RU2367681C2 - Method of producing smoke-free lumped carbonaceous fuel - Google Patents
Method of producing smoke-free lumped carbonaceous fuel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2367681C2 RU2367681C2 RU2007143654/04A RU2007143654A RU2367681C2 RU 2367681 C2 RU2367681 C2 RU 2367681C2 RU 2007143654/04 A RU2007143654/04 A RU 2007143654/04A RU 2007143654 A RU2007143654 A RU 2007143654A RU 2367681 C2 RU2367681 C2 RU 2367681C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coal
- fuel
- coking
- free
- sludge
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
- Coke Industry (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к угольной промышленности, а именно к переработке слоевым коксованием отходов угольной промышленности, преимущественно отходов углеобогащения и мелкого угля в облагороженное топливо, и может быть использовано для коммунально-бытового и технологического назначения.The present invention relates to the coal industry, namely to processing by layer coking of coal industry waste, mainly coal enrichment waste and small coal into refined fuel, and can be used for household and technological purposes.
Известен способ получения угольных брикетов, включающий обезвоживание угольного шлама до 10-35% содержания влаги, перемешивание угольных частиц и минеральной составляющей исходного шлама, последующее формование обезвоженного шлама (с гранулометрическим составом - 1 мм не менее 90%) и спекающегося угля, в количестве не менее 25%, с общей зольностью 30-70% под давлением 0,001-20 МПа и последующую термообработку при температуре 200-700°С на протяжении 1-60 минут в неокисленной среде [Патент РФ на изобретение №2087527, кл. C10L 5/08, опубл. 20.08.97].A known method for producing coal briquettes, including dehydration of coal sludge to 10-35% moisture content, mixing coal particles and the mineral component of the original sludge, the subsequent formation of dehydrated sludge (with a particle size distribution of 1 mm of at least 90%) and sintering coal, in an amount of not less than 25%, with a total ash content of 30-70% under a pressure of 0.001-20 MPa and subsequent heat treatment at a temperature of 200-700 ° C for 1-60 minutes in an unoxidized environment [RF Patent for the invention No. 2087527, cl. C10L 5/08, publ. 08/20/97].
К недостаткам известного способа относятся значительная себестоимость из-за использования оборудования для прессования и термообработки при высокой температуре на протяжении длительного времени, невозможность использования в промышленных высокопроизводительных топках.The disadvantages of this method include significant cost due to the use of equipment for pressing and heat treatment at high temperature for a long time, the inability to use in industrial high-performance furnaces.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ получения угольных брикетов, включающий смешивание шихты угольного шлама и угольной мелочи с 4-5 мас.% сухого лигносульфоната, брикетирование смеси и последующую термообработку брикетов, при этом используют шихту при влажности 8-14%, при составе угольного шлама фракции 0,5 мм - 50-90 мас.% и угольной мелочи фракции 6 мм - 5-46 мас.%, термообработку брикетов производят в интервале 160-200°С на протяжении 1,0-1,5 ч [патент РФ на изобретение №2078794, кл. C10L 5/20, опубл. 10.05.97].The closest in technical essence to the claimed method is a method for producing coal briquettes, comprising mixing a mixture of coal sludge and coal fines with 4-5 wt.% Dry lignosulfonate, briquetting the mixture and subsequent heat treatment of the briquettes, using the mixture at a moisture content of 8-14%, when the composition of coal sludge fraction 0.5 mm - 50-90 wt.% and coal fines fraction 6 mm - 5-46 wt.%, heat treatment of briquettes is carried out in the range of 160-200 ° C for 1.0-1.5 hours [RF patent for the invention No. 2078794, class. C10L 5/20, publ. 05/10/97].
Недостатками известного способа являются длительность процесса слоевого коксования, недостаточные водостойкость и механическая прочность топлива, необходимость использования специального нестандартного оборудования, невозможность использования в промышленных высокопроизводительных топках с факельным режимом сжигания топлива, высокая себестоимость полученного топлива.The disadvantages of this method are the duration of the process of layer-by-layer coking, insufficient water resistance and mechanical strength of the fuel, the need to use special non-standard equipment, the inability to use in industrial high-performance furnaces with a flare mode of fuel combustion, the high cost of the resulting fuel.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа получения бездымного кускового углеродистого топлива, в котором использование в качестве угольного шлама отходов углеобогащения в количестве 15-35 мас.%, а в качестве угольной мелочи - газового угля фракций менее 3 мм, в количестве 65-85%, после смешивания - термическая обработка инертным теплоносителем до температуры 150-250°С и слоевое коксование обеспечивают ускорение процесса слоевого коксования, этим обеспечивается водостойкость и повышение механической прочности топлива, возможность создания безотходной технологии в работе углеобогатительных фабрик, использования топлива в промышленных высокопроизводительных топках с факельным, кипящим и слоевым режимами сжигания, упрощение технологического процесса, снижение себестоимости полученного топлива.The basis of the invention is the task of improving the method for producing smokeless lumpy carbon fuel, in which the use of coal enrichment waste as coal slurry in the amount of 15-35 wt.%, And as coal fines - gas coal fractions less than 3 mm, in the amount of 65-85% , after mixing - heat treatment with an inert coolant to a temperature of 150-250 ° C and layer coking provide acceleration of the process of layer coking, this ensures water resistance and increase the mechanical strength of the fuel, the possibility of creating non-waste technology in the operation of coal processing plants, the use of fuel in industrial high-performance furnaces with flare, boiling and layered combustion modes, simplifying the process, reducing the cost of fuel received.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения бездымного кускового углеродистого топлива, включающего смешивание в шихту угольного шлама и угольной мелочи, термообработку, согласно изобретению предусмотрены следующие отличия:The problem is solved in that in the method for producing smokeless lumpy carbonaceous fuel, including mixing into the mixture of coal sludge and coal fines, heat treatment, according to the invention, the following differences are provided:
- в качестве угольного шлама берут отходы углеобогащения в количестве 15-35 мас.%;- as coal sludge take coal waste in an amount of 15-35 wt.%;
- в качестве угольной мелочи - измельченный газовый уголь фракций менее 3 мм, в количестве 65-85 мас.%;- as coal fines - crushed gas coal fractions of less than 3 mm, in the amount of 65-85 wt.%;
- отходы углеобогащения и измельченный газовый уголь после смешивания термически обрабатывают инертным теплоносителем до температуры 150-250°С;- coal preparation waste and crushed gas coal after mixing are thermally treated with an inert coolant to a temperature of 150-250 ° C;
- смесь, после термической обработки, коксуют.- the mixture, after heat treatment, is coked.
Кроме того, газовый уголь берут малометаморфизованный низкосернистый, а коксование ведут в коксовых печах слоевым коксованием до температуры по оси камеры коксования 750-1050°С.In addition, low-sulfur low-sulfur morphine is taken, and coking is carried out in coke ovens by layered coking to a temperature along the axis of the coking chamber of 750-1050 ° C.
Способ поясняется чертежами, где на:The method is illustrated by drawings, where:
фиг.1 показан график динамики выгорания навески частиц антрацита «А» (в графике кривая 1), тощего угля «Т» (кривая 2), газового угля «Г» (кривая 3);figure 1 shows a graph of the dynamics of burnout of a sample of particles of anthracite "A" (curve 1), lean coal "T" (curve 2), gas coal "G" (curve 3);
фиг.3 - график зависимости скорости взаимодействия (RmO) коксовых остатков антрацита «А», тощего «Т» и предлагаемого бездымного топлива с кислородом воздуха от степени конверсии.figure 3 is a graph of the dependence of the rate of interaction (RmO) of coke residues of anthracite "A", lean "T" and the proposed smokeless fuel with atmospheric oxygen on the degree of conversion.
Сущность способа заключается в следующем.The essence of the method is as follows.
Газовый уголь, преимущественно малометаморфизованный низкосернистый, предварительно измельчают до фракций менее 3 мм и тщательно перемешивают с отходами углеобогащения с зольностью 30-50%, при этом отходы углеобогащения в смеси составляют 15-35%, а газовый уголь 65-85%, процентное соотношение в смеси можно регулировать в зависимости от требований потребителя и зольности компонентов. Из-за низких показателей смеси по спекаемости и коксуемости, а именно малой толщины пластического слоя, высокой зольности и высокого выхода летучих веществ, смесь термически обрабатывают инертным теплоносителем до температуры 150-250°С высокоскоростным нагревом в течение 3-5 с, в результате чего ускоряется прогрев до перехода в пластическое состояние в процессе слоевого коксования, увеличивается время пребывания в пластическом состоянии и толщина пластического слоя, улучшается термовосстановительный процесс, уменьшается градиент температуры и усадки в слое полукокса, не сопровождается падением теплопроводности увеличение плотности нагретой смеси и, благодаря возрастанию теплосодержания смеси при загрузке, ускоряется процесс коксования, в результате чего из слабо коксуемой смеси получается кокс с достаточной механической прочностью. Следовательно, предварительная термообработка предлагаемой шихты позволит получать кусковое топливо в традиционных коксовых печах слоевого коксования из слабоспекаемой смеси. Коксование ведут при ускоренных периодах коксования на протяжении 12-14 ч, заканчивают процесс коксования при достижении температуры по оси камеры коксования 750-1050°С.Gas coal, mainly low-metamorphosed low-sulfur coal, is preliminarily crushed to fractions less than 3 mm and thoroughly mixed with coal treatment waste with an ash content of 30-50%, while coal processing waste in the mixture is 15-35%, and gas coal 65-85%, the percentage ratio mixtures can be adjusted depending on the requirements of the consumer and the ash content of the components. Due to the low performance of the mixture in sintering and coking properties, namely, the small thickness of the plastic layer, high ash content and high yield of volatiles, the mixture is thermally treated with an inert coolant to a temperature of 150-250 ° C with high-speed heating for 3-5 s, resulting in heating is accelerated to the transition to a plastic state in the process of layer-by-layer coking, the time spent in the plastic state and the thickness of the plastic layer increase, the heat-recovery process improves, the temperature gradient decreases atura and shrinkage in the semi-coke layer is not accompanied by a drop in thermal conductivity, an increase in the density of the heated mixture and, due to an increase in the heat content of the mixture during loading, the coking process is accelerated, as a result of which a coke with sufficient mechanical strength is obtained from a weakly coked mixture. Therefore, preliminary heat treatment of the proposed mixture will allow to obtain lump fuel in traditional coke ovens layer coking from low-sintering mixture. Coking is carried out at accelerated periods of coking for 12-14 hours, the coking process is completed when the temperature along the axis of the coking chamber reaches 750-1050 ° C.
Полученное таким способом топливо, в виде кускового кокса с размером кусков более 40 мм - 60%, 25-40 мм - 22,5%, имеющее однородную структуру, которая не разрушается (в отличие от брикетов) под действием воды, выдерживает значительные механические нагрузки на раздавливание, стирание, не разрушается при перегрузках и транспортировании, не требует связующего и операции брикетирования.The fuel obtained in this way, in the form of lump coke with a lump size of more than 40 mm - 60%, 25-40 mm - 22.5%, having a homogeneous structure that does not collapse (unlike briquettes) under the influence of water, can withstand significant mechanical stresses crushing, erasing, does not collapse during overloads and transportation, does not require a binder and briquetting operations.
Предлагаемый способ получения топлива имеет ряд преимуществ перед другими видами топлива: сжигание топливных частиц в высокотемпературной зоне, с температурой более 850°С (по данным лабораторных исследований в динамичном эксперименте) переводит режим горения в фазу, близкую к внешнедиффузионной, где реакционные свойства топлива нивелируются и определяются только скоростью подвода окислителя, при этом время выгорания частиц топлива составляет около 400 с, что ниже, чем при выгорании тощих углей (425 с) и антрацита (430 с), а динамическая кривая выгорания не содержит пика, соответствующего выходу и выгоранию летучих веществ, что видно из графика 1, при этом температурная кривая отвечает выгоранию коксового остатка.The proposed method for producing fuel has several advantages over other types of fuel: burning fuel particles in a high temperature zone with a temperature of more than 850 ° C (according to laboratory studies in a dynamic experiment) transfers the combustion mode to a phase close to external diffusion, where the reaction properties of the fuel are leveled and are determined only by the oxidizer feed rate, while the burn-up time of fuel particles is about 400 s, which is lower than when lean coal (425 s) and anthracite (430 s) burn out, and the dynamic curve burnout does not contain a peak corresponding to the exit and burnout of volatile substances, as can be seen from
Динамика выгорания навески частиц антрацита «А», тощего угля «Т», газового угля «Г» и предлагаемого бездымного кускового углеродистого топлива показана в графике (фиг.1).The dynamics of the burnout of a sample of particles of anthracite "A", lean coal "T", gas coal "G" and the proposed smokeless lumpy carbonaceous fuel is shown in the graph (figure 1).
Таким образом, сжигание пылевидных частиц кускового угольного топлива в атмосфере воздуха при факельном режиме работы топки по данным динамических исследований имеет преимущества перед традиционными энергетическими углями марок «Т» (тощий) и «А» (антрацит) по полноте и скорости выгорания.Thus, the burning of pulverized particles of lumpy coal fuel in an air atmosphere during a flare mode of operation of a fire chamber according to dynamic research data has advantages over traditional energy coals of grades “T” (lean) and “A” (anthracite) in terms of completeness and burnout rate.
По кинетеке выгорания, согласно кинетических исследований процесса горения (фиг.2), частицы предложенного топлива при взаимодействии с кислородом воздуха практически мгновенно вступают в реакцию окисления, при этом скорость их взаимодействия выше в 30-40 раз, чем у антрацита: мелкая частица предложенного топлива интенсивно вспыхивает и выгорает, вследствие чего в зоне горения образуется более высокая температура, которая интенсифицирует процессы, протекающие в промышленных печах, например, выработку пара в топках, требующих более интенсивного прихода тепла и жидкого золоудаления (температура плавления золы - 1300°С), поэтому предложенное топливо предпочтительнее энергетических углей «Т» и «А», что позволяет отказываться от этих дорогих и дефицитных марок угля.According to the kinetics of burnout, according to kinetic studies of the combustion process (Fig. 2), particles of the proposed fuel react with atmospheric oxygen almost instantly in an oxidation reaction, while their interaction rate is 30–40 times higher than that of anthracite: a small particle of the proposed fuel it flares up and burns out intensively, as a result of which a higher temperature is formed in the combustion zone, which intensifies the processes occurring in industrial furnaces, for example, the production of steam in furnaces that require more intense the apparent arrival of heat and liquid ash (ash melting point is 1300 ° C), therefore, the proposed fuel is preferable to T and A coals, which makes it possible to refuse these expensive and scarce grades of coal.
Зависимости скорости взаимодействия коксовых остатков антрацита «А», тощего «Т» и предлагаемого бездымного топлива с кислородом воздуха от степени конверсии (m=0,1 мм, d=0,1-0,16 мм, Т=560°С) показаны в графике (фиг.2).The dependences of the rate of interaction of the coke residue of anthracite “A”, lean “T” and the proposed smokeless fuel with atmospheric oxygen on the degree of conversion (m = 0.1 mm, d = 0.1-0.16 mm, T = 560 ° C) are shown in the graph (figure 2).
Пример реализации способаAn example implementation of the method
Берут состав смеси: измельченный газовый уголь шахты Заречная (Россия) - 85% и отходы углеобогатительных фабрик - 15%.The composition of the mixture is taken: crushed gas coal from the Zarechnaya mine (Russia) - 85% and waste from coal processing plants - 15%.
Полученную смесь тщательно перемешивают и термически обрабатывают инертным теплоносителем до температуры 200°С на протяжении 4 с, после чего загружают в коксовые печи слоевого коксования, где процесс коксования протекает ускоренными периодами на протяжении 12 часов, до достижения температуры в печи, по оси, 1000°С.The resulting mixture is thoroughly mixed and thermally treated with an inert coolant to a temperature of 200 ° C for 4 s, after which it is loaded into coke ovens of layered coking, where the coking process takes place for accelerated periods for 12 hours, until the temperature in the furnace is reached, along the axis, 1000 ° FROM.
Показатели технического анализа полученного топлива приведены в таблице.Indicators of technical analysis of the resulting fuel are given in the table.
Рассев по классам крупности кускового угольного топлива: 0-25 мм - 17,6%, более чем 25 мм - 82,4%.Sifting by size classes of lump coal: 0-25 mm - 17.6%, more than 25 mm - 82.4%.
Промышленные испытания бездымного кускового углеродистого топлива, полученного предложенным способом, проведены в котельной установке ОАО «УК Красноармейская-Западная» и показали улучшенные экологические показатели в сравнении с прототипом: снизилось количество выбросов в атмосферу оксида азота в 2,3 раза, оксида серы - в 2,1 раза, оксида углерода (угарного газа) - в 6,7 раза.Industrial tests of smokeless lumpy carbonaceous fuels obtained by the proposed method were carried out in a boiler plant of OJSC “Krasnoarmeyskaya-Zapadnaya Management Company” and showed improved environmental performance compared to the prototype: the amount of nitrogen dioxide emissions into the atmosphere decreased by 2.3 times, sulfur oxide - by 2 , 1 time, carbon monoxide (carbon monoxide) - 6.7 times.
Использование предложенного способа получения бездымного кускового углеродистого топлива позволит получить топливо с достаточно высокой теплотой сгорания и механической прочностью, высокой реакционной способностью, скоростью и полнотой выгорания частиц топлива, позволит использовать отходы углеобогащения и создать безотходную технологию углеобогащения, а также улучшить экологические показатели по выбросам в атмосферу.Using the proposed method for producing smokeless lumpy carbonaceous fuels will make it possible to obtain fuel with a sufficiently high calorific value and mechanical strength, high reactivity, speed and completeness of burning of fuel particles, will allow the use of coal enrichment waste and create a waste-free coal enrichment technology, as well as improve environmental performance for emissions into the atmosphere .
Возможность планирования качественных показателей предложенного топлива в зависимости от требований потребителя, ценовая конкурентоспособность в сравнении с тощими углями и антрацитом, утилизация отходов углеобогащения обеспечивают экономическую целесообразность применения предложенного топлива.The ability to plan the quality indicators of the proposed fuel depending on the requirements of the consumer, price competitiveness in comparison with lean coals and anthracite, and the utilization of coal preparation waste ensure the economic feasibility of using the proposed fuel.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007143654/04A RU2367681C2 (en) | 2007-11-28 | 2007-11-28 | Method of producing smoke-free lumped carbonaceous fuel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007143654/04A RU2367681C2 (en) | 2007-11-28 | 2007-11-28 | Method of producing smoke-free lumped carbonaceous fuel |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007143654A RU2007143654A (en) | 2009-06-10 |
RU2367681C2 true RU2367681C2 (en) | 2009-09-20 |
Family
ID=41024007
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007143654/04A RU2367681C2 (en) | 2007-11-28 | 2007-11-28 | Method of producing smoke-free lumped carbonaceous fuel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2367681C2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106590789A (en) * | 2016-11-16 | 2017-04-26 | 神雾环保技术股份有限公司 | Briquette forming method and special system thereof |
CN116590024B (en) * | 2023-07-17 | 2023-12-08 | 杭州青绿能源有限公司 | Synergistic treatment method for gasified slag, sludge and low-value coal slime |
-
2007
- 2007-11-28 RU RU2007143654/04A patent/RU2367681C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007143654A (en) | 2009-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Jiang et al. | Co-pelletization of sewage sludge and biomass: thermogravimetric analysis and ash deposits | |
Wei et al. | Current status and potential of biomass utilization in ferrous metallurgical industry | |
Guo et al. | Characteristics of biomass charcoal briquettes and pollutant emission reduction for sulfur and nitrogen during combustion | |
Zhai et al. | Production of fuel pellets via hydrothermal carbonization of food waste using molasses as a binder | |
AU2019254838B2 (en) | Method of producing solid composites | |
Wang et al. | Assessment of combustion and emission behavior of corn straw biochar briquette fuels under different temperatures | |
Kong et al. | Effect of waste wrapping paper fiber as a “solid bridge” on physical characteristics of biomass pellets made from wood sawdust | |
Mathieson et al. | Utilization of biomass as an alternative fuel in ironmaking | |
CN102260567A (en) | Biomass molding fuel for sintering iron ore and application | |
Vershinina et al. | Combustion and emission behavior of different waste fuel blends in a laboratory furnace | |
Naidu et al. | Evaluation of CO 2 gasification kinetics for low-rank Indian coals and biomass fuels | |
EP2883943A1 (en) | Manufacture of fuel briquettes from thermally processed biomass | |
Valdés et al. | Energy evaluation of pelletized mixtures of IWTP sludge and coal-fired boiler ashes by co-combustion: Identification of synergistic effects | |
Koveria et al. | Metallurgical coke production with biomass additives. Part 1. A review of existing practices | |
Han et al. | Combustion pattern, characteristics, and kinetics of biomass and chars from segmented heating carbonization | |
Yiga et al. | Development of carbonized rice husks briquettes: synergy between emissions, combustion, kinetics and thermodynamic characteristics | |
Anand et al. | Bio-coke: A sustainable solution to Indian metallurgical coal crisis | |
Malatji et al. | The technical pre-feasibility to use briquettes made from wood and agricultural waste for gasification in a downdraft gasifier for electricity generation | |
RU2367681C2 (en) | Method of producing smoke-free lumped carbonaceous fuel | |
Fan et al. | Preparation technologies of straw char and its effect on pollutants emission reduction in iron ore sintering | |
Japhet et al. | Production and characterization of rice husk pellet | |
Khasraw et al. | A comprehensive literature review of biomass characterisation and application for iron and steelmaking processes | |
Ibrahim | Solid fuel production from straw | |
Zhao et al. | Thermogravimetric analysis and kinetics of combustion of raw and torrefied pine sawdust | |
Rahman et al. | The thermochemical study of densified oil palm fronds char-based solid RE-fuel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141129 |