Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Технологическая характеристика углей нижне- и среднеюрского возраста Тургайского бассейна

27.04.2020

Технологические исследования углей производились по керну скважин месторождений Кушмурун, Эгинсай, Приозерного, Харьковского и Орловского. Они заключались в проведении опытной газификации углей, полукоксовании, обогащении, брикетировании, опытном сжигании, изучении склонности к самовозгоранию, определении механической прочности (транспортабельности) углей и содержания в них битумов.

Опытной газификации подвергались угли месторождений Кушмурун, Эгинсай, Приозерного, Орловского и Харьковского. Испытания проводились на валовых керновых пробах весом 800—1200 кг. Для первых четырех месторождений они выполнялись Восточным научно-исследовательским институтом топливоиспользования, а для Харьковского — трестом «Свердловск-углегеология». Опыты осуществлялись при трех режимах, отличающихся интенсивностью процесса и температурой насыщения дутья. Результаты исследований по трем месторождениям отражены в табл. 11, в которой приведены также для сравнения опыты по газификации челябинских углей. Для Приозерного месторождения в этой таблице сведены результаты опытов при всех трех режимах.
Технологическая характеристика углей нижне- и среднеюрского возраста Тургайского бассейна

Испытания показали, что на втором режиме, т. е. при пониженной температуре насыщения дутья (52°С), был получен наименее качественный газ (CO2 = 8,9%) с теплотворной способностью 1158 ккал/нм3. Для этого режима характерно интенсивное шлакование стенок шахты при нормальном течении самого процесса. Наиболее калорийный газ (1408 ккал/нм3) получен на третьем режиме, со средней температурой насыщения дутья 55° С. Процесс газификации при этом протекает устойчиво.

В целом на основании проведенных опытов можно сказать, что угли Тургайского бассейна по режиму газификации и ее результатам близки к челябинским и с успехом могут газифицироваться в обычных слоевых газогенераторах. Основным отличием продуктов их газификации является повышенное содержание влаги в газе, что обусловлено большой влажностью рабочего топлива (35,66%).

Опыты по полукоксованию углей производились в реторте Фишера И.С. Левиным (Уральский политехнический институт) и А.И. Гасюком («Свердловскуглегеология») (табл. 12).

Попутно с полукоксованием определялось содержание в углях гуминовых кислот и битумов (на горючую массу). Выход гуминовых кислот колеблется от 12 до 31%, а битумов для чисто гумусовых углей равен 4—6%; при наличии примеси сапропелевого материала выход битумов увеличивается до 7 %.

Выход смолы при полукоксовании гумусовых углей колеблется от 5 до 19% и является повышенным для кушмурунских углей, обычно содержащих некоторую примесь сапропелевого материала. Выход смол из сапропелевых углей является наивысшим и составляет 67% в кушмурунских и 34% в харьковских углях. Выход полукокса обратно пропорционален выходу смол. Так, для гумусовых углей он равен от 64% (харьковский уголь) до 70% (эгинсайский уголь). В сапропелевых углях он падает до 22% в кушмурунских сапропелитах и до 54% в харьковских гумусовых. Наивысший выход полукокса (73%) получен из челябинских гумусовых углей.

Близкие данные о выходе смол при полукоксовании различных типов углей приводятся также Е.И. Таракановой (см. табл. 6). Выход первичной смолы на сухое топливо для полублестящих гумусовых углей выше (10%), чем для полуматовых (7%). В углях смешанного происхождения выход смолы зависит прежде всего от количества сапропелевого материала, участвующего в их сложении: сапропелито-гумиты характеризуются выходом ее от 13 до 27%, а гумито-сапропелиты — от 30 до 46%. При этом матовые угли с большим количеством сапропелевого материала дают выход смол выше (30%), чем полублестящие (13%), отличающиеся более низким содержанием водорослей. Сапропелиты характеризуются максимальным выходом смол (46—61%). Для горючих сланцев выход смолы на сухую массу составляет 12—19%. Сапропелевые угли и горючие сланцы могли бы быть использованы как сырье для получения жидкого топлива, но при наличии громадных запасов нефти в Западной Сибири и Казахстане организация этого производства нецелесообразна.

Качество полукокса для кушмурунских и харьковских углей по данным А.И. Гасюка приводится в табл. 13.

А.И. Гасюк определяет смолу как темно-бурую довольно подвижную жидкость со специфическим запахом, напоминающим запах сероводорода и сернистого аммония. Смола из гумусовых углей Харьковского месторождения, по его данным, характеризуется следующими показателями: содержание влаги 8—25%, серы 0,3%, свободного углерода 0,4—1,9%, удельный вес 1,0 и теплота сгорания 9185 ккал/кг. Результаты разгонки этой смолы приведены в табл. 14.

Обогащение углей в лабораторных условиях проводилось по керновым пробам б. ВУГИ (г. Москва), тематической технологической партией Уральского геологического управления (г. Свердловск) и Mocковским горным институтом. Обогащение выполнялось гравитационным методом в растворе хлористого цинка. В результате содержание золы в углях, засоренных породными прослоями, снижалось на 11% (с 23 до 12%). При этом теплота сгорания (Qбг) с 4989 ккал/кг возросла до 5524 ккал/кг. Мощные пласты, почти лишенные породных прослоев и имеющие небольшую материнскую зольность, в обогащении не нуждаются.

Изучение брикетируем ости углей бассейна проводилось Московским горным институтом и Уральским политехническим институтом. Исследованию подвергались угли месторождений Кушмурун, Эгинсай и Орловского с зольностью от 9 до 32% и выходом летучих 45—61%. Брикетирование угольной массы влажностью 7—14%, измельченной до 1,5—3 мм при нагревании до 60—120° и удельном давлении 1000—2000 кгс/см2 без связующих добавок, показало возможность получения брикетов, характеризующихся временным сопротивлением сжатию 135—355 кгс/см2, сопротивлением изгибу 1,5—27 кгс/см2, коэффициентом связности 71—93%. Наряду с этим брикеты моментально разрушаются при погружении в воду, неморозостойки и не выносят шуровки в огне. Водо- и термостойкие брикеты получаются в случае присадки к углям нефтяного битума № 5 в количестве 8—10%. Для повышения влагостойкости брикетов Московским горным институтом предложено также погружать горячие брикеты в холодную туймазинскую нефть на 0,5—1,5 мин. Прочность брикетов, покрытых пленкой нефти, при испытании на сопротивление изгибу после двух часов пребывания в воде составляла 8—11,5 кгс/см2. Л.А. Лурье и Е.М. Тайц проводились также опыты по получению металлургического кокса из углей бассейна с присадкой к ним углей других месторождений и пека. В результате этих работ были получены коксобрикеты (табл. 15).

Уральским политехническим и Московским горным институтами производились опыты по получению железо-коксо-брикетов из углей бассейна. Положительные результаты получены при добавке в смесь коксующихся (карагандинских или кузнецких) углей.

Теплотехническая характеристика. Опытное сжигание производилось Уральским политехническим институтом для керновых проб кушмурунских, эгинсайских и орловских углей весом от 400 до 900 кг. Опыты выполнялись в небольших специально сложенных топках. Полученные в результате испытаний основные показатели теплотехнических качеств углей для трех основных месторождений бассейна приводятся в табл. 16.

Опытное сжигание показало, что по теплотехническим свойствам бурые угли исследуемых месторождений бассейна сходны между собой, а также с челябинскими углями. Кушмурунский уголь образует шлак с низкой температурой размягчения (1170°), не вступающий в реакцию с шамотом. Малозольный уголь Орловского месторождения содержит достаточно тугоплавкую золу и поэтому или не шлакуется совсем или образует хрупкие шлаки.

Высокое содержание летучих веществ (45—50%), малая зольность (10—16%), умеренная рабочая влажность (30%) характеризуют угли основных месторождений бассейна как хорошее энергетическое топливо и обеспечивают ему возможность широкого применения во всех энергетических установках. В камерных топках крупных и средних котлов уголь может обеспечить высокую форсировку и экономичность, а на цепных решетках и в ручной топке, кроме того, сжигаться легко и просто. Сравнительно высокое содержание летучих в топливе способствует легкой загораемости угля и хорошему выжигу уноса. Стандартное напряжение решетки в 800 000 ккал/м2*ч поддерживается совершенно свободно и может быть повышено по крайней мере до 1 200 000 ккал/м2*ч и даже выше.

Требуется проведение сжигания углей (товарного топлива) в промышленных условиях с целью уточнения их теплотехнических качеств, в том числе определения температуры спекания золы, условий ее накипания на поверхности нагрева и пр.

Самовозгораемость углей. При хранении углей на складах в атмосферных условиях происходит их окисление, при этом изменяется органическая масса топлива, понижается его калорийность, а также наблюдается нагревание и самовозгорание угля.

Бурые угли основных месторождений Тургайского бассейна по-склонности к самовозгоранию относятся к I группе — опасных при хранении. Инициальная температура самовозгорания, определенная в лабораторных условиях по методу Эрдмана, изменяется от 125 до 143° С (табл. 17). При хранении таких углей на складах и в штабелях необходимо принимать специальные меры защиты их против разогрева и самовозгорания.

Транспортабельность углей. Механическая прочность, кушмурунских углей определялась Всесоюзным институтом топливоиспользования в 1951 г. и орловских углей — Уральским политехническим институтом в 1959 г. Испытания проводились во вращающемся стальном ребристом барабане, куда помещались пробы угля весом не менее 100 кг классов 0—50 и 50—100 мм. По ситовому составу угля до и после испытания в барабане определялся индекс механической прочности. Результаты испытаний сведены в табл. 18.


Таким образом, угли основных месторождений бассейна по механической прочности относятся ко второй группе — прочных углей. Испытания показали, что механическая прочность свежих кушмурунских углей в целом выше, чем углей, пролежавших на открытом воздухе в течение 7—8 дней. При этом индекс прочности крупных кусков угля (50—75 мм), хранившихся на открытом воздухе, практически не изменяется, в то время как мелкие фракции испытывали значительные изменения индекса прочности. Механическая прочность углей бассейна несколько ниже, чем челябинских.

Учитывая, что прочность углей понижается при лежании на воздухе, можно считать, что угли бассейна близки по прочности к челябинским и являются вполне транспортабельными.

Определение размолоспособности проводилось Всесоюзным теплотехническим институтом (ВТИ) для 16 проб угля месторождения Кушмурун и 8 проб угля Орловского месторождения. Среднее значение лабораторного коэффициента размолоспособности — Кло ВТИ, определенного по методике ВТИ, для кушмурунского угля равно 1,11 при колебаниях от 0,82 до 1,39, для орловского угля 0,95 при колебаниях от 0,88 до 1,00. Угли с такой характеристикой относятся к трудноразмалываемому топливу. Следует отметить, что на величине Кло ВТИ не сказалось длительное (в течение нескольких лет) хранение угольного керна.

Исследования атмосфероустойчивости углей месторождения Кушмурун проводились Всесоюзным институтом топливоиспользования в 1951 г. и углей Орловского месторождения Уральским политехническим институтом в 1959 г. Сравнивались ситовые характеристики керновых проб угля до и после хранения их в атмосферных условиях в течение 7—8 дней. Уголь помещался на открытой площадке слоем 25 см (кушмурунский) или на полке в лаборатории слоем 3—5 см (орловский). В результате такого хранения при смачивании водой происходило разрушение гигроскопичных углей, крупные куски угля растрескивались и рассыпались на мелкие кусочки. Ситовая характеристика углей, определявшаяся по фракциям + 50, +25, +12 и -12 мм, после хранения их на воздухе изменилась в общем незначительно в сторону увеличения веса мелких фракций за счет уменьшения крупных. Установлено, что разрушительные процессы протекали только на поверхности слоя, в то время как основная масса угля внутри слоя разрушению не подвергалась. Таким образом, с целью сохранения углей от воздействия атмосферных явлений необходимо покрывать их защитным слоем угольной мелочи. В целом угли месторождений Кушмурун и Орловского являются атмосфероустойчивыми.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: