Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения кускового карбонизата.

Изобретение относится к области термической переработки угля с целью получения карбонизата с высокой теплотой сгорания при этом сохранившего прочностные характеристики.

Известен способ получения энергетического топлива из угля, заключающийся в измельчении угля и его термообработку в вихревых камерах в потоке газового теплоносителя, отличающийся тем, что уголь измельчают до класса 25 мм, термообрабатывают при 80-120°С в вихревой камере первой ступени в потоке газового теплоносителя до остаточной влажности 10-15%, далее отделяют частицы крупностью +5 мм, а остаток (частицы -5 мм) направляют в вихревую камеру второй ступени и после прогрева до 380-420°С термоокусковывают в вальцевом прессе (Патент RU 2113451).

Техническая проблема описанного способа - применимость данного способа только к классам крупности углей менее 25 мм, высокая остаточная влажность, высокий выход летучих веществ, низкая теплота сгорания и низкая прочность конченого продукта.

Также известен способ переработки угля, заключающийся в переработке угля в вертикальном аппарате шахтного типа в циклическом режиме, включающий загрузку дробленого угля, розжиг слоя угля в средней части загрузки, подачу воздушного дутья в слой угля снизу с удельным расходом от 60 до 200 м³/(м²⋅час) и в среднюю часть загрузки с удельным расходом от 30 до 100 м³/(м²⋅час), термообработку и охлаждение полученного карбонизата путем продувки охлажденными газами, принудительно циркулирующими по контуру "аппарат - теплообменник", в котором используют дробленый уголь с размером частиц от 5 до 100 мм и термообработку осуществляют при температуре 650-1000°С (Патент RU 2673052).

Техническая проблема описанного способа - необходимость использования каменных углей, так как при использовании бурых углей невозможно получить кусковое топливо указанным способом, класс крупности конечного продукта 0-5 мм.

Ближайшим техническим решением к заявленному способу является способ получения металлургического среднетемпературного кокса, заключающийся в термоокислительной обработке угля при температуре 750-900°С в аппарате шахтного типа с использованием эффекта обратной тепловой волны, при этом используется фракция угля 0-70 мм, а удельная подача воздуха составляет 60-150 м³/(м²⋅час) в зависимости от марки угля. Охлаждение кокса осуществляется посредством принудительной циркуляции газа по контуру "аппарат - теплообменник" с полезным отбором тепловой энергии, чем достигается увеличение энергоэффективности процесса (Патент РФ №2288937).

Техническая проблема описанного способа - необходимость использования каменных углей, так как при использовании бурых углей невозможно получить достаточно крупный кусок указанным способом, средний размер куска кокса 9,6 мм, а также недостатками являются низкий выход продукта - всего 35% и невысокая прочность.

Технической задачей настоящего изобретения является получение из угля кускового карбонизата, с высокой низшей теплотой сгорания и сохранившего при этом прочностные характеристики.

Указанная техническая задача решается описываемым способом термообработки угля с размером частиц от 0 до 100 мм под давлением.

Технический результат при использовании изобретения заключается в получении кускового карбонизата из бурого угля, обладающего механической прочностью, сопоставимой с прочностью исходного угля, и повышенной низшей теплотой сгорания.

Способ осуществляют следующим образом. Исходный уголь размером частиц от 0 до 100 мм загружают в реактор, герметично закрывают, после чего в реакторе создают давление 5-30 бар, и производят нагрев угля до температуры 500-700°С следующим образом: нагревают стенку реактора с последующим поддержанием ее температуры до момента достижения засыпкой угля необходимой заранее заданной температуры. После достижения углем заданной температуры нагрев прекращается и производится охлаждение карбонизата. После охлаждения полученный карбонизат выгружается из реактора.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Для получения карбонизата используют, в качестве исходного угля, рядовой уголь Бородинского разреза марки 2Б класса крупности 10-50 мм.

В реакторе создают избыточное давление 20 бар, затем нагревают стенку реактора потоком воздуха с температурой 700°С. По достижении центром засыпки температуры 690°С нагрев воздуха прекращается и далее стенка реактора охлаждается холодным воздухом, при этом карбонизат охлаждается до 70°С, после чего сбрасывается давление с одновременным отводом конденсата и карбонизат выгружается.

Полученный карбонизат имеет прочность истирание в барабане более 87%, влагу общую менее 1%, зольность менее 13%, водопоглощение менее 10% и низшую теплоту сгорания 7400 ккал/кг.

Пример 2. Для получения карбонизата используют, в качестве исходного угля, рядовой уголь Березовского разреза марки 2Б класса крупности 0-70 мм.

В реакторе создают избыточное давление 5 бар, затем нагревают стенку реактора потоком воздуха с температурой 650°С. По достижении центром засыпки температуры 570°С нагрев воздуха прекращается и далее стенка реактора охлаждается холодным воздухом, при этом карбонизат охлаждается до 70°С, после чего сбрасывается давление с одновременным отводом конденсата и карбонизат выгружается.

Полученный карбонизат имеет прочность истирание в барабане более 80%, влагу общую менее 1%, зольность менее 13%, водопоглощение менее 11% и низшую теплоту сгорания 7200 ккал/кг.

Пример 3. Для получения карбонизата используют, в качестве исходного угля, рядовой уголь Бородинского разреза марки 2Б класса крупности 50-100 мм.

В реакторе создают избыточное давление 20 бар, затем нагревают стенку реактора потоком воздуха с температурой 510°С.По достижении центром засыпки температуры 500°С нагрев воздуха прекращается и далее стенка реактора охлаждается холодным воздухом, при этом карбонизат охлаждается до 70°С, после чего сбрасывается давление с одновременным отводом конденсата и карбонизат выгружается.

Полученный карбонизат имеет прочность истирание в барабане более 89%, влагу общую менее 1%, зольность менее 15%, водопоглощение менее 8% и низшую теплоту сгорания 6600 ккал/кг.

Таким образом, способ позволяет получить карбонизат, обладающий механической прочностью, сопоставимой с прочностью исходного угля, и повышенной низшей теплотой сгорания. Также относительный выход карбонизата составляет 50%, а средний размер куска 35 мм.