RU2673052C1 - Способ переработки угля и устройство для его осуществления - Google Patents

Способ переработки угля и устройство для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2673052C1
RU2673052C1 RU2017143099A RU2017143099A RU2673052C1 RU 2673052 C1 RU2673052 C1 RU 2673052C1 RU 2017143099 A RU2017143099 A RU 2017143099A RU 2017143099 A RU2017143099 A RU 2017143099A RU 2673052 C1 RU2673052 C1 RU 2673052C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coal
carried out
hour
gas
ignition
Prior art date
Application number
RU2017143099A
Other languages
English (en)
Inventor
Дмитрий Александрович Логинов
Сергей Романович Исламов
Антон Юрьевич Узких
Сергей Николаевич Гикалов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Сибнииуглеобогащение"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Сибнииуглеобогащение" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Сибнииуглеобогащение"
Priority to RU2017143099A priority Critical patent/RU2673052C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2673052C1 publication Critical patent/RU2673052C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10BDESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B49/00Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
    • C10B49/02Destructive 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано в химической и топливной промышленности. Карбонизат и попутный горючий газ получают путем обработки угля в плотном слое. Термоокислительную переработку угля с размером частиц от 5 до 100 мм осуществляют в плотном слое при температуре 650-1000°С в вертикальном аппарате шахтного типа. Розжиг слоя угля осуществляют в средней части загрузки, подачу воздушного дутья осуществляют снизу с удельным расходом 60-200 м/(м⋅час) и в среднюю часть загрузки с удельным расходом от 30 до 100 м/(м⋅час), в зависимости от марки угля. Охлаждение полученного карбонизата осуществляют путем продувки охлажденными газами, принудительно циркулирующими по контуру "аппарат - теплообменник" с полезным отбором тепловой энергии в виде горячей воды. Устройство для осуществления способа представляет собой аппарат шахтного типа, снабженный загрузочным люком 2, устройствами подвода воздуха в нижней 3 и средней части 6, устройством для розжига 5 в средней части и устройствами для отвода газа 7 и выгрузки карбонизата 8. Переработку угля в указанном устройстве осуществляют циклически. Предложенная группа изобретений позволяет получать карбонизат, обладающий высокой прочностью и плотностью, низкой зольностью, при более высоком удельном выходе твердого продукта и газа. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 пр., 1 табл., 1 ил.

Description

Изобретение относится к области переработки твердого топлива, в частности, к получению карбонизата и попутного горючего газа путем термоокислительной обработки угля в плотном слое.
Известен способ получения среднетемпературного кокса в вертикальной шахтной печи, в которую уголь подают сверху, а кокс выгружают снизу. Переточными рукавами печь разделена на три зоны: верхнюю зону сушки, среднюю зону коксования (пиролиза) и нижнюю зону охлаждения. В зону сушки и коксования подают горячие дымовые газы из внешнего топочного устройства, а в зону охлаждения - предварительно охлажденный во внешнем теплообменнике газ из зоны коксования. Уголь, двигаясь самотеком сверху вниз, последовательно подвергается нагреву, термическому разложению (коксованию), охлаждению и тушится водой при выгрузке из печи. (Школлер М.Б. Полукоксование каменных и бурых углей. - Новокузнецк: Инженерная академия России. Кузбас. филиал, 2001. - 232 с.).
Недостатками данного способа являются: возможность перерабатывать только крупнокусковое (20-80 мм) термически прочное сырье, так как требуется подача большого количества внешнего теплоносителя (горячих дымовых газов), и поэтому необходима хорошая газопроницаемость слоя угля; низкая удельная производительность печи, связанная с необходимостью длительного конвективного нагрева крупных частиц угля горячими газами; экологическая опасность производства из-за поступления в атмосферу большого объема отработанного теплоносителя, содержащего оксид углерода и токсичные продукты термического разложения угля, и из-за наличия широкого спектра токсичных веществ в жидких и газообразных продуктах коксования и сточных водах; потребность в воде для тушения кокса, высокая влажность и пониженная структурная прочность получаемого продукта из-за его мокрого тушения.
Известен способ получения углеродного адсорбента в вертикальном аппарате шахтного типа с внутренним обогревом за счет сжигания летучих и части углеродного остатка в слое угля, продуваемом потоком воздуха. Розжиг слоя угля в способе осуществляют со стороны, противоположной подаче воздуха, в результате которого, при определенных параметрах дутья, образуется обратная тепловая волна, которая смещается навстречу потоку воздуха. При прохождении тепловой волны через слой уголь последовательно подвергается нагреву, сушке и пиролизу, превращаясь, таким образом, в кокс. Парогазовая смесь продуктов сушки и пиролиза, а также часть кокса реагируют с кислородом воздуха до полного его исчерпания, образуя в пределах тепловой волны узкую зону горения, в которой достигается температура от 600 до 900°C. Далее по ходу движения горячие продукты горения (СО2 и Н2О) восстанавливаются на коксе до оксида углерода и водорода. Горючий газ отводят из аппарата для последующей переработки и использования. Образующийся после термоокислительной обработки углеродный остаток классифицируется как среднетемпературный кокс. При переработке угля согласно известному способу получаемый продукт имеет большую пористость (свыше 60%) и развитую внутреннюю поверхность, что обеспечивает его высокую сорбционную активность и последующее использование преимущественно в качестве углеродного адсорбента. (Патент РФ №2014883, опубл. 1994 г.).
Известен способ получения металлургического среднетемпературного кокса в аппарате шахтного типа, заключающийся в термообработке слоя угля фракции 20-70 мм при розжиге со стороны, противоположной подаче воздуха, при удельном расходе воздуха 70-99,5 м3 /(м2⋅час), в зависимости от марки угля, с последующим охлаждением. (Патент РФ №2275407, опубл. 2006)
Недостатком данного способа является низкая производительность по коксу ввиду малой скорости движения фронта обратной тепловой волны.
Наиболее близким по технической сущности является способ получения металлургического среднетемпературного кокса и попутного горючего газа, включающий термоокислительную обработку угля при температуре 750-900°C в аппарате шахтного типа с использованием эффекта обратной тепловой волны, при этом используют фракцию угля 0-70 мм, а удельная подача воздуха составляет 60-150 м3/(м2⋅час), в зависимости от марки угля. Охлаждение кокса осуществляют посредством принудительной циркуляции газа по контуру "аппарат - теплообменник" с полезным отбором тепловой энергии, чем достигается увеличение энергоэффективности процесса. (Патент РФ №2288937, опубл. 2006).
К недостаткам описанного способа следует отнести невозможность получения карбонизата с требуемыми показателями по прочности и плотности.
Наиболее близким к заявляемому устройству является вертикальный аппарат шахтного типа, содержащий верхнюю и нижнюю рабочие камеры, выполненные с возможностью подачи воздуха сверху в верхнюю камеру и снизу в нижнюю камеру и разделенные в среднем сечении слоя аппарата для обеспечения розжига угля и отвода горючего газа. (Патент РФ №2278817, опубл. 2006).
Техническая проблема, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в низкой производительности технологии производства карбонизата, удовлетворяющего требованиям, предъявляемым к металлургическому коксу с высокими показателями по структурной прочности, реакционной способности и удельному электрическому сопротивлению, а также получение карбонизата, который может использоваться в качестве бытового бездымного топлива в печах и котлах для индивидуального отопления жилых зданий.
Технический результат заключается в получении карбонизата с более высокой прочностью и плотностью, имеющего низкую зольность, при более высоких удельных выходах твердого продукта и газа.
Указанный технический результат достигается описываемым способом переработки угля в вертикальном аппарате шахтного типа в циклическом режиме, включающий загрузку дробленого угля, розжиг слоя угля в средней части загрузки, подачу воздушного дутья в слой угля снизу с удельным расходом от 60 до 200 м3/(м2⋅час) и в среднюю часть загрузки с удельным расходом от 30 до 100 м3/(м2⋅час), термообработку и охлаждение полученного карбонизата путем продувки охлажденными газами, принудительно циркулирующими по контуру "аппарат - теплообменник".
Предпочтительно используют дробленый уголь с размером частиц от 5 до 100 мм и термообработку осуществляют при температуре 650-1000°C.
На чертеже схематично изображено устройство для осуществления способа в виде вертикального аппарата шахтного типа, состоящего из камеры карбонизации 1, снабженного загрузочным люком 2, устройством подвода воздуха 3 и газораспределительной решеткой 4 в нижней части и устройством подвода воздуха 6 в средней части, устройством для розжига 5 в средней части и устройствами для отвода газа 7 и выгрузки карбонизата 8.
Способ переработки угля осуществляют следующим образом.
В камеру карбонизации 1 через загрузочный люк 2, расположенный в верхней части аппарата, загружают дробленый уголь с размером частиц от 5 до 100 мм. Устройством розжига 5, расположенным в средней части устройства, производят розжиг угля. Затем через устройство подвода воздуха 3 и газораспределительную решетку 4 внизу камеры карбонизации подают воздушное дутье с удельным расходом от 60 до 200 м3/(м2⋅час), в зависимости от марки угля, а через устройство подвода воздуха 6 подают воздушное дутье с удельным расходом от 30 до 100 м3/(м2⋅час), в зависимости от марки угля, в среднюю часть камеры. Фронт частичной газификации угля с постоянной скоростью смещается от устройства розжига вниз - навстречу потоку воздуха, оставляя за собой слой горячего карбонизата. Образующийся генераторный газ частично или полностью сжигается на границе раздела зон за счет подачи воздушного дутья в среднюю часть камеры. Далее горячая газовая смесь продолжает движение вверх, последовательно нагревая вышележащие слои угля, который при этом подвергается сушке и пиролизу с образованием горючего газа, выходящего через устройство отвода газа 7. Выделяющая в зоне нагрева смола конденсируется в вышележащих холодных слоях угля и затем закоксовывается в процессе прохождения горячего фронта.
Соотношение размеров зон частичной газификации и пиролиза угля подбирают таким образом, чтобы фронт частичной газификации угля достигал уровня газораспределительной решетки одновременно с завершением процесса карбонизации в верхней зоне засыпки. Далее производят охлаждение (сухое тушение) карбонизата газом путем его принудительной циркуляции по замкнутому контуру "аппарат - теплообменник" с полезным отбором тепловой энергии. Охлажденный карбонизат выгружают через люк 8, расположенный в нижней части аппарата.
Осуществление переработки угля способом по изобретению позволяет увеличить удельный выход карбонизата с пониженной зольностью, повышенной структурной прочностью и плотностью при одновременном увеличении удельного выхода горючего газа.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
В примерах, иллюстрирующих способ, используют аппарат шахтного типа с внутренним диаметром 0,5 м и высотой 1,5 м.
Пример 1
В качестве сырья используют уголь класса крупности 5-100 мм (Черногорский уголь марки Д, Республика Хакасия, РФ), имеющий следующий технический и элементный состав:
Figure 00000001
В аппарат загружают 235 кг дробленого угля. Розжиг слоя осуществляют в средней части. Воздушное дутье подают снизу и в среднюю часть реактора. После достижения фронтом горения нижней стороны слоя угля процесс завершается.
Удельный расход воздуха в нижнюю часть реактора - 165 м3 /(м2⋅час).
Удельный расход воздуха в среднюю часть реактора - 80 м3/(м2⋅час).
Температура в слое - 980°C
Суммарное время карбонизации - 2,5 часа.
Удельный выход карбонизата - 270 кг/(м2⋅час).
Выход кокса - 55,0% от массы исходного угля.
Выход горючего газа - 370 м3/(м2⋅час).
Удельная теплота сгорания сырого газа - 3,1 МДж/нм3.
Зольность карбонизата - Ad=11,2%.
Кажущаяся плотность карбонизата - 0,79 г/м3.
Структурная прочность карбонизата - 89%.
Пример 2
В качестве сырья используют уголь класса крупности 5-100 мм (Шубаркольский уголь марки Д, Казахстан), имеющий следующий технический и элементный состав:
Figure 00000002
Figure 00000003
В аппарат загружают 170 кг дробленого угля. Розжиг слоя осуществляют в средней части. Воздушное дутье подают снизу и в среднюю часть реактора. После достижения фронтом горения нижней стороны слоя угля процесс завершается.
Удельный расход воздуха в нижнюю часть реактора - 120 м3/(м2⋅час).
Удельный расход воздуха в среднюю часть реактора - 60 м3/(м2⋅час).
Температура в слое - 870°C
Суммарное время карбонизации - 3,5 часа.
Удельный выход карбонизата -164 кг/(м2⋅час).
Выход кокса - 54,0% от массы исходного угля.
Выход горючего газа - 272 м3/(м2⋅час).
Удельная теплота сгорания сырого газа - 2,8 МДж/нм3.
Зольность карбонизата - Ad=5,0%.
Кажущаяся плотность кокса - 0,72 г/м3.
Структурная прочность кокса - 82%.
Пример 3
В качестве сырья используют уголь класса крупности 5-100 мм (Шубаркольский уголь марки Д, Казахстан), имеющий следующий технический и элементный состав:
Figure 00000004
В аппарат загружают 170 кг дробленого угля. Розжиг слоя осуществляют в средней части. Воздушное дутье подают снизу и в среднюю часть реактора. После достижения фронтом горения нижней стороны слоя угля процесс завершается.
Удельный расход воздуха в нижнюю часть реактора - 80 м3/(м2⋅час).
Удельный расход воздуха в среднюю часть реактора - 60 м3/(м2⋅час).
Температура в слое - 670°C
Суммарное время карбонизации - 6,5 часа.
Удельный выход карбонизата - 78,5 кг/(м2⋅час).
Выход кокса - 60,0% от массы исходного угля.
Выход горючего газа - 210 м3/(м2⋅час).
Удельная теплота сгорания сырого газа - 2,5 МДж/нм3.
Зольность карбонизата - Ad=4,8%.
Кажущаяся плотность кокса - 0,74 г/м3.
Структурная прочность кокса - 85%.
Пример 4 (сравнительный)
В качестве сырья используют уголь фракции 0-70 мм (Шубаркольский уголь марки Д, Казахстан), имеющий следующий технический и элементный состав:
Figure 00000005
В аппарат загружают 170 кг дробленого угля. Розжиг слоя осуществляют сверху. Воздушное дутье подают снизу. После достижения фронтом горения нижней стороны слоя угля процесс завершается.
Удельный расход воздуха -120 м3/(м2⋅час).
Скорость движения фронта горения составила 13,5 см/час.
Суммарное время карбонизации - 11 часов.
Удельный выход кокса - 56 кг/(м2⋅час).
Выход кокса - 52,2% от массы исходного угля.
Выход горючего газа -194 м3/(м2⋅час).
Удельная теплота сгорания сырого газа - 2,8 МДж/м3.
Зольность кокса - Ad=5,2%.
Кажущаяся плотность кокса - 0,695 г/м3.
Структурная прочность кокса - 79%.
Результаты испытаний представлены в таблице.
Figure 00000006
Таким образом, способ по изобретению позволяет получать карбонизат, имеющий более высокую прочность и плотность, низкую зольность, при более высоком удельном выходе твердого продукта и газа.

Claims (4)

1. Способ переработки угля в вертикальном аппарате шахтного типа, включающий загрузку дробленого угля, подачу воздушного дутья, розжиг, термообработку и охлаждение полученного карбонизата путем продувки охлажденными газами, принудительно циркулирующими по контуру "аппарат - теплообменник", отличающийся тем, что способ осуществляют в циклическом режиме, при этом розжиг слоя угля осуществляют в средней части загрузки, подачу воздушного дутья в слой угля производят снизу с удельным расходом от 60 до 200 м32⋅час и в среднюю часть загрузки с удельным расходом от 30 до 100 м32⋅час.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют дробленый уголь с размером частиц от 5 до 100 мм.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что термообработку осуществляют при температуре 650-1000°С.
4. Устройство для осуществления способа переработки угля по п. 1, представляющее собой вертикальный аппарат шахтного типа, снабженный загрузочным люком, устройством подвода воздуха в нижней части, устройством для розжига в средней части и устройствами для отвода газа и выгрузки карбонизата, отличающееся тем, что в средней части аппарат снабжен устройством дополнительного подвода воздуха, а в нижней части - газораспределительной решеткой.
RU2017143099A 2017-12-11 2017-12-11 Способ переработки угля и устройство для его осуществления RU2673052C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017143099A RU2673052C1 (ru) 2017-12-11 2017-12-11 Способ переработки угля и устройство для его осуществления

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017143099A RU2673052C1 (ru) 2017-12-11 2017-12-11 Способ переработки угля и устройство для его осуществления

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2673052C1 true RU2673052C1 (ru) 2018-11-21

Family

ID=64556457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017143099A RU2673052C1 (ru) 2017-12-11 2017-12-11 Способ переработки угля и устройство для его осуществления

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2673052C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2725792C1 (ru) * 2019-12-04 2020-07-06 Акционерное общество "СУЭК-Красноярск" Способ получения кускового карбонизата.
RU205709U1 (ru) * 2020-12-22 2021-07-29 Виктор Иванович Карпенок Аппарат для пиролиза углеродного материала
RU2818245C1 (ru) * 2023-10-23 2024-04-26 Дмитрий Александрович Логинов Способ переработки углеродсодержащих материалов

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07145379A (ja) * 1993-09-29 1995-06-06 Nippon Steel Chem Co Ltd コ−クス製造方法および該方法を実施するための設備
RU2278817C1 (ru) * 2004-12-03 2006-06-27 Закрытое Акционерное Общество "Карбоника-Ф" Способ получения полукокса и устройство для осуществления способа
RU2288937C1 (ru) * 2005-10-24 2006-12-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Сибтермо" Способ получения металлургического среднетемпературного кокса
US20100193344A1 (en) * 2007-09-26 2010-08-05 Antal Jr Michael J Novel process for ignition of biomass flash carbonization
EA015935B1 (ru) * 2011-06-30 2011-12-30 Закрытое Акционерное Общество "Карбоника-Ф" Способ получения синтез-газа

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07145379A (ja) * 1993-09-29 1995-06-06 Nippon Steel Chem Co Ltd コ−クス製造方法および該方法を実施するための設備
RU2278817C1 (ru) * 2004-12-03 2006-06-27 Закрытое Акционерное Общество "Карбоника-Ф" Способ получения полукокса и устройство для осуществления способа
RU2288937C1 (ru) * 2005-10-24 2006-12-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Сибтермо" Способ получения металлургического среднетемпературного кокса
US20100193344A1 (en) * 2007-09-26 2010-08-05 Antal Jr Michael J Novel process for ignition of biomass flash carbonization
EA015935B1 (ru) * 2011-06-30 2011-12-30 Закрытое Акционерное Общество "Карбоника-Ф" Способ получения синтез-газа

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2725792C1 (ru) * 2019-12-04 2020-07-06 Акционерное общество "СУЭК-Красноярск" Способ получения кускового карбонизата.
RU205709U1 (ru) * 2020-12-22 2021-07-29 Виктор Иванович Карпенок Аппарат для пиролиза углеродного материала
RU2818245C1 (ru) * 2023-10-23 2024-04-26 Дмитрий Александрович Логинов Способ переработки углеродсодержащих материалов
RU2821504C1 (ru) * 2024-02-19 2024-06-25 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II" Способ газификации углеродсодержащего твердого топлива

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2010295138B2 (en) External combustion and internal heating type coal retort furnace
RU2288937C1 (ru) Способ получения металлургического среднетемпературного кокса
RU2673052C1 (ru) Способ переработки угля и устройство для его осуществления
JP2007146016A (ja) 木質材の炭化炉
RU2287011C1 (ru) Способ слоевой газификации угля
RU2079051C1 (ru) Способ переработки твердых бытовых отходов
RU97727U1 (ru) Устройство термической конверсии гранулированной биомассы в монооксид углерода и водород
CN101691492A (zh) 一种煤干馏工艺
CN201520746U (zh) 外燃内热式煤干馏炉
EA007799B1 (ru) Способ получения металлургического среднетемпературного кокса
RU84375U1 (ru) Устройство пиролизной переработки органических веществ
RU2359007C1 (ru) Способ получения углеводородного топлива, технического водорода и углеродных материалов из биомассы
RU2359006C1 (ru) Способ переработки угля
RU2657042C2 (ru) Способ получения из твердого топлива горючего газа и реактор для его осуществления
RU2722557C2 (ru) Способ переработки угля
RU2297438C1 (ru) Устройство для получения металлургического среднетемпературного кокса
EA007800B1 (ru) Устройство для получения металлургического среднетемпературного кокса
US1785645A (en) Apparatus for carbonizing and distilling carbonaceous materials
RU2549947C1 (ru) Установка и способ утилизации биомассы
RU2433158C2 (ru) Способ и устройство утилизации углеродосодержащих отходов пиролизом
RU2437030C1 (ru) Способ термической переработки несортированных твердых бытовых отходов
RU205811U1 (ru) Устройство для сжигания влажной щепы
CN112610951B (zh) 一种充分还原气氛多用途的流化床式沸腾炉及系统
RU2803703C1 (ru) Блочная установка полной карбонизации органических веществ
RU2413748C1 (ru) Способ термоокислительного коксования и устройство для его осуществления