PL228611B1

PL228611B1 - Sposób suszenia i domielania wstępnie rozdrobnionych materiałów, zwłaszcza węgla brunatnego lub kamiennego, oraz urządzenie do suszenia i domielania wstępnie rozdrobnionych materiałów, zwłaszcza węgla brunatnego lub kamiennego

Info

Publication number: PL228611B1
Application number: PL413002A
Authority: PL
Inventors: Krzysztof Sławiński; Krzysztof Knaś; Wojciech Nowak
Original assignee: Akademia Gorniczo Hutnicza Im Stanislawa Staszica W Krakowie
Priority date: 2015-07-02
Filing date: 2015-07-02
Publication date: 2018-04-30
Also published as: EP3112785A1; PL413002A1

Description

(21) Numer zgłoszenia: 413002 B02C 17/00 (2006.01)

C10L 9/00 (2006.01) F26B 3/08 (2006.01)

Urząd Patentowy (22) Data zgłoszenia: 02.07.2015
Rzeczypospolitej Polskiej
Sposób suszenia i domielania wstępnie rozdrobnionych materiałów, (54) zwłaszcza węgla brunatnego lub kamiennego, oraz urządzenie do suszenia i domielania wstępnie rozdrobnionych materiałów, zwłaszcza węgla brunatnego lub kamiennego
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 16.01.2017 BUP 02/17	(73) Uprawniony z patentu: AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 30.04.2018 WUP 04/18	(72) Twórca(y) wynalazku: KRZYSZTOF SŁAWIŃSKI, Częstochowa, PL KRZYSZTOF KNAŚ, Lgota Mała, PL WOJCIECH NOWAK, Częstochowa, PL

co oo

CM

Ω.

PL 228 611 B1

Opis wynalazku

Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu suszenia i domielania wstępnie rozdrobnionych materiałów, zwłaszcza węgla brunatnego lub kamiennego, oraz urządzenia do suszenia i domielania wstępnie rozdrobnionych materiałów, zwłaszcza węgla brunatnego lub kamiennego. Niniejszy wynalazek ma zastosowanie w energetyce oraz wytwórniach brykietów węglowych i paliw formowanych.

Znane sposoby suszenia węgla brunatnego polegają na suszeniu materiału w suszarkach z ogrzewaniem przeponowym, takich jak: suszarki talerzowe czy też rurowe, oraz w suszarkach z ogrzewaniem bezprzeponowym, takich jak: suszarki rurowe, bębnowe lub pneumatyczne, w których czynnikiem suszącym są gorące gazy spalinowe. Stosowane są również suszarki fluidyzacyjne, stosowane zasadniczo do suszenia materiałów sypkich, wykorzystując jako czynnik fluidyzacyjny gaz o zmniejszonej zawartości tlenu (5-1 8%). W tych suszarkach ciepło dostarczane jest za pośrednictwem gazu, stąd jego temperatura na wlocie do aparatu jest wysoka i wynosi zwykle 400-800°C. Przy tego typu ogrzewaniu powstają lokalne przegrzania materiału suszonego i może występować zjawisko samozapłonu zwłaszcza w pobliżu dystrybutora gazu. Jest to prawdopodobnie przyczyną unikania suszenia fluidyzacyjnego węgla brunatnego, w którym zjawiska utleniania i samozapłonu zachodzą w niższych temperaturach niż w przypadku węgla kamiennego.

W tej dziedzinie techniki znane jest także urządzenie do suszenia i domielenia węgla brunatnego, które zawiera ślimakowy podajnik węgla, młyn elektromagnetyczny oraz komorę odbioru produktu i odprowadzania wyparów. Poprzez podajnik ślimakowy, węgiel transportowany jest na wlot komory roboczej młyna elektromagnetycznego, skąd grawitacyjnie przechodzi przez obszar roboczy młyna, w którym jest mielony i podsuszany. Następnie węgiel trafia do komory odbioru produktu i odprowadzania wyparów. Komora ta wyposażona jest w przenośnik wibracyjny oraz wentylatory wyciągowe. Węgiel po wyjściu z młyna transportowany jest poprzez komorę przez przenośnik wibracyjny, gdzie jest dosuszany, a wentylatory wyciągowe odciągają uwolnioną w procesie wilgoć.

Z polskiego opisu zgłoszeniowego nr 382610 znany jest młyn elektromagnetyczny do domielania materiałów drobnoziarnistych posiadający komorę roboczą z zamocowaną wewnątrz przesłoną, zabezpieczającą mielniki przed wypadaniem ze strefy roboczej, oraz wzbudnik do wytwarzania pola elektromagnetycznego. Młyn posiada możliwość regulowania nachylenia komory roboczej i zmiany prędkości podawania nadawy.

Z polskiego patentu nr 211435 znany jest także sposób i urządzenie do równoczesnego suszenia i domielania węgla brunatnego, który polega na tym, że wilgotną nadawę doprowadza się do komory roboczej objętej działaniem wirowego pola magnetycznego, w której poddaje się ją jednocześnie zachodzącym procesom suszenia, domielania i aktywacji oraz modyfikacji zawartej w niej wody na skutek działania pola elektromagnetycznego, a po usunięciu wyparów produkt dosusza się w temperaturze do 110°C w warunkach podciśnienia, zaś następnie produkt odbiera się grawitacyjnie bądź za pomocą podajnika.

Z polskiego patentu nr 141797 znany jest sposób i urządzenie do suszenia węgla brunatnego. W tym sposobie wilgotny węgiel brunatny rozdrobniony do ziaren o wielkości > 1 mm suszy się dwuetapowo w złożu fluidalnym, przy czym w pierwszym etapie ciepło dostarcza się zarówno przeponowo jak i z gazem fluidyzującym o gęstości strumienia > 0,25 kg/m²s i temperaturze 80-60°C, a w drugim etapie ciepło dostarcza się tylko przeponowo, a złoże fluidyzuje się gazem o temperaturze otoczenia. Aparat fluidyzacyjny posiada dwie usytuowane obok siebie komory oddzielone pionową przegrodą, które wyposażone są w oddzielne elementy grzejne usytuowane na zewnętrznych powierzchniach aparatu i/lub elementy grzejne zanurzone w złożu fluidalnym, niezależnie zasilane gazem, przy czym tylko jedna komora wyposażona jest w nagrzewnicę przez którą gaz doprowadzany jest do złoża.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu oraz urządzenia do efektywnego i szybkiego usuwania wilgoci ze wstępnie rozdrobnionych materiałów, zwłaszcza węgla brunatnego lub kamiennego, z równoczesnym ich domieleniem dla uzyskania paliwa dla kotłów energetycznych podwyższającego ich sprawność.

Sposób suszenia i domielania wstępnie rozdrobnionych materiałów, zwłaszcza węgla brunatnego lub kamiennego, według wynalazku obejmuje etapy: doprowadzania nadawy wstępnie rozdrobnionego materiału do młyna elektromagnetycznego; mielenia nadawy w młynie elektromagnetycznym i wstępnego suszenia nadawy w młynie elektromagnetycznym za pomocą czynnika podsuszającego, doprowadzanego do młyna elektromagnetycznego; doprowadzania nadawy z młyna elektromagnetycznego

PL 228 611 B1 na przenośnik wibracyjny komory odprowadzania wyparów; oraz końcowego suszenia nadawy na przenośniku wibracyjnym. Nadawę suszy się końcowo na przenośniku wibracyjnym zawierającym ferromagnetyczną płytę, na której są usytuowane magnesy, z biegunami N skierowanymi ku ferromagnetycznej płycie, zaś na biegunach S magnesów znajduje się płyta przenoszenia nadawy.

Korzystnie, jako magnesy stosuje się płytkowe anizotropowe magnesy ceramiczne.

Korzystnie, wypary powstałe w kroku końcowego suszenia nadawy odprowadza się z komory odprowadzania wyparów za pomocą zespołu odprowadzania wyparów usytuowanego w górnej części komory odprowadzania wyparów.

Korzystnie, nadawa jest suszona w młynie elektromagnetycznym za pomocą czynnika podsuszającego, będącego powietrzem o temperaturze 80-100°C i gęstości strumienia > 0,15 kg/m²s.

Urządzenie do suszenia i domielania wstępnie rozdrobnionych materiałów, zwłaszcza węgla brunatnego lub kamiennego, według wynalazku zawiera: młyn elektromagnetyczny posiadający wlot i wylot, przy czym zarówno wlot jak i wylot posiadają króćce, doprowadzające czynnik podsuszający; oraz komorę odprowadzania wyparów, która jest połączona z wylotem młyna elektromagnetycznego, przy czym komora odprowadzania wyparów zawiera przenośnik wibracyjny do odbioru nadawy z młyna elektromagnetycznego, zespół odprowadzania wyparów w swojej górnej części oraz pojemnik odbioru podsuszonej nadawy usytuowany przy końcu przenośnika wibracyjnego. Przenośnik wibracyjny zawiera ferromagnetyczną płytę, na której są usytuowane magnesy, z biegunami N skierowanymi ku ferromagnetycznej płycie, zaś na biegunach S magnesów znajduje się płyta przenoszenia nadawy.

Korzystnie, magnesami są płytkowe anizotropowe magnesy ceramiczne.

Korzystnie, zespół odprowadzania wyparów zawiera wentylatory wyciągowe.

Korzystnie, zespół odprowadzania wyparów zawiera cyklony.

Korzystnie, komora odprowadzania wyparów zawiera ponadto izolację termiczną.

Korzystnie, komora odprowadzania wyparów zawiera ponadto kierownicę czynnika podsuszającego w rejonie zsypu nadawy z młyna elektromagnetycznego.

Korzystnie, komora odprowadzania wyparów jest połączona z wylotem młyna elektromagnetycznego za pomocą złączki kolanowej, która posiada izolację termiczną, przy czym króciec jest usytuowany na złączce kolanowej.

Korzystnie, płyta przenoszenia nadawy jest wykonana z aluminium.

Korzystnie, przenośnik wibracyjny (12) jest nachylony w stosunku do poziomu pod kątem 1 +2°.

Gradientowe pole magnetyczne generowane przez płytkowe anizotropowe magnesy ceramiczne istotnie wpływa na zmianę stosunku wolnych molekuł wody do asocjatów. Wolne molekuły wody charakteryzują się zwiększoną ruchliwością a ich znaczna ilość w wodzie zmodyfikowanej w polu magnetycznym istotnie przyspiesza proces jej odparowania i transportu poprzez cząstki paliwa. Następuje odprowadzenie przez dyfuzję wody poprzez cząstki paliwa na jego powierzchnię, najpierw z makroporów, następnie kapilar i mezoporów do otoczenia gazowego z powierzchni paliwa. Wysuszony węgiel jest wyprowadzany przesypem z urządzenia do pojemnika odbioru produktu i poprzez podajnik (ślimakowy i/lub pneumatyczny) wyładowywany jest do zbiornika, np. buforowego, i/lub na zewnątrz. Zapylone wypary odprowadzane są poprzez zespół odprowadzania wyparów zainstalowany w górnej, rozszerzonej części komory odprowadzania wyparów. Zastosowanie magnesów w przenośniku wibracyjnym usytuowanym w komorze odprowadzania wyparów znacznie zwiększa wydajność i prędkość procesu suszenia wstępnie rozdrobnionych materiałów.

Niniejszy wynalazek przedstawiony jest w nieograniczającym przykładzie wykonania na rysunkach, na których:

Fig. 1. przedstawia schematycznie w widoku z boku w przekroju urządzenie do suszenia i domielania wstępnie rozdrobnionych materiałów według wynalazku, zaś

Fig. 2. przedstawia schematycznie w widoku z góry przykładowe rozmieszczenie magnesów na powierzchni 1 m² ferromagnetycznej płyty przenośnika wibracyjnego.

Urządzenie do suszenia i domielania wstępnie rozdrobnionych materiałów, zwłaszcza węgla brunatnego lub kamiennego, według wynalazku zawiera dwa główne zespoły, mianowicie młyn elektromagnetyczny 1 oraz komorę 11 odprowadzania wyparów.

Na wlocie młyna elektromagnetycznego 1 znajdują się, kolejno, zasobnik 2 wilgotnej nadawy oraz dozownik 3 nadawy. Młyn elektromagnetyczny 1 posiada jawnobiegunowy wzbudnik 4 wirowego pola magnetycznego, w osi którego usytuowana jest rurowa komora robocza 5. Wnętrze komory roboczej 5 wypełnione jest prętowymi mielnikami ferromagnetycznymi 6. Mielniki 6 wirują i cyrkulują w złożu pod wpływem rotacji pola magnetycznego oraz kolidują wzajemnie jak również ze ścianą komory roboczej 5,

PL 228 611 B1 a także z poddaną procesowi suszenia i rozdrabniania nadawą, z intensywnością zależną od kwadratu wartości indukcji magnetycznej. W wyniku tak prowadzonego procesu w komorze roboczej 5 występują lokalne mikroobszary pulsującego ciśnienia wywieranego przez mielniki 6 na nadawę. Tuż za wzbudnikiem 4 wirowego pola magnetycznego w rurze wylotowej z młyna elektromagnetycznego 1 zainstalowana jest zasuwa 7. Zabezpiecza ona przed wypadaniem mielników 6 ze strefy działania młyna elektromagnetycznego 1 po wyłączeniu podawania nadawy i zasilania wzbudnika 4 wirowego pola magnetycznego. Zakończenie młyna elektromagnetycznego 1 stanowi kolanowe zgięcie rury wylotowej pod kątem 45° za pomocą złączki kolanowej 8 z króćcem 10 doprowadzającym część gorącego powietrza, stanowiącego czynnik podsuszający. Druga część czynnika podsuszającego jest podawana do drugiego króćca 9 na wlocie młyna elektromagnetycznego 1. Korzystnie, rura wylotowa z młyna elektromagnetycznego 1 posiada izolację termiczną.

Rozdrobniona i częściowo podsuszona nadawa z młyna elektromagnetycznego 1 jest podawana przez złączkę kolanową 8 do komory 11 odprowadzania wyparów, która w ten sposób jest połączona z wylotem młyna elektromagnetycznego 1.

Rozdrobniona i częściowo podsuszona nadawa przesypywana jest grawitacyjnie na przenośnik wibracyjny 12, umieszczony w komorze 11 odprowadzania wyparów i nachylony w stosunku do poziomu, korzystnie pod kątem 1-2°. Przenośnik wibracyjny 12 zawiera ferromagnetyczną płytę 13, na której głównej powierzchni rozmieszczone są wzdłużnie i symetrycznie magnesy 14, korzystnie płytkowe anizotropowe magnesy ceramiczne, skierowane biegunem „N” do powierzchni ferromagnetycznej płyty 13 (tzn. do dołu na fig. 1), natomiast na górnej powierzchni magnesów 14, tzn. na biegunie „S” magnesów 14, znajduje się płyta 15 przenoszenia nadawy, korzystnie aluminiowa, na której jest umieszczona suszona nadawa 16. Oczywiście, płyta 15 przenoszenia nadawy nie musi być wykonana z aluminium, może to być każdy inny materiał nieograniczający natężenia pola magnetycznego.

Stopień pokrycia 1 m² ferromagnetycznej płyty 13 przenośnika wibracyjnego 12 przez magnesy 14 wynosi od 50% do 80%, przy czym odległości pomiędzy rozmieszczonymi wzdłużnie i symetrycznie magnesami 14 mieszczą się w zakresie od 25 mm do 100 mm. Płytkowe anizotropowe ceramiczne magnesy 14 o wymiarach 100x50x20 mm charakteryzują się indukcją remanencji B r w zakresie 380-420 mT oraz gęstością energii BHmax w zakresie 27,1-30,3 kJ/m³ i temperaturą pracy do 250°C.

Przenośnik wibracyjny 12 wyposażony jest w regulator zmian amplitudy i częstości wibracji (nie pokazany) umożliwiający regulację szybkości przesuwania suszonej nadawy 16 do pojemnika 17 odbioru podsuszonej nadawy, usytuowanego przy końcu przenośnika wibracyjnego 12. Przenośnik wibracyjny 12 jest zabudowany w podciśnieniowej komorze 11 odprowadzania wyparów. Korzystnie, komora 11 odprowadzania wyparów posiada izolację termiczną 18. Wewnątrz komory 11 odprowadzania wyparów, w rejonie zsypu częściowo podsuszonej nadawy z młyna elektromagnetycznego 1 zainstalowana jest kierownica 19 strugi czynnika podsuszającego/gorącego powietrza oraz nadawy, korzystnie w postaci płyty. W górnej, rozszerzonej części komory 11 odprowadzania wyparów zainstalowany jest zespół 20 odprowadzania wyparów. Jako zespół 20 odprowadzania wyparów można zastosować zarówno wentylatory wyciągowe jak i cyklony separujące od wyparów drobne cząstki nadawy i wyprowadzające na zewnątrz wypary. Korzystnie, zastosowane są co najmniej trzy cyklony.

Sposób suszenia i domielania wstępnie rozdrobnionych materiałów według wynalazku jest następujący. Wstępnie rozdrobniony materiał, korzystnie węgiel brunatny lub kamienny o wilgotności 50-60% masowych, jest podawany za pomocą zasobnika 2 wilgotnej nadawy i dozownika 3 nadawy do młyna elektromagnetycznego 1, w którym następuje domielenie nadawy i jej wstępne podsuszenie za pomocą czynnika podsuszającego, korzystnie powietrza o temperaturze 80-100°C i gęstości strumienia > 0,15 kg/m²s, podawanego przez króciec 9 na wlocie do młyna elektromagnetycznego 1 we współprądzie z materiałem nadawy. Domielona i wstępnie podsuszona nadawa na wylocie z młyna elektromagnetycznego 1 posiada wilgotność około 20-30% masowych i jest podawana, za pomocą drugiej strugi czynnika podsuszającego, doprowadzanej na wylocie młyna elektromagnetycznego 1 przez króciec 10, na przenośnik wibracyjny 12 komory 11 odprowadzania wyparów, gdzie jest następnie dosuszana i podawana do pojemnika 17 odbioru podsuszonej nadawy. Magnesy 14 umieszczone w przenośniku wibracyjnym 12, a w szczególności ich ustawienie, przyspieszają wytrącanie się cząstek wody na zewnątrz porów węgla i dalej ku górze komory 11 odprowadzania wyparów, kierunku systemu 20 odprowadzania wyparów.

PL 228 611 B1

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób suszenia i domielania wstępnie rozdrobnionych materiałów, zwłaszcza węgla brunatnego lub kamiennego, który to wspomniany sposób obejmuje etapy:

doprowadzania nadawy wspomnianego wstępnie rozdrobnionego materiału do młyna elektromagnetycznego (1);

mielenia wspomnianej nadawy we wspomnianym młynie elektromagnetycznym (1) i wstępnego suszenia wspomnianej nadawy we wspomnianym młynie elektromagnetycznym (1) za pomocą czynnika podsuszającego, doprowadzanego do wspomnianego młyna elektromagnetycznego (1);

doprowadzania wspomnianej nadawy ze wspomnianego młyna elektromagnetycznego (1) na przenośnik wibracyjny (12) komory (11) odprowadzania wyparów; oraz końcowego suszenia wspomnianej nadawy na wspomnianym przenośniku wibracyjnym (12);

znamienny tym, że wspomnianą nadawę suszy się końcowo na wspomnianym przenośniku wibracyjnym (12) zawierającym ferromagnetyczną płytę (13), na której są usytuowane magnesy (14), z biegunami N skierowanymi ku wspomnianej ferromagnetycznej płycie (13), zaś na biegunach S wspomnianych magnesów (14) znajduje się płyta (15) przenoszenia nadawy.
2. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że jako wspomniane magnesy (14) stosuje się płytkowe anizotropowe magnesy ceramiczne.
3. Sposób według zastrzeżenia 1 albo 2, znamienny tym, że wypary powstałe w kroku końcowego suszenia wspomnianej nadawy odprowadza się ze wspomnianej komory (11) odprowadzania wyparów za pomocą zespołu (20) odprowadzania wyparów usytuowanego w górnej części wspomnianej komory (11) odprowadzania wyparów.
4. Sposób według dowolnego z zastrzeżeń 1-3, znamienny tym, że wspomniana nadawa jest suszona we wspomnianym młynie elektromagnetycznym (1) za pomocą wspomnianego czynnika podsuszającego, będącego powietrzem o temperaturze 80-100°C i gęstości strumienia > 0,15 kg/m²s.
5. Urządzenie do suszenia i domielania wstępnie rozdrobnionych materiałów, zwłaszcza węgla brunatnego lub kamiennego, które to wspomniane urządzenie zawiera:

młyn elektromagnetyczny (1) posiadający wlot i wylot, przy czym zarówno wspomniany wlot jak i wspomniany wylot posiadają króćce (9, 10), odpowiednio, doprowadzające czynnik podsuszający; oraz komorę (11) odprowadzania wyparów, która jest połączona ze wspomnianym wylotem wspomnianego młyna elektromagnetycznego (1), przy czym wspomniana komora (11) odprowadzania wyparów zawiera przenośnik wibracyjny (12) do odbioru wspomnianej nadawy ze wspomnianego młyna elektromagnetycznego (1), zespół (20) odprowadzania wyparów w swojej górnej części oraz pojemnik (17) odbioru podsuszonej nadawy usytuowany przy końcu wspomnianego przenośnika wibracyjnego (12);

znamienne tym, że wspomniany przenośnik wibracyjny (12) zawiera ferromagnetyczną płytę (13), na której są usytuowane magnesy (14), z biegunami N skierowanymi ku ferromagnetycznej płycie (13), zaś na biegunach S wspomnianych magnesów (14) znajduje się płyta (15) przenoszenia nadawy.
6. Urządzenie według zastrzeżenia 5, znamienne tym, że wspomnianymi magnesami (14) są płytkowe anizotropowe magnesy ceramiczne.
7. Urządzenie według zastrzeżenia 5 albo 6, znamienne tym, że wspomniany zespół (20) odprowadzania wyparów zawiera wentylatory wyciągowe.
8. Urządzenie według zastrzeżenia 5 albo 6, znamienne tym, że wspomniany zespół (20) odprowadzania wyparów zawiera cyklony.
9. Urządzenie według dowolnego z zastrzeżeń 5-8, znamienne tym, że wspomniana komora (11) odprowadzania wyparów zawiera ponadto izolację termiczną (18).
10. Urządzenie według dowolnego z zastrzeżeń 5-9, znamienne tym, że wspomniana komora (11) odprowadzania wyparów zawiera ponadto kierownicę (19) wspomnianego czynnika podsuszającego w rejonie zsypu wspomnianej nadawy ze wspomnianego młyna elektromagnetycznego (1).

PL 228 611 Β1
11. Urządzenie według dowolnego z zastrzeżeń 5-10, znamienne tym, że wspomniana komora (11) odprowadzania wyparów jest połączona ze wspomnianym wylotem wspomnianego młyna elektromagnetycznego (1) za pomocą złączki kolanowej (8), która posiada izolację termiczną, przy czym wspomniany króciec (10) jest usytuowany na wspomnianej złączce kolanowej (8).
12. Urządzenie według dowolnego z zastrzeżeń 5-11, znamienne tym, że wspomniana płyta (15) przenoszenia nadawy jest wykonana z aluminium.
13. Urządzenie według dowolnego z zastrzeżeń 5-12, znamienne tym, że wspomniany przenośnik wibracyjny (12) jest nachylony w stosunku do poziomu pod kątem 1+-2°.

Rysunki