СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРИСАДКИ ДЛЯ УГЛЯ Российский патент 2022 года по МПК C10L9/10 C10B57/12 C10L10/04 C10L5/36 

Область техники настоящего изобретения

Настоящее изобретение относится к способу изготовления присадок для угля и, в частности, к благоприятному для окружающей среды способу изготовления присадки для угля, которая состоит из ферментативного бульона в качестве экстракта, получаемого посредством инкубации бактерий брожения (фермента) с фруктовыми остатками, причем присадку добавляют в уголь в качестве твердого топлива, с последующей микрогрануляцией и гомогенизацией угля, чтобы увеличивать площадь горения угля и в результате этого сокращать продолжительность сгорания и уменьшать количество несгоревшего углерода.

Уровень техники настоящего изобретения

С давних пор во всем мире разрабатывают технологию ферментации. В частности, поскольку ферментация происходит с течением времени во фруктовых остатках после потребления, давно известно, что сгорание происходит более активно, когда фруктовые остатки присутствуют вблизи пламени. Таким образом, на основании вышеизложенного, является очевидным и понятным, что экстракт, получаемый посредством инкубации бактерий брожения (фермента) на остатках фруктов, таких как яблоки, апельсины и виноград, представляет собой благоприятный для окружающей среды материал, получаемый из природных источников.

В 21 веке разработаны наноэлементы, которые находят применение в разнообразных областях, таких как информационные технологии, энергетические технологии и биологические технологии. Однако такие разработки относились, главным образом, к присадкам для жидкого топлива, а в случае угля, имеющего относительно меньшую стоимость, в настоящее время редко используют дорогостоящие наноэлементы.

С другой стороны, что касается изготовления присадок для угля, были разработаны традиционные технологии, такие как микрогрануляция и гомогенизация угля после добавления присадки для угля в уголь в качестве твердого топлива. В качестве примера, в публикации патента Южной Кореи №10-1290423 раскрыт способ изготовления обладающих высокой текучестью угольных микрочастиц с нанесенным путем испарения щелочным металлом в качестве катализатора из угольного исходного материала, причем способ включает:

(A) получение угольного исходного материала, имеющего начальное влагосодержание и начальную концентрацию кислотных функциональных групп;

(B) измельчение угольного исходного материала;

(C) сортировку угольного исходного материала, получаемого на стадии (В), в соответствии с определенным распределением частиц по размерам, для получения угольных микрочастиц, имеющих матрицу и вторую концентрацию кислотных функциональных групп;

(D) введение угольных микрочастиц в контакт с заданным количеством водного раствора, имеющего постоянную концентрацию получаемого испарением щелочного металла катализатора, с получением влажного осадка угольных микрочастиц с нанесенным путем испарения щелочным металлом в качестве катализатора, который имеет определенное соотношение атомов щелочного металла и атомов углерода и второе влагосодержание; и

(E) нагревание влажного осадка угольных микрочастиц с нанесенным путем испарения щелочным металлом в качестве катализатора для уменьшения второго влагосодержания и, таким образом, получение угольных микрочастиц с нанесенным путем испарения щелочным металлом в качестве катализатора как имеющих высокую текучесть микрочастиц, причем:

(a) вторая концентрация кислотных функциональных групп составляет по меньшей мере 50% начальной концентрации;

(b) определенное распределение частиц по размерам имеет размер частиц d5, составляющий по меньшей мере 20 микрометров, размер частиц d95, составляющий не более чем 1000 микрометров, и размер частиц d50, составляющий от 75 до 350 микрометров;

(c) определенное соотношение атомов щелочного металла и атомов углерода на стадии (D) является достаточным для обеспечения соотношения атомов щелочного металла и атомов углерода в диапазоне от 0,01 до 0,10 в имеющих высокую текучесть угольных микрочастицах с нанесенным путем испарения щелочным металлом в качестве катализатора;

(d) получаемый на стадии (D) влажный осадок угольных микрочастиц с нанесенным путем испарения щелочным металлом в качестве катализатора практически не подвергается обезвоживанию;

(e) количество водного раствора и концентрация получаемого испарением щелочного металла катализатора на стадии (D) являются достаточными для обеспечения определенного соотношения атомов щелочного металла и атомов углерода во влажном осадке угольных микрочастиц с нанесенным путем испарения щелочным металлом в качестве катализатора;

(f) введение в контакт на стадии (D) осуществляют в течение заданного периода времени в условиях перемешивания при повышенной температуре, практически составляющей не более чем температура кипения водного раствора, и при практически атмосферном давлении, причем каждый из материалов, вводимых в контакт, содержится в достаточном количестве, чтобы обеспечивать практически однородное распределение получаемого испарением щелочного металла катализатора в составе не подвергаемого обезвоживанию влажного осадка угольных микрочастиц с нанесенным путем испарения щелочным металлом в качестве катализатора;

(g) не подвергаемый обезвоживанию влажный осадок угольных микрочастиц с нанесенным путем испарения щелочным металлом в качестве катализатора выходит со стадии (D) при первой температуре и проходит через стадию нагревания (Е) практически при такой же температуре; и

(h) имеющие высокую текучесть угольные микрочастицы с нанесенным путем испарения щелочным металлом в качестве катализатора содержат заданное количество атомов щелочного металла, причем более чем 50% атомов щелочного металла объединены с матрицей угольных микрочастиц посредством ионного обмена при кислотных функциональных группах.

Кроме того, в публикации патента Южной Кореи №10-1528471 раскрыта присадка для улучшения потока порошка в целях повышения текучести угольно-крахмального материала, в котором содержатся: по меньшей мере один обладающий высокой абсорбционной способностью полимер, в качестве которой выбирают крахмал, сополимер крахмала и акрилата, сополимер винилового спирта и акрилата натрия, привитой сополимер акриловой кислоты и крахмала, полиакрилатный полимер, полиэтиленоксидный полимер, сополимер акриловой кислоты и винилового спирта, сополимер изобутилена и малеиновой кислоты, метилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, полимер на основе натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы, привитой сополимер акриловой кислоты и природный полимер, желатин, полигликоль и полиакриловая кислота; и по меньшей мере одно водоотталкивающее органическое соединение, в качестве которого выбирают сополимер этилена и винилацетата, полиэтилен, полипропилен, полидиметилсилоксан, полистирол, полиметилметакрилат, полисульфон, простой полиэфирсульфон, простой полиэфиримид, полиимид и поликарбонат, и которое добавляют в обладающий высокой абсорбционной способностью полимер.

Однако описанные выше достижения предшествующего уровня техники имеют недостатки, заключающиеся в том, что угольный порошок не подвергается в достаточной степени микрогрануляции и гомогенизации, и в результате этого угольный порошок имеет низкую плотность, что уменьшает площадь горения, а это, в свою очередь, увеличивает продолжительность сгорания, не уменьшая при этом количество несгоревшего углерода, и, следовательно, уменьшается энергетическая эффективность.

Краткое раскрытие настоящего изобретения

Техническая проблема, подлежащая решению

Таким образом, настоящее изобретение предназначено для преодоления вышеупомянутых проблем, и задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ изготовления присадки для угля, в котором: добавляют жидкую присадку в уголь в качестве твердого топлива, чтобы стимулировать микрогрануляцию и гомогенизацию угля и, таким образом, чтобы увеличить площадь горения, при этом увеличивается плотность угольного порошка, что, в свою очередь, сокращает продолжительность сгорания и уменьшает количество несгоревшего углерода, и в результате этого улучшается энергетическая эффективность.

Техническое решение

Настоящее изобретение относится к способу изготовления присадки для угля, в котором добавляют присадку в уголь в качестве твердого топлива, чтобы стимулировать микрогрануляцию и гомогенизацию угля, и в результате этого сократить продолжительность сгорания, уменьшая при этом количество несгоревшего углерода.

Согласно настоящему изобретению присадка может быть получена в жидком состоянии посредством смешивания исходных материалов в контейнере, причем исходные материалы содержат: ферментативный бульон, который представляет собой экстракт, получаемый посредством инкубации бактерий брожения (фермента) с фруктовыми остатками; и эмульсию ионов металлов и бентонита или гелита.

Эффект настоящего изобретения

Таким образом, согласно настоящему изобретению, жидкую присадку добавляют в уголь в качестве твердого топлива, чтобы стимулировать микрогрануляцию и гомогенизацию угля, при этом повышается плотность угольного порошка, и увеличивается площадь горения; следовательно, сокращается продолжительность сгорания, значительно уменьшается скорость образования топливного шлака в печи, и, таким образом, уменьшается количество несгоревшего углерода, и в результате этого повышается энергетическая эффективность. Таким образом, настоящее изобретение может производить значительные эффекты, которые являются благоприятными для окружающей среды и безопасными.

Краткое описание фигур

На фиг. 1 представлена технологическая схема, иллюстрирующая способ изготовления присадки для угля согласно настоящему изобретению.

Наилучший вариант осуществления

Настоящее изобретение относится к способу изготовления присадки для угля, в котором добавляют присадку в уголь в качестве твердого топлива, чтобы стимулировать микрогрануляцию и гомогенизацию угля и, таким образом, чтобы увеличивать площадь горения и, следовательно, сокращать продолжительность сгорания, уменьшая при этом количество несгоревшего углерода, при этом присадку получают в жидком состоянии, смешивая исходные материалы в контейнере, причем исходные материалы содержат: ферментативный бульон, который представляет собой экстракт, получаемый посредством инкубации бактерий брожения (фермента) с фруктовыми остатками; и эмульсию ионов металлов и бентонита или гелита.

Кроме того, исходные материалы могут дополнительно содержать неорганическую кислоту или органическую кислоту.

Кроме того, ионы металлов могут содержать монокарбонат кальция, альфа-оксид алюминия, монооксид цинка, полиоксиэтиленстеариламин или полиоксиэтиленолеилэфир.

Кроме того, фруктовые остатки могут дополнительно содержать неорганическую кислоту и органическую кислоту.

Кроме того, исходные материалы ферментативного бульона могут дополнительно содержать кукурузу или мелассу.

Кроме того, фруктовые остатки могут представлять собой кислые остатки, например, виноградные, яблочные или апельсиновые остатки.

Кроме того, исходные материалы ферментативного бульона могут дополнительно содержать в качестве добавки соолигомер жирной кислоты или бета-гидрокситрикарбаллиловую (лимонную) кислоту.

Кроме того, в процессе ферментации согласно настоящему изобретению значение рΗ может находиться в диапазоне от 3,5 до 5,5.

Подробное раскрытие предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения

Далее настоящее изобретение будет описано подробно посредством сопровождающей фигуры

На фиг. 1 представлена технологическая схема, иллюстрирующая способ изготовления присадки для угля согласно настоящему изобретению.

Что касается присадки для угля согласно настоящему изобретению, экстракт, получаемый посредством инкубации бактерии брожения (фермента) с фруктовыми остатками, представляет собой благоприятный для окружающей среды компонент, производимый из природных источников.

Согласно настоящему изобретению присадку добавляют в уголь в качестве твердого топлива, чтобы стимулировать микрогрануляцию и гомогенизацию угля и, таким образом, увеличивать площадь горения, сокращая при этом продолжительность сгорания, и, кроме того, значительно уменьшается скорость образования топливного шлака в печи, в результате чего уменьшается количество несгоревшего углерода.

Исходные материалы присадки могут содержать: ферментативный бульон, который представляет собой экстракт, получаемый посредством инкубации бактерий брожения (фермента) с фруктовыми остатками; и эмульсию ионов металлов и бентонита или гелита. Согласно настоящему изобретению исходные материалы смешивают в контейнере для получения присадки в жидком состоянии.

Фруктовые остатки, используемые согласно настоящему изобретению, могут содержать, главным образом, виноградные, яблочные или апельсиновые остатки, и значение рН в процессе ферментации может находиться в диапазоне от 3,5 до 5,5.

Ионы металлов, добавляемые согласно настоящему изобретению, могут содержать, например, монокарбонат кальция, альфа-оксид алюминия, монооксид цинка, полиоксиэтиленстеариламин или полиоксиэтиленолеилэфир.

Согласно другому варианту осуществления исходный материал присадки для угля может дополнительно содержать неорганическую кислоту или органическую кислоту.

Согласно следующему варианту осуществления ферментативный бульон может дополнительно содержать кукурузу или мелассу.

С другой стороны согласно следующему варианту осуществления исходный материал ферментативного бульона может дополнительно содержать в качестве добавки соолигомер жирной кислоты или бета-гидрокситрикарбаллиловую кислоту.

Настоящее изобретение характеризуется сочетанием ферментации (фермента) и наноионов.

Более конкретно, используют ферментацию (фермент) и эмульгирование с применением носителя, такого как бентонит (включая цеолит).

Кроме того, наноионы, используемые согласно настоящему изобретению, могут представлять собой любые из ионов Cu, Zn, Au, Pt, Fe, Mg и т.д., а также ионы переходных металлов.

Кроме того, добавляют бентонит и некоторое количество соединения щелочного металла.

Кроме того, согласно варианту осуществления настоящего изобретения ферментативный бульон на основе фруктовых остатков может быть получен посредством смешивания от 45 до 55 массовых частей соолигомеров жирных кислот и от 45 до 50 массовых частей фруктовых остатков на 100 массовых частей воды. Продолжительность ферментации может находиться в диапазоне от 7 до 10 суток. Кроме того, может быть добавлен раствор неорганической кислоты/органической кислоты, полученный из неорганической кислоты и органической кислоты в соотношении 1:1, при этом смешивают от 45 до 55 массовых частей соолигомера жирной кислоты, от 45 до 55 массовых частей фруктовых остатков, от 3 до 10 массовых частей раствора неорганической кислоты/органической кислоты и 100 массовых частей, получая, таким образом, ферментативный бульон.

Кроме того, смешивают от 95 до 105 массовых частей бентонита, от 95 до 105 массовых частей ионов металлов и от 10 до 30 массовых частей воды, получая, таким образом, эмульсию ионов металлов и бентонита или гелита. В этом случае процесс получения может занимать приблизительно 7 суток.

После этого ферментативный бульон на основе фруктовых остатков, а также эмульсия ионов металлов и бентонита или гелита могут быть смешаны в таком соотношении, что смесь содержит 50 массовых частей ферментативного бульона фруктовых остатков и 50 массовых частей эмульсии ионов металлов и бентонита или гелита, а также от 10 до 20 массовых частей воды, с последующим перемешиванием смеси при температуре от 60 до 90°С в течение от 10 до 12 часов.

В данном отношении, неорганическую кислоту/органическую кислоту можно добавлять и смешивать 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 неорганической кислоты/органической кислоты, а также от 10 до 20 массовых частей воды.

В настоящем изобретении достигнуты эффекты применения жидкой присадки в микрогрануляции и гомогенизации угля в качестве твердого топлива, а также эффекты уменьшения прочности связей в молекулах. Согласно настоящему изобретению можно увеличивать плотность порошка и увеличивать площадь горения, сокращая, таким образом, продолжительность сгорания, и при этом уменьшая количество несгоревшего углерода.

Другими словами, может быть уменьшено содержание порошка несгоревшего углерода при сгорании, влияющего на летучую золу и топочную золу, а также количество образующейся золы. Кроме того, вследствие полного сгорания значительно уменьшается образование угарного газа (СО), и это уменьшение составляет приблизительно от 75 до 85%.

Кроме того, может быть уменьшено образование оксидов серы (SO_x) и оксидов азота (ΝΟ_x), которые представляют собой опасные вещества, образующиеся в течение сгорание угля, и это уменьшение составляет приблизительно от 45 до 60%.

Другими словами, отработанный газ может быть объединен с газом, содержащим уменьшенное количество примесей SO_x, а затем выпущен в форме пыли.

Кроме того, поскольку значительно улучшаются характеристики сгорания, могут быть значительно уменьшены производимые количества шлака, сажи и клинкера. Таким образом, присадка согласно настоящему изобретению не реагирует с клинкерной отслаивающейся золой и металлическим компонентом, но вступают в контакт с топливным шлаком, вызывая его отслаивание. Вследствие удаления топливного шлака увеличивается теплопроводность, и предотвращается накопление топливного шлака, в результате чего достигается энергосбережение.

Когда используют производящий тепло кислород, большое количество кислорода производится и проникает в угольные частицы, что, таким образом, обеспечивает непосредственный доступ кислорода, и в результате этого ускоряется сгорание. Может быть образовано противокоррозионное покрытие, производящее противокоррозионные эффекты микроподшипников. Выбросы отработанного газа уменьшаются посредством регулирования потока воздуха, и удаляются отложения, образующиеся в системе кондиционирования воздуха, измельчителе и т.д., и, таким образом, повышается эффективность. Следовательно, настоящее изобретение может быть использовано в получении благоприятной для окружающей среды и безопасной присадки для угля.

Промышленная применимость

В настоящем изобретении предложена благоприятная для окружающей среды и безопасная присадка для угля, которую получают, добавляя жидкую присадку в уголь в качестве твердого топлива, чтобы стимулировать микрогрануляцию и гомогенизацию угля, таким образом, что можно поставлять присадку для угля на угольные электростанции во всем мире, чтобы увеличивать площадь горения, увеличивая при этом плотность угольного порошка и в результате этого сокращая продолжительность сгорания, причем можно значительно уменьшать скорость образования топливного шлака в печи, чтобы уменьшать образование несгоревшего углерода и повышать энергетическую эффективность, а также можно уменьшать выбросы угарного газа и других опасных веществ, таких как оксиды серы (SO_x) и оксиды азота (ΝΟ_x).

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. Технический результат - увеличение площади горения угля, сокращение продолжительности его сгорания и уменьшение количества несгоревшего углерода. 1 ил.

Способ изготовления присадки для угля, предназначенной для стимулирования микрогрануляции и гомогенизации угля,

причем присадку получают в жидком состоянии посредством смешивания исходных материалов в контейнере, и исходные материалы содержат: ферментативный бульон, который представляет собой экстракт, получаемый посредством инкубации бактерий брожения (фермента) с фруктовыми остатками; эмульсию ионов металлов и бентонита или гелита, и раствор неорганической кислоты/органической кислоты,

фруктовые остатки дополнительно содержат неорганическую кислоту и органическую кислоту,

фруктовые остатки представляют собой кислые остатки, такие как виноградные, яблочные или апельсиновые остатки,

ионы металлов представляют собой монокарбонат кальция, альфа-оксид алюминия или монооксид цинка,

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.