Производство гранулированного бытового топлива из углей Подмосковного бассейна Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

СЕМИНАР 23

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2001"

МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.

© В.В. Морозов, И.В. Пестряк, 2001

УДК 622.7

В.В. Морозов, И.В. Пестряк

ПРОИЗВОДСТВО ГРАНУЛИРОВАННОГО БЫТОВОГО ТОПЛИВА ИЗ УГЛЕЙ

ПОДМОСКОВНОГО БАССЕЙНА

Наряду с газом и нефтью уголь является источником выработки тепловой и электрической энергии для обеспечения коммунально-бытовых потребителей в городах, поселках и сельской местности. Коммунально-бытовой сектор потребляет от 10 до 20 % добываемых углей [1, 2]. К угольному топливу, применяемому в бытовом секторе, предъявляются особые требования. Оно должно быть кусковым обладать достаточной механической прочностью, малым выходом летучих веществ, гидрофоб-ностью, легко воспламеняться, обладать высокой теплотворной способностью, не выделять вредные выбросы при сгорании. Этим требованиям отвечают сортовой антрацит и кокс. Однако эти виды топлива являются дорогими и дефицитными. Поэтому, в настоящее время появилось множество предложений в области предварительной подготовки низкосортных углей с целью их дальнейшего эффективного энергетического использования.

Бурый уголь Подмосковного бассейна относится к низкосортным углям вследствие высоких зольности, влажности, сернисто-сти и невысокой теплотворной способности. Но именно он является практически единственным доступным видом твердого топлива в Европейской части России.

Одним из способов превращения бурых углей в бытовое топливо является его предварительное окускование методом гранулирования. Гранулирование отличается от широко распространенного брикетирования более простым технологическим офор-млением, характеризуется высокой производительностью и позволяет получать однородные по форме и размерам гранулы [3-5].

В настоящей работе проводится анализ технологических аспектов производства гранулированного буроугольного концентрата и сравнительная оценка эффективности сжигания рядового бурого угля Подмосковного бассейна шахты Владимирская и гранулированного топлива на его основе. Характеристика используемого угля представлена в табл. 1.

Гранулирование проводили на опытном стенде АО «Механобр» на барабанном грануляторе с диаметром барабана 1 м. Скорость вращения барабана составляла 22 об/мин. В качестве связующего использовали порошок сульфитноспиртовой барды.

Опытным путем был определен состав шихты для окомкования: уголь крупностью 0-5 мм с содержанием класса -0,15 мм не менее 20% и 6 % связующего. Гранулометрический состав угля представлен в табл. 2. Такое содержание класса -0,15 мм и связующего являются оптимальными для про-

изводства прочных гранул с выходом 75-80 % гранул класса +16 мм. Увеличение процентного содержания класса -0,15 мм в шихте нецелесообразно, так как при увеличении прочности на истирание на 3-4 % снижается КПД печи при сжигании гранул. Это происходит вследствие неполного выгорания органической массы угля, обусловленного спеканием глиняной составляющей его минеральной части, что затрудняет доступ кислорода.

Шихту готовили в сухом виде. Затем засыпали в гранулятор и, добавляя воду, окомковывали. Полученные гранулы сушили в естественных условиях до остаточной влажности 3-6 %. Прочностные характеристики полученных гранул приведены в табл. 3.

Сжигание гранул и кускового угля класса менее 20 мм для сравнения осуществляли в соответствии с ГОСТ 9817-82. Топливо в количестве 1 кг загружали в печь после предварительной растопки (300 г древесных отходов) и не подвергали шуровке. Продолжительность сгорания загрузки составляла 1 час. После прекращения горения и охлаждения зольный остаток выгружали из печи. В ходе процесса контролировали скорость воздуха в воздухоподающем канале анемометром, температуру в камере сгорания и температуру отходящих дымовых газов с помощью термопар и самопишущего прибора КСП-

4, а также вели хроматографический анализ газообразных продуктов сгорания. Результаты сжигания приведены в табл. 4, 5.

Таблица 1

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УГЛЯ ШАХТЫ ВЛАДИМИРСКАЯ»

№Г’% Ай’% Vd’% См’% Н“’% Sdt,% Qdafi,ккал/кг

29,3 44,8 51,0 61,15 4,46 2,4 6051

Таблица 2

ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ШИХТЫ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ГРАНУЛИРОВАННОГО УГОЛЬНОГО КОНЦЕНТРАТА

Класс, мм - 5+2 -2 + 1,5 -1,5 + 1 -1 +0,5 -0,5 +0,25 -0,25 + 0,1 < 0.1

% 12,6 15,7 11,0 23,6 13,5 11,0 13,6

Таблица 3

ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРАНУЛ ИЗ ПЫЛЕВЫХ ФРАКЦИЙ БУРОУГОЛЬНОГО КОНЦЕНТРАТА

Прочность на раздавл., кг/гр Прочность на сбрасывание Прочность на истир-е

сырые сухие сырые побеа побеа

1,4 16 8 23 93,3

Таблица 4

ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА СГОРАНИЯ ОБЫЧНОГО И ГРАНУЛИРОВАННОГО БУРОГО УГЛЯ

Материал Средняя скорость воздуха, м/с Зольность зольного остатка, % Степень выгорания ОМУ, % КПД,% Qd , ккал/кг

Уголь, 5-20 мм 1,8 59,8 61,5 28,2 3130

Гранулы, +16 мм 2,0 95,2 96,8 59,8 3201

Таблица 5

Необходимо отметить, что в случае сжигания угля, через колосниковую решетку провалилось ~ 6 % материала. При сжигании же гранул ~ 1,5 %.Это объясняет-

ся тем, что уголь в процессе горения разрушается на более мелкие куски, которые проваливаются через решетку, тогда как гранулы, выгорая, сохраняют свою форму.

Процесс горения гранул протекает более равномерно, без залпового выброса летучих веществ, о чем свидетельствуют данные газохроматографическо-

го анализа. При этом степень выгорания органической массы топлива (ОМТ) повышается в случае сжигания окомкованного угля, т.е. гранул, что приводит к значительному росту КПД печи.

Таким образом, облагораживание рядового бурого угля Подмосковного бассейна посредством его окомкования, позволяет получить качественное топливо для коммунально-бытовых

нужд и в значительной мере решить проблему расширения ресурсной базы для энергообеспечения жилищно-коммунального хозяйства Подмосковья.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Головин Г.С., Крапчин И.П. и др. Экологоэкономические аспекты процессов переработки углей и утилизации угольных отходов. Химия твердого топлива, 1998. № 6. с. 23-27.

2. Головин Г.С., Рубан В.А., Фомин А.П. и др. Уголь, 1996. № 2. с. 38-42.

3. Сысков К.И Царев В.А. Гранулирование и коксование бурых углей. -М.: Металлургия, 1968.162 с.

4. Савченко В.Е. и др. Жхёйоаа абшоёёбшаша! айоШа! опёёаа ё$ баёаё Каипёшиа! аайпШа ё Ёб^аайпа. Химия твердого топлива. № 2. й. 93-98.

5. Воробьев В.Н., Лещенко П.С. и др. Жу^б^йёа ё аёабхохаё^аохбй аёу пёб^ёу аба^бёёбiаашаi айохша! оЙёёаа. Химия твердого топлива. 1997.№ 4. й. 51-58.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

<5--------------------------------------------------------------------------®

Морозов Валерий Валентинович — кандидат технических наук, доцент, кафедра «Обогащение полезных ископаемых», Московский государственный горный университет Пестряк И.В. — Московский государственный горный университет.