Изобретение относится к термической переработке высокозольных и/или низкокалорийных топлив, преимущественно, отходов углеобогащения, и может быть использовано в угле-, сланцеперерабатывающих, нефтехимической отраслях промышленности, в энергетике, при энерготехнологичном использовании высокозольных и других низкокалорийных (низкосортных) топлив на электростанциях, и, одновременно, в строительстве (получение строительных блоков).

Известен способ термической переработки высокозольных топлив, например горючих сланцев, включающий пиролиз, выполняемый при помощи циркулирующего твердого носителя с образованием парогазовых продуктов и высокозольного остатка, сжигание последнего с образованием газовзвеси, постадийное разделение последней на циркулирующий твердый теплоноситель, возвращаемый на стадию пиролиза, газообразный сушильный агент, направляемый на стадию сушки, и золодымовую смесь, охлаждение этой смеси и разделение ее на выводимую из процесса золу и дымовые газы, при этом часть дымовых газов рециркулируют на стадию охлаждения золодымовой смеси, и концентрацию твердых частиц в охлажденной золодымовой смеси поддерживают путем изменения расхода рециркулируемых газов, а оставшуюся часть дымовых газов сжигают совместно с отработанным сушильным агентом, и температуру на стадии сушки поддерживают путем изменения расхода направляемых на сжигание дымовых газов [Патент РФ на изобретение N° 2118979, опубл. 20.09.1998].

Недостатками известного способа являются невозможность безотходной переработки высокозольного и низкосортного топлива, недостаточное количество выделяемой тепловой энергии, загрязненность окружающей среды.

Наиболее близким, по технической сущности к заявляемому способу, является способ технической переработки высокозольного твердого топлива, например, горючих сланцев, включающий сушку измельченного топлива отходящими дымовыми газами, нагрев высушенного топлива твердым теплоносителем с образованием парогазовой смеси и коксозольного остатка, сжигание последнего в потоке воздушного дутья с образованием газовзвеси, выделение из газовзвеси твердой фазы с возвратом ее на стадию нагрева в качестве твердого теплоносителя, разделение оставшейся газовзвеси на твердую фазу, с выводом ее в виде золы, и дымовые газы, с последующим возвратом дымовых газов на стадию сушки, при этом на стадию сжигания дополнительно подают часть твердой фазы, выделенной из потока газовзвеси, а перед подачей на стадию сжигания ее охлаждают до температуры 250-600°С [Патент РФ на изобретение 2088633, опубл. 27.08.1997].

К недостаткам известного способа относятся невозможность переработки низкосортных высокозольных отходов угольного производства, например, отходов углеобогащения, незначительное количество выделенной тепловой энергии, которую используют только на стадии сушки топлива, засорение окружающей среды.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа термической переработки высокозольного и/или низкокалорийного твердого топлива, с тем, чтобы путем введения новых операций и изменения условий проведения операций обеспечить безотходность производства в горной промышленности, максимальное выделение избытка тепловой энергии из перерабатываемого твердого топлива и использование ее для преобразования в иные виды энергии, в т.ч. в электрическую, получение твердого остатка в виде строительных блоков, улучшение экологии.

Поставленная задача решается тем, что в способе термической переработки высокозольного и/или низкокалорийного твердого топлива, включающем сушку твердого топлива отводимыми дымовыми газами, нагрев и сжигание высушенного топлива с образованием газовой смеси и твердого остатка, согласно изобретению предусмотрены следующие отличия:

- твердое топливо в виде шихты, преимущественно из отходов углеобогащения, формуют в пустотелые блоки;

- пустотелые блоки укладывают в штабеля на транспортерах;

- выполняют сушку блоков в сушильной установке;

- пустотелые блоки на транспортерах подают в зону нагревания разогретой туннельной печи;

- в зоне нагревания блоки нагревают постепенно до температуры воспламенения углерода (600°С и выше);

- после зоны нагревания блоки подают в зону горения туннельной печи;

- в зоне горения блоки выдерживают в течение 5-24 часов, в зависимости от состава шихты, при температуре 750-1200°С;

- избыток тепловой энергии, выделяемый в процессе выжигания углерода, отводят из зоны горения и утилизируют;

- выдерживают блоки в зоне остывания туннельной печи, в виде готовых строительных блоков,;

- после остывания, блоки выгружают из печи.

Предложенное формование пустотелых блоков из высокозольного и/или низкокалорийного твердого топлива в виде засоряющих окружающую среду отходов угольного производства, таких как порода, шихта, кек, с последующей их термообработкой позволяет безотходно перерабатывать эти отходы с получением готовых строительных блоков и при этом за счет сжигания углеродсодержащих веществ получать в значительных количествах тепловую энергию, которую можно направлять на обогрев зданий и сооружений, подогрев воды для горячего водоснабжения, получение в теплообменниках перегретого пара с целью подачи его на турбогенераторы для генерирования электроэнергии и на др. цели.

В конкретных вариантах выполнения заявляемого способа избыток тепловой энергии утилизируют в котлах-утилизаторах или при помощи теплообменников, причем одном из вариантов выполнения теплообменники вмонтированы в туннельную печь.

Способ выполняют следующим образом.

Пример 1

Шихту, например, отходы углеобогащения, с низким содержанием углерода, дегидрируют до влажности от 30-50% до 18-25%, формуют в пустотелые блоки, которые укладывают в штабеля на транспортерах и направляют в отдельно стоящий сушильный агрегат, в котором используют часть тепла, отводимого из зоны горения туннельной печи. После сушки шихты до влажности 2-6%о, блоки, уложенные в штабеля на транспортерах, подают, через зону загрузки, в разогретую туннельную печь, где они проходят зону нагревания, зону горения и зону остывания, при этом, в зоне нагревания блоки постепенно нагреваются до температуры 600°С и выше - температуры воспламенения углерода, откуда их отправляют в зону горения, где блоки выдерживают при температуре 750-1200°С на протяжении 5-24 часов (в зависимости от состава шихты). При этом в зоне горения необходимо поддерживать тепловой режим, необходимый для обжига пустотелых блоков -300 кКал/кг, поэтому избыток тепла (от 2000 кКал/кг до 2500 кКал/кг) отводят из зоны горения и утилизируют в виде дымовых газов в котлах- утилизаторах, или в теплообменниках с охлаждающей жидкостью или газом, вмонтированных в туннельную печь. Полученные блоки, в виде строительных блоков, через зоны остывания и выгрузки, выгружают из печи, а отведенную тепловую энергию, в виде горячих газов, жидкости или пара, подают для дальнейшего использования: обогрева зданий и сооружений, горячего водоснабжения, преобразования тепловой энергии в другие виды энергии, в т. ч. - электрическую, для других целей.

Пример 2

На обогатительной фабрике «Святоварваринская», для производства стеновых керамических блоков использовали отходы флотации с содержанием золы 76% и углерода - 24%, калорийность которых составляет 2500 кКал/кг. Для сушки и обжига сформованных пустотелых блоков необходимые расходы тепловой энергии составляют 300 кКал/кг, а образовавшаяся тепловая энергия после выжигания углерода из шихты - 2200 кКал/кг. Такое количество избыточной тепловой энергии не позволяет контролировать необходимый режим обжига, в результате чего возникла необходимость в отведении избытка тепла из зоны горения печи. Проведенные испытания способа показали, что отвод избытка тепловой энергии можно осуществлять как непосредственным отводом дымовых газов из зоны горения через специальное отверстие в корпусе печи, так и с помощью теплообменников с охлаждающей жидкостью или газом, при этом, жидкость или газ, проходя через теплообменник, нагреваются, отводя часть тепловой энергии из печи.