PL222300B1 - Sposób suszenia granulatu węglowego - Google Patents

Description

(43) Zgłoszenie ogłoszono:

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 222300 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 400479 ^{(51) Int.Cl.}

F26B 3/347 (2006.01) C10L 5/00 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 23.08.2012

Sposób suszenia granulatu węglowego (73) Uprawniony z patentu:

KĘDZIA WOJCIECH JÓZEF, Bydgoszcz, PL KRUCZEK MAREK, Dębica, PL DAMASIEWICZ MARIOLA, Bytom, PL MERTA ROBERT, Ruda Śląska, PL

03.03.2014 BUP 05/14 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:

29.07.2016 WUP 07/16 (72) Twórca(y) wynalazku:

WOJCIECH JÓZEF KĘDZIA, Bydgoszcz, PL MAREK KRUCZEK, Dębica, PL MARIOLA DAMASIEWICZ, Bytom, PL ROBERT MERTA, Ruda Śląska, PL (74) Pełnomocnik:

rzecz. pat. Marian Małachowski

PL 222 300 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób suszenia granulatu węglowego otrzymanego znanymi metodami granulowania talerzowego lub bębnowego mułów.

Znany jest z opisu polskiego zgłoszenia wynalazku P.331550 sposób wytwarzania ekologicznego wielowarstwowego granulatu opałowego i urządzenie do tego sposobu z surowca, którym jest muł (szlam) popłuczkowy węgla kamiennego, koncentrat czy odpad flotacyjny węgla kamiennego z dodatkiem lub bez innych stałych materiałów energetycznych o uziarnieniu surowca, w ilości nie przekraczającej 80% jego wagi, który charakteryzuje się tym, że wielowarstwowe granule składają się z jądra, kolejnej warstwy o podwyższonej w stosunku do jądra porowatości oraz następnych warstw oddzielnie wzbogaconych w wodorotlenek lub węglany wapnia oraz warstw wzbogaconych w wodne roztwory polikwasów krzemu i/lub metadwukrzemianu sodu z dodatkiem lub bez żeli, zoli, ewentualnie zmielonych na pył soli lub tlenków metali grup przejściowych, a cały sposób wytwarzania przeprowadza się w dodatnich temperaturach otoczenia. Dzięki porowatej i wielowarstwowej strukturze granul o zmieniającym się w przekroju składzie chemicznym i fazowym możliwe jest wydłużenie czasu spalania paliwa oraz wiązanie niekorzystnych składników spalin w zewnętrznych warstwach granul. Wpływanie na skład chemiczny i fazowy popiołu umożliwia projektowanie wytrzymałości ogniowej i spoistości popiołu, który można przekształcić w tzw. suchy żużel. Dzięki własnościom uzyskanych granul wytwarzane spaliny są bezdymne i bezsiarkowe. W metodzie według opisu suszenie granul przebiega w temperaturze od 30 do 60°C.

Znany jest z opisu patentowego PL 212399 sposób granulowania mułów węglowych, który polega na tym, że przeznaczony do granulowania muł transportuje się do mieszalnika, gdzie miesza się go z substancją wspomagającą proces granulacji, którą stanowi mieszanina polimerów, stanowiąca od 5% do 35% masy mułów. Mieszaninę tę stanowią poliolefiny, tj. głównie PE - polietylen i PP - polipropylen, w ilości od 5% do 35% masy mułów oraz plastyfikatory w ilości 0,1% do 8% polimeru, wspomagające procesy aglomeracji i granulacji mułów węglowych. Po zakończeniu procesu mieszania, wstępnie przygotowany muł przekazuje się do suszarki, w której korzystnie w temperaturze 100°C do 185°C w czasie od 1 do 30 min poddaje się go ogrzewaniu i aglomeracji w obecności pary wodnej. Po zgranulowaniu i wysuszeniu mułów kieruje się je na sita wibracyjne i po wstępnej segregacji gromadzi do dalszej obróbki lub spalania.

Znany jest z opisu patentowego PL 207431 sposób wytwarzania jednorodnych granulatów z odpadowych szlamów w celu ich utylizacji termicznej lub recyklingu, gdzie termiczna utylizacja obejmuje spalanie w spalarniach odpadów, w urządzeniach przemysłowych oraz wykorzystanie granulatów jako paliw alternatywnych. Będący przedmiotem wynalazku sposób granulacji umożliwia przekształcenie szlamów o wilgotności 16-85% z lub bez dodatku innych suchych odpadów drobnoziarnistych w łatwy do transportu i składowania granulat, którego własności mogą być łatwo modyfikowane dodatkami substancji aktywnych chemicznie w zależności od przeznaczenia, w procesie eliminującym konieczność termicznego suszenia czy też podsuszania szlamu. Sposób granulacji szlamów odpadowych polega na wykorzystaniu procesu intensywnego mieszania wilgotnego, ciastowatego lub półpłynnego szlamu z dodatkiem suchych drobnoziarnistych materiałów w celu uzyskania wypa dkowej wilgotności nie wyższej niż charakterystyczna dla danego zestawu wilgotność, przy której zachodzi proces granulacji i jednocześnie przebiegającego procesu granulacji. Sposób wymaga stosowania mieszalników, które konstrukcyjnie są zdolne do mieszania z intensywnością nie mniejszą niż 8 kW/100 kg i których wirnik nadaje masie przebywającej w obrębie jego działania szybkość liniową nie mniejszą niż 5 m/s.

Znany jest z opisu patentowego US4880582 A sposób hartowania materiałów granulowanych w podwyższonych temperaturach do poziomu od 85 do 212°F.

Znana jest z opisu zgłoszenia wynalazku P.393175 przeciwprądowa suszarnia szybowa z ruchomymi półkami do suszenia aglomeratów o niewielkiej wytrzymałości mechanicznej posiadająca pionowy szyb, który zawiera górną strefę załadunku oraz kilkupoziomową, korzystnie od dwóch do sześciu, strefę suszenia. Króciec lub kolektor wlotowy gazów suszących usytuowany jest pomiędzy dolną strefą rozładunku, a strefą suszenia.

Znane z dotychczasowego stanu techniki technologie granulacji bębnowej lub talerzowej mają na celu otrzymanie granulatu o strukturze warstwowej, niemożliwej do osiągnięcia technikami brykietowania. Proces granul wiąże się jednak najczęściej z koniecznością zwilżania aglomerowanego m ateriału wodą lub innymi substancjami wspomagającymi. W większości przypadków, proces ten wym aga wysuszenia powstałych struktur. Ogrzewanie granul znanymi metodami wiąże się z ogrzaniem

PL 222 300 B1 granul z zewnątrz, gdzie ośrodkiem przenoszącym ciepło jest powietrze. W procesie ogrzewania i wyparowywania nadmiaru wody zawartych w granulacie dochodzi początkowo do ogrzania i zwiększenia sił wiążących cząsteczki tworzące powłokę granuli, a następnie dochodzi do rozgrzania jądra granuli i wyparcia zawartej w nim wody. Proces parowania wody z wewnętrznych części granuli narusza strukturę warstw wierzchnich, co jest niekorzystne dla twardości, trwałości i odporności mechanicznej granul.

Istota sposobu suszenia granulatu węglowego charakteryzuje się tym, że granulat o wilgotności 20 do 40% umieszczony w tunelowym piecu mikrofalowym suszy się wielofazowo. W pierwszych dwu fazach mikrofalowo z użyciem fal o częstotliwości od 2,05 do 2,80 GHz kontroluje się temperaturę wnętrza granul za pomocą detektorów pracujących w technice podczerwieni, nie dopuszczając do wystąpienia przyrostu temperatury większego niż od 0,05 do 2°C/min oraz przekroczenia temperatury od 30 do 50°C, w pierwszej fazie suszenia trwającej po osiągnięciu maksymalnie założonej temperatury nie dłużej niż 3 do 20 minut oraz nie przekroczenia temperatury 35-80°C w drugiej fazie suszenia trwającej po osiągnięciu maksymalnie założonej temperatury nie dłużej niż 5 do 30 minut przy zmniejszeniu mocy promieniowania mikrofalowego o 20 do 60% w stosunku do mocy użytej w pierwszej fazie. Z kolei po uzyskaniu wilgotności granul 8-15% suszenie mikrofalowe wyłącza się.

W rozwiązaniu zaproponowano zastosowanie techniki mikrofalowej do suszenia granulatów węglowych. Odpowiednio dobrane pod względem mocy i częstotliwości promieniowanie mikrofalowe generując przemieszczanie się cząsteczek wody wywołuje tarcie międzycząsteczkowe i wydzielenie energii cieplnej w całej masie, a proces ten postępuje od środka granul co jest korzystne dla właściwości mechanicznych granulatu. Technika ta pozwala także na znaczne oszczędności ilości zużytej energii w przeliczeniu na ilość odparowanej wody lub masę wysuszonego granulatu. W rozwiązaniu według patentu wydajność procesu suszenia mikrofalowego może być wspomagana poprzez usuwanie wody w warunkach obniżonego ciśnienia.

Sposób suszenia według wynalazku polega na tym, że do tunelowego pieca mikrofalowego o szerokości komory 1000 mm i długości komory 16,5 metra oraz mocy mikrofalowej 70 kW wyposażonego w 60 do 80 magnetronów, zadaje się otrzymany metodą granulowania talerzowego lub bębnowego granulat o wilgotności 20 do 40% i rozpoczyna proces suszenia granulat kontrolując temperaturę wnętrza granul za pomocą detektorów pracujących w technice podczerwieni, nie dopuszczając do wystąpienia przyrostu temperatury większego niż 0,05 do 2°C/min oraz przekroczenia temperatury od 30 do 50°C w pierwszej fazie suszenia trwającej po osiągnięciu maksymalnie założonej temperatury nie dłużej niż 3 do 20 minut oraz nie przekroczenia temperatury od 35 do 80°C w drugiej fazie suszenia trwającej po osiągnięciu maksymalnie założonej temperatury nie dłużej niż 5 do 30 minut przy zmniejszeniu mocy promieniowania mikrofalowego o 20 do 60% w stosunku do mocy użytej w pierwszej fazie. Po uzyskaniu wilgotności granul 8-15% suszenie mikrofalowe wyłącza się i realizuje suszenie bez poza piecem mikrofalowym.

W innym przykładzie wydajność procesu suszenia mikrofalowego przebiega tak jak w pierwszym przykładzie, ale jest przeprowadzana w warunkach obniżonego ciśnienia od 0,01 do 0,095 MPa, co przyspiesza proces usuwania wody.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób suszenia granulatu węglowego otrzymanego metodą granulowania talerzowego lub bębnowego, znamienny tym, że granulat o wilgotności 20 do 40% umieszczony w tunelowym piecu mikrofalowym suszy się wielofazowo, w pierwszych dwu fazach mikrofalowo z użyciem fal o częstotl iwości od 2,05 do 2,80 GHz kontrolując temperaturę wnętrza granul za pomocą detektorów pracujących w technice podczerwieni, nie dopuszczając do wystąpienia przyrostu temperatury większego niż od 0,05 do 2°C/min oraz do przekroczenia temperatury od 30 do 50°C w pierwszej fazie suszenia trwającej po osiągnięciu maksymalnie założonej temperatury nie dłużej niż 3 do 20 minut oraz nie przekroczenia temperatury 35-80°C w drugiej fazie suszenia trwającej po osiągnięciu maksymalnie założonej temperatury nie dłużej niż 5 do 30 minut przy zmniejszeniu mocy promieniowania mikrofalowego o 20 do 60% w stosunku do mocy użytej w pierwszej fazie, z kolei po uzyskaniu wilgotności granul 8-15% suszenie mikrofalowe wyłącza się.
2. 2. Sposób suszenia granulatu według zastrz. 1 , znamienny tym, że proces suszenia mikrofalowego przeprowadza w warunkach obniżonego ciśnienia od 0,01 do 0,095 MPa.