Топливная суспензия Российский патент 2024 года по МПК C10L9/00 C10L1/32 F23K1/02 

Изобретение относится к топливной энергетике, а именно к жидкому углеродсодержащему топливу в виде суспензии, которое может быть использовано на теплоэлектростанциях, в металлургической промышленности, в котельных установках и других теплогенерирующих системах, работающих на жидком топливе.

Известно жидкое угольное топливо [RU 2550815, МПК C10L1/32, опубл. 20.05.2015], представляющее собой смесь бурого угля и/или полукокса, пирогенетической жидкости и смольной фракции при следующем содержании компонентов:

Компонент Содержание, масс. % Уголь 55-65 Пирогенетическая жидкость 20-30 Смольная фракция 15-25

Недостатком данного изобретения является необходимость сверхтонкого измельчения угля, что приведет к значительным затратам на его помол.

Известна спиртоводоугольная суспензия [RU 94019206 А1, МПК C10L 1/32, опубл. 10.01.1996], представляющая собой смесь угля, спирта и воды при следующем содержании компонентов:

Компонент Содержание, масс. % Мелкодисперсный уголь 45-75 Техническая смесь спиртов 20-40 Вода остальное

Известна топливная суспензия [Садовский Д..Ю., Савицкий Д.П., Пахарь Т.А. Получение топливных дисперсных систем на основе природных углей и низших спиртов // Энерготехнологии и ресурсосбережение. - 2013. - №3. - С. 5-10], которая представляет собой смесь при следующем содержании компонентов:

Компонент Содержание, масс. % Мелкодисперсный уголь (до 200 мкм) 60 пластификатор Na₂CO₃ 1 спирт С₂Н₅ОН 5-30 Вода остальное

Наиболее близкой является суспензия [RU 2731605 С1, МПК F23K 1/02 (2006.01), опубл. 04.09.2020], представляющая собой смесь при следующем содержании компонентов:

Компонент Содержание, масс. % Уголь (до 200 мкм) 50 Изопропиловый спирт 3-8 Гидроксид натрия 0,25 Вода остальное

Недостатком вышеперечисленных суспензий является дороговизна, обусловленная высоким содержанием спиртов.

Технической задачей изобретения является снижение стоимости топливной суспензии.

Техническим результатом изобретения является снижение стоимости и улучшение свойств в результате добавления пирогенетической жидкости. Технический результат достигается следующим образом.

Топливная суспензия содержит следующие компоненты, причем в качестве дополнительного компонента включена пирогенетическая жидкость:

Компонент Содержание, масс. % Уголь (до 200 мкм) 50 Изопропиловый спирт 2-7 Пирогенетическая жидкость 2-4 Вода остальное

В таблице 1 представлены примеры составов с характерным количественным содержанием компонентов топливной суспензии и их сравнительные характеристики.

Для получения топливной суспензии использовали каменный уголь марки Д (длиннопламенный), содержащий 70-80% углерода, 0,5-1% серы, 19-29,5% прочих элементов. Зольность этого угля составляет 24-30%, влажность - 17,5-19%. Содержание летучих веществ составляет 39-42%.

Первичный помол угля осуществляли в шаровой барабанной мельнице при соотношении по массе один к трем с мелющими телами. После помола просеяли полученный уголь через сито с размером решетки 200 мкм. Затем 800 г мелкодисперсного угля поместили в роторно-пульсационный аппарат с эффектом кавитации, добавив 704 г воды, 32 г изопропилового спирта, 64 г пирогенетической жидкости. В результате получили топливную суспензию при следующем содержании компонентов:

Компонент Содержание, масс. % Уголь (до 200 мкм) 50 Изопропиловый спирт 2 Пирогенетическая жидкость 4 Вода 44

Измерение теплоты сгорания топливной суспензии производили в соответствии с ГОСТ 33299-2015 «Топлива углеводородные жидкие. Определение теплоты сгорания в калориметрической бомбе (точный метод)».

Пирогенетическая жидкость является отходом процесса пиролиза, например древесины. Ее стоимость стремится к нулю, при этом пирогенетическая жидкость обладает определенной теплотой сгорания ввиду присутствия остаточных углеводородов. Замещение небольшого количества изопропилового спирта пирогенетической жидкостью приведет к снижению стоимости топливной суспензии без значительной потери теплотворной способности.

Использование в составе предложенной топливной суспензии пирогенетической жидкости снижает стоимость топливной суспензии на 10-20% по сравнению с прототипом за счет уменьшения количества дорогостоящего изопропилового спирта.

Частичное замещение изопропилового спирта пирогенетической жидкостью снижает скорость расслоения суспензии на уголь и жидкую составляющую, незначительно снижает низшую теплоту сгорания (16,87-18,27 МДж/кг - см. таблицу 1) по сравнению с прототипом (17,13-18,63 МДж/кг).

Изобретение относится к топливной энергетике, а именно к жидкому углеродсодержащему топливу в виде суспензии, которое может быть использовано на теплоэлектростанциях, в металлургической промышленности, в котельных установках и других теплогенерирующих системах, работающих на жидком топливе. Изобретение относится к топливной суспензии, состоящей из угля, изопропилового спирта, пирогенетической жидкости и воды при следующем соотношении компонентов, мас.%: уголь (до 200 мкм) 50, изопропиловый спирт 2-7, пирогенетическая жидкость 2-4, вода - остальное. Технический результат – снижение стоимости и улучшение свойств в результате добавления пирогенетической жидкости. 1 табл., 3 пр.

Топливная суспензия, содержащая каменный уголь, изопропиловый спирт, воду, отличающаяся тем, что в составе используют пирогенетическую жидкость при следующем составе компонентов, мас.%:

уголь марки Д (до 200 мкм) 50 пирогенетическая жидкость 2-4 изопропиловый спирт 2-7 вода остальное