Модификатор горения твердого топлива



Владельцы патента RU 2749373:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" (RU)

Изобретение раскрывает модификатор горения твердого топлива, который выполнен в виде состава на основе ацетата меди, ацетата железа и оксида церия при следующем соотношении компонентов, масс. %: ацетат меди (Cu(СН3СОО)2) - 35-45, ацетат железа (Fe(CH3COO)2) - 50-60, оксид церия (СеО2) - 5. Технический результат заключается в снижении реакционной способности топлива, выраженной в снижении минимальной температуры зажигания, времени задержки зажигания и повышении скорости реакции процесса горения в зависимости от степени углефикации топлива. 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к области химии, в частности к процессу горения твердого топлива. Модификатор предназначен для повышения реакционной способности топлива и активации процесса его горения в камерах сгорания энергетических котлов.

Известен модификатор горения топлива [RU 2515988 С2, кл C10L 10/00, C10L 1/10, C10L 1/18, C10L 1/222, C10L 9/10, C10L 3/00, C10L 3/00, опубл. 20.05.2014] для энергетических котлов, характеризующийся содержанием от 10 до 30 масс. % воды, от 20 до 80 масс. % по меньшей мере одного алифатического спирта, от 5 до 15 масс. % карбамида или его производных и от 5 до 15 масс. % моноацетилферроцена.

Недостатками данного состава являются:

- большое количество компонентов, что затрудняет технологический процесс топ-ливоподготовки;

- возможность подачи топлива только методом распыляемого потока.

Известен модификатор горения топлива [RU 2674011, кл. C10L 1/00, C10L 1/30, C10L 5/00, C10L 3/00, опубл. 04.12.2018 г.], состоящий из катализатора горения (дицикло-пентадиенилтрикарбонил марганца) и органического растворителя (метилбензол). Состав катализатора горения и органического растворителя составляет 5-20 и 80-95 масс. % соответственно.

Недостатком данного состава является необходимость использования катализатора горения в больших массовых содержаниях.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является модификатор горения -катализатор глубокого окисления [RU 2577253, кл. B01J 23/72, B01J 23/75, B01J 23/26, B01J 21/14. C10K 3/04, опубл. 10.03.2016], выполненный на основе переходных оксидов металлов или их смеси, нанесенных на оксидный носитель. Катализатор предназначен для глубокого окисления СО и органических веществ (твердых топлив). Модификатор готовится путем пропитки солями переходных металлов оксидного носителя с последующей сушкой и прокалкой. В качестве оксидного носителя используют гранулы пропанта, состоящего из кварца и силикатов магния, или его модификаций. Интенсификация процесса окисления достигается за счет высокой активности оксидов переходных металлов.

Недостатком данного способа является обеспечение динамической системы преобразования твердого топлива по типу кипящего слоя для интенсивного взаимодействия топлива с катализатором.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в снижении реакционной способности топлива, выраженной в снижении минимальной температуры зажигания, времени задержки зажигания и повышении скорости реакции процесса горения в зависимости от степени углефикации топлива.

Указанный технический результат достигается тем, что модификатор горения твердого топлива выполнен в виде состава на основе ацетата меди, ацетата железа и оксида церия при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Ацетат меди (Cu(СН3СОО)2) 35-45
Ацетат железа (Fe(CH3COO)2) 50-60
Оксид церия (СеО2) 5

Использование добавок в виде предшественников оксидов железа и меди в виде Fe(СН3СОО)2 и Cu(СН3СОО)2, а также оксида церия СеО2 позволяет интенсифицировать зажигание и последующее горение твердых топлив. Чем выше степень углефикации твердого топлива (каменный уголь марки Т, антрацит или кокс) тем эффективнее добавки воздействует на его реакционную способность.

Предлагаемый модификатор позволяет увеличить полноту выгорания твердого топлива, приводит к уменьшению механического недожога и исключает использование дополнительно подсвечивающего топлива, а также снижает содержание токсичных оксидов азота за счет снижения температуры горения.

Термическая деструкция моногидрата ацетата железа и меди в кислородсодержащей среде сопровождается потерей воды при ~ 130°С с последующим разложением соли в интервале 220-300°С. Первичные газофазные продукты разложения ацетата (пары ацетона, ацетальдегида и уксусной кислоты) при взаимодействии с кислородом воздуха окисляются в углекислый газ и воду.

Реакции окисления газофазных продуктов разложения ацетата железа и меди являются экзотермическими, в результате чего выделяется дополнительная теплота, способствующая более ранней термодеструкции частиц твердого топлива.

Далее образуются оксиды меди и железа, которые активируют процесс окисления на последующих этапах горения твердого топлива. В свою очередь оксид церия выступают усилителем окислительного процесса образующихся оксидов после разложения ацетата.

Пример осуществления изобретения:

Использование модификатора горения в виде ацетата меди и железа, а также оксида церия в количестве 2 масс. % твердых топлив (каменный уголь, антрацит, полукокс) осуществлялось методом механического смешения в керамической ступке. Перед смешением твердое топливо фракционировалось на ситах с размером ячеек менее 80 мкм.

Методом EDX картирования было установлено, что данный метод позволяет обеспечить равномерное распределение добавки в образце. С помощью элементного анализатора (CHNS) было установлено, что введение добавки в количестве 2 масс. % в состав твердых топлив приводит к увеличению соотношения элементов О/С и Н/С в среднем в 2,2 и 1,5 раза соответственно. Также после разложения добавки в процесс сжигания твердого топлива, содержание золы увеличивается на 0,5 мас. %, что связано с образованием дополнительных оксидов металлов.

Исследование реакционной способности используемого модификатора горения проводилось с помощью синхронного термического анализатора STA 449 С Jupiter (Netzsch, Германия). Эксперименты были проведены при атмосферном давлении. Образцы массой ~15 мг подвергались нагреванию в корундовом тигле с перфорированной крышкой в интервале температур 25-1000°С при скорости нагрева 10°С/мин. В качестве окислительной среды использовали смесь воздуха (60 мл/мин) и азота (10 мл/мин). Азот использовался в качестве защитного газа для обеспечения надежной работы анализатора и корректной регистрации полученных данных.

С помощью камеры сгорания и использования высокоскоростной видеосъемки Photron Fastcam SA4 (максимальная скорость съемки 3600 кадров в секунду при полном разрешении 1024×1024 пикселей, размер пикселя 20×10-6 м, глубина цвета 12 бит) было изучено влияние модификатора на процесс горения твердых топлив с различной степенью углефикации. Для исследования использовались образцы массой ~0,1±0,01 г, которые перед подачей в терморегулируемую печь укладывались в цилиндрическую форму. Далее форма удалялась поступательным движением вверх, в результате чего формировалась конусообразная насыпка. Методика исследования процессов зажигания и горения исследуемых образцов углей и полукоксов включала несколько этапов. В терморегулируемой печи устанавливалась требуемая температура греющей среды (в интервале 600-800°С, с промежуточным шагом 50°С), регистрируемая хромель-алюмелевой термопарой. Топливная навеска помещалась на держатель координатного механизма, ход которого калибровался по заданной координате в центр камеры сгорания и приводился в действие с помощью PC. Одновременно с началом движения штока с топливной насыпкой в сторону камеры сгорания проводилась видеофиксация. Уходящие через систему приточной вентиляции газы фиксировались с помощью поточного газоанализатора.

Временем задержки зажигания считалось время от момента входа держателя с топливной насыпкой в фокус камеры до начала образования видимого свечения поверхности топлива, что соответствовало началу процесса горения.

Высокоскоростная видеосъемка показала, что процесс горения твердых топлив с модификатором сопровождается образованием микровзрывов, которые в свою очередь способствуют разрыхлению поверхности плотного слоя топлива, что позволяет снизить диффузионный барьер при взаимодействии окислителя и угольного вещества.

Увеличение активности модификатора горения для топлив с более высокой степенью углефикации обусловлено снижением кислородосодержаших соединений в их молекулярной структуре.

Результаты эксперимента представлены в таблице 1.

Модификатор горения твердого топлива, который выполнен в виде состава на основе ацетата меди, ацетата железа и оксида церия при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Ацетат меди (Cu(СН3СОО)2) 35-45
Ацетат железа (Fe(CH3COO)2) 50-60
Оксид церия (СеО2) 5



 

Похожие патенты:

Изобретение описывает топливо для морских грузовых транспортных судов, вырабатывающих электроэнергию на борту судна, и для береговых турбин, работающих на продуктах сгорания газа, двигателей, огневых печей, таких как бойлеры, вырабатывающих электроэнергию на суше, удовлетворяющее или превышающее все технические характеристики ISO RMA 10 (ISO 8217-10), за исключением температуры вспышки, отличающееся тем, что топливо содержит диапазон углеводородов, имеющих (i) начальную температуру кипения нафты, при этом диапазон углеводородов от С3 имеет начальную температуру кипения около 175°C, и (ii) наиболее высокой температурой кипения является самая высокая температура кипения ее компонента, где упомянутый самый высококипящий компонент является растворимым в сольвенте, пригодном для сольвентной сепарации, таком как гептан, при этом вышеупомянутое топливо имеет: (a) содержание серы – 0,50% по массе (мас.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к технологии сжигания углеводородных топлив, в том числе низкого качества. Описан способ подготовки пылеугольного топлива для сжигания, заключающийся в сушке и дроблении сырого угля, причем на этот уголь наносят окислы и/или гидроокислы железа в виде суспензии или сухого порошкового распыла, при этом концентрация (количество) нанесенных окислов железа и/или гидроокислов железа должна быть не более 0.4% от массы угля.

Изобретение раскрывает модификатор горения твердого или газообразного топлива, включающий катализатор горения и органический растворитель, характеризующийся тем, что в качестве катализатора горения содержит ацетилацетонат железа (III), а в качестве органического растворителя - этанол при следующем соотношении компонентов, мас.%: ацетилацетонат железа (III) 3-10; органический растворитель 90-97.

Изобретение относится к способу изготовления брикетов из углеродсодержащего исходного сырья из отходов, включающих источники углерода. Способ получения углеродсодержащего исходного сырья из источника углерода, включающего отходы, заключается в том, что способ включает следующие этапы: (i) введение источника биоугля, полученного посредством ожижения с размером частиц меньше 212 мкм в источник отвальной угольной мелочи с размером частиц меньше 212 мкм, чтобы получить биоугольную смесь; (ii) введение катализирующей газификацию добавки, выбираемой из группы, состоящей из источника щелочного металла или источника щелочноземельного металла, в биоугольную смесь; (iii) по выбору, осуществление контакта биоугольной смеси с вяжущим и (iv) уплотнение смеси, полученной на этапе (ii) или (iii), чтобы сформировать один или несколько брикетов углеродсодержащего исходного сырья, причем упомянутые брикеты имеют размер по меньшей мере 5 мм.

Изобретение раскрывает присадку к автомобильному бензину, которая включает продукт взаимодействия триэтаноламина с алкилсалицилововой кислотой формулы OH-R(R1)-COOH, где R - ароматическое кольцо, a R1 - парафиновый углеводородный радикал, содержащий от 16 до 18 атомов углерода, полученного при химическом взаимодействии в мольном соотношении амин:кислота от 1,00:2,90 до 1,00:3,10.

Изобретение раскрывает способ сухого помола нефтекокса, включающий добавление добавок к нефтекоксу и сухой помол нефтекокса вместе с указанными добавками, характеризующийся тем, что в качестве указанных добавок используют комбинацию по меньшей мере одной органической добавки, выбранной из группы, состоящей из алканоламинов, таких как трипропаноламин, полиолов, таких как диэтиленгликоль, полиамидов, сложных полиэфиров, простых полиэфиров, поликарбоксилатных сложных эфиров, поликарбоксилатных простых эфиров, полиоксиалкиленалкилкарбоната натрия, солей аминов, солей полиолов и их комбинаций, и по меньшей мере одной неорганической добавки, выбранной из группы, состоящей из известняка, доломитового известняка, золы-уноса, шлака, глины, латерита, боксита, железной руды, песчаника и их комбинаций, причем добавки добавляют в нефтекокс в количестве от 0,51 до 10% масс.

Изобретение описывает способ получения твердого топлива, включающий стадии, на которых приготавливают суспензию путем смешивания порошкообразного низкосортного угля и масла; испаряют влагу, содержащуюся в суспензии, с помощью нагревания и разделяют суспензию, полученную после стадии испарения, на твердый материал и жидкость, при этом стадия испарения включает в себя стадии, на которых подогревают суспензию в первом пути циркуляции и нагревают подогретую суспензию во втором пути циркуляции, который отличен от первого пути циркуляции, причем технологический пар, образующийся на стадии испарения, используется в качестве теплоносителя для любой одной из стадии подогрева и стадии нагревания, и вводимый извне пар используется в качестве теплоносителя для другой стадии.

Изобретение раскрывает смесевое твердое ракетное топливо, содержащее активное горючее-связующее и окислитель, при этом в топливо дополнительно введены детонационный наноалмаз, а также окислитель, сокристаллизованный с детонационным наноалмазом, при следующем суммарном соотношении чистых и сокристаллизованных компонентов, мас.

Изобретение относится к катализатору скорости горения смесевых твердых ракетных топлив на основе продукта ОСФ. При этом с целью повышения скорости горения топлива и сохранения высоких эксплуатационных характеристик он содержит олигомерный бис-(диметилгидросилил)ферроцен следующей структуры: , где n=2-5, в количестве 40-60% масс, при этом содержание железа в катализаторе составляет 14,5-18,5% масс.
Изобретение относится к топливной композиции, состоящей из карбоксилата натрия и углеродсодержащего соединения, где в качестве углеродсодержащего соединения используется угольная пыль, при следующем соотношении компонентов, мас.%: карбоксилат натрия 40-50; угольная пыль - остальное.

Изобретение описывает способ защиты бурого угля при открытом хранении от самовозгорания и пыления при воздействии атмосферных явлений, включающий нанесение на поверхность угля антипирогенного состава, характеризующийся тем, что в качестве антипирогенного состава используют водную суспензию угольной пыли фракции 0 мм, разбавленную водным раствором ПАВ таким образом, что количество осадка по отношению к количеству воды составляет не более 5 %, а концентрация ПАВ в готовом составе составляет не более 0,5%.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2020-11-27 2021-06-09T10:20:59
Наверх