Отходы в композитное топливо

Технология переработки отходов с/х производств

в композитную водоорганоугольную суспензию

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

Технической задачей, на решение которой направлено предложение, является создание простого эффективного и энергоэкономного способа приготовления кавитационного водоорганоугольного топлива (КВОУТ) из углей, отсевов и отходов углеобогащения (шламы, кеки, промпродукты) и отходов с/х производств, обладающего стабильными свойствами, высокой степенью выгорания углерода, экологической чистотой, низкой себестоимостью, без применения каких-либо стабилизаторов, пластификаторов и т.д.

Поставленная задача достигается тем, что КВОУТ получают в последовательном непрерывном процессе, включающем измельчение доставленного со склада сухого угля в молотковой дробилке до фракции 0-10 мм, перемешивание твердой топливной составляющей (60-75%) фракции 0-10 мм, либо перемешивание сухих отсевов или отходов мокрого углеобогащения (шламы, кеки, промпродукты) и отходов с/х производств в смесителе с водой, прошедшей кавитационную обработку, направлением смеси в кавитационный диспергатор крупного помола.

После кавитационной обработки в диспергаторе крупного помола полученная суспензия направляется в смеситель, а затем в диспергатор тонкого помола. Из кавитационного диспергатора тонкого помола КВОУТ суспензия направляется в еще один диспергатор тонкого помола, а по завершении обработки направляется в зумпф, из которого кавитационным насосом перекачивается в накопительную емкость для хранения и подачи в топки котлов.

Вода из хозяйственно – питьевого водопровода или иных природных источников поступает в емкость, а затем направляется в кавитационный диспергатор – эмульгатор, в котором в результате воздействия высоких температур и давлений происходит ее диссоциация по схеме:

Н2О > Н- + ОН- + е-

В результате, выходя через свободную поверхность, ионы Н- покидают воду, а гидроксильные группы ОН- накапливаются, повышая щелочные свойства воды до РН = 8,5 – 9,0.

Сущность кавитационного воздействия на воду и твердую составляющую топлива заключается в следующем.

Кавитацией называется явление парообразования и выделения воздуха, обусловленное понижением давления в жидкости. Причиной ее возникновения служит кипение жидкости при нормальной температуре и низком давлении. Появлению кавитации также способствует растворенный в воде воздух, который выделяется при уменьшении давления.

При схлопывании кавитационного пузырька, внутри него возникают высокие давления и температуры. Установлено, что в материале вблизи схлопывающегося пузырька температура повышается на 500-8000С, а внутри на порядок выше. Схлопывание пузырька происходит в течении милли или даже микросекунд, а возникающие ударные волны могут привести к высоким перепадам давления (до 4000 атм) в окружающей пузырек жидкости. Высокие температуры и давления, сопровождающие кавитацию в воде, приводят к образованию свободных радикалов: Н-, ОН-, НО2-, а также конечных продуктов их рекомбинации Н2О2,.

Согласно полученным в ходе экспериментов данным в результате пульсации и схлопывания одного кавитационного пузырька образуется приблизительно 3 • 108 пар радикалов, главным образом ОН- и НО2- и молекул Н2О2.

После непродолжительного кавитационного воздействия с высокой плотностью кавитации РН воды возрастает до 8,5-9,0 за счет накопления гидроксильных групп ОН- и выхода через свободную поверхность или присоединения к органическим радикалам Н+.

После подачи углей, отсевов, шламов, кеков и органических с/х отходов в смеситель и перемешивания твердой составляющей (60 - 75%) с прошедшей кавитационную обработку водой и дальнейшего направления смеси в кавитационный диспергатор крупного помола, а затем последовательно в диспергаторы тонкого помола, в которых в процессе кавитационного измельчения и деструкции частиц угля на фоне высокого РН = 8,5-9,0 происходит выделение гуминовых кислот и образование гуматов.

Гуминовые кислоты и гуматы являются хорошими комплексообразователями, а наличие хелатных форм большинства органических соединений обеспечивают заданные свойства получаемой КВОУТ суспензии, приобретающей желеобразное состояние, устойчивость против расслоения в течение длительного времени.

Экологические аспекты приготовления и сжигания КВОУТ таковы, что с/отходы и обогащения угля кеки, шламы, промпродукты и высокозольная микроника с зольностью 30-60%, направляемые в отвал могут служить компонентами КВОУТ.

Технология приготовления КВОУТ позволяет использовать отходы, находящиеся в помето- навозо- хранилищах, шламоотстойниках и терриконах.

Горение КВОУТ протекает по механизму, достаточно хорошо изученному при исследованиях водоугольной смеси, и характеризуется за счет повышенного содержания в зоне реагирования газифицирующего агента (водяных паров), при несколько сниженной температуре горения, соответствующим смещением соотношения интенсивности множества одновременно протекающих ценных реакций горения в зону газификационно - восстановительных процессов, что, в свою очередь, приводит к более глубокому внутридиффузионному проникновению реагирующих газов в объем отдельных частиц и их конгломератов, обеспечивающему, одновременно с высокой степенью использования топлива (до 99%), существенное (2 - 5 кратное) снижение генерации оксидов азота.

Оборудование и устройства производства водоорганоугольной суспензии

КВОУТ хорошо сжигается в теплофикационных установках, распылением над слоем угля и т.д. при температурах в топке от 710 - 7500С до 1050 - 13000С и обжиговых печах при температуре до 1500градС.

КВОУТ позволяет безотходно использовать высокозольные угли и отходы углеобогащения, отходы с/х производств, ведь само слово «высокозольный» подразумевает большое количество отходов. Золы в таком топливе много (зольность до 80%), однако пройдя кавитационную обработку в процессе приготовления и термическую в процессе сжигания КВОУТ, зола приобретает ряд новых свойств. Прежде всего, она мягкая, порошкообразная, не спекается и не оседает на пучках труб в котлах. Уловленная фильтрами из дымовых газов такая зола может применяться: в строительстве для замены части цемента при приготовлении растворов и бетонов; в угледобывающей промышленности для рекультивации земель. Такая зола легко насыщается влагой, приобретает структурность и уже через год становится плодородной.

Осуществляется заявляемый способ следующим образом:

Линия кавитационного приготовления щелочной (РН 8,5-9,0) воды включает следующие операции:

в емкость для хранения набирается вода из хозяйственно – питьевых промышленных или природных источников,
кавитационный диспергатор – эмульгатор закачивает и после кавитационного воздействия на нее возвращает в названную емкость, до повышения РН до 8,5-9,0.
После приобретения водой необходимой щелочности, она через объемный дозатор направляется через приемный бункер в смеситель, а затем в кавитатор крупного помола.
уголь или сухой отсев, прошедший на складе измельчение до фракции 0-10 мм, ленточным или иным конвейером направляется в приемный бункер, а затем в смеситель, где перемешивается с водой, образуя водоугольную смесь.
кеки, шламы, промпродукты, высокозольная угольная микроника из приемного бункера винтовым конвейером подаются в смеситель, где также перемешиваясь с водой образуют водоугольную смесь.

Полученная КВОУТ суспензия из смесителя направляется в кавитационный диспергатор крупного помола, в котором происходит измельчение, гомогенизация, деструкция твердой составляющей топлива, выделение гуминовых кислот и образование солей гуматов и т.д.

Далее водоорганоугольная суспензия направляется в следующий смеситель, а затем в диспергатор тонкого помола, где происходит дальнейшее измельчение, гомогенизация, деструкция твердой составляющей, разогрев, выделение гуминовых кислот и образование гуматов, выходя из которого суспензия направляется в приемную емкость диспергатора тонкого помола первой ступени.

После обработки в кавитационном диспергаторе тонкого помола третьей ступени тонкоизмельченная гомогенная и начинающая «загустевать» водоорганоугольная суспензия направляется в приемную емкость, а затем и в кавитационный диспергатор тонкого помола четвертой ступени, в которой происходит завершение всех технологических операций измельчения, гомогенизации, разогрева, выделения гуминовых кислот и гуматов, и направления в емкость для хранения.