ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2022 года по МПК C10L9/10 C10L8/00 C10L5/00 C10L9/00 

Изобретение относится к топливно-энергетической промышленности, а именно, к топливной угольной смеси. Изобретение предназначено в качестве альтернативы стандартным видам топлива, применяемым как в энергетике, так и в коммунально-бытовой сфере.

Известно топливо под названием «ТОПЛИВО ДЛЯ КОТЕЛЬНОЙ ТОКОШ» по патенту № 2553998 (МПК C10L 1/04, C10L 1/10, C10L 1/18, C10L 10/00). Данное топливо состоит из: углеродсодержащих соединений органического и минерального происхождения, в качестве углеродсодержащего соединения органического происхождения содержит смесь нефтешлама и карбоксилата натрия в соотношении 1:(1-3), а в качестве углеродсодержащего соединения минерального происхождения - угольную пыль, при следующем соотношении компонентов, мас.%: смесь нефтешлама и карбоксилата натрия 40-50, угольная пыль - остальное.

Известна также «ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ» по патенту № 2547902 (МПК C10L 1/04, C10L 9/10, C10L 10/00). Данная топливная композиция состоит из: карбоксилата натрия и углеродсодержащего соединения, отличающаяся тем, что в ее состав в качестве углеродсодержащего соединения входит угольная пыль при следующем соотношении компонентов, мас.%: смесь нефтешлама и карбоксилата натрия 40-50, угольная пыль - остальное.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков аналогом к заявленному изобретению (прототипом) является «ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ КОТЕЛЬНОЙ» по патенту № 2541322 (МПК C10L 1/08, C10L 1/04). Топливная композиция для котельной по названному патенту содержит нефтешлам и углеродсодержащий компонент минерального происхождения - угольную пыль. В качестве нефтешлама использован текучий кек, содержащий 40-65% масс воды. Содержание компонентов в композиции следующее, мас.%:

Текучий кек 50-70 Угольная пыль до 100%

Таким образом, одним из основных компонентов предлагаемой топливной композиции для котельных является текучий кек, являющийся отходом производства промысловой подготовки нефти. Нефтешлам собирается на заключительной стадии подготовки нефти и очистки сточных вод. Для отделения воды нефтешлам отправляется на флотаторы. Текучий кек образуется из пены флотаторов и является нефтешламом с большим содержанием нефти при меньшем извлечении жидкости. Полученный кек в результате центрифугирования содержит 40-65 мас.% воды, 3-5 мас.% механических примесей, остальное - нефтепродукты. Доля смол, асфальтенов и высокомолекулярных парафинов составляет 15 мас.%. Содержание в топливной композиции текучего кека обеспечивает устойчивую топливную эмульсию, повышает ее стабильность при сохранении высокими таких технических показателей, как теплота сгорания и высокая стабильность топлива. Вторым компонентом предлагаемой топливной композиции является угольная пыль, являющаяся отходом следующих стадий добычи угля: бурение шурфов, взрывные работы, отбойка угля комбайнами, погрузка и транспортировка угля. Угольная пыль обеспечивает высокую теплоту сгорания, устойчивую стабильность, низкое содержание серы и снижение коррозионности.

Задача, которую поставил перед собой разработчик новой топливной композиции, состояла в получении низкозатратной топливной смеси, обладающей свойствами для использования в энергетической сфере. Технический результат, достигнутый в процессе решения поставленной перед разработчиком задачи, заключается в разработке топливной композиции, включающей низкокалорийные материалы, которая подходит для использования в энергетической сфере.

Сущность заявленного изобретения состоит в том, что топливная композиция, состоящая из смеси шихты и катализатора, причем катализатор и шихта взяты в массовом соотношении 1:100, где шихта содержит материал углеродосодержащий в виде сыпучего порошкообразного графита искусственного с размерным рядом 0-2 мм, с содержанием влаги не более 10%, с содержанием углерода не менее 60%, с содержанием серы не более 1,5%, зольностью не более 40% и низшей теплотой сгорания Qi r> 5700 ккал/кг, шламоконцентрат, шлам, штыб, и угольную пыль с размером частиц 0-0,1мм, при следующем содержании, мас.%:

материал углеродосодержащий шламоконцентрат, шлам, штыб, от 10 до 50 % угольная пыль остальное до 100 %

При этом применён катализатор на основе модифицированного полититаната калия (МПТК) в виде субмикроразмерного порошка. А в качестве шлама применён антрацитовый шлам. В свою очередь в качестве штыба применён антрацитовый штыб. А в качестве угольной пыли применена антрацитовая угольная пыль.

Топливная композиция, в данном конкретном примере исполнения, состоит из:

- материала углеродосодержащего (МУ) представляющего собой сыпучую форму порошкообразного продукта, с высоким содержанием углерода, имеющего классификацию по коду ТН ВЭД 3801 10 000 0 «графиты искусственные», с размерным рядом 0-2мм, с содержанием влаги не более 10%, содержанием углерода не менее 60% и серы не более 1,5%, зольностью не более 40,0 %, и низшей теплотой сгорания Qir > 5700 ккал/кг;

- антрацитового штыба (АШ), с размерным рядом 0-6мм, содержанием влаги не более 10%, содержанием углерода не менее 60% и серы не более 2%, зольностью не более 25,0 %, и низшей теплотой сгорания Qir > 5300 ккал/кг;

- шлама антрацитового и шламоконцентрата антрацитового, с размерным рядом 0-3 мм, причем шламоконцентрат и шлам обладают низшей теплотой сгорания Qir < 4000-4800 ккал/кг, зольностью от 20-40% и содержанием влаги Wr > 14%;

- угольной пыли (мелкодисперсной), с размером частиц 0-0,1мм, зольностью 25 % и содержанием влаги Wr < 4%;

- катализатора, добавляемого для повышения коэффициента полноты сгорания получаемой топливной композиции, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Материал углеродосодержащий от 10 до 50% Катализатор 1% Антрацит штыб, шламоконцентрат антрацитовый, шлам антрацитовый, угольная пыль остальное до 100%

Процесс приготовления топливной композиции включает в себя эффективное смешивание компонентов специализированной техникой, либо в промышленном смесителе, в различных пропорциях, в зависимости от качественных показателей составляющих. При этом добавление антрацитового штыба позволяет добиться усреднения показателей получаемой шихты до параметров естественного продукта - АШ, а применение катализатора, выполненного на основе модифицированного полититаната калия (МПТК) в виде субмикроразмерного порошка, способствует качественному сгоранию топливной композиции, влияя на механическую и химическую неполноту сгорания, существенно сокращая вредные выбросы в атмосферу. Полученная однородная смесь, равномерно, без скольжения поступает в паровой котел, для сжигания, по транспортной цепочке предприятия. При этом топливная композиция по своим характеристикам аналогична параметрам угольному топливу (АШ 0-6 – Антрацит Штыб, с размерным рядом 0-6 мм), с зольностью не более 30%, с содержанием влаги не более 12%, с низшей теплотой сгорания на уровне 5000-5500 ккал/кг, применяемому на энергогенерирующих предприятиях России, в том числе и на Новочеркасской ГРЭС.

Качество получаемой топливной композиции иллюстрируют нижеприведенные примеры, при питании паровых котлов Новочеркасской ГРЭС:

Пример 1. 15 мас.% МУ, 25 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 15 мас.% шлама антрацитового, 15 мас.% угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а также 30 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм), специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.

Пример 2. 17 мас.% материала углеродного МУ, 30 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 20 мас.% шлама антрацитового, 18 мас.% угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а также 15 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм), специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100. Результаты анализов представлены в таблице.

Пример 3. 20 мас.% материала углеродного МУ, 35 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 20 мас.% шлама антрацитового, 15 мас.% угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а также 10 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм), специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.

Пример 4. 22,5 мас.% материала углеродного МУ, 30 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 20 мас.% шлама антрацитового, 17,5 мас.% угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а также 10 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм), специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.

Пример 5. 25 мас.% материала углеродного МУ, 35 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 20 мас.% шлама антрацитового, 15 мас.% угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а также 5 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм), специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.

Пример 6. 30 мас.% материала углеродного МУ, 30 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 25 мас.% шлама антрацитового, 14 мас.% угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а также 1 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм). Специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.

Пример 7. 35 мас.% материала углеродного МУ, 30 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 20 мас.% шлама антрацитового, 14 мас.% угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а также 1 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм). Специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.

Пример 8. 37,5 мас.% материала углеродного МУ, 32,5 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 15 мас.% шлама антрацитового, 14 мас.% угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а также 1 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм). Специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.

Пример 9. 40 мас.% материала углеродного МУ, 30 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 15 мас.% шлама антрацитового, 14 мас.% угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а также 1 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм). Специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.

Пример 10. 42,5 мас.% материала углеродного МУ, 32,5 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 10 мас.% шлама антрацитового, 14 мас.% угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а также 1 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм). Специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.

Результаты анализов представлены в таблице, причем МУ-60 означает минимальное содержание углерода в материале углеродсодержащем, а именно не менее 60%:

№
шихты МУ-60, % Шламо-
концентрат, % Шлам,% Угольная
пыль, % АШ
(0-6 ),% Зольность,
% Содержание
влаги, % Низшая теплота
сгорания, Ккал/кг 1 15,0 25,0 15,0 15,0 30,0 26,1 9,75 5219 2 17,0 30,0 20,0 18,0 15,0 27,20 10,27 5108 3 20,0 35,0 20,0 15,0 10,0 27,45 10,65 5066 4 22,5 30,0 20,0 17,5 10,0 27,08 10,13 5125 5 25,0 35,0 20,0 15,0 5,0 27,35 10,5 5082 6 30,0 30,0 25,0 14,0 1,0 27,5 10,35 5081 7 35,0 30,0 20,0 14,0 1,0 26,75 9,85 5165 8 37,5 32,5 15,0 14,0 1,0 26,25 9,96 5218 9 40,0 30,0 15,0 14,0 1,0 26,00 9,35 5252 10 42,5 32,5 10,0 14,0 1,0 25,5 9,1 5304

Изобретение относится к топливно-энергетической промышленности, а именно, к топливным угольным смесям. Предложена топливная композиция, состоящая из смеси шихты и катализатора, причем катализатор и шихта взяты в массовом соотношении 1:100, где шихта содержит материал углеродосодержащий в виде сыпучего порошкообразного графита искусственного с размерным рядом 0-2 мм, с содержанием влаги не более 10%, с содержанием углерода не менее 60%, с содержанием серы не более 1,5%, зольностью не более 40% и низшей теплотой сгорания Qi r> 5700 ккал/кг, шламоконцентрат, шлам, штыб, и угольную пыль с размером частиц 0-0,1мм, при следующем содержании, мас.%: материал углеродосодержащий от 10 до 50% и шламоконцентрат, шлам, штыб, угольная пыль остальное до 100%. Технический результат заключается в разработке топливной композиции, включающей низкокалорийные материалы, которая подходит для использования в энергетической сфере. 5 з.п. ф-лы, 10 пр., 1 табл.

1. Топливная композиция, состоящая из смеси шихты и катализатора, причем катализатор и шихта взяты в массовом соотношении 1:100, где шихта содержит материал углеродосодержащий в виде сыпучего порошкообразного графита искусственного с размерным рядом 0-2 мм, с содержанием влаги не более 10%, с содержанием углерода не менее 60%, с содержанием серы не более 1,5%, зольностью не более 40% и низшей теплотой сгорания Qi r> 5700 ккал/кг, шламоконцентрат, шлам, штыб, и угольную пыль с размером частиц 0-0,1мм, при следующем содержании, мас.%:

материал углеродосодержащий от 10 до 50% шламоконцентрат, шлам, штыб, угольная пыль остальное до 100%

2. Топливная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что применён катализатор на основе модифицированного полититаната калия (МПТК) в виде субмикроразмерного порошка.

3. Топливная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве шламоконцентрата применён антрацитовый шламоконцентрат.

4. Топливная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве шлама применён антрацитовый шлам.

5. Топливная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве штыба применён антрацитовый штыб.

6. Топливная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве угольной пыли применена антрацитовая угольная пыль.