Автотермическая переработка угля в кипящем слое с комбинированным производством энергоносителей

• Автор: Логинов, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 194 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Анализ состояния работ в области технологий переработки

1.1 Ранние зарубежные технологии

1.1.1 Карбонизация угля в вертикальных печах Лурги

1.1.2 Слоевая газификация угля с прямым дутьем

1.1.3 Технология пиролиза ЬиГКиИаБ

1.1.4 Газификация угля в псевдоожиженном слое

1.1.5 Пылеугольная газификация

1.2 Отечественные разработки в области переработки угля

1.2.1 Скоростной пиролиз бурого угля

1.2.2 Установки с твердым теплоносителем
1.2.3 Термоконтактное коксование угля
1.3 Современные технологии
1.3.1 Карбонизация угля в кольцевой подовой печи
1.3.2 Коксование угля на движущейся колосниковой
решетке
1.3.3 Карбонизация угля по технологии С1гсосЬаг
1.3.4 Технология термической переработки угля
ТЕРМОКОКСС
1.4 Выводы и постановка задачи исследования
2 Исследование закономерностей карбонизации одиночной частицы бурого угля
2.1 Физическая модель карбонизации угольных частиц
2.2 Экспериментальное исследование тепломассообмена при карбонизации угольной частицы
4 Технология карбонизации углей с высоким содержанием летучих веществ ТЕРМОКОКСКС
2.3 Выводы и рекомендации по интенсификации процесса
карбонизации угольных частиц 3 Экспериментальное исследование процесса карбонизации угля в кипящем слое
3.1 Экспериментальная установка
3.2 Методика проведения экспериментов
3.3 Исследование процесса карбонизации углей низкой степени метаморфизма
3.3.1 Исследование карбонизации узких фракций угля марки 2Б
3.3.2 Исследование карбонизации полифракционного угля марки 2Б
3.4 Исследование процесса карбонизации угля марки ЗБ
3.5 Гравигационное обогащение обогатимых углей в процессе карбонизации
3.5.1 Исследование карбонизации угля марки 2Б Багануурское месторождение, Монголия
3.5.2 Исследование карбонизации отсева угля марки Д Черногорского месторождения
4.1 Предпосылки для разработки новой технологии
4.2 Разработка технологии карбонизации угля в кипящем слое ТЕРМОКОКСКС
5 Обобщение результатов опытнопромышленной апробации технологии на установке для комбинированного производства тепловой энергии и термококса на базе котла с кипящим слоем
5.1 Опытнопромышленной установка на базе типового котла для сжигания угля
5.2 Технологический режим карбонизации Березовского
бурого угля и основные результаты промышленных
экспериментов
5.3 Экологические аспекты опытнопромышленной апробации технологии ТЕРМОКОКСКС
5.4 Промышленное использование технологии ТЕРМОКОКСКС
5.5 Экономическая оценка эффективности технологии ТЕРМОКОКСКС
Заключение
Список использованных источников


Альтернативным решением проблемы получения углеродных восстановителей для металлургии является термическая переработка некоксующихся энергетических углей. Из литературы достаточно давно известно, что в результате термической обработки (различных вариантов пиролиза и частичной газификации) из некоксующихся углей можно получать твёрдые облагороженные топлива с высоким содержанием углерода и смолу, требующую дальнейшей переработки. В этих технологиях большая часть углерода органической массы твёрдого топлива (от до %) концентрируется в твёрдом остатке; здесь же сосредоточена и вся минеральная часть топлива. Карбонизация является технологией термического превращения угля в твердый остаток с высоким содержанием углерода. Таким образом, данный термин нацелен в первую очередь на твердый продукт технологии. В принципе окислительная карбонизация включает в себя целый спектр физико-химических процессов, являющихся базовыми в одноименных технологиях: сушка, пиролиз, газификация и горение. В то же время эта технология вполне может считаться «частичной газификацией угля», имея в виду с одной стороны превращение значительной части горючей массы угля в газ, а с другой стороны - неполное превращение в газ углеродной части исходного угля. Очевидно, что термин «газификация» ориентирован на газовый продукт технологии. Таким образом, можно считать, что эти два наименования - в значительной мере эквивалентны, поэтому только по соображениям краткости чаще будем использовать термин карбонизация, кроме того, отдавая тем самым некоторый приоритет уникальному твердому продукту - термококсу. Практически все промышленно освоенные технологии карбонизации угля базируются на применении аллотермических аппаратов с нагревом угля через стенку или при контакте с внешним теплоносителем - дымовыми газами, твердым теплоносителем (чаще всего это уже карбонизированный уголь) или обоими видами теплоносителя. Непременным атрибутом аллотермических процессов является их экологическая опасность, обусловленная большим количеством побочных продуктов, их токсичностью и сложностью утилизации. Побочные продукты термического разложения включают как газообразные компоненты, так и жидкие (смолистые) вещества, загрязненные твердыми включениями. Было разработано и реализовано несколько технологических схем с использованием внешнего теплоносителя: шахтные печи с газообразным теплоносителем, вращающиеся барабанные печи с газообразным и твердым теплоносителем, термообработка в кипящем слое, тоннельные печи и др. Наиболее совершенными аппаратами в первой половине -го века были многозонные вертикальные печи Лурги, разработанные в Германии до начала второй мировой войны и широко использовавшиеся во многих странах, в том числе до -х годов в России (Ангарский коксогазовый завод и Черемховский завод полукоксования) []. Действующие печи Лурги сохранились в Польше и Австралии. В России на Ленинск-Кузнецком заводе полукоксования до настоящего времени эксплуатируются шахтные печи Пинча- ближайшего прототипа печи Лурги. В печах Лурги в качестве сырья используется только крупнокусковое топливо - каменные угли класса - мм, буроугольные и торфяные брикеты. Использование мелкозернистого топлива или термически непрочных углей в печах Лурги невозможно. Это обусловлено тем, что в зону сушки и полукоксования необходимо подвести достаточно большое количество теплоносителя. Скорость движения газа в фильтрующей загрузке достаточно велика - до 0,5 м/с в зоне коксования и до 2,5 м/с в зоне сушки, и поэтому важна хорошая газопроницаемость слоя. Попытки использовать шахтные печи для полукоксования термически непрочных углей Канско-Ачинского угольного бассейна не дали положительного результата. Производительность печи уменьшалась вдвое и более, вследствие терморазрушения угля нарушалось нормальное газораспределение, и качественный кокс получить не удавалось []. Невозможность переработки сырья широкого фракционного состава, а также требования к его термической прочности являются существенным ограничением применения данной технологии.