RU2670893C2 - Обработка угля - Google Patents

Обработка угля Download PDF

Info

Publication number
RU2670893C2
RU2670893C2 RU2015155730A RU2015155730A RU2670893C2 RU 2670893 C2 RU2670893 C2 RU 2670893C2 RU 2015155730 A RU2015155730 A RU 2015155730A RU 2015155730 A RU2015155730 A RU 2015155730A RU 2670893 C2 RU2670893 C2 RU 2670893C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coal
fuel
burning
treated
present
Prior art date
Application number
RU2015155730A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015155730A (ru
RU2015155730A3 (ru
Inventor
Де Леон Игнасио Понсе
Антон Дило ПОЛ
Original Assignee
Клин Коул Текнолоджиз, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Клин Коул Текнолоджиз, Инк. filed Critical Клин Коул Текнолоджиз, Инк.
Publication of RU2015155730A publication Critical patent/RU2015155730A/ru
Publication of RU2015155730A3 publication Critical patent/RU2015155730A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2670893C2 publication Critical patent/RU2670893C2/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L9/00—Treating solid fuels to improve their combustion
    • C10L9/08—Treating solid fuels to improve their combustion by heat treatments, e.g. calcining
    • 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
    • C10B27/00—Arrangements for withdrawal of the distillation gases
    • 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
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/04—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of powdered coal
    • 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
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/02—Multi-step carbonising or coking processes
    • 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
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/08—Non-mechanical pretreatment of the charge, e.g. desulfurization
    • C10B57/10—Drying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
    • C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
    • C10L5/447—Carbonized vegetable substances, e.g. charcoal, or produced by hydrothermal carbonization of biomass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L9/00—Treating solid fuels to improve their combustion
    • C10L9/08—Treating solid fuels to improve their combustion by heat treatments, e.g. calcining
    • C10L9/083—Torrefaction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C1/00—Combustion apparatus specially adapted for combustion of two or more kinds of fuel simultaneously or alternately, at least one kind of fuel being either a fluid fuel or a solid fuel suspended in a carrier gas or air
    • F23C1/04—Combustion apparatus specially adapted for combustion of two or more kinds of fuel simultaneously or alternately, at least one kind of fuel being either a fluid fuel or a solid fuel suspended in a carrier gas or air lump and gaseous fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K1/00—Preparation of lump or pulverulent fuel in readiness for delivery to combustion apparatus
    • F23K1/04—Heating fuel prior to delivery to combustion apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2270/00—Specifically adapted fuels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/02—Combustion or pyrolysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/06—Heat exchange, direct or indirect
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/08—Drying or removing water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2300/00—Mixture of two or more additives covered by the same group of C10L1/00 - C10L1/308
    • C10L2300/20—Mixture of two components
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/04—Raw material of mineral origin to be used; Pretreatment thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/34—Other details of the shaped fuels, e.g. briquettes
    • C10L5/36—Shape
    • C10L5/361—Briquettes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2201/00—Pretreatment of solid fuel
    • F23K2201/20—Drying
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2201/00—Pretreatment of solid fuel
    • F23K2201/50—Blending
    • F23K2201/501—Blending with other fuels or combustible waste
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Combustion Of Fluid Fuel (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к обработке угля. Описан способ изготовления обработанного угля и сжигания обработанного угля, включающий стадии нагревания угля для удаления летучих веществ и высушивание продукта для изготовления обработанного угля, который составляют, в основном, углерод и водород, и сжигания обработанного угля посредством введения спутного потока природного газа вдоль обработанного угля в достаточном количестве для поддержания устойчивого горения в промышленном бойлере, предназначенном для сжигания битуминозного угля. Также описан топливный продукт. 2 н. и 3 з.п. ф-лы.

Description

Настоящее изобретение относится к обработке угля.
Более конкретно, настоящее изобретение предлагает способ обработки угля посредством удаления влаги и летучих веществ из угля для изготовления топливного продукта, в котором отсутствуют нежелательные загрязняющие вещества, которые выделяются в процессе горения угля. Любые выбросы в атмосферу от горения топливного продукта согласно настоящему изобретению будут чище, чем в случае необработанного угля, и можно не применять технологии дожигания или очистки, которые, как правило, требуются для очистки выбросов от угольной горелки. Настоящее изобретение предлагает менее дорогостоящее решение проблемы грязных выбросов, чем существующие в настоящее время решения.
Настоящее изобретение также предлагает изготавливать из угля новый продукт, который может служить как исходный материал, имеющий высокое содержание углерода, для промышленного производства активированного угля и угольных электродов. Исходный материал согласно настоящему изобретению может также служить как идеальный материал для пылеугольного вдувания (PCI) в доменные печи в черной металлургии.
Уровень техники, к которой относится изобретение
Предшествующие способы обработки угля включают удаление влаги и нежелательных летучих веществ, которые содержит уголь (как правило, низкосортный уголь и лигнит) для изготовления угля повышенного качества, обеспечивающего большее выделение теплоты в расчете на единицу массы топлива. Например, патенты США № 6447559 и № 7879117 описывают способы изготовления чистого угольное топливо, которое имеет более высокую теплотворную способность в расчете на единицу массы угля по сравнению с неочищенным углем.
Однако эти предшествующие способы не предназначаются для полного удаления всех летучих веществ. Небольшая часть летучих веществ остается, чтобы обеспечивать устойчивое горение обработанного продукта в угольных бойлерах.
По сравнению с битуминозным углем антрацитовый уголь является относительно редким, и его сжигание является более дорогостоящим. До настоящего времени никто не разработал способ его использования в качестве топлива, тем более в качестве чистого топлива. Антрацитовый уголь представляет собой ценный сорт угля, который отличается своим низким содержанием летучих веществ и низким влагосодержанием. Благодаря своим свойствам, он является идеально приспособленным для производства кокса и стали. Вследствие своих уникальных свойств, относительной редкости и некоторых других факторов, антрацитовый уголь в настоящее время продается по высоким ценам, которые многократно превосходят цены других сортов угля. Следовательно, несмотря на то, что его выбросы являются намного чище, чем выбросы, которые образует битуминозный или, как его обычно называют, бурый или паровичный уголь, ни в настоящее время, ни в обозримом будущем не предполагается вероятность использования антрацитового угля в качестве топлива для промышленных бойлеров.
Таким образом, существует неудовлетворенная потребность повышения качества низкосортного угля и придания ему некоторых из основных характеристик высокосортного антрацитового угля в сочетании с решением проблемы устойчивого горения. Задача настоящее изобретение заключается в том, чтобы удовлетворить эту потребность.
Сущность изобретения
Согласно одному аспекту, предлагается способ изготовления обработанного угля, у которого химические свойства являются аналогичными химическим свойствам антрацитового угля, из любого сорта бурого или паровичного угля, включая лигнит. Получаемый в результате обработанный уголь (иногда называемый в настоящем документе Pristine-SA (SA означает синтетический антрацит)), изготовленный способом согласно настоящему изобретению, составляют, в основном, углерод и водород, и он горит так же чисто, как природный газ.
Согласно еще одному аспекту предлагается обработанный уголь, который составляют, в основном, углерод и водород, и из которого удалены влага и летучие вещества для изготовления топливного продукта, в котором отсутствуют нежелательные загрязняющие вещества.
Согласно следующему аспекту, предлагается уплотненный продукт, такой как брикет, в котором сочетаются обработанный уголь согласно настоящему изобретению (Pristine-SA) и биомасса. Мелкие частицы Pristine-SA уплотняются вместе с обожженной биомассой (причем обожженная биомасса изготавливается в таких же реакторах, как Pristine-SA, но работающих параллельно), и получается твердое топливо, которое можно вводить непосредственно в использующие битуминозный уголь бойлеры. Пропорции биомассы и Pristine-SA тщательно регулируются, чтобы обеспечивалось оптимальное горение и устойчивость пламени при минимальном загрязнении бойлера. В некоторых случаях может потребоваться небольшой дополнительный поток горючего газа, чтобы поддерживать горение.
Согласно следующему аспекту, настоящее изобретение предлагает способ сжигания обработанного угля согласно настоящему изобретению с горючим газом посредством введения спутного потока горючего газа, например, такого как природный газ, газ из органических отходов или другой подходящий газ, вдоль обработанного угля в достаточном количестве, чтобы поддерживать устойчивое горение в существующем промышленном бойлере, предназначенном для сжигания битуминозного угля.
Подробное описание изобретения
Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предлагается способ обработки неочищенного угля, позволяющий удалить из него внутреннюю и поверхностную влагу с последующим удалением летучих веществ. Этот процесс осуществляется посредством ступенчатого нагревание в условиях определенной температуры и атмосферного давления. В результате этого процесса получается продукт, который можно сжигать в бойлерах, предназначенных для сжигания битуминозного угля, при том условии, что обработанный уголь смешивается со вспомогательным топливом, таким как встречающееся в природе топливо, которое может поддерживать горение обработанного угля, за счет увеличения содержания водорода по отношению к углероду в смеси двух видов топлива.
Примеры вспомогательного топлива, имеющего высокое содержание водорода, представляют собой газ из органических отходов и природный газ, хотя можно также использовать и чистый водород, при том условии, что его производство является экономически целесообразным. Смешанное топливо, которое составляют обработанный уголь согласно настоящему изобретению и вспомогательное топливо, не производит токсичных выбросов в атмосферу, и эти выбросы предпочтительно имеют пониженное содержание углерода.
Поскольку использующие битуминозный уголь бойлеры, как правило, не оборудованы для одновременного сжигания двух видов топлива, могут потребоваться некоторые модификации, чтобы обеспечить решение этой задачи. Такие модификации включают, например, двойные топливные впуски, регуляторы скорости подачи и оптимальное расположение впусков топлива в целях поддерживания горения с максимальной эффективностью.
В США и других странах существуют многочисленные бойлеры комбинированного цикла или многотопливные бойлеры, которые способны сжигать раздельно уголь и природный газ. Обработанный уголь согласно настоящему изобретению является идеально пригодным для использования в сочетании с этими бойлерами. Таким образом, настоящее изобретение делает более ценными битуминозный и суббитуминозный уголь, а также снижает стоимость соблюдения экологических стандартов при сжигании угля этих сортов вследствие уменьшения соответствующих выбросов.
В прошлом, когда цена природного газа была относительно высокой, совместное сжигание угля и природного газа для улучшения горения было экономически нецелесообразным. В настоящее время, несмотря на обнаружение природного газа в сланцевых месторождениях США, существуют прогнозы, согласно которым будет продолжаться постепенное увеличение цены природного газа с течением времени. Это объясняется тем, что увеличение поставок природного газа уже увеличило по сравнению с предложением спрос на него со стороны многочисленных предприятий, которые переключились на использование газовых бойлеров.
Следовательно, столь ожидаемое падение цены природного газа может оказаться непродолжительным, и в результате этого произойдет замедление преобразования угольных бойлеров в использующие природный газ бойлеры. Использование угля в целях сжигания будет продолжаться, согласно ожиданиям или прогнозам авторитетных американских и международных энергетических учреждений. Для такого применения в целях сжигания обработанный уголь согласно настоящему изобретению, который за счет удаления летучих веществ представляет собой чистый уголь, имеющий низкое содержание летучих веществ, можно сжигать совместно со вспомогательным топливом, таким как природный газ или биогаз, что представляет собой экологически превосходную и экономически целесообразную альтернативу по отношению к раздельному сжиганию неочищенного угля, природного газа или биомассы.
Новизной отличается идея, заключающаяся в том, чтобы совместно сжигать в угольных бойлерах обработанный уголь согласно настоящему изобретению (т.е. уголь, имеющий близкое к нулевому содержание летучих вещества) и вспомогательное топливо, такое как природный газ. Настоящее изобретение является идеально пригодным для использования в бойлерах комбинированного цикла или многотопливных бойлерах, которые способны раздельно или одновременно сжигать топливо нескольких видов. Хотя существуют многочисленные бойлеры комбинированного цикла или многотопливные бойлеры, при обычном применении эти бойлеры предназначаются только для переключения с одного топлива на другое.
В отличие от существующих способов удаления летучих веществ из угля (включая способы коксования), настоящее изобретение предлагает способ, в котором используется многоступенчатое нагревание, как правило, двухступенчатое нагревание, в процессе которого осуществляется разложение угля и полное удаление из него влаги и летучих веществ в газообразной форме. В процессе нагревания используются температуры в интервале от 900 до 2500°F (от 482 до 1371°C). Эти температуры являются выше, чем температуры, которые используются в обычных способах удаления влаги и летучих веществ из угля. На первой ступени температура повышается до уровня в интервале от 900 до 1500°F (от 482 до 816°C), и на второй ступени температура повышается до уровня в интервале от 1500 до 2500°F (от 816 до 1371°C).
Влага и летучие вещества в газовой фазе охлаждаются и конденсируются в ступенчатом режиме, образуя раздельные потоки, в которых содержатся вода и жидкие углеводородные побочные продукты, и при этом сохраняется структурная целостность исходного угля, из которого изготавливается обработанный уголь согласно настоящему изобретению. Образующиеся в данном процессе углеводородные побочные продукты представляют собой жидкости, в том числе каменноугольные смолы и другие тяжелые летучие вещества, а также метан, бутан и легкие ароматические соединения. Экономическая ценность этих жидкостей представляет собой значительное достижение настоящего изобретения и обуславливает значительное повышение экономической целесообразности изобретенного способа.
Период времени (время выдерживания), в течение которого уголь подвергается ступенчатой термической обработке, является более продолжительным, чем в предшествующих способах. Таким образом, для способа изготовления Pristine-SA согласно настоящему изобретению требуется время выдерживания, составляющее от 15 до 45 минут, чтобы удалить из угля все содержащиеся в нем летучие вещества. Как правило, время выдерживания для первой ступени составляет приблизительно от 15 до20 минут, а время выдерживания для второй ступени дополнительно составляет от 20 до 25 минут.
Конечный продукт, изготовленный предшествующими способами, согласно которым из угля удаляются влага и летучие вещества, также отличается от продукта Pristine-SA, изготовленного способом согласно настоящему изобретению. Предшествующие способы позволяют изготавливать твердое чисто горящее топливо, которое способно поддерживать свое собственное горение, в то время как, согласно способу изготовления Pristine-SA, получается чисто горящее твердое топливо, в сочетании с которым используются горючие газы. Эти газы включают имеющие низкую теплотворную способность газы, которые производят и бесполезно сжигают нефтеперерабатывающие заводы и другие промышленные предприятия, а также газы из биомассы.
Согласно следующему варианту осуществления настоящего изобретения, получается продукт Pristine-SA, совместно с которым уплотняется обожженная биомасса, такая как, например, обожженная древесина или другой подвергнутый обжигу возобновляемый источник энергии с нейтральным показателем высвобождения углерода, причем он имеет удельную энергоемкость, которая превышает удельную энергоемкость древесины и приближается к удельной энергоемкости угля, и данный уплотненный продукт получается в форме брикетов. Хотя этот уплотненный продукт может поддерживать свое собственное горение, он отличается от продуктов, изготовленных согласно предшествующим способам, тем, что он производит уменьшенные выбросы диоксида углерода вследствие использования биомассы, которая производит нулевые выбросы диоксида углерода. В данном отношении следует отметить, что горение биомассы по определению считается производящим нулевые выбросы диоксида углерода, поскольку такое выбросы нейтрализуются поглощением диоксида углерода в процессе роста растений.
Когда используются сорта угля, которые имеют высокое влагосодержание, способом согласно настоящему изобретению изготавливается топливо, у которого теплотворная способность (CV) является выше, чем теплотворная способность необработанного угля. Повышение теплотворной способности происходит прямо пропорционально влагосодержанию угля.
Помимо своего использования в качестве топлива для более чистого горения, обработанный уголь согласно настоящему изобретению (синтетический антрацитовый уголь) представляет собой экономически привлекательную альтернативу по отношению к нефтяному коксу и другим аналогичным исходным материалам для различных отраслей промышленности, включая активированный уголь и угольные электроды для алюминиевой промышленности, а также углеродные добавки для сталелитейной промышленности. Еще одно применение обработанного угля Pristine-SA согласно настоящему изобретению представляет собой пылеугольное вдувание (PCI) в доменные печи. В данном отношении продукт Pristine-SA может функционировать в качестве предпочтительного источника углерода в целях ускорения восстановления железной руды в доменной печи в процессе производства расплавленного железа и позволяет сократить потребность в коксе.
Антрацитовый уголь в качестве топлива для промышленных бойлеров используется лишь в минимальной степени вследствие своей высокой стоимости, ограниченной доступности и проблем, связанных с поддержанием его горения. Обработанный уголь согласно настоящему изобретению представляет собой практически чистое сочетание углерода и водорода и преодолевает недостатки, отмеченные выше. Таким образом, настоящее изобретение предлагает подобный антрациту уголь, который можно продавать по менее высоким ценам, чем природный антрацит, и, следовательно, он может оказаться экономически целесообразным в качестве топлива.
Согласно важному аспекту настоящего изобретения, предлагается введение спутного потока вспомогательного топлива, такого как природный газ или другой горючий газ (например, биогаз, газ из органических отходов, дизельное топливо и т.д.), который представляет собой сонаправленный поток вдоль обработанного угля в промышленном бойлере. Вспомогательное топливо, такое как природный газ, обеспечивает требуемое соотношение углерода и водорода в топливе, чтобы поддерживать горение обработанного угля согласно настоящему изобретению. В таком сочетании обработанный уголь согласно настоящему изобретению и горючий газ обеспечивают устойчивое горение, в процессе которого уменьшается требуемого количества горючего газа по сравнению с количеством, которое потребовалось бы в случае работы бойлера только с использованием газа.
Горючие газы также включают газы, которые производят промышленные предприятия, нефтеперерабатывающие заводы и химические производственные предприятия, и у которых теплотворная способность является чрезмерно низкой для экономичного сжигания для производства тепловой/электрической энергии. Следовательно, эти газы, как правило, сжигаются в факелах, и при этом бесполезно расходуется их энергосодержание. Эти горючие газы обеспечивают требуемое содержание водорода, чтобы поддерживать горение обработанного угля согласно настоящему изобретению.
Такой способ не только повышает качество угля низких сортов, но также производит выбросы, которые являются в более значительной степени сокращенными и очищенными, чем выбросы, которые производят в результате своего горения необработанные битуминозные и суббитуминозные паровичные угли. Кроме того, посредством использования обработанного угля согласно настоящему изобретению, может быть устранена очистка выбросов вследствие того, что они имеют близкое к нулю содержание веществ, присутствие которых в выбросах является нежелательным. Помимо этого, согласно данному способу, образуются углеводородные побочные продукты, которые представляют собой важный фактор, положительно влияющий на экономическую целесообразность способа. Удаление влаги из исходного угля повышает теплотворную способность угля, превращая его в более эффективное топливо, чем необработанный уголь.
Хотя настоящее изобретение описывается в связи с тем, что в настоящее время рассматривается как наиболее практичный и предпочтительный вариант осуществления, следует понимать, что настоящее изобретение не должно ограничиваться описанным вариантом осуществления, но, напротив, предназначается для распространения на разнообразные модификации и эквивалентные конфигурации, которые соответствуют идее и находятся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.

Claims (7)

1. Способ изготовления обработанного угля и сжигания обработанного угля, включающий стадии
нагревания угля для удаления летучих веществ и высушивание продукта для изготовления обработанного угля, который составляют, в основном, углерод и водород, и
сжигания обработанного угля посредством введения спутного потока природного газа вдоль обработанного угля в достаточном количестве для поддержания устойчивого горения в промышленном бойлере, предназначенном для сжигания битуминозного угля.
2. Способ по п. 1, причем данный способ осуществляют с использованием процесса ступенчатого нагревания для разложения и захвата летучих веществ в форме выделяющихся из угля газов.
3. Способ по п. 1, в котором спутный поток вводят в одном направлении с обработанным углем.
4. Способ по п. 1, в котором горение осуществляют в бойлере комбинированного цикла или многотопливном бойлере, который способен сжигать оба вида топлива раздельно или одновременно.
5. Топливный продукт, включающий уплотненную смесь обработанного угля, полученого согласно способу по п. 1, в сочетании с обожженной биомассой.
RU2015155730A 2013-05-30 2014-05-30 Обработка угля RU2670893C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201361829006P 2013-05-30 2013-05-30
US61/829,006 2013-05-30
PCT/US2014/040256 WO2014194208A1 (en) 2013-05-30 2014-05-30 Treatment of coal

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2015155730A RU2015155730A (ru) 2017-07-05
RU2015155730A3 RU2015155730A3 (ru) 2018-03-19
RU2670893C2 true RU2670893C2 (ru) 2018-10-25

Family

ID=51989429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015155730A RU2670893C2 (ru) 2013-05-30 2014-05-30 Обработка угля

Country Status (12)

Country Link
US (1) US10519390B2 (ru)
EP (1) EP3004289A4 (ru)
JP (1) JP6441324B2 (ru)
KR (1) KR20160032046A (ru)
CN (2) CN105555918A (ru)
AU (3) AU2014273996B2 (ru)
CA (1) CA2912824A1 (ru)
HK (1) HK1224324A1 (ru)
NZ (1) NZ714208A (ru)
RU (1) RU2670893C2 (ru)
WO (1) WO2014194208A1 (ru)
ZA (1) ZA201508515B (ru)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3004289A4 (en) * 2013-05-30 2017-01-18 Clean Coal Technologies, Inc. Treatment of coal
JP2019026730A (ja) * 2017-07-28 2019-02-21 三菱マテリアル株式会社 バイオマス改質炭、バイオマス改質炭の製造方法
CN109929572B (zh) * 2017-12-15 2021-02-26 神华集团有限责任公司 电厂发电耦合生产清洁煤的方法和系统
CN109929569B (zh) * 2017-12-15 2021-04-30 神华集团有限责任公司 电厂发电耦合生产清洁煤的方法和系统
CN109929570B (zh) * 2017-12-15 2021-02-23 神华集团有限责任公司 电厂发电耦合生产清洁煤的方法和系统
CN109929640B (zh) * 2017-12-15 2021-04-30 神华集团有限责任公司 电厂发电耦合生产清洁煤的方法和系统
CN109929571B (zh) * 2017-12-15 2021-04-30 神华集团有限责任公司 电厂发电耦合生产清洁煤的方法和系统
CN111363598B (zh) * 2018-12-26 2021-03-23 国家能源投资集团有限责任公司 一种生产清洁煤的方法
CN111363597B (zh) * 2018-12-26 2021-02-23 国家能源投资集团有限责任公司 一种与电厂发电耦合生产清洁煤的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4434727A (en) * 1979-04-13 1984-03-06 Combustion Engineering, Inc. Method for low load operation of a coal-fired furnace
SU1825369A3 (en) * 1985-09-26 1993-06-30 Юзиhop Acьep Process for manufacturing form coke and shaft furnace for effecting same
US5645614A (en) * 1993-09-13 1997-07-08 Bayer Aktiengesellschaft Process for the utilization of sewage sludges
WO2004005428A1 (en) * 2002-07-03 2004-01-15 Wesfarmers Premier Coal Limited Coal drying and charring process
WO2013066492A2 (en) * 2011-09-07 2013-05-10 Clean Coal Technologies, Inc. Treatment of coal

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1484258A (en) 1922-08-24 1924-02-19 James T Fenton Process for the treatment of coal
US1975396A (en) * 1931-11-19 1934-10-02 J A Marks Coal carbonizing apparatus
US2883948A (en) * 1952-08-07 1959-04-28 Babcock & Wilcox Co Combustion chamber with combined pulverized fuel and gas firing
US3800427A (en) * 1973-01-18 1974-04-02 Waagner Biro American Method for drying coal
US4052168A (en) 1976-01-12 1977-10-04 Edward Koppelman Process for upgrading lignitic-type coal as a fuel
US4186669A (en) * 1977-09-22 1980-02-05 Cowan Frederick C Coal burning process
JPS5811472B2 (ja) * 1979-08-27 1983-03-03 ゴスダルストウエンヌイ、ナウチノ−イスレドワ−チエレスキ−、エネルゲチチエスキ−、インスチツ−ト、イメ−ニ、ゲ−、エム、クルジザノフスコボ 微粉砕固形燃料の処理方法
US4561364A (en) * 1981-09-28 1985-12-31 University Of Florida Method of retrofitting an oil-fired boiler to use coal and gas combustion
ATE36004T1 (de) * 1984-03-21 1988-08-15 Voest Alpine Ag Trocknungsanlage fuer wasserreiche braunkohlen.
US5601692A (en) * 1995-12-01 1997-02-11 Tek-Kol Partnership Process for treating noncaking coal to form passivated char
ES2441204T3 (es) * 1999-11-05 2014-02-03 Clean Coal Technologies, Inc. Tratamiento del carbón
US7198655B2 (en) * 2004-05-03 2007-04-03 Evergreen Energy Inc. Method and apparatus for thermally upgrading carbonaceous materials
MX2007001249A (es) * 2004-08-03 2007-03-23 Hylsa Sa Metodo y aparato para producir gases reductores limpios a partir de gas de coqueria.
US8579999B2 (en) * 2004-10-12 2013-11-12 Great River Energy Method of enhancing the quality of high-moisture materials using system heat sources
JP2007017030A (ja) * 2005-07-05 2007-01-25 Chugoku Electric Power Co Inc:The 多重燃料焚きボイラシステム、多重燃料焚きボイラ装置及びボイラ制御方法
RU2008145876A (ru) * 2006-04-21 2010-05-27 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. (NL) Нагреватели с ограничением температуры, в которых используется фазовое преобразование ферромагнитного материала
EP2027233B1 (en) * 2006-06-14 2015-10-07 Torr-Coal Technology B.V. Method for the preparation of solid fuels by means of torrefaction as well as the solid fuels thus obtained and the use of these fuels
CA2666947C (en) * 2006-10-20 2016-04-26 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Heating tar sands formations while controlling pressure
EP2125233A4 (en) * 2007-03-13 2012-01-25 Gtl Energy Ltd PROCESS FOR INCREASING THE EFFICIENCY OF REMOVING LIQUID WATER FROM SOLID FUEL MATERIALS
GB2448531B (en) * 2007-04-19 2012-02-08 Coal Products Ltd Fuel briquette
JP2009047390A (ja) * 2007-08-22 2009-03-05 Toshiba Corp 微粉炭と天然ガスの混合燃焼ボイラー及びその燃焼方法
US9121606B2 (en) * 2008-02-19 2015-09-01 Srivats Srinivasachar Method of manufacturing carbon-rich product and co-products
BRPI0822577A2 (pt) * 2008-04-15 2015-06-23 Larry Hunt Processo de aprimoramento de carvão
CA2800166C (en) * 2009-05-22 2018-08-21 The University Of Wyoming Research Corporation Efficient low rank coal gasification, combustion, and processing systems and methods
DE102009022509B4 (de) * 2009-05-25 2015-03-12 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Verfahren zur Herstellung von Synthesegas
JP2011037937A (ja) * 2009-08-07 2011-02-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 改質石炭の製造方法
US8673135B2 (en) * 2010-05-28 2014-03-18 Axens Coal liquefaction complex with minimal carbon dioxide emissions
WO2013052154A1 (en) 2011-04-06 2013-04-11 Gtl Energy Ltd Method of manufacturing coke from low grade coal
AU2011366194B2 (en) * 2011-04-21 2016-10-13 James S. Rhodes Iii Whole crop biofuel production (WCBP)
US9005322B2 (en) * 2011-07-12 2015-04-14 National Institute Of Clean And Low-Carbon Energy (Nice) Upgrading coal and other carbonaceous fuels using a lean fuel gas stream from a pyrolysis step
US8637299B2 (en) * 2011-08-11 2014-01-28 Albert Norman Heichberger Method for capture carbon and storage (CCS process) from coal fuel gas and the storage as biofuels: oil, gasoline, biodiesel, jet fuel, ethanol, and methane
KR101216827B1 (ko) * 2011-12-15 2012-12-28 한국서부발전 주식회사 과열증기를 이용한 석탄 건조 시스템
WO2013099665A1 (ja) * 2011-12-28 2013-07-04 株式会社神戸製鋼所 無灰炭の製造方法
AU2012359437B2 (en) * 2011-12-28 2015-06-25 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Ash-free coal production method
CA2864863A1 (en) * 2012-02-18 2013-08-22 Genie Ip B.V. Method and system for heating a bed of hydrocarbon-containing rocks
CA2867065C (en) * 2012-03-14 2017-03-07 Mercutek Llc Activated carbon and coal combustion residue treatment system and method
US9285117B2 (en) * 2012-05-25 2016-03-15 General Trade Corporation Automated system for sorting and blending different fuel stocks such as coal
KR101209465B1 (ko) * 2012-09-27 2012-12-07 한국에너지기술연구원 팜 잔사유를 이용한 석탄의 개질방법
EP2765178A1 (en) * 2013-02-07 2014-08-13 Arbaflame Technology AS Method of producing carbon-enriched biomass material
EP3004289A4 (en) * 2013-05-30 2017-01-18 Clean Coal Technologies, Inc. Treatment of coal
US9796940B2 (en) * 2014-06-16 2017-10-24 Biomass Energy Enhancements, Llc Processed biomass pellets from organic-carbon-containing feedstock

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4434727A (en) * 1979-04-13 1984-03-06 Combustion Engineering, Inc. Method for low load operation of a coal-fired furnace
SU1825369A3 (en) * 1985-09-26 1993-06-30 Юзиhop Acьep Process for manufacturing form coke and shaft furnace for effecting same
US5645614A (en) * 1993-09-13 1997-07-08 Bayer Aktiengesellschaft Process for the utilization of sewage sludges
WO2004005428A1 (en) * 2002-07-03 2004-01-15 Wesfarmers Premier Coal Limited Coal drying and charring process
WO2013066492A2 (en) * 2011-09-07 2013-05-10 Clean Coal Technologies, Inc. Treatment of coal

Also Published As

Publication number Publication date
NZ714208A (en) 2019-06-28
US20160115412A1 (en) 2016-04-28
ZA201508515B (en) 2020-05-27
CN112029552A (zh) 2020-12-04
JP2016526087A (ja) 2016-09-01
CN105555918A (zh) 2016-05-04
AU2018282423A1 (en) 2019-01-17
WO2014194208A1 (en) 2014-12-04
JP6441324B2 (ja) 2018-12-19
AU2014273996A1 (en) 2015-12-03
CA2912824A1 (en) 2014-12-04
RU2015155730A (ru) 2017-07-05
AU2014273996B2 (en) 2018-11-01
AU2020210241A1 (en) 2020-08-20
EP3004289A1 (en) 2016-04-13
KR20160032046A (ko) 2016-03-23
US10519390B2 (en) 2019-12-31
HK1224324A1 (zh) 2017-08-18
EP3004289A4 (en) 2017-01-18
RU2015155730A3 (ru) 2018-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2670893C2 (ru) Обработка угля
Wang et al. Evaluation of the clean characteristics and combustion behavior of hydrochar derived from food waste towards solid biofuel production
Parshetti et al. TGA–FTIR investigation of co-combustion characteristics of blends of hydrothermally carbonized oil palm biomass (EFB) and coal
Zhao et al. Experimental study on co-combustion of low rank coal semicoke and oil sludge by TG-FTIR
Glushkov et al. Municipal solid waste recycling by burning it as part of composite fuel with energy generation
Zhang et al. Conversion of water hyacinth to value-added fuel via hydrothermal carbonization
Liu et al. A comparison of thermal behaviors of raw biomass, pyrolytic biochar and their blends with lignite
EP2475750B1 (en) Methodology for the removal of inorganic components from biomass of agro/forest/urban origin and from low-quality coal such as peat, lignite, sub-bituminous and bituminous coals
Nyashina et al. Environmental benefits and drawbacks of composite fuels based on industrial wastes and different ranks of coal
Nyashina et al. The influence of liquid plant additives on the anthropogenic gas emissions from the combustion of coal-water slurries
Zhao et al. TG-FTIR study on co-combustion of bituminous coal semicoke and lignite
Kuznetsov et al. Effect of concentration and relative position of wood and coal particles on the characteristics of the mixture ignition process
Vershinina et al. Recovery of waste-derived and low-grade components within fuel slurries
Tang et al. Oxy‐fuel combustion characteristics and kinetics of microalgae and its mixture with rice straw using thermogravimetric analysis
Laohalidanond et al. Gasification behavior study of torrefied empty corn cobs
CN102746912A (zh) 一种炭水浆燃料及其制备方法
RU2008149215A (ru) Система топлив и способ ее получения
Aliyarov et al. Application of coal thermal treatment technology for oil-free firing of boilers
Parshetti et al. Evaluation of hydrothermally carbonized hydrochar in improving energy security and mitigating greenhouse gas emissions
Hafriz et al. Study on potential and feasibility of Lemon Myrtle as biomass waste in biochar production
RU2565651C2 (ru) Способ получения и сжигания композиционного кавитационного топлива из нефтяного кокса
Bimbela et al. Biomass pyrolysis liquids. Fundamentals, technologies and new strategies.
Nenu et al. Use of biomass in coal steam boilers.
Kislukhina et al. Gasification of wood and non-wood waste of timber production as perspectives for development of bioenergy
GIGLIO The power option

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200531