Технологія брикетування бурого вугілля

Питання, що виносяться на лекцію:

Підготовка вугілля по крупності, сушіння вугілля перед пресуванням, охолодження вугілля перед пресуванням, пресування вугілля, штемпельний прес, його устрій та характеристики, охолодження брикетів, їх складування та відвантаження споживачам.

Технологічний процес брикетування бурого вугілля містить в собі наступні операції: підготовку вугілля по крупності, сушіння вугілля, охолодження вугілля перед пресуванням, пресування, охолодження та відвантаження готових брикетів.

Відповідно до діючих стандартів і вимог споживачів, буровугільні брикети повинні відповідати наступним технологічним показникам: маса брикету 100-500 г; механічна міцність на стирання 75-80%, на стискання і вигин відповідно 70-90 і 10-15 МПа; вологовбирання 3-4%; теплота згоряння 24000-30000 кДж/кг; зольність 10-25%.

Підготовка вугілля по крупності

Підготовка бурого вугілля по крупності зводиться до забезпечення оптимального гранулометричного складу. Залежно від вихідної крупності вугілля піддається двох- або одностадійному дробленню. Іноді першої стадії передує попереднє дроблення. Воно застосовується в тих випадках, коли в рядовому вугіллі значний вміст кусків розміром більше 400-500 мм. Попереднє дроблення здійснюється на двох рівнях. У відділенні вуглеприйому вугілля лопатевими (крильчатими) дробарками дробиться до 200-250 мм з одночасним утворенням до 50% зерен крупністю менш 25 мм. У дробильно-сортувальному відділенні за допомогою валкових дробарок крупність вугілля доводять до 0-100 мм. Замість валкових дробарок можуть бути встановлені молоткові, що забезпечують крупність дробленого продукту 0-50 мм. Між обома рівнями попереднього дроблення включається операція попереднього просівання на валкових грохотах. Просівання дозволяє виділити до 80-90% класу 0-25 мм у підрешітний продукт.

Після попереднього дроблення і просівання вугілля подрібнюється до крупності 0-6 мм: Ця операція (рис.7.1) здійснюється в такий спосіб. Підрешітний продукт грохоту попередньої класифікації (клас 0-25 мм) і дроблений у другій стадії дроблення продукт надходять на грохот попереднього просівання. Звичайно для цих цілей використовують валкові грохоти або інерційні з електропідігріванням сит. Підрешітний продукт (клас 0-6 мм) надходить на сушіння, надрешітний - у молоткову дробарку дрібного дроблення, а потім на контрольну класифікацію на вібраційних грохотах. Надрешітний продукт контрольної класифікації повертається на дрібне дроблення.

Залежно від специфічних особливостей бурого вугілля і вимог до брикетів, технологічні схеми підготовки вугілля по крупності можуть мати різні співвідношення попередніх і підготовчих операцій. Особливу увагу варто привертати на вивід із системи волокнистого лігніту. Його присутність ускладнює роботу дробарок, забиваються грохоти, знижується продуктивність сушарок. Лігніт - вугільне “дерево”, що має підвищену пластичність, але низьку здатність до брикетування. Присутність лігніту сприяє розвитку внутрішніх напружень у брикетах, що виходять із преса. Знижується їх міцність, а іноді вони зовсім руйнуються. При великому вмісті лігніту рекомендується замість молоткових застосовувати валкові дробарки, які не руйнують його, а лише роздавлюють волокна. Така обробка дозволяє порівняно легко видалити лігніт у надрешітний продукт грохотів.

Високі зольність і вологість вугілля, особливо при великому вмісті глини, негативно позначаються на роботі грохотів і знижують продуктивність дробарок через залипання. Утрудняє роботу ДСО підвищена твердість вугілля, наявність великих кусків породи. Неприпустиме перездрібнювання вугілля в процесі його підготовки, тому що воно приводить до підвищення виходу вугільного дріб'язку, зниження продуктивності сушарки та пересушування вугілля. Погіршується якість брикетів, збільшується пилоутворення.

Для підвищення технологічного ефекту дроблення та просівання рекомендується підсушування рядового вугілля газами, що відходять з котелень.

При дробленні м'якого вугілля варто віддавати перевагу валковим дробаркам, що не допускають перездрібнювання. Рекомендується обладнати грохоти системою електрообігрівання сит, а також установлювати механічні очисники. Для підвищення ефекту контрольної класифікації при виділенні продукту кінцевої крупності варто застосовувати двохстадійне просівання.

Сушіння вугілля

Сушіння забезпечує необхідну залишкову частку вологи бурого вугілля, що є основним параметром при брикетуванні. Оптимальна частка залишкової вологи в бурих вугіллях, що йдуть на брикетування, становить 16-19%. Однак такий вміст вологи ще не гарантує одержання якісного брикету. Важливо визначити вологорізницю вугілля - вологість окремих класів крупності, що залежить від гранулометричного состава. Як би ретельно не здійснювався процес сушіння, вологість тонких частинок завжди набагато нижче, ніж великих. Вирівнювання вологості вугілля по класах не досягається навіть після проходження охолоджувальних пристроїв. Наявність вологорізниці в окремих класах припускає різний тиск пресування для їх ущільнення. Але тому що практично цю умову виконати неможливо, то при зберіганні готові брикети можуть стискуватися або розширюватися. Ці явища тим помітніші, чим більше вологорізниця по класах крупності. Для створення умов зниження вологорізниці рекомендується зерна крупніше 3 мм після сушіння відсівати, подрібнювати і додатково сушити.

Вирівнювання вологорізниці можливо без додаткового сушіння. Для цього сухе вугілля крупніше 3 мм дробиться до 1 мм і ретельно перемішується із класом 0-3 мм. В процесі дроблення гарячих крупних зерен значна частина вологи випаровується, що приводить до зникнення вологорізниці у дробленому матеріалі. Одночасно цей метод дозволяє оптимізувати гранулометричний склад брикетитуємого вугілля. Поліпшується якість брикетів.

Для зниження вологорізниці можливе застосування зрошення водою дрібних класів. Однак цей метод не позбавлений недоліків: вода погано змочує пересушене дрібне вугілля. Введення шламової води, хоча і поліпшує змочування, але вона випаровується в основному з поверхні крупних зерен. Зрошення водою сприяє підвищенню міцності брикетів і зниженню пилоутворення при транспортуванні гарячого вугілля.

Крім перерахованих існує метод зниження вологорізниці по класах крупності шляхом обробки сухого вугілля перегрітою парою.

Для сушіння бурого вугілля застосовують парові сушарки, які забезпечують більш м'який термічний вплив на вугілля, чим газові. До основних типів парових сушарок відносяться трубчата барабанна та тарілчата сушарки.

Трубчата барабанна сушарка (див. рис. 7.2 й 7.3) являє собою циліндричний, розташований під кутом 7-12^о, що обертається, барабан діаметром 2,5-3 м і довжиною 7-8 м.

На торцях барабана закріплені трубні решітки 10 й 14 (див. рис. 7.3), у які ввальцовані сушильні трубки 12 із внутрішнім діаметром 95-108 мм. Сушильні трубки розподілені рівномірно по шести секторах всієї поверхні трубних решіток. Число трубок коливається в межах 600-1580 залежно від типорозміру сушарки. До передніх трубних решіток кріпиться зубчастий вінець 20, за допомогою якого здійснюється обертання барабана сушарки. Пара в сушарку подається по трубі 18 і центральну трубу 13. Остання має отвори, пов'язані з міжтрубним простором. Конденсат збирається в нижній частині барабана в збірниках 2. Для збільшення заповнення і поліпшення процесу сушіння кожна трубка забезпечується спіральними вставками 11 зі змінним кроком, що убуває до розвантажувального кінця сушарки. Зменшуваний по довжині трубки крок спіралі сприяє гальмуванню висушеного матеріалу при одночасному зниженні вологовіддачі. Спіральна вставка має довжину 7 м і встановлюється на відстані 1 м від передньої частини трубок. Це сприяє більшому надходженню матеріалу в трубку при завантаженні.

Для забезпечення стійкого сушіння вугілля необхідно витримувати основні режимні параметри. Треба строго дотримуватися взаємозв'язоку кута нахилу та частоти обертання трубчатої сушарки. Збільшення кута нахилу при постійній частоті обертання приводить до скорочення часу сушіння та зниженню ступеня заповнення вугіллям трубок. При більших швидкостях не досягається якісне сушіння, зростає вологорізниця. Цей недолік можна усунути, установивши сушильний барабан під невеликим кутом нахилу. Найбільш доцільно сушильний барабан установлювати під кутом 7-9° при частоті обертання 5-10 хв^-1.

Важливо витримувати оптимальні параметри: тиск пари 0,25 - 0,4 МПа і температуру в сушарці 126 - 147° С. Підвищення тиску пари викликає підвищення температури його насичення. Температура стінки трубки сушарки стає близької до останнього.