Двухкомпонентное органическое топливо на основе угля и жидких углеводородов



Владельцы патента RU 2782062:

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

Изобретение относится к области химической технологии топлива. Предложено двухкомпонентное органическое топливо, содержащее уголь в качестве основного энергетического компонента и вспомогательный энергетический компонент, при этом в качестве основного энергетического компонента используется антрацит, а в качестве вспомогательного энергетического компонента используются жидкие углеводороды в виде пиролизного масла, полученного в результате термического преобразования резинотехнических отходов, при следующем соотношении компонентов, масс. %: антрацит 80-95, пиролизное масло 5-20. Технический результат заключается в увеличении реакционной способности топлива за счет снижения минимальной температуры зажигания на 23-91°С, сокращении времени задержки зажигания в 2,5-5,3 раза и снижении топливного недожога в 1,5-5,3 раза. 1 табл.

 

Изобретение относится к области химической технологии топлива, в частности к повышению реакционной способности топлива и активации процесса его горения.

Известно композиционное топливо из отходов угольных обогатительных фабрик [RU 2224785, кл. C10L 5/02, опубл. 27.02.2004 г.], содержащее углесодержащие отходы обогащения угля и связующее в виде аргиллита.

Недостатками данного изобретения являются:

- сложность технологического процесса получения топлива, обусловленная множеством производственных этапов и большим количеством используемого оборудования;

- непостоянство энергетических характеристик топлива, обусловленное переменным составом используемых минералов (аргиллит) и отходов обогатительных фабрик.

Известно твердое топливо [RU 2483097, кл. C10L 5/00, C10L 5/02, C10L 5/06, опубл. 15.04.2010], полученное брикетированием порошкообразного низкосортного угля, в котором наружная поверхность низкосортного угля и внутренние поверхности пор низкосортного угля покрыты нелетучим компонентом, содержащимся в низкосортном угле.

Недостатками данного изобретения являются:

- высокая зольность топлива по причине использования низкосортного угля в качестве основного компонента энергетической системы;

- низкая реакционная способность топлива, выраженная в высокой температуре и большой продолжительности зажигания энергетической системы.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является двухкомпонентное твердое топливо [RU 2186093, кл. C10L5/00, опубл. 27.07.2002 г.], содержащее уголь в качестве основного энергетического компонента и добавку низкосортного энергетического топлива, при этом в качестве основного энергетического компонента использован каменный уголь, имеющий низшую теплоту сгорания не менее 5000 ккал/кг, а в качестве добавки использованы горючие сланцы при следующем соотношении компонентов, масс. %: 82-95 каменный уголь; 5-18 горючие сланцы.

Недостатками данного изобретения являются:

- локальность технического результата, направленного исключительно на снижение выбросов образующихся оксидов серы с обеспечением устойчивости энергетических характеристик топлива;

- низкие энергетические характеристики и реакционная способность топлива, что определяется высокой степенью топливного недожога, высокой зольностью топлива и высокой температурой зажигания.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении реакционной способности топлива за счет снижения минимальной температуры зажигания на 23-91°С, сокращении времени задержки зажигания в 2,5-5,3 раза и снижении топливного недожога в 1,5-5,3 раза.

Указанный технический результат достигается следующим образом.

Двухкомпонентное органическое топливо выполнено в виде состава, содержащего уголь в качестве основного энергетического компонента и вспомогательный энергетический компонент.

Отличие топлива заключается в том, что в качестве основного энергетического компонента используется антрацит, а в качестве вспомогательного энергетического компонента используются жидкие углеводороды в виде пиролизного масла при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Антрацит 80-95
Пиролизное масло 5-20

Использование жидких углеводородов в виде пиролизного масла в количестве 5-20 масс. % позволяет интенсифицировать зажигание и последующее горение топлива. Это объяснятся тем, что в составе пиролизного масла, полученного в результате конденсации парогазовой смеси, образующейся в процессе пиролиза отходов, содержатся легкие углеводороды, температура вспышки которых составляет меньше 100°С.

Предлагаемый состав также позволяет повысить удельную теплоту сгорания топлива и снизить содержание образующегося зольного остатка, за счет того, что теплота сгорания пиролизного масла намного выше (около 40 МДж/кг) чем у твердого топлива.

Активация процесса зажигания и последующего горения твердого топлива при введении пиролизного масла связана с фазовым превращением жидких углеводородов и участием в процессе горючих газофазных продуктов, выделяющихся при термическом преобразовании легких соединений. Выделение дополнительной теплоты, способствует более ранней термодеструкции частиц твердого топлива.

Пример осуществления изобретения:

Твердое топливо - антрацит пропитывалось жидкими углеводородами в виде пиролизного масла, полученного в результате термического преобразования резинотехнических отходов, при следующем соотношении компонентов, масс. %: 80 -95 основной энергетический компонент - антрацит, 5-20 вспомогательный энергетический компонент - пиролизное масло. Используемый метод - пропитка обеспечивал равномерное распределение жидких углеводородов в объеме твердого топлива.

Исследование изменения реакционной способности твердого топлива с добавлением жидких углеводородов проводилось с помощью камеры сгорания и 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. Для проведения 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 твердого топлива включала несколько этапов. В терморегулируемой печи устанавливалась требуемая температура греющей среды, равная 700°С, регистрируемая хромель-алюмелевой термопарой. Топливная навеска помещалась на держатель координатного механизма, ход которого калибровался по заданным координатам и приводился в действие с помощью персонального компьютера. Одновременно с началом движения штока с топливной насыпкой в сторону камеры сгорания проводилась видеофиксация. Уходящие газы через систему приточной вентиляции 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.

Минимальная температура зажигания Timin исследуемых образцов определялась с помощью камеры сгорания. С помощью метода половинного деления определялся подбор диапазона температур для нахождения Timin. В камере сгорания устанавливалась необходимая температура и с помощью координатного механизма через технологическое отверстие вводилась топливная насыпка. При появлении видимого свечения на поверхности и/или в объеме топливной насыпки соответствующая температура принималась за температуру зажигания. Затем температура греющей среды снижалась и процедура повторялась вновь. Также одним из условий определения Timm являлась продолжительность пребывания образца в камера сгорания, которая не превышала 2 минут.

Массовое количество углеродного недожога в составе золового остатка, было определено с помощью дифференциального-термического анализатора Netzsch STA 449 F3 Jupiter (Netzsch, Germany). Анализ проводился при скорости нагрева 10°С/мин в корундовом тигле с перфорированной крышкой до температуры 1000°С. Образец массой ~20 мг распределялся ровным слоем по дну тигля и помещался в поток окислительной среды (воздух). Скорость газового потока составляла 150 мл/мин. Все эксперименты проводились в условиях атмосферного давления. Было выполнено качественное определение выделения СО2 m/z=44. Анализ проводился с помощью сопрягаемого квадрупольного масс-спектрометра QMS 403 D Aeolos (Netzsch, Germany).

Результаты высокоскосростной видеосъемки показали, что процесс зажигания и последующего горения твердого топлива с добавлением жидких углеводородов сопровождается образованием пламени вблизи образца.

Результаты проведенного эксперимента свидетельствуют о том, что используемое двухкомпонентное органическое топливо характеризуется снижением минимальной температуры зажигания на 23-91°С, сокращением времени задержки зажигания в 2,5-5,3 раза и снижением топливного недожога в 1,5-5,3 раза в зависимости от содержания жидких углеводородов.

Результаты эксперимента представлены в таблице 1.

Двухкомпонентное органическое топливо, содержащее уголь в качестве основного энергетического компонента и вспомогательный энергетический компонент, отличающееся тем, что в качестве основного энергетического компонента используется антрацит, а в качестве вспомогательного энергетического компонента используются жидкие углеводороды в виде пиролизного масла, полученного в результате термического преобразования резинотехнических отходов, при следующем соотношении компонентов, масс. %:

Антрацит 80-95
Пиролизное масло 5-20



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к топливным пеллетам. Предложена пеллета из прессованной биомассы, которая включает высушенную отработанную кофейную гущу и связующее, при этом дополнительно содержит отходы бумаги, а в качестве связующего используется сироп сахарный при следующем соотношении компонентов, мас.%: кофейная гуща 93,75-90,25; отходы бумаги и картона 6-9; сироп сахарный - остальное.
Изобретение относится к топливным брикетам. Предложен способ получения топливных брикетов из углеродсодержащих отходов, характеризующийся тем, что отходы бумажной продукции перемешивают с водой и перекисью водорода в количестве от 10 до 15 кг/т в течение от 50 до 60 минут при влажности перемешиваемой массы от 45 до 60 %, перед окончанием перемешивания добавляют таловое масло в количестве от 100 до 500 г/т и сосновое масло в количестве от 40 до 60 г/т, далее полученную массу разбавляют водой, подвергают пенной флотации, с получением камерного продукта, который смешивают вместе с древесными отходами, в качестве которых используют сосново-березовые опилки, и гидролизным лигнином, проводят сгущение, с последующим формованием топливных брикетов, при этом содержание компонентов в брикете составляет сосново-березовые опилки от 30 до 60 %, отходы бумажной продукции от 30 до 60 %, гидролизный лигнин от 8 до 20 %.

Изобретение относится к присадкам для угля. Предложен способ изготовления присадки для угля, предназначенной для стимулирования микрогрануляции и гомогенизации угля, где присадку получают в жидком состоянии посредством смешивания исходных материалов, представляющих собой: ферментативный бульон, эмульсию ионов металлов и бентонита или гелита, и раствор неорганической кислоты/органической кислоты, где ферментативный бульон фруктовых остатков получают посредством смешивания от 45 до 55 массовых частей бета-гидрокситрикарбаллиловой кислоты, от 45 до 55 массовых частей фруктовых остатков и от 3 до 10 массовых частей раствора неорганической кислоты/органической кислоты, а также 100 массовых частей воды, причем продолжительность ферментации составляет от 7 до 10 суток, раствор неорганической кислоты/органической кислоты представляет собой смесь неорганической кислоты и органической кислоты в массовом соотношении 1:1, и эмульсию ионов металлов и бентонита или гелита получают посредством перемешивания от 95 до 105 массовых частей бентонита или гелита, от 95 до 105 массовых частей ионов металлов и от 10 до 30 массовых частей воды, и при этом ферментативный бульон фруктовых остатков, эмульсию ионов металлов и бентонита или гелита и раствора неорганической кислоты/органической кислоты смешивают в таком соотношении, что смесь содержит 50 массовых частей ферментативного бульона фруктовых остатков, 50 массовых частей эмульсии ионов металлов и бентонита или гелита и от 3 до 10 массовых частей раствора неорганической кислоты/органической кислоты, а также от 10 до 20 массовых частей воды с последующим перемешиванием смеси при температуре от 60 до 90°C в течение от 10 до 12 часов.

Изобретение относится к области переработки пылевидного угля. Способ получения углеродсодержащих брикетов из неспекающихся видов угля включает измельчение неспекающегося угля, смешение его со связующим, брикетирование и последующую карбонизацию полученных брикетов при температуре 520-900°С, при этом в качестве связующего используют отруби, которые смешивают с углем и водой при следующем соотношении компонентов, мас.

Способ получения твердого топливного брикета из угля путем обработки мелких частиц связующим, содержащим раствор поливинилового спирта, отличающийся тем, что мелкие частицы угля пропитывают 10%-ным водным раствором поливинилового спирта, проводят брикетирование под давлением 100-150 МПа, затем брикет замораживают при температуре минус 20°С в течение 20 ч, затем размораживают при комнатной температуре и высушивают до постоянной массы, в которой содержание частиц угля составляет 99-99,5% масс., поливиниловый спирт - 0,5-1% масс.
Изобретение раскрывает способ получения бездымного бытового топлива, включающий смешение исходных компонентов - углеродсодержащего материала, в качестве которого используют мелочь коксовую марки МК-1, получаемую посредством среднетемпературной карбонизации бурого угля, органического связующего, выбранного из муки злаковых культур, крахмала или патоки свекловичной, минеральной добавки, в качестве которой используют глину - алевролит или бентонит, и воды, с последующим прессованием брикетной смеси в брикеты и сушкой, характеризующийся тем, что исходные компоненты смешивают в следующем количестве, мас.%: углеродсодержащий материал не менее 50,0; органическое связующее 5,0-30,0; минеральная добавка не более 0,5; вода - остальное.

Изобретение относится к cпособу получения формованного топлива, который включает измельчение угля до размера частиц менее 2,5 мм, смешивание с измельченной связующей добавкой, прессование при нагреве смеси и давлении 170-200 МПа, характеризующийся тем, что в качестве связующей добавки используют отруби с размером частиц менее 1 мм в количестве 4-20 мас.

Изобретение раскрывает древесно-полимерный композит пониженной горючести, характеризующийся тем, что содержит полиэтилен низкого давления, полифосфат аммония, древесную муку, предварительно обработанную антипиреном из ряда: фосфат мочевины, смесь буры с борной кислотой, и антиоксидант Ирганокс 1010 при следующем соотношении компонентов, маc.%: полиэтилен - 25,0-30,0; древесная мука - 45,0-55,0; полифосфат аммония - 16,5-19,5; антипирен - 3,0-5,0 и антиоксидант - 0,5.

Предложен способ получения высококалорийных топливных пеллет из органического сырья с ежегодным возобновлением, включающий тепловую обработку биомассы в реакторе с давлением, повышенным паром и воздухом, в котором давление по завершении обработки сбрасывают. В качестве биомассы используют зерно рапса и солому рапса, подвергаемые предварительной обработке механическим вальцеванием и пропитке печным топливом, при соотношении всех компонентов смеси, мас.%, зерно рапса 80, солома рапса 19, печное топливо 1, тепловой обработке в реакторе при температуре 80±5°С, при давлении 10 атм, с выдержкой в течение 75 с, в котором давление по завершении обработки сбрасывают, смешению до однородной массы с соломой рапса и формованию смеси пеллетизированием, с последующим извлечением пеллет и выдержкой в течение 24 часов при температуре воздуха 18±3°С.

Изобретение раскрывает топливный брикет, содержащий горючее, связующее, отвердитель и наполнитель - лузга семян масленичных культур, характеризующийся тем, что горючее содержит обезвоженный нефтешлам, связующее - нефтяной кокс, а отвердитель цемент при следующем соотношении компонентов, мас. %: горючее 40-45 связующее 25 наполнитель 25 отвердитель 5-10 Также раскрывается способ получения топливных брикетов, характеризующийся тем, что смешение всех компонентов осуществляется без дополнительной обработки при температуре окружающей среды в течение 30-40 минут, а брикетирование ведут в штемпельном прессе при давлении 600-800 кгс/см2.
Изобретение относится к топливным пеллетам. Предложена пеллета из прессованной биомассы, которая включает высушенную отработанную кофейную гущу и связующее, при этом дополнительно содержит отходы бумаги, а в качестве связующего используется сироп сахарный при следующем соотношении компонентов, мас.%: кофейная гуща 93,75-90,25; отходы бумаги и картона 6-9; сироп сахарный - остальное.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2021-11-12 2022-10-21T13:20:19
Наверх