КОМПЛЕКС ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ И ПОДГОТОВКИ УГЛЯ

Полезная модель относится к теплоэнергетике, а более точно к топливно-энергетическим комплексам, добывающим и использующим уголь для получения электроэнергии.
Топливно-энергетический комплекс (далее ТЭК) в общем случае включает угледобывающее предприятие и производителя энергии, которые связаны транспортными линиями.
Угледобывающее предприятие энергии отгружает по заказу производителя энергии нужное количество топлива, которое далее поступает теплоэлектростанцию.
На угледобывающем предприятии добытое топливо анализируют, определяют основные параметры, загружают в транспортное средство и отправляют на предприятие, которое производит электроэнергию.
Там топливо выгружают, дробят и транспортируют до узла пересыпки, и далее к узлам локальной выгрузки. Обычно технология предусматрвиает формирование штабеля топлива, откуда его по мере необходимости доставляют с помощью транспортера к топке.
При работе топливно-энергетического комплекса возникает целый ряд проблем, в частности, связанных с транспортировкой топлива от добывающего предприятия до производителя энергии.
Известен топливно-энергетический комплекс (П.М. 23951), включающий поставщика топлива, представленного угледобывающим предприятием со станцией подготовки топлива. В известной полезной модели топливо сжигают в виде водоугольной суспензии. В состав ТЭК также входит производитель энергии, представляющий собой теплоэлектростанцию. Поставщик топлива и производитель энергии технологически объединенных между собой указанным углепроводом для подачи топлива в виде водоугольной суспензии. Поставщик топлива и производитель энергии дополнительно технологически объединены напорными золошлакопроводами подачи отходов от производителя энергии в отвал породных отходов поставщика топлива и напорными водоводами подачи воды от отвала породных отходов поставщика к производителю энергии, при этом отвал породных отходов и станция приготовления водоугольной суспензии также соединены напорными водоводами подачи воды на станцию.
Полезная модель решает некоторые вопросы подготовки и транспортировки топлива, но только при условии сжигания угля в виде водоугольной суспензии.
Однако гораздо чаще в качестве топлива используют дробленый уголь.
На сайте  подробно описано, какие проблемы возникают при перевозке сыпучих грузов, в частности угля.
Мелкие фракции легко выдуваются, что не только ведет к потерям груза, но и загрязнению окружающей среды. Кроме того, угольная пыль представляет собой взрывоопасную субстанцию, что также необходимо учитывать при доставке топлива.
На сайте  размещены Правила перевозки угля. В частности, правила касаются перевозки угля при пониженных температурах. Для предотвращения смерзания и примерзания к стенкам вагонов предлагают обмасливание угля; смешивание сухого угля с влажным; предварительное промораживание угля; пересыпка угля древесными опилками.
Эти меры облегчают выгрузку угля, но практически не влияют, а иногда влияют отрицательно, на качество угля.
Обычно уже при проектировании и строительстве предприятия-производителя энергии в его параметры заложены характеристики топлива, которое предполагают использовать для производства электроэнергии.
Однако известно, что добываемый даже в пределах одного месторождения уголь может отличаться по своим характеристикам. Как правило, параметры топок, связанные с характеристиками сжигаемого угля закладываются уже при конструировании топочных агрегатов. В результате при изменении характеристик угля по мере разработки месторождения его сжигание происходит или неэффективно, или с выделением большого количества вредных газов, а иногда решение проблемы возможно только путем реконструкции котлов.
После поступления угля на теплоэлектростанцию топливо разгружают и обычно складывают в штабель на угольном складе. В случае использования угля с высоким содержанием серы при сжигании требуются добавки к топливу кальцийсодержащего сорбента. Часто сорбент подают со склада теплоэлектростанции с дозированием непосредственного на угольную ленту и смешиванием с углем при пересылках, дроблении в дробилках и измельчении в мельницах с подачей в топку через горелки.
Недостатком такого способа является необходимость иметь несколько складов и разгрузочных устройств на угольных складах, и трудностью дозирования на движущуюся ленту транспортера. Следует иметь в виду, что количество сорбента должно быть таким, чтобы поступающее в топку топливо соответствовало заданным расчетным характеристикам. Как избыток, так и недостаток сорбента снижает эффективность работы топки.
Точное дозирование сорбента относительно слоя угля на угольном транспортере, практически невозможно обеспечить, т.к. скорость ленты и ее загрузка находятся в зависимости от количества работающих каналов и меняющейся нагрузки топливных агрегатов.
Традиционные способы складирования твердого топлива, включающие загрузку входного бункера, дробление, транспортирование до узла пересыпки, транспортирование к узлам локальной выгрузки и формирование штабелей, не предусматривают каких-либо мер по стабилизации качественных характеристик топлива (Антоянц Г.Р., Черников В.П., Файфельд О.Ф. Топливно-транспортное хозяйство тепловых электростанций. М., "Энергия", 1977, с.14-15).
В патенте РФ 2180648 описан способ формирования угольного штабеля на предприятии-производителе энергии таким образом, чтобы чередующиеся слои топлива, имеющего разные характеристики, в объеме единичной выборки топлива составили топливо со стабилизированными параметрами. Однако в описании упоминаются только некоторые характеристики топлива (содержание негорючего балласта, влажность, зольность), который могут быть скорректированы таким способом.
В случае высокого содержания серы в угле чаще всего прибегают к способам очистки дымовых газов за топкой, что усложняет и удорожает процесс. Также для связывания серы добавляют к топливу кальцийсодержащий сорбент.
При формировании угольного штабеля, как это описано в патенте 2180648, использование каких-либо полезных добавок к топливу, в частности сорбента, вообще не предусмотрено. Известна вихревая топка (патент РФ №2298132), в которой предусмотрена подача кальцийсодержащего сорбента непосредственно в топочную камеру через специальный канал.
Эта конструкция достаточно эффективна, однако для ее реализации необходима реконструкция топки, что требует больших затрат. Кроме того, введение сорбента непосредственно в топку предполагает наличие склада сорбента непосредственно на станции, что также отрицательно влияет на характеристики ТЭК в целом.
Целью настоящей полезной модели является создание топливно-энергетического комплекса, структура которого позволяла бы повысить эффективность его работы путем улучшения параметров угольного топлива, содержащего серу, при упрощении технологии и снижении затрат.
Поставленная задача решается тем, что топливно-энергетический комплекс, включающий поставщика угля, средства для загрузки и транспортировки топлива, призводителя энергии с котлоагрегатами для сжигания угля, средства для подготовки топлива, в соответствии с изобретением, при использовании топлива с высоким содержанием серы, включает поставщика кальцийсодержащего сорбента. Средства для подготовки топлива включают дозатор кальцийсодержащего сорбента, который установлен так, что в бункер транспортного средства оказываются загруженными вместе уголь и сорбент в расчетном мольном соотношении Ca/S смеси в диапазоне от 2 до 8 моль/моль. Поставщик угля, поставщик сорбента и производитель энергии объединены транспортными связями.
При такой структуре ТЭК кальцийсодержащий сорбент может перевозиться вместе с углем. Причем количество угля, загружаемое в бункер транспортного средства, на этапе загрузки жестко контролируется, что позволяет добавить именно то количество сорбента, которое требуется для наиболее эффективного и экологически безопасного сжигания угля. Таким образом, к производителю энергии поступает топливо, уже содержащее необходимое количество сорбента, перемешивание угля и сорбента происходит на уже существующих на любой теплоэлектростанции в узлах локальной выгрузки, и далее в мельницах при измельчении топлива. Расчетное соотношение угля и сорбента из соображений минимального и достаточного количества сорбента для получения желаемого эффекта. Так, если расчет показывает, что для данного сорта угля требуется количество сорбента менее 2 моль/моль, использование этой схемы ТЭК становится экономически нецелесообразным. То же происходит и при превышении этого соотношения более 8.
Целесообразно, чтобы дозатор сорбента был размещен в узле загрузки топлива поставщика угля. В этом случае сорбент можно загружать поверх угля, и при этом решается еще одна проблема, возникающая при транспортировке топлива, о которой уже поминалось выше, а именно предотвращается пыление топлива при перевозке.
В любом случае дозатор сорбента следует размещать до узла выгрузки топлива производителя энергии, чтобы наиболее эффективно использовать существующие технологические узлы теплоэлектростанции.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором схематически изображен топливно-энергетический комплекс в соответствии с изобретением.
Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) включающий поставщика 1 угля, средства для загрузки 2 и транспортировки топлива 3, производителя 4 энергии с котлоагрегатами 5 для сжигания угля. Средства 6 для подготовки топлива включают локальные узлы 7 выгрузки угля, где последний пересыпается, и мельницы 8. ТЭК также включает поставщика 9 кальцийсодержащего сорбента. Поставщик угля, поставщик сорбента и производитель энергии объединены транспортными связями.
Средства для подготовки топлива также включают дозатор 10 кальцийсодержащего сорбента, который установлен так, что в бункер транспортного средства оказываются загруженными вместе уголь и сорбент в расчетном мольном соотношении CaO/S смеси в диапазоне от 2 до 8. Как показано на чертеже, дозатор 10 сорбента (известняка, доломита и т.п.) установлен на угольном складе отгрузки поставщика 2 угля.
Дозатор сорбента может быть размещен и в другом месте, например, за пределами угольного склада поставщика угля, но любом случае дозатор сорбента следует размещать до узла выгрузки топлива производителя энергии, чтобы наиболее эффективно использовать существующие узлы пересыпки и разгрузки теплоэлектростанции.
Кроме того, при загрузке в бункер транспортного средства одновременно угля и сорбентом, достаточно легко обеспечить точную дозировку в зависимости от качественных характеристик топлива, т.к. вес угля там жестко контролируется. Поставщик угля, поставщик сорбента и производитель энергии объединены транспортными связями.
Наиболее часто используется железнодорожный транспорт, но может использоваться и речной или морской.
ТЭК работает следующим образом. Поставщик 1 угля перед погрузкой проводит анализ топлива с целью определения необходимого количества сорбента. Затем уголь из угольного склада отправляют на погрузку, и загружается в бункер транспортного средства. При этом количество угля достаточно точно контролируется. Одновременно кальцийсодержащий сорбент от поставщика 9 сорбента посредством транспортной системы поступает в узел погрузки поставщика угля и через дозатор 10 сорбента выгружается в расчетном количестве поверх угля в бункер транспортного средства. Уголь вместе с сорбентом затем отправляется в адрес производителя 4 энергии.
Как уже указывалось выше, при такой организации ТЭК обеспечивается безопасная перевозка угля, без пыления и потерь топлива.
При поступлении производителю энергии уголь вместе с сорбентом выгружается и далее обычным путем, с помощью транспортеров, через узлы пересыпки, где он перемешивается, попадает в мельницы 8. Далее измельченное, перемешанное с сорбентом и подготовленное топливо поступает в котельные агрегаты.
Таким образом, предлагаемый ТЭК решает задачу безопасной и экономной транспортировки топлива при одновременном улучшении характеристик серосодержащего топлива.
Предлагаемый ТЭК наиболее успешно может быть использован в тех случаях, когда поставщик угля и поставщик сорбента находятся на относительно небольшом расстоянии.