PL164145B1

PL164145B1 - Method I device for briquetting of fine coal and the resulting briquette

Info

Publication number: PL164145B1
Application number: PL28406090A
Authority: PL
Inventors: Joseph W Davidson; Geoffrey Blackmore; Gerald Blackmore; Karl R Komarek
Original assignee: Coalcorp Inc
Priority date: 1990-02-28
Filing date: 1990-02-28
Publication date: 1994-06-30
Also published as: PL284060A1

Abstract

1 Sposób brykietowania miału węglowego, znamlenny tym, ze suszy się wsad węglowy, usuwając wodę mlędzyfazową 1 podgrzewając substancję do temperatury od około 75 do 200°C w redukującym środowisku gazowym, prasuje się substancję do osiągnięcia przez nią skupionej formy pod ciśnieniem od 183 do 305 MPa, w takim samym środowisku, powodując plastyczne płynięcie mlędzyfazowych powierzchni ziaren 1 utworzenie spójnego ciała, a następnie chłodzi się powstały produkt clo temperatury nlzszeJ od jego temperatury samozapłonu 15. Urządzenia do brykietowania miału węglowego do zwartej postaci o odporności na nacisk rzędu 120 do 130 funtów na cal2 (0,73 do 0,79 MPa) 1 lepszych możliwościach manipulowania, znamienne tym, ze składa się z wysokociśnieniowej matrycowej prasy walcowej wywierającej ciśnienia od około 30000 psi do 50000 psi (183 do około 305 MPa), generatora gazu wytwarzającego gorący gaz redukujący pod ciśnieniem procesu suszenia pneumatycznego, wyższego od atmosferycznego, urządzenia suszącego, w którym następuje wymiana ciepła pomiędzy tym gorącym gazem redukującym a substancją wsadową, urządzenia wsadowego do podawania substancji wsadowej do prasy 1 przesyłania substancji wsadowej do urządzenia suszącego, wraz z możliwością ominięcia przez część wsadu prasy, oraz. urządzenia chłodzącego do chłodzenia zwartej postaci do warunków uniemożliwiających samozapłon. 24 Brykiet, znamienny tym, że stanowi prasowaną substancję złożoną z cząstek węgla uformowanych 1 stopionych.,..1. A method of briquetting fine coal, comprising drying the coal charge by removing interfacial water, heating the substance to a temperature of about 75 to 200°C in a reducing gaseous environment, pressing the substance to a compacted form under a pressure of about 183 to 305 MPa in the same environment, causing plastic flow of the interfacial grain surfaces to form a coherent body, and then cooling the resulting product to a temperature lower than its autoignition temperature. 15. An apparatus for briquetting fine coal to a compacted form with a pressure resistance of about 120 to 130 pounds per square inch (0.73 to 0.79 MPa) and improved handling, characterized in that it comprises a high-pressure die-roll press exerting pressures of about 30,000 psi to 50,000 psi. (183 to approximately 305 MPa), a gas generator producing hot reducing gas at a pressure of the pneumatic drying process higher than atmospheric pressure, a drying device in which heat exchange occurs between the hot reducing gas and the feedstock, a feedstock device for feeding the feedstock to the press and transferring the feedstock to the drying device, with the possibility of part of the feedstock bypassing the press, and a cooling device for cooling the compacted form to conditions that prevent spontaneous combustion. 24. Briquette, characterized in that it is a compressed substance composed of formed and melted carbon particles.

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do prowadzenia procesu, wyposażone według wynalazku w suszarkę pneumatyczną z palnikiem pracującym na bogatym paliwie w celu wytworzenia atmosfery redukującej i dmuchawę dla podniesienia ciśnienia powyżej atmosferycznego, aby wykluczyć przedostawanie się powietrza do wewnątrz.The subject of the invention is a device for carrying out the process, equipped according to the invention with a pneumatic dryer with a burner operating on rich fuel to create a reducing atmosphere and a blower to raise the pressure above atmospheric to exclude the ingress of air into the interior.

Korzystny rodzaj suszarki pneumatycznej jest wyposażony w komorę mieszania gorącego gazu zamontowaną na skierowanej do góry rurze, dmuchawę cyrkulującą i sprężającą gaz i urządzenie do zawracania określonej ilości gazów wylotowych do gorącej komory mieszania, urządzenie do oddzielania ciała stałego od gazów wylotowych, urządzenie prasujące do prasowania oddzielonych ciał stałych w określoną bryłę i urządzenie chłodzące sprasowane ciało stałe do określonej temperatury, poniżej temperatury jego samozapłonu.A preferred type of flash dryer is equipped with a hot gas mixing chamber mounted on an upwardly directed pipe, a blower for circulating and compressing the gas and a device for returning a predetermined amount of exhaust gases to the hot mixing chamber, a device for separating the solid from the exhaust gases, a pressing device for pressing the separated solids into a predetermined solid, and a device for cooling the pressed solid to a predetermined temperature below its auto-ignition temperature.

Stosowana prasa może posiadać, jako dodatek do dwuwalcowej prasy wysokociśnieniowej, wstępnie prasujące urządzenie ślimakowe.The press used may have, in addition to the two-roll high-pressure press, a pre-pressing screw device.

Prowadzenie niniejszego procesu w poniżej opisanych warunkach powinno dać skonsolidowane brykiety z utwardzoną powierzchnią o względnie małej porowatości. Prasowanie w pożądanej temperaturze i zakresie ciśnień sprzyja plastycznemu płynięciu i polepsza wytrzymałość i odporność brykietów. W zalecanym przypadku temperaturę wsadu podnosi się do wysokości pozwalającej na całkowicie plastyczne płynięcie w brykiecie przy formowaniu wysokociśnieniowym, co daje optymalną wytrzymałość i odporność po chłodzeniu. Rzeczywista wytrzymałość rośnie w czasie starzenia w niskiej temperaturze, zapewne w wyniku zjawisk chemicznych zaindukowanych w produkcie w czasie procesu.Carrying out this process under the conditions described below should produce consolidated briquettes with a hardened surface and relatively low porosity. Pressing at the desired temperature and pressure range promotes plastic flow and improves the strength and resistance of the briquettes. In the preferred case, the batch temperature is raised to a level that allows for full plastic flow within the briquette during high-pressure forming, which ensures optimal strength and resistance after cooling. Actual strength increases during low-temperature aging, likely due to chemical processes induced in the product during the process.

Rzeczywistą osiąganą odporność i wytrzymałość można określić w próbach wytrzymałości na uderzenie i kruszenie. Taką typową próbą może być próba zrzucenia pojedynczych brykietów z wysokości 4,5 do 6 metrów na płaską betonową powierzchnię i próba kruszenia pod obciążeniem sztywną płytą o określonych rozmiarach. Pożądane jest stosowanie nacisków tak dużych jak 0,7 do 1,0 MPa, a w próbie zrzucenia brykiety nie powinny się rozpadać.The actual resistance and strength achieved can be determined by impact and crushing tests. Typical tests include dropping individual briquettes from a height of 4.5 to 6 meters onto a flat concrete surface and crushing them under load with a rigid plate of specified dimensions. It is desirable to apply pressures as high as 0.7 to 1.0 MPa, and the briquettes should not shatter during the drop test.

Zalecany wsad składa się z czystego miału węgla kamiennego, którego przydatność do niniejszego procesu bada się w serii testów.The recommended feedstock consists of pure hard coal dust, the suitability of which for this process is tested in a series of tests.

Wilgotność brykietów według niniejszego wynalazku jest równa lub mniejsza niż naturalna wilgotność wsadu. Wilgotność naturalna wsadu macierzystego to wilgotność po usunięciu całego nadmiaru wody w sposób znany w praktyce laboratoryjnej.The moisture content of the briquettes according to the present invention is equal to or less than the natural moisture content of the feedstock. The natural moisture content of the parent feedstock is the moisture content after all excess water has been removed in a manner known in laboratory practice.

Można uważać, że poza przetwarzaniem miału węgla kamiennego niniejszy proces i urządzenie, lub ich modyfikacje, można stosować do brykietowania niskojakościowego miału podbitumicznego, otrzymując brykiety o polepszonych, względem substratu właściwościach, to jest mniejszej wilgotności, większej wartości opałowej, mniejszej skłonności do samozapłonu i lepszej wytrzymałości.It can be considered that, in addition to the processing of hard coal dust, the present process and device, or their modifications, can be used for briquetting low-quality sub-bituminous dust, obtaining briquettes with improved properties relative to the substrate, i.e. lower moisture content, higher calorific value, lower tendency to spontaneous combustion and better strength.

Doświadczenie wykazało, że w warunkach podawania całkowicie suchego węgla kamiennego o wilgotności poniżej 1% można prowadzić brykietowanie w temperaturze wsadu około 75°C. Oczywiście takie brykiety mają mniejszą wytrzymałość i wodoodpomość. Można jednak w ten sposób rozwiązać problem rozdmuchiwanych przez wiatr hałd.Experience has shown that when fed with completely dry hard coal with a moisture content below 1%, briquetting can be carried out at a charge temperature of approximately 75°C. Naturally, such briquettes are less durable and less water-resistant. However, this approach can solve the problem of wind-blown piles.

Z uwagi na względny brak substancji bitumicznych w antracycie i innych węglach twardych wsad z takiego wysokojakościowego węgla może nie dawać tak dobrego produktu, jak wsad z węgla niżej bitumicznego.Due to the relative lack of bituminous substances in anthracite and other hard coals, a feed from such high-grade coal may not produce as good a product as a feed from lower-grade coal.

Opisany tu proces zastosowano bezpiecznie i z powodzeniem, w opisany sposób, dla wsadu z czystego przemytego miału węgla kamiennego, otrzymując brykiety o ulepszonych cechach. W przypadku w pełni plastycznie płynących brykietów, gdy połączenie temperatury i ciśnienia spowodowało płynięcie plastyczne w całym przekroju poprzecznym formowanego brykietu, tendencja do wchłaniania przez nie wody ulegała poważnemu ograniczeniu lub znikała.The process described here was safely and successfully applied, in the manner described, to a feedstock of clean, washed hard coal dust, producing briquettes with improved characteristics. In the case of fully plastically flowing briquettes, when the combination of temperature and pressure caused plastic flow throughout the entire cross-section of the formed briquette, the tendency for water absorption was significantly reduced or completely eliminated.

Uzyskanie utwardzenia powierzchniowego, gdy brykiet jest pokryty spójną, jednorodną i niespękaną powłoką, znacznie obniża tendencję do wchłaniania wody i podwyższa tym samym wartość brykietów.Obtaining surface hardening, when the briquette is covered with a consistent, homogeneous and crack-free coating, significantly reduces the tendency to absorb water and thus increases the value of the briquettes.

Można także osiągnąć pewne korzyści stosując tylko wybrane elementy, a nie cały niniejszy opisany proces. Tak więc zastosowanie sterowania dopływem tlenu, recyrkulacji gazu, ciśnieniowej suszarki pneumatycznej do suszenia i ogrzewania, pewnych typów węgla może być samo z siebie elementem nowatorskim, tak jak jest nim zastosowanie bezpośredniej wymiany ciepła pomiędzy gorącym, wytworzonym produktem węglowym i wilgotnym wsadem o temperaturze pokojowej, mające na celu jednoczesne ochłodzenie produktu i wstępne ogrzanie wsadu metodą bezpośredniej wymiany ciepła. Testy przeprowadzone na instalacji badawczej pozwoliły na wytworzenie brykietów o obu przekrojach owalnych i o rozmiarach 2,5 cm na 1,8 cm naCertain benefits can also be achieved by using only selected elements, rather than the entire process described here. Therefore, the use of oxygen control, gas recirculation, and a pressurized air dryer for drying and heating certain types of coal can be innovative in itself, as is the use of direct heat exchange between the hot, produced coal product and a moist charge at room temperature, aimed at simultaneously cooling the product and preheating the charge by direct heat exchange. Tests conducted on the research installation allowed the production of briquettes with both oval cross-sections and dimensions of 2.5 cm by 1.8 cm on

1,2 cm.1.2 cm.

Należy podkreślić, co potwierdza także doświadczenie instalacji w przemyśle węglowym, że działanie suszarko-podgrzewacza pod ciśnieniem niższym od atmosferycznego powoduje przedostawanie się powietrza do jego wnętrza, co grozi wybuchem.It should be emphasized, as confirmed by the experience of installations in the coal industry, that the operation of a dryer-heater at a pressure below atmospheric pressure causes air to penetrate into its interior, which may result in an explosion.

W procesie, według niniejszego wynalazku, możliwe jest zastosowanie rozdrobnionego wapienia lub innego wapniowego lub dolomitowego, zasadowego dwuzasadowego minerału w celu przechwytywania w postaci siarczanów dwutlenku siarki wytwarzanego przy spalaniu paliwa i zmniejszenia jego emisji. Uważa się za możliwe dodawanie do 5% wagowych, w przeliczeniu na wapń, takiego dwuzasadowego minerału.In the process of the present invention, it is possible to use crushed limestone or other calcareous or dolomitic dibasic mineral to capture sulfur dioxide produced by fuel combustion in the form of sulfates and reduce its emissions. It is contemplated that up to 5% by weight, calculated as calcium, of such dibasic mineral may be added.

Przedmiot wynalazku przedstawiono na rysunku na którym fig. 1 jest schematycznym widokiem bocznym urządzenia brykietującego według niniejszego wynalazku; fig. 2 jest schematem blokowym przepływów w procesie według niniejszego wynalazku i fig. 3 przedstawia widok typowych brykietów i przekrojów brykietów w różnych stadiach formowania.The subject of the invention is shown in the drawing, in which Fig. 1 is a schematic side view of a briquetting device according to the present invention; Fig. 2 is a block diagram of the flows in the process according to the present invention and Fig. 3 shows a view of typical briquettes and cross-sections of briquettes at various stages of formation.

Zgodnie z fig. 1 urządzenie brykietujące 10 składa się z generatora gorącego gazu 12 z palnikiem 14 i komorą spalania 16. Palnik 14 zawiera dmuchawę powietrzną 18 z regulowaną przepustnicą wlotową 20, regulowaną przepustnicą wylotową 22 i miernikiem wypływu 24, który kontroluje objętość i ciśnienie powietrza dostarczanego do palnika 14.According to Fig. 1, the briquetting apparatus 10 comprises a hot gas generator 12 with a burner 14 and a combustion chamber 16. The burner 14 comprises an air blower 18 with an adjustable inlet damper 20, an adjustable outlet damper 22 and an outlet meter 24 that monitors the volume and pressure of air supplied to the burner 14.

Dmuchawa powrotna 26 połączona jest wlotem 28 z komorą gorącego gazu 17 i wyposażona jest w miernik przepływu i ciśnienia 29 kontrolujący przepływ zawracanego gazu. Regulator ciśnienia i wypływu 22, odpowiednio na wlocie i wylocie dmuchawy 26 ułatwiają sterowanie ilością i ciśnieniem gazu zawracanego dmuchawą 26 do wlotu 28.The return blower 26 is connected via inlet 28 to the hot gas chamber 17 and is equipped with a flow and pressure meter 29 to control the flow of the returned gas. A pressure and discharge regulator 22 at the inlet and outlet of the blower 26, respectively, facilitates control of the amount and pressure of gas returned by the blower 26 to the inlet 28.

Rura odparowująca 30 suszarki pneumatycznej wystaje pionowo z komory mieszania 17 i łączy się dolnym końcem z trójnikiem 32 połączonym ze ślimacznicą 34 podającą wsad i zasobnikiem wyrównawczym wsadu 36. Góma część rury 30 łączy się rurą 40 z oddzielaczem cyklonowym 38.The flash dryer evaporation tube 30 extends vertically from the mixing chamber 17 and is connected at its lower end to a T-piece 32 connected to the feed screw 34 and the feed equalization hopper 36. The upper part of the tube 30 is connected by a tube 40 to the cyclone separator 38.

Oddzielacz cyklonowy 38 zawiera na swym dolnym wylocie obrotową śluzę powietrzną 42 służącą do przepuszczania osuszonego wsadu i niewielkiej ilości nośnika gazowego zapewniającego obojętną atmosferę transportu suchego ogrzanego węgla do przenośnika 44. Łączy się on ze wstępnie pracującą ślimacznicą 45 z dwuwalcową prasą brykietującą 46 najlepiej typu wysokociśnieniowego, jak wytwarzana przez K. R. Komarek, Inc. w Elk Grove, Illinois, St. Zjedn. Ameryki. Ślimacznica 48 transportująca nadwyżkę wsadu łączy linię 44 z połączonym transportem ślimakowym i podgrzewaczem wsadu, a także ochładzaczem produktu 50. Wylot prasy brykietującej 56 łączy się z przenośnikiem wsadu 50 odbierającym gorące brykiety. Lej recyklu brykietów 60 otrzymuje część brykietów w celu ich pokruszenia i zawrócenia ślimacznicą 62 przez rozdrabniacz 64 na przenośnik 50.Cyclone separator 38 includes at its lower outlet a rotating airlock 42 for passing dried charge and a small amount of carrier gas to provide an inert atmosphere for transporting the dry heated coal to conveyor 44. It connects to a pre-operating screw 45 with a two-roll briquetting press 46, preferably of the high-pressure type, such as manufactured by K. R. Komarek, Inc. of Elk Grove, Illinois, U.S.A. The surplus charge conveying screw 48 connects line 44 with a combined screw conveyor and charge heater, and product cooler 50. The briquetting press outlet 56 connects to a charge conveyor 50 receiving the hot briquettes. The briquette recycling hopper 60 receives some of the briquettes for crushing and returning them via the screw 62 through the shredder 64 to the conveyor 50.

Oddzielacz sitowy 66 na wylocie przenośnika wsadu 50 otrzymuje wstępnie ogrzany wsad z leja wsadowego 52 wraz z bocznym strumieniem wsadu 48, gorącymi brykietami i nadwyżką wsadu z prasy brykietującej 46 i pokruszonymi brykietami z rozdrabniacza 64. Oddzielacz 66 będący oddzielaczem bębnowym lub innego typu, oddziela częściowo ochłodzone brykiety do rynny zsypowej 70, a pozostałość wstępnie ogrzanego miału z przenośnika 50 na przenośnik 72, zasilający zasobnik wyrównawczy 36.A screen separator 66 at the outlet of the charge conveyor 50 receives preheated charge from the charge hopper 52 together with a side feed stream 48, hot briquettes and surplus charge from the briquetting press 46 and crushed briquettes from the shredder 64. The separator 66, being a drum or other type of separator, separates the partially cooled briquettes to a discharge chute 70 and the remainder of the preheated fines from the conveyor 50 to a conveyor 72 feeding the equalizing hopper 36.

Część tak otrzymanych brykietów zawraca się do leja zawracania brykietów 60, a stamtąd do rozdrabniacza 64.Some of the briquettes thus obtained are returned to the briquette return hopper 60 and from there to the crusher 64.

Wirowy wylot z cyklonowego rozdzielacza 38 skierowany jest do góry i łączy się poprzez trójnik 77 z wylotem gazu 74 i rurą zawierającą 76. Rura ta prowadzi do dmuchawy zawracającej 26.The swirl outlet from the cyclone distributor 38 is directed upwards and connects via a T-piece 77 to the gas outlet 74 and the containing pipe 76. This pipe leads to the recirculating blower 26.

Rozdziału gazu wylotowego z cyklonu na wylot gazu 74 i rurę zawracającą 76 dokonuje przepustnicą 78 zainstalowana na zbiorniku gazu odlotowego 74 za trójnikiem 77.The distribution of the exhaust gas from the cyclone to the gas outlet 74 and the return pipe 76 is carried out by a throttle 78 installed on the exhaust gas tank 74 downstream of the T-piece 77.

164 145164 145

Podukład regulacji temperatury 80 składa się z chłodzącego wtryskiwacza wody 82 umieszczonego w rurze odparowującej 30. Rura 84 zasilająca w wodę przez zawór regulacyjny 86 łączy się ze źródłem wody. Przedstawiono także pompę wody 88, zasilaną ze źródła wody (nie pokazanego). Czujnik temperatury 90 w rurze 40 steruje regulatorem 92 z zadajnikiem nastawy 94. Sygnał streujący 96 jest połączony z zaworem regulatora przepływu wody 86 i pompą wody 88, sterując jej przepływem.Temperature control subsystem 80 comprises a cooling water injector 82 disposed in evaporation tube 30. A water supply tube 84 is connected to a water source via a control valve 86. A water pump 88 is also shown, supplied by a water source (not shown). A temperature sensor 90 in tube 40 controls a controller 92 with a setpoint adjuster 94. A control signal 96 is connected to a water flow control valve 86 and a water pump 88 to control the flow thereof.

W czasie pracy układu wilgotny wsad podaje się do leja 52. Ślimacznica wsadu 54 umieszcza wilgotny wsad na przenośniku 50, który w instalacji pilotowej jest także ślimacznicą.During system operation, the wet charge is fed into hopper 52. The charge screw 54 places the wet charge on conveyor 50, which in the pilot plant is also a screw.

Przenośnik 50 otrzymuje także z bocznego przenośnika 48 nadwyżkę wysuszonego wsadu ponad potrzeby prasy 46. Podawanie suchego wsadu do prasy 46 przenośnikiem ślimakowym 44 i prasującym 45 pozwala na wytworzenie brykietów w prasie 46 i przeniesienie gorących brykietów z nadwyżką wsadu z prasy 46 wylotem 56 na przenośnik 50.The conveyor 50 also receives from the side conveyor 48 the excess of dried charge over the needs of the press 46. Feeding the dry charge to the press 46 via the screw conveyor 44 and the pressing conveyor 45 allows for the production of briquettes in the press 46 and the transfer of hot briquettes with the excess charge from the press 46 through the outlet 56 to the conveyor 50.

Przenośnik 50, typu ślimakowego, służy do, mieszania gorących brykietów, bocznego strumienia gorącego osuszonego wsadu i wsadu chłodnego, dzięki czemu zachodzi korzystna wymiana ciepła. Zawartość przenośnika 50 uzupełnia się poprzez lej samowyładowawczy 60 i rozdrabniacz brykietów 64 zawracanymi pokruszonymi brykietami, pomagającymi w procesie aglomeracji cząstek.The screw-type conveyor 50 is used to mix the hot briquettes, the side stream of hot dried feedstock, and the cool feedstock, thereby providing favorable heat exchange. The contents of the conveyor 50 are replenished via the hopper 60 and briquette crusher 64 with recycled crushed briquettes, which aid in the particle agglomeration process.

Mieszaninę wilgotnego wsadu, suchej rozdrobnionej substancji, gorących brykietów i pokruszonych brykietów transportuje się przenośnikiem 50 na sito oddzielacza 66. W czasie mieszania i transportu brykiety ulegają ochłodzeniu do temperatury poniżej temperatury samozapłonu dzięki bezpośredniej wymianie ciepła na przenośniku z pozostałymi składnikami mieszaniny, które ogrzewają się dzięki temu wstępnie przed podaniem ich do suszarko-podgrzewacza.The mixture of moist charge, dry crushed substance, hot briquettes and crushed briquettes is transported by conveyor 50 to the separator sieve 66. During mixing and transport, the briquettes are cooled to a temperature below the auto-ignition temperature due to direct heat exchange on the conveyor with the remaining components of the mixture, which are thus preheated before being fed to the dryer-heater.

Po oddzieleniu ochłodzonych brykietów odbiera się je do zmagazynowania zsypem 70. Wstępnie ogrzany przesiew z sita 66, pozostałość substancji dostarczonej przenośnikiem ślimakowym 50 zawraca się przenośnikiem 72 do zasobnika wyrównawczego 36.After separation of the cooled briquettes, they are collected for storage through the chute 70. The preheated screenings from the sieve 66 and the remaining material supplied by the screw conveyor 50 are returned by the conveyor 72 to the equalizing hopper 36.

Ślimacznica wsadowa 34 podaje częściowo osuszony i ogrzany wsad z zasobnika wyrównawczego 36 do trójnika 32 w pobliżu dna rury odparowującej 30.The feed screw 34 feeds the partially dried and heated feed from the equalizing tank 36 to the tee 32 near the bottom of the evaporation tube 30.

Gorące gazy o dużej prędkości z komory mieszania 17 porywają cząstki wsadu i przemieszczają je szybko w górę rury 30, przez rurę 40 do oddzielacza cyklonowego 38, gdzie ogrzane i osuszone cząstki oddziela się od gazu.The hot, high velocity gases from the mixing chamber 17 entrain the feed particles and move them rapidly up the pipe 30, through the pipe 40 to the cyclone separator 38 where the heated and dried particles are separated from the gas.

Początkowe porywanie wsadu wprowadzanego z trójnika 32 w strumień gorącego gazu w rurze odparowującej 30 można ułatwić przy pomocy dyszy Venturiego (nie pokazanej) umieszczonej bezpośrednio pod trójnikiem 32.The initial entrainment of the feed introduced from tee 32 into the hot gas stream in vaporization tube 30 may be facilitated by a Venturi nozzle (not shown) positioned immediately below tee 32.

Po oddzieleniu od strumienia gorącego gazu w oddzielaczu cyklonowym 38 osuszone, gorące cząstki przechodzą w dół przez zamknięcie powietrza 42, poniżej którego zawracaną część strumienia przechwytuje się ślimacznicą 48 na przenośnik 50, jak to opisano powyżej. Ślimacznica 44 podaje dostateczną ilość gorącego suchego wsadu, aby zapełnić ślimacznicę wstępnego prasowania 45 i zapewnić maksymalną wydajność prasy 46.After separation from the hot gas stream in cyclone separator 38, the dried, hot particles pass down through air enclosure 42, below which the recycled portion of the stream is captured by screw 48 onto conveyor 50, as described above. Screw 44 feeds a sufficient quantity of hot, dry feed to fill pre-press screw 45 and ensure maximum press capacity 46.

Jeśli chodzi o obieg gazów w procesie, to powietrze dostaje się do systemu przez dmuchawę 18, przechodzi do palnika 14 i komory spalania 16 wraz z paliwem. Przepustnica wlotowa 20, przepustnica 22 i dopływ paliwa są regulowane w celu uzyskania warunków nadmiaru paliwa i niedomiaru tlenu (mniej niż stechiometrycznej ilości tlenu) w komorze spalania 16 i komorze mieszania 17.In terms of gas circulation in the process, air enters the system through blower 18 and passes to burner 14 and combustion chamber 16 along with fuel. Inlet throttle 20, throttle 22, and fuel supply are regulated to achieve conditions of excess fuel and oxygen deficiency (less than stoichiometric amount of oxygen) in combustion chamber 16 and mixing chamber 17.

Tak otrzymane gorące spaliny zawierają śladowe ilości tlenku węgla tak zwany gaz redukujący bez nadmiaru powietrza, który nie dostarcza tlenu i nie podtrzymuje spalania.The hot exhaust gases thus obtained contain trace amounts of carbon monoxide, the so-called reducing gas without excess air, which does not supply oxygen and does not support combustion.

Gaz zawracany z oddzielacza cyklonowego 38 rurą 76 i dmuchawą 26 przechodzi także do komory mieszania 17. Gaz ten ma taki sam skład chemiczny jak gaz otrzymywany z komory spalania 16, jeśli chodzi o zawartość wolnego tlenu i może być uważany za gaz redukujący (to jest nie utleniający). Jednak zawracany gaz zawiera znacznie więcej pary wodnej odparowanej z suszarki pneumatycznej rurą 30.The gas returned from cyclone separator 38 through pipe 76 and blower 26 also passes to mixing chamber 17. This gas has the same chemical composition as the gas obtained from combustion chamber 16 in terms of free oxygen content and can be considered a reducing gas (i.e., not oxidizing). However, the returned gas contains significantly more water vapor evaporated from the flash dryer through pipe 30.

Ilość gazu opuszczającego proces w jednostce czasu powinna być tylko taka, aby zapewnić tylko usunięcie wilgoci z suszącego się wilgotnego wsadu i produktów spalania z palnika 14.The amount of gas leaving the process per unit of time should be only such as to ensure the removal of moisture from the drying wet charge and combustion products from the burner 14.

Wsad podawany do procesu zawiera zwykle około 20 do 30% wagowych wody i jest suszony do poziomu naturalnej wilgotności przetwarzanego gatunku węgla, co dla większości węgli kamiennych oznacza około 2% wagowych lub mniej wody.The feedstock fed to the process typically contains about 20 to 30% water by weight and is dried to the natural moisture content of the coal being processed, which for most hard coals is about 2% water by weight or less.

Obecność gazu redukującego w obiegu gazowym pod ciśnieniem wyższym od atmosferycznego dzięki pracy dmuchaw 18 i 26 całkowicie zabezpiecza przed przedostawaniem się powietrza, a więc nie zachodzi w systemie spalanie gorących substancji, nawet jeśli ich temperatura przekroczy ich temperaturę samozapłonu.The presence of reducing gas in the gas circuit at a pressure higher than atmospheric pressure thanks to the operation of blowers 18 and 26 completely prevents the ingress of air, so there is no combustion of hot substances in the system, even if their temperature exceeds their self-ignition temperature.

Wymiana ciepła pomiędzy gorącym produktem i chłodniejszym wsadem i recyrkulacja gorącego gazu redukującego z oddzielacza, mają swój wkład w wydajność procesu. Wydajność tę można jeszcze zwiększyć doprowadzając do wymiany ciepła pomiędzy wylotowymi gazami i wchodzącym do dmuchawy 18 powietrzem o temperaturze pokojowej przed usunięciem gazów przez układ filtrów (nie pokazany), na przykład workowych do atmosfery.Heat exchange between the hot product and the cooler feed and recirculation of the hot reducing gas from the separator contribute to the efficiency of the process. This efficiency can be further enhanced by heat exchange between the exhaust gases and the room temperature air entering blower 18 before the gases are discharged through a filter system (not shown), such as a baghouse, to the atmosphere.

Rozruch i praca systemu jest ułatwiana przez układ wtrysku wody 80, który pozwala na regulację temperatury strumienia gazów w rurze odparowującej 30. Układ można uruchomić bez wsadu uruchamiając cyrkulację gazu i regulując pracę generatora gazu 12 aż do ustabilizowania temperatury w warunkach obciążenia odparowaniem wody naśladującym normalne warunki pracy. Następnie rozpoczyna się wprowadzanie wsadu i zwiększa się jego ilość zmniejszając jednocześnie ilość wody dostarczanej do rury 30 układem wprowadzania 80 aż do osiągnięcia wytwarzania suchej substancji, utrzymując wciąż stałe zapotrzebowanie energetyczne systemu.Start-up and operation of the system is facilitated by a water injection system 80, which allows for the regulation of the gas stream temperature in the vaporization tube 30. The system can be started without a charge by starting the gas circulation and regulating the operation of the gas generator 12 until the temperature stabilizes under water vaporization load conditions that mimic normal operating conditions. Charge injection is then initiated and the charge quantity is increased while simultaneously reducing the amount of water supplied to the tube 30 through the injection system 80 until dry matter production is achieved, while maintaining a constant energy requirement for the system.

Zgodnie z fig. 2 można wyróżnić szereg etapów procesu, takich jak kierowanie węgla, kierowanie powietrza, regulacja chłodzenia wodnego i wymiana ciepła, które w sumie tworzą proces według niniejszego wynalazku.Referring to Figure 2, a number of process steps can be distinguished, such as carbon routing, air routing, water cooling control, and heat exchange, which together constitute the process of the present invention.

Podawany wilgotny wsad wchodzi do procesu do bloku 100 (patrz START) i jest przemieszczany do przenośnika ślimakowego 50 (blok 102), gdzie miesza się z nadwyżką suchego wsadu (blok 104), z gorącymi brykietami (z bloku 106) i zawracanymi kruszonymi brykietami (z bloku 108), po czym na skutek wymiany ciepła brykiety (z bloku 103) ochładzają się, a wsad ulega częściowemu osuszeniu i ogrzaniu.The supplied wet charge enters the process into block 100 (see START) and is moved to the screw conveyor 50 (block 102), where it is mixed with the excess dry charge (block 104), with hot briquettes (from block 106) and with recycled crushed briquettes (from block 108), after which, as a result of heat exchange, the briquettes (from block 103) cool down and the charge is partially dried and heated.

Ochłodzone brykiety oddziela się od mieszanego, ogrzanego wsadu, który zawiera teraz pokruszone brykiety i nadwyżkę wsadu.The cooled briquettes are separated from the mixed, heated charge, which now contains crushed briquettes and excess charge.

Wybraną ilość brykietów oddziela się w bloku 112 i zawraca do bloku 108. Większość brykietów przechodzi jako produkt (blok 113), do KOŃCA cyklu.A selected number of briquettes are separated in block 112 and returned to block 108. Most of the briquettes pass as product (block 113) until the END of the cycle.

Wstępnie ogrzany wsad przenosi się i miesza w bloku 114, w leju samowyładowawczym 36 i przenosi go (blok 116) do pneumatycznej suszarki 30 przez trójnik 32, gdzie wsad miesza się z gorącym strumieniem gazu redukującego o dużej prędkości.The preheated feed is transferred and mixed in block 114, in hopper 36 and transferred (block 116) to pneumatic dryer 30 via tee 32 where the feed is mixed with a hot, high velocity stream of reducing gas.

Suszenie pneumatyczne i transport (blok 118) rurą 40 do oddzielacza cyklonowego 38 prowadzi do oddzielenia suchych cząstek prasuje się wstępnie (blok 122) i podaje na prasę do brykietowania (blok 106). Nadwyżka suchego wsadu przechodzi do przenośnika 50 (blok 104), zamykając obieg wsadu.Pneumatic drying and transport (block 118) via pipe 40 to cyclone separator 38 leads to the separation of dry particles, which are pre-compressed (block 122) and fed to a briquetting press (block 106). The excess dry charge passes to conveyor 50 (block 104), closing the charge circulation.

Powietrze o temperaturze pokojowej (blok 124) wchodzi do wstępnego ogrzewania, po czym jest sprężane w kompresorze 18 (blok 126).Air at room temperature (block 124) enters the preheater and is then compressed in compressor 18 (block 126).

Wstępnie ogrzane i sprężone powietrze przechodzi do palnika 14 i komory spalania 16 gdzie jest wstrzykiwane paliwo (blok 127) i powstaje gaz redukujący, omówiony powyżej (blok 128). Zawracany do kompresora 26 gaz jest sprężony (blok 130) i mieszany ze świeżym gazem redukującym w komorze gazu gorącego 17 (blok 132). W trójniku 32, który może zawierać dyszę Venturiego (nie pokazaną) zmieszane gazy łączą się z wtryskiwanym wsadem (blok 116), porywają go, przenoszą i suszą (blok 118).The preheated and compressed air passes to the burner 14 and combustion chamber 16 where fuel is injected (block 127) and the reducing gas discussed above is produced (block 128). The gas returned to the compressor 26 is compressed (block 130) and mixed with fresh reducing gas in the hot gas chamber 17 (block 132). In the tee 32, which may include a Venturi nozzle (not shown), the mixed gases combine with the injected charge (block 116), entrain it, transport it, and dry it (block 118).

Przeniesiona rurą 40 do cyklonu 38 większość gorącego, wilgotnego gazu redukującego jest oddzielana od suchego wsadu (blok 120) i przechodzi do trójnika 77, gdzie oddziela się większą część (blok 134) i zawracają do cyklu suszenia w bloku 130. Pozostałą część kieruje się do rekuperatora (nie pokazany) w celu wstępnego ogrzania wchodzącego powietrza o temperaturze pokojowej (blok 124), stamtąd do oddzielacza pyłu (136) i do wylotu.Conveyed by pipe 40 to cyclone 38, most of the hot, moist reducing gas is separated from the dry feed (block 120) and passes to tee 77 where the majority is separated (block 134) and recycled to the drying cycle in block 130. The remainder is directed to a recuperator (not shown) to preheat the incoming room temperature air (block 124), thence to a dust separator (136) and to the outlet.

164 145164 145

Pył z oddzielacza (nie pokazany) można podzielić (blok 137) i usunąć całość lub część z procesu, jeśli jest nieprzydatna, lub zawrócić wraz z zawracanym wsadem (blok 104) w celu zmieszania z wsadem (blok 102).The dust from the separator (not shown) may be divided (block 137) and all or part of it removed from the process if unsuitable, or recycled with the recycle feed (block 104) for mixing with the feed (block 102).

Sterowanie temperaturą procesu realizuje się wstrzykując wodę jako środek chłodzący (blok 138) do rury odparowującej 30 w celu regulacji temperatury rury (blok 140), a więc maksymalnej temperatury suchego wsadu.The process temperature control is achieved by injecting water as a cooling medium (block 138) into the evaporation tube 30 to regulate the tube temperature (block 140), i.e. the maximum dry charge temperature.

Na fig. 3 rysunek 3/1 przedstawia widok z boku brykietu 100, rysunek 3/2 widok z góry brykietu 100, a rysunek 3/3 jego przekrój poprzeczny.In Figure 3, Figure 3/1 shows a side view of briquette 100, Figure 3/2 shows a top view of briquette 100, and Figure 3/3 shows its cross-section.

Przekrój 3/4 jest przekrojem skonsolidowanego, ale nie stopionego brykietu, gdy temperatura wstępnie sprężonego wsadu wchodzącego na prasę była za niska dla spowodowania plastycznego płynięcia pod naciskiem prasy, stąd widoczne są w nim wyraźne granice ziaren.The 3/4 cross-section is a cross-section of a consolidated but unmelted briquette when the temperature of the pre-compressed charge entering the press was too low to cause plastic flow under the pressure of the press, hence the distinct grain boundaries are visible.

Przekrój 3/5 pokazuje częściowo stopiony brykiet, gdzie stopieniu pod wpływem nacisku prasy ulega powłoka zewnętrzna, ale temperatura całego brykietu była zbyt niska, aby uległy pod wpływem ciśnienia zatarciu granice pomiędzy ziarnami.Section 3/5 shows a partially melted briquette, where the outer coating melted under the pressure of the press, but the temperature of the entire briquette was too low for the boundaries between the grains to be blurred by the pressure.

Przekrój 3/6 przedstawia w pełni stopiony brykiet, w którym zaszło plastyczne płynięcie i otrzymano jednorodny brykiet. W takiej sytuacji osiąga się maksymalną wytrzymałość i wodoodpomość. Gładkość i połysk zewnętrznej powierzchni brykietów, a także powierzchni przełomów, świadczy o stopniu plastyczności osiągniętej w czasie tworzenia brykietu. W czasie chłodzenia i leżakowania odporność brykietów rośnie, prawdopodobnie wskutek wtórnych zjawisk wywołanych przez sam proces.The 3/6 cross-section shows a fully melted briquette, in which plastic flow has occurred, resulting in a homogeneous briquette. This results in maximum strength and water resistance. The smoothness and gloss of the briquettes' outer surface, as well as the fracture surfaces, indicate the degree of plasticity achieved during briquette formation. During cooling and aging, the briquettes' resistance increases, likely due to secondary phenomena induced by the process itself.

Stopień zawracania pokruszonych brykietów zależy od wygody manipulacji wsadem i od działania etapów wstępnego prasowania i prasowania, w których ważną rolę gra rozdrobniony materiał brykietów.The degree of recycling of crushed briquettes depends on the ease of handling the charge and on the operation of the pre-pressing and pressing stages, in which the crushed briquette material plays an important role.

Pewne przykłady węgli kamiennych, ich analizy w stanie surowym i analizy brykietów przedstawiają poniższe tabele.Some examples of hard coals, their analyses in the raw state and analyses of briquettes are presented in the tables below.

T abclałTable

Jakość, rozkład i zawartość popiołu w próbce placka filtracyjnego z flotacji pianowejQuality, distribution and ash content of a froth flotation filter cake sample

1. przybliżona analiza: 1. Approximate analysis: ParametrParameter w stanie sur^c^^min sur^c^^m condition Po osuszeniuAfter drying Wilgotność /4/ Popiół /4/ Siarka /4/ Wartość opalowa /kJ/kg/ Wartość opałowa bez popiołu i wody /kJ/kg/ S<ładrn.ki. lotne /4/ Węgiel /4/ ChLor /4/ SÓ₂/m&/J/ Moisture /4/ Ash /4/ Sulphur /4/ Calorific value /kJ/kg/ Calorific value without ash and water /kJ/kg/ Volatile matter /4/ Carbon /4/ Chlorine /4/ SÓ ₂ /m&/J/ 26,0 9.0 1,27 22400 19,7 45,3 O, 18 1,’3 26.0 9.0 1.27 22400 19.7 45.3 Oh, 18 1,'3 12,16 1,72 30270 34402- 26,62 61,21 0,24 1.14 12.16 1.72 30270 34402- 26.62 61.21 0.24 1.14 2. Rozkład rozmiarów i frakcyjna zawartość popiołu2. Size distribution and fractional ash content Rozmiar Size Rozkład 4Schedule 4 4 popiołu we frakcji dla suchej masy4 ash in the dry matter fraction ponad 500 u^m 500 - 250 um 25O - 125 um 125 - ó3 um Ó3 - 45 um poniżej 45 pm łącznio over 500 u ^m 500 - 250 um 25O - 125 um 125 - ó3 um Ó3 - 45 um under 45 pm in total 4.0 18,2 18,0 1ó , 7 o,0 37,1 100,0 4.0 18.2 18.0 1ó , 7 o,0 37.1 100.0 3,O ₄.3 7.4 9, 1 9,6 1&,0 11,0 3,O ₄ .3 7.4 9, 1 9.6 1&.0 11.0

164 145164 145

Tabela 2Table 2

Analiza brykietów wytworzonych ze wsadu z tabeli IAnalysis of briquettes produced from the input from Table I

1. Przybliżona analiza: 1. Approximate analysis: ParametrParameter V V stanie suroowym raw state Po osuszeniuAfter drying Wilgotność /ok/Humidity /approx/ 1,5 1.5 - - Popiół /0/Ash /0/ 10,11 10,11 10,27 10.27 Siarka /Ό/ Sulfur /Ό/ 1,24 1.24 1,77 1.77 Wartość opałowa /kJ/kg/Calorific value /kJ/kg/ 307 307 1 0,00 1 0.00 3 11S9 3 11S9 I Wartość opałowa bez 1 popiołu i wody /kJ/kgCalorific value without ash and water /kJ/kg — — 34758 34758 Składniki lotne /$/Volatile components /$/ 30, 00 30.00 30,47 30.47 Węgiel /Ό/Coal /Ό/ 58,75 58.75 59,20 59.20 S0₂ /mg/j/ S0 ₂ /mg/j/ 1 , 1 1 , 1 1,14 1.14 2. Aializa końcowa /wzgl 2. Final analysis/relative ędem I'm going suchej masy/dry matter/ Paraine tr Paraine tr o suchej masy of dry matter WęęgelCoal 73,5 3 73.5 3 Wt^^ir Tue^^ir 4,57 4.57 Azo tNitrogen 1,12 1.12 ChlorChlorine 0,19 0.19 PopiółAsh 10,27 10.27 SiarkaSulfur 1,77 1.77 Tlen Oxygen 0,55 0.55 3, Temperatura stapiania3, Fusion temperature popiołuash ParametrParameter Temppratura /°C/Temperature /°C/ UtlenianieOxidation redukcja reduction Początkowa deformacjaInitial deformation 1240 1240 1183 1183 Zmiękczenie sferyczne /wysokość = szerokość/Spherical softening /height = width/ 1401 1401 1272 1272 Hemńs f eryczne Hemńsferical 1 4 1 b 1 4 1 b 1 346 1,346 /wysokość = 1/2 szerokości,.’ /height = 1/2 width.’ PłynFluid 1-90 1-90

Ustalono w wyniku tego i innych testów prowadzonych na instalacji pilotowej według wynalazku, że dla miału węgli kamiennych osuszonych do lub poniżej naturalnej wilgotności macierzystego węgla (zwykle rzędu 1,5% wagowego wody, bez wody międzycząsteczkowej), przy ciśnieniach pomiędzy około 183 do 305 MPa w prasie, istnieje okno temperaturowe od około 175 do 200°C, w którym wytwarza się jednorodne brykiety i zachodzi płynięcie plastyczne, najpierw na powierzchni i stopniowo w głębi przy wyższych temperaturach, przy czym osiąga się zanik granulacji związanej z wsadem i w końcu homogeniczność. Prowadzi to do wytrzymalszych i odporniejszych na wodę brykietów. Jednak wytwarzano także brykiety w temperaturze 75°C, i choć nie występowało plastyczne płynięcie, otrzymywano dość dobre brykiety o nieco obniżonej wytrzymałości. Należy rozumieć, że poniżej idealnego zakresu temperatur 175 do 200°C istnieje zakres temperatur, w którym niniejszy proces jest przydatny, aż do temperatury rzędu około 75°C.It was determined from this and other tests conducted in the pilot plant of the invention that for hard coal dust dried to or below the natural moisture content of the parent coal (typically in the order of 1.5% water by weight, excluding interstitial water), at press pressures between about 183 and 305 MPa, there is a temperature window from about 175 to 200°C in which uniform briquettes are produced and plastic flow occurs, first at the surface and progressively deeper at higher temperatures, achieving the disappearance of charge-related granulation and ultimately homogeneity. This leads to stronger and more water-resistant briquettes. However, briquettes have also been produced at 75°C, and although plastic flow did not occur, reasonably good briquettes were obtained with slightly reduced strength. It should be understood that below the ideal temperature range of 175 to 200°C there is a temperature range where this process is useful, up to a temperature of about 75°C.

Niniejszy proces jest przydatny do brykietowania węgla, szczególnie miału węglowego, co ułatwia manipulację, przechowywanie i stosowanie go jako paliwa.This process is useful for briquetting coal, especially fine coal, making it easier to handle, store and use as a fuel.

164 145 gaz recyrkulujacy (obejście)164 145 recirculating gas (bypass)

134, wlot powietrza z otoczenia gaz do komina i start ~r ,100134, ambient air intake gas to chimney and start ~r ,100

120 xuZ r120 xuZ r

137137

3-136 odpady powietrze ognane J witepnis3-136 waste air ogniane J witepnis

118118

K102'K102'

104104

4_ J łiupis4_ J łupis

f-t-*—*—1 ^|,22' f-t-*—*—1 ^|,22' ^-106 ^-106 i—and— r— 1 1 r— 1 1 . 1. 1 108 108

l·l·

114114

116116

132132

130 ^J128' ] 126-€ —»440_ _in 130 ^J 128' ] 126-€ —»440_ _in

3M 4-138 ³ 3M 4-138 ³

1-| ą-1271-| ą-127

FIG.2FIG.2

3=33=3

112 kontec112 accounts

JJ

3/43/4

FIG.3FIG.3

164 145 ο164 145 o

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 złPublishing Department of the Polish Patent Office. Circulation: 90 copies. Price: PLN 10,000.

Claims

Patent claims

1. The method of briquetting fine coal, characterized in that the coal charge is dried, removing the interphase water and heating the substance to a temperature of about 75 to 200 ° C in a reducing gaseous environment, pressing the substance into a concentrated form under a pressure of 183 to 305 MPa, in the same environment, causing the plastic flow of the interfacial surfaces of the grains and the formation of a coherent body, and then the resulting product is cooled to a temperature below its self-ignition temperature.

2. The method according to p. The process of claim 1, wherein the drying and heating steps are carried out in a high velocity reducing gas stream.

3. The method according to p. The process of claim 2, wherein the generation of a high velocity gas stream by combustion of the fuel with insufficient oxygen for complete combustion.

4. The method according to p. The process of claim 1, wherein drying and heating are carried out in a reducing gas stream and the process comprises the steps of recirculating the hot reducing gas and mixing the recycle gas with the hot gaseous combustion products at a temperature close to the boiling point of water.

5. The method according to p. The process of claim 4, wherein the heated substance is kept in an air-free environment.

6. The method according to p. 5. A method according to claim 5, characterized in that said steps are carried out in a closed apparatus, and the gas pressure in the apparatus in the presence of said heated substance is above atmospheric, which prevents air from entering the interior.

7. The method according to p. The process of claim 6, characterized in that direct heat exchange is carried out between the moist, comminuted stock and the resulting heated body prior to the heating and forming steps.

8. The method according to p. The method of claim 1, characterized in that said formed body is a briquette, and said method comprises the steps of comminuting a selected number of briquettes and mixing the particulate material thus obtained with a wet batch material.

9. The method according to p. A method according to claim 1, characterized in that the feed substance is pressed in a press, and said method comprises the steps of: drying a quantity of feed substance at an intensity exceeding the instantaneous demand of the press, mixing an excess of the feed substance with a wet feed substance to obtain a mixed feed substance, and heat exchange between the resulting body and mixed with this input substance.

10. The method according to p. The process of claim 9, characterized in that said feed substance is pre-compressed prior to its substantial compression.

11. The method according to p. The process of claim 4, wherein the dried, heated feedstock is separated from the reducing gas stream, and a selected portion of the separated gaseous stream is removed to the atmosphere, the portion containing such an amount of water vapor and previous combustion products that a balance with the amount of evaporated water is maintained. from the wet feed and combustion products, while the remainder of the gas is recycled to mix it with the combustion products.

12. The method according to p. The process of claim 10, wherein heat is exchanged between the air entering the combustion stage and the hot gases leaving the process.

13. The method according to p. The process of claim 10, wherein the temperature of the reducing gaseous medium is limited by injecting water into this medium.

14. The method according to p. The method of claim 1, wherein up to about 5% by weight, based on calcium, of a particulate matter, which is crushed limestone or other calcium-dolomite divalent material, is added to the comminuted coal charge in order to reduce the emission of sulfur dioxide during the subsequent combustion of the resulting body.

164 145

15. Equipment for briquetting fine coal into a compact form with a pressure resistance in the order of 120 to 130 pounds per inch ² (0.73 to 0.79 MPa) and better handling, characterized in that it consists of a high-pressure die roll press exerting pressure between about 30,000 psi and 50,000 psi (183 to about 305 MPa); a gas generator producing a hot reducing gas under the pressure of the air drying process above atmospheric; a drying device in which heat is exchanged between the hot reducing gas and the feed substance, a charging device for feeding the feed substance to the press and sending the feed substance to the drying device, with the possibility of part bypassing the press charge, and a cooling device for cooling the compact form to conditions preventing spontaneous combustion.

16. The device according to claim 1, The apparatus of claim 15, comprising a gas mixer for mixing hot gas with recirculating gas and a gas recirculation device to maintain an average pressure of the mixed gases above atmospheric pressure.

17. The device according to claim 1, The apparatus of claim 15, comprising a temperature reduction device for selectively lowering the temperature of the gas inside the drying device.

18. The device of claim 1 16. The apparatus of claim 16, wherein the temperature reducing device is a cooling liquid injection system.

19. The device of claim 1 The batch device of claim 15, characterized in that the batch device comprises a compression device for pre-pressing the batch material prior to entering the press.

20. The device of claim 1 The method of claim 15, characterized in that the high pressure press is a briquetting mill with a pair of intermeshing rotating rollers.

21. The device according to claim 1 A device as claimed in claim 15, characterized in that it comprises a cyclone device for separating the stream of hot reducing gas and a feed material, a gas flow blocking device enabling the feed material to exit from the cyclone device, an outlet device for receiving hot reducing gas separated from the feed, a device for recycling a portion of the separated reducing gas to a gas generator to mix with the combustion products of the fuel in the burner; and a control device for separating the separated reducing gas into recycle and exhaust gas.

22. The device according to claim 1 The method of claim 15, characterized in that the cooling device is a particulate cool batch material.

23. The device of claim 1 15. The gas generator as claimed in claim 15, characterized in that the gas generator comprises a burner to produce gaseous combustion products, a hot gas recycle facility within the apparatus, and a mixing chamber mixing combustion products and recycle gas.

24. A briquette, characterized in that it is a pressed substance composed of molded and molten carbon particles, which has a coherent, homogeneous surface layer and has at most the moisture content of the natural feed substance.

25. The briquette according to claim 1 The method of claim 24, wherein the degree of plastic flow within the top layer improves its crush strength to a pressure of about 0.73 to 0.79 MPa and its resistance to breakage in a hard surface drop test.

26. The briquette according to claim 24, characterized in that it is a completely molten substance in the interior until the boundaries between the particles forming it disappear.

27. The briquette according to claim 1 A method according to claim 24, characterized in that the degree of plastic fusion is sufficient for the internally molten substance to withstand a drop on the concrete surface from a height of about 4.5 m without significant decay.

The subject of the present invention is a method and a device for briquetting fine coal and the resulting briquette.

Huge amounts of fines are produced in the processes of extracting, processing and transporting coal. Typically, about fifteen to twenty percent of the excavated coal, after cleaning and transportation, consists of fines ranging in size from dust to fine granules.

16 145

Most of the fines cannot be used directly, and this problem has recently been resumed due to the increased interest in coal due to the political escalation of oil prices, due to increased customer demands for the quality of coal supplied by producers, and due to environmental regulations governing the disposal of mine wastes.

The known process of coal briquetting consisted in briquetting the fines with a binder, usually from coal tar. This technology reigned at the beginning of this century, when briquettes with binding agents were used to heat homes, and disappeared after the Second World War due to the use of more convenient sources of fuel.

You can sell some of the fines to the customer in combination with the coarser fractions, but including all of it would lower the product quality below market requirements.

The fine material is often in the form of a wet cake containing from about twenty to thirty percent moisture, depending on the size distribution and ash content.

Another potential form of fines of high quality is waste from current and past coal processing plants, where the fines were not effectively recovered, or were present in such quantities that its complete recovery and incorporation into the product was impractical from the point of view of market requirements.

In the recent past, reconstruction of fines by injection, granulating and briquetting required the use of binding agent or agents such as starch, sodium chloride, Portland cement and coal tar, now considered a carcinogen.

Medium size and small, regular shape briquettes have been found to have excellent combustion characteristics on chain grates and similar types of stoker. However, the presence of binders can cause air pollution and can adversely change the combustion characteristics of the fuel.

The use of a binder also increases the cost of the resulting product.

Attempts to carry out briquetting without the use of binders at low temperatures encountered difficulties related to the transport of fine-grained batch fines, such as problems with strength and other physical characteristics, such as water absorption, of the resulting product.

Many aspects of the prior art for fine processing are discussed in the following publications: ET Publication 14303, US Department of Energy, October 1981: Briquetting of fine coal with sodium chloride as binder; British Coal Board: G.S. Jones and D. B. Meecham: Fine coal granulation - part I i

II. and II. Battelle Laboratories, Columbus, Ohio, USA. Report by W. H. Conk! E and J. W. Dawson: Reconstitution of physically purified coal.

Other trials of fines briquetting have used a long process of briquetting without a medium pressure binder, in which the fines required pre-washing in an organic solvent to release the coal substances serving as binders in the pressure process. Pressures from 24.4 to 183 MPa were used and the improved product was obtained. However, solvent recovery causes significant cost and other problems, making the process impractical. This description can be found in IS-ICP-67 Iowa State University, Energy and Mineral Resources Research Institute Briquetting Coal Without Binder, Miller et al., October 1, 1979, and U.S. Patent No. 4,235,603, November 25, 1980 to Miller and others.

Considering the importance of the physical properties of the reconstituted fine coal in briquettes, it should be remembered that it is stored in piles in an open space and transported in large quantities with heavy equipment. In addition to damage caused by mechanical handling and crushing under its own weight in high piles, the influence of the environment leads to continuous wetting and drying of the briquettes.

In the case of porous or semi-porous briquettes, easily absorbing water, apart from physical damage and deterioration of calorific parameters due to the water load, the calorific value of such porous briquettes is unpredictable, and the stack itself can be a source of environmental pollution.

164 145

The method of briquetting fine coal according to the invention consists in drying the coal charge, removing the interfacial water and heating the substance to a temperature of about 75 to 200 ° C in a reducing gaseous environment, pressing the substance into a concentrated form under a pressure of 183 to 305 MPa, in the same environment, causing the plastic flow of the interfacial surfaces of the grains and the formation of a coherent body, and then the resulting product is cooled to a temperature below its self-ignition temperature.

Preferably, the drying and heating steps are carried out in a high velocity reducing gas stream.

Preferably, a high velocity gas stream is produced by burning the fuel with insufficient oxygen for complete combustion.

Preferably, drying and heating is carried out in a reducing gas stream and the process comprises the steps of recirculating the hot reducing gas and mixing the recycle gas with the hot gaseous combustion products at a temperature close to the boiling point of water.

Preferably the heated substance is kept in an air-free environment.

Preferably, said steps are carried out in a closed apparatus, and the gas pressure in the apparatus in the presence of said heated substance is above atmospheric, which prevents air from entering the interior.

Preferably, direct heat exchange is carried out between the moist, comminuted stock and the resulting heated body prior to the heating and shaping steps.

Preferably, said formed body is a briquette, and said method comprises the steps of comminuting a selected number of briquettes and mixing the particulate material thus obtained with a moist batch material.

Preferably, the feedstock is pressed in a press, and said method comprises the steps of: drying an amount of feedstock at an intensity exceeding the instantaneous demand of the press, mixing an excess of that feedstock with the wet feedstock to form a mixed feedstock, and exchanging heat between the resulting body and the mixed feedstock. .

Pre-compression of said feed substance is preferably carried out prior to its substantial compression.

Preferably, the dried, heated feedstock is separated from the reducing gas stream and a selected portion of the separated gaseous stream is discharged to the atmosphere, this portion containing such an amount of water vapor and previous combustion products that an equilibrium is maintained with the amount of water evaporated from the moist feed and produced products. during combustion, while the remainder of the gas is recycled to mix it with the products of combustion.

Preferably, heat is exchanged between the air entering the combustion stage and the hot gases leaving the process.

Preferably, the temperature of the reducing gaseous environment is limited by injecting water into this environment.

Preferably, up to about 5% by weight, based on calcium, of a particulate matter, which is crushed limestone or other calcium-dolomite divalent material, is added to the particulate coal charge in order to reduce sulfur dioxide emissions during the subsequent combustion of the resulting body.

The device for briquetting fine coal, according to the invention, is characterized in that it consists of a high-pressure die roll press exerting pressures from about 183 to 305 MPa; a gas generator producing a hot reducing gas at upstream air-drying process pressure; a drying device in which heat is exchanged between the hot reducing gas and the feed substance, a charging device for feeding the feed substance to the press and sending the feed substance to the drying device, with the possibility of part bypassing the press charge, and a cooling device for cooling the compact form to conditions preventing spontaneous combustion.

164 145

Preferably, the apparatus includes a gas mixer for mixing hot gas with recirculated gas and a gas recirculation device to maintain an average pressure of the mixed gases above atmospheric pressure.

Preferably, the device comprises a temperature reduction device for selectively lowering the temperature of the gas inside the drying device.

Preferably, the temperature reducing device is a cooling liquid injection system.

Preferably, the batch device comprises a press device for pre-pressing the batch material prior to entering the press.

Preferably, a high pressure press is a briquetting mill with a pair of intermeshing rotating rollers.

Preferably, the device comprises a cyclone device for separating the hot reducing gas stream and a feed material, a gas flow blocking device allowing the feed material to exit from the cyclone device, an outlet device for receiving hot reducing gas separated from the feed, a device for recycling a portion of the separated reducing gas to the gas generator for the purpose of mixing with the products of fuel combustion in the burner and a device controlling the separation of the separated reducing gas into recycle gas and exhaust gas.

Preferably, the cooling device contains a comminuted cool feedstock.

Preferably, the gas generator includes a burner to produce gaseous combustion products, a hot gas recycle facility within the device, and a mixing chamber mixing the combustion products and recycle gas.

The briquette according to the invention is characterized by the fact that it is a pressed substance composed of molded and molten carbon particles, which has a coherent, homogeneous surface layer and has at most the moisture content of the natural feed substance.

Preferably, the degree of plastic flow within the surface layer improves its compressive strength to a pressure of about 0.73 to 0.79 MPa and its resistance to breakage in a drop test by a hard surface drop test.

Preferably, it is a completely molten substance on the interior until the boundaries between the particles forming it are gone.

Preferably, the degree of plastic fusion is sufficient enough for the internally melted substance to withstand a drop to the concrete surface at a height of about 4.5 m without significant decay.

The subject of the present invention is a method of briquetting crushed coal, which according to the invention consists of the following steps of completely drying the fines and heating it to a temperature above the boiling point of water in a reducing medium: pressing the substance until obtaining bonds between some particles, resulting in the formation of a coherent mass of a specific form and endurance; lowering the pressure; cooling the mass to a temperature below the auto-ignition temperature.

Pressures in the press from about 183 to 305 MPa give a satisfactory product.

The process of the invention also includes the steps of rapidly passing the feed material through a pneumatic dryer / heater using reducing gases of high temperature and velocity.

The method of the invention also includes passing hot exhaust gas from the dryer through an air-to-air heat exchanger to warm room temperature air supplied to the system heat generator.

Further, the process according to the invention comprises the step of grinding and recycling the limited amount of substance produced in the process to improve the agglomeration characteristics of the pressing step.

The process according to the invention comprises a step of direct heat exchange between the hot product formed and the particulate feed entering.

The method of the invention also includes the step of starting up and operating the dryer-heater system normally under full power conditions to provide an atmospheric reducing sphere and raising the average pressure in the apparatus above atmospheric pressure to prevent air leakage.