Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • jiné...
TRANSCRIPT
![Page 1: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/1.jpg)
ODBORNÉ VZDĚLÁVÁNÍ ÚŘEDNÍKŮ
PRO VÝKON STÁTNÍ SPRÁVY
OCHRANY OVZDUŠÍ V ČESKÉ REPUBLICE
Úprava uhlí, sušení, briketování,
nízkoteplotní karbonizace
Doc. Ing. Karel Ciahotný, CSc.
![Page 2: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/2.jpg)
• Operace vedoucí k úpravě zrnitosti uhlí a ke snížení obsahu popelovin a vody v uhlí (drcení, rozdružování a sušení uhlí).
• Upravují se především kvalitnější druhy uhlí používané jako surovina v různých procesech (uhlí pro koksování, zplyňování, zkapalňování, výrobu briket a tříděného paliva pro domácnosti).
• Energetické druhy uhlí se většinou neupravují (ekonomické důvody).
Úpravnické procesy
![Page 3: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/3.jpg)
• Provádí se proto, že v mnoha případech je požadována určitá zrnitost uhlí. Některé frakce (např. uhelný prach) mají omezené možnosti použití.
• Menší kusy uhlí jsou lépe upravitelné. Větší kusy uhlí mohou obsahovat zároveň podíl hlušiny, který není možné oddělit v rozdružovacím procesu.
• K drcení uhlí se používají čelisťové, válcové nebo kuželové drtiče drtiče.
• Třídění uhlí se provádí na roštech, vibračních sítech nebo až v rozdružovacím procesu.
Drcení a třídění uhlí
![Page 4: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/4.jpg)
Schéma konstrukce čelisťového drtiče uhlí
pohyby ojnice
![Page 5: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/5.jpg)
Řez čelisťovým drtičem
![Page 6: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/6.jpg)
Schéma konstrukce válcového drtiče uhlí
dvouválcový drtič jednoválcový drtič
![Page 7: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/7.jpg)
Schéma konstrukce kuželového drtiče uhlí
![Page 8: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/8.jpg)
Pohled na kuželové drtiče uhlí
![Page 9: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/9.jpg)
Schéma konstrukce kladivového drtiče
Rotor kladivového drtiče
![Page 10: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/10.jpg)
Třídění kusového uhlí schéma roštového třídiče
pohled ze strany pohled s hora
směr pohybu uhlí
malé kousky
velk
é k
usy velké kusy
![Page 11: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/11.jpg)
Třídění kusového uhlí roštový třídič
![Page 12: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/12.jpg)
Třídění uhlí menší zrnitosti schéma sítového třídiče
![Page 13: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/13.jpg)
Obvyklé frakce tříděného uhlí
• multiprach: pod 0,5 mm
• prachové uhlí: 0 – 6 mm
• hruboprach: 0 – 10 mm
• hrášek: 10 – 18 mm ( 6 – 18 mm)
• ořech 2: 18 – 30 mm
• ořech 1: 30 – 50 mm
• kostka: 50 – 80 mm
![Page 14: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/14.jpg)
• K oddělení hlušiny od uhlí využívají rozdílných fyzikálních vlastností těchto látek.
• K rozdružování kusového uhlí (nad 1 mm) se používají sazečky, těžkokapalinová prádla, hydrocyklony nebo fluidní separátory. K oddělení uhlí od hlušiny tyto procesy využívají rozdílné hustoty jednotlivých složek. uhlí má hustotu cca 1,3 kg/dm3, hlušina hustotu vyšší, než 1,9 kg/dm3. Kusy obsahující současně uhlí a hlušinu se nazývají proplástky a mají hustotu v rozmezí od 1,3 do 1,9 kg/dm3.
• K rozdružování jemného uhlí (do 1 mm) se využívá rozdílné smáčivosti uhlí (nesmáčivé) a hlušiny (smáčivá). Rozdružování se provádí flotací ve vodném prostředí. Bubliny vzduchu, který se fouká do vody, obalí zrna uhlí a vynáší je na hladinu.
Procesy rozdružování uhlí a hlušiny
![Page 15: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/15.jpg)
Rozdružování kusového uhlí schéma sazečky
příčný řez podélný řez
Pulsace vody v sazečce vede k rozdělení materiálů podle hustot:
lehčí uhlí se dostává nahoru a těžší hlušina ke dnu
![Page 16: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/16.jpg)
Rozdružování prachového uhlí schéma flotátoru
![Page 17: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/17.jpg)
Rozdružování prachového uhlí foto flotátoru
odvod pěny s částicemi uhlí
tok rmutu
![Page 18: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/18.jpg)
• používají k rozdružování suspenzí různých látek (zatěžkávadel)
ve vodě. Jako zatěžkávadla se používají nejčastěji křemenný
písek, baryt (síran barnatý) nebo magnetit (oxid železnato-
železitý)
• je možné rozdružovat zrna větší, než 5 mm
Těžkokapalinová prádla
Schéma funkce těžkokapalinového prádla
![Page 19: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/19.jpg)
Těžkokapalinové prádlo
na úpravně hnědého uhlí
![Page 20: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/20.jpg)
• používají se k rozdružování uhlí do velikosti asi 10 mm
• pracují s podobnými suspenzemi, jako těžkoka-palinová prádla
Hydrocyklony
Schéma funkce hydrocyklonu
![Page 21: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/21.jpg)
Zjednodušené schéma úpravny černého uhlí
prané uhlí
sazečka
uhlí
odvodnění
uhelné pěny
síto
uhelný
prach
voda
usazovák
jemný podíl
uhlí a hlušiny
prané jemné
uhlí
jemný kal na
kalová pole
hrubší kal na
haldu
hlušina
flotátor
![Page 22: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/22.jpg)
Zjednodušené schéma úpravny hnědého uhlí
1,35
1,6
surové
uhlí
hlušina
prané
uhlí
prorostlina
zařízení na přípravu
a regeneraci suspenzí
síto
proplástky
jemné uhlí na
úpravu v
hydrocyklonech
![Page 23: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/23.jpg)
• provádí se pomocí rozplavovací zkoušky – uhlí se s použitím
tekutin o různých hustotách (např. vodný roztok ZnCl2) rozdělí
na frakce s rozdílnou hustotou.
• U každé frakce se stanoví obsah popela. Výsledky se zpracují
do diagramu upravitelnosti.
Posuzování upravitelnosti uhlí
Znázornění postupu rozplavování uhlí
![Page 24: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/24.jpg)
Diagram upravitelnosti uhlí
![Page 25: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/25.jpg)
Různé tvary křivek upravitelnosti uhlí
velmi dobře
upravitelné uhlí
dobře
upravitelné uhlí
neupravitelné
uhlí
![Page 26: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/26.jpg)
Sušení uhlí
některé druhy uhlí se suší s cílem:
• zvýšení výhřevnosti uhlí
• snížení hmotnosti při přepravě uhlí
• snížení emisí škodlivin při spalování uhlí
• zlepšení vlastností uhlí pro další zpracování
rozlišujeme přímé a nepřímé sušení uhlí
• přímé sušení jako teplosměnné médium se používají
spaliny nebo přehřátá pára, teplota 800 °C (spaliny), 400 °C
(pára)
• nepřímé sušení – používá se ohřev párou nebo horkou
vodou, sušeným uhlím se prosává vzduch, teplota uhlí je
omezena na max. 180 °C
![Page 27: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/27.jpg)
Schéma přímého proudového sušení uhlí
![Page 28: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/28.jpg)
Schéma nepřímého sušení uhlí
detail sušícího bubnu
![Page 29: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/29.jpg)
Briketování uhlí
Smyslem briketování uhlí je zpracovat jemné prachové
uhlí do podoby kusových briket.
• rozlišujeme pojidlové a bezpojidlové briketování
• pojidlové briketování – jako pojivo se používá dehet nebo
smola, dá se použít pro všechny druhy uhlí, lisovací tlak 15 – 30
MPa, jednotlivé částice uhlí jsou slepeny pojivem dohromady
• bezpojidlové briketování – nepoužívá žádné pojivo, je
možné použít jen pro některé druhy hnědého uhlí, lisovací tlak až
300 MPa, při briketování dochází k vytlačení vody z kapilární
struktury uhelné hmoty a zahřátí materiálu, část uhelné hmoty
přejde do kap. stavu s slepí částečky uhlí dohromady
![Page 30: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/30.jpg)
Briketování uhlí
K briketování se nejčastěji používají razidlové lisy, prstencové
lisy nebo dvouválcové lisy (pro pojidlové briketování)
Schéma razidlového lisu
![Page 31: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/31.jpg)
Schéma prstencového lisu
detail lisovacího prstence
Schéma dvouválcového lisu
![Page 32: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/32.jpg)
Co je to karbonizace?
• Proces tepelného rozkladu organických látek za
nepřístupu vzduchu probíhající v rozmezí teplot od cca 400
°C do cca 1000 °C.
• Hlavními produkty pyrolýzy jsou pevný zbytek (koks nebo
polokoks), kapalný podíl (dehet, lehké uhlovodíky, vodná
fáze) a plyn (vodík, methan a vyšší uhlovodíky, CO, CO2 a
řada dalších látek).
• Patří sem také koksování černého uhlí, které se vyznačuje
tím, že zde dochází ke spékání částic karbonizovaného
materiálu a vzniku velkých kusů koksu z původně jemně
rozemletého uhlí.
![Page 33: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/33.jpg)
Pochody probíhající během karbonizace
• Do 200 °C: odpařování vody, desorpce adsorbovaných plynů (CO2,
CH4, dusík, kyslík).
• 200 – 300 °C: začíná rozklad organické hmoty (odštěpování CO2, CO,
H2S a par uhlovodíků).
• 300 – 450 °C: intenzivní odštěpování dehtu a dalších org. látek
(methan a vyšší uhlovodíky).
• 450 – 600 °C: tepelný rozklad zbylých org. látek, zvýšena tvorba
vodíku a pyrolýzního uhlíku, vznik polokoksu.
• 600 – 1000 °C: ukončení tvorby dehtu, dokončení rozkladu zbylých
org. látek na uhlík a vodík.
![Page 34: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/34.jpg)
Výtěžky produktů karbonizace uhlí
podle teploty karbonizace
dehet
plyn
hustota
dehtu
![Page 35: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/35.jpg)
Technologie průmyslové pyrolýzy
• Nízkoteplotní karbonizace (do cca 600 °C) - přímý nebo
nepřímý ohřev.
• Vysokoteplotní karbonizace (do cca 1000 °C).
• Rychlá karbonizace - většinou nízkoteplotní, s rychlým
odvodem produktů z reakční zóny - používá se obvykle k
termickému zpracování biomasy.
![Page 36: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/36.jpg)
Základní rozdíly mezi jednotlivými typy
karbonizačních procesů
• Jiné výtěžky produktů.
• Jiné složení produktů.
• Nízkotelpotní karbonizace poskytuje kapalné podíly s vysokým
obsahem alifatických sloučenin.
• Vysoktoteplotní karbonizace produkuje kondenzáty s vysokým
podílem aromátů vzniklých sekundárními reakcemi.
![Page 37: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/37.jpg)
Příklady průmyslových karbonizačních
procesů Proces Lurgi s přímým ohřevem
• Používal se kdysi v CHZ Záluží u Litvínova pro nízkoteplotní
karbonizaci hnědého uhlí.
• Dvojdílná šachtová pec s přímým ohřevem.
• V horní části sušení uhlí, v dolní karbonizace.
• V sušiči ohřev spalinami o teplotě 260 - 280 °C.
• V dolní části ohřev plynem předehřátým na teplotu 650 °C.
• Chlazení polokoksu karbonizačním plynem.
• Využití polokoksu k výrobě vodíku, dehtu ke zkapalňování uhlí
![Page 38: Úprava uhlí, sušení, briketování, nízkoteplotní karbonizace · 2013-09-05 · • Jiné výtěžky produktů. • Jiné složení produktů. • Nízkotelpotní karbonizace](https://reader034.vdocuments.pub/reader034/viewer/2022042620/5f413c0175be0815425f2124/html5/thumbnails/38.jpg)
Příklad průmyslových karbonizačních
procesů
Proces Lurgi s přímým ohřevem
(nízkoteplotní karbonizace)