способ приготовления и сжигания угольно-водной суспензии

изобретение относится к области топливной энергетики, в частности, способам получения топлива на основе угля и воды, пригодного для длительного хранения, трубопроводной транспортировки и сжигания в различных установках, включая дизельные и газотурбинные.

известен способ приготовления угольно-водной суспензии (увс) для сжигания, включающий измельчение угля менее 200мкм (US 4377391,)

недостатком способа является высокий расход энергии.

известен способ получения угольно-водной суспензии, включающий измельчения угля, подачу воды и пластификатора (RU 2178454).

недостатком способа является недостаточно высокий энергетический потенциал топлива..

задачей настоящего изобретения является получение увс, обладающего высоким энергетическим потенциалом, экологической чистотой, низкой себестоимостью и широкой сферой применения.

поставленная задача решается за счет того, что способ приготовления и сжигания угольно-водной суспензии включает измельчение угля, подачу воды и пластификатора, воспламенение и сгорание, согласно изобретению угольно-водная суспензия состоит из (55-75)% угля, измельченного до фракции (0-2000) мкм, (42-20)% воды и (1-5)% пластификатора. в качестве пластификатора используют бурый уголь, каменноугольную смолу, шламы и другие отходы углеобогащения. воспламенение угольно-водной суспензии осуществляют с помощью плазмотрона, природного газа или жидкого топлива. в качестве жидкого топлива используют мазут.

заменяющий лист (правило 26)

в процессе приготовления угольно-водной суспензии лежит механохимическая активация, в ходе которой разрушается структура угля как природной «гopнoй» массы. уголь как бы распадается на отдельные органические и минеральные составляющие, но уже с активной поверхностью частиц твердой фазы. исходная вода также претерпевает ряд превращений, в результате чего образуется химически активная дисперсная среда, насыщенная компонентами ионного и катионного вида.

в процессе производства топливо может быть деминерализовано для снижения зольности до (0,5-1,5)% и использоваться вместо мазута и природного газа в качестве моторного топлива в газотурбинных и дизельных двигателях, в котлах, не оборудованных системами золоудаления.

способ реализуется в топочном устройстве, которое состоит из насоса питателя, в выходной патрубок которого подведен сжатый воздух. насос- питатель подает увс на поверхность сопловой камеры, где сжигается в кипящем слое. зажигание увс возможно с применением плазмотрона, природного газа и жидкого топлива. температура воспламенения составляет 450-650 ⁰ C, а температура горения составляет - 950-1150 ⁰ C.

важнейшей особенностью увс является возможность производства его со свойствами, задаваемыми потребителем, для конкретных, в том числе действующих агрегатов (котлов, печей и т.д.). оно может использоваться как энергетическое, так и технологическое топливо, например, в металлургии. закономерности горения увс существенно отличаются от традиционных видов топлива. дисперсная вода, выполняя роль промежуточного окислителя, практически на всех основных стадиях его горения активизирует поверхность частиц твердой фазы. поэтому воспламенение распыленных капель начинается не с воспламенения летучих

заменяющий лист (правило 26)

паров, а с гетерогенной реакции на их поверхности, в том числе с водой и водяным паром. активация поверхностных частиц капель приводит к снижению температуры воспламенения увс по сравнению с воспламенением угольной пыли: для топлив из антрацита - в два раза, из угля марок г и д - в 1,5-1,8 раза, а для топлив из бурых углей она снижается до 300-325 ⁰ C.

воспламенение увс начинается сразу после его распыления, т.е. до испарения существенной доли массы дисперсной среды. процесс горения увс характеризуется высокой полнотой выгорания топлива (98-99,7)%, малым избытком воздуха (3-7)%. в связи с особенностями процесса горения, протекающими в полувосстановительной среде при относительно высоких концентрациях водяного пара, топливо сгорает без выбросов продуктов монооксида углерода, вторичных углеродов, сажи и канцерогенных веществ. резко сокращается образование выбросов твердых частиц микронных фракций (до 80-95%),cepы (до 70-85%) и оксидов азота (до 80-90%). существенное снижение выбросов оксидов азота при сжигании увс обусловлено более низкой температурой в зоне горения, не превышающей 1000-1050 ⁰ C. применение низкосернистого угля

(содержание серы не более 0,5%) для приготовления увс обеспечивает уменьшение образование сернистого ангидрида дымовых газах. кроме того, использование увс позволяет с большей эффективностью улавливать оксиды серы.

предлагаемая угольно-водяная суспензия обладает всеми технологическими свойствами жидкого топлива: транспортируется в авто- и железнодорожных цистернах, по трубопроводам, в танкерах и наливных судах, хранится в закрытых резервуарах, сохраняет свои свойства при длительном хранении и транспортировании, взрыво- и пожаробезопасно.

заменяющий лист (правило 26)

стоимость увс, готовой для прямого использования, в расчете на одну тонну условного топлива, ниже стоимости мазута в 2-4 раза и не превышает 30% цены исходного угля на месте его добычи.

таким образом, предложенный способ приготовления и сжигания угольно-водяной суспензии существенно снижает эксплуатационные затраты и повышает эффективность использования угля как источника энергии.

заменяющий лист (правило 26)