INCARCARE INOVATIVĂ "KRONOS". Dehidratarea profundă netermică a cărbunelui și a mineralelor
Ideea de deshidratare a materialelor vâscoase și vrac umede cu ajutorul sorbentului pentru mai mult de 50 de ani. Inginerii și comercianții din întreaga lume au încercat să o pună în aplicare în mod propriu tot timpul, dar de fiecare dată când dezvoltarea tehnologiei a fost oprită în stadiul experimentelor de laborator și al descrierilor teoretice ale dispozitivelor dispozitivului.
Specialiștii de „Coraline Engineering“, care aplică o abordare integrată în rezolvarea problemelor, au fost capabili să găsească modalități de a pune în aplicare ideea deshidratării sorbenți de cărbune pe o bază industrială. Ei au rezumat și au redactat experiența cercetătorilor anteriori și și-au ales propriul mod de a dezvolta tehnologia. Calea unde au fost livrate primele adsorbanți loc alege ciclic sus proprietăți și da umiditate cu cea mai mare eficiență și stabilitate, menținând în același timp stabilitatea lor structurală la numărul maxim posibil de cicluri.
Cele mai utilizate tehnologii de cărbune dezhidratare mecanice astăzi și clasa de mărime 0-3 mm de minerale se bazează pe umezeala suprafeței particulelor solide libere și parțial reținute separat de capacitatea de a muta spre suprafață și prin stratul de material de perete de filtrare este depozitat pe acest perete de filtrare, sub acțiunea forțelor aplicate. Mișcarea apei apare datorită creării unei diferențe de presiune pe ambele părți ale partiției de filtrare. Diferența de presiune poate fi creată folosind o mare forțe de inerție generate în timpul rotației coșului sau rotorul centrifugei cu materialul, precum și cu pompe de înaltă presiune, compresoare și pompe de vid sunt folosite, de exemplu, un prese filtru camerei și filtre cu vid.
Acțiunea termică permite scurgerea materialului într-o stare în esență uscată, dar intensitatea expunerii la temperaturi ridicate este strict limitată de cerințele privind pericolul de incendiu și explozie. Uscarea termică necesită costuri financiare pentru construirea unei clădiri separate, costul combustibilului și furnizarea de măsuri obligatorii la întreprinderea de exploatare care vizează protecția muncii, siguranța producției și prevenirea poluării mediului. În structura prețului de cost al îmbogățirii, uscarea termică necesită aproximativ jumătate din cost.
Decizia de a instala uscare termică a cărbunelui justificat construirea de noi sau renovarea fabrici existente numai, atunci când se presupune uscarea volume relativ mari de cărbune (80-200 t / h de produs umed), cărbunele se referă la marca limitate și, în consecință, costurile mari de capital poate plăti. Alegerea tipului de uscător de astăzi este destul de largă și este determinată de indicatorii tehnologici și economici. De exemplu, propus de „Coraline Engineering“ și experți recunoscuți în cel mai eficient și sigur în tehnologia de uscare termică [2] - uscarea într-un tub vertical uscator - la aceeași sarcină de umiditate evaporată necesită 2-3 ori mai mici în costurile de energie și 2-2, De 5 ori mai puțin consumatoare de metale în comparație cu uscătorul din stratul "vibro-fierbător" și tamburul de uscare.
În multe cazuri, pentru a obține specificațiile contractului, este suficient să se usuce nămolul după centrifugi sau filtre cu 5-7%. Utilizarea tehnologiilor costisitoare de uscare termică la astfel de cantități mici va fi impracticabilă din punct de vedere economic. Una dintre cele mai sigure și economice soluții la problema uscării cărbunelui este tehnologia de deshidratare cu ajutorul sorbentului.
La contactul cu materialul adsorbant umed datorită prezenței în structură, și, respectiv, pe suprafața cationilor activi sorbent metalici (Al, K, Ca și altele asemenea), moleculele de apă dipolari sunt atrase de cation, penetrant spațiu poros interior structurat, fixat pe porii și umple un volum mare de spațiu de pori. Deoarece retenția puterii de adsorbție a moleculelor de apă de cationi metalici adsorbant uscat mai mari decât moleculele de material drenate, adsorbantul trage cu ușurință apa din material și absorb în sine. Concentrația sorbentului în activitatea sorbție este de așa natură încât adsorbantul se extinde pe o perioadă relativ scurtă de timp liber de material, de film și chiar o parte din interior umezeala strâns legat.
Astfel, atunci când materialul umed este în contact cu un sorbent, este mult mai complet și eficient să se deshidrateze decât metode mecanice.
eficiența tehnologiei se manifestă în principal în soluții tehnice simple: după contactul cu materialul care absoarbe umezeala adsorbanți și uscat materialul simplu de screening sunt separate în ecranele convenționale cu gaura diametru mai mare decât cele mai mari particule de dimensiuni de cărbune. Absorbanți sunt trimise la regenerare - extragerea umidității adsorbit. - Care este termic, folosind vid, presiune, combinate, etc si apoi reutilizat pentru porțiunea următoare a materialului umed uscare, care este utilizat în mod repetat.
Efectul pozitiv al utilizării sorbenți se bazează pe faptul că evaporarea aceluiași volum de apă în anumite condiții, în timpul adsorbanți deshidratare necesită mai puțină energie decât energia prin expunerea directă la umed materialul care trebuie uscat fracții fine care cauzate de proprietățile fizice și structurale ale adsorbantului.
Ideea utilizării sorbentului pentru dezumidificarea materialelor umede și vâscoase a fost propusă de ingineri în anii 1960. Un brevete cunoscut că timpul este Severinghausa Patent Nelson (Nelson Severinghaus), a propus ideea lumii drenaj adsorbanți materialul pulverulent umed în fluxul de transport - pe transportor și transportorului elicoidal (Figura 1) [3].
La începutul secolului XXI, ideea a primit un alt impuls de dezvoltare datorită companiei americane Nano Drying Technologies, care a oferit soluții teoretice pentru drenajul continuu al nămolurilor minerale și cărbunelui cu nanoziți (sorbenți). Soluțiile s-au bazat pe cercetarea de laborator a profesorului Luttrell și a colegilor săi de la Universitatea Tehnologică din Virginia [4].
motive evidente pentru izolarea de dezvoltare activă a acestei tehnologii sunt: insuficiente cunoștințe despre proprietățile și bazele teoretice ale interacțiunii cu adsorbanți de carbon, lipsa sorbenți adecvate pe piață, precum și lipsa de regenerare eficace și economic mod sorbent.
Abordarea Rusiei în problema utilizării sorbentului în industria cărbunelui
De asemenea, specialiștii companiei ruse "Coraline Engineering" au atras atenția asupra unei soluții interesante pentru problema deshidratării profunde a nămolurilor de cărbune. Efectuat în laboratorul de cercetare [5] a devenit baza pentru un brevet [6], care asiguratul legal prin utilizarea rezultatelor și a concurenților permisiunea de a începe dezvoltarea activă a proiectului pentru punerea în aplicare în producția de uscare.
Pentru o evaluare obiectivă a posibilităților sorbentului cu umiditatea picăturilor și a peliculei și a influenței proprietăților materialului care urmează a fi uscat asupra tehnologiei de proces, sa elaborat o tehnică unică pentru testele ciclice de laborator. Relațiile profesionale și prietenoase cu mașinile de spălat de cărbune de la Kuzbass, Vorkuta, Yakutia și Donbass au făcut posibilă efectuarea numeroaselor investigații asupra cărbunilor de diferite mărci, cu un randament ridicat de substanțe volatile. Ca material de uscare, s-au utilizat concentrate de centrifugă de precipitare-filtrare, prese de filtrare cu bandă și de cameră, etc.
fundamentarea teoretică și experimentală de aplicare a acestei tehnologii la scară industrială, pentru a oferi o soluții tehnologice și tehnice complete pentru punerea în aplicare a tehnologiei de non-termice de cărbune deshidratare sorbenți în condiții de funcționare și în concentratoare au fost elaborate pe baza datelor obținute. În prezent, au început producția unei uzine pilot „Kronos“ (figura 2), care este planificat să dețină un teste semi-industriale vara aceasta deshidratarea diferitelor grade de cărbune cu diferite umiditate. Proiectarea instalației permite testarea ciclică continuă utilizând diverse opțiuni de regenerare.
Probleme de utilizare a sorbentului în fabricile de cărbune
După cum sa menționat mai sus, unul dintre factorii limitativi în dezvoltarea tehnologiei este absența sorbentului care îndeplinește cel mai mult cerințele atunci când lucrează cu pastă de cărbune umed. Deci, una dintre principalele probleme ale aplicării lor este natura specifică a procesului de schimb de masă de umiditate între material și sorbent.
În prezent, domeniul de aplicare tradițional al sorbenți se scurge gaze. Numărul mare de sorbenți privind tipurile de piață, teoretic potrivite pentru uscarea solidelor în vrac destinate sorbția vaporilor de apă sau alți contaminanți nedoriți din gazele de natură diferită și în condiții statice. Gazul trece printr-un strat de adsorbant liber, fără a se rupe structura sa. In timpul procesului de uscare a solidelor în vrac, în prima peletă durabilitate loc întrebare în timpul procesului de amestecare, sortare, transport.
Tehnologia de uscare a materialelor umede cu sorbenți, inclusiv concentrate ude ale cărbunelui de mici clase și nămoluri de cărbune, ar trebui să rezolve următoarele sarcini:
- pentru a reduce uzura sorbentului, cauzată de abrazivitatea cărbunelui și de acțiunea mecanică a organelor executive ale plantei;
- pentru a lucra cu o cantitate mare de umiditate a picăturilor, care contribuie la distrugerea structurală a granulelor sorbente;
- Reduceți cantitatea de timp și de energie necesară sorbției și desorbției de către adsorbant atunci când o cantitate mare de umiditate este îndepărtată din material.
Dintre cerințele tehnologice impuse sorbentelor, este necesar să se observe două:
- capacitatea sorbentului de a absorbi rapid o cantitate mare de umiditate a picăturilor (dinamica sorbției);
- Abilitatea sorbentului de a elibera umezeala rapid și cu cheltuieli reduse de energie în timpul procesului de regenerare (dinamica desorbției).
Din compoziția granulometrică a cărbunelui și conținutul său de cenușă, depinde și eficiența separării amestecului de sorbent-cărbune după etapa de amestecare. Prezența unei cantități mari de component subțire în masa cărbunelui și conținutul său ridicat de cenușă contribuie la aglomerarea fracțiilor de cărbune fin datorită procesului inegal de transfer de masă al umezelii. Lamele de dimensiuni pot ajunge și chiar depășesc dimensiunea granulelor sorbentului (Figura 6), în timp ce au o rezistență considerabilă. Ca urmare, în timpul ecranării, o parte a materialului care urmează a fi drenat va merge în mod inevitabil împreună cu sorbentul către unitatea de regenerare, înfundându-l și reducând eficiența activității ulterioare a sorbentului.
Pornirea instalației pilot și testarea ulterioară a diferitelor tehnologii pe cărbune ajuta la definirea mai precis acele puncte în condițiile de proces fabrici, în cazul în care utilizarea de sorbenți de uscare este cea mai eficientă și mai puțin costisitoare existente. Conform rezultatelor acestor studii, compania „Coraline Engineering“ va fi în măsură să ofere clienților săi sigure, eficiente, setarea rapidă pentru uscarea capacității șlam de cărbune de până la 70 t / h de produs umed, costul utilizării care, în ceea ce privește tone de concentrat comercial uscat este comparabil cu costul de funcționare termică uscatoare de mare performanta, dar la un cost de capital semnificativ mai mici.
Metoda propusă de deshidratare a metalice și vrac dimensiune nemetalic Material suspensie de particule să se scurgă în condiții de siguranță, cu o gamă largă de materiale, în special cărbune, inclusiv substante volatile (peste 30%), cărbuni specifice marchează B, D, G și F, precum și oxidat jăratic. La aplicarea metodei dezvoltate de către specialiștii Swing de desorbtie granule sorbent sorbentului în contact cu amestecul de cărbune umed este încălzit la o temperatură nu mai mare de 100 ° C, inclusiv datorită reacției exoterme, absorbanții de absorbție de umiditate, ceea ce este insuficient pentru aprinderea cărbunelui. Astfel, instalația este explozie și incendiu în ceea ce privește toate tipurile și gradele de cărbune.
Datorită avantajelor de bază ale metodei propuse de uscare - absența efectelor termice asupra materialului uscat pentru a obține valorile de umiditate produsului dorit, simplitatea deciziilor de proiectare și absența costurilor de capital semnificative - această tehnologie poate fi aplicată cu succes nu numai în cărbune și minereu, ci și la alte industrii, cum ar fi în medicină , deșeuri agricole deshidratarea fermele de păsări [7], și animale și altele.
Lista literaturii utilizate