SK2152000A3 - A method and an apparatus for upgrading a solid material - Google Patents
A method and an apparatus for upgrading a solid material Download PDFInfo
- Publication number
- SK2152000A3 SK2152000A3 SK215-2000A SK2152000A SK2152000A3 SK 2152000 A3 SK2152000 A3 SK 2152000A3 SK 2152000 A SK2152000 A SK 2152000A SK 2152000 A3 SK2152000 A3 SK 2152000A3
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- solid material
- heat exchange
- vessels
- heat
- heating
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10F—DRYING OR WORKING-UP OF PEAT
- C10F5/00—Drying or de-watering peat
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D43/00—Separating particles from liquids, or liquids from solids, otherwise than by sedimentation or filtration
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F26—DRYING
- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B23/00—Heating arrangements
- F26B23/001—Heating arrangements using waste heat
- F26B23/007—Heating arrangements using waste heat recovered from the dried product
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working
Abstract
Description
Oblasť technikyTechnical field
Vynález sa týka obohacovania alebo zušľachťovania pevného materiálu.The invention relates to enrichment or refining of solid material.
Vynález sa týka najmä, avšak nie iba výlučne, obohacovania či zušľachťovania pevného materiálu, ktorý má nízku tepelnú vodivosť.The invention relates in particular, but not exclusively, to the enrichment or refinement of a solid material having a low thermal conductivity.
Vynález sa osobitne týka obohacovania či zušľachťovania pevného materiálu prostredníctvom odvádzania vody z tohoto materiálu postupom, ktorý obsahuje :In particular, the invention relates to the enrichment or refining of a solid material by draining water therefrom by a process comprising:
(I) zohrievanie materiálu na zvýšenú teplotu, pričom je materiál udržiavaný pod vysokým tlakom, a (II) ochladzovanie obohateného materiálu na teplotu okolia(I) heating the material to an elevated temperature while maintaining the material under high pressure; and (II) cooling the enriched material to ambient temperature.
Jedným výhodným uplatnením predmetu tohoto vynálezu je obohacovanie uhlíkatého materiálu, najmä uhlia za účelomOne preferred embodiment of the present invention is the enrichment of carbonaceous material, in particular coal for the purpose
V tomto patentovom spise je popisované tepelné odvodňovanie uhlia prostredníctvom zohrievania uhlia za podmienok, zahŕňajúcich zvýšenú teplotu a tlak, za účelom vyvolania fyzikálnych zmien v uhlí, ktorých dôsledok bude odstránenie vody z uhlia prostredníctvom žmýkajúcej reakcie.This patent discloses thermal dewatering of coal by heating coal under conditions including elevated temperature and pressure to induce physical changes in the coal resulting in the removal of water from the coal by a shear reaction.
Vo vyššie uvedenom patentovom spise je súčasne popisované udržiavanie dostatočne vysokého tlaku počas obohacovacieho procesu, takže vedľajší produkt, ktorým je voda, je prevažne v kvapalnom stave, takže nejde o paru.At the same time, the aforementioned patent describes maintaining a sufficiently high pressure during the enrichment process so that the by-product, which is water, is predominantly in a liquid state so that it is not steam.
Vo vyššie uvedenom patentovom spise je súčasne popisovaný celý rad možných výberov zariadení · na uskutočňovanie zušľachťovacieho procesu.At the same time, the abovementioned patent describes a number of possible selections of devices for carrying out the processing process.
Obecne je uvedený výber založený na zohrievaní uhlia v tlakovej nádobe, ktorá je vybavená vstupom v tvare obráteného kužeľa, valcovým telesom, kužeľovitým výstupom a sústavou zvisle alebo vodorovne usporiadaných teplozmenných rúrok, umiestnených v uvedenom telese.Generally, said selection is based on heating coal in a pressure vessel having an inverted cone inlet, a cylindrical body, a conical outlet and a plurality of vertically or horizontally arranged heat exchange tubes disposed within said body.
U jedného návrhu sú zvisle usporiadané rúrky a výstupný koniec naplnené uhlím, pričom je sem za účelom predbežného natlakovania rúrok a výstupného konca vháňaný dusík. Uhlie je zohrievané prostredníctvom výmeny tepla s olejom, ktorý je privádzaný ako teplozmenná tekutina do valcového telesa z vonkajšej strany uvedených rúrok. Ďaľšie zohrievanie je podporované prostredníctvom priamej výmeny tepla medzi uhlím a parou, ktorá pôsobí ako pracovná tekutina v náplňovom lôžku. Okrem toho potom para natlakováva rúrky a výstupný koniec na požadovaný tlak.In one design, the vertically arranged tubes and the outlet end are filled with coal, and nitrogen is injected here to pre-pressurize the tubes and the outlet end. The coal is heated by heat exchange with oil which is supplied as a heat transfer fluid to the cylindrical body from the outside of said tubes. Further heating is supported by direct heat exchange between coal and steam, which acts as a working fluid in the packed bed. In addition, the steam then pressures the tubes and the outlet end to the desired pressure.
V dôsledku kombinácie podmienok zvýšeného tlaku a teploty v rúrkach a na výstupnom konci dochádza k odparovaniu určitej časti vody z uhlia, kde čast vody potom kondenzuje vo forme kvapaliny. Časť pary, ktorá sa vytvára pri pridávaní vody, súčasne kondenzuje vo forme kvapaliny v chladnejších oblastiach potrubia v dôsledku zvýšeného tlaku. Para, ktorá neskondenzuje, a ktorá je prebytočná natlakovanie náplňového tu dochádza k vývinu z hľadiska požiadavkov na optimálne lôžka, musí byť vypustená. Okrem toho nekondenzovateľných plynov, ako je napríklad oxid uhoľnatý (CO) alebo oxid uhličitý (C0a), ktoré musia byť takisto vypúšťané. Kvapalina je z výstupného konca pravideľne odvádzaná.Due to the combination of elevated pressure and temperature conditions in the tubes and at the outlet end, some of the water evaporates from the coal, where some of the water then condenses in the form of a liquid. At the same time, the part of the steam that is generated when the water is added condenses in the form of a liquid in the colder areas of the pipe due to the increased pressure. Steam that does not condense, and which is the excess pressure of the charge here develops in terms of optimum bed requirements, must be drained. In addition, non-condensable gases such as carbon monoxide (CO) or carbon dioxide (CO a ) must also be emitted. The liquid is regularly discharged from the outlet end.
Nakoniec je po uplynutí určitej predpísanej doby nádoba odtlakovaná a horúce obohatené uhlie je odvedené cez výstupný koniec na dopravník, ktorý prepravuje uhlie na mokrý šnekový dopravník. Na horúce obohatené uhlie je rozstrekovaná voda, ako dopravník prepravuje uhlie ku šnekovému dopravníku. Uhlie je na šnekovom dopravníku ďalej ochladzované a potom je rozprestierané v tenkej vrstve na zásobnú skládku, kde sa ochladzuje pri okolitej teplote.Finally, after a prescribed period of time, the vessel is depressurized and the hot enriched coal is discharged through the outlet end to a conveyor that transports the coal to a wet auger conveyor. Water is sprayed onto the hot enriched coal as the conveyor transports the coal to the screw conveyor. The coal is further cooled on the screw conveyor and then spread in a thin layer onto a storage dump where it is cooled at ambient temperature.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Úlohou tohoto vanálezu je vyvinúť zdokonalený spôsob obohacovania uhlia a zlepšené zariadenie jeho uskutočneniu v porovnaní s riešením podľa vyššie uvedeného patentového spisu US 5 290 523.The object of this vanalysis is to provide an improved method for the enrichment of coal and an improved apparatus for its implementation in comparison with the solution of the aforementioned U.S. Pat. No. 5,290,523.
V súlade s prvým aspektom predmetu tohoto vynálezu bol vyvinutý spôsob obohacovania pevného materiálu, ktorý zahŕňa zohrievanie pevného materiálu na zvýšenú teplotu za účelom odstránenia vody a potom ochladzovania obohateného pevného materiálu, pričom predmetný spôsob obsahuje nasledujúce kroky :In accordance with a first aspect of the present invention, there is provided a method of enriching a solid material which comprises heating the solid material to an elevated temperature to remove water and then cooling the enriched solid material, the method comprising the steps of:
(I) vybavenie väčším počtom nádob, obsahujúcich náplňové lôžka pevného materiálu, a jedného alebo viacej teplozmenných okruhov na zohrievanie a ochladzovanie pevného materiálu v náplňových lôžkach v nádobách prostredníctvom výmeny tepla s teplozmennou tekutinou, a (II) riadenie spôsobu tak, že pevný materiál v prvej skupine nádob je v jednostupňovom alebo viacstupňovom cykle zohrievaný, a pevný materiál v druhej skupine nádob je v jednostupňovom alebo viacstupňovom cykle ochladzovaný, pričom riadiaci krok alebo kroky obsahujú výberové pripojovanie jedného alebo viacej teplozmenných okruhov k nádobám tak, že teplozmenná kvapalina znovu získava teplo z pevného materiálu, ktorý je podrobovaný chladiacemu cyklu v aspoň jednej z nádob v prvej skupine, a odovzdáva znovuzískané teplo pevnému materiálu, ktorý je podrobovaný zohrievaciemu cyklu v aspoň jednej z nádob v druhej skupine.(I) providing a plurality of containers comprising packed beds of solid material and one or more heat exchange circuits to heat and cool the solid material in the packed beds in the vessels by heat exchange with the heat transfer fluid, and (II) controlling the process so that the solid material in the first group of vessels is heated in a one-stage or multi-stage cycle, and the solid material in the second group of vessels is cooled in the one-stage or multi-stage cycle, the control step or steps comprising selectively connecting one or more heat exchange circuits to the vessels so that the heat exchange fluid recovers heat from a solid material that is subjected to a cooling cycle in at least one of the vessels in the first group, and transfers the recovered heat to the solid material that is subjected to a heating cycle in at least one of the vessels in the second group.
Základom vyššie uvedeného aspektu predmetu tohto vynálezu je znovuzískavanie energie z pevného materiálu, ktorý je ochladzovaný v jednej skupine nádob, a nasledovné využívanie tejto energie na zohrievanie pevného materiálu v inej skupine nádob.The basis of the above aspect of the present invention is to recover energy from a solid material that is cooled in one group of vessels and then use that energy to heat the solid material in another group of vessels.
U jedného uskutočnenia predmetu tohto vynálezu je usporiadaný väčší počet teplozmenných okruhov, pričom tieto teplozmenné okruhy výberové pripojujú dvojice nádob tak, že teplozmenná tekutina každého teplozmenného okruhu ochladzuje pevný materiál zohrieva pevný prostredníctvom nádob.In one embodiment of the present invention, a plurality of heat exchange circuits are provided, wherein the heat exchange circuits selectively couple pairs of vessels so that the heat transfer fluid of each heat exchange circuit cools the solid material by heating the solids through the vessels.
v jednej nádobe materiál v výmeny tepla inej s v každej dvojici, a potom nádobe v každej dvojici pevným materiálom v dvojiciin one vessel the material in the heat exchange of another with in each pair, and then the vessel in each pair with the solid material in the pair
Teplozmenná tekutina v jednom alebo viacerých teplozmenných okruhoch zohrieva a ochladzuje pevný materiál v dvojiciach nádob na príslušné rozdielne teploty v zohrievacom a chladiacom cykle, v dôsledku toho je pevný materiál v každej nádobe zohrievaný alebo ochladzovaný v sérii krokov prostredníctvom nasledovného pripojovania jedného alebo viacerých teplozmenných okruhov k nádobe.The heat transfer fluid in one or more heat exchange circuits heats and cools the solid material in pairs of containers to correspondingly different temperatures in a heating and cooling cycle, as a result of which the solid material in each vessel is heated or cooled in a series of steps by subsequently connecting one or more heat exchange circuits to container.
Napríklad jeden teplozmenný okruh zohrieva pevný materiál v jednej nádobe z okolitej teploty na teplotu T a druhý uvedený teplozmenný okruh, ktorý je nasledovne pripojený k tejto nádobe, zohrieva pevný materiál z teploty T na vyššiu teplotu T2. Súčasne teplozmenné okruhy ochladzujú pevný materiál v ďalšej nádobe z maximálnej teploty zohrievacieho cyklu na nižšiu teplotu.For example, one heat exchange circuit heats the solid material in one vessel from ambient temperature to T, and the other heat exchange circuit, which is subsequently connected to the vessel, heats the solid material from temperature T to a higher temperature T 2 . At the same time, the heat exchange circuits cool the solid material in the next vessel from the maximum heating cycle temperature to a lower temperature.
Je výhodné, ak obsahy nádob sú udržiavané pri zvýšenom tlaku počas zohrievacích a chladiacich cyklov.Preferably, the contents of the vessels are maintained at elevated pressure during heating and cooling cycles.
Pevný materiál môže zostávať v jednej nádobe ako počas zohrievacieho cyklu, tak aj počas chladiaceho cyklu.The solid material may remain in the same vessel during both the heating cycle and the cooling cycle.
Alternatívne môže byť pevný materiál zohrievaný v jednej nádobe počas zohrievacieho cyklu, horúci materiál môže byť premiestnený do ďalšej nádoby a ochladzovaný v súlade s chladiacim cyklom v druhej nádobe.Alternatively, the solid material may be heated in one vessel during the heating cycle, the hot material may be transferred to another vessel and cooled in accordance with the cooling cycle in the other vessel.
Je výhodné, ak teplozmenné okruhy zohrievajú a ochladzujú pevný materiál prostredníctvom nepriamej výmeny tepla.It is preferred that the heat exchange circuits heat and cool the solid material through indirect heat exchange.
Spôsob podľa tohoto vynálezu je veľmi ľahko prispôsobiteľný z hľadiska zohrievacích a ochladzovacích cyklov, ktoré môžu byť uplatňované u pevného materiálu, pričom sa súčasne dosahuje výhoda využívania znovuzískavania tepla z pevného materiálu, ktorý je podrobovaný chladiacemu cyklu, pre zohrievanie pevného materiálu, ktorý je podrobovaný zohrievaciemu cyklu.The method of the present invention is very easily adaptable with respect to the heating and cooling cycles that can be applied to the solid material, while at the same time achieving the advantage of using heat recovery from the solid material that is subjected to the cooling cycle to heat the solid material that is subjected to cycle.
Ako príklad sa dá uviesť, že spôsob môže byť využívaný na obohacovanie pevného uhlíkatého materiálu, ako je napríklad uhlie, kombinovaným uplatňovaním tlaku a teploty, v dôsledku ktorého dochádza k odstraňovaniu vody z uhlia v dvoch stupňoch, pričom :By way of example, the method can be used to enrich a solid carbonaceous material, such as coal, by applying pressure and temperature by combining the removal of water from coal in two stages, wherein:
(I) voda je žmýkaná z uhlia a je odvádzaná ako kvapalná fádza do spodnej časti nádoby v prvom mokrom stupni, a (II) podstatná čast zvyšujúcej vody v uhlí je odstraňovaná ako parná fádza v druhom suchom stupni.(I) the water is squeezed out of the coal and is discharged as a liquid phase to the bottom of the vessel in the first wet stage, and (II) a substantial portion of the remaining water in the coal is removed as the vapor phase in the second dry stage.
Teplozmennou tekutinou môže byť akákoľvek tekutina, vhodná pre prenos energie prostredníctvom nepriamej výmeny tepla.The heat transfer fluid may be any fluid suitable for energy transfer through indirect heat exchange.
Ako príklad sa dá uviesť, že teplozmennou tekutinou môže byť taká tekutina, ako je napríklad olej, ktorá má jediné skupenstvo v rozmedzí prevádzkových teplôt počas zohrievacieho a ochladzovacieho cyklu.By way of example, the heat transfer fluid may be a fluid such as oil having a single state within the operating temperature range during the heating and cooling cycle.
Ako ďaľší príklad sa dá uviesť, že teplozmennou tekutinou môže byť taká tekutina, ako je napríklad voda, ktorá má kvapalnú a plynnú fádzu v rozmedzí prevádzkových teplôt zohrievacieho a chladiaceho cyklu a pri vhodnom tlaku.As another example, the heat transfer fluid may be a fluid such as water having a liquid and gaseous phase within the operating temperatures of the heating and cooling cycle and at a suitable pressure.
Spôsob podľa tohto vynálezu môže zahŕňať jeden alebo viacej prídavných zohrievacích stupňov na účely dokončenia zohrievacieho cyklu.The method of the invention may comprise one or more additional heating stages to complete the heating cycle.
Rovnako tak môže spôsob podľa tohto vynálezu zahŕňať jeden alebo viacej prídavných chladiacich stupňov na účely dokončenia chladiaceho cyklu.Likewise, the method of the invention may include one or more additional cooling stages to complete the cooling cycle.
Uvedené prídavné zohrievacie stupne môžu byť uskutočňované akýmikoľvek vhodnými prostriedkami, ako je napríklad okysličovanie zohrievania v nádobách prostredníctvom privádzania plynu s obsahom kyslíka do týchto nádob.Said additional heating stages may be carried out by any suitable means, such as oxygenating the heating in the vessels by supplying the oxygen-containing gas to the vessels.
Uvedené prídavné chladiace stupne môžu byť uskutočňované akýmikoľvek vhodnými prostriedkami, ako je napríklad priamy styk uhlia so suchým alebo vlhkým vzduchom v rovnakej alebo v inej nádobe.Said additional cooling stages may be carried out by any suitable means, such as direct contact of coal with dry or moist air in the same or another vessel.
Je výhodné, pokiaľ spôsob ďalej zahŕňa privádzanie pracovnej tekutiny do nádob na zohrievanie a ochladzovanie pevného materiálu prostredníctvom priamej výmeny tepla s pevným materiálom a pre napomáhanie k natlakovaniu obsahu nádob.Preferably, the method further comprises supplying the working fluid to the vessels to heat and cool the solid material by directly exchanging heat with the solid material and to assist pressurizing the contents of the vessels.
V súlade s prvým aspektom predmetu tohto vynálezu bolo vyvinuté zariadenie na obohacovanie pevného materiálu, ktoré obsahuje :In accordance with a first aspect of the present invention, there is provided a solid material enrichment apparatus comprising:
(a) väčší počet nádob na uloženie náplňových lôžok pevného materiálu v podmienkach zvýšenej teploty a tlaku, (b) jeden alebo viacej teplozmenných okruhov na zohrievanie a ochladzovanie pevného materiálu v náplňových lôžkach prostredníctvom výmeny tepla s teplozmennou tekutinou, (c) prostriedky na pripojovanie jedného alebo viacej teplozmenných okruhov k nádobám tak, že pri používaní je pevný materiál v jednej skupine nádob zohrievaný v súlade s vopred stanoveným zohrievacím cyklom prostredníctvom teplozmennej tekutiny, pričom je pevný materiál v inej skupine nádob ochladzovaný prostredníctvom teplozmennej tekutiny v súlade s vopred stanoveným ochladzovacím cyklom, pričom pri použití je jeden alebo viacej teplozmenných okruhov pripojených k nádobe tak, že každý teplozmenný okruh odoberá teplo z pevného materiálu v aspoň jednej nádobe a odovzdáva toto znovuzískané teplo pevnému materiálu v aspoň jednej ďaľšej nádobe, a (d) prostriedky na výberovú zmenu spojenia medzi jedným alebo viacej teplozmennými okruhami a nádobami na zohrievanie a ochladzovanie pevného materiálu v nádobách v súlade so zohrievacími a chladiacimi cyklami.(a) a plurality of receptacles for storing packed beds of solid material under elevated temperature and pressure conditions; (b) one or more heat exchange circuits for heating and cooling the solid material in the packed beds by exchanging heat with a heat transfer fluid; or a plurality of heat exchange circuits to the vessels such that in use, the solid material in one group of vessels is heated in accordance with a predetermined heating cycle by means of a heat transfer fluid, the solid material in another group of vessels being cooled by the heat exchange fluid in accordance with a predetermined cooling cycle; wherein, in use, one or more heat exchange circuits are connected to the vessel such that each heat exchange circuit draws heat from the solid material in the at least one vessel and transmits the recovered heat to the solid material in the at least one additional vessel both, and (d) means for selectively changing the connection between the one or more heat exchange circuits and the vessels to heat and cool the solid material in the vessels in accordance with the heating and cooling cycles.
Teplozmenný okruh môže mať akékoľvek vodné usporiadanie.The heat transfer circuit may have any water arrangement.
Je výhodné, pokiaľ teplozmenný okruh obsahuje :It is preferred that the heat exchange circuit comprises:
(I) teplozmennú zostavu, umiestnenú v každej nádobe, a (II) prostriedky na cirkuláciu teplozmennej tekutiny cez teplozmenné zostavy v nádobách a medzi teplozmennými zostavami nádob.(I) a heat transfer assembly housed in each vessel; and (II) means for circulating the heat transfer fluid through the heat transfer assemblies within the vessels and between the heat transfer assemblies of the vessels.
Najmä je osobitne výhodné, pokiaľ teplozmenná zostava v každej nádobe obsahuje :It is particularly preferred that the heat transfer assembly in each container comprises:
(I) zostavu teplozmenných dosiek, majúcu jeden alebo viacej priechodov pre teplozmennú kvapalinu, umiestnenú v nádobe, (II) vstup pre privádzanie telozmennej tekutiny do priechodu alebo priechodov, a (III) výstup pre odvádzanie teplozmennej tekutiny z priechodu alebo priechodov.(I) a heat transfer plate assembly having one or more passages for a heat transfer fluid disposed in the vessel, (II) an inlet for supplying the telescope fluid to the passage (s), and (III) an outlet for discharging the heat transfer fluid from the passage (s).
Je výhodné, pokiaľ uvedené dosky majú minimálnu tepelnú hmotnosť.Preferably, said plates have a minimum thermal weight.
Rovnako je výhodné, aby prostriedky pre výberovú zmenu spojenia medzi teplozmenným okruhom a nádobami obsahovali vhodné riadiace prostriedky.It is also preferred that the means for selectively changing the connection between the heat exchange circuit and the containers comprise suitable control means.
V súlade s druhým aspektom predmetu tohto vynálezu bol vyvinutý spôsob obohacovania pevného materiálu, ktorý obsahuje nasledujúce kroky :In accordance with a second aspect of the present invention, there is provided a method of enriching a solid material comprising the steps of:
(I) plnenie pevného materiálu do nádoby a vytváranie náplňového lôžka pevného materiálu v nádobe, (II) zohrievanie a tlakovanie pevného materiálu za účelom odstraňovania vody z pevného materiálu, pričom zohrievací krok obsahuje zohrievanie pevného materiálu prostredníctvom nepriamej výmeny tepla s teplozmennou tekutinou, (III) ochladzovanie pevného materiálu pri zvýšenom tlaku, a (IV) odvádzanie ochladeného obohateného pevného materiálu.(I) filling the solid material into a container and forming a packed bed of solid material in the container, (II) heating and pressurizing the solid material to remove water from the solid material, the heating step comprising heating the solid material by indirect heat exchange with the heat transfer fluid; ) cooling the solid material at elevated pressure; and (IV) removing the cooled enriched solid material.
Základom vyššie uvedeného druhého aspektu predmetu tohto vynálezu je viacfunkčná nádoba, do ktorej je uložená náplň pevného materiálu, a v ktorej potom zostáva pevný materiál v náplňovom lôžku v priebehu zohrievacieho a ochladzovacieho cyklu.The above-mentioned second aspect of the present invention is based on a multifunctional container in which a solid material charge is stored and in which the solid material remains in the packing bed during the heating and cooling cycle.
Jedna významná výhoda vyššie popísaného spôsobu a zariadenia podľa tohto vynálezu pozostáva v tom, že využívanie viacfunkčných nádob minimalizuje manipuláciu s horúcim pevným materiálom v porovnaní s riešením podľa patentového spisu US 5 290 523 (Koppelman).One significant advantage of the above-described method and apparatus of the present invention is that the use of multi-functional containers minimizes the handling of hot solid material compared to the solution of U.S. Pat. No. 5,290,523 (Koppelman).
Ďaľšia výhoda pozostáva v tom, že viacfunkčná nádoba minimalizuje trvanie cyklu, spojeného s vyprázdňovaním, plnením, zvyšovaním tlaku a znižovaním tlaku, a to v porovnaní z vyššie uvedeným patentovým spisom.A further advantage is that the multifunctional container minimizes the cycle time associated with emptying, filling, increasing the pressure and reducing the pressure, as compared to the aforementioned patent specification.
Je veľmi výhodné, ak zohrievací krok ďalej obsahuje zohrievanie pevného materiálu prostredníctvom priamej výmeny tepla s pracovnou tekutinou.It is highly preferred that the heating step further comprises heating the solid material by direct heat exchange with the working fluid.
Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Vynález bude v ďalšom podrobnejšie vysvetlený na príkladoch jeho uskutočnenia, ktorých popis bude podaný s prihliadnutím k priloženým obrázkom výkresov, kde :The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which:
obr. 1 znázorňuje usporiadanie dvojice nádob a teplozmenného okruhu, obr. 2 znázorňuje jeden príklad sledu pripojenia jediného teplozmenného okruhu ku dvojici nádob A, B, C, D, a E.Fig. 1 shows an arrangement of a pair of vessels and a heat exchange circuit, FIG. 2 shows one example of the sequence of connecting a single heat exchange circuit to a pair of vessels A, B, C, D, and E.
Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Prvý aspekt znovuzískavania energie podľa tohto vynálezu môže byť uskutočňovaný s využitím alebo bez využitia viacfunkčnej nádoby podľa druhého aspektu predmetu tohto vynálezu.The first aspect of the energy recovery of the present invention may be performed with or without utilizing the multifunctional container of the second aspect of the present invention.
Podobne potom viacfunkčná nádoba podľa druhého aspektu predmetu tohto vynálezu môže byť využívaná s využitím alebo bez využitia znovuzískavania energie podľa prvého aspektu predmetu tohto vynálezu.Similarly, the multifunctional container of the second aspect of the present invention may be utilized with or without the use of energy recovery according to the first aspect of the present invention.
U jedného uskutočnenia prvého aspektu predmetu tohto vynálezu potom päť nádob A. Bf C. D a E obsahuje náplňové lôžka uhlia pri zvýšenej teplote, ktoré sú v rôznych etapách zohrievacích a chladiacich cyklov podľa spôsobu obohacovania uhlia prostredníctvom odstráňovania vody z uhlia.In one embodiment of the first aspect of the present invention, the five vessels A B C D F and E contain packed beds of coal at elevated temperatures, which are in various stages of heating and cooling cycles of the process for upgrading coal by removing water from the coal.
Zohrievací cyklus tohto spôsobu obsahuje :The heating cycle of this method comprises:
(I) odovzdávanie tepla uhliu a umožnenie odstrániť vodu z uhlia ako kvapalnú fádzu v prvej mokrej etape spôsobu, a (II) odovzdávanie tepla uhliu za účelom dosiahnutia varu aspoň časti ostávajúcej vody v uhlí a jej premenu na parnú fádzu v druhej suchej etape spôsobu a potom zohrievanie uhlia na konečnú teplotu produktu.(I) transferring heat to the coal and allowing the water to be removed from the coal as a liquid phase in the first wet stage of the process; and (II) transferring heat to the coal to boil at least a portion of the remaining water in the coal and convert it to a steam phase in the second dry stage; then heating the coal to the final product temperature.
Uhlie v každom náplňovom lôžku je zohrievané a potom ochladzované nepriamou tepelnou výmenou s teplozmennými tekutinami, ktoré sú čerpané cez teplozmenné okruhy, ktoré sú nasledovne pripojené k dvojiciam nádob. Teplozmenné okruhy pre každú dvojicu nádob obsahujú zostavu teplozmenných dosiek, vybavenú jedným alebo viacej priechodami pre teplozmennú tekutinu v každej nádobe a prostriedkami na zaistenie obehu či cirkulácie teplozmennej tekutiny cez teplozmenné sústavy v dvojici nádob.The coal in each packed bed is heated and then cooled by indirect heat exchange with heat exchange fluids that are pumped through heat exchange circuits that are subsequently connected to pairs of vessels. The heat transfer circuits for each pair of vessels comprise a heat transfer plate assembly provided with one or more passages for the heat transfer fluid in each vessel and means for circulating or circulating the heat transfer fluid through the heat transfer assemblies in the pair of vessels.
Vyššie uvedené usporiadanie dvojice nádob a teplozmenného okruhu je znázornené na vyobrazení podľa obr. 1.The above arrangement of the pair of vessels and the heat exchange circuit is shown in FIG. First
Na vyobrazení podľa obr. 1 je znázornená nádoba 3a, ktorá obsahuje náplňové lôžko uhlia, ktoré sa nachádza v zohrievacom cykle, a ďalej je tu zobrazená nádoba 3b, ktorá obsahuje náplňové lôžko uhlia, ktoré sa nachádza v chladiacom cykle.In FIG. 1, there is shown a vessel 3a which comprises a charcoal bed which is in a heating cycle, and a vessel 3b which contains a charcoal bed which is in a cooling cycle is shown.
Teplozmenné dosky v uvedených nádobách 3a a 3b sú označené vzťahovou značkou 5. Teplozmenné obehové čiže cirkulačné prostriedky zahŕňajú potrubie a čerpadlo, ktoré sú označené vzťahovými značkami 7 a 9.The heat transfer plates in said containers 3a and 3b are indicated by the reference numeral 5. The heat transfer or circulation means comprise a pipe and a pump which are indicated by the reference numerals 7 and 9.
Nádoby a teplozmenné okruhy môžu byť akýkoľvek vhodný typ, ako sú napríklad tlakové nádoby, ktoré sú popísané v medzinárodných patentových prihláškach PCT/AU 98/00005 o názve A Reactor, PCT/AU 98/00142 o názve Process Vessel and Method of Treating a Chargé, PCT/AU 98/00204 o názveThe vessels and heat transfer circuits may be of any suitable type, such as pressure vessels, as described in International Patent Applications PCT / AU 98/00005 entitled A Reactor, PCT / AU 98/00142 entitled Process Vessel and Method of Treating and Chargé , PCT / AU 98/00204 on the title
Liquid/Gas/Solid Separation a PCT/AU 98/00324 o názveLiquid / Gas / Solid Separation and PCT / AU 98/00324 on the title
Enhanced Heat Transfer, a ďalej v austrálskej patentovej prihláške PO8767, pričom všetky vyššie uvedené patentové prihlášky sú na meno prihlasovateľa. Obsah týchto patentových prihlášok je tu uvádzaný vo forme odkazu.Enhanced Heat Transfer, and further in Australian patent application PO8767, all of the above patent applications being in the name of the applicant. The contents of these patent applications are incorporated herein by reference.
Zohrievanie a chladenie uhlia v nádobách je ďalej podporované prostredníctvom privádzania pracovnej tekutiny do náplňového lôžka v nádobách. Táto pracovná tekutina :The heating and cooling of the coal in the vessels is further promoted by supplying the working fluid to the packed bed in the vessels. This working fluid:
(I) zohrieva a chladí uhlie prostredníctvom priamej výmeny tepla medzi uhlím a pracovnou tekutinou a medzi pracovnou tekutinou a teplozmennou tekutinou v teplozmenných okruhoch, a (II) prispieva k natlakovávaniu obsahu nádob.(I) heats and cools the coal by direct heat exchange between the coal and the working fluid and between the working fluid and the heat transfer fluid in the heat transfer circuits, and (II) contributes to pressurizing the contents of the vessels.
Pracovné obehové okruhy pre cirkuláciu pracovnej tekutiny sú na vyobrazení podľa obr. 1 označené vztahovou značkou H.The working circulation circuits for the circulation of the working fluid are shown in FIG. 1, designated by reference numeral H.
Pripojenie teplozmenných okruhov k nádobám je zvolené tak, aby teplozmenná tekutina znovuzískavala teplo z jednej nádoby, ktorá obsahuje uhlie, prechádzajúce chladiacim cyklom, a aby potom predávala teplo druhej nádobe, ktorá obsahuje uhlie, prechádzajúce zohrievacím cyklom.The connection of the heat exchange circuits to the vessels is selected so that the heat transfer fluid recovers heat from one vessel containing coal passing through the cooling cycle and then sells heat to the other vessel containing coal passing through the heating cycle.
Jeden príklad sledu pripojení jediného teplozmenného okruhu k dvojici nádob A, B, c, D a E je znázornený na vyobrazení podľa obr. 2. V tomto prípade ide o príklad jednostupňového cyklu znovuzískavania či regenerácie energie.One example of a sequence of connection of a single heat exchange circuit to a pair of vessels A, B, c, D and E is shown in FIG. 2. This is an example of a one-stage cycle of energy recovery or regeneration.
Na vyobrazení podľa obr. 2 je znázornené, že ak nádoba A obsahuje náplňové lôžko uhlia pri konečnej požadovanej teplote produktu o veľkosti 371° C, a nádoba D obsahuje náplňové lôžko uhlia pri okolitej teplote o veľkosti 25° C, potom pripojenie teplozmenného okruhu k nádobám A a D spôsobí nasledujúce :In FIG. 2 shows that if vessel A contains a coal bed at the final desired product temperature of 371 ° C, and vessel D contains a coal bed at ambient temperature of 25 ° C, then connecting the heat exchange circuit to containers A and D causes the following: :
(I) ochladzovanie uhlia v nádobe A z teploty 371° C na teplotu 230° C, a (II) zohrievanie uhlia v nádobe D z teploty 25° C na teplotu 185° C prostredníctvom nepriamej výmeny tepla so znovuzískaným teplom z nádoby A.(I) cooling the coal in vessel A from 371 ° C to 230 ° C, and (II) heating the coal in vessel D from 25 ° C to 185 ° C by indirect heat exchange with recovered heat from vessel A.
Vyššie popísané teplozmenné zapojenie náplňových lôžok nádob A a B má za dôsledok, že tieto lôžka dosiahnu spoločnú vstupnú teplotu, ktorá je určená relatívnou tepelnou kapacitou a určitými tepelnými stratami.The above-described heat transfer circuitry of the packed beds of containers A and B results in these beds reaching a common inlet temperature, which is determined by the relative heat capacity and certain heat losses.
Na vyobrazení podľa obr. 2 je rovnako znázornené, že nasledovné uskutočňovanie dodatočného ochladzovania a zohrievania nádob A a D má za dôsledok nasledujúce :In FIG. 2 it is also shown that the subsequent carrying out of additional cooling and heating of vessels A and D results in the following:
(I) d’aľšie ochladzovanie uhlia v nádobe A z teploty 230° C na okolitú teplotu, a (II) d’aľšie zohrievanie uhlia v nádobe A na konečnú požadovanú teplotu produktu o veľkosti 371° C.(I) further cooling the coal in vessel A from 230 ° C to ambient temperature; and (II) further heating the coal in vessel A to a final desired product temperature of 371 ° C.
Dodatočné ochladzovanie a zohrievanie môže byť uskutočňované prostredníctvom chladiča a zohrievača alebo rôznymi inými vhodnými prostriedkami.Additional cooling and heating may be accomplished by means of a heat sink and a heater or by various other suitable means.
Z vyššie uvedeného a z vyobrazenia podľa obr. 2 sa dá ľahko odvodiť, že výberové pripojenie teplozmenného okruhu, ktorý zohrieva a ochladzuje uhlie v nádobách A a D, k ďaľšej dvojici nádob A, B, C, D, a E v súlade so sledom, znázorneným v tabuľke, ktorá je súčasťou obr. 2, a výberové uskutočnenie vonkajšieho zohrievania a ochladzovania nádob, ako bolo popísané pre nádoby A a D, spôsobuje podobné zohrievanie a ochladzovanie uhlia v nádobách.From the above and from FIG. 2, it can easily be deduced that the selective connection of a heat exchange circuit that heats and cools coal in vessels A and D to another pair of vessels A, B, C, D, and E in accordance with the sequence shown in the table of FIG. . 2, and the selective embodiment of external heating and cooling of the vessels as described for vessels A and D causes similar heating and cooling of the coal in the vessels.
U vyššie popísaného spôsobu obohacovania pevného materiálu a u zariadení k uskutočňovaniu tohto spôsobu je možné uskutočňovať celý rad modifikácií, bez toho že by došlo k úniku od myšlienky a rozsahu predmetu tohto vynálezu.A number of modifications can be made to the solid material enrichment method described above and the apparatuses for carrying out the method without departing from the spirit and scope of the invention.
Ako príklad sa dá uviesť, že prvý aspekt predmetu tohto vynálezu nie je obmedzený iba na jednostupňový cyklus znovuzískavania energie s piatimi reaktormi, ako bolo popísané s odkazom na vyobrazenie podľa obr. 1.By way of example, the first aspect of the present invention is not limited to a one-stage five-reactor energy recovery cycle as described with reference to FIG. First
Príkladne sa môže prvý aspekt predmetu tohto vynálezu týkať dvojstupňového cyklu znovuzískavania energie s prídavným zohrievaním a ochladzovaním v troch nádobách. U takéhoto usporiadania sú zohrievacie a chladiace stupne usporiadané ako súčasné protiprúdové, takže tu existujú dve vstupné teploty, a to zvyčajne o veľkosti 240° C a 150° C.By way of example, the first aspect of the present invention may relate to a two-stage energy recovery cycle with additional heating and cooling in three containers. In such an arrangement, the heating and cooling stages are arranged as simultaneous countercurrent so that there are two inlet temperatures, typically 240 ° C and 150 ° C.
II
Dvojstupňový cyklus znovuzískavania energie môže byť rovnako s výhodou nasledujúci. Horúca nádoba A, ktorá práve dokončila zohrievací cyklus, je pripojená k chladnejšej nádobe B a odovzdáva jej teplo, ktoré zohrieva nádobu B v druhom stupni zohrievania. Pokiaľ je dosiahnuté vyššej z dvoch vyššie uvedených vstupných teplôt, je nádoba A pripojená ku chladnej nádobe £ a odovzdáva jej teplo, ktoré zohrieva nádobu £ v prvom stupni zohrievania. A konečne pokiaľ je dosiahnuté nižšej vstupnej teploty, je nádoba A pripojená ku chladiču za účelom dokončenia chladzovania uhlia v nádobe a privádzania chladného konečného uhlia.The two-stage energy recovery cycle may also advantageously be as follows. The hot vessel A, which has just completed the heating cycle, is connected to the colder vessel B and transfers its heat, which heats the vessel B in the second heating stage. When the higher of the above two inlet temperatures is reached, vessel A is connected to the cold vessel 6 and transfers its heat, which heats the vessel 6 in the first heating stage. Finally, when a lower inlet temperature is reached, vessel A is connected to a cooler to complete the cooling of the coal in the vessel and to feed the cool finite coal.
Nádoba B, ktorá bola zohrievaná v druhom stupni zohrievania na vyššiu vstupnú teplotu, je pripojená k okruhu pre prívod pary za účelom dokončenia zohrievacieho cyklu uhlia v nádobe. Je celkom zrejmé, že tento sled zohrievania a ochladzovania nádob s čerstvými náplňovými lôžkami uhlia sa môže opakovať.The vessel B, which was heated in the second heating stage to a higher inlet temperature, is connected to the steam supply circuit to complete the coal heating cycle in the vessel. It is obvious that this heating and cooling sequence of containers with fresh packed coal beds can be repeated.
Claims (15)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AUPO8766A AUPO876697A0 (en) | 1997-08-25 | 1997-08-25 | A method and an apparatus for upgrading a solid material |
| PCT/AU1998/000689 WO1999010079A1 (en) | 1997-08-25 | 1998-08-25 | A method and an apparatus for upgrading a solid material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK2152000A3 true SK2152000A3 (en) | 2000-09-12 |
Family
ID=3803052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK215-2000A SK2152000A3 (en) | 1997-08-25 | 1998-08-25 | A method and an apparatus for upgrading a solid material |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001513431A (en) |
| KR (1) | KR20010023326A (en) |
| CN (1) | CN1094777C (en) |
| AU (1) | AUPO876697A0 (en) |
| CA (1) | CA2301768C (en) |
| CO (1) | CO5040163A1 (en) |
| CZ (1) | CZ301172B6 (en) |
| GE (1) | GEP20032917B (en) |
| HU (1) | HU224249B1 (en) |
| PL (1) | PL338809A1 (en) |
| SK (1) | SK2152000A3 (en) |
| TR (1) | TR200000518T2 (en) |
| TW (1) | TW401314B (en) |
| UA (1) | UA50845C2 (en) |
| WO (1) | WO1999010079A1 (en) |
| ZA (1) | ZA987735B (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AUPO876797A0 (en) * | 1997-08-25 | 1997-09-18 | Technological Resources Pty Limited | Heating with steam |
| AU2001293486B2 (en) | 2000-09-26 | 2006-11-09 | Evergreen Energy Inc. | Upgrading solid material |
| CN100342364C (en) * | 2003-03-05 | 2007-10-10 | 广达电脑股份有限公司 | Transmitter for remote display of computer picture |
| DE10332564A1 (en) | 2003-07-11 | 2005-01-27 | Celon Ag Medical Instruments | Surgical device for coagulation or ablation of tissue, comprising hollow shaft accommodating cooling duct and two ring-shaped electrodes |
| US8021445B2 (en) * | 2008-07-09 | 2011-09-20 | Skye Energy Holdings, Inc. | Upgrading carbonaceous materials |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4477257A (en) * | 1982-12-13 | 1984-10-16 | K-Fuel/Koppelman Patent Licensing Trust | Apparatus and process for thermal treatment of organic carbonaceous materials |
| US4733478A (en) * | 1985-10-07 | 1988-03-29 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Method of dewatering brown coal |
| US5290523A (en) * | 1992-03-13 | 1994-03-01 | Edward Koppelman | Method and apparatus for upgrading carbonaceous fuel |
| AUPO663297A0 (en) * | 1997-05-07 | 1997-05-29 | Technological Resources Pty Limited | Enhanced heat transfer |
-
1997
- 1997-08-25 AU AUPO8766A patent/AUPO876697A0/en not_active Abandoned
-
1998
- 1998-08-25 CA CA002301768A patent/CA2301768C/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-08-25 HU HU0002762A patent/HU224249B1/en not_active IP Right Cessation
- 1998-08-25 WO PCT/AU1998/000689 patent/WO1999010079A1/en not_active Application Discontinuation
- 1998-08-25 CZ CZ20000457A patent/CZ301172B6/en not_active IP Right Cessation
- 1998-08-25 CN CN98808426A patent/CN1094777C/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-08-25 UA UA2000021105A patent/UA50845C2/en unknown
- 1998-08-25 GE GEAP19985275A patent/GEP20032917B/en unknown
- 1998-08-25 KR KR1020007001962A patent/KR20010023326A/en not_active Application Discontinuation
- 1998-08-25 ZA ZA987735A patent/ZA987735B/en unknown
- 1998-08-25 CO CO98048483A patent/CO5040163A1/en unknown
- 1998-08-25 TW TW087114010A patent/TW401314B/en not_active IP Right Cessation
- 1998-08-25 JP JP2000507456A patent/JP2001513431A/en active Pending
- 1998-08-25 TR TR2000/00518T patent/TR200000518T2/en unknown
- 1998-08-25 SK SK215-2000A patent/SK2152000A3/en unknown
- 1998-08-25 PL PL98338809A patent/PL338809A1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ301172B6 (en) | 2009-11-25 |
| CA2301768A1 (en) | 1999-03-04 |
| CA2301768C (en) | 2007-02-13 |
| UA50845C2 (en) | 2002-11-15 |
| HU224249B1 (en) | 2005-07-28 |
| AUPO876697A0 (en) | 1997-09-18 |
| ZA987735B (en) | 1999-02-25 |
| TW401314B (en) | 2000-08-11 |
| JP2001513431A (en) | 2001-09-04 |
| PL338809A1 (en) | 2000-11-20 |
| WO1999010079A1 (en) | 1999-03-04 |
| CN1094777C (en) | 2002-11-27 |
| KR20010023326A (en) | 2001-03-26 |
| HUP0002762A2 (en) | 2000-12-28 |
| CZ2000457A3 (en) | 2000-09-13 |
| CO5040163A1 (en) | 2001-05-29 |
| GEP20032917B (en) | 2003-03-25 |
| HUP0002762A3 (en) | 2001-02-28 |
| TR200000518T2 (en) | 2000-07-21 |
| CN1268902A (en) | 2000-10-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DK1969099T4 (en) | Process and device for treating biomass | |
| BRPI1015138A2 (en) | CONTINUOUS METHOD FOR HYDROTHERMAL CARBONIZATION OF BIOMASS | |
| US6497737B1 (en) | Heating with steam | |
| BRPI0510624A (en) | method and apparatus for thermally lifting carbonaceous materials | |
| JP5529273B2 (en) | Method and apparatus for drying bulk capillary porous material | |
| SK2152000A3 (en) | A method and an apparatus for upgrading a solid material | |
| US4373574A (en) | Method and apparatus for alternately heating and cooling a heat exchanger | |
| EP0220013B1 (en) | Method of dewatering brown coal | |
| US6506224B1 (en) | Method and an apparatus for upgrading a solid material | |
| JPH03503204A (en) | Method and equipment for producing steam from wet fuel | |
| AU747552B2 (en) | Heating with steam | |
| AU747672B2 (en) | A method and an apparatus for upgrading a solid material | |
| MXPA00001671A (en) | A method and an apparatus for upgrading a solid material | |
| MXPA00001788A (en) | Heating with steam | |
| JPH0237367B2 (en) | ||
| JPH0348240B2 (en) | ||
| JPS6036873A (en) | Drier | |
| JPH0119839B2 (en) | ||
| JPH0119838B2 (en) | ||
| JPS6354758B2 (en) |