Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения среднетемпературного кокса

Изобретение относится к области энерготехнологической переработки угля, в частности к получению из угля тепловой энергии и высококалорийного твердого топлива (кокса) для металлургии, энергетики и других отраслей промышленности.

Известен способ переработки угля с получением среднетемпературного кокса, заключающийся в термоокислительной обработке дробленого угля в кипящем слое при температуре 700-950°С с использованием воздушного дутья, при этом дутьевой воздух на псевдоожижение слоя подают в количестве 2500-4200 м³ /(м² × ч) с последующей сепарацией минеральной части угля путем удаления через провальную колосниковую решетку (Патент RU 2401295, опубл. 10.10.2010).

Ближайшим аналогом к заявленному способу является способ получения металлургического среднетемпературного кокса в кипящем слое, заключающийся в термоокислительной обработке измельченного угля в аппарате с реактором кипящего слоя, в который подают уголь фракции 0-35 мм и воздух, поддерживают температуру 650-800°С. Воздух под воздухораспределительную решетку подводят через независимо регулируемые секции по длине кипящего слоя, при этом в первую секцию подают первичный воздух с расходом в диапазоне 4500-6500 нм³/(м²⋅ч), во вторую секцию - 3500-5500 нм³/(м²⋅ч), а в третью секцию - 1500-3500 нм³/(м²⋅ч). (Патент RU 2665409, опубл. 29.08.2018).

Как показал опыт промышленной эксплуатации, в практических условиях не удается обеспечить стабильную работу реактора кипящего слоя, что в конечном итоге приводит к частым остановам энерготехнологического агрегата с целью ручной очистки нижней части топки от накопившегося шлакового осадка, который, кроме того, в ряде случаев склонен к спеканию.

Задача изобретения состоит в устранении указанного недостатка известных способов, а именно в обеспечении непрерывности и повышении надежности технологического процесса получения среднетемпературного кокса, включающего удаление породы, за счет удаления оседающего на воздухораспределительную решетку осадка.

Техническим результатом изобретения является непрерывное и стабильное осуществление технологического процесса получения среднетемпературного кокса в кипящем слое, что, в свою очередь, приводит к увеличению среднегодовой производительности процесса по среднетемпературному коксу и тепловой энергии.

Указанный технический результат достигается описываемым способом получения среднетемпературного кокса, заключающимся в термоокислительной обработки измельченного угля фракции 0-35 мм в аппарате с реактором кипящего слоя при температуре 650-800°С воздухом, подаваемым через воздухораспределительную колпачковую решетку, при этом от 10 до 50% общего воздушного потока направляют в колпачки распределенного дутья, размещенные вдоль стенок реактора кипящего слоя, а оставшуюся часть - в колпачки направленного дутья параллельно плоскости решетки в направлении противоположном фронту подачи угля, с последующей выгрузкой.

На Фиг. схематически представлен процесс осуществления способа.

Подача воздушного потока в колпачки распределенного дутья, размещенные вдоль стенок реактора кипящего слоя, в объеме от 10 до 50% общего воздушного потока позволяют исключить образование застойных зон, подача оставшегося объема воздушного потока в колпачки направленного дутья параллельно плоскости решетки в направлении противоположном фронту подачи угля образует настильные струи, которые перемещают образовавшийся осадок к краю, противоположному фронту подачи угля, с последующей выгрузкой осадка в специальный накопительный бункер.

Способ осуществляют следующим образом.

В аппарат с реактором кипящего слоя угля, который в зависимости от назначенного режима имеет температуру от 650 до 800°С, питателем непрерывно подают дробленый уголь с размером частиц от 0 до 35 мм. При этом происходит дробление крупных фракций угля в результате термического удара при попадании в кипящий слой с высокой температурой. Частицы исходного угля, нагреваясь до температуры слоя и перемещаясь в горизонтальном направлении, последовательно проходят стадии сушки, пиролиза и частичной газификации. Частицы породы, присутствующие в угле, оседают на воздухораспределительную решетку и сдуваются с нее направленным воздушным дутьем в устройство слива породы.

Воздух в реактор кипящего слоя подают через воздухораспределительную колпачковую решетку, при этом колпачки воздухораспределительной решетки имеют различную конструкцию: в пристеночной области реактора колпачки имеют отверстия, расположенные по окружности колпачка, благодаря чему воздух выходит радиально от центра колпачка во все стороны, а колпачки, расположенные в центральной части решетки имеют отверстия с одной стороны, направленные от фронта подачи угля, благодаря чему обеспечивается направленный выход воздуха из колпачка вдоль решетки в сторону, противоположную фронту подачи угля.

Регулирование доли воздуха, поступающего в пристеночную область, производится заменой типа колпачков в необходимом ряду воздухораспределительной решетки. Для уменьшения этой доли колпачки распределенного дутья заменяют на колпачки направленного дутья, для увеличения - колпачки направленного дутья заменяют на колпачки распределенного дутья.

Мелкодисперсный уголь и газообразные продукты коксования воспламеняются в верхней части кипящего слоя и догорают в надслоевом пространстве за счет подачи вторичного воздуха, отдавая тепло поверхностям нагрева котельного агрегата для генерации тепловой энергии в виде горячей воды или водяного пара. Продукты сгорания через дымосос выбрасываются в атмосферу.

В таблице 1 приведены сравнительные технические показатели работы модифицированного котельного агрегата КВТС-20, в котором производится среднетемпературный кокс, с колпачками направленного дутья и без них.

Из таблицы видно, что при использовании способа по изобретению обеспечивается больший период безостановочной работы котельного агрегата, что приводит к повышению среднегодовой производительности процесса по среднетемпературному коксу и тепловой энергии.