Способ стабилизации жидкого угольного топлива


 

F23B90/00 - Устройства для сжигания твердого топлива (для одновременного или попеременного сжигания кускового с другим видом топлива F23C 1/00; устройства для сжигания в псевдоожиженном слое F23C 10/00; сжигание низкосортного топлива и мусора F23G; колосниковые решетки F23H; подача твердого топлива в устройства для сжигания F23K; конструктивные элементы камер сгорания, не отнесенные к другим подклассам F23M; бытовые отопительные устройства F24; котлы центрального отопления F24D; автономные компактные котлы F24H)

Владельцы патента RU 2552013:

Загнеев Денис Петрович (RU)
Лунев Сергей Владимирович (RU)
Усенко Александр Иванович (RU)
Лунев Владимир Иванович (RU)
Усенко Андрей Александрович (RU)
Загнеев Петр Степанович (RU)

Изобретение относится к теплоэнергетике. Способ стабилизации жидкого угольного топлива в виде суспензионно-эмульсионной системы при его хранении и транспортировании в цистернах путем пузырькового перемешивания дисперсной фазы и дисперсной среды. Перед постановкой на хранение в герметичной емкости жидкое угольное топливо газируется, а в процессе хранения контролируемым образом разгазируется постепенным стравливанием избыточного давления газа над поверхностью зеркала топлива через верхний спусковой клапан. Жидкое угольное топливо газируют атмосферным воздухом. Жидкое угольное топливо газируют топочным газом. Технический результат - обеспечение длительного срока хранения жидкого угольного топлива (ЖУТ) в стабильном состоянии при его транспортировании в цистернах в течение нескольких суток от места производства ЖУТ до места расположения ТЭС/ТЭЦ без использования в пути мешалок, циркуляционных насосов и компрессоров. 3 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к области получения, хранения и сжигания ожиженного угля.

В теплоэнергетике для форсуночного сжигания в камерах сгорания котлоагрегатов ТЭС/ТЭЦ наряду с углеводородным топливом используют различные дисперсионные системы, в которых дисперсионной средой является вода. Особенностью этого топлива является его нестабильность при хранении - расслоение дисперсной фазы и дисперсной среды. В топливной дисперсной системе типа суспензия, например в водоугольном топливе (ВУТ), в течение времени хранения 2-5 суток угольная дисперсная фаза осаждается на дно емкости. В топливной дисперсной системе типа эмульсия, например «масло в воде», стабильность нарушается уже через минуты после приготовления (в случае дизтоплива), или через часы, сутки, недели масляная дисперсная фаза всплывает к поверхности. Здесь и далее термины дисперсная (дисперсионная) фаза, среда, суспензия, эмульсия используется в дефинициях источника Марченко Р.Т. Физическая и коллоидная физика. - М.: изд. «Высшая школа», 1965.

В случае хранения суспензионно-эмульсионной системы могут происходить одновременно осадительные и флотационные процессы с образованием трех страт: верхней (легкое «масло»); средней (вода) и нижней (твердое).

При получении дисперсных топлив стабилизацию производят путем введения в состав топлива различных добавок, присадок, пластификаторов, эмульгаторов, помогающих дисперсной фазе находиться во взвешенном состоянии в дисперсной среде. И если топливо производят вблизи ТЭС/ТЭЦ, то для первых сжигаемых объемов топлива такой стабилизации будет достаточно, а для последующих объемов топлива его необходимо перемешивать, поскольку оно должно храниться в течение нескольких суток до подачи на сжигание.

Из опыта производства и хранения дисперсных топлив (Круть А.А. Водоугольное топливо. - М.: Мысль, 2002, - 169 с.; Мурко В.И. Физико-технические свойства водоугольного топлива. - Кемерово: ГУ КузГТУ, 2009, - 195 с.; Светлый Ю.Г., Круть А.А. Гидравлический транспорт твердых материалов. - Донецк: Восточный издательский дом, 2010, - 268 с.) следует, что для перемешивания ВУТ обычно применяют мешалки, а для перемешивания эмульсий - циркуляционные насосы.

Перемешивание ВУТ пропеллерной мешалкой осуществляется за счет создания преимущественно осевого потока, обладающего большим насосным эффектом. Перемешивание эмульсии насосом обеспечивается за счет многократной циркуляции потока через узкое проходное сечение с большой скоростью. Недостатками известных способов сохранения дисперсного топлива в стабильном состоянии путем механического перемешивания является достаточная сложность и дороговизна используемого оборудования, необходимость электромоторов и, соответственно, питающей их электроэнергии. Если дисперсное топливо производят вдали от ТЭС/ТЭЦ, то во время его транспортирования, обычно, по железной дороге в цистернах в течение нескольких суток, происходит расслоение топлива и, поэтому, топливо в цистернах желательно перемешивать в пути следования. Ввиду указанных выше недостатков механические способы перемешивания топлива в пути малоприменяемы.

Известен другой способ перемешивания жидких сред, наиболее близкий к предлагаемому способу, - барботирование.

Обычно продавливание газа через слой жидкости используют для нагрева жидкости паром, перемешивания агрессивных жидкостей и абразивных пульп. Барботирование осуществляют через трубу с загнутым у дна емкости концом с отверстиями диаметром 3-6 мм, в которую подают компрессором сжатый до нужного давления газ.

Использование способа-прототипа для хранения дисперсного топлива как во время его транспортировки в цистернах, так и на местах хранения ТЭС/ТЭЦ наиболее целесообразно для жидких угольных топлив (ЖУТ), представляющих суспензионно-эмульсионные системы, содержащие продукты термического передела угля (полукокс, смольную фракцию, подсмольную воду).

К недостаткам прототипа можно отнести необходимость иметь в пути при перевозке ЖУТ компрессор с электро- или дизельгенератором или такой опасный объект, как емкость для хранения сжатого под большим давлением газа с редуктором, чувствительным к вибрационным и температурным перепадам.

Поставлена задача - обеспечить хранение ЖУТ в стабильном состоянии при его транспортировании в цистернах в течение нескольких суток от места производства ЖУТ до места расположения ТЭС/ТЭЦ без использования в пути мешалок, насосов, компрессоров или баллонов под высоким давлением. Поставленная задача решена путем использования пузырькового перемешивания газированного ЖУТ посредством контролируемого стравливания газа из герметичной цистерны в пути ее следования.

Газирование ЖУТ производится предварительно, как в способах по а.с. №511351 или а.с. №1562636, в процессе получения ЖУТ, при его заливке в цистерну и/или сразу после заполнения герметичной цистерны с оставлением зеркала поверхности необходимой площади. Заполненная цистерна будет находится под небольшим избыточным давлением, которое в пути следования будет постепенно стравливаться через верхний спусковой клапан, при этом растворенные в ЖУТ газы будут постоянно выделяться из объема жидкости в виде пузырьков, которые, поднимаясь к поверхности зеркала, будут перемешивать суспензионно-эмульсионную систему, сохраняя стабильность ЖУТ. В зависимости от условий хранения ЖУТ в качестве газа используется атмосферный воздух, газ-эмульгатор или топочный газ. В качестве топочного газа используют газ пиролиза, получаемый в том же процессе пиролиза бурого угля, в результате которого получены компоненты хранимого жидкого угольного топлива - полукокс, смольная фракция и подсмольная вода.

Прокомментируем техническую суть изобретения. В случае хранения ВУТ изобретение существенно снижает как агрегативное осаждение угольных частиц, так и их седиментацию за счет того, что агрегаты частиц при столкновении с пузырьками газа рассыпаются, а отдельные угольные частицы флотируются пузырьками и твердый осадок дисперсной фазы суспензии долго не может возникнуть.

В случае хранения топливной эмульсии изобретение позволяет сохранять ее дисперсность за счет соударений пузырьков с капельками «масла» в эмульсии и дробления уже больших, слившихся капель, плавающих у поверхности зеркала, в процессе разрушения всплывших пузырьков газа, что не способствует созданию верхней легкой страты расслоенной эмульсии.

В случае хранения ЖУТ в пути наблюдается низкочастотная болтанка цистерны, приводящая к столкновениям микрокапель «масла» (дисперсной фазы эмульсии), содержащих микрочастицы полукокса, друг с другом, приводящая к слиянию капель «масла» и подъему их к поверхности зеркала и к агрегации твердых частиц и их осаждению на дно цистерны. Изобретение позволяет удерживать суспензионно-эмульсионную систему в состоянии динамического равновесия посредством пузырькового перемешивания дисперсной фазы эмульсии, обеспечивая необходимое содержание «масла» и полукокса в микрокапельках эмульсии для их взвешенного положения в дисперсной среде (воде).

Использование изобретения производится следующим образом.

На стадии приготовления ЖУТ: при гомогенизации компонентов топлива в герметичный гидроударный узел мокрого помола под давлением вводят воздух и газированный ЖУТ закачивается в герметичную цистерну и при ее перевозке постепенно стравливают избыточное давление над поверхностью зеркала ЖУТ.

На стадии перекачки готового ЖУТ в герметичную цистерну: используют эжекторные или циклонные насосы для закачки ЖУТ в газовом потоке с созданием в цистерне избыточного давления, которое в пути равномерно стравливается.

На стадии заполненной ЖУТ герметической цистерны: используют промышленные сатураторы, барботажные устройства для продавливания газом слоя ЖУТ от дна цистерны до поверхности зеркала с созданием в цистерне избыточного давления, которое контролируемо стравливается. Контролируемое стравливание избыточного давления газа в цистерне производится автоматическим действием верхнего спускового клапана (выполненного, например, по ГОСТ 11823-91; ГОСТ 16587-71; ГОСТ 27477-87; ГОСТ 9789-75, ГОСТ 12532-88 с настройкой на срабатывание в диапазоне избыточных давлений 1,6-25 МПа).

Таким образом, заявленный способ хранения ЖУТ обеспечивает технический результат, состоящий в сохранении ЖУТ в стабильном состоянии при его транспортировании в цистернах без использования в пути мешалок, насосов, компрессоров и баллонов под высоким давлением.

1. Способ стабилизации жидкого угольного топлива в виде суспензионно-эмульсионной системы при его хранении и транспортировании в цистернах путем пузырькового перемешивания дисперсной фазы и дисперсной среды, отличающийся тем, что перед постановкой на хранение в герметичной емкости жидкое угольное топливо газируется, а в процессе хранения контролируемым образом разгазируется постепенным стравливанием избыточного давления газа над поверхностью зеркала топлива через верхний спусковой клапан.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что жидкое угольное топливо газируют атмосферным воздухом.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что жидкое угольное топливо газируют топочным газом.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в качестве топочного газа используют газ пиролиза, получаемый в том же процессе пиролиза бурого угля, в результате которого получены компоненты хранимого жидкого угольного топлива - полукокс, смольная фракция и подсмольная вода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам генерации тепловой и электрической энергий. В водоугольном топливе нанопорошок угля смешивается с водой в необходимом стехиометрическом соотношении, пневмофорсунка подает топливо в реакционный канал, при входе в который «язык» плазмогенератора полностью разлагает воду на кислород и водород, частично разлагает зольные продукты угля на кислород и соответствующие элементы, далее образуются метан и углекислый газ, плазмогенератор отключается, т.к.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано на тепловых электростанциях с паросиловыми установками, работающими на твердом пылевидном (угольная пыль) или на тяжелом жидком (мазут) топливе и оборудованными системой химводоочистки (ХВО).

Изобретение относится к устройствам для сжигания жидкого, в том числе водоугольного топлива (ВУТ) в различных котельных установках промышленной теплоэнергетики, жилищно-коммунального хозяйства и других теплогенерирующих системах, и обеспечивает при его использовании однородность температур по объему топки.
Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к переработке твердого топлива в жидкое, и получения беззольного водоугольного топлива (ВУТ) для сжигания в топках котлов тепловых электростанций.
Изобретение относится к угольной промышленности и может использоваться для предварительной обработки угля перед сжиганием с целью уменьшения выбросов серы и серосодержащих соединений в окружающую среду.

Изобретение относится к устройствам для сжигания жидкого, в том числе, водоугольного топлива (ВУТ) в различных котельных установках промышленной теплоэнергетики, жилищно-коммунального хозяйства и других теплогенерирующих системах.

Изобретение относится к устройствам для получения энергии посредством сжигания топлива, может быть использовано в отраслях промышленности, где требуются такие устройства, например, для получения электроэнергии.

Изобретение относится к области энергетики, может быть использовано в котельных установках на тепловых электростанциях, промышленных котельных и обеспечивает повышение эффективности и экономичности подготовки водоугольного топлива к сжиганию в энергетической котельной установке.

Изобретение относится к водоугольному топливу (ВУТ) в виде суспензии, приготавливаемой смешиванием твердого пылевидного топлива, преимущественно низкокалорийного угля, с жидкостью - водой, для подачи в устройства его сжигания на теплоэлектростанциях, в металлургической промышленности, в котельные установки и другие теплогенерирующие системы, работающие на жидком топливе.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам отопления на твердом топливе, и может быть использовано для создания твердотопливных отопительных приборов длительного горения.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам отопления на твердом топливе. Отопительный котел длительного горения содержит теплоизолированный корпус с двойной стенкой, образующей по периметру и в верхней части емкость для теплоносителя, в которой размещен теплообменник контура горячего водоснабжения.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для сжигания топлива, в том числе торфа. Способ сжигания твердого топлива включает сгорание топлива на колоснике, подачу в зону горения воздуха через канал под колосником, вывод через щель последнего в канал и задерживание в нем мелких фракций топлива и шлака, последующее удаление остатков сжигания с колосника и из канала путем раскрывания его стенок и проведение при этом одновременной очистки щели колосника.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в котельных установках. Способ двухступенчатого сжигания твердого топлива включает заполнение топки твердым кусковым топливом, подачу окислителя в топку через колосники, расположенные внизу топки, причем в рабочем режиме через колосники подается недостаточное для полного окисления кускового топлива количество окислителя, дожигание образовавшихся газов вне указанной топки с участием дополнительной подачи окислителя, передачу тепла от сжигания теплообменной системе с трубчатыми теплообменниками с жидким теплоносителем, отвод дымовых газов.

Группа изобретений относится к теплоэнергетике, а именно к системам отопления на твердом топливе, и может быть использована для создания отопительных приборов с повышенной эффективностью.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано на тепловых электрических станциях. Способ интенсификации процесса сжигания низкореакционного угля в котлах ТЭС включает воспламенение и горение пылеугольного низкореакционного топлива, при вводе в процесс горения водной эмульсии с нанодобавкой в виде растворимого таунита.

Изобретение относится к области многокамерных печей для обжига углеродистых блоков. Способ регулирования печи (1) заключается в том, что зона естественного предварительного нагревания разделена на по меньшей мере одну первую зону (Z1) естественного предварительного нагревания, располагающуюся на некотором первом расстоянии от устройства нагревания, и одну вторую зону (Z2) естественного предварительного нагревания, располагающуюся на некотором втором расстоянии от устройства нагревания, причем упомянутое первое расстояние превышает упомянутое второе расстояние, и в котором изменяют потоки газов, циркулирующих в полых перегородках, таким образом, чтобы контролировать газовые потоки (30, 31), проходящие через первую зону (Z1) естественного предварительного нагревания, на основе газовых потоков (31), выходящих из второй зоны (Z2) естественного предварительного нагревания, для того, чтобы регулировать повышение температуры перегородок и анодов в первой зоне (Z1) естественного предварительного нагревания и контролировать положение фронта дегазации.

Изобретение относится к конструкции газогенераторов прямого процесса и может быть использовано для получения генераторного газа при сжигании твердого топлива. Газогенератор содержит размещенную в корпусе кольцеобразную камеру газификации, топку и расположенную внутри неё колосниковую решетку, выполненную с возможностью вращательного движения, в верхней части корпуса выполнен патрубок для отвода генераторного газа и загрузочный отсек, расположенный вдоль вертикальной оси корпуса, под загрузочным отсеком расположена топка, а в нижней части корпуса размещен воздухозаборник, колосниковая решетка выполнена куполообразной формы с возможностью дополнительного поступательного движения, кольцеобразная камера газификации выполнена с наружной и внутренней стенками и расположена вокруг загрузочного отсека, причем в верхней части камеры газификации стенки замкнуты, а в нижней части камеры газификации ее внутренняя стенка соединена со стенкой загрузочного отсека, а наружная стенка соединена со стенкой воздухозаборника, камера выполнена с возможностью ее охлаждения, а патрубок для отвода генераторного газа присоединен к устройству для вытяжки генераторного газа.

Изобретение относится к области переработки твердых бытовых и промышленных отходов с получением в качестве конечного продукта синтез-газа. Способ разрушения углеродо- и азотосодержащего сырья включает подачу углеродо- и азотосодержащего сырья в цилиндрический корпус, нагревание его, создание разрежения во внутренней полости корпуса, вывод газа и выгрузку зольного остатка.
Изобретение относится к топливно-энергетической промышленности и может быть использовано при утилизации отходов обогащения каменного угля. Способ сжигания водоугольной и породной смеси включает нагрев ее до температуры воспламенения от внешнего источника.

Изобретение относится к области энергетики. Топка с неподвижной колосниковой решеткой и подвижным слоем топлива с наклонным зеркалом горения для сжигания агропеллет, включающая топку водотрубного или жаротрубного котла и чугунную колосниковую решетку, при этом 1/3 колосников, расположенных в нижней части колосниковой решетки, крепится к водоохлаждаемым трубам, в которых циркулирует котловая вода контура циркуляции котла. Изобретение позволяет снизить температуру поверхности колосниковой решетки, что исключает спекание золы и шлаков на поверхности решетки. 1 табл., 4 ил.
Наверх