RU2320700C1 - Method for producing of pulverized coal fuel and apparatus for performing the same - Google Patents

Abstract

FIELD: chemical industry, may be used in power industry, metallurgy and other branches of economy.

SUBSTANCE: method involves crushing, milling and drying fuel during milling procedure; before milling procedure, adding semi-coke of brown coals, lignite or peat to crushed coal in the ratio of from 1:0.25 to 1:0.75, said semi-coke being adapted for adsorbing outside moisture of coal in mill space. Apparatus comprises coal hopper with dosing device, crusher, mill, separator, hopper for pulverized coal fuel, and semi-coke hopper positioned for feeding of semi-coke directly into mill.

EFFECT: reduced consumption of power owing to elimination of process for producing of hot gaseous heat-carrier, and increased ecological safety of process.

3 cl, 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области химической промышленности, направлено на совершенствование технологии производства пылеугольного топлива и может быть использовано в энергетике, металлургии и других отраслях народного хозяйства.The invention relates to the field of chemical industry, is aimed at improving the technology of production of pulverized coal fuel and can be used in energy, metallurgy and other sectors of the economy.

Известна технология получения пылеугольного топлива (крупностью менее 80-200 мкм) для сжигания в топках котлоагрегатов с целью получения тепла и электроэнергии, для вдувания в горн доменных печей с целью сокращения на 20-40% расхода кокса при выплавке чугуна, а также для газификации в газогенераторах с получением различных видов синтетических газов.Known technology for producing pulverized coal (particle size less than 80-200 microns) for combustion in the furnaces of boiler units for the purpose of generating heat and electricity, for blowing blast furnaces into the furnace for the purpose of reducing by 20-40% the coke consumption during cast iron smelting, as well as for gasification in gas generators with the production of various types of synthetic gases.

Традиционные способы получения пылеугольного топлива включают дробление исходного угля, его сушку перед помолом или во время помола в мельничном пространстве для обеспечения нормальных условий работы мелющих устройств ("Нормы расчета и проектирования пылеприготовительных установок". - М.: Машгиз, 1952, 275 с.).Traditional methods of obtaining pulverized coal fuel include crushing the source coal, drying it before grinding or during grinding in the mill space to ensure normal working conditions of grinding devices ("Calculation and design standards of dust preparation plants." - M .: Mashgiz, 1952, 275 p.) .

Для сушки угля в мельницу подается специального подготавливаемый горячий газообразный теплоноситель - нагретый воздух или продукты горения топлива. Полученная в мельнице угольная пыль выносится теплоносителем из мельничного пространства в устройства для отделения угольной пыли (сепаратор), из которого поступает в бункер. Отработанный теплоноситель, пройдя через аппаратуру для очистки от пыли и других вредных веществ до санитарных норм, выбрасывается частично в атмосферу, частично направляется для регулирования температуры исходного теплоносителя.For drying coal, a specially prepared hot gaseous coolant is supplied to the mill - heated air or fuel combustion products. The coal dust obtained in the mill is carried by the coolant from the mill space to the coal dust separation devices (separator), from which it enters the hopper. The spent coolant, passing through the apparatus for cleaning from dust and other harmful substances to sanitary standards, is partially emitted into the atmosphere, partially sent to regulate the temperature of the original coolant.

Однако эти способы имеют ряд недостатков. Так, наличие многих компонентов, связанных с приготовлением, отделением и очисткой газообразного теплоносителя, усложняют технологическую схему получения пылеугольного топлива. Способы экологически небезопасны за счет выброса отработанного теплоносителя в атмосферу. Способы предусматривают большие энергозатраты.However, these methods have several disadvantages. Thus, the presence of many components associated with the preparation, separation and purification of a gaseous coolant complicates the technological scheme for the production of pulverized coal fuel. The methods are environmentally unsafe due to the release of waste coolant into the atmosphere. The methods involve high energy consumption.

Известна технологическая схема установки для получения пылеугольного топлива ("Нормы расчета и проектирования пылеприготовительных установок". - М.: Машгиз, 1952, 275 с.). Установка включает бункер угля, шибер бункера, дозировочный бункер, мельницу, сепаратор, коллектор горячего воздуха и коллектор пылевоздушной смеси.The known technological scheme of the installation for producing pulverized coal fuel ("Norms of calculation and design of dust preparation plants." - M .: Mashgiz, 1952, 275 S.). The installation includes a coal hopper, a hopper gate, a metering hopper, a mill, a separator, a hot air collector and a dust-air mixture collector.

Известна также установка конструкции фирмы "Бабкокс энд Вилькокс" для приготовления и вдувания пылеугольного топлива в доменную печь, которая состоит в основном из бункера угля, подогревателя, мельницы, дозировочного бункера, циклона-сепаратора, распределителя угля и бункера угольной пыли.Also known is the installation of the Babcox & Wilcox design for the preparation and injection of pulverized coal into a blast furnace, which consists mainly of a coal hopper, a heater, a mill, a metering hopper, a cyclone separator, a coal distributor and a coal dust bin.

Недостатками таких установок являются их сложность, наличие вредных выбросов в атмосферу вместе с отработанным теплоносителем и высокая энергоемкость из-за энергозатрат на получение горячего газообразного теплоносителя.The disadvantages of such plants are their complexity, the presence of harmful emissions into the atmosphere together with the spent coolant and the high energy intensity due to the energy consumption for obtaining hot gaseous coolant.

Изобретение решает задачу упрощения способа получения пылеугольного топлива, повышение эффективности.The invention solves the problem of simplifying the method of producing pulverized coal fuel, increasing efficiency.

Технический результат при использовании изобретения заключается в уменьшении энергопотребления за счет исключения энергозатрат на получение горячего газообразного теплоносителя, в повышении экологической безопасности.The technical result when using the invention is to reduce energy consumption by eliminating energy costs for obtaining hot gaseous coolant, to improve environmental safety.

Указанный технический результат достигается тем, что при способе получения пылеугольного топлива, включающего дробление, помол и сушку топлива в процессе помола, к дробленному углю перед помолом добавляют в соотношении от 1:0,25 до 1:0,75 полукокс из бурых углей, лигнита или торфа, адсорбирующий в мельничном пространстве внешнюю влагу угля, а установка для получения пылеугольного топлива, включающая бункер угля с дозатором, дробилку, мельницу, сепаратор и бункер пылеугольного топлива, оснащена бункером полукокса, установленным с возможностью подачи полукокса непосредственно в мельницу.The specified technical result is achieved by the fact that with the method of producing pulverized coal fuel, including crushing, grinding and drying the fuel in the grinding process, crushed coal before grinding is added in a ratio of 1: 0.25 to 1: 0.75 semi-coke from brown coal, lignite or peat, adsorbing external moisture of coal in the mill space, and a plant for producing pulverized coal, including a coal hopper with a batcher, a crusher, mill, separator and pulverized coal bin, is equipped with a semi-coke bin installed with the possibility of feeding semi-coke directly to the mill.

На чертеже схематически изображена установка для осуществления способа получения пылеугольного топлива. Она включает бункер угля 1, дробилку 2, мельницу 3, сепаратор 4, бункер пылеугольного топлива 5, бункер полукокса 6 и дозаторы 7. Бункер полукокса 6 установлен таким образом, чтобы полукокс из него подавался непосредственно в мельницу 3.The drawing schematically shows the installation for implementing the method of producing pulverized coal fuel. It includes a coal hopper 1, a crusher 2, a mill 3, a separator 4, a pulverized coal hopper 5, a semi-coke hopper 6 and dispensers 7. The semi-coke hopper 6 is installed so that the semi-coke from it is fed directly to mill 3.

Способ получения пылеугольного топлива осуществляется следующим образом.A method of producing pulverized coal fuel is as follows.

Рядовой уголь, имеющий, как правило, влажность выше 6%, из бункера 1 через дозатор 7 подается на дробилку 2, где предварительно измельчается, а затем - в мельницу 3, куда одновременно подается и полукокс из бункера 6 через второй дозатор 7. Буроугольный полукокс подается в соотношении "уголь-полукокс" от 1:0,25 до 1:0,75. Полукокс обладает высокой адсорбционной способностью и является в то же время топливом с высокой теплотой сгорания. При смешении дробленого угля с полукоксом в мельничном пространстве происходит адсорбация внешней влаги частиц угля полукоксом. Адсорбированная влага остается внутри объема частиц полукокса и нормальный режим работы мелющих устройств не нарушается. Измельченная смесь угля и полукокса через сепаратор 4 поступают в бункер 5 для дальнейшего использования в качестве пылеугольного топлива.Raw coal, which, as a rule, has a humidity above 6%, is fed from hopper 1 through batcher 7 to crusher 2, where it is preliminarily crushed, and then to mill 3, where semi-coke is also fed from hopper 6 through second batcher 7. Brown coal semi-coke served in the ratio of coal-semicoke from 1: 0.25 to 1: 0.75. Semi-coke has a high adsorption capacity and is at the same time a fuel with a high calorific value. When crushed coal is mixed with semi-coke in a mill space, adsorption of external moisture of coal particles by semi-coke occurs. The adsorbed moisture remains inside the volume of the particles of the semicoke and the normal operation of grinding devices is not violated. The crushed mixture of coal and semi-coke through the separator 4 enter the hopper 5 for further use as pulverized coal fuel.

Таким образом устраняется необходимость проведения предварительной сушки угля теплоносителем и, соответственно, нет потребности в получении газообразного теплоносителя в аппаратуре для отделения теплоносителя от пылеугольного топлива и очистки отходящих газов.This eliminates the need for preliminary drying of coal coolant and, accordingly, there is no need to obtain a gaseous coolant in the apparatus for separating the coolant from pulverized coal and purification of exhaust gases.

Проведенные эксперименты показали, что при смешении угля с полукоксом в соотношении "уголь-полукокс" от 1:0,25 до 1:0,75 внешняя влажность угля снижается с 8 до 2,0-2,5%. При этом нормальный режим работы мелющих устройств не нарушается. При дальнейшем уменьшении доли полукокса в смеси для адсорбации внешней влаги угля требуется период выдержки до 15-20 мин. Следовательно, для использования в качестве сушила мельничного пространства необходимо иметь смесь "уголь-полукокс" в соотношении от 1:0,25 до 1:0,75.The experiments showed that when coal is mixed with semi-coke in a coal-to-semi-coke ratio from 1: 0.25 to 1: 0.75, the external moisture of the coal decreases from 8 to 2.0-2.5%. In this case, the normal operation of grinding devices is not violated. With a further decrease in the proportion of semicoke in the mixture, an adsorption period of up to 15-20 minutes is required to adsorb external moisture of coal. Therefore, for use as a mill drying space, it is necessary to have a coal-semi-coke mixture in a ratio of 1: 0.25 to 1: 0.75.

Кроме того, в ходе промышленных экспериментов по вдуванию полукокса в горн доменной печи Западно-Сибирского металлургического комбината было установлено, что полукокс обладает повышенной абразивной способностью по сравнению с углями, что приводит к ускорению износа транспортных коммуникаций (Слепцов Ж.Е., Гусаров А.К., Ашпин Б.И., Динельт В.М., Школлер М.Б., Эльберт Э.И. Опыт вдувания в доменную печь полукокса из бурых углей. - БНТИ. Черная металлургия, 1975, № 2, с.37-40). Изучение этого вопроса показало, что при смешении угля с полукоксом до соотношения 1:1 достигается полное нивелирование абразивного воздействия полукокса. Дальнейшее участие полукокса в смеси приводит к увеличению ее абразивного воздействия.In addition, during industrial experiments on the injection of semicoke in the furnace of a blast furnace of the West Siberian Metallurgical Plant, it was found that semicoke has an increased abrasive capacity compared to coal, which leads to accelerated wear of transport communications (Sleptsov Zh.E., Gusarov A. K., Ashpin B.I., Dinelt V.M., Shkoller MB, Elbert E.I. Experience of injection of brown coal semi-coke into a blast furnace - BNTI. Ferrous metallurgy, 1975, No. 2, p. 37 -40). The study of this issue showed that when coal is mixed with semi-coke to a ratio of 1: 1, the full leveling of the abrasive effect of semi-coke is achieved. Further participation of semicoke in the mixture leads to an increase in its abrasive effect.

Одновременно было установлено, что полукокс в смеси с углем, благодаря своей высокой химической активности, оказывает интенсифицирующее воздействие на процесс сгорания (окисления) угля.At the same time, it was found that semi-coke mixed with coal, due to its high chemical activity, has an intensifying effect on the combustion (oxidation) of coal.

Максимум скорости реакции сгорания, превышающий максимальную величину скорости сгорания самого полукокса в 1,5 раза и максимальную величину скорости сгорания угля более чем в 6 раз, достигается при соотношении в смеси угля и полукокса 1:1 (см. табл.1).The maximum reaction rate of combustion, exceeding the maximum value of the rate of combustion of the semicoke by 1.5 times and the maximum value of the rate of combustion of coal by more than 6 times, is achieved with a ratio of 1: 1 in the mixture of coal and semicoke (see Table 1).

Таблица 1
Кинетика окисления топлива кислородомTable 1
Kinetics of oxygen oxidation ТопливоFuel Константа скорости реакции окисления W/10^-2 мин^-1, при температуре, °COxidation reaction rate constant W / 10 ^-2 min ^-1 , at temperature, ° C 200200 250250 350350 400400 450450 500500 УгольCoal 0,00,0 0,00,0 1,01,0 1,51,5 1,81.8 2,02.0 ПолукоксSemi-coke 2,02.0 7,07.0 8,58.5 3,03.0 1,01,0 0,00,0 Уголь:полукокс=3:1Coal: semi-coke = 3: 1 1,01,0 2,02.0 3,53,5 3,03.0 13,013.0 0,00,0 Уголь:полукокс=1:1Coal: semi-coke = 1: 1 1,01,0 2,02.0 4,04.0 4,04.0 13,013.0 0,00,0 Уголь:полукокс=1:3Coal: semi-coke = 1: 3 1,51,5 5,05,0 8,08.0 6,06.0 2,02.0 1,01,0

Таким образом, по совокупности полезных признаков (адсорбционная сушка в мельничном пространстве, оптимизация абразивного воздействия и интенсификация процесса окисления топлива) оптимальным составом топливной смеси следует считать соотношение угля и полукокса от 1:0,25 до 1:0,75.Thus, according to the combination of useful features (adsorption drying in a mill space, optimization of abrasive effect and intensification of the fuel oxidation process), the ratio of coal and semicoke from 1: 0.25 to 1: 0.75 should be considered the optimal composition of the fuel mixture.

При этом технологическая схема установки для производства пылеугольного топлива (см. чертеж) существенно упрощается за счет исключения компонентов, связанных с приготовлением, отделением и очисткой газообразного теплоносителя, исключаются энергозатраты на получение горячего газообразного теплоносителя и повышается экологическая безопасность установки за счет отсутствия сброса отработанного теплоносителя в атмосферу.At the same time, the technological scheme of the plant for the production of pulverized coal (see drawing) is significantly simplified by eliminating the components associated with the preparation, separation and purification of the gaseous heat carrier, energy costs for obtaining hot gaseous heat carrier are eliminated, and the environmental safety of the installation is increased due to the absence of discharge of the spent heat carrier into the atmosphere.

Следует отметить, что технология термоокислительного пиролиза позволяет перерабатывать широкий спектр топлив, таких как бурые угли, лигниты, торф с получением полукокса с такой же как и у полукокса высокой химической активностью, адсорбционной способностью и удельной теплотой сгорания из всех этих топлив (Химическая технология твердых горючих ископаемых / Под ред. Г.Н.Макарова и Г.Д.Харламповича. - М.: Химия, 1986. - 496 с.). Полукоксы из лигнита и торфа наряду с полукоксом могут быть эффективно использованы для получения пылеугольного топлива.It should be noted that the technology of thermo-oxidative pyrolysis allows the processing of a wide range of fuels, such as brown coals, lignites, peat, with the formation of semi-coke with the same high chemical activity, adsorption capacity and specific heat of combustion from all these fuels (Chemical technology of solid fuels Fossils / Under the editorship of G.N. Makarov and G.D. Kharlampovich. - M.: Chemistry, 1986. - 496 p.). Semi-coke from lignite and peat along with semi-coke can be effectively used to obtain pulverized coal fuel.

Claims (2)

1. Способ производства пылеугольного топлива, включающий дробление, помол и сушку угля в процессе помола, отличающийся тем, что к дробленому углю перед помолом добавляют в соотношении от 1:0,25 до 1:0,75 полукокс из бурых углей, лигнита или торфа, адсорбирующий в мельничном пространстве внешнюю влагу угля.1. A method for the production of pulverized coal fuel, including crushing, grinding and drying coal in the grinding process, characterized in that to the crushed coal before grinding is added in a ratio of 1: 0.25 to 1: 0.75 semi-coke from brown coal, lignite or peat adsorbing external moisture of coal in the mill space. 2. Установка для получения пылеугольного топлива, включающая бункер угля с дозатором, дробилку, мельницу, сепаратор и бункер пылеугольного топлива, отличающаяся тем, что она оснащена бункером полукокса, установленным с возможностью подачи полукокса непосредственно в мельницу.2. A plant for producing pulverized coal fuel, including a coal hopper with a dispenser, a grinder, a mill, a separator and a pulverized coal hopper, characterized in that it is equipped with a semi-coke bin installed with the possibility of feeding the semi-coke directly to the mill.