способ подготовки угля к гидротранспортированию

Формула изобретения

СПОСОБ ПОДГОТОВКИ УГЛЯ К ГИДРОТРАНСПОРТИРОВАНИЮ, включающий измельчение его в мельницах грубого и тонкого помола, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и снижения энергоемкости получения готового продукта, измельчению в мельнице грубого помола подвергают 50-100% исходного материала, после чего полученный продукт вместе с остальным необходимым количеством исходного материала направляют в мельницу тонкого помола.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам подготовки угля к гидротранспортированию и прямому сжиганию, используемым в угольной промышленности и теплоэнергетике.

Известен способ подготовки угля к гидротранспортированию, реализованный на опытно-промышленном углепроводе Белово - Новосибирск по контракту с итальянской фирмой "Снампроджетти" [1].

Согласно этому способу 30-35% исходного угля кл. 0-3(6) мм подают в шаровую мельницу (тонкий помол). Одновременно в мельницу подают воду и реагент - пластификатор. Измельчение в шаровой мельнице ведут при массовой доле твердого 38-50% до крупности 0-40 мкм (d_ср=6-15 мкм). Полученную водоугольную суспензию вместе с остальной частью (65-70%) исходного угля 0-3 (6) мм подают в стержневую мельницу (грубый помол). Для получения необходимой массовой доли твердого в мельницу добавляют воду. В результате получается высококонцентрированная водоугольная суспензия (ВВУС), которая после активного перемешивания направляется в аккумулирующие емкости и далее магистральными насосами транспортируется по трубопроводу и подается на прямое сжигание в котлоагрегаты.

Наиболее близким техническим решением является способ подготовки угля к гидротранспортированию, по которому исходный уголь подают только в мельницу грубого помола, а 32-35% готового продукта из мельницы грубого помола подают в мельницу тонкого помола [2].

Недостатками указанных способов являются их низкая производительность, высокая энергоемкость и, как следствие, высокая себестоимость готового продукта. Указанные недостатки обусловлены:

- высокими энергозатратами (120-190 кВтч/т) на измельчение угля в мельнице тонкого помола;

- интенсивным парообразованием в мельнице тонкого помола, требующим установки дополнительного оборудования для улавливания и утилизации парогазовой смеси;

- высоким расходом мелющей среды в мельнице тонкого помола (до 2,3 кг/т);

- частой остановкой технологического оборудования для дозагрузки мелющей среды;

- низкой эффективностью использования реагента - пластификатора из-за высокой температуры в мельницах.

Цель изобретения является устранение указанных недостатков, а именно повышение производительности процесса приготовления суспензии, снижение энергоемкости процесса, снижение себестоимости готового продукта.

Поставленная цель достигается тем, что измельчению в мельнице грубого помола при массовой доле твердого 50-60% подвергают 50-100% исходного материала, после чего полученный продукт вместе с остальным необходимым количеством исходного материала направляют в мельницу тонкого помола.

Количество остального исходного угля, подаваемого в мельницу тонкого помола, рассчитывается следующим образом.

Согласно уравнению материального баланса можно записать

= + +Q_В

Откуда при Q^l _т=50+100% Q_т получим

Q = Q - -Q где Q^ll_т - подача сухого угля в мельницу тонкого помола;

W - влажность угля, мас.%;

Q_т - суммарная подача угля в мельницы;

C_т - массовая доля твердого в готовой суспензии, %;

С^l _т - массовая доля твердого в суспензии после мельницы грубого помола, %;

Q_в - подача воды в мельницу тонкого помола.

Подача исходного угля кл. 0-3(6) мм в мельницу грубого помола (стержневую мельницу) позволяет при минимальных энергозатратах произвести мокрое измельчение до кл. 0-0,8 (1) мм при массовой доле твердого 50-60%. Удельные энергозатраты составляют при этом 10-15 кВтч/т. Полученная суспензия имеет хорошую текучесть и легко перекачивается любым способом. Этот продукт может быть направлен на классификацию по зерну 0,8 или 1,0 мм. Надрешетный продукт возвращается в мельницу грубого помола, а подрешетный продукт перекачивается или самотеком поступает в мельницу тонкого помола. В мельницу тонкого помола подают также остальной уголь кл. 0-3 (6) мм, реагент - пластификатор и при необходимости достижения заданной массовой доли твердого - воду.

В результате измельчения и смешивания из мельницы выходит готовая ВВУС, гранулометрический состав угля и реологические характеристики которой соответствуют требуемым. При этом энергозатраты в 2-3 раза ниже, а следовательно, производительность процесса в 2-3 раза выше соответствующих показателей сравниваемых технологий. В процессе измельчения в обоих мельницах температурный режим не поднимается выше 40-45^оС, что способствует сохранению свойств реагента - пластификатора, не вызывает парообразования.

На чертеже показана технологическая схема, реализующая предложенный способ.

Предварительно дробленный до кл. 0-3 (6) мм уголь загружается в аккумулирующий бункер 1, из которого питателем 2 и дозатором 50-100% угля подается в мельницу 3 грубого помола. В мельницу подается также техническая вода для получения необходимой массовой доли твердого 50-60% в суспензии, выходящей из мельницы. Полученная суспензия кл. 0-0,8 (1) мм самотеком сливается в зумпф 4, из которого насосом 5 направляется на классифицирующее устройство 6.

Надрешетный продукт классификации возвращается в мельницу грубого помола, а подрешетный поступает в мельницу 7 тонкого помола. Возможна непосредственная подача суспензии из мельницы грубого помола в мельницу тонкого помола (показано пунктиром).

В мельницу тонкого помола направляется также 0-50% исходного угля кл. (0-3) (6) мм, реагент - пластификатор и, при необходимости достижения нужного значения массовой доли твердого в готовой ВВУС, вода. Готовая ВВУС с массовой долей твердого 59-65% и крупностью частиц угля 0-350 (500) мкм из мельницы тонкого помола сливается в зумпф 8, из которого насосом 9 подается на гомогенизацию 10 и далее - в резервуар-хранилище. Из резервуара-хранилища готовая ВВУС магистральными насосами подается в трубопровод.

По предлагаемому способу с энергетическими затратами в 2-3 раза меньшими, чем в известных способах, получается ВВУС с необходимыми реологическими характеристиками (эффективная вязкость при скорости сдвига 10 с - 1 и температуре 20^оС не превышает 1500 мПас, а стабильность суспензии превышает 30 сут. Это достигается тем, что мокрое измельчение в мельницах грубого и тонкого помола осуществляется в оптимальных режимах, обеспечиваемых подачей соответствующих количеств исходного угля и суспензии необходимой крупности. Достижение поставленных целей подтверждается следующими примерами выполнения предлагаемого способа (см. таблицу).

Как видно из полученных результатов, при предварительном измельчении в мельнице грубого помола (стержневой) 50-100% исходного угля и последующим измельчением полученной водоугольной суспензии в мельнице тонкого помола (шаровой) получается высококонцентрированная суспензия, реологические свойства которой (эффективная вязкость) соответствуют проектным показателям (вязкость не превышает 1500 мПас.). В то же время повышение содержания исходного угля в питании шаровой мельницы до 55% увеличивает вязкость готового продукта до 1699 мПас.

Сравнение полученных результатов с базовыми вариантами показывает, что использование предлагаемого способа при сохранении реологических характеристик суспензии обеспечивает снижение энергоемкости приготовления ВВУС в 2-3 раза, повышение производительности - в 2 раза и повышение массовой доли твердого.