RU2615241C1

RU2615241C1 - Method for producing active fractionated coal in chamber on grate

Info

Publication number: RU2615241C1
Application number: RU2015154912A
Authority: RU
Inventors: Константин Владимирович Осинцев; Владимир Валентинович Осинцев; Ахмет Курманбекович Джундубаев; Алмаз Ильясович Бийбосунов; Владимир Иванович Богаткин
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2015-12-21
Publication date: 2017-04-04

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: method for producing active fractionated coal in a chamber on a grate by prelimiminary connection of the chamber to a gas path of a fuel combusting device and filling the grate with a layer of fractionated coal particles, their subsequent activation by heating passed through the layer through the flue gas flow with an oxygen content of 16% and a temperature of 900-1300 °K and separation of moisture and volatile combustibles, the supple of the latest in a fuel-burning arrangement, layer blowdown by steam, cooling by flue gas flow introduced under the grate and fed across the layer below with oxygen content of 16% and a temperature of 400-500 °K and output from the grate of heat-treated activated carbon particles freed from moisture and volatiles. While activation the heating flue gas flow is directed into the top layer, and under the grate cooling flue gases are simultaneously introduced at a rate of V₁=(0.4-0.6)V_heat. Moreover, the bottom layer is periodically blown with the same gases with a rateV₂=(0.8-1.2)V_cool with a simultaneous cutting-off of supply of the heating gas layer during the blowdown where V_heat and V_cool are heating and cooling costs in periods of gases activating and coal particles cooling, ncbm/s.

EFFECT: invention improves the reliability of the equipment used and the effectiveness of activating.

4 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в топливосжигающих установках, в частности в котлах тепловых электростанций и промышленных котельных, а также в обжиговых печах при совмещении выработки пара, производства стройматериалов, металлоизделий и активирования угля.The invention relates to energy and can be used in fuel-burning plants, in particular in boilers of thermal power plants and industrial boiler rooms, as well as in kilns when combining steam production, production of building materials, metal products and coal activation.

Известен способ получения активного угля путем поэтапного ввода угольных частиц в смеси с воздухом, природным газом и газообразными продуктами сгорания в установку активирования, окисления природного газа с выделением теплоты и образованием газового факела, активирования нагревом угольных частиц с выделением влаги и летучих горючих веществ, получения коксового остатка, сбора коксовых частиц, продувки их паром, охлаждения и вывода потребителю (X. Кинле, Э. Бадер. Активные угли и их промышленное применение. - Л.: Химия, 1984. - с. 34-57). Для повышения качества конечного продукта, снижения в нем породных минеральных включений исходный и активированный уголь обогащают, иначе обеззоливают.There is a method of producing activated carbon by phasing the introduction of coal particles in a mixture with air, natural gas and gaseous products of combustion into an installation for activating, oxidizing natural gas with heat and forming a gas flame, activating coal particles by heating with the release of moisture and volatile combustible substances, and producing coke the remainder, the collection of coke particles, blowing them with steam, cooling and output to the consumer (X. Kinle, E. Bader. Active carbons and their industrial application. - L .: Chemistry, 1984. - S. 34-57). To improve the quality of the final product, to reduce the rock mineral inclusions in it, the source and activated carbon are enriched, otherwise they are anesthetized.

Недостаток способа - большой расход дорогостоящего природного газа и значительные тепловые потери с выводимыми в атмосферу продуктами сгорания.The disadvantage of this method is the high consumption of expensive natural gas and significant heat loss with the products of combustion discharged into the atmosphere.

Известен способ получения активного порошкообразного угля в вертикальной четырехгранной призматической топке путем факельного сжигания в топке природного газа, ввода в газовый факел частиц угля размером 2-4 мм с отделением из них влаги и горючих летучих веществ, сжигания последних в газовом факеле, вывода частиц с коксовым остатком в газовоздушный охладитель кипящего слоя с продувкой их паром, сбора и передачи готового активированного продукта потребителю, сбора и подачи отработанных газообразных продуктов в топку (патент РФ №2500953; F23C 1/12, F23C 5/08 от 04.06.2012 г.; опубл. в БИ №34 10.12.2013 г.).A known method of producing active powdered coal in a vertical tetrahedral prismatic furnace by flaring natural gas in the furnace, introducing 2-4 mm coal particles into the gas flare, separating moisture and combustible volatile substances from them, burning the latter in a gas flare, and removing particles with coke the remainder in the gas-air cooler of the fluidized bed with steam blowing them, collecting and transferring the finished activated product to the consumer, collecting and supplying the exhaust gaseous products to the furnace (RF patent No. 2500003; F23C 1 / 12, F23C 5/08 of June 4, 2012; published in BI No. 34 on December 10, 2013).

Недостаток способа - ограниченность области применения только размером частиц 2-4 мм и котлами с факельными топочными камерами.The disadvantage of this method is the limited scope of application only with a particle size of 2-4 mm and boilers with flare combustion chambers.

Известен способ получения активного угля в многофункциональном топочном устройстве путем факельного сжигания в топке природного газа, ввода в газовый факел частиц угля размером 2-4 мм с отделением из них влаги и горючих летучих веществ, сжигания последних в газовом факеле, вывода частиц с коксовым остатком в газовоздушный охладитель кипящего слоя с продувкой их паром, сбора и передачи готового активированного продукта потребителю, сбора и подачи отработанных газообразных продуктов в топку (патент РФ №2500954; F23C 1/12, F23C 9/00, F23C 10/20 от 04.06.2012 г.; опубл. в БИ №34 10.12.2013 г.).There is a method of producing activated carbon in a multifunctional furnace device by flaring natural gas in a furnace, introducing 2-4 mm coal particles into a gas flare with separating moisture and combustible volatile substances from them, burning the latter in a gas flare, removing particles with coke residue in gas-air fluidized bed cooler with steam blowing, collecting and transferring the finished activated product to the consumer, collecting and supplying exhaust gaseous products to the furnace (RF patent No. 2500004; F23C 1/12, F23C 9/00, F23C 10/20 from 04.06.2012 g .; about UBL. №34 10.12.2013 BI in city).

Недостаток способа связан с ограниченностью области применения и возможностями перенастройки по фракционному составу исходного угля.The disadvantage of this method is due to the limited scope and possibilities of reconfiguration according to the fractional composition of the source coal.

Известен способ получения и использования активной нефракционированной угольной пыли в топке парового котла путем размола в мельницах при одновременном нагреве с отделением влаги и летучих горючих веществ горячим потоком дымовых газов с концентрацией кислорода до 16%, последующей подачей полученной активной пыли в основные топочные горелки для формирования пылеугольного факела, а отделенных влаги и летучих веществ в сбросные сопла над основными горелками для окисления летучих веществ и получения дополнительной теплоты (Проектирование топок с твердым шлакоудалением. Руководящие указания. Выпуск 42. Под ред. В.В. Митора, Ю.Л. Маршака. Л.: ВТИ-ЦКТИ, 1981. - с. 102-106). Ограничением концентрации кислорода до 16% в дымовых газах обеспечивается устойчивый безокислительный процесс размола и активирования твердого топлива, без взрывов и горения.A known method of producing and using active unfractionated coal dust in the furnace of a steam boiler by grinding in mills while heating with separation of moisture and volatile combustible substances by a hot stream of flue gases with an oxygen concentration of up to 16%, followed by feeding the resulting active dust to the main combustion burners to form a coal dust torch, and the separated moisture and volatile substances in the discharge nozzles above the main burners for the oxidation of volatile substances and additional heat (Designed ... E furnaces with solid slag removal Guidelines for Issue 42. Ed VV Mitor, JL Marshak L .: VTI-CKTI, 1981. - v. 102-106).. Limiting the oxygen concentration to 16% in flue gases ensures a stable, non-oxidizing process of grinding and activating solid fuels, without explosions and burning.

Недостаток способа - отсутствие возможности получения фракционированных, определенного размера угольных частиц, что приводит к снижению качества получаемого активированного продукта с большим обгаром мелких частиц и наличием значительного количества летучих веществ в крупных частицах.The disadvantage of this method is the inability to obtain fractionated, a certain size of coal particles, which leads to a decrease in the quality of the resulting activated product with a large burn of small particles and the presence of a significant amount of volatile substances in large particles.

Известен также способ получения и использования активной нефракционированной угольной пыли в топке парового котла путем размола в мельницах при одновременном нагреве с отделением влаги и летучих горючих веществ потоком дымовых газов с концентрацией кислорода до 16% и температурой 900-1300 К, последующей подачей полученной активированной пыли в основные топочные горелки для формирования пылеугольного факела, а отделенных влаги и летучих веществ - в сбросные сопла над основными горелками для окисления летучих веществ и получения дополнительной теплоты (Исследование сжигания малозольного березовского угля в низкотемпературной тангенциальной топочной камере / Ю.Л. Маршак, С.И. Сучков, Э.П. Дик и др. // Теплоэнергетика. - 1981. - №7. - С.9-14). Обозначенный температурный диапазон является полезным. При снижении температуры газов менее 900К снижается эффективность отделения летучих веществ, особенно смолистых тяжелых фракций. При увеличении температуры газов более 1300К увеличивается вероятность обгара частиц, особенно мелких. То есть отклонения от диапазона 900-1300К в меньшую или большую стороны приводят к ухудшению активных свойств термообработанных угольных частиц.There is also a method of producing and using active unfractionated coal dust in the furnace of a steam boiler by grinding in mills with simultaneous heating with the separation of moisture and volatile combustible substances by a stream of flue gases with an oxygen concentration of up to 16% and a temperature of 900-1300 K, followed by feeding the obtained activated dust to the main combustion burners for the formation of a pulverized coal torch, and the separated moisture and volatile substances - into the discharge nozzles above the main burners for the oxidation of volatile substances and obtaining additional heat (The study of burning low-ash Birch coal in a low-temperature tangential combustion chamber / Yu.L. Marshak, S.I. Suchkov, E.P. Dick, etc. // Thermal engineering. - 1981. - No. 7. - P. 9- fourteen). The indicated temperature range is useful. With a decrease in gas temperature below 900K, the efficiency of separation of volatile substances, especially resinous heavy fractions, decreases. With an increase in gas temperature above 1300K, the probability of burning particles, especially small ones, increases. That is, deviations from the range of 900-1300K to a greater or lesser extent lead to a deterioration in the active properties of heat-treated carbon particles.

Недостаток способа - невысокое качество получаемого активированного продукта при отсутствии возможности получения фракционированных, определенного размера угольных частиц.The disadvantage of this method is the low quality of the obtained activated product in the absence of the possibility of obtaining fractionated, a certain size of coal particles.

Известен способ повышения надежности топливоиспользующих агрегатов путем подачи в узлы высокого теплонапряжения потоков дымовых газов с концентрацией кислорода до 16% и температурой 400-500К (Сжигание природного газа в слабоэкранированной топке котла Бабкок-Вилькокс с подовыми горелками / К.В. Осинцев, В.В. Осинцев, М.П. Сухарев, C.B. Пашнин, А.П. Окунев, В.А. Сабельфельд // Электрические станции. - 2010. - №6. - С.8-14). Обозначенный температурный диапазон является полезным. При температуре меньше 400К увеличивается вероятность кислотного разрушения металлоконструкций, при температуре более 500К снижается эффективность охлаждения, увеличиваются вентиляционные энергозатраты.There is a method of increasing the reliability of fuel-consuming units by supplying flue gas streams with an oxygen concentration of up to 16% and a temperature of 400-500K to the nodes of high heat stress (Burning of natural gas in a low-shielded furnace of a Babkok-Vilkoks boiler with hearth burners / K.V. Osintsev, V.V. Osintsev, M.P. Sukharev, CB Pashnin, A.P. Okunev, V.A. Sabelfeld // Power plants. - 2010. - No. 6. - S.8-14). The indicated temperature range is useful. At temperatures below 400K, the probability of acidic destruction of metal structures increases, at temperatures above 500K, cooling efficiency decreases, and ventilation energy costs increase.

Недостаток способа - отсутствие возможности получения активного фракционированного угля.The disadvantage of this method is the inability to obtain active fractionated coal.

Известен наиболее близкий к предлагаемому способ получения активного фракционированного угля в камере на решетке путем предварительного подключения камеры к газовому тракту топливосжигающего устройства и заполнения решетки слоем фракционированных угольных частиц, их последующего активирования нагревом пропускаемым через слой потоком дымовых газов с содержанием кислорода до 16% и температурой 900-1300К и отделением влаги и летучих горючих веществ, подачи последних в топливосжигающее устройство, продувки слоя паром, охлаждения подаваемым под решетку и пропускаемым через слой снизу потоком дымовых газов с содержанием кислорода до 16% и температурой 400-500К и вывода с решетки термообработанных, освобожденных от влаги и летучих веществ активированных угольных частиц (Получение активированного угля с использованием оборудования ТЭС и котельных / К.В. Осинцев, В.В. Осинцев, А.К. Джундубаев, Т.А. Акбаев, С.П. Ким, Г.Т. Альмусин, В.И. Богаткин. Теплоэнергетика, 2013, № 8, с. 1-8).Known closest to the proposed method for producing active fractionated coal in a chamber on a grate by first connecting the chamber to the gas path of the fuel burning device and filling the grate with a layer of fractionated coal particles, their subsequent activation by heating a flue gas stream through the layer with oxygen content up to 16% and a temperature of 900 -1300K and separation of moisture and volatile combustible substances, supplying the latter to a fuel-burning device, purging the layer with steam, cooling m under the grate and a stream of flue gases with an oxygen content of up to 16% and a temperature of 400-500K and passed through the bottom layer from the grate of heat-treated activated carbon particles freed from moisture and volatiles (Production of activated carbon using TPP equipment and boiler houses / K. V. Osintsev, V.V. Osintsev, A.K. Dzhundubaev, T.A. Akbaev, S.P. Kim, G.T. Almusin, V.I. Bogatkin. Heat Power Engineering, 2013, No. 8, p. 1 -8).

Недостаток способа - ограничение области применения паровым котлом с призматической топкой для факельного сжигания топлива, большие капитальные затраты на его реализацию, недостаточно высокая степень надежности используемого оборудования, недостаточные эффективность активирования и качество выпускаемого продукта.The disadvantage of this method is the limitation of the scope of the steam boiler with a prismatic furnace for flaring fuel, high capital costs for its implementation, insufficiently high degree of reliability of the equipment used, insufficient activation efficiency and quality of the product.

Задача изобретения - повышение надежности используемого оборудования, эффективности активирования, качества выпускаемого продукта, с расширением области применения и снижения исходных капитальных затрат.The objective of the invention is to increase the reliability of the equipment used, the effectiveness of activation, the quality of the product, with the expansion of the scope and lower initial capital costs.

Поставленная задача решается способом получения активного фракционированного угля в камере на решетке путем предварительного подключения камеры к газовому тракту топливосжигающего устройства и заполнения решетки слоем фракционированных угольных частиц, их последующего активирования нагревом пропускаемым через слой потоком дымовых газов с содержанием кислорода до 16% и температурой 900-1300К и отделением влаги и летучих горючих веществ, подачи последних в топливосжигающее устройство, продувки слоя паром, охлаждения подаваемым под решетку и пропускаемым через слой снизу потоком дымовых газов с содержанием кислорода до 16% и температурой 400-500 К и вывода с решетки термообработанных, освобожденных от влаги и летучих веществ активированных угольных частиц, в котором, согласно изоберетению при активировании нагревающий поток дымовых газов направляют в слой сверху, а под решетку одновременно с расходом V₁=(0,4-0,6)V_нагр подают охлаждающие дымовые газы, кроме того, этими же газами с расходом V₂=(0,8-1,2)V_oхл периодически продувают слой снизу при одновременном прекращении в период продувки подачи в слой нагревающих газов, где V_нагр и V_охл - расходы нагревающего и охлаждающего газов в периоды активирования и охлаждения угольных частиц, нм³/с.The problem is solved by the method of producing active fractionated coal in a chamber on a grate by first connecting the chamber to the gas path of the fuel burning device and filling the grate with a layer of fractionated coal particles, their subsequent activation by heating a flue gas stream through the layer with oxygen content up to 16% and a temperature of 900-1300K and separation of moisture and volatile combustible substances, supplying the latter to the fuel burning device, blowing off the layer with steam, cooling supplied under the sieve and a flue gas stream passing through the bottom layer with an oxygen content of up to 16% and a temperature of 400-500 K and the output from the lattice of heat-treated activated carbon particles freed from moisture and volatiles, in which, according to the invention, when activated, the heating flue gas stream is directed to layer on top of and under the grate simultaneously with the flow rate V ₁ = (0,4-0,6) V _LOAD is fed cooling the flue gases, in addition, the same gas flow rate V ₂ = (0,8-1,2) V _ohl periodically purge the layer from the bottom while stopping during uvki supply heating gas to the bed, where V and V _LOAD _OHL - heating and cooling costs of gases during periods of activation, and cooling of the coal particles, Nm ³ / s.

Организацией реверсной продувки слоя угольных частиц нагревающим потоком дымовых газов, а сверху охлаждающими потоками дымовых газов снизу минимизируют необходимые для продувочной технологии пространство и рабочую площадь решетки, подача под решетку охлаждающих газов во время продувки слоя нагреваемым газом повышает надежность металлоконструкций решетки, газовых коробов и вентиляционной системы, а периодическая продувка слоя охлаждающим газом снизу обеспечивает равномерность протекания процесса выделения влаги и летучих веществ, повышает качество конечной продукции, снижает время на полное активирование, энергозатраты на вентиляторное дутье. При этом заявляемые диапазоны расходов дымовых газов с температурой 400-500 К V₁=(0,4-0,6)V_нагр и V₂=(0,8-1,2)V_охл, где V_нагр и V_охл - расходы нагревающего и охлаждающего газов в периоды активирования и охлаждения угольных частиц имеют практическое значение. Если V₁<0,4V_нагр охлаждающей металлоконструкции, то эффект незначителен. При V₁>0,6V_нагр увеличиваются энергозатраты на дутье при чрезмерно высоком охлаждающем эффекте. При V₂<0,8V_охл эффективность повышения интенсивности отделения влаги и летучих веществ незначительна. При V₂>1,2V_oхл увеличиваются энергозатраты на дутье. Таким образом, диапазоны V₁=(0,4-0,6)V_нагр и V₂=(0,8-1,2)V_охл являются полезными и оптимальными, способствуют решению поставленной в изобретении задачи повышения надежности используемого оборудования, эффективности активирования, качества выпускаемого продукта. Способ позволяет менять фракционный состав вводимого угля и регулировать процессы активирования и охлаждения как периодами реверсных продувок, так и расходами V_нагр и V_охл, нм³/с. Кроме того, возникает возможность подключать камеру с решеткой к различным топливосжигающим источникам с тепловыделением и расширять область применения, ориентируясь на обозначенные температурные параметры потоков дымовых газов и концентрацию кислорода до 16%.By organizing reverse purging of a layer of coal particles with a heating flue gas stream, and from above with cooling flue gas flows from below, the space and grating area necessary for purging technology are minimized, supply of cooling gases under the grate during purging of the layer with heated gas increases the reliability of metal structures of the grate, gas ducts and ventilation system , and periodic purging of the layer with cooling gas from the bottom ensures uniformity of the process of moisture and volatile substances , improves the quality of the final product, reduces the time for full activation, energy consumption for fan blasting. Moreover, the claimed ranges of consumption of flue gases with a temperature of 400-500 K V ₁ = (0.4-0.6) V _heat and V ₂ = (0.8-1.2) V _cool , where V _heat and V _cool - the costs of heating and cooling gases during periods of activation and cooling of coal particles are of practical importance. If V ₁ <0,4V _heating of the cold metal, the effect is negligible. When V _1> 0,6V _LOAD increased energy consumption for blast at excessively high cooling effect. When V ₂ <0,8V _OHL efficiency increasing intensity separating moisture and volatile matter is insignificant. At V ₂ > 1.2V _cool , the energy consumption on the blast increases. Thus, the ranges V ₁ = (0.4-0.6) V _heat and V ₂ = (0.8-1.2) V _cool are useful and optimal, contribute to the solution of the task of the invention to improve the reliability of the equipment used, the efficiency activation, product quality. The method allows you to change the fractional composition of the input coal and to regulate the processes of activation and cooling, both by periods of reverse purging, and by the flow rates of V _heat and V _cool , nm ³ / s. In addition, it becomes possible to connect the chamber with the grill to various fuel-burning sources with heat generation and to expand the scope, focusing on the indicated temperature parameters of the flue gas flows and oxygen concentration up to 16%.

Предлагаемый способ получения активного фракционированного угля в камере на решетке поясняется чертежами.The proposed method for producing active fractionated coal in a chamber on a grate is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлена схема топливосжигающего устройства - парового котла с подключенной к нему камерой, оборудованной цепной механической решеткой, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез Α-A на фиг. 1; на фиг. 3 - схема топочной камеры для комбинированного сжигания угля на решетке и природного газа с использованием настенных горелок; на фиг. 4 - схема камеры с решеткой, подключенной к топливосжигающему устройству - обжиговой печи.In FIG. 1 shows a diagram of a fuel burning device — a steam boiler with a camera connected to it, equipped with a mechanical chain grill, a longitudinal section; in FIG. 2 is a section Α-A in FIG. one; in FIG. 3 is a diagram of a combustion chamber for combined burning of coal on a grate and natural gas using wall burners; in FIG. 4 is a diagram of a chamber with a grill connected to a fuel burning device — a kiln.

Паровой котел на фиг. 1, 2 имеет топочную камеру 1 со стенами 2, 3, 4, 5, потолочным и подовым перекрытиями 6, 7, экранирующие трубы 8 с циркулирующей пароводяной средой, горелками 9 для сжигания основного топлива, в частности природного газа с образованием факела 10, примыкающее к потолочному перекрытию 6 окно 11 в стене 3 для вывода продуктов сгорания - дымовых газов 12 и подключения к газоходу 13 с поверхностными экономайзером 14, пароперегревателем 15, воздухоподогревателем 16; газоход 13 подключен к очистительной установке 17, дымососу 18 и дымовой трубе 19. Подовое перекрытие 7 топочной камеры 1 выполнено в виде двухстороннего конфузора, имеющего центральное окно 20; к окну 20 подключена вертикальная камера 21 со стенами 22, имеющими примыкающие к окну 20 уплотняющие песочные компнесаторы вертикального хода 23 топочной камеры 1. Нижняя часть камеры 21 оснащена подовым перекрытием - коробом 24 с цепной механической решеткой 25, к одной из сторон короба 24 подключен патрубок 26 с питателем 27 подачи фракционированного угля, к другой - патрубок 28 с питателем 29 вывода готового активированного продукта. Короб 24 оснащен окнами 30, 31 для ввода и вывода дымовых газов; окна 30 и дымосос 18 соединены коробами 32 с вентилятором 33 и регулятором расхода 34; окна 31 подключены к коробам 35 и сбросным соплам 36; коробы 35 оснащены вентилятором 37 и регулятором расхода 38. В стенах 22 камеры 21 установлены сопла 39 для ввода пара.The steam boiler of FIG. 1, 2 has a combustion chamber 1 with walls 2, 3, 4, 5, ceiling and hearth ceilings 6, 7, shielding pipes 8 with circulating steam and water medium, burners 9 for burning the main fuel, in particular natural gas with the formation of a torch 10, adjacent to the ceiling 6, a window 11 in the wall 3 for outputting combustion products - flue gases 12 and connecting to the duct 13 with a surface economizer 14, superheater 15, air heater 16; the gas duct 13 is connected to a treatment plant 17, a smoke exhauster 18 and a chimney 19. The hearth floor 7 of the combustion chamber 1 is made in the form of a two-sided confuser having a central window 20; a vertical chamber 21 is connected to the window 20 with walls 22 having sealing sand compilers of the vertical stroke 23 of the combustion chamber 1. adjacent to the window 20. The lower part of the chamber 21 is equipped with a hearth floor box 24 with a mechanical chain grill 25, a pipe is connected to one side of the box 24 26 with a feeder 27 for supplying fractionated coal, to the other, a pipe 28 with a feeder 29 for outputting the finished activated product. Box 24 is equipped with windows 30, 31 for input and output of flue gases; the windows 30 and the exhaust fan 18 are connected by ducts 32 to a fan 33 and a flow regulator 34; windows 31 are connected to boxes 35 and discharge nozzles 36; boxes 35 are equipped with a fan 37 and a flow regulator 38. In the walls 22 of the chamber 21 are installed nozzles 39 for introducing steam.

Способ получения активированного фракционированного угля в камере на решетке реализуется с использованием узлов и элементов, представленных на фиг. 1, 2, путем предварительного подключения камеры 21 к газовому тракту 1, 13, 17, 18, 19 парового котла и заполнения решетки 25 слоем 40 фракционированных угольных частиц 41, их последующего активирования нагревом пропускаемым через слой 40 потоком 42 дымовых газов с расходом V_нагр, содержанием кислорода до 16% и температурой Т_нагр=900-1300К и отделением влаги 43 и летучих горючих веществ 44, подачи последних в сбросные сопла 36 топки 1 парового котла, продувкой слоя 40 паром через сопла 39, охлаждения подаваемым под решетку 25 и пропускаемым через слой 40 снизу потоком 45 дымовых газов с расходом V_охл, содержанием кислорода до 16% и температурой Т_охл=400-500К и вывода с решетки 25 термообработанных, освобожденных от влаги и летучих веществ активированных угольных частиц 46. Особенностью способа является организация процесса активирования. При активировании нагревающий поток 42 дымовых газов направляют в слой 40 сверху, а под решетку 25 одновременно с расходом V₁=(0,4-0,6)V_нагр подают охлаждающие дымовые газы 45, кроме того, этими же газами 45 с расходом V₂=(0,8-1,2)V_охл периодически продувают слой 40 снизу при одновременном прекращении в период продувки подачи в слой 40 нагревающих газов, где V_нагр и V_охл - расходы нагревающего 42 и охлаждающего 45 газов в периоды активирования и охлаждения угольных частиц 41, 46, нм³/с.A method of producing activated fractionated carbon in a chamber on a grate is implemented using the nodes and elements shown in FIG. 1, 2, by pre-connecting the chamber 21 to the gas path 1, 13, 17, 18, 19 of the steam boiler and fill the lattice 25, a layer 40 of fractionated coal particles 41, subsequent activation of the heat passing through the bed 40 stream 42 of flue gas flow rate V _LOAD , with an oxygen content of up to 16% and a temperature T _load = 900-1300K and separation of moisture 43 and volatile combustible substances 44, supplying the latter to the discharge nozzles 36 of the furnace 1 of the steam boiler, blowing the layer 40 with steam through the nozzles 39, cooling supplied under the grate 25 and passed through the layer 40 from below the flow th 45 with the flue gas flow rate V _OHL, an oxygen content of 16% and a temperature T = 400-500K _OHL and output grating 25 heat treated, freed from moisture and volatiles activated carbon particles 46. A feature of the method is to organize the activation process. By activating the heating flue gas stream 42 is directed into the bed 40 from above and under the grating 25 together with the flow rate V ₁ = (0,4-0,6) V _LOAD is fed cooling flue gases 45, moreover, the same gas at a rate of 45 V _two = (0,8-1,2) V _OHL purged periodically from the bottom layer 40, while during the purge termination in the supply of heating gas layer 40 where V and V _LOAD _OHL - heating costs 42 and 45 of the cooling gas during the periods of activation and cooling coal particles 41, 46, nm ³ / s.

Организацией реверсной продувки слоя угольных частиц нагревающим потоком дымовых газов 42 сверху, а охлаждающими потоками дымовых газов 45 снизу минимизируют необходимые для продувочной технологии пространство и рабочую площадь решетки 25, подача под решетку 25 охлаждающих газов 45 во время продувки слоя 40 нагреваемым газом 42 повышает надежность металлоконструкций решетки 25, газовых коробов 35 и вентиляционной системы 37, а периодическая продувка слоя 40 охлаждающим газом 45 снизу обеспечивает равномерность протекания процесса выделения влаги 43 и летучих веществ 44, повышает качество конечной продукции, снижает время активирования, энергозатраты на вентиляторное дутье 33, 37. При этом заявляемые диапазоны расходов дымовых газов с температурой 400-500К V₁=(0,4-0,6)V_нагр и V₂=(0,8-1,2)V_охл, где V_нагр и V_охл - расходы нагревающего 42 и охлаждающего 45 газов в периоды активирования и охлаждения угольных частиц имеют практическое значение. Если V₁<0,4V_нагрохлаждающей металлоконструкции 24, 25, 35, 37, то эффект незначителен. При V₁>0,6V_нагр увеличиваются энергозатраты на дутье при чрезмерно высоком охлаждающем эффекте. При V₂<0,8V_охл эффективность повышения интенсивности отделения влаги 43 и летучих веществ 44 незначительна. При V₂>1,2V_охл увеличиваются энергозатраты на дутье 33. Таким образом, диапазоны V₁=(0,4-0,6)V_нагр и V₂=(0,8-1,2)V_охл являются полезными и оптимальными, способствуют решению поставленной в изобретении задачи повышения надежности используемого оборудования, эффективности активирования, качества выпускаемого продукта. Способ позволяет менять фракционный состав вводимого угля и регулировать процессы активирования и охлаждения как периодами реверсных продувок, так и расходами V_нагр и V_охл, нм³/с. Кроме того, возникает возможность подключать камеру с решеткой к различным топливосжигающим источникам с тепловыделением и расширять область применения, ориентируясь на обозначенные температурные параметры потоков дымовых газов и концентрацию кислорода до 16%.By organizing reverse purging of a layer of coal particles by a heating flue gas stream 42 from above, and by cooling flue gas flows 45 from below, they minimize the space and working area of the grate 25 necessary for supplying cooling gas 45 under the grate 25 while blowing the layer 40 with heated gas 42 increases the reliability of metal structures the grilles 25, gas ducts 35 and the ventilation system 37, and the periodic purging of the layer 40 with cooling gas 45 from below ensures uniformity of the process of moisture evolution 43 and 44 and volatile matter, increases the quality of the final product, it reduces the activation time, power consumption for the fan blast 33, 37. Thus the claimed ranges with the flue gas flow rates temperature 400-500K V ₁ = (0,4-0,6) V _LOAD and V ₂ = (0,8-1,2) V _OHL where V and V _LOAD _OHL - heating costs 42 and 45 of the cooling gas during periods of activation, and cooling of the coal particles are of practical importance. If V ₁ <0,4V _LOAD cooling metal 24, 25, 35, 37, the effect is negligible. When V _1> 0,6V _LOAD increased energy consumption for blast at excessively high cooling effect. When V ₂ <0,8V _OHL efficiency increasing intensity separating moisture and volatile matter 43 44 negligible. When V _2> 1,2V _OHL increased energy consumption for blast 33. Therefore, the ranges V ₁ = (0,4-0,6) V _heating and V ₂ = (0,8-1,2) V are useful and _OHL optimal, contribute to solving the problem posed in the invention to improve the reliability of the equipment used, the effectiveness of activation, the quality of the product. The method allows you to change the fractional composition of the input coal and to regulate the processes of activation and cooling, both by periods of reverse purging, and by the flow rates of V _heat and V _cool , nm ³ / s. In addition, it becomes possible to connect the chamber with the grill to various fuel-burning sources with heat generation and to expand the scope, focusing on the indicated temperature parameters of the flue gas flows and oxygen concentration up to 16%.

Получение активного угля не нарушает основной технологии выработки пара котлом. На фиг. 1 обозначены основные потоки питательной воды 47, вырабатываемого в топочной камере 1 пара 48 и в пароперегревателе 15 перегретого пара 49. Для поддержания горения в горелки 9 подают природный газ и нагретый в воздухоподогревателе 16 воздух 50 от вентилятора 51. Готовый активный уголь, полученный предлагаемым способом, используют в технологиях очистки воды. Для повышения качества конечного продукта для других целей исходные и активированные фракции дополнительно обогащают, выводя из них породные минеральные включения, иначе обеззоливают. В объеме заявки эти дополнительные этапы технологий обогащения не рассматриваются.The production of activated carbon does not violate the basic technology of steam generation by the boiler. In FIG. 1 shows the main flows of feed water 47 generated in the combustion chamber 1 of steam 48 and in the superheater 15 of superheated steam 49. To maintain combustion, natural gas and air 50 heated in the air heater 16 are supplied from the fan 51. Ready activated carbon obtained by the proposed method , used in water treatment technologies. To improve the quality of the final product for other purposes, the initial and activated fractions are additionally enriched, removing rock mineral inclusions from them, otherwise they are anesthetized. In the application volume, these additional stages of enrichment technologies are not considered.

На фиг. 3 со схемой топочной камеры с решеткой, предназначенной для нагрева воды 47, введены те же обозначения, что и на фиг. 1, 2. Здесь подовое перекрытие 7 и окно 20 совмещены в одной горизонтальной плоскости, а стены 22 камеры 21 совмещены со стенами 2, 3, 4, 5 топочной камеры 1. При активировании фракционированного угля 41 на этом оборудовании реализуется заявленный описанный выше способ получения активного угля 46, при реализации способа не нарушается основная технология нагрева воды 47 в топке 1.In FIG. 3 with a diagram of a combustion chamber with a grill for heating water 47, the same designations are introduced as in FIG. 1, 2. Here, the flooring 7 and the window 20 are aligned in one horizontal plane, and the walls 22 of the chamber 21 are aligned with the walls 2, 3, 4, 5 of the combustion chamber 1. When fractionated coal 41 is activated on this equipment, the above-described production method is implemented activated carbon 46, when implementing the method is not violated the basic technology of heating water 47 in the furnace 1.

На фиг. 4 камера с решеткой имеет те же обозначения, что и на фиг. 1, 2. Здесь камера активирования 21 подключена к газовому тракту 52 топливосжигающего устройства обжиговой печи 53 для термообработки, например, стройматериала, металлоизделий 54. На фиг. 4 показана схема камеры 21 с ручной решеткой 25. Активный уголь получают тем же заявленным описанным выше способом, не нарушая основной технологии обжига материалов.In FIG. 4, the camera with the grill has the same designations as in FIG. 1, 2. Here, the activation chamber 21 is connected to the gas path 52 of the fuel burning device of the kiln 53 for heat treatment, for example, building materials, metal products 54. In FIG. 4 shows a diagram of a chamber 21 with a manual grill 25. Activated carbon is obtained in the same manner as described above, without violating the basic technology of firing materials.

Практическое использование предлагаемого способа связано с существующими или проектируемыми технологиями топливосжигания, где имеется возможность размещения дополнительной камеры с решеткой, либо использования уже существующей камеры с решеткой, включенной в иную технологию. Конструктивной особенностью подключаемого оборудования является наличие газового тракта с перемещаемым потоком дымовых газов, имеющим концентрацию кислорода до 16% (О₂<16%) и температуру в различных участках газоходов Т_нагр=900-1300К и Т_охл=400-500К, где имеется возможность фракционирования и подачи угольных частиц с узким диапазоном размеров (2-4 мм, 4-6 мм, 6-8 мм, 8-13 мм и т.д.), вывода и приемки готового активированного продукта. В частности, такие технологии и оборудование отражены на фиг. 1, 2, 3, 4, а их описание приведено выше. В сравнении со способами получения активного угля в установках с индивидуально организованным топливосжиганием предлагаемый способ с комбинированием технологических процессов существенно снижает суммарные расходы топлива и затраты на собственные нужды. При активировании фракционированных частиц угля повышается качество готового продукта вследствие снижения обгара мелочи и увеличения доли выхода летучих веществ в крупных частицах. Выбор значений V_нагр и V_охл, высоты слоя в решетке, скорости его заполнения и вывода, а также временные периоды активирования продувок, охлаждения зависят от индивидуальных свойств активируемого угля, связан с наладкой. Активные свойства получаемого продукта после термообработки исходных фракций угля определяются степенью вывода из них летучих веществ, влаги, улучшаются при дополнительном, не рассматриваемом в объеме заявки предварительном или посттермическом обогащении с выводом породных минеральных включений.Practical use of the proposed method is associated with existing or planned fuel combustion technologies, where it is possible to place an additional chamber with a grill, or to use an existing chamber with a grill included in another technology. Structural feature is the presence of equipment to be connected to the movable gas path flue gas stream having an oxygen concentration of 16% (O ₂ <16%) and the temperature in different parts of flues _LOAD T and T = 900-1300K _OHL = 400-500K, where it is possible to fractionation and supply of coal particles with a narrow range of sizes (2-4 mm, 4-6 mm, 6-8 mm, 8-13 mm, etc.), output and acceptance of the finished activated product. In particular, such technologies and equipment are illustrated in FIG. 1, 2, 3, 4, and their description is given above. Compared with methods for producing activated carbon in plants with individually organized fuel combustion, the proposed method with a combination of technological processes significantly reduces the total fuel consumption and expenses for own needs. When fractionated particles of coal are activated, the quality of the finished product increases due to a reduction in the burning of fines and an increase in the proportion of volatiles in large particles. The choice of the values of V _heat and V _cool , the height of the layer in the lattice, the speed of its filling and withdrawal, as well as the time periods for activating purges and cooling, depend on the individual properties of the activated carbon and is associated with adjustment. The active properties of the obtained product after heat treatment of the initial coal fractions are determined by the degree of removal of volatile substances, moisture from them, and are improved with additional preliminary or post-thermal enrichment, which is not considered in the application volume, with the conclusion of rock mineral inclusions.

Claims

A method for producing active fractionated coal in a chamber on a grate by first connecting the chamber to the gas path of the fuel burning device and filling the grate with a layer of fractionated coal particles, their subsequent activation by heating a flue gas stream through the layer with oxygen content up to 16% and a temperature of 900-1300 K and separation moisture and volatile combustible substances, feeding the latter into the fuel burning device, blowing off the layer with steam, cooling supplied under the grate and passed through the layer of sn from a flue gas stream with an oxygen content of up to 16% and a temperature of 400-500 K and the removal from the grate of heat-treated activated carbon particles freed from moisture and volatiles, characterized in that when activated, the heating flue gas stream is directed into the layer from above, and under the grate simultaneously with the flow rate V ₁ = (0,4-0,6) V _LOAD is fed cooling the flue gases, in addition, the same gas flow rate V ₂ = (0,8-1,2) V _OHL purged periodically from the bottom layer, while termination during the purge period, the supply to the layer of heating gases, where V _heating and V _OHL - heating and cooling costs of gases during periods of activation, and cooling of the coal particles, Nm ³ / s.