RU2653174C1 - Способ термической обработки угля - Google Patents
Способ термической обработки угля Download PDFInfo
- Publication number
- RU2653174C1 RU2653174C1 RU2017125915A RU2017125915A RU2653174C1 RU 2653174 C1 RU2653174 C1 RU 2653174C1 RU 2017125915 A RU2017125915 A RU 2017125915A RU 2017125915 A RU2017125915 A RU 2017125915A RU 2653174 C1 RU2653174 C1 RU 2653174C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coal
- temperature
- stage
- daf
- speed
- Prior art date
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 74
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 abstract description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 abstract description 5
- 239000011335 coal coke Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000011860 particles by size Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000004094 preconcentration Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
- C10B49/02—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge
- C10B49/04—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge while moving the solid material to be treated
- C10B49/08—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge while moving the solid material to be treated in dispersed form
- C10B49/10—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge while moving the solid material to be treated in dispersed form according to the "fluidised bed" technique
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Coke Industry (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области обогащения угля, в частности к получению высококачественного каменноугольного кокса и высококалорийного термообработанного твердого топлива для металлургии, энергетики и других отраслей промышленности. Перед термообработкой угля проводят экстремальное охлаждение угля до температуры от -10 до -12°С. Затем проводят нагрев угля в печи кипящего слоя в три этапа. На первом этапе нагрев осуществляется до температуры от 120 до 130°С, на втором этапе до температуры от 280 до 300°С, на третьем этапе до температуры от 500 до 550°С. Технический результат заключается в повышении выхода коксового остатка при снижении его зольности. 1 табл., 5 пр.
Description
Изобретение относится к области обогащения угля, в частности к получению высококачественного каменноугольного кокса и высококалорийного термообработанного твердого топлива для металлургии, энергетики и других отраслей промышленности.
Известен способ получения полукокса из бурых и каменных углей (патент РФ №2073061, опубл. 10.02.1997 г.). Данный способ заключается в термообработке угля в кипящем слое при температуре от 600 до 700°С в потоке воздуха с подачей угля непосредственно на газораспределительную решетку. В кипящий слой дополнительно подают водяной пар.
Недостатком способа является повышенная зольность получаемого полукокса, вызванная тем, что в способе не обеспечивается эффективная сепарация минеральной части исходного угля.
Известен способ получения металлургического среднетемпературного кокса (патент РФ №2285715, опубл. 20.10.2006 г.). Данный способ заключается в термоокислительном коксовании угля крупностью от 0 до 15 мм в кипящем слое при температуре от 800 до 900°С с получением высококалорийного твердого топлива - среднетемпературного кокса металлургического назначения.
Недостатком способа является необходимость использования низкозольного угля, при этом снижается возможность расширения сырьевой номенклатуры, и невозможность использования рядовых угольных материалов, имеющих высокий уровень содержания золы, вызывающих дополнительные операции предварительного обогащения, что усложняет общую технологическую схему переработки угля.
Известен способ переработки угля в кипящем слое (патент РФ №2339672, опубл. 27.11.2008). Способ заключается в обработке угля в термоокислительной атмосфере в реакторе печи кипящего слоя при регулировании высоты слоя путем перемещения в вертикальном направлении переливной стенки при изменении пропускной способности сливного устройства, при этом используется воздушная смесь.
Недостатком способа является использование воздушной смеси и отсутствие последовательных периодов термического нагрева дробленной угольной смеси, что приводит к возникновению участков возгорания в потоке кипящего слоя.
Известен способ переработки угля (патент РФ №2401295, опубл. 10.10.2010), принятый за прототип. Данный способ осуществляется путем одновременной термоокислительной обработки угля при температуре от 700 до 950°С за счет частичного окисления угля воздухом и сепарации минеральной части угля, более тяжелой, чем уголь. Дутьевой воздух на псевдоожижение слоя подают в количестве от 2500 до 4200 м3/(м2×ч).
К недостаткам известного способа относятся частичное сгорание угля при взаимодействии с кислородом воздуха, а также необходимость подачи вторичного дутья для догорания парогазовых продуктов и продуктов термического разложения.
Технический результат заключается в повышении выхода коксового остатка при снижении его зольности.
Технический результат достигается тем, перед термообработкой угля проводят экстремальное охлаждение угля в реакторе, при подаче жидкого инертного газа, до температуры от -10 до -12°С, затем проводят нагрев угля в печи кипящего слоя в три этапа, при этом на первом этапе нагрев осуществляется до температуры от 120 до 130°С, на втором этапе до температуры от 280 до 300°С, на третьем этапе до температуры от 500 до 550°С.
Способ осуществляют следующим образом.
Предварительно измельчают уголь в грохотах до крупности от 8 до 10 мм, загружают в реактор, где происходит резкое охлаждение угля инертным газом до температуры от -10 до -12°С. Инертный газ подают в количестве 1800 м3/(м2×ч), что обеспечивает одновременно как поддержание температурного режима в псевдосжиженном слое, так и эффективную сепарацию минеральной части угля, которая сопровождается снижением зольности (обогащением) получаемого термообработанного твердого топлива. Установлено, что при таком термическом воздействии происходит разрушение молекулярной структуры угля, сопровождающееся разрывом эфирных связей с ароматическими ядрами внутри алифатических структур.
После охлаждения угля проводится его быстрый нагрев в печи кипящего слоя в три этапа, при этом на первом этапе нагрев проходит до температуры от 120 до 130°С со скоростью 20 град/сек, на втором этапе до температуры от 280 до 300°С со скоростью 15 град/сек, на третьем этапе до температуры от 500 до 550°С со скоростью от 10 до 12 град/сек. При трехэтапном нагреве угля на первом этапе удаляется влага, а в движущемся потоке разрушаются частицы до среднего размера от 5 до 7 мм. На втором этапе происходит интенсивное выделение серы, на третьем этапе температура повышается до периода полукоксования, что приводит к процессу битумизации (частичное оплавление минеральной части угля) и резким изменениям структуры углеродной матрицы. Затем проводится продув угля инертным газом.
Экстремальное охлаждение угля с последующим его нагревом проводят с целью формирования пористой структуры угля и повышения площади активной поверхности, что дает возможность разделения углерода и золы, а также удалению влаги и сгоранию серы в движущемся потоке. Продув инертным газом проводят в вертикальном гравитационном потоке с целью удаления остатков золы из угольного слоя.
Экспериментально установлено, что криогенное и комбинированное воздействие на угли приводит к их разрушению и структурным изменениям. Распределение частиц по классам крупности и характер образующихся трещин определяются структурно-текстурными особенностями углей разных типов. После термообработки угли характеризуются более высокой микротвердостью, а их микрохрупкость увеличивается в 2 раза.
Способ поясняется следующими примерами.
Пример 1. В качестве сырья использовали высокозольный уголь Кузнецкого бассейна марки ДР (длиннопламенный рядовой), предварительно измельченный в грохотах до 8 мм, имеющий удельную теплоту сгорания 5020 ккал/кг и следующий технический и элементный состав:
Wr t=8,7%; Ad=24,4%; Vdaf=41,8%; Cdaf=77,7%;
Hdaf=5,5%; Ndaf=2,0%; Odaf=13,7%; Sdaf=0,37%.
Измельченный уголь массой 10 кг загружают в реактор и охлаждают до температуры - 12°С. Инертный газ подают в количестве 1800 м3/(м2×ч). После охлаждения угля проводят его последовательный нагрев в печи кипящего слоя, на первом этапе нагрев проходит до температуры 130°С со скоростью 20 град/сек, на втором этапе до температуры 300°С со скоростью 15 град/сек, на третьем этапе до температуры 550°С со скоростью 12 град/сек.
Технологические условия обеспечивают выход коксового остатка - 64% от массы исходного угля. Полученный угольный остаток имеет зольность 14%, что ниже, чем исходный уголь. Полученный остаток по зольности удовлетворяет требованиям ТУ 14-7-115-89 для коксовой мелочи и имеет следующий технический и элементный состав:
Wr t=0,5%; Ad=15,4%; Vdaf=4,0%; Cdaf=94,2%;
Hdaf=1,3%; Ndaf=1,4%; Odaf=2,9%; Sdaf=0,1%.
Пример 2. В качестве сырья использовали уголь с техническим и элементным составом, а также крупностью, как описано в примере 1. Измельченный уголь массой 20 кг загружают в реактор и охлаждают до температуры -10°С. Инертный газ подают в количестве 1800 м3/(м2×ч). После охлаждения угля проводят его быстрый нагрев в печи кипящего слоя, на первом этапе нагрев проходит до температуры 120°С со скоростью 20 град/сек, на втором этапе до температуры 280°С со скоростью 15 град/сек, на третьем этапе до температуры 500°С со скоростью 12 град/сек.
Технологические условия обеспечивают выход коксового остатка - 63% от массы исходного угля. Полученный угольный остаток имеет зольность 15%, что ниже, чем исходный уголь. Полученный остаток по зольности удовлетворяет требованиям ТУ 14-7-115-89 для коксовой мелочи, и имеет следующий технический и элементный состав:
Wr t=0,5%; Ad=15,4%; Vdaf=4,0%; Cdaf=94,l%;
Hdaf=1,3%; Ndaf=1,7%; Odaf=3,2%; Sdaf=0,2%.
Пример 3. В качестве сырья использовали уголь с техническим и элементным составом, а также крупностью, как описано в примере 1. Измельченный уголь массой 15 кг загружают в реактор и охлаждают до температуры -11°С. Инертный газ подают в количестве 1800 м3/(м2×ч). После охлаждения угля проводят его быстрый нагрев в печи кипящего слоя, на первом этапе нагрев проходит до температуры 125°С со скоростью 20 град/сек, на втором этапе до температуры 290°С со скоростью 15 град/сек, на третьем этапе до температуры 525°С со скоростью 12 град/сек.
Технологические условия обеспечивают выход коксового остатка - 66% от массы исходного угля. Полученный угольный остаток имеет зольность 14%, что ниже, чем исходный уголь. Полученный остаток по зольности удовлетворяет требованиям ТУ 14-7-115-89 для коксовой мелочи, и имеет следующий технический и элементный состав:
Wr t=0,5%; Ad=15,4%; Vdaf=4,0%; Cdaf=95,0%;
Hdaf=1,3%; Ndaf=1,5%; Odaf=2,6%; Sdaf=0,1%.
Пример 4. В качестве сырья использовали уголь с техническим и элементным составом, а также крупностью, как описано в примере 1. Измельченный уголь массой 25 кг загружают в реактор и охлаждают до температуры -20°С. Инертный газ подают в количестве 1800 м3/(м2×ч). После охлаждения угля проводят его быстрый нагрев в печи кипящего слоя, на первом этапе нагрев проходит до температуры 160°С со скоростью 20 град/сек, на втором этапе до температуры 360°С со скоростью 15 град/сек, на третьем этапе до температуры 600°С со скоростью 12 град/сек.
Технологические условия обеспечивают выход коксового остатка - 55% от массы исходного угля. Полученный угольный остаток имеет зольность 17%.
Пример 5. В качестве сырья использовали уголь с техническим и элементным составом, а также крупностью, как описано в примере 1. Измельченный уголь массой 25 кг загружают в реактор и охлаждают до температуры -4°С. Инертный газ подают в количестве 1800 м3/(м2×ч). После охлаждения угля проводят его быстрый нагрев в печи кипящего слоя, на первом этапе нагрев проходит до температуры 90°С со скоростью 20 град/сек, на втором этапе до температуры 250°С со скоростью 15 град/сек, на третьем этапе до температуры 400°С со скоростью 12 град/сек.
Технологические условия обеспечивают выход коксового остатка - 44% от массы исходного угля. Полученный угольный остаток имеет зольность 18%.
Таким образом, предложенный способ позволяет перерабатывать высокозольный рядовой уголь в низкозольное, высококалорийное, термообработанное твердое топливо, без предварительного обогащения исходного угля. В результате термохимических процессов происходит размягчение углей, выделение летучих веществ и порообразование с кардинальным изменением структуры. Вследствие чего происходит повышение выхода коксового остатка при снижении его зольности.
Claims (1)
- Способ термической обработки угля, включающий термоокислительную обработку измельченного угля в кипящем слое, отличающийся тем, что перед термообработкой угля проводят экстремальное охлаждение угля в реакторе, при подаче жидкого инертного газа до температуры от -10 до -12°С, затем проводят нагрев угля в печи кипящего слоя в три этапа, при этом на первом этапе нагрев осуществляется до температуры от 120 до 130°С со скоростью 20 град/сек, на втором этапе до температуры от 280 до 300°С со скоростью 15 град/сек, на третьем этапе до температуры от 500 до 550°С со скоростью от 10 до 12 град/сек.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017125915A RU2653174C1 (ru) | 2017-07-18 | 2017-07-18 | Способ термической обработки угля |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017125915A RU2653174C1 (ru) | 2017-07-18 | 2017-07-18 | Способ термической обработки угля |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2653174C1 true RU2653174C1 (ru) | 2018-05-07 |
Family
ID=62105465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017125915A RU2653174C1 (ru) | 2017-07-18 | 2017-07-18 | Способ термической обработки угля |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2653174C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2073061C1 (ru) * | 1992-06-05 | 1997-02-10 | Рейнгольд Христианович Мерц | Способ получения полукокса из бурых и каменных углей |
| RU2285715C1 (ru) * | 2005-07-29 | 2006-10-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Сибтермо" | Способ получения металлургического среднетемпературного кокса |
| RU2339672C1 (ru) * | 2007-07-16 | 2008-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский центр ПО "Бийскэнергомаш" (ООО "НИЦ ПО "Бийскэнергомаш") | Способ переработки угля в кипящем слое |
| RU2401295C1 (ru) * | 2009-08-26 | 2010-10-10 | Сергей Романович Исламов | Способ переработки угля |
-
2017
- 2017-07-18 RU RU2017125915A patent/RU2653174C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2073061C1 (ru) * | 1992-06-05 | 1997-02-10 | Рейнгольд Христианович Мерц | Способ получения полукокса из бурых и каменных углей |
| RU2285715C1 (ru) * | 2005-07-29 | 2006-10-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Сибтермо" | Способ получения металлургического среднетемпературного кокса |
| RU2339672C1 (ru) * | 2007-07-16 | 2008-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский центр ПО "Бийскэнергомаш" (ООО "НИЦ ПО "Бийскэнергомаш") | Способ переработки угля в кипящем слое |
| RU2401295C1 (ru) * | 2009-08-26 | 2010-10-10 | Сергей Романович Исламов | Способ переработки угля |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БАЖИН В.Ю. и др., Воздействие на структуру и свойства углей при экстремальной термообработке, Международный научно-исследовательский журнал, 2015, в.7-1 (38), с.13-15. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20140008205A1 (en) | Fluidised bed pyrolysis apparatus and method | |
| RU2401295C1 (ru) | Способ переработки угля | |
| RU2288937C1 (ru) | Способ получения металлургического среднетемпературного кокса | |
| CN102746902A (zh) | 一种有机废弃物的气化方法及专用气化炉 | |
| RU2653174C1 (ru) | Способ термической обработки угля | |
| US1789380A (en) | Method of producing carbon and such carbon | |
| JPH01164717A (ja) | シリコン、炭化珪素又はフェロシリコン製造用未焼結ブリケットの製法及びその製造装置 | |
| RU2673052C1 (ru) | Способ переработки угля и устройство для его осуществления | |
| JP2005524739A (ja) | カーボンブラックペレットの乾燥 | |
| CN103265961B (zh) | 碳物质热解方法及碳物质振动热解塔 | |
| RU2359006C1 (ru) | Способ переработки угля | |
| RU84375U1 (ru) | Устройство пиролизной переработки органических веществ | |
| JP5412940B2 (ja) | 焼結鉱製造用凝結材の製造方法 | |
| RU2718051C1 (ru) | Способ окислительной торрефикации биоотходов в кипящем слое | |
| AU2005312364B2 (en) | Method for producing lump semicoke | |
| JP2013234299A (ja) | アブラ椰子核殻炭の製造方法 | |
| RU2666420C1 (ru) | Способ получения восстановителя для производства технического кремния | |
| RU2722557C2 (ru) | Способ переработки угля | |
| EA007799B1 (ru) | Способ получения металлургического среднетемпературного кокса | |
| RU2285715C1 (ru) | Способ получения металлургического среднетемпературного кокса | |
| JPH0280491A (ja) | 連続成型コークス炉の操業方法 | |
| JP2008104973A (ja) | バイオマス廃棄物の処理方法および処理システム | |
| GB679095A (en) | Method of and apparatus for effecting thermal processes with finely granular or pulverulent carbonaceous substances with the production of active carbon | |
| RU2665409C2 (ru) | Способ получения металлургического среднетемпературного кокса в кипящем слое | |
| US2605171A (en) | Apparatus for acid sludge decomposition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200719 |