CZ201318A3 - Surovinová vsázka pro žíhání popílků - Google Patents

Abstract

Surovinová vsázka pro žíhání popílků s vysokým obsahem spalitelných látek je tvořena směsí popílku, černého uhlí nebo koksu a pískového lože stabilizujícího teplotu žíhání, přičemž popílek je frakce až 2 mm a má obsah spalitelných látek vyšší než 15 % hmotn., černé uhlí je frakce až 4 mm, koks je frakce až 3 mm a pískové lože je tvořeno křemičitým pískem nebo sklovitou struskou frakce 1 až 6 mm, obsah černého uhlí nebo koksu ve směsi s popílkem je od 2,5 do 20 % hmotn., obsah spalitelných látek ve směsi popílku a černého uhlí nebo koksu je do 30 % hmotn., pískové lože j v surovinové vsázce zastoupeno 25 až 90 % hmotn. a směs popílku a černého uhlí nebo koksu je v surovinové vsázce zastoupeno 10 až 75 % hmotn., vztaženo na sušinu. Způsob úpravy a žíhání surtovinové vsázky spočívá v tom, že do pískového lože předehřátého na teplotu alespoň 650 .degree.C se postupně vsypává směs popílku a černého uhlí nebo koksu a žíhá se při teplotě 650 až 1100 .degree.C.

Description

Surovinová vsázka pro žíhání popílků s vysokým obsahem spalitelných látek je tvořena směsí popílku, černého uhlí nebo koksu a pískového lože stabilizujícího teplotu žíhání, přičemž popílek je frakce až 2 mm a má obsah spalitelných látek vyšší než 15 % hmotn., černé uhlí je frakce až 4 mm, koks je frakce až 3 mm a pískové lože je tvořeno křemičitým pískem nebo sklovitou struskou frakce 1 až 6 mm, obsah černého uhlí nebo koksu ve směsi s popílkem je od 2,5 do 20 % hmotn., obsah spalitelných látek ve směsi popílku a černého uhlí nebo koksuje do 30 % hmotn., pískové lože j v surovinové vsázce zastoupeno 25 až 90 % hmotn. a směs popílku a černého uhlí nebo koksuje v surovinové vsázce zastoupeno 10 až 75 % hmotn., vztaženo na sušinu. Způsob úpravy a žíhání surtovinové vsázky spočívá v tom, že do pískového lože předehřátého na teplotu alespoň 650 °C se postupně vsypává směs popílku a černého uhlí nebo koksu a žíhá se při teplotě 650 až 1100 °C.

2>Ί3-19 • · · · · • · · · · · • · ····· · • · · · ·

Surovinová vsázka pro žíhání popílků

Oblast techniky

Vynález se týká surovinové vsázky pro žíhání popílků s vysokým obsahem spalitelných látek, prováděné v žíhací peci, přičemž popílky vznikly spalováním kvalitního černého uhlí v elektrárnách a teplárnách a způsob úpravy a žíhání surovinové vsázky.

Dosavadní stav techniky

Rada velkých elektráren a tepláren ve světě spaluje v jejid/kotlech velmi hodnotné antracitické černé uhlí, přičemž jako pevný zbytek spalování vznikají popílky, které se vyznačují velmi vysokým obsahem spalitelných látek, pohybujícím se v rozmezí od 18 až do 24 % hmotnostních, v některých případech i více.

Z hlediska využití tepelné energie ze spalitelných látek, které tento druh uhlí obsahuje, a která nakonec zůstává jako nedopal, zbytkové spalitelné látky v odpadním produktu spalování, v popílku, je takový způsob zpracování, spalování a využití uhlí, nedokonalý a neefektivní.

Navíc takovým způsobem zpracování vzniklé popílky nejsou, s ohledem na vysoký obsah nedopalu, vhodné ani jako přísada do betonů, ani jako vstupní surovina při výrobě pórobetonů a ukládají se na úložištích. Zřizování úložišť vyžaduje nemalé finanční prostředky, zabírá poměrně velké plochy půdy a je velkou zátěží z hlediska krajino tvorby a ekologie.

Úpravě popílků s velmi vysokým obsahem zbytkové spalitelné složky se v minulých letech věnovala výzkumná základna především v USA. Byla zde do praktického užití zavedena technologie úpravy popílků žíháním vlastním obsahem spalitelných látek, který se většinou pohyboval v rozmezí 12 až 16 % hmotnostních. Technologické zařízení na úpravu popílků je konstrukčně řešeno na principu klasického fluidního kotle, u nějž není použit žádný zvláštní — ·····” -2 ·♦ ·· ·· ··· 999 99 ložový materiál. Fluidní lože tvoří pouze tepelně upravovaný popílek, jak je například zřejmé z amerického patentu č.

Při žíhání popílků vlastním obsahem spalitelných látek se v USA zaměřili především na výrobu průmyslově použitelného nově vzniklého produktu.

Teplo, které vzniká a uvolňuje se při tomto úpravnickém procesu popílků jako odpadní, dosud nebylo využíváno.

Je to zřejmě dáno především vlastnostmi uhlí a technologií jeho spalování v elektrárnách a teplárnách v USA, kde odpadní popílky mají obsah spalitelných látek pouze v rozmezí od 12 do 18 % hmotnostních. Další nevýhodu těchto popílků je poměrně velké kolísání jejich zbytkového obsahu spalitelných látek. Při úpravě takových popílků žíháním vlastním obsahem spalitelných látek je pak nutné průběžně operativně měnit provozní stav žíhací pece, kdy při vyšším obsahu spalitelných látek v žíhaném popílku se jejich hodnota snižuje přídavkem popílku již vyžíhaného, který se takto vrací zpět do žíhacího zařízení. To ovšem není příliš efektivní způsob řízení provozního stavu žíhací pece. Jednak se tím v podstatě prodlužuje doba pobytu popílku v žíhací peci a jednak, z důvodu opětného ohřevu části již jednou vyžíhaného popílku, se snižuje množství využitelné tepelné energie, vznikající při žíhání samo výpalem jako odpadní teplo. Nevýhodou je rovněž poměrně značně investičně a provozně náročné technologické zařízení na úpravu popílků, konstrukčně řešené na principu klasického fluidního kotle.

V elektrárnách a v teplárnách v některých východních zemích, například na Slovensku, Ukrajině a v Rusku, v jednom případě ale také v České republice, v nichž se spaluje velice hodnotné antracitické černé uhlí, obsahuje odpadní popílek 25 až 30 % hmotnostních zbytkových spalitelných látek. Avšak ani zde není dosud uspokojivě vyřešeno zařízení pro efektivní žíhání popílku samovýpalem s tak vysokým obsahem zbytkových spalitelných látek, které by se především zaměřilo na účelné využití zvýšeného množství odpadního tepla vznikající při tomto žíhání.

Podstata vynálezu • · · ·

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje surovinová vsázka pro žíhání popílků s vysokým obsahem spalitelných látek, prováděné v žíhací peci, přičemž popílky vznikly spalováním kvalitního černého uhlí v elektrárnách a teplárnách a způsob úpravy a žíhání surovinové vsázky^ η a č n j í c í se tím, jp tvořena směsí popílku, černého uhlí nebo koksu a teplotu žíhání stabilizujícího pískového lože, přičemž popílek je frakce 0 až 2 mm a má obsah spalitelných látek vyšší než 15 % hmotnostních, černé uhlí je frakce 0 až 4 mm, koks je frakce 0 až 3 mm a pískové lože je tvořeno křemičitým pískem nebo sklovitou struskou frakce 1 až 6 mm, obsah černého uhlí nebo koksu ve směsi s popílkem je od 2,5 do 20 % hmotnostních, přičemž obsah spalitelných látek ve směsi popílku a černého uhlí nebo koksuje do 30 % hmotnostních, pískové lože je v surovinové vsázce zastoupeno 25 až 90 % hmotnostními a směs popílku a černého uhlí nebo koksuje v surovinové vsázce zastoupena 10 až 75 % hmotnostními, vše vztaženo na sušinu, přičemž popílek je vzat buďto přímo z provozu energetických zařízení, obvykle zachycený na elektrofíltrech a/nebo odtěžením a vytříděním ze složišť struskopopílkové směsi a žíhací pec je opatřena startovacím zdrojem tepelné energie.

Řešení podle vynálezu umožňuje efektivním způsobem žíhat vlastním obsahem spalitelných látek popílky s vysokým obsahem zbytkových spalitelných látek v hodnotách od 15 do 30 % hmotnostních, přičemž je efektivním způsobem získáváno k dalšímu využití poměrně značně velké a stabilizované množství odpadního tepla, uvolněného při žíhání.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Struskopopílková směs uložená desítky let na složišti se odtěží, vysuší a vytřídí. Tímto postupem se získá popílek o zrnitosti 0 až 1,5 mm, který je ve struskopopílkové směsi obsažen v množství 65 % hmotnostních a dále struska s velikostí zrna nad 1,5 mm. Obsah této frakce ve struskopopílkové směsi činí 45 % hmotnostních. Odtříděný popílek má obsah spalitelných látek 16 až 25 % hmotnostních. K připravenému popílku se přidává jemné antracitické černé uhlí frakce 0,5 až 2 mm, které obsahuje 85 až 95 % hmotnostních spalitelných látek, to vše vztaženo na sušinu.

• · < ·

V případě požadavku obsahu spalitelných látek ve směsi popílku a antracitického černého uhlí 30 % hmotnostních, je poměr míšení těchto dvou složek 86,8 % hmotnostních popílku s obsahem spalitelných látek 21 % hmotnostních a 13,2 % hmotnostních antracitického černého uhlí s obsahem spalitelných látek 89 % hmotnostních.

Tato směs je vsypávána do lože tvořeného křemičitým pískem frakce 2 až 4 mm a vyhřátého na teplotu 700 °C. Na počátku žíhání směsi vlastním obsahem spalitelných látek tvoří lože 90 % a směs 10 % hmotnostních. Tato směs popílku a uhlí je postupně do pískového lože přidávána až do hmotnostního poměru 65 % směsi a 35 % lože, vše vztaženo na sušinu. Průběžným přidáváním směsi do pískového lože a žíháním dochází k nárůstu teploty na 1 000 až 1 050 °C. Z původních 30 % hmotnostních obsahu spalitelných látek dochází vyžíháním k jejich snížení na 8 % hmotnostních a méně. Doba setrvání směsi popílku a uhlí v pískovém loži se pohybuje od 30 do 75 minut.

Nově získaný produkt je určen především k výrobě lehkého umělého kameniva agloporitu a dále k výrobě koncentrovaných popílkových suspenzí. Teplo získané při žíhání směsi vlastním obsahem spalitelných látek je využito k vysoušení struskopopílkové směsi odtěžené ze složiště a dále při výrobě struskobetonových tvárnic.

Příklad 2

Suchý popílek zachycovaný v elektrofíltrech s obsahem spalitelných látek 18 až 24 % hmotnostních a zrnitosti 0 až 1 mm je míchán s přídavkem drobné drti koksu frakce 0 až 2 mm, obsah spalitelných látek v této směsi je 85 % hmotnostních, vše vztaženo na sušinu. V případě, kdy je požadavek obsahu spalitelných látek ve směsi popílku a koksu 25 % hmotnostních, je poměr míšení 96, 8 % hmotnostních popílku s obsahem 23 % hmotnostních spalitelných látek a 3,2 % hmotnostních drobné frakce koksu s obsahem 85 % spalitelných látek.

Připravená směs popílku a koksuje vsypávána do lože z křemičitého písku frakce 2 až 5 mm, které je vyhřáté na teplotu 750 °C. V počátku žíhání směsi vlastním obsahem spalitelných látek tvoří lože 90 % a směs 10 % hmotnostních, připravená směs je v průběhu žíhání postupně přidávána až do obsahu 60 % hmotnostních, lože je zastoupeno 40 % hmo|tnostním$ái. V průběhu procesu žíhání dochází k nárůstu teploty až na 1 000 až 1 050 °C. Doba pobytu směsi v pískovém loži je 30 až 60 minut. Vyžíháním směsi popílku a drobného

·· ·· ·· • · · * · · • » · · · · • · ····· · c · · · · · o ······♦ koksu vlastním obsahem spalitelných látek se dosáhne snížení obsahu spalitelných látek v nově získaném produktu až na hodnotu 6 % hmotnostních.

Průmyslová využitelnost

Surovinová vsázka pro žíhání popílků podle tohoto vynálezu je vhodná pro žíhání popílků s vysokým obsahem zbytkových spalitelných látek v rozmezí od 15 do 30 % hmotnostních, vzniklých spalováním kvalitního černého uhlí v elektrárnách a teplárnách tak, že po vyžíhání popílků je v nich obsah spalitelných látek snížen na hodnotu do 8 % hmotnostních.

Způsob žíhání surovinové vsázky podle tohoto vynálezu poskytuje cíleně k dalšímu využití poměrně velké množství tepelné energie, která vzniká jako odpadní produkt při tomto technologickém postupu, avšak ve stabilním, regulovatelném množství. Takto získanou tepelnou energii lze využít zejména pro výrobu elektrické energie, k vytápění, k ohřevu teplé užitkové vody a k průmyslovým technologickým postupům.

Žíháním upravené popílky jsou vhodné především k výrobě lehkého umělého kameniva agloporitu, k výrobě kvalitních betonových směsí, stabilizátů a koncentrovaných popílkových suspenzí.

• í · • · • * «

« · · · · * · ·

Claims (8)

1. Surovinová vsázka pro žíhání popílků s vysokým obsahem spalitelných látek, prováděné v žíhací peci, přičemž popílky vznikly spalováním kvalitního černého uhlí v elektrárnách a teplárnách a způsob úpravy a žíhání surovinové vsázky, vyznačující se tím, že je tvořena směsí popílku, černého uhlí nebo koksu a teplotu žíhání stabilizujícího pískového lože, přičemž popílek je frakce 0 až 2 mm a má obsah spalitelných látek vyšší než 15 % hmotnostních, černé uhlí je frakce 0 až 4 mm, koks je frakce 0 až 3 mm a pískové lože je tvořeno křemičitým pískem nebo sklovitou struskou frakce 1 až 6 mm, obsah černého uhlí nebo koksu ve směsi s popílkem je od 2,5 do 20 % hmotnostních, přičemž obsah spalitelných látek ve směsi popílku a černého uhlí nebo koksuje do 30 % hmotnostních, pískové lože je v surovinové vsázce zastoupeno 25 až 90 % hmotnostními a směs popílku a černého uhlí nebo koksuje v surovinové vsázce zastoupena 10 až 75 % hmotnostními, vše vztaženo na sušinu, přičemž popílek je vzat buďto přímo z provozu energetických zařízení, obvykle zachycený na elektrofiltrech a/nebo odtěžením a vytříděním ze složišť struskopopílkové směsi a žíhací pec je opatřena startovacím zdrojem tepelné energie.

2. Způsob úpravy a žíhání surovinové vsázky podle nároku 1, vyznačující se tím, že do pískového lože, předehřátého startovacím zdrojem tepelné energie na teplotu alespoň 650 °C, se počne postupně vsypávat směs popílku a černého uhlí nebo koksu, která se v pískovém loži žíhá při teplotě v rozsahu od 650 do 1100 °C, přičemž stanovená výše teploty žíhání a délka doby žíhání se reguluje poměrem obsahu popílku a černého uhlí nebo koksu ve směsi, především v závislosti na obsahu spalitelných látek v popílku, popílek, u nějž byl žíháním obsah spalitelných látek snížen na požadovanou hodnotu, se z žíhací pece odvádí a je postupně v žíhací peci doplňován novou směsí popílku a černého uhlí nebo koksu, přičemž pískové lože v žíhací peci zůstává a podle potřeby se jen doplňuje o úbytek vzniklý během provozu žíhací pece.

3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že v počátku žíhání směsi vlastním obsahem spalitelných látek tvoří lože až 90 % hmotnostních a směs popílku a černého uhlí alespoň 10 % hmotnostních surovinové vsázky, vztaženo na sušinu, po stabilizaci žíhacího ♦ ♦ • · • ·· • · ♦ ** · -* »» procesu se podíl směsi popílku a černého uhlí nebo koksu v surovinové vsázce udržuje na hodnotách v rozmezí od 50 do 75 % hmotnostních.

4. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že obsah spalitelných látek ve vyžíhaném popílku bude nejvýše 8 % hmotnostních, vztaženo na sušinu.

5. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 2 až 3, vyznačující se tím, že alespoň část popílku pro žíhání se získá odtěžením, vysušením a vytříděním struskopopílkové směsi uložené na složišti.

6. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 2 až 4, vyznačující se tím, že směs popílku a černého uhlí nebo koksu se před přivedením do pískového lože žíhací pece předehřeje na teplotu 200 až 500 °C.

7. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 2až5, vyznačující se tím, že odpadní teplo vzniklé při žíhání popílku samo výpalem se dále využije, s výhodu alespoň k některému z následujících účelů:

a) k vysušení ze složišť odtěžené struskopopílkové směsi, před jejím vytříděním na popílek a strusku,

b) k předehřátí směsi popílku a černého uhlí nebo koksu před jejím přivedením do pískového lože žíhací pece k žíhání,

c) k energetickým účelům, zejména

- kvýrobě elektrické energie

- k vytápění

- k ohřevu teplé užitkové vody,

d) k průmyslovým technologickým postupům.

8. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 2 až 7, vyznačující se tím, že vyžíhaný popílek se vytřídí na frakce 0 až 0,5 mm a 0,5 až 2,0 mm.