relates to methods for producing granular solid fuel with a given geometric dimensions and can be used to organize the production of environmentally acceptable solid fuel (granules) for household consumers.

Известен способ получения топлива, в котором агломерированный уголь при 450-460^oС перемешивают и растирают в реакторе с движущимся слоем при использовании вращающихся валков (WO 85/01 061, A1, Firma carlstill GMBH and CO. KG, 14.03.85, C 10 L 5/08).A known method of producing fuel, in which agglomerated coal at 450-460 ^o With mixed and triturated in a moving bed reactor using rotating rolls (WO 85/01 061, A1, Firma carlstill GMBH and CO. KG, 03/14/85, C 10 L 5/08).

Однако для получения механически прочного и термостабильного топлива необходимо применять малозольные угли и сложную технологию термической обработки. However, to obtain mechanically durable and thermostable fuel, low-ash coals and sophisticated heat treatment technology must be used.

Известен способ получения гранулированного твердого топлива - угля, включающий измельчение угля, разделение его по фракциям, смешение фракций с масляным агентом-мазутом и гранулирование в турбинном грануляторе до размеров гранул (0,7-1,6) мм (SU, 1527250, А1, Донецкий политехнический институт, 07.12.89, С 10 L 5/ОО). A known method of producing granular solid fuel - coal, including grinding coal, separating it into fractions, mixing fractions with an oil-fuel oil agent and granulating in a turbine granulator to granule sizes (0.7-1.6) mm (SU, 1527250, A1, Donetsk Polytechnic Institute, 07.12.89, С 10 L 5 / ОО).

Недостатком известного способа является то, что при получении гранул из измельченного угля, содержащего более 30% золы, особенно, если минеральная часть угля представлена глинистыми компонентами, не позволяет достигнуть при его сжигании КПД бытовых печей выше 40-45%, что равнозначно применению рядового угля. The disadvantage of this method is that when receiving granules from crushed coal containing more than 30% ash, especially if the mineral part of the coal is represented by clay components, it does not allow to reach the efficiency of domestic stoves above 40-45% when it is burned, which is equivalent to the use of ordinary coal .

Наиболее близким является способ получения гранулированного твердого топлива, включающий измельчение бурого угля до менее 1,68 мм, сушку его и последующее гранулирование на тарельчатом (дисковом) грануляторе в присутствии связующего раствора водного лигносульфоната - 5% и сушку гранул (US, 4302209, A, Departament of Energy, 24.11.81, C 10 L 5/02). The closest is a method for producing granular solid fuel, including grinding brown coal to less than 1.68 mm, drying it and then granulating it on a disk (disk) granulator in the presence of a binder solution of an aqueous lignosulfonate - 5% and drying granules (US, 4302209, A, Departament of Energy, 11.24.81, C 10 L 5/02).

Недостатком способа является невысокая эффективность топлива, вызванная происходящими химическими преобразованиями минеральных компонентов углей, особенно глинистых, сопровождающимися образованием керамикоподобного материала, непроницаемого для кислорода воздуха. Гранулы сгорают малоэффективно, так как выделяющаяся из малоразвитой поверхности (пор) угля влага препятствует проникновению кислорода воздуха и сгоранию (окислению) органической части угля. Это обуславливает низкий КПД топлива. The disadvantage of this method is the low fuel efficiency caused by the ongoing chemical transformations of the mineral components of coal, especially clay, accompanied by the formation of a ceramic-like material impermeable to oxygen. Pellets burn inefficiently, since moisture released from the underdeveloped surface (pores) of coal prevents the penetration of atmospheric oxygen and the combustion (oxidation) of the organic part of coal. This leads to low fuel efficiency.

Техническим результатом изобретения является повышение КПД использования топлива при сжигании, а также повышение эффективности использования мелких классов углей, в том числе низкосортных, содержащих до 60% минеральной части, получения экологически приемлемого твердого топлива. The technical result of the invention is to increase the efficiency of fuel use during combustion, as well as to increase the efficiency of the use of small classes of coal, including low-grade, containing up to 60% of the mineral part, to obtain an environmentally acceptable solid fuel.

Это достигается тем, что способ получения гранулированного твердого топлива включает измельчение сырья - мелких классов угля бурого, каменного, антрацита или их смесей, сушку и термоподготовку угля при 450-600^oС до остаточной влажности менее 5% в вихревой камере при скорости нагрева 10000-15000 град. /мин и последующее гранулирование на тарельчатом грануляторе в присутствии связующего раствора лигносульфоната до размеров гранул 2-5, 12-18 или 15-20 мм.This is achieved by the fact that the method of producing granular solid fuel includes grinding raw materials - small classes of brown coal, stone coal, anthracite or mixtures thereof, drying and heat treatment of coal at 450-600 ^o C to a residual moisture content of less than 5% in a swirl chamber at a heating rate of 10000- 15000 degrees / min and subsequent granulation on a dish-shaped granulator in the presence of a lignosulfonate binder solution to granule sizes of 2-5, 12-18 or 15-20 mm.

Дополнительно:
- сушку осуществляют до содержания влаги 20-25%;
- используют сырье с содержанием минеральной части до 60% и влаги до 60%; - используют гранулятор с размером тарели 1.0-4.0 м;
- лигносульфонат используют в количестве 1-5% от массы угля;
- скорость вращения тарели гранулятора составляет 15-20 об/мин, а угол наклона тарели гранулятора 42-45^o;
- гранулирование проводят в течение 10-30 мин;
- после термоподготовки уголь подвергают измельчению до менее 0,2 мм;
- после гранулирования фракции менее 2 мм отсеивают и возвращают в процесс.Additionally:
- drying is carried out to a moisture content of 20-25%;
- use raw materials with a mineral content of up to 60% and moisture up to 60%; - use a granulator with a plate size of 1.0-4.0 m;
- lignosulfonate is used in an amount of 1-5% by weight of coal;
- the rotation speed of the granulator plate is 15-20 rpm, and the angle of inclination of the granulator plate is 42-45 ^o ;
- granulation is carried out for 10-30 minutes;
- after heat treatment, the coal is subjected to grinding to less than 0.2 mm;
- after granulation, fractions less than 2 mm are screened out and returned to the process.

Уголь - бурый, каменный, антрацит или их смесь измельчают до крупности от +13 мм до -5 мм. В вихревой системе скоростного нагрева первой ступени уголь нагревается газовым теплоносителем до 100-120^oС, после которой остаточное содержание влаги в угле составляет 20-25% (содержание влаги в исходном угле - до 60%). Затем уголь поступает в циклон второй ступени высокоскоростного нагрева - (10000-15000 град./мин, где при 450-600^oС высушивается до остаточного содержания влаги менее 5,0%. После разделения с теплоносителем в циклоне уголь направляют в измельчитель-дезинтегратор, где его доизмельчают до класса крупностью менее 0,2 мм. Измельченный уголь поступает в гранулятор (размер тарели 2,0 или 4,0 м). В гранулятор насосом подается раствор лигносульфоната в количестве 1-5% от массы угля. Готовые гранулы направляются на затаривание, а образующиеся мелкие фракции (менее 0,5% от угля) отсеиваются и возвращаются в процесс.Coal - brown, stone, anthracite or their mixture is crushed to a particle size of +13 mm to -5 mm. In the vortex system of rapid heating of the first stage, the coal is heated by a gas coolant to 100-120 ^o C, after which the residual moisture content in the coal is 20-25% (the moisture content in the original coal is up to 60%). Then the coal enters the cyclone of the second stage of high-speed heating - (10000-15000 deg./min, where it is dried at 450-600 ^o C to a residual moisture content of less than 5.0%. After separation with the coolant in the cyclone, the coal is sent to the grinder-disintegrator, where it is refined to a particle size of less than 0.2 mm, the crushed coal enters the granulator (plate size 2.0 or 4.0 m). The lignosulfonate solution is pumped into the granulator in the amount of 1-5% by weight of the coal. Finished granules are sent to packing, and the resulting fine fractions (less 0.5% of coal) are screened out and returned to the process.

Осуществление сушки и термоподготовки угля в вихревых камерах существенно, поскольку применение трубчатых сушилок непроизводительно увеличивает энергозатраты, продолжительность сушки и снижает единичную мощность агрегата (т/ч испаряемой влаги). The drying and heat treatment of coal in vortex chambers is essential, since the use of tube dryers unproductive increases energy costs, drying time and reduces the unit capacity (t / h of evaporated moisture).

Осушка и термоподготовка со скоростью нагрева 10000-15000 град/мин обеспечивает образование частиц угля со средним размером не более 500 мкм. Drying and heat treatment with a heating rate of 10,000-15,000 deg / min provides the formation of coal particles with an average size of not more than 500 microns.

Осуществление гранулирования в течение 10-30 мин с углом наклона тарели гранулятора 42-45^o и скоростью вращения тарели 15-20 об./мин приводит к образованию механически прочных гранул геометрически правильной формы, что повышает КПД печи при сжигании топлива.The implementation of granulation for 10-30 minutes with an inclination angle of the granulator plate of 42-45 ^o and a plate rotation speed of 15-20 rpm./min leads to the formation of mechanically strong granules of geometrically regular shape, which increases the efficiency of the furnace when burning fuel.

Добавление связующего в количестве от 1 до 5%, обеспечивает образование механически прочных, не склонных к самовозгоранию гранул. При этом уменьшается дымность процесса, так как выделяющиеся из гранул угля летучие продукты могут сгорать в пространстве между гранул. The addition of a binder in an amount of from 1 to 5% ensures the formation of mechanically strong granules that are not prone to spontaneous combustion. This reduces the smokiness of the process, since the volatile products released from the coal granules can burn in the space between the granules.

Пример 1. 100 кг бурого угля Подмосковного бассейна (характеристика угля указана в табл. 1) измельчают до крупности 8 мм. В вихревой системе скоростного нагрева сырье нагревают теплоносителем до 110^oС при скорости нагрева 12000 град/мин до остаточного содержания влаги в угле 22%. Затем уголь направляют на термоподготовку, где при 500^oС доводят его до влажности 3,5%. После разделения с теплоносителем в циклоне уголь направляют в измельчитель-дезинтегратор для доизмельчения до класса крупностью менее 0,2 мм. Измельченный уголь подвергают гранулированию на тарельчатом грануляторе с диаметром 1,8 м. К предварительно высушенному углю добавляют 1,5 мас.% раствора лигносульфоната 10%-ной концентрации. Скорость вращения тарели гранулятора составляла 15 об/мин, угол наклона тарели гранулятора 45^o. Время гранулирования 20 мин. Получено 115 кг гранул правильной круглой формы размером 15-20 мм.Example 1. 100 kg of brown coal of the Moscow Region basin (coal characteristics are listed in Table 1) are crushed to a particle size of 8 mm. In a vortex system of high-speed heating, the raw material is heated with a coolant to 110 ^o C at a heating rate of 12000 deg / min to a residual moisture content in the coal of 22%. Then the coal is sent to heat treatment, where at 500 ^o C it is brought to a moisture content of 3.5%. After separation with the coolant in the cyclone, the coal is sent to a chopper-disintegrator for regrinding to a class with a particle size of less than 0.2 mm. The crushed coal is subjected to granulation on a plate granulator with a diameter of 1.8 m. To a pre-dried coal is added 1.5 wt.% Lignosulfonate solution of 10% concentration. The rotation speed of the granulator plate was 15 rpm, the angle of inclination of the granulator plate was 45 ^o . Granulation time 20 minutes Received 115 kg of granules of regular round shape with a size of 15-20 mm

Примеры 2-4. Аналогично примеру 1 с изменением применяемого исходного угля. Характеристика углей приведена в табл.1, примеры 1-4 - в табл.2. Examples 2-4. Analogously to example 1 with a change in the used source coal. The charcoal characteristics are given in table 1, examples 1-4 - in table 2.

Пример 5. 200 кг угля с содержанием минеральной части (золы) и влаги в исходном сырье согласно табл.1 (бурый уголь Подмосковного бассейна) после предварительной термоподготовки в вихревых камерах подвергали гранулированию на тарельчатом грануляторе с диаметром 1,0 м. К углю добавляли 1,5 мас.% раствора лигносульфоната 7,5%-ной концентрации. Скорость вращения тарели гранулятора составляла 15 об./мин, угол наклона тарели гранулятора 42^o, время гранулирования 30 мин. Получено 215 кг гранул размером 15-20 мм.Example 5. 200 kg of coal with a mineral content (ash) and moisture in the feedstock according to Table 1 (brown coal of the Moscow Region basin) after preliminary heat treatment in vortex chambers were granulated on a plate granulator with a diameter of 1.0 m. 1 was added to coal , 5 wt.% Solution of lignosulfonate 7.5% concentration. The rotation speed of the granulator plate was 15 rpm./min, the angle of inclination of the granulator plate was 42 ^° , and the granulation time was 30 minutes. Received 215 kg of granules with a size of 15-20 mm

Пример 6. Аналогично примеру 5 проводят гранулирование бурого угля Подмосковного бассейна (характеристика угля указана в табл.1) с изменением времени гранулирования (25 мин) и размера получаемых гранул (12-18 мм). Example 6. Analogously to example 5, granulation of brown coal of the Moscow Region basin is carried out (the charcoal characteristics are listed in Table 1) with a change in the granulation time (25 min) and the size of the obtained granules (12-18 mm).

Пример 7. Аналогично примеру 5 проводят гранулирование бурого угля Подмосковного бассейна (характеристика угля указана в табл.1) с изменением параметров гранулирования. К углю добавляли 1,8 мас.% раствора лигносульфоната 8%-ной концентрации. Скорость вращения тарели гранулятора составляла 18 об/мин, угол наклона тарели гранулятора 50^o, время гранулирования 16 мин, размер полученных гранул 2-5 мм.Example 7. Analogously to example 5, granulation of brown coal of the Moscow Region basin is carried out (coal characteristics are listed in Table 1) with a change in granulation parameters. To coal was added 1.8 wt.% Lignosulfonate solution of 8% concentration. The rotation speed of the granulator plate was 18 rpm, the angle of inclination of the granulator plate was 50 ^° , the granulation time was 16 minutes, and the size of the obtained granules was 2-5 mm.

Пример 8. 100 кг смеси в массовом соотношении 1:1 углей Подмосковного и Канско-Ачинского бассейнов после измельчения, сушки и термоподготовки подвергали гранулированию на тарельчатом грануляторе с диаметром тарели 1,0 м. К углям добавляли 2,2 мас. % раствора лигносульфоната 10%-ной концентрации. Скорость вращения тарели гранулятора составляла 15 об/мин, угол наклона тарели гранулятора 42^o, время гранулирования 18 мин. Получено 105 кг гранул размером 15-20 мм.Example 8. 100 kg of the mixture in a mass ratio of 1: 1 coal of the Moscow Region and Kansk-Achinsk basins after grinding, drying and heat treatment were granulated on a plate granulator with a plate diameter of 1.0 m. 2.2 wt. % lignosulfonate solution of 10% concentration. The rotation speed of the granulator plate was 15 rpm, the angle of inclination of the granulator plate was 42 ^° , and the granulation time was 18 minutes. Received 105 kg of granules with a size of 15-20 mm

Пример 9. Аналогично примеру 5 проводят обработку и гранулирование каменного угля Кузбасса. Получено 205 кг гранул размером 15-20 мм. Example 9. Analogously to example 5, the processing and granulation of Kuzbass coal is carried out. Received 205 kg of granules with a size of 15-20 mm

Пример 10. 75 кг смеси в массовом соотношении 1:1 бурого угля Подмосковного бассейна и каменного угля Кузбасса после измельчения, сушки и термоподготовки подвергали гранулированию на тарельчатом грануляторе с диаметром тарели 1,8 м. К углям добавляли 2,0 мас.% раствора лигносульфоната 8%-ной концентрации. Скорость вращения тарели гранулятора составляла 15 об/мин, угол наклона тарели гранулятора 45^o, время гранулирования 20 мин. Получено 80 кг гранул размером 12-18 мм.Example 10. 75 kg of the mixture in a 1: 1 mass ratio of brown coal of the Moscow Region basin and Kuzbass coal after grinding, drying and heat treatment was granulated on a plate granulator with a plate diameter of 1.8 m. 2.0 wt.% Lignosulfonate solution was added to the coals. 8% concentration. The rotation speed of the granulator plate was 15 rpm, the angle of inclination of the granulator plate was 45 ^° , and the granulation time was 20 minutes. Received 80 kg of granules 12-18 mm in size.

Пример 11. 120 кг смеси в массовом соотношении 2:1 бурого угля Подмосковного бассейна и угля Интинского месторождения в условиях, аналогичных примеру 10, подвергали обработке и гранулированию на тарельчатом грануляторе. Получено 130 кг гранул размером 12-18 мм. Пример 12. 200 кг смеси в массовом соотношении 1:1 угля Подмосковного бассейна и измельченного антрацитового штыба подвергали измельчению, сушке, термоподготовке и гранулированию на тарельчатом грануляторе в условиях, аналогичных примеру 10. Получено 220 кг гранул размером 12-18 мм. Example 11. 120 kg of the mixture in a mass ratio of 2: 1 brown coal of the Moscow Region basin and coal of the Intinsky deposit under conditions similar to example 10 was subjected to processing and granulation on a plate granulator. Received 130 kg of granules 12-18 mm in size. Example 12. 200 kg of the mixture in a mass ratio of 1: 1 coal of the Moscow Region basin and the crushed anthracite bayonet were subjected to grinding, drying, heat treatment and granulation on a plate granulator under conditions similar to Example 10. 220 kg of granules 12-18 mm in size were obtained.

Примеры 5-12 приведены в табл.3. Examples 5-12 are shown in table.3.

Анализ результатов показывает, что получение механически прочного, термически устойчивого, не загрязняющего при сжигании окружающую среду гранулированного коммунально-бытового твердого топлива достигается в указанных условиях (см.табл. 1-3). An analysis of the results shows that the production of mechanically durable, thermally stable, non-polluting granulated municipal solid fuel during environmental combustion is achieved under the indicated conditions (see table 1-3).

Сравнение полученных результатов с показателями сжигания гранул по способу-аналогу свидетельствует о том, что КПД использования в бытовой печи составляет 70-75%, что превышает соответствующий показатель по аналогу на 30-15%. Comparison of the obtained results with the pellet burning indicators by the analogue method indicates that the efficiency of use in a domestic oven is 70-75%, which exceeds the corresponding indicator by analogue by 30-15%.

Claims (8)

1. Способ получения гранулированного твердого топлива, включающий измельчение сырья, сушку и гранулирование в присутствии связующего раствора лигносульфоната, отличающийся тем, что в качестве сырья используют мелкие классы бурых, каменных углей, антрацитов и их смесей, после сушки проводят термоподготовку сырья при 450 600^oС до остаточного содержания влаги менее 5% сушку и термоподготовку сырья осуществляют в вихревой камере при скорости нагрева 10000 15000 град/мин и гранулирование проводят до размера гранул 2 5, 12 18 и 15 20 мм.1. A method of producing granular solid fuel, including grinding the raw materials, drying and granulating in the presence of a lignosulfonate binder solution, characterized in that small classes of brown, hard coal, anthracite and their mixtures are used as raw materials, after drying, the raw materials are heated at 450 600 ^o From to a residual moisture content of less than 5%, drying and heat treatment of the raw materials is carried out in a vortex chamber at a heating rate of 10,000 15,000 deg / min and granulation is carried out to a particle size of 2 5, 12 18 and 15 20 mm. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку осуществляют до содержания влаги 20 25%
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют сырье с содержанием до 60% минеральной части и до 60% влаги.2. The method according to claim 1, characterized in that the drying is carried out to a moisture content of 20 25%
3. The method according to claim 1, characterized in that they use raw materials with a content of up to 60% of the mineral part and up to 60% moisture. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют гранулятор с размером тарели 1,0 4,0 м. 4. The method according to claim 1, characterized in that use a granulator with a plate size of 1.0 to 4.0 m 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что скорость вращения тарели гранулятора составляет 15 20 об./мин, а угол наклона тарели гранулятора 42 - 45^o.5. The method according to claim 4, characterized in that the rotation speed of the granulator plate is 15 20 rpm./min, and the angle of inclination of the granulator plate 42 is 45 ^o . 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что гранулирование проводят в течение 10 30 мин. 6. The method according to claim 1, characterized in that the granulation is carried out for 10 to 30 minutes 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество связующего составляет 1 5% от массы сырья. 7. The method according to claim 1, characterized in that the amount of binder is 1 5% by weight of the raw material. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после термообработки сырье подвергают измельчению до класса крупностью менее 0,2 мм. 8. The method according to p. 1, characterized in that after heat treatment, the raw material is subjected to grinding to a class fineness of less than 0.2 mm 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что после гранулирования фракцию 2 мм отсеивают и возвращают в процесс. 9. The method according to claim 1, characterized in that after granulation, the 2 mm fraction is screened out and returned to the process.

Images