Способ получения кускового топлива

Изобретение относится к области технологии подготовки и производства энергетического топлива из мелких углеродистых материалов для бытовых и промышленных печей.

Известен способ получения топливного брикета, включающий смешение измельченных твердых топлив со связующим на основе отходов нефтеперерабатывающего производства - нефтешлама и/или отработанного машинного масла, брикетирование смеси и последующую сушку брикета. Дополнительно в связующее вводят компоненты, выбранные из группы, включающей, % мас., в расчете на брикетируемую смесь: лигносульфонат или мелассу - 2-7% и/или обезвоженный активный ил - 3-8% и/или глину - 3-10% и/или парафин или парафиновый гач - 1-6% при следующем соотношении компонентов в брикете, мас. %: связующее - 10-23, измельченные твердые топлива, выбранные из группы: древесные опилки, торф, обезвоженный птичий помет, обезвоженный навоз, коксовая или угольная мелочь, угольный шлам, лигнин или их смеси - до 100.

Брикетирование ведут при давлении 1-30 МПа, сушку брикета - при температуре менее 300°С. Компоненты связующего перед смешиванием нагревают до 60-80°С или перемешивают с подогревом до 60-80°С. Твердое топливо предварительно смешивают с половиной нефтешлама или обработанного машинного масла и затем добавляют остальные компоненты связующего (RU 2130047, опубл. 1999).

Однако брикеты, полученные с использованием описанного известного способа, обладают недостаточной прочностью из-за включения в сырье, например, опилок, навоза, птичьего помета, а включение в состав связующего глины может неблагоприятным образом изменять состав минеральной части брикета.

Известен также способ получения брикетного топлива, включающий смешение углеродсодержащего сырья со связующим - смолой низкотемпературного полукоксования, полученной при температуре до 650°, прессование смеси и последующее отверждение брикетов в окислительной атмосфере при 150-300°С. (RU 2375414, опубл. 2009).

Однако брикеты, полученные описанным способом, обладают недостаточной прочностью.

Ближайшим техническим решением к заявленному способу является способ получения брикетного топлива, заключающийся в совместном измельчении углеродсодержащего материала и минерального связующего до размера частиц не более 5 мм, добавлении к полученному составу гидрофобизирующего модификатора и воды с последующим перемешиванием с добавлением упрочняющего модификатора.

Полученную массу прессуют в брикеты под давлением 20-200 МПа и полученные брикеты сушат при 100-250°С.

В качестве компонентов используют углеродсодержащий материал буроугольный среднетемпературный кокс исходного гранулометрического состава, минеральное связующее - алевролит подугольный, упрочняющий модификатор - 3%-й водный раствор поливинилового спирта (ПВС) или водный раствор 10%-ного мучного клейстера, гидрофобизирующий модификатор - мазут марки M100, воду, при следующем содержании компонентов, мас. %: минеральное связующее 1-10; упрочняющий модификатор 1-30; гидрофобизирующий модификатор 1-10; вода 1-30; углеродсодержащий материал - остальное. (RU 2473672, опубл. 2013).

Брикеты, полученные описанным способом, обладают недостаточной прочностью.

Технической задачей настоящего изобретения является получение кускового топлива, обладающего повышенной прочностью, обеспечивающей возможность многократного выполнения погрузо-разгрузочных операций, и теплотой сгорания, сопоставимой с рядовым углем той же марки, что исходное сырье, на основе низкокалорийного побочного продукта обогащения угля - осадка фильтр-прессов.

Указанная техническая задача решается описываемым способом получения кускового топлива, заключающимся в смешении исходных компонентов углеродсодержащего материала и зернистого наполнителя со связующим, формовании полученной смеси и сушке, при этом в качестве углеродсодержащего материала используют осадок фильтр-прессов углеобогатительных фабрик, в качестве зернистого наполнителя - отсев рядового угля или угольного концентрата, либо карбонизат бурого или каменного угля с крупностью 0-15 мм, а в качестве связующего предпочтительно используют органические вещества, в частности, муку различных типов и марок, КМЦ, битумы, смолы и др. и их смеси, при этом исходные компоненты берут в следующем количестве, масс. %:

осадок фильтр-прессов углеобогатительных фабрик - 49,0-79,0

зернистый наполнитель - 19,0-49,0

связующее - не более 5.

В качестве связующего предпочтительно используют органические вещества, в частности, муку различных типов и марок, КМЦ, битумы, смолы и др. и их смеси.

Сущность заявленного способа заключается в следующем.

Для получения куска (брикета) в качестве основного углеродсодержащего материала используют осадок фильтр-прессов обогатительной фабрики, получаемый в результате обогащения угля марок Д, ДГ, Г, с исходным гранулометрическим составом 0-100 мкм и теплотой сгорания 2000-3500 ккал/кг.

В качестве зернистого наполнителя используют отсев или концентрат того же угля, либо карбонизат бурого или каменного угля крупностью не более 15 мм с теплотой сгорания не менее 4000 ккал/кг в количестве 19,0-49,0% масс.

В качестве связующего используют органическое связующее, например, муку различных типов и марок, КМЦ, битумы, смолы и др. и их смеси в количестве не более 5% масс.

В планетарный смеситель периодического действия последовательно добавляют осадок фильтр-прессов, зернистый наполнитель и связующее. При добавлении каждого из перечисленных компонентов смесь доводят до гомогенного состояния. По получении однородной композиции смесь выгружают из смесителя и подают в экструдер либо валковый пресс. Сформированный кусок подвергают термической сушке в сушильном шкафу при температуре не менее 105°С до влаги (W_t^r) не более 5%. Высушенный кусок охлаждают при температуре окружающего воздуха.

Полученный технический результат заключается в получении кускового топлива для бытовых и промышленных печей, обладающего повышенными прочностью и теплотой сгорания.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Для изготовления кускового топлива используют следующие компоненты: 69,0% масс, осадка фильтр-прессов с теплотой сгорания 3450 ккал/кг, зольностью 30,5% и влажностью 25%, 29,0% масс. отсева угольного концентрата марки Д крупностью не более 10 мм, 1,0% масс. муки (пшеничной 1, 2 с., ржаной, ячменной) и 1,0% масс. смолы пиролиза тяжелой в качестве связующего.

Кусковое топливо получают следующим образом. В планетарный смеситель периодического действия последовательно добавляют осадок фильтр-прессов, концентрат каменного угля, муку и смолу. При добавлении каждого из перечисленных компонентов смесь доводят до гомогенного состояния. По получении результирующей однородной композиции ее выгружают из смесителя и подают в экструдер с диаметром шнека 140 мм, выходным сечением фильеры 9,42 см² и максимальной мощностью электропривода 7,5 кВт. Сформированный кусок подвергают термической сушке в сушильном шкафу при температуре 150°С до влаги (W_t^r) не более 5%. Высушенный кусок охлаждают при температуре окружающего воздуха.

Полученное кусковое топливо имеет характерный размер 50 мм, прочность на сбрасывание по ГОСТ 21289 97%, прочность на истирание в барабане по ГОСТ 21289 78%, влагу 5%, зольность 28,1%, выход летучих на сухую беззольную массу 46%, теплоту сгорания 4400 ккал/кг.

Пример 2.

Для изготовления кускового топлива используют следующие компоненты: 49,0% масс. осадка фильтр-прессов с теплотой сгорания 2300 ккал/кг, зольностью 31% и влажностью 35%, 49,0% мас. отсева рядового угля марки ДГ крупностью не более 3 мм, 2,0% мас. муки (пшеничной 1, 2 с., ржаной, ячменной) и 2,0% мас. смолы пиролиза тяжелой в качестве связующего.

Кусковое топливо получают следующим образом. В планетарный смеситель периодического действия последовательно добавляют осадок фильтр-прессов, отсев каменного угля, муку и смолу. При добавлении каждого из перечисленных компонентов, кроме первого, смесь доводят до гомогенного состояния. По получении результирующей однородной композиции ее выгружают из смесителя и подают в валковый брикетировочный пресс A-RP-LT. Брикеты подвергают термической сушке в сушильном шкафу при температуре 150°С до влаги (W_t^r) не более 5%. Высушенный брикет охлаждают при температуре окружающего воздуха.

Полученный брикет имеет характерный размер 35-40 мм, прочность на сбрасывание по ГОСТ 21289 98,5%, прочность на истирание в барабане по ГОСТ 21289 95,4%, влагу 5%, зольность 33,40%, выход летучих на сухую беззольную массу 38,90%, теплоту сгорания 4580 ккал/кг.

Пример 3.

Для изготовления кускового топлива используют следующие компоненты: 79,0% мас. осадка фильтр-прессов с теплотой сгорания 2100 ккал/кг, зольностью 49% и влажностью 35%, 19,0% мас. мелочи коксовой МК-1 крупностью не более 3 мм, 1,0% мас. муки (пшеничной 1, 2 с., ржаной, ячменной) и 1,0% мас. смолы пиролиза тяжелой в качестве связующего.

Кусковое топливо получают следующим образом. В планетарный смеситель периодического действия последовательно добавляют осадок фильтр-прессов, МК-1, муку и смолу. При добавлении каждого из перечисленных компонентов, кроме первого, смесь доводят до гомогенного состояния. По получении результирующей однородной композиции ее выгружают из смесителя и подают в валковый брикетировочный пресс A-RP-LT. Брикеты подвергают термической сушке в сушильном шкафу при температуре 150°С до влаги (W_t^r) не более 5%. Высушенный брикет охлаждают при температуре окружающего воздуха.

Полученный брикет имеет характерный размер 35-40 мм, прочность на сбрасывание по ГОСТ 21289 95,7%, прочность на истирание в барабане по ГОСТ 21289 89,3%, влагу 5%, зольность 42,1%, выход летучих на сухую беззольную массу 40,30%, теплоту сгорания 4420 ккал/кг.

Пример 4.

Для изготовления кускового топлива используют следующие компоненты: 72,5% мас. осадка фильтр-прессов с теплотой сгорания 2700 ккал/кг, зольностью 47% и влажностью 25%, 22,5% мас. карбонизата каменного угля марки Г крупностью не более 15 мм, 2,5% мас. муки (пшеничной 1, 2 с., ржаной, ячменной) и 2,5% мас. смолы пиролиза тяжелой в качестве связующего.

Кусковое топливо получают следующим образом. В планетарный смеситель периодического действия последовательно добавляют осадок фильтр-прессов, карбонизат каменного угля, муку и смолу. При добавлении каждого из перечисленных компонентов смесь доводят до гомогенного состояния. По получении результирующей однородной композиции ее выгружают из смесителя и подают в экструдер с диаметром шнека 140 мм, выходным сечением фильеры 9,42 см² и максимальной мощностью электропривода 7,5 кВт. Сформированный кусок подвергают термической сушке в сушильном шкафу при температуре 150°С до влаги (W_t^r) не более 5%. Высушенный кусок охлаждают при температуре окружающего воздуха.

Полученное кусковое топливо имеет характерный размер 50 мм, прочность на сбрасывание по ГОСТ 21289 96,8%, прочность на истирание в барабане по ГОСТ 21289 83,5%, влагу 5%, зольность 39,8%, выход летучих на сухую беззольную массу 39,5%, теплоту сгорания 4660 ккал/кг.

Таким образом, способ по изобретению позволяет получить кусковое топливо для бытовых и промышленных печей, обладающее прочностью и теплотой сгорания, сопоставимыми с рядовым углем той же марки, что исходный осадок фильтр-прессов.