способ сжигания водоугольной и породной смеси
Классы МПК: | F23B90/00 Способы сжигания, не отнесенные к особому типу устройств |
Автор(ы): | Сенкус Витаутас Валентинович (RU), Коробейников Анатолий Прокопьевич (RU), Сенкус Валентин Витаутасович (RU), Жулин Николай Васильевич (RU), Стефанюк Богдан Михайлович (RU), Барыльников Виктор Владимирович (RU), Пискаленко Владимир Витальевич (RU), Коробейников Анатолий Анатольевич (RU), Казакова Татьяна Валентиновна (RU), Кириллова Валентина Антоновна (RU), Конакова Нина Ивановна (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный университет" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2012-04-16 публикация патента:
10.07.2014 |
Изобретение относится к топливно-энергетической промышленности и может быть использовано при утилизации отходов обогащения каменного угля. Способ сжигания водоугольной и породной смеси включает нагрев ее до температуры воспламенения от внешнего источника. В качестве внешнего источника для воспламенения применяют предварительно разогретые стены камеры горения до температуры 1100°C, на которые подают водоугольную и породную смесь, в камеру направляют воздух, обогащенный кислородом на 3-5%, а зону горения подвергают воздействию ультразвуком с частотой 18-25 кГц. Изобретение позволяет утилизировать отходы обогащения угля.
Формула изобретения
Способ сжигания водоугольной и породной смеси, включающий нагрев ее до температуры воспламенения от внешнего источника, отличающийся тем, что в качестве внешнего источника для воспламенения применяют предварительно разогретые стены камеры горения до температуры 1100°C, на которые подают водоугольную и породную смесь, в камеру направляют воздух, обогащенный кислородом на 3-5%, а зону горения подвергают воздействию ультразвуком с частотой 18-25 кГц.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к топливно-энергетической промышленности и может быть использовано при переработке отходов обогащения каменного угля.
Известен способ слоевого сжигания каменного угля в котельных [1], сущность которого заключается в сжигании каменного угля на колосниках (подвижных или неподвижных). Розжиг каменного угля заключается в загрузке на колосники дров, на которые укладывается слой угля, дрова поджигаются, в топку подается вентилятором окислитель, в качестве которого применяется воздух, подаваемый под колосники в зону горения. Передача тепла от горящего угля и от топочных газов передается излучением и конвекцией на нагревательные трубы. Охлажденные и отработанные газы эвакуируются по газоходам и трубе в атмосферу. В большинстве случаев топочные газы из котельной сбрасываются в атмосферу без очистки от пыли. Пыль представляет собой мелкие части минеральных примесей угля и недогоревший уголь, не прошедший стадию горения. На коммунальных котельных применяется рядовой уголь (без дополнительной переработки) и в редких случаях подвергается измельчению. В зависимости от типа камеры сжигания, качества угля и мастерства обслуживающего персонала в шлаке остается до 43% несгоревшего топлива.
Недостатки слоевого сжигания каменного угля в коммунальных котельных заключаются в неполном сжигании угля, отсутствии газоочистки и подготовки угля к сжиганию. В результате большие потери угля, высокие выбросы вредных веществ в атмосферу (особенно пыли золы). Большое количество шлака не находит широкого применения либо применяется в небольших количествах для производства стеновых строительных камней (шлакоблоков) и подсыпки дорог.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является способ сжигания каменного угля в топках тепловых электрических станций [2], где применяется измельчение угля, что позволяет увеличить количество тепла, и действуют очистные сооружения для очистки дымовых газов. Для примера можно сказать, что содержание углерода в шлаке ТЭЦ ОАО ЗСМК составляет 2%. Для повышения качества угля применяют его обогащение, что сопровождается образованием большого количества отходов, в которых содержится недостаточное количество углерода и большое количество воды. Такие отходы невозможно сжигать в бытовых печах, коммунальных котельных и топках тепловых электрических станций. Эта проблема не решается известными способами сжигания каменного угля.
Задачей изобретения является разработка способа сжигания водоугольной и породной смеси и утилизация отходов обогащения угля.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что сжигание водоугольной и породной смеси производят в предварительно разогретой до температуры 1100°C камере горения, на стенки которой через форсунки подают воздух, обогащенный кислородом на 3-5%, и водоугольную и породную смесь; а зону горения подвергают воздействию ультразвуком частотой 18-25 кГц.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. При обогащении каменного угля образуется большое количество отходов, которые представляют массу, содержащую угольную пыль до 50% и породу (минеральная часть угля) до 50%. Масса в равном количестве содержит воду 50-70%, не находит применения и не горит из-за низкого содержания в них горючей массы, а именно каменного угля. Удалить из массы воду не представляется возможным, поэтому предлагается водоугольную и породную смесь сжигать, для чего предварительно нагревают стенки камеры горения до температуры не ниже 1100°C и через фурмы подают на них смесь. В качестве окислителя применяют воздух с добавкой 3-5% кислорода. Применение окислителя, обогащенного кислородом, увеличивает скорость и полноту сжигания отходов.
В предлагаемом способе для предварительного подогрева камеры горения стенки разогревают газовыми горелками, а в качестве топлива применяют природный газ. При подаче на разогретые стенки камеру горения водоугольной и породной смеси она воспламеняется.
Предлагаемый способ позволяет сжигать водоугольные и породные смеси и получить тепло.
При исследовании для нагрева камеры горения использовали дрова, уголь, керосин, бензин, мазут.
Установлено, что с применением дров, угля и мазута не достигают нагрева стенок камеры до необходимой температуры 1100°C.
От применения бензина и керосина отказались по правилам техники безопасности.
Применение мазута требует специальных методов его подготовки.
Исследования выполнены на экспериментальной установке, содержащей камеру горения, футерованную огнеупорным кирпичом.
Применяли натуральную водоугольную и породную смесь шахты «Коксовая» г.Прокопьевск, Кемеровской области. Стенки камеры горения разогрели до 1130°C горелками с применением природного газа. После окончания нагрева стенок камеры на них двумя горелками подавали водоугольную и породную смесь.
При этом наблюдалось интенсивное горение водоугольной и породной смеси в камере.
По окончании опыта камеру остудили и отобрали пробу золы от сжигания отходов. Химическим анализом установлено, что в золе содержалось 10% несгоревшего углерода.
В процессе эксперимента наблюдали стабильное горение водоугольной и породной смеси в камере сжигании.
Аналогично был выполнен второй опыт. Различие заключалось в том, что в период горения водоугольной и породной смеси применяли ультразвук. Для этого волновод ультразвукового генератора направили на зону горения. Частота ультразвука составляла 19 кГц. Для эксперимента применяли ультразвуковой генератор марки УЗГ-10. В качестве окислителя в период сжигания в камеру подавали воздух с добавкой 3-5% кислорода из кислородного баллона. При этом визуально наблюдали более интенсивное горение водоугольной и породной смеси.
По окончании опыта отобрали пробу золы, полученную в результате сжигания водоугольной и породной смеси, содержание углерода в золе составило 0,4% (по массе).
Предлагаемый способ позволяет более полно сжигать уголь в водоугольной и породной смеси, дополнительно получать тепло и утилизировать отходы обогащения угля.
Источники информации
1. Лисиенко В.Г., Щелохов Я.М., Ладыгичев М.Г.. Топливо. Рациональное сжигание, управление и технологическое использование. Справочник. Книга З.М., «Теплотехник». 2003. - С.18-29.
2. Лисиенко В.Г., Щелохов Я.М., Ладыгичев М.Г.. Топливо. Рациональное сжигание, управление и технологическое использование. Справочник. Книга З.М., «Теплотехник». 2003. - С.104-125.
Класс F23B90/00 Способы сжигания, не отнесенные к особому типу устройств