ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ПЕРЕРАБОТКЕ УГЛЯ

Полезная модель относится к технологическим комплексам по переработке угля, включающим дробление и обогащение угля, получение тепловой и (или) электрической энергии. Полезная модель может использоваться при реконструкции старых и строительстве новых технологических комплексов по переработке угля.
Известны способы переработки энергетических и коксующихся углей, [1. Справочник по обогащению углей. И.С.Благов, A.M.Коткин, Л.С.Зарубин. М.: Недра, 1984, с.59-69], согласно которым уголь из шахт и угольных разрезов подвергается предварительному дроблению и мокрому обогащению с получением товарных продуктов концентрата и промпродукта, а также выпуском породы и угольных шламов. При этом концентрат энергетических, а также промпродукты энергетических и коксующихся углей, как правило, направляются на сжигание для получения тепловой и (или) электрической энергии, концентрат коксующихся углей направляется на получение кокса, а угольный шлам в зависимости от зольности и влажности частично присаживается к концентрату или промпродукту, а в большей части отправляется в отвалы вместе с породой.
Недостатками указанного способа переработки является:
- значительные безвозвратные потери горючей массы угля с угольными шламами (коэффициент использования горючей массы угля не превышает 80%);
- загрязнение окружающей среды в районе добывающих и перерабатывающих предприятий вследствие выветривания мелких классов угля из хранящихся на породных отвалах угольных шламов и смыва частиц угольного шлама с адсорбированными на их поверхности химическими реагентами (флокулянтами, коагулянтами и т.д.) в близлежащие водоемы и впадины дождевыми и ливневыми потоками, а также потоками тающего снега.
Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности и достигаемому результату, выбранному в качестве прототипа, является технологический комплекс по переработке угля [2. Патент РФ на полезную модель №57279 от 29.06.2006 г.]. Комплекс включает в себя установку для дробления и обогащения угля с получением концентрата, породы и угольных шламов, станцию с котлоагрегатами для получения тепловой и (или) электрической энергии, работающую на водо-угольной суспензии (ВУС), получаемой на основе угольных шламов.
Недостатками данного комплекса являются:
- невозможность управления качеством получаемой водоугольной суспензии по зольности и массовой доли твердой фазы, направляемой в качестве топлива для сжигания в котлах станции;
- отсутствие возможности регулирования гранулометрического состава угольных частиц в получаемой водоугольной суспензии;
- низкая эффективность работы котлоагрегатов на ВУС вследствие низкого качества топлива и отсутствия возможности подачи дополнительного топлива в виде дробленого промпродукта или угля.
Задачей полезной модели является устранение недостатков, присущих аналогу и прототипу, а также повышение коэффициента использования угля при его переработке (обогащении).
Для решения поставленной задачи в технологическом комплексе по переработке угля, включающем углеобогатительную фабрику, выпускающую концентрат, породу, промпродукт и угольный шлам, установку приготовления водоугольной суспензии (ВУС) из угольных шламов, станцию с котлоагрегатами для получения тепловой и (или) электрической энергии, установка приготовления ВУС дополнительно оборудована участками мелкого дробления промпродукта и мокрого измельчения и смешивания мелкодробленого промпродукта и водоугольной суспензии, первоначально приготовленной на основе угольных шламов, а станция оборудована котлоагрегатами для совместного сжигания ВУС и дробленого промпродукта.
Оборудование установки приготовления ВУС участками мелкого дробления промпродукта и мокрого измельчения и смешивания мелкодробленого промпродукта и водоугольной суспензии, первоначально приготовленной на основе угольных шламов, позволяет обеспечить:
- дозированную подачу первоначально приготовленной водоугольной суспензии на основе угольных шламов и мелкодробленого промпродукта на приготовление ВУС для прямого сжигания в котлах станции. При этом, учитывая, что колебания зольности промпродукта, как правило, не превышают 10% (абс.) от номинального значения (25÷30%), а колебания зольности угольных шламов превышают 20÷25% (абс.) от номинального значения (35-40%), то реализуется возможность корректировки качества ВУС по зольности (как правило, в сторону снижения зольности) за счет добавления промпродукта в процесс приготовления водоугольной суспензии, направляемой на прямое сжигание в котлы станции;
- корректировку массовой доли твердой фазы водоугольной суспензии (в сторону ее повышения) за счет дозированной подачи в процессе приготовления ВУС мелкодробленого промпродукта. В этом случае первоначально приготовленная водоугольная суспензия на основе угольных шламов с массовой долей твердой фазы 45÷50% является жидкой фазой при мокром измельчении и смешивании мелкодробленого промпродукта и первоначально приготовленной суспензии;
- корректировку гранулометрического состава угольных частиц в готовой суспензии за счет мокрого измельчения мелкодробленого промпродукта и одновременного измельчения и смешивания с первоначально приготовленной водоугольной суспензией.
Оборудование станции для получения тепловой и (ИЛИ) электрической энергии котлоагрегатами для совместного сжигания ВУС и дробленого промпродукта (угля) позволяет повысить эффективность работы паровых котлов и обеспечить надежную и стабильную выработку пара необходимых параметров для турбогенератора даже при снижении качества ВУС (низких значений низшей теплоты сгорания).
На чертеже представлена технологическая схема предлагаемого технологического комплекса по переработке угля.
Технологический комплекс по переработке угля состоит из углеобогатительной фабрики 1 с мокрым процессом обогащения, установки 2 приготовления водоугольной суспензии на основе угольного шлама, участка 3 мелкого дробления промпродукта и участка 4 мокрого измельчения и смешивания дробленого промпродукта и первоначально приготовленной на основе угольных шламов водоугольной суспензии, станции 5 с котлоагрегатами для выработки тепловой и (или) электрической энергии. Котлоагрегаты предназначены для совместного сжигания ВУС и дробленого промпродукта.
Технологический комплекс работает следующим образом.
Исходный уголь поступает на углеобогатительную фабрику 1, где обогащается мокрым способом с выпуском концентрата, породы, промпродукта и угольного шлама соответственно с зольностью, %: 6÷8; ≥70; 30±10; 40±25. При этом влажность промпродукта составляет 6-10.%, а угольных шламов 25-45%. Крупность промпродукта, как правило, находится в пределах от 0 до 100 мм, а угольного шлама - 0-0,5 (1) мм.
Угольный шлам направляется на установку 2 приготовления первоначальной угольной суспензии с массовой долей твердой фазы 40÷50%. При этом содержании твердой фазы первоначально получаемая водоугольная суспензия обладает необходимой текучестью и стабильностью. При необходимости в процессе приготовления первоначальной суспензии применяется реагент-пластификатор, обеспечивающий необходимые структурно-реологические характеристики водоугольной смеси.
Промпродукт направляется на участок 3 мелкого дробления с получением мелкодробленого промпродукта крупностью 0-3 (10) мм. Полученный продукт вместе с первоначально приготовленной на основе угольных шламов водоугольной суспензией дозировано подаются на участок 4 мокрого измельчения и смешивания. В составе исходных продуктов, подаваемых на мокрое измельчение и смешивание, может быть добавлен реагент-пластификатор (при необходимости).
В процессе мокрого измельчения и смешивания указанных выше продуктов первоначально приготовленная водоугольная суспензия играет роль жидкой фазы. Полученная после мокрого измельчения и смешивания готовая водоугольная суспензия с зольностью не более 40% и низшей теплотой сгорания более 2500 ккал/кг направляется в емкости-хранилища (на рисунке не показано), откуда насосами подается на сжигание в котлы станции 5 для получения тепловой и (или) электрической энергии.
Техническая осуществимость и высокая экономически эффективность предлагаемого технологического комплекса подтверждена выполненными экспериментальными работами и разработанными на основе полученных результатов технологическими регламентами и технико-экономическими расчетами.
В таблице 1 представлена техническая характеристика угольного шлама (фильтр-кека) и промпродукта ОФ «Междуреченская».
Таблица 1
Наименование показателя
Единица измерения
Числовое значение
Среднее значение
Пределы изменения
угольный шлам
пром-продукт
угольный шлам
пром-продукт
Крупность
мм
0-0,5
0-100
±5
±5
Влажность
%
38
6
±10
±2
Зольность
%
45
27
±20
±5
Характеристика водоугольной суспензии, полученной из угольного шлама и смеси дробленого промпродукта и суспензии угольного шлама, представлена в таблице 2.
Таблица 2
Наименование показателя
Единица измерения
Числовое значение
ВУС из угольного шлама
ВУС из смеси дробленого промпродукта и суспензии угольного шлама
1
2
3
4
Крупность частиц в ВУС
мкм
0-500
0-250
Массовая доля твердой фазы
%
50
64
Зольность
%
62
42
Вязкость
мПа·с
237
588
Низшая теплота сгорания
ккал/кг
1500
2568
Стабильность
сутки
не более 3
не менее 30
Как видно из таблиц 1 и 2 предлагаемый технологический комплекс по переработке угля позволяет эффективно использовать угольный шлам (фильтр-кек) и промпродукт для получения ВУС, характеристики которой удовлетворяют требованиям прямого сжигания в котлах ТЭЦ.
В настоящее время разработан и реализуется рабочий проект заявленного технологического комплекса для условий обогатительной фабрики «Междуреченская» (г.Междуреченск, Кемеровская область) с получением ВУС и паровыми котлами, на которые подается приготовленная на основе отходов углеобогащения водоугольная суспензия.
Электрическая мощность вновь устанавливаемого турбогенератора составляет 1,5 MB.