PL180380B1

PL180380B1 - Sposób i urządzenie do otrzymywania materiałów wiążących z popiołów kotłów energetycznych, zwłaszcza z paleniskiem fluidalnym

Info

Publication number: PL180380B1
Application number: PL96312538A
Authority: PL
Inventors: Vladimir Zyrianov
Original assignee: Przed Uslugowo Inwestycyjne Bu; Przedsi Biorstwo Useugowo Inwe
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 2001-01-31
Also published as: PL312538A1

Abstract

1 Sposob otrzymywania materiałów wiążących z popiołów kotłów energetycznych, zwłaszcza z paleniskiem fluidalnym polegający na aktywacji cząstek, znamienny tym, że popiół o zróżnicowanej granulacji inieie^llarnym kształcie cząstek, zawierający w swym składzie chemicznym 25-45% S1O2, 3-25% Al2O3,10-40% CaO, 5-15% SO3, ewentualnie z dodatkiem aktywatora w ilości 0-51 % poddaje się procesowi mechanicznej dezaglomeracji i aktywacji poprzez swobodne zderzenia, przy prędkości cząstek popiołu nie mniejszej niż 8 m/sek, 3 Urządzenie do otrzymywania materiałów wiążących z popiołów kotłówenergetycznych, zwłaszcza z paleniskiem fluidalnym składające się ze zbiornika wyposażonego wpodajnik, część wylotowąorazwkomorę roboczą zwirnikiem i jego napędem, znamienne tym, ze część walcowa zbiornika (1) jest zakończona u góry pokrywą (5) pokrytą od wewnątrz materiałem dielektrycznym, natomiast w części walcowej zbiornika (1) jest umiejscowiona komora robocza (4) osadzona nawspornikach (6) mająca kształt walca zakończonego zjednej strony otwartym od góry ściętym stożkiem, a z drugiej strony dnem zaopatrzonym w otwór centralny (7) i szereg otworów obwodowych (22) oraz wyposażona wpołączony z podajnikiem (2) króciec wlotowy (8) zakończony u dołu tarczą (9) i wwirnik (10) składający się z tarczy nośnej (11) z przymocowanymi do niej promieniowo zespołami łopatek (12) wyposażonych na końcach wbijaki (13) mające kształtpłyt, przy czym króciec wlotowy (8) i wirnik (10) są umiejscowione współosiowo, a tarcza nośna (11) jest połączona z wałem (14) osadzonym obrotowo na osi pionowej zbiornika (1) przenoszącym napęd od silnika (15), zaś na obwodzie ścian wewnętrznych komory roboczej (4) znajdująsię przymocowane tuz nad dnem płyty udarowe (17) z prętami (18), które są osadzone w części poziomej płyt udarowych (17) w pewnym oddaleniu od ich części pionowych i sązaopatrzone na całej wysokości w otwory przelotowe (19) usytuowane równolegle do kierunku obrotów wirnika (10) oraz, ze między wewnętrzną ścianą zbiornika (1) a zewnętrzną ścianą komory roboczej (4) są rozmieszczone na całym obwodzie zwisające swobodnie na wspornikach (20) taśmy stalowe (21)

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do otrzymywania materiałów wiążących z popiołów uzyskiwanych ze spalania węgla w kotłach energetycznych, zwłaszcza z paleniskiem fluidalnym, przeznaczonych do wykorzystania w szeroko rozumianej branży budowlanej.

Z kotłów ze złożem fluidalnym i z kotłów konwencjonalnych z odsiarczaniem suchym, w których sorbentem tlenków siarki jest kamień wapienny otrzymuje się popiół o zróżnicowanym, w zależności od rodzaju spalanego węgla, składzie chemicznym, zróżnicowanej granulacji, wysokiej zawartości anhydrytu i nieregularnym kształcie cząstek popiołu. Te właściwości popiołu powodują, że stanowi on nieprzydatny materiał odpadowy stwarzający podczas składowania problemy, głównie ekologiczne.

Znany jest z opisu patentowego nr 86 420 sposób aktywowania popiołów lotnych do zapraw i betonu polegający na tym, że popioły lotne w ilości 85-95% wag. miesza się z piaskiem kwarcowym w ilości 4-7% wag. i aktywatorem siarczanowym, korzystnie w postaci gipsu dwu180 380 wodnego lub półwodnego, a następnie rozdrabnia się w młynku kulowym lub rurowym do uzyskania odpowiedniej powierzchni właściwej poddając ewentualnie mieszaninę podczas mielenia ogrzewaniu w temperaturze 90-400°C w czasie 15 do 25 minut.

Znane jest również z opisu patentowego nr 134 580 spoiwo cementowo-popiołowe aktywowane zawierające cement i popiół lotny z węgla kamiennego w proporcjach wagowych od 1:1,2 do 1:0,8 oraz od 0,015 do 0,025 części wagowych aktywatora chemicznego złożonego z mieszaniny soli żelaza i soli mocnych kwasów. Spoiwo to poddaje się aktywacji mechanicznej i chemicznej poprzez wspólne przemielenie z chemicznym aktywatorem do uzyskania odpowiedniej powierzchni właściwej.

Znany jest z opisu patentowego ZSRR nr 388 784 młyn pionowy stosowany do rozdrabnia twardych materiałów składających się ze zbiornika wyposażonego w podajnik, komorę przemiałowąz wirnikiem i jego napędem. Nad komorą przemiałową znajduje się stożkowy lej z wirnikiem separacyjnym połączonym z napędem. Stożkowy lej jest zaopatrzony w część wylotową. Drobnoziarnista frakcja mielonego materiału uzyskana w komorze przemiałowej zostaje przetransportowana wskutek ruchu wirowego cząstek do stożkowego leja i usunięta częścią wylotową na zewnątrz, przy czym rozmiar wydalanych cząstek zależy od prędkości wirnika separacyjnego. Gruboziarnista frakcja mielonego materiału wraca ponownie do komory przemiałowej.

Znany j est również z opisu patentowego nr 163 596 wirnik młyna wentylatorowego do rozdrabniania materiałów kruchych o stałej konsystencji posiadający udarowe elementy usytuowane symetrycznie i współosiowo na pierścieniowych powierzchniach tarcz obracających się przeciwnie, przy czym udarowe elementy na tarczy zewnętrznej posiadająusytuowane prostopadle wentylacyjne łopatki z końcami wysuniętymi poza krawędzie zewnętrzne tarczy.

Sposób otrzymywania materiałów wiążących z popiołów kotłów energetycznych, zwłaszcza z paleniskiem fluidalnym polegający na aktywacji cząstek popiołu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że popiół o zróżnicowanej granulacji i nieregularnym kształcie cząstek, zawierający w swym składzie chemicznym 25-45% SiO2,3-25% A^O₃, 10-40% CaO, 5-15% SO3, ewentualnie z dodatkiem aktywatora w ilości 0-51% poddaje się procesowi mechanicznej dezaglomeracji i aktywacji poprzez swobodne zderzenia, przy prędkości cząstek popiołu nie mniejszej niż 8 m/sek.

Jako aktywatora używa się korzystnie cementu portlandzkiego lub żużla lub klinkieru lub ich kompozycji w ilości 0,1-51% wagowych.

Cząstki popiołu bez dodatku aktywatora i z dodatkiem aktywatora są poddawane procesowi mechanicznej dezaglomeracji w celu otrzymania jednorodnego materiału i nadania cząstkom regularniejszych kształtów oraz procesowi aktywacji poprzez zderzenia, które powodują powstawanie defektów strukturalnych, będących przyczyną aktywności cząstek popiołu. Efektem aktywacji cząstek popiołu jest pojawienie się na ich powierzchni nadmiaru ładunków elektrostatycznych. Mechaniczna dezaglomeracja i aktywacja cząstek popiołu odbywa się przy prędkości cząstek nie mniejszej niż 8 m/sek. Powstały tym sposobem produkt ma właściwości budowlanego materiału wiążącego.

Urządzenie do otrzymywania materiałów wiążących z popiołów kotłów energetycznych, zwłaszcza z paleniskiem fluidalnym składające się ze zbiornika wyposażonego w podajnik, część wylotową oraz w komorę roboczą z wirnikiem i jego napędem, według wynalazku charakteryzuje się tym, że część walcowa zbiornika jest zakończona u góry pokrywą, która jest pokryta od wewnątrz materiałem dielektrycznym. W części walcowej zbiornika jest umiejscowiona komora robocza, która jest osadzona na wspornikach i ma kształt walca zakończonego z jednej strony otwartym od góry ściętym stożkiem, a z drugiej strony dnem. Część stożkowa komory roboczej jest zdejmowalna. Dno komory roboczej posiada otwór centralny i szereg otworów obwodowych. Komora robocza jest wyposażona w połączony z podajnikiem króciec wlotowy zakończony u dołu tarczą oraz w wirnik. Króciec wlotowy i wirnik są umiejscowione współosiowo. Wirnik składa się z tarczy nośnej, do której są przymocowane promieniowo zespoły łopatek. Łopatki są wyposażone na końcach w bijaki mające kształt płyt. Tarcza nośna jest połączona z wałem osadzonym obrotowo na osi pionowej zbiornika przenoszącym napęd od silnika. Wał jest

180 380 oddzielony od przestrzeni podawania cząstek popiołu z podajnika osłoną. Na obwodzie ścian wewnętrznych komory roboczej są przymocowane tuż nad dnem elementy w postaci płyt udarowych z prętami. Pręty są osadzone w części poziomej płyt udarowych w pewnym oddaleniu od ich części pionowej. Pręty są zaopatrzone na całej wysokości w otwory przelotowe usytuowane równolegle do kierunku obrotów wirnika. Między wewnętrzną ścianą zbiornika, a zewnętrzną ścianą komory roboczej są rozmieszczone na całym obwodzie zwisające swobodnie na wspornikach taśmy stalowe.

Urządzenie według wynalazku ma dużą wydajność i sprawność oraz pracuje niezawodnie. Niezawodnie odbywa się usuwanie zaktywizowanych cząstek popiołu z komory roboczej dzięki temu, że jest ona otwarta u góry, a u dołu posiada otwory w dnie. Płyty udarowe z prętami oraz łopatki z bijakami nie zużywają się dzięki temu, że są wykonane z materiałów odpornych na ścieranie. Dielektryczna powłoka wewnętrznej części pokrywy zbiornika znajdująca się nad komorą roboczą uniemożliwia osiadanie na niej cząstek z nadmiernym ładunkiem elektrostatycznym i ponowne ich wpadanie do komory roboczej. Łopatki wirnika umożliwiają prawidłowy transport podawanego do komory roboczej popiołu oraz eliminują możliwość wyrzucenia go przez otwór w dnie przed procesem dezaglomeracji.

Urządzenie według wynalazku pozwala uzyskać materiały wiążące o dobrych właściwościach technicznych i technologicznych, które mogą być stosowane w budownictwie bez żadnych ograniczeń.

Dzięki sposobowi według wynalazku nastąpi zagospodarowanie dużych ilości materiału odpadowego jakim jest popiół uzyskiwany ze spalania węgla w kotłach energetycznych zwłaszcza z paleniskiem fluidalnym, a przez to zmniejszenie kosztów składowania oraz zmniejszenie problemów zanieczyszczenia środowiska.

Przedmiot wynalazkujest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie w częściowym przekroju podłużnym, fig. 2 - płyty udarowe i pręty urządzenia w widoku perspektywicznym.

Urządzenie do otrzymywania materiałów wiążących według wynalazku składa się ze zbiornika 1 wyposażonego w podajnik 2, część wylotową3 oraz w komorę roboczą4. Zbiornik 1 jest zakończony u góry pokrywąó. W części walcowej zbiornika 1 znajduje się osadzona na wspornikach 6 komora robocza 4. Komora robocza 4 jest zakończona u góry zdejmowalną częścią w kształcie otwartego ściętego stożka, a u dołu ma dno, w którym jest otwór centralny 7 i szereg otworów obwodowych 22. Komora robocza 4 jest wyposażona współosiowo w króciec wlotowy 8 zakończony u dołu tarczą 9 i w wirnik 10. Wirnik 10 składa się z tarczy nośnej 1.1, do której są przymocowane promieniowo zespoły łopatek 12. Łopatki 12 sąwyposażone na końcach w bijaki 13. Tarcza nośna 11 jest połączona z wałem 14 osadzonym obrotowo na osi pionowej zbiornika 1 przenoszącym napęd z silnika 15 na wirnik 10. Wał 14 jest oddzielony od przestrzeni podawania cząstek popiołu z podajnika 2 osłoną 16. Na obwodzie ścian wewnętrznych komory roboczej 4 są przymocowane tuż nad dnem elementy w postaci płyt udarowych 17 z prętami 18. Pręty 18 są osadzone w części poziomej płyt udarowych 17 oraz sązaopatrzone na całej wysokości w otwory przelotowe 19 usytuowane równolegle do kierunku obrotów wirnika 10. Między wewnętrzną ścianą zbiornika 1, a zewnętrzną ścianą komory roboczej 4 sąrozmieszczone na całym obwodzie zwisające swobodnie na wspornikach 20 taśmy stalowe 21.

Popiół uzyskiwany ze spalania węgla w kotłach energetycznych zwłaszcza z paleniskiem fluidalnym bez dodatków lub z dodatkami wprowadza się podajnikiem 2 przez króciec wlotowy 8 na obracający się z określoną prędkością wirnik 10. Cząstki popiołu zostają przetransportowane za pośrednictwem łopatek 12 z bijakami 13 w kierunku płyt udarowych 17 z prętami 18 zderzając się z nimi z prędkością nie mniejszą niż 8 m/sek. W wyniku tych zderzeń cząstki popiołu rozpadają się, a ich powierzchnie ulegają zdefektowaniu, dzięki czemu pojawia się na nich nadmierny ładunek elektrostatyczny. Na skutek odpychania się jednoimiennie naładowanych cząstek popiołu -przemieszczają się one w różne strony opuszczając komorę roboczą 4. Drobne frakcje zdezaglomerowanych cząstek popiołu wędrujądo góry osiadając na powierzchni walcowej zbiornika 1 oraz na taśmach stalowych 21, gdzie wytrącają nadmiarowy ładunek elektrostatyczny i

180 380 osuwają się w dół do części stożkowej zbiornika 1. Grubsze frakcje zdezaglomerowanych cząstek popiołu spadają do części stożkowej zbiornika 1 przez otwory obwodowe 22 w dnie komory roboczej 4. Zgromadzony w części stożkowej zbiornika 1 aktywny materiał wykazuje właściwości budowlanych materiałów wiążących.

Otrzymane według wynalazku materiały wiążące sprawdzono w sposób opisany poniżej. Przykład 1.

Skład popiołu z kotła z paleniskiem fluidalnym:

SiO₂ 35,80%

Al₂O₂ 19,10%

CaO 20,00%

SO3 8,67% inne związki chemiczne 16,43%

Popiół w podanym wyżej składzie wprowadzono do urządzenia według wynalazku, w którym cząstki popiołu zostały poddane procesowi mechanicznej dezaglomeracji i aktywacji poprzez swobodne zderzenia przy prędkości cząstek 8 m/sek. W wyniku tego procesu otrzymano, w urządzeniu według wynalazku, jednorodny produkt, którego cząstki miały regularne kształty i były obdarzone nadmiarem ładunków elektrostatycznych.

Otrzymany sposobem według wynalazku produkt posiada właściwości cechujące materiały wiążące. Po zarobieniu go z wodą do konsystencji plastycznej w stosunku woda do materiału wiążącego = 0,32 i po przetrzymaniu go w warunkach normalnych przez 28 dni dokonano badań, w wyniku których uzyskano następujące parametry: wytrzymałość na ściskanie -16,6 MPa, wytrzymałość na zginanie - 5,4 MPa, gęstość - 1713 kg/m³, dylatacja - +0,15%.

Przykład 2.

Skład popiołu z kotła z paleniskiem fluidalnym:

SiO₂ 39,80%

Al₂O3 21,10%

CaO 15,114%

SO3 7,99% inne związki chemiczne 11,00%

Do popiołu o podanym wyżej składzie dodano cement portlandzki CEMI 32,5 w stosunku popiół do cementu 9:1 i mieszaninę tych składników wprowadzono do urządzenia według wynalazku, w którym cząstki mieszaniny zostały poddane procesowi mechanicznej dezaglomeracji i aktywacji poprzez swobodne zderzenia przy prędkości cząstek 8 m/sek. W wyniku tego procesu otrzymano, w urządzeniu według wynalazku, j ednorodny produkt, którego cząstki miały regularne kształty i były obdarzone nadmiarem ładunków elektrostatycznych.

Otrzymany sposobem według wynalazku produkt posiada właściwości cechujące materiały wiążące. Po zarobieniu go z wodą do konsystencji plastycznej w stosunku woda do materiału wiążącego = 0,32 i po przetrzymaniu go w warunkach normalnych przez 28 dni dokonano badań, w wyniku których uzyskano następujące parametry: wytrzymałość na ściskanie - 34 MPa, wytrzymałość na zginanie - 7,5 MPa, gęstość - 1810 kg/m3, dylatacja - -0,03%.

180 380

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób otrzymywania materiałów wiążących z popiołów kotłów energetycznych, zwłaszcza z paleniskiem fluidalnym polegający na aktywacji cząstek, znamienny tym, że popiół o zróżnicowanej granulacji i nieregularnym kształcie cząstek, zawierający w swym składzie chemicznym 25-45% SiO₂,3-25% Al₂O₃,10-40% CaO, 5-15% SO₃, ewentualnie z dodatkiem aktywatora w ilości 0-51 % poddaje się procesowi mechanicznej dezaglomeracji i aktywacji poprzez swobodne zderzenia, przy prędkości cząstek popiołu nie mniejszej niż 8 m/sek.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że aktywatoremjest korzystnie cement portlandzki lub żużel lub klinkier lub ich kompozycje w ilości 0,1-51% wagowych.
3. Urządzenie do otrzymywania materiałów wiążących z popiołów kotłów energetycznych, zwłaszcza z paleniskiem fluidalnym składające się ze zbiornika wyposażonego w podajnik, część wylotową oraz w komorę roboczą z wirnikiem i jego napędem, znamienne tym, że część walcowa zbiornika (1) jest zakończona u góry pokrywą (5) pokrytą od wewnątrz materiałem dielektrycznym, natomiast w części walcowej zbiornika (1) jest umiejscowiona komora robocza (4) osadzona na wspornikach (6) mająca kształt walca zakończonego z jednej strony otwartym od góry ściętym stożkiem, a z drugiej strony dnem zaopatrzonym w otwór centralny (7) i szereg otworów obwodowych (22) oraz wyposażona w połączony z podajnikiem (2) króciec wlotowy (8) zakończony u dołu tarczą (9) i w wirnik (10) składający się z tarczy nośnej (11) z przymocowanymi do niej promieniowo zespołami łopatek (12) wyposażonych na końcach w bijaki (13) mające kształt płyt, przy czym króciec wlotowy (8) i wirnik (10) są umiejscowione współosiowo, a tarcza nośna (11) jest połączona z wałem (14) osadzonym obrotowo na osi pionowej zbiornika (1) przenoszącym napęd od silnika (15), zaś na obwodzie ścian wewnętrznych komory roboczej (4) znajdują się przymocowane tuż nad dnem płyty udarowe (17) z prętami (18), które są osadzone w części poziomej płyt udarowych (17) w pewnym oddaleniu od ich części pionowych i są zaopatrzone na całej wysokości w otwory przelotowe (19) usytuowane równolegle do kierunku obrotów wirnika (10) oraz, że między wewnętrzną ścianą zbiornika (1) a zewnętrzną ścianąkomory roboczej (4) sąrozmieszczone na całym obwodzie zwisające swobodnie na wspornikach (20) taśmy stalowe (21).
4. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że część stożkowa komory roboczej (4) jest zdejmowalna.