Способ получения водоугольного топлива

(2009.01), 10 1/32 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ экологически чистого водоугольного топлива при относительно низких затратах электроэнергии за счет проведения одновременного и интенсивного диспергирования и смешения исходных компонентов водоугольного топлива в гидродинамическом активаторе без добавления пластификаторов-реагентов. Указанный технический результат достигается тем, что получение водоугольного топлива производят в гидродинамическом активаторе, куда одновременно подают предварительно разделенные потоки угля с водой, придавая ускорение разделенным потокам в противоположные стороны,в гидродинамическом активаторе исходные компоненты водоугольного топлива подвергаются одновременному диспергированию и смешению в условиях совместного воздействия механоактивации и акустических колебаний различных частот при обеспечении соударения противоположно направленных потоков, причем водоугольное топливо получают без добавления пластификаторовреагентов. 1 ил.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОУГОЛЬНОГО ТОПЛИВА(57) Изобретение относится к топливной энергетике, в частности к способу получения жидкого топлива на основе угля и воды с добавлением,при необходимости,других углеводородсодержащих компонентов (мазута,печного топлива, отработанного машинного масла и др.), пригодного для сжигания в печах, котлах,различных энергетических установках и может использоваться в жилищно-коммунальном хозяйстве. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности получения,стабильного и устойчивого к расслоению при обеспечении безопасности, 23411 Изобретение относится к топливной энергетике,в частности к способу получения жидкого топлива на основе угля и воды с добавлением, при необходимости, других углеводородсодержащих компонентов(мазута,печного топлива,отработанного машинного масла и др.), пригодного для сжигания в печах, котлах, различных энергетических установках и может использоваться в жилищно-коммунальном хозяйстве. Известен способ подготовки водоугольного топлива Р.Бычков Текучий уголь - большие ожидания. ИР 7/1983 с. 18-19 в котором, уголь предварительно измельчают в молотковой дробилке,классифицируют по фракциям от 2 до 10 мм и подают в дезинтегратор. В дезинтеграторе уголь вместе со стабилизирующим реагентом подвергается диспергированию и перемешиванию во взвешенном состоянии интенсивными воздушными потоками. Затем приготовленный пылегазовый поток направляют в осадитель циклонного типа, где измельченный уголь смачивают мелкодиспергированным водным душем из распылительных форсунок. Недостатком предложенного способа подготовки водоугольного топлива является сложность технологического процесса, так как производится отдельное диспергирование угля в дезинтеграторе, а смачивание с водой происходит в осадителе циклонного типа,при этом требуется дополнительно производить диспергирование исходной воды в распылительных форсунках. Более того, сухое диспергирование угля в дезинтеграторе повышает взрывоопасность диспергируемых угольных частиц и требует принятия особых мер безопасности при проведении работ. Известен способ получения водоугольной суспензии Патент РФ 2317318 С 1, 20.02.2008 Бюл.5 в котором, измельчение влажного угля с водой осуществляют в диспергаторе с высокой энергонапряженностью, равной 0,5-1,5 кВт/л, после чего ведут сброс давления, причем в качестве диспергатора с высокой энергонапряженностью используют аттритор, вибромельницу или валковую мельницу. Недостатками известного способа является технологическая необходимость в создании значительного давления (до 100 атм) и нагреве получаемой суспензии до 300 С, что обуславливает применение дорогостоящего оборудования и требует больших энергозатрат. Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является способ получения водоугольного топлива и технологическая линия для его осуществления Патент РФ 2249029 С 1, 27.03.2005 Бюл. 9 в котором, после предварительного измельчения угля в молотковой дробилке до фракции 0-10 мм,проводят перемешивание твердой топливной составляющей в смесителе с водой,в кавитационный смеситель крупного помола добавляют 0,0056 мас. щелочного реагента, до 3,5 мас. углестабилизирующей добавки и воду с поддержанием пульпы турбиной смесителя во 2 взвешенном состоянии,подача полученной суспензии на гидроклассификатор для отделения угольных частиц размером более 800 мкм и минеральных частиц, направление отделенных частиц минералов и угля в диспергатор тонкого помола с получением частиц твердой фазы 0-250 мкм, где еще раз компоненты суспензии подвергаются одновременному доизмельчению и перемешиванию с последующим направлением суспензии в емкость для накопления и хранения. Недостатками прототипа является сложность технологического процесса получения и хранения водоугольного топлива,заключающееся в необходимости использования отдельного смесителя для смешения исходных компонентов,двух стадийности измельчения и, следовательно,потребность в диспергаторах крупного и тонкого помола. При этом на выходе из диспергатора тонкого помола, размеры частиц угля достигают 250 мкм, что в дальнейшем отрицательно отражается на стабильности и стойкости к расслоению получаемого водоугольного топлива и требуется обязательное перемешивание при хранении. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности получения,стабильного и устойчивого к расслоению при обеспечении безопасности,экологически чистого водоугольного топлива при относительно низких затратах электроэнергии за счет проведения одновременного и интенсивного диспергирования и смещения исходных компонентов водоугольного топлива в гидродинамическом активаторе без добавления пластификаторов-реагентов. Указанный технический результат достигается тем, что получение водоугольного топлива производят в гидродинамическом активаторе, куда одновременно подают предварительно разделенные потоки угля с водой, придавая ускорение разделенным потокам в противоположные стороны,в гидродинамическом активаторе исходные компоненты водоугольного топлива подвергаются одновременному диспергированию и смешению в условиях совместного воздействия механоактивации и акустических колебаний различных частот при обеспечении соударения противоположно направленных потоков, причем водоугольное топливо получают без добавления пластификаторовреагентов. Использование гидродинамического активатора позволяет предварительно разделенным потокам угля и воды, которые затем одновременно подаются в гидродинамический активатор,придавать ускорение разделенным потокам в противоположные стороны,производить одновременное диспергирование и смешение исходных компонентов водоугольного топлива при обеспечении совместного воздействия механоактивации и акустических колебаний различных частот и соударения противоположно направленных потоков. Одновременное введение непосредственно в гидродинамический активатор, в требуемых 23411 соотношениях, предварительно измельченного угля и воды позволяет снизить затраты на приготовление водоугольного топлива,так как отпадает необходимость применения отдельного смесителя для предварительного смешения угля и воды,уменьшить расход электроэнергии и сократить технологическое время приготовления за счет совмещения процессов смешения и диспергирования исходных компонентов создаваемой топливной суспензии. Предварительное разделение вводимого в гидродинамический активатор потока угля и воды,как минимум на два потока, позволяет разделенным потокам придать ускорение в противоположные стороны и обеспечивает введение в обрабатываемые потоки энергию большой плотности, что позволяет более интенсивно диспергировать компоненты суспензии,а последующее соударение противоположно направленных потоков,способствует дополнительному диспергированию и активному перемешиванию компонентов суспензии. Одновременное диспергирование и смешение исходных компонентов суспензии в гидродинамическом активаторе при совместном воздействии механоактивации и акустических колебаний различных частот обеспечивает не только интенсивное диспергирование исходных компонентов суспензии до размеров 5-15 мкм, но и происходит активация поверхностей диспергируемых компонентов, в результате ударных и сдвиговых воздействий и введения значительной механической энергии вследствие воздействия рабочих органов гидродинамического активатора при обработке компонентов суспензии и соударения обрабатываемых частиц между собой при огромных скоростях (200 м/с и более). При активации диспергированных частиц угля,поверхность фаз очень развита и это способствует практически мгновенному смачиванию диспергированных частиц угля обработанной водой,что ведет к образованию стабильной суспензии без применения стабилизирующих пластификаторовреагентов, т.е. она становится длительное время стойкой к расслоению и более того, делает ее неабразивной, что очень важно в дальнейшем, так как создаются условия для устойчивого и стабильного сжигании и повышения эксплуатационной надежности горелочных устройств. Совместное,наряду с режимом механоактивации, введение в обрабатываемый поток исходных компонентов суспензии воздействие акустических колебаний различных частот значительно увеличивает интенсивность диспергирования и способствует активному перемешиванию диспергируемых компонентов, так как при этом возрастают эрозионная активность,турбулентность и скорость акустических потоков, т. е. факторы, оказывающие наибольшее влияние на процесс образования стабильных суспензий и эмульсий. Более того, получение водоугольного топлива с использованием акустических колебаний различных, одновременно действующих частот, позволяет регулировать дисперсность образующихся суспензий в широких пределах, при этом, что очень важно, одновременно возрастает предельная весовая концентрация твердой фазы,стабильность и устойчивость получаемой суспензии. Получение водоугольного топлива без применения стабилизирующих пластификаторовреагентов,в результате одновременного диспергирования и смешения исходных компонентов суспензии при совместном воздействии механоактивации и акустических колебаний различных частот и соударения противоположно направленных потоков,обеспечивает длительное сохранение стойкости к расслоению, что повышает эффективность и технологичность получаемого водоугольного топлива и существенно снижаются затраты, так как отпадает необходимость использования дорогостоящих стабилизирующих реагентов и более того, снижаются эксплуатационные затраты при хранении и транспортировке. Соударение противоположно направленных потоков, в периферийной области на выходе обработанной суспензии из гидродинамического активатора,обеспечивает дополнительное диспергирование и активное перемешивание компонентов, что также способствует образованию гомогенной суспензии, так как в результате соударения происходит не только интенсивное диспергирование за счет огромных скоростей соударений, но и активное перемешивание компонентов водоугольного топлива, а обеспечение соударения в периферийной области на выходе из гидродинамического активатора, т.е. области,наиболее удаленной от оси активатора,обеспечивает наибольшую скорость соударяемых частиц компонентов суспензии. Поведенные предварительные исследования по предлагаемому способу получения водоугольного топлива показывают, что максимальный размер дипергированных угольных частиц не превышает 20 мкм, при этом основная масса частиц имеет размер 5-15 мкм, а стойкость к расслоению получаемого водоугольного топлива без добавления стабилизирующих пластификаторов-реагентов,составляет не менее 90 дней. Таким образом, предлагаемый способ получения водоугольного топлива обеспечивает эффективное получение,при относительно низких энергетических затратах и без использования стабилизирующих пластификаторов-реагентов,гомогенной и стабильной топливной суспензии при длительной стойкости к расслоению, что позволит осуществлять устойчивое и стабильное сжигание водоугольного топлива в горелочных устройствах различных энергетических установок. Описание примера осуществления предлагаемого способа получения водоугольного топлива иллюстрируется принципиальной технологической схемой получения водоугольного топлива (см. Фиг.1). 3 23411 Исходный уголь подается для предварительного измельчения, например в планетарной мельнице, где производится измельчение, затем предварительно измельченный уголь направляется на сепарацию по фракциям для разделения частиц угля фракцией 0-2 мм и более 2 мм. Фракция размером более 2 мм направляется на деминерализацию, например в гидроциклон, откуда выделенные частицы угля направляют на повторное измельчение,а выделенные минералы и породу, направляют непосредственно в отвал. После сепарации, фракцию угольных частиц размером 0-2 мм направляют для диспергирования и смешения с водой в гидродинамический активатор. При фракциях угля более 2 мм использование гидродинамического активатора несколько неэффективно, так как при этом увеличивается размеры диспергируемых угольных частиц (до 100 мкм и более), а также возникает повышенный абразивный износ рабочих органов активатора. Перед подачей измельченного потока угля в гидродинамический активатор его разделяют,минимум,на два потока,в требуемых соотношениях, одновременно с подачей угля подается и вода, также предварительно разделенная,как минимум, на два потока. При необходимости в гидродинамический активатор, в соответствующих пропорциях,могут подаваться другие углеводородсодержащие компоненты (мазут, печное топливо, отработанное машинное масло и др.). В гидродинамическом активаторе, роторного типа, разделенным потокам придается ускорение в противоположные стороны и компоненты суспензии подвергаются одновременному диспергированию и смешению в прямоточном режиме. Затем, обработанная в гидродинамическом активаторе топливная суспензия направляется на сжигание в горелочных устройствах,на транспортировку к местам использования, в том числе по углепроводам, или на хранение. В случае необходимости, в зависимости от исходных характеристик угля и требуемых параметров топливной суспензии,может проводиться повторная деминерализация после обработки компонентов суспензии в гидродинамическом активаторе. Следует отметить, что эффективность получения водоугольного топлива возрастает, когда вместо исходного угля используют более дешевую угольную пыль или угольный шлам, при этом значительно снижаются энергозатраты, так как нет необходимости в предварительном измельчении угля, что снижает себестоимость получения водоугольного топлива в целом. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ получения водоугольного топлива,включающий предварительное измельчение угля,смешение угля с водой, диспергирование исходных компонентов получаемой суспензии с последующей деминерализацией, отличающийся тем, что получение водоугольного топлива производят в гидродинамическом активаторе, куда одновременно подают предварительно разделенные потоки угля с водой, придавая ускорение разделенным потокам в противоположные стороны, в гидродинамическом активаторе исходные компоненты водоугольного топлива подвергаются одновременному диспергированию и смешению в условиях совместного воздействия механоактивации и акустических колебаний различных частот при обеспечении соударения противоположно направленных потоков, причем водоугольное топливо получают без добавления пластификаторовреагентов.