Топливный брикет и способы получения брикетов

Изобретение относится к технологии производства брикетированного горючего и может быть применено для коммунально-бытовых нужд, в металлургической и хим индустрии. Суть изобретения: для увеличения водоустойчивости и термопрочности топливный брикет на базе термообработанной консистенции размельченного углеродного горючего и связывающего в виде лигносульфоната либо мелассы и нефтяной спекающей добавки с температурой размягчения 140-170 либо >250oС содержит 1-10% нефтяной спекающей добавки, 1-10% лигносульфоната либо мелассы и до 100% углеродного горючего, избранного из угля, кокса, отходов углеродных электродов либо их консистенции.

Описан также метод получения брикетов, включающий смешивание размельченного углеродного горючего, избранного из угля, кокса, отходов углеродных электродов либо их консистенции, 1-10 мас.% порошка нефтяной спекающей добавки с температурой размягчения 140-170 либо >250oС. Потом с 1-10 мас.% лигносульфоната либо мелассы брикетируют смесь при 30-60 ip камера, термическую обработку брикетов ведут при температуре на 5-10oС выше температуры размягчения нефтяной спекающей добавки с следующим остыванием брикетов.

Описан также метод получения брикетов, включающий нагрев размельченного углеродного горючего, смешение нагретого углеродного горючего со связывающим - лигносульфонатом либо мелассой 1-10 мас.% и остатком нефтепереработки, брикетирование консистенции и следующее остывание брикетов, при всем этом в качестве остатка нефтепереработки употребляют 1-10 мас.% порошка нефтяной спекающей добавки с температурой размягчения 140-170 либо >250oС, нагревают размельченное углеродное горючее до температуры выше на 5-10oС температуры размягчения нефтяной спекающей добавки, брикетируют подогретую смесь при 30-60 МПа. Охлаждают брикеты методом смешивания их с начальным размельченным углеродным топливом с следующим разделением брикетов и размельченного углеродного горючего.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к технологии производства брикетированного горючего пресс гранулятор и может быть применено для коммунально-бытовых нужд, в металлургической и хим индустрии (при производстве чугуна, стали, цветных металлов, ферросплавов, фосфора, карбида кальция и др.).

Известен топливный брикет, включающий в мас.%: мелассу 4-10, кубовые остатки нефтепереработки с температурой плавления 50-70oС 0,2-0,7 и углеродное горючее из группы: угольная мелочь, угольный шлам, антрацитовый штыб либо их консистенции до 100 (RU 2149889, С 10 L 5/16, 27.05.2000). Недочетом известного состава брикета будет то, что брикеты имеют недостаточную водоустойчивость и достаточно существенно понижают механическую крепкость после нагревания их в инертной среде при температуре >500oС. Эти недочеты наращивают издержки на хранение брикетов и ограничивают применение их в хим индустрии.

Известен метод получения брикетированного горючего, включающий нагрев размельченного углеродного горючего, избранного из антрацита, угольной мелочи, угольного кокса при температуре менее 120oС, смешение его в закрытом аппарате с 5-30 мас.% водянистого лигносульфоната, в который может быть добавлено 0,1-1 мас.% нефтяного дегтя, прессование консистенции с влажностью 2,5-6% в брикеты, нагрев брикетов при 200-400oС (GB 1047449, C 10 L 5/20, 02.11.1966). Приобретенные брикеты владеют низкой дымностью и неплохой термоустойчивостью. Недочетами этого брикета являются недостаточно высочайшая гидростойкость и приметное понижение их механической прочности после нагрева в инертной среде при температуре >500oС, что увеличивает издержки на хранение брикетов и не позволяет отлично их использовать в металлургических процессах.

Известен метод получения топливных брикетов, включающий смешивание размельченного горючего, избранного из угля, антрацитового штыба, полукокса либо коксовой мелочи с 2-6 мас.% порошка нефтяной спекающей добавки (высокоплавкого асфальтового концентрата, получаемого на третьей стадии деасфальтизации гудронов) с температурой размягчения 180-250oС, введение в смесь 4-7 мас.% связывающего - низко- либо среднеплавкого нефтяного остатка, термическую обработку консистенции при 50-70oС в течение 20-30 минут и следующее брикетирование консистенции (SU 261364, С 10 L 5/10, 13.01.1970).

Узнаваемый метод обеспечивает получение сырых брикетов и коксобрикетов с завышенной механической прочностью при истирании в барабане. Недочетами узнаваемых брикетов и метода являются недостающая гидростойкость брикетов и недостающая их механическая крепкость после нагрева в инертной среде при температуре >500oС. Эти недочеты наращивают издержки на хранение и транспорт брикетов. Более близким является топливный брикет на базе термообработанной консистенции, включающий в мас.%: связывающее - лигносульфонат либо мелассу 2-7, остаток нефтепереработки (нефтешлам, отработанное машинное масло, парафиновый гач) 1-6 при общем содержании связывающего 10-32 и размельченное углеродное горючее, выбранное из коксовой, угольной мелочи, угольного шлама либо их консистенции до 100.

Метод получения топливных брикетов включает смешение размельченного углеродного горючего, избранного из коксовой либо угольной мелочи, угольного шлама либо их консистенции со связывающим - лигносульфонатом либо мелассой и остатком нефтепереработки при содержании связывающего 10-32 мас.%, брикетирование консистенции при 1-30 МПа, термическую обработку (сушку) брикетов при температуре <300< SUP> С и следующее остывание брикетов (RU 2130047, С 10 L 5/02, 10.05.1999). Недочетом известного состава брикетов и метода их получения будет то, что брикеты имеют недостаточную водоустойчивость, что увеличивает издержки на их хранение и транспорт, и недостаточную механическую крепкость после нагрева их в инертной среде при температуре >500oС, что ограничивает их действенное применение в химии и металлургии.

Задачей изобретения является получение брикетов с завышенной водоустойчивостью и механической прочностью, сохраняемой после нагрева брикетов при температуре более 500oС. Намеченная цель достигается тем, что предложен топливный брикет на базе термообработанной консистенции, включающей, мас.%: нефтяную спекающую добавку с температурой размягчения 140-170 либо >250oС 1-10, лигносульфонат либо мелассу 1-10 и размельченное углеродное горючее, выбранное из угля, кокса, отходов углеродных электродов либо их консистенций до 100.

Намеченная цель достигается также 2-мя вариациями методов получения предложенного состава топливных брикетов. По первому варианту метод получения топливных брикетов включает смешивание размельченного углеродного горючего, избранного из угля, кокса, отходов углеродных электродов либо их консистенций, с порошком нефтяной спекающей добавки с температурой размягчения 140-170 либо >250oС 1-10 мас.% и со связывающим - лигносульфонатом либо мелассой 1-10 мас.%, брикетирование консистенции при 30-60 МПа, термическую обработку брикетов при температуре выше на 5-10oС температуры размягчения нефтяной спекающей добавки и следующее остывание брикетов. По второму варианту метод получения топливных брикетов включает нагрев размельченного углеродного горючего, избранного из угля, кокса, отходов угольных электродов либо их консистенций, до температуры выше на 5-10oС температуры размягчения нефтяной спекающей добавки, смешивание нагретого горючего со связывающим - лигносульфонатом либо мелассой 1-10 мас.% и с порошком нефтяной спекающей добавки с температурой размягчения 140-170oС и поболее 250oС 1-10 мас.%, брикетирование нагретой консистенции при 30-60 МПа и следующее остывание брикетов; остывание брикетов может осуществляться методом смешивания их с начальным размельченным углеродным топливом с следующим разделением брикетов и размельченного углеродного горючего.

Когда смесь из размельченного углеродного горючего и нефтяной спекающей добавки (НСД) с лигносульфонатом либо мелассой разогреваются до температуры на 5-10oС выше температуры размягчения нефтяной спекающей добавки, то нефтяная спекающая добавка становится подвижной, вода, содержащаяся в лигносульфонате либо мелассе, отчасти испаряется, возникают исходные признаки их пиролиза и выходит текучая высокоадгезивная смесь, которая, с одной стороны, отлично распределяется меж поверхностями частиц углеродного горючего и делает с ними после остывания механически крепкий, водостойкий брикет. С другой стороны, при нагреве конкретно такового брикета при температуре более 500oС в инертной среде происходит окончательное испарение воды из лигносульфоната либо мелассы и их кооперативный пиролиз с нефтяной спекающей добавкой и спекание с углеродным топливом. Это приводит к сохранению высочайшей прочности брикета при нагревании до температуры более 500oС в инертной среде.

В предложенном брикете и методах получения топливных брикетов применена нефтяная спекающая добавка в виде порошка с температурой размягчения по КИШ 140-170oС либо >250oС, характеристики которой описаны в А.И. Ольфер, Ю.И. Нешин и др. "Промышленные коксования угольной шихты пониженной спекаемости с нефтяной спекающей добавкой НСД-2, ж. "Кокс и химия", М., 1990, 10, с. 10-12; Ю. С. Васильев, И. Д. Дроздник и др., Применение нефтяных спекающихся добавок в шихтах для коксования, ж. "Кокс и химия", М., 1989, 12, с. 4-6.

Нефтяная спекающая добавка с температурой размягчения по КИШ 140-170oС позволяет получить водостойкие брикеты с достаточной механической прочностью при сжигании их на колосниковых решетках топок, другими словами при использовании брикетов для бытовых и коммунальных нужд. При изготовлении таких брикетов затрачивается сравнимо маленькое количество тепла, что понижает издержки на их изготовка. Нефтяная спекающая добавка с температурой размягчения по КИШ >250oС, хотя и определит сравнимо огромные издержки тепла, но при всем этом позволяет получать водостойкие, сохраняющие высшую механическую крепкость брикеты при нагреве их при температуре более 500oС в инертной среде. Конкретно это свойство брикетов позволяет отлично их использовать в доменном, ферросплавном производстве, при изготовлении фосфора и карбида кальция.

Употребляют составляющие со последующими чертами:

Нефтяная спекающая добавка (НСД): ситовый состав 0-2 мм, влага рабочая 8-10%, зольность 0,8-3%, сернистость 2-2,67%, выход летучих веществ 20-35%, спекающая способность по Рога 23-41 ед., температура размягчения по КИШ 140-170oС либо более 250oС.

Угольная мелочь: ситовый состав 0-8 мм, влага рабочая 8-16%, зольность 8-30%, сернистость 0,3-2%, выход летучих веществ 0,5-45%, теплотворная способность 1500-8000 ккал/кг.

Отходы производства углеродных электродов: ситовый состав 0-8 мм, влага 2-15%, зольность 0,9-28%, содержание углерода 60-97%, выход летучих веществ 0,1-8%, теплотворная способность 7000-7800 ккал/кг.

Коксовая мелочь: ситовый состав 0-8 мм, влага рабочая 5-20%, зольность 7-20%, сернистость 0,3-2%, выход летучих веществ 0,5-7%, теплотворная способность 6200-7000 ккал/кг.

Лигносульфонат на натриевом, калиевом и амониевом основании: концентрация сухого вещества 40-55%, большая масса 1,08-1,27 т/м3. Меласса - отход производства сахара: концентрация сухого вещества 30-52%, большая масса 1,08-1,26 т/м3.

Вариант 1

Пример 1. Употребляют последующие составляющие: угольную мелочь с влажностью 10% 94,7 кг, НСД с влажностью 10% и температурой размягчения по КИШ 140oС 1кг, лигносульфонат с концентрацией сухих веществ 40% 43 кг. Угольную мелочь и порошок НСД за ранее перемешивают, зачем дозировано подают в приемную воронку, находящуюся у входного торца двухвального смесителя непрерывного деяния, а лигносульфонат в виде брызг подают во вторую приемную воронку, находящуюся на 1/4 длины от входного торца смесителя, при всем этом происходит смешивание консистенции угольной мелочи и НСД с лигносульфонатом. Полученную смесь с температурой среды из смесителя подают на вальцевый пресс для топливного брикета, где ее при 30 МПа брикетируют, а брикеты подают в термокамеру, где создают их термическую обработку при 150oС в течение 60 мин (это на 10oС выше температуры размягчения НСД), жаркие брикеты охлаждают при температуре окружающего воздуха в бункере. Приобретенные брикеты в виде круглой линзы поперечником 40,5 мм и высотой 26-32 мм имеют влажность 1%, высшую водоустойчивость (не понижается механическая крепкость при замачивании брикетов в воде на 48 ч), теплотворную способность 6500 ккал/кг, термопрочность, которая характеризуется высочайшей механической прочностью на сбрасывание (86-90%) после прокаливания брикетов без доступа воздуха при 600oС в течение 30 мин (это более чем на 18% выше, чем в известном методе). Брикеты содержат составляющие в последующем соотношении, мас.%: нефтяная спекающая добавка 1; лигносульфонат 2; угольная мелочь 97.

Пример 2. По примеру 1, но заместо лигносульфоната употребляется меласса. При всем этом получают брикет, по форме, размерам и свойствам аналогичный приобретенному в примере 1, со последующим соотношением компонент, мас.%: нефтяная спекающая добавка 1; меласса 2; угольная мелочь 97.

Пример 3. Употребляют последующие составляющие: коксовую мелочь с влажностью 20% 76,8 кг, НСД с влажностью 10% 8,7 кг и температурой размягчения по КИШ 340oС, лигносульфонат с концентрацией сухих веществ 55% 14,5 кг. Коксовую мелочь и порошок НСД за ранее соединяют, зачем их дозировано подают в приемную воронку, находящуюся у входного торца двухвального смесителя непрерывного деяния, а лигносульфонат в виде брызг подают во вторую приемную воронку, находящуюся на 1/4 длины от входного торца смесителя. Полученную смесь из смесителя при температуре среды подают на вальцевый пресс, где ее брикетируют при 60 МПа, и брикеты подают в термокамеру, где проводят их термическую обработку при 350oС (на 10oС выше температуры размягчения НСД) в течение 15 мин. Жаркие брикеты охлаждают при температуре среды. Приобретенные брикеты в виде круглой линзы поперечником 40,5 мм и высотой 26-32 мм имеют влажность 1%, водоустойчивость (не понижается механическая крепкость брикетов после замачивания в воде в течение 48 ч), теплотворную способность 6300 ккал/кг, термопрочность, которая характеризуется высочайшей механической прочностью на сбрасывание (87-92%) после прокаливания брикетов без доступа воздуха при 600oС в течение 30 мин (это более чем на 20% больше чем, в известном методе).

Брикеты содержат составляющие в последующем соотношении, мас.%: нефтяная спекающая добавка 10; лигносульфонат 10; коксовая мелочь 80.

Пример 4. По примеру 1, но НСД имеет температуру размягчения 170oС, заместо лигносульфоната употребляется меласса, а заместо коксовой мелочи смесь в равном соотношении коксовой мелочи и маленького отхода углеродных электродов. Термическую обработку брикетов ведут при 175oС (на 5oС выше температуры размягчения НСД) в течение 50 мин. Брикеты по форме, размерам и свойствам подобные брикетам из примера 1, содержат составляющие в последующем соотношении, мас.%: нефтяная спекающая добавка 10; меласса 10; смесь маленького отхода углеродных электродов с коксовой мелочью 80.

Вариант 2.

Пример 5. Употребляют последующие составляющие: угольную мелочь с влажностью 8% 97,1 кг, лигносульфонат 1,9 кг, НСД с влажностью 8% и температурой размягчения 140oС 1 кг. Угольную мелочь шнековым питателем подают в вихревую камеру резвого нагрева, где ее нагревают до 150oС (на 10oС выше температуры размягчения НСД), куда также подают теплоноситель в виде дымовых газов с температурой 300-320oС. Угольную мелочь из вихревой камеры через теплоизолированный циклон подают в теплоизолированный смеситель непрерывного деяния. В смеситель питателем-дозатором подают порошок НСД и лигносульфонат, где они перемешиваются в течение 3 мин. Смесь после смешивания с температурой 130-140oС подают на вальцевый пресс, где ее брикетируют при 30 МПа. Брикеты, выходящие из пресса, охлаждают в бункере готовых брикетов при температуре окружающего воздуха. Приобретенные брикеты в виде круглой линзы поперечником 40,5 мм и высотой 26-32 мм имеют влажность 1%, теплотворную способность 6500 ккал/кг; водоустойчивость (брикеты не понижают механическую крепкость после замачивания в воде на 48 ч), термопрочность, которая характеризуется высочайшей механической прочностью на сбрасывание (88-89%) после нагрева брикетов в инертной среде при 600oС в течение 30 мин (это выше на 18%, чем в известном методе).

Брикеты содержат составляющие в последующем соотношении, мас.%: лигносульфонат 1; нефтяная спекающая добавка 1; угольная мелочь 98.