Комплекс для переработки твердых топлив и их отходов

 

Полезная модель относится к средствам для переработки твердых топлив и их отходов с целью получения из них широкого спектра продуктов, в частности, тепла, электроэнергии, синтетических моторных топлив и компонентов строительных материалов. Комплекс для переработки твердых топлив и их отходов включает модуль подготовки сырья, паротурбогенератор, фильтр, первый и второй градиентные сепараторы. Комплекс оснащен газогенератором, котлом-утилизатором, блоком утилизации, а также бойлером, причем входы газогенератора соединены с выходами модуля подготовки сырья и первого градиентного сепаратора, а выход - с входом котла утилизатора, первый выход которого связан с паротурбогенератором, а второй - со вторым градиентным сепаратором, выходы которого связаны с входами блока утилизации, фильтра, бойлера, вход которого также связан с выходами блока утилизации и фильтра, выход бойлера связан с входом блока разделения, при этом комплекс дополнительно оснащен последовательно соединенными первым реактором Фишера-Тропша, первым блоком сепарации, вторым реактором Фишера-Тропша, вторым блоком сепарации, сепаратором для выделения бензиновой фракции и реактором каталитического реформинга для получения высокооктанового бензина, при этом выход блока разделения связан с входом первого реактора Фишера-Тропша. Техническим результатом настоящей полезной модели является разработка комплекса, обеспечивающего высокопроизводительную переработку твердых топлив широкого спектра наименований и их отходов с получением широкого спектра продуктов. 1 ф-лы, 1 илл.

Полезная модель относится к средствам для переработки твердых топлив и их отходов с целью получения из них широкого спектра продуктов, в частности, тепла, электроэнергии, синтетических моторных топлив и компонентов строительных материалов.

Известен комплекс для переработки мелкофракционных концентратов, содержащий приемный бункер для загрузки перерабатываемого сырья и подачи насосом воды для ее смешивания с сырьем для образования пульпы, которая подается транспортными системами на первый гидравлический грохот. Откалиброванное на грохоте пульпообразное сырье по пульпопроводу, проходное сечение которого регулируется заслонками, поступает в отстойник, в приемном бункере которого накапливается и постепенно осаждается твердая фаза гидросмеси (твердые частицы концентрата и самородные частицы выделяемого материала). Жидкая фаза, переливаясь через края приемного бункера, поступает в сгуститель. Осадок твердой фазы гидросмеси, подают в центробежный концентратор, в котором происходит обогащение твердой фазы гидросмеси, которая затем подается на магнитножидкостный сепаратор, где осуществляется разделение смеси на полезные минералы и отходы, которые раздельно подаются на транспортирующие устройства, к модулям складирования или последующей обработки.

(см. патент РФ, 2174448, кл. B03B 7/00, 2001 г.).

В результате анализа выполнения известного комплекса необходимо отметить, что его выполнение позволяет обеспечить разделение компонентов на полезные минералы и отходы, однако выполнение комплекса не предусматривает дальнейшего использования полученных продуктов, что снижает его функциональные возможности, а, следовательно, и область применения. Необходимо также отметить, что при подаче сырья в приемный бункер, смешивание его с водой и дальнейшая подача на грохот не позволяют достаточно полно измельчить сырье, особенно, если оно сильно слежалось, что резко сокращает выход целевого продукта и приводит к необходимости повторной подачи сырья на грохот, а это снижает производительность обработки.

Известен комплекс для переработки отходов твердых горючих ископаемых, включающий флотационный агрегат, связанный первым выходом с грохотом, а вторым - с первым сепаратором. Грохот также связан с входом второго сепаратора. Выходы сепараторов связаны с входом грохота, выход которого связан с входом агрегата сушки. Выход агрегата сушки связан с входом измельчителя, а выход измельчителя - с третьим сепаратором, который имеет возможность соединения посредством транспортных систем с модулем хранения и использования органических компонентов, с модулем складирования полученного минерального (угольного) концентрата, с агрегатом гранулирования или брикетирования полученного угольного концентрата, который имеет возможность соединения с модулем хранения сортового топлива и/или с агрегатом для получения из сортового топлива электроэнергии и тепла.

При функционировании комплекса сырье транспортером подают в приемную емкость флотационного агрегата. В результате проведения флотации шлама на выходе получают два продукта: флотационный концентрат и отходы флотации. С флотационной машины полученный концентрат поступает на грохот, где подвергается грохочению по заданному классу крупности и калибруется по размерам, после чего кондиционная часть сырья поступает на агрегат сушки. В процессе флотации и грохочения сырья отходы флотации и грохочения поступают соответственно в первый и второй сепараторы. В сепараторах (гидросепараторах) осуществляется разделение воды и отходов флотации и грохочения. Очищенная в гидросепараторах вода сливается в гидросистему или направляется в магистрали комплекса для осуществления его функционирования. Отходы флотации и грохочения подаются на вход грохота для дальнейшей их переработки.

В качестве агрегата сушки в комплексе используется вихревая сушилка, содержащая вихревую камеру со шнековым питателем на входе, подающим сырье на сушку в полость камеры. Сушка осуществляется газом - теплоносителем, подаваемым в полость камеры тангенциально и рассредоточенно по ее длине, в результате чего в полости камеры образуются газоугольные закрученные вихревые потоки, причем основная часть угольной взвеси концентрируется в периферийном потоке, который выводится из полости камеры и обезвоженный шлам подается в измельчитель. В качества измельчителя в данном комплексе используется мельница-дробилка, в которой осуществляется доизмельчение шлама с ликвидацией имеющихся сростов. Охлажденный измельченный углешлам подхватывается потоком дымовых газов и подается на третий пневмогравитационный электростатический сепаратор, где осуществляется разделение высушенного и измельченного шлама на органическую и минеральную составляющие. Данный сепаратор содержит бункер для загрузки сепарируемого материала, откуда материал подают в технологическую камеру, в которой размещены высоковольтные электроды. В процессе трения друг о друга частиц углешлама в технологической камере, они получают электрический заряд, причем минеральная составляющая шлама заряжается отрицательно, а органическая - положительно, в результате чего частицы угля отклоняются к одному электроду, а минеральные частицы - к другому, то есть осуществляется разделение минеральной и органической частей шлама. Разделенные компоненты через выходные патрубки выводятся из технологической камеры. В зависимости от заданной схемы управления комплексом минеральный компонент может быть подан на модуль складирования и/или на агрегат гранулирования. Органический компонент шлама подается на модуль хранения органических компонентов.

На агрегате гранулирования и брикетирования осуществляется гранулирование и/или брикетирование минерального компонента, после чего готовый продукт поступает в зависимости от заданного цикла работы комплекса на модуль хранения сортового топлива или в агрегат (например, теплоэлектрогенератор) для получения электрической и тепловой энергии при его сжигании. В теплоэлектрогенераторе в процессе сгорания топлива оно превращается в генераторный газ и подается на двигатель внутреннего сгорания, который является приводом электрогенератора. Охлаждающая двигатель внутреннего сгорания вода используется как теплоноситель в системах обогрева помещений

(см. патент РФ на полезную модель 52740, кл. B03B 7/00, 2006 г.) - наиболее близкий аналог.

В результате анализа известного решения необходимо отметить, что конструкция данного комплекса позволяет получить из минеральной составляющей отходов топливо, путем его коагулирования и/или брикетирования, а из органической составляющей - сырье для широкой гаммы материалов, например, строительных. Весьма существенным является также и то, что конструкция комплекса обеспечивает возможность переработки (сжигания) полученного топлива для получения электроэнергии и питания ей потребительских сетей, а полученное при охлаждении турбогенератора тепло (горячая вода) используется для отопления помещений. Все это позволяет обеспечить полную утилизацию шламовых отходов с использованием всех их компонентов, обеспечить теплом и электроэнергией как сам комплекс, так и расположенные вблизи него потребители электроэнергии и тепла. Однако, он, как и приведенный выше, характеризуется невысокими технологическими возможностями, невысокой производительностью.

Техническим результатом настоящей полезной модели является разработка комплекса, обеспечивающего высокопроизводительную переработку твердых топлив широкого спектра наименований и их отходов с получением широкого спектра продуктов.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в комплексе для переработки твердых топлив и их отходов, включающий модуль подготовки сырья, паротурбогенератор, фильтр, первый и второй градиентные сепараторы, новым является то, что комплекс оснащен газогенератором, котлом-утилизатором, блоком утилизации, а также бойлером, причем входы газогенератора соединены с выходами модуля подготовки сырья и первого градиентного сепаратора, а выход - с входом котла утилизатора, первый выход которого связан с паротурбогенератором, а второй - со вторым градиентным сепаратором, выходы которого связаны с входами блока утилизации, фильтра, бойлера, вход которого также связан с выходами блока утилизации и фильтра, выход бойлера связан с входом блока разделения, при этом комплекс дополнительно оснащен последовательно соединенными первым реактором Фишера-Тропша, первым блоком сепарации, вторым реактором Фишера-Тропша, вторым блоком сепарации, сепаратором для выделения бензиновой фракции и реактором каталитического реформинга для получения высокооктанового бензина, при этом выход блока разделения связан с входом первого реактора Фишера-Тропша.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых представлена схема комплекса для переработки твердых топлив и их отходов.

Комплекс для переработки твердых топлив и их отходов содержит модуль 1 подготовки сырья, в качестве которого используются бурые и/или каменные угли, их отходы, торф. Подготовка сырья может быть осуществлена различным образом, но наиболее предпочтительно в данном модуле получать в качестве исходного продукта водоуглеродосодержащую топливную суспензию (ВУС). Для приготовления ВУС модуль содержит установленные в технологическую цепочку и связанные транспортирующими системами сырьевой бункер для приема и дозированной выдачи сырья, измельчающие агрегаты, например, последовательно установленные молотковую дробилку и параболическую виброимпульсную мельницу, смеситель, микроизмельчительную мельницу и накопительную емкость для ВУС. Выполнение данного модуля может быть аналогично приведенному в описании к патенту РФ 2312889. В состав модуля 1 входит блок 2, связанный с модулем 1 и предназначенный для предварительной термообработки торфа и/или бурых углей Блок 2 может быть выполнен различным образом, например, в виде проходной печи, выход которой связан с сырьевым бункером (не показан) модуля 1. Выходным устройством модуля 1 является накопительная емкость (не показана), в которую поступает приготовленная в модуле 1 ВУС. Выход модуля 1 (накопительной емкости) связан с газогенератором 3. В качестве используемого в настоящем комплексе газогенератора может быть использована широкая гамма газогенераторов, но преимущественно, струйно-вихревой газогенератор. Конструкции и принцип работы таких газогенераторов известны специалистам и не требуют дополнительных пояснений. Для обеспечения оптимальной работы газогенератора 3 к нему подведена линия подачи воздуха, в которой смонтирован первый градиентный сепаратор 4, один из выходов которого связан с камерой сгорания газогенератора, а другой - с атмосферой. Первый градиентный сепаратор является стандартным. Выход газогенератора 3 связан с котлом-утилизатором 5, оснащенным пароперегревателем для охлаждения генераторного газа и получения пара. Один из выходов котла-утилизатора 5 (по которому отводится генераторный газ) связан со вторым градиентным сепаратором 6, а второй, предназначенный для отвода пара - с паротурбогенератором 7, предназначенным для выработки электроэнергии и тепла. Котел-утилизатор и паротурбогенератор являются стандартными.

Первый выход градиентного сепаратора 6 связан с бойлером 8, предназначенным для охлаждения генераторного газа и выработки тепла, второй - с модулем 9 приема и утилизации NH3 , CO2, H2S, а третий - с динамическим фильтром 10 для осаждения золы и накопления ее в бункере 11 с последующей выдачей на получение строительных материалов, например, керамического кирпича. Утилизация NH3, CO2, H2 S в модуле 9 осуществляется традиционными способами, которые широко используются в промышленности для этих целей.

Газовые выходы модуля 9 и фильтра 10 связаны с входом бойлера 8. Выход бойлера 8 связан с блоком 12 разделения генераторного газа на CO и H2. В данном блоке обеспечивается разделение генераторного газа на C0 и H2. Выход блока разделения 12 связан с первым реактором Фишера-Тропша 13, выход которого связан с первым блоком 14 сепарации из синтетической нефти дизельных фракций. Выход первого блока 14 связан со вторым реактором Фишера-Тропша 15, выход которого связан со вторым блоком 16 сепарации из синтетической нефти дизельных фракций, выход которого связан с сепаратором 17, оснащенным холодильником для выделения бензиновой фракции, выход которого связан с реактором 18 каталитического реформинга для получения высокооктанового бензина.

В настоящем описании под терминами «связан, соединен» следует понимать транспортные системы, обеспечивающие транспортировку (любые перемещения от модуля к модулю комплекса или от агрегата к агрегату) перерабатываемого сырья и его компонентов в процессе осуществления технологического цикла переработки.

Использованные в данном комплексе модули и агрегаты, транспортные системы, являются известными из уровня техники, их монтаж и наладка не вызывает трудностей у специалистов и поэтому в материалах заявки они не раскрыты, тем более, что их выполнение не является предметом патентования.

Для обеспечения работы установки к ней, естественно, подведены системы электропитания, водо- и воздухоснабжения и другие, необходимые для обеспечения функционирования комплекса. Все транспортирующие системы комплекса, соединяющие его агрегаты, транспортеры, газо-, водо-, паро- и воздухопроводы выполнены известным образом и поэтому в материалах заявки не раскрыты.

Комплекс функционирует следующим образом.

Для осуществления процесса переработки сырье (каменный уголь и/или его отходы) подают в приемный бункер модуля 1. Если в качестве сырья используются торф и/или бурые угли, то их подача осуществляется в блок 2, где ведется его термообработка, после чего сырье подается в приемный бункер модуля 1. В модуле 1 осуществляется приготовление ВУС, которая поступает в накопительную емкость модуля 1.

Из накопительной емкости модуля 1 ВУС поступает в газогенератор 3, где смешивается с обогащенным в сепараторе 4 воздухом. Отделенные в сепараторе 4 азот и другие примеси удаляются из сепаратора в атмосферу.

Процесс получения из ВУС а газогенераторе генераторного газа хорошо известен, подробно описан и нет необходимости приводить его в настоящей заявке.

Из газогенератора 3 полученный генераторный газ поступает в котел-утилизатор 6, по паровому контуру которого циркулирует вода, генераторный газ нагревает воду до парообразного состояния, и, охлаждается до заданной температуры. Полученный пар поступает на паротурбогенератор для выработки электроэнергии и тепла, которые направляются потребителям или расходуются на технологические потребности комплекса.

Охлажденный генераторный газ поступает из котла-утилизатора на градиентный сепаратор 6, где осуществляется его разделение на: поток газа, насыщенный NH3, CO2, H 2S; поток газа, насыщенный золой; поток газа, очищенный от вредных компонентов и золы. Находящиеся в потоке газа NH 3, CO2, H2S утилизируются в блоке 9, а очищенный от них газ подается на вход бойлера 8. Из потока газа, насыщенного золой, зола осаждается в динамическом фильтре 10 и направляется в бункер 11, а очищенный газ поступает на вход бойлера 8. Проходя через бойлер 8, очищенный генераторный газ охлаждается, нагревая находящуюся в бойлере воду, которая поступает на хозяйственные нужды.

Очищенный и охлажденный газ из бойлера 8 поступает в блок 12 разделения генераторного газа на CO и H2, откуда компоненты поступают на вход первого реактора Фишера-Тропша 13 для получения синтетического нефтяного продукта, из которого в блоке 14 сепарируется дизельная фракция, после чего нефтяной остаток повторно синтезируется на втором реакторе Фишера-Тропша 15, из полученного продукта на втором блоке сепарации 16 повторно сепарируется дизельная фракция, а остаток направляется в блок 17, где сепарируется в охлажденном состоянии бензиновая фракция, а остаток подается на реактор 18 каталитического реформинга для получения высокооктанового бензина.

Комплекс для переработки твердых топлив и их отходов, включающий модуль подготовки сырья, паротурбогенератор, фильтр, первый и второй градиентные сепараторы, отличающийся тем, что комплекс оснащен газогенератором, котлом-утилизатором, блоком утилизации, а также бойлером, причем входы газогенератора соединены с выходами модуля подготовки сырья и первого градиентного сепаратора, а выход - со входом котла утилизатора, первый выход которого связан с паротурбогенератором, а второй - со вторым градиентным сепаратором, выходы которого связаны со входами блока утилизации, фильтра, бойлера, вход которого также связан с выходами блока утилизации и фильтра, выход бойлера связан со входом блока разделения, при этом комплекс дополнительно оснащен последовательно соединенными первым реактором Фишера-Тропша, первым блоком сепарации, вторым реактором Фишера-Тропша, вторым блоком сепарации, сепаратором для выделения бензиновой фракции и реактором каталитического реформинга для получения высокооктанового бензина, при этом выход блока разделения связан со входом первого реактора Фишера-Тропша.



 

Похожие патенты:

Установка автономной газификации относится к области энергетики и химической промышленности и может применяться для производства синтез-газа из угля.

Установка автономной газификации относится к области энергетики и химической промышленности и может применяться для производства синтез-газа из угля.

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано на предприятиях горнодобывающей промышленности при переработке золото-сурьмянистых руд
Наверх