Топливная композиция Российский патент 2025 года по МПК C10L5/00 C10L8/00 C10L10/00 

Изобретение относится к топливно-энергетической промышленности, а именно к топливной угольной смеси. Изобретение представляет собой топливную композицию, которая является альтернативой стандартным видам топлива, применяемым в энергетике.

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, % масс: 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, при этом 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.

Из уровня техники также известна «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, % масс: текучий кек 50-70, угольная пыль до 100%.

Однако данные топливные композиции не предполагают использование углеграфитового материала.

Опытным путем было установлена возможность применения в составе компонентов топливной композиции материала углеграфитового, в частности, марок Cg-60 и Сg-80, не являющегося топливом и представляющего собой отсев пересыпочных материалов, используемых в производстве графитированых электродов.

Поскольку применение материала углеграфитового марок Cg-60 и Сg-80 на настоящий момент в чистом виде не находит применения в других сферах промышленности, его можно считать производственными отходами. Таким образом, основными компонентами топливной композиции являются, по сути, отходы производств, соответственно, реализация данной топливной композиции также позволяет утилизировать отходы.

Техническая проблема заключалась в получении альтернативного топлива - новой топливной смеси с использованием углеграфитового материала в составе шихты, не являющимся топливом, но в топливной смеси, пригодной для использования в энергетической сфере, выполняющим функцию «регулятора» показателей качества базовых углей при одновременной возможности утилизации отходов угольных производств.

Регулирование показателей качества осуществляется путем смешивания углей различных марок и углеграфитового материала с целью достижения показателей качества, желательных для предполагаемого применения. Характеристики качества, которые наиболее важны при смешивании, будут отличаться от одной шахты к другой, а также зависеть от того, насколько различаются угольные пласты по качеству и их конечному назначению. В энергетических углях интересующие характеристики качества часто включают золу, летучие вещества, общее содержание серы и общую теплотворную способность. Таким образом, смешивание углеграфитовых материалов и с углями различных марок и в разных пропорциях можно отрегулировать, а именно, снизить или увеличить показатели качества, такие как уровень показателей выхода летучих веществ, калорийность, уровень влажности и содержания серы в зависимости от необходимых требуемых показателей и марки угля, взятого за основу.

Таким образом, технический результат заключается в реализации назначения и создании топливной композиции, содержащей углеграфитовый материал, пригодной для использования в энергетической сфере, при одновременной возможности утилизации отходов угольных производств.

Созданная топливная композиция обладает качественными характеристиками базового топлива потребителей угольной композиции в следующем диапазоне:

- зольность: от 10 до 38%,

- влага: от 8 до 39%,

- содержание летучих веществ: от 7 до 48%,

- низшая теплота сгорания: от 2600 ккал/кг.

В целях осуществления технического результата топливная композиция состоит из шихты, включающей материал углеграфитовый, представляющий собой сыпучий порошкообразный материал с размерным рядом 0-3 мм, с содержанием влаги не более 10%, с содержанием углерода не менее 60%, с содержанием серы не более 1%, зольностью не более 39%, уголь при следующем соотношении компонентов, мас. %:

материал углеграфитовый 5-90 уголь остальное до 100

При этом в качестве материала углеграфитового применён материал углеграфитовый марок Cg-60 и Сg-80 с содержанием углерода не менее 60% и 80% соответственно.

Для примеров расчёта пропорций топливной композиции использованы усреднённые значения различных марок углей:

Таблица 1

Марка угля Влага, W_t^r, % Зола, A^d, % Летучие, V^daf, % Низшая теплота сгорания, Q_i^r, ккал/кг 1 Б бурый 30 25 47 4000 2 Д длиннопламенный 17 10 42 5300 3 ДГ длиннопламенный газовый 15 15 45 5600 4 Г газовый 9 17 42 7500 5 ГЖО газовый жирный отощенный 14 15 30 8000 6 ГЖ газовый жирный 8,5 9,5 31 5400 7 Ж жирный 5 12 30 8000 8 КЖ коксовый жирный 5 16 26 8500 9 К коксовый 5 10 22 8600 10 КО коксовый отощенный 3 8 24 8700 11 КСН коксовый слабоспекающийся низкометаморфизованный 4 9 28 8350 12 КС коксовый слабоспекающийся 4 12 28 8600 13 ОС отощенный спекающийся 9 19 20 8600 14 ТС тощий спекающийся 5 25 20 8650 15 СС слабоспекающийся 14 10 25 5900 16 Т тощий 6 9,9 17 6300 17 А антрацит 9 15 6 6100 18 Cg60 углеграфитовый материал 8 28 2,5 4790 19 Cg80 углеграфитовый материал 6 16 2 6050

Также для примеров расчётов пропорций топливной композиции за основу были приняты предельные значения характеристик качества угля, допускаемого к промышленному использованию (сжиганию) на следующих станциях:

Таблица 2

Потребитель угля Влага, W_t^r, % Зола, A^d, % Летучие, V^daf, % Q_i^r, ккал/кг не более не более не менее не более не менее не более Хабаровская ТЭЦ-3 9 27 18 24 5 500 - Комсомольская ТЭЦ-2 18 22 40 50 4 200 5 650 Нерюнгринская водогрейная котельная 10 28 19 23 5300 5900 Артемовская ТЭЦ 16 38 30 47 4 000 5 600 Партизанская ГРЭС 10 38 21 43 4 100 6 200 Нерюнгринская ГРЭС 10 28 19 26 5 500 6 120 Чульманская ТЭЦ 10 28 19 28 5 300 5 900 Зуевская ТЭС топливо вид 1 12 35 35 45 - - Зуевская ТЭС топливо вид 2 10 28 8 18 5400 - Старобешевская ТЭС 10 28 0 8 5350 - Новочеркасская ГРЭС 12 28 0 8 5280 -

Процесс приготовления топливной композиции включает в себя эффективное смешивание компонентов в различных пропорциях, в зависимости от качественных показателей составляющих.

Полученная однородная смесь равномерно, без скольжения поступает в паровой котёл для сжигания по транспортной цепочке предприятия.

Ниже приведены примеры топливных композиций, содержащих в составе углеграфитовый материал в количестве от 5 до 90%, обладающих качественными характеристиками базового топлива потребителей, которые могут быть использованы в качестве топлива на ТЭЦ и ГРЭС (таблица 2):

Пример 1

Для получения топливной композиции, имеющей характеристики базового топлива для Хабаровской ТЭЦ-3 использовали 10 мас. % бурого угля, 10 мас. % коксового отощенного угля, 15 мас. % тощего спекающегося угля, 45 мас. % тощего угля, 15 мас. % антрацита, 5 мас. % углеграфитового материала Cg80.

Компоненты топливной композиции смешивали по расчётной схеме с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала на специально определённой площадке до получения однородной шихты. Данный образец шихты характеризуется следующими качественными параметрами: зола - 14,56%, влага - 8,4%, летучие вещества - 18,75%, низшая теплота сгорания - 6620 ккал/кг.

Пример 2

Для получения топливной композиции, имеющей характеристики базового топлива, которая в том числе может быть использована на Комсомольской ТЭЦ-2, использовали 85 мас. % бурого угля, 5 мас. % углеграфитового материала Cg80, 10 мас. % углеграфитового материала Cg60.

Шихта по образцу 2 характеризуется следующими качественными параметрами: зола - 24,25%, влага - 26,6%, летучие вещества - 40,28%, низшая теплота сгорания - 4245 ккал/кг.

Пример 3

Для получения топливной композиции (образец 3), которая может также использоваться на Комсомольской ТЭЦ-2, брали 10 мас. % бурого угля, 75% длиннопламенного газового угля, 5 мас. % газового угля, 10 мас. % материала углеграфитового Cg60.

Компоненты топливной композиции смешивали по расчётной схеме с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала на специально определённой площадке до получения однородной шихты. Данный образец шихты характеризуется следующими качественными параметрами: зольность - 17,4%, влага - 15,7%, летучие вещества - 40,8%, низшая теплота сгорания - 5454 ккал/кг.

Пример 4

Образец 4 топливной композиции, который может быть использован для Нерюнгринской водогрейной котельной включает следующие компоненты: 5 мас. % длиннопламенного угля, 60мас. % газового жирного угля, 5 мас. % жирного угля, 10 мас. % материала углеграфитового Cg80 с содержанием углерода не менее 80%, 20 мас. % материала углеграфитового Cg60 с содержанием углерода не менее 60%.

Шихта характеризуется следующими качественными параметрами: зольность - 14%, содержание влаги - 8,8%, содержание летучих веществ - 22,9%, теплота сгорания - 5468 ккал/кг.

Пример 5

Для получения топливной композиции по образцу 5 использовали 75 мас. % длиннопламенного угля, 25 мас. % материала углеграфитового Cg60 с содержанием углерода не менее 60%.

Данный образец шихты характеризуется следующими качественными параметрами: зола - 14,5%, влага - 15,25%, летучие вещества - 32,13%, низшая теплота сгорания - 5173 ккал/кг.

Данный образец топливной композиции может быть применён для Артемовской ТЭЦ.

Пример 6

Образец 6 топливной композиции включает следующие компоненты: 75% мас. % длиннопламенного угля, 15 мас. % материала углеграфитового Cg60 с содержанием углерода не менее 60%, 10 мас. % тощего угля.

Шихта характеризуется следующими качественными параметрами: зольность - 12,69%, содержание влаги - 14,85%, содержание летучих веществ - 33,58%, низшая теплота сгорания - 5324 ккал/кг.

Данный образец топливной композиции также может быть применён для Артемовской ТЭЦ.

Пример 7

Для получения следующего образца топливной композиции использовали 75 мас. % длиннопламенного угля, 10 мас. % газового жирного отощенного угля, 15 мас. % материала углеграфитового Cg60 с содержанием углерода не менее 60%.

Компоненты топливной композиции смешивали до получения однородной шихты, которая характеризуется следующими качественными параметрами: зольность - 13,2%, содержание влаги - 15,65%, летучие вещества - 34,88%, низшая теплота сгорания - 5494 ккал/кг.

Данный образец топливной композиции подходит для применения на Артемовской ТЭЦ.

Пример 8

Для получения топливной композиции по образцу 8 использовали 75 мас. % длиннопламенного угля, 15 мас. % материала углеграфитового Cg80 с содержанием углерода не менее 80%, 10 мас. % слабоспекающегося угля.

Компоненты топливной композиции смешивали по расчётной схеме с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала на специально определённой площадке до получения однородной шихты. Данный образец шихты характеризуется следующими качественными параметрами: зольность - 10,9%, влага - 15,05%, летучие вещества - 34,3%, теплота сгорания - 5473 ккал/кг.

Данный образец топливной композиции также подходит для применения на Артемовской ТЭЦ.

Пример 9

Образец 9 топливной композиции включает следующие компоненты: 70 мас. % длиннопламенного угля, 15 мас. % материала углеграфитового Cg80 с содержанием углерода не менее 80%, 10 мас. % слабоспекающегося угля, 5 мас. % антрацита.

Шихта характеризуется следующими качественными параметрами: зольность - 11,15%, содержание влаги - 14,65%, содержание летучих веществ - 32,5%, низшая теплота сгорания - 5513 ккал/кг.

Данный образец топливной композиции может быть применён для Артемовской ТЭЦ.

Пример 10

Для получения следующего образца топливной композиции использовали 35% длиннопламенного газового угля, 10 мас. % коксового жирного угля, 10 мас. % коксового слабоспекающегося низкометаморфизованного угля, 5 мас. % слабоспекающегося угля, 15 мас. % тощего угля, 15 мас. % материала углеграфитового Cg60, 10 мас. % материала углеграфитового Cg80.

Компоненты топливной композиции смешивали до получения однородной шихты, которая характеризуется следующими качественными параметрами: зольность - 15,54%, содержание влаги - 9,85%, летучие вещества - 25,5%, низшая теплота сгорания - 6200 ккал/кг.

Данный образец топливной композиции подходит для применения на Партизанской ГРЭС.

Пример 11

Образец 11 топливной композиции, который может быть использован для Нерюнгринской водогрейной котельной, включает следующие компоненты: 5 мас. % длиннопламенного угля, 20 мас. % длиннопламенного газового угля, 10% газового жирного угля, 5% коксового угля, 15% коксового слабоспекающегося низкометаморфизованного угля, 5 мас. % слабоспекающегося угля, 5% тощего угля и 35% углеграфитового материала Cg60 с содержанием углерода не менее 60%.

Шихта характеризуется следующими качественными параметрами: зольность - 17,1%, содержание влаги - 10%, содержание летучих веществ - 22,48%, низшая теплота сгорания - 5894 ккал/кг.

Данный образец топливной композиции подходит для применения на Нерюнгринской ГРЭС.

Пример 12

Образец 12 топливной композиции включает следующие компоненты: 15 мас. % длиннопламенного газового угля, 15 мас. % газового жирного угля, 5% бурого угля 20 мас. % коксового угля, 35 мас. % материала углеграфитового Cg60 с содержанием углерода не менее 60%, 10 мас. % тощего угля.

Шихта характеризуется следующими качественными параметрами: зольность - 17,72%, содержание влаги - 10%, содержание летучих веществ - 20,73%, низшая теплота сгорания - 5877 ккал/кг.

Данный образец топливной композиции также может быть применён для Чульманской ТЭЦ.

Пример 13

Для получения следующего образца топливной композиции использовали 10% бурого угля, 20 мас. % длиннопламенного газового угля, 45 мас. % газового угля, 10 мас. % тощего спекающегося, 15 мас. % материала углеграфитового Cg60 с содержанием углерода не менее 60%.

Компоненты топливной композиции смешивали до получения однородной шихты, которая характеризуется следующими качественными параметрами: зольность - 19,85%, содержание влаги - 12%, летучие вещества - 35%, низшая теплота сгорания - 6479 ккал/кг.

Данный образец топливной композиции также может быть применён для Зуевской ТЭС.

Пример 14

Образец 14 также может быть использован на Зуевской ТЭС и включает следующие компоненты: 80 мас. % газового угля, 15 мас. % материала углеграфитового Cg60 с содержанием углерода не менее 60%, 5 мас. % отощенного спекающегося угля.

Шихта характеризуется следующими качественными параметрами: зольность - 18,75%, содержание влаги - 9,15%, содержание летучих веществ - 35%, низшая теплота сгорания - 7149 ккал/кг.

Данный образец топливной композиции может быть применён также для Зуевской ТЭС.

Пример 15

Для получения следующего образца топливной композиции, который может быть применён на Зуевской ТЭС, использовали 30 мас. % коксового жирного угля, 30 мас. % жирного угля, 4 мас. % материала углеграфитового Cg60 с содержанием углерода не менее 60%.

Компоненты топливной композиции смешивали до получения однородной шихты, которая характеризуется следующими качественными параметрами: зольность - 14,8%, содержание влаги - 5,4%, летучие вещества - 17,6%, низшая теплота сгорания - 7370 ккал/кг.

Пример 16

Для получения следующего образца топливной композиции, который может быть применен также на Зуевской ТЭС, использовали 30% коксового угля, 25 мас. % коксового отощенного угля, 25 мас. % материала углеграфитового Cg60 с содержанием углерода не менее 60% и 20 мас. % материала углеграфитового Cg80 с содержанием углерода не менее 60%.

Компоненты топливной композиции смешивали до получения однородной шихты, которая характеризуется следующими качественными параметрами: зольность - 15,2%, содержание влаги - 5,95%, летучие вещества - 13,63%, низшая теплота сгорания - 7163 ккал/кг.

Пример 17

Образец 17 топливной композиции включает следующие компоненты: 20 мас. % отощенного спекающегося угля, 30 мас. % слабоспекающегося угля, 25 мас. % материала углеграфитового Cg60 с содержанием углерода не менее 60%, 25 мас. % материала углеграфитового Cg80 с содержанием углерода не менее 80%.

Шихта характеризуется следующими качественными параметрами: зольность - 17,8%, содержание влаги - 10%, содержание летучих веществ - 12,63%, низшая теплота сгорания - 6200 ккал/кг.

Данный образец топливной композиции также может быть применён для Зуевской ТЭС.

Нижеприведенные примеры топливных композиций (образцы 18-21) подходят в качестве топлива для Старобешевской ТЭС.

Пример 18

Для получения следующего образца топливной композиции использовали 5% бурого угля, 5 мас. % жирного угля, 30 мас. % антрацита и 50 мас. % материала углеграфитового Cg80 с содержанием углерода не менее 80%, 10 мас. % материала углеграфитового Cg60 с содержанием углерода не менее 60%.

Компоненты топливной композиции смешивали до получения однородной шихты, которая характеризуется следующими качественными параметрами: зольность - 17,15%, содержание влаги - 8,4%, летучие вещества - 6,9%, низшая теплота сгорания - 5934 ккал/кг.

Пример 19

Для получения следующего образца топливной композиции использовали 20% коксового угля, 15 мас. % антрацита и 65 мас. % материала углеграфитового Cg80 с содержанием углерода не менее 80%.

Компоненты топливной композиции смешивали до получения однородной шихты, которая характеризуется следующими качественными параметрами: зольность - 14,65%, содержание влаги - 6,25%, летучие вещества - 6,6%, низшая теплота сгорания - 6568 ккал/кг.

Пример 20

Для получения следующего образца топливной композиции использовали 10% бурого угля и 90 мас. % материала углеграфитового Cg80 с содержанием углерода не менее 80%.

Компоненты топливной композиции смешивали до получения однородной шихты, которая характеризуется следующими качественными параметрами: зольность - 16,9%, содержание влаги - 8,4%, летучие вещества - 6,5%, низшая теплота сгорания - 5845 ккал/кг.

Пример 21

Образец 20 топливной композиции включает следующие компоненты: 10 мас. % бурого угля, 5 мас. % коксового угля, 85 мас. % материала углеграфитового Cg80 с содержанием углерода не менее 80%.

Шихта характеризуется следующими качественными параметрами: зольность - 16,6%, содержание влаги - 8,35%, содержание летучих веществ - 7,5%, низшая теплота сгорания - 5973 ккал/кг.

Пример 22

Образец 21 топливной композиции включает следующие компоненты: 5 мас. % газового угля, 5 мас. % коксового угля, 10 мас. % тощего угля, 5 мас. % антрацита, 15 мас. % материала углеграфитового Cg60 и 60 мас. % материала углеграфитового Cg80.

Шихта характеризуется следующими качественными параметрами: зольность - 16,89%, содержание влаги - 6,85%, содержание летучих веществ - 6,78%, низшая теплота сгорания - 6089 ккал/кг.

Данный образец топливной композиции может быть применён в качестве топлива для Новочеркасской ГРЭС.

Пример 23

Для получения следующего образца топливной композиции использовали 5% коксового угля, 5 мас. % коксового отощенного угля, 5 мас. % коксового слабоспекающегося низкометаморфизованного угля, 5 мас. % коксового слабоспекающегося угля, 5 мас. % тощего спекающегося, 5 мас. % антрацита, 35 мас. % материала углеграфитового Cg60 с содержанием углерода не менее 60% и 35 мас. % материала углеграфитового Cg80 с содержанием углерода не менее 80%.

Компоненты топливной композиции смешивали до получения однородной шихты, которая характеризуется следующими качественными параметрами: зольность - 9,35%, содержание влаги - 7,1%, летучие вещества - 7,98%, низшая теплота сгорания - 6244 ккал/кг.

Данный образец топливной композиции также может быть применён в качестве топлива для Новочеркасской ГРЭС.

Таким образом, приведенные примеры подтверждают возможность получения шихты, обладающей качественными характеристиками базового топлива, содержащей разные марки углей и углеграфитовый материал с содержанием от 5 до 90 мас. %. Марка угля и пропорции подбираются, соответственно, в зависимости от требуемых показателей конкретного потребителя.

Изобретение относится к топливно-энергетической промышленности. Изобретение касается топливной композиции, состоящей из шихты, включающей материал углеграфитовый, представляющий собой сыпучий порошкообразный материал с размерным рядом 0-3 мм, с содержанием влаги не более 10%, с содержанием углерода не менее 60%, с содержанием серы не более 1%, зольностью не более 39%, уголь, выбранный из бурого, длиннопламенного, длиннопламенного газового, газового, газового жирного отощенного, газового жирного, жирного, коксового жирного, коксового, коксового отощенного, коксового слабоспекающегося низкометаморфизированного, коксового слабоспекающегося, отощенного спекающегося, тощего спекающегося, слабоспекающегося, тощего, антрацита или смеси данных марок углей, при следующем соотношении компонентов, мас. %: материал углеграфитовый 5-90, уголь остальное до 100. Технический результат - создание топливной композиции, содержащей углеграфитовый материал, пригодной для использования в энергетической сфере, при одновременной возможности утилизации отходов угольных производств. 2 табл., 23 пр.

Топливная композиция, состоящая из шихты, включающей материал углеграфитовый, представляющий собой сыпучий порошкообразный материал с размерным рядом 0-3 мм, с содержанием влаги не более 10%, с содержанием углерода не менее 60%, с содержанием серы не более 1%, зольностью не более 39%, уголь, выбранный из бурого, длиннопламенного, длиннопламенного газового, газового, газового жирного отощенного, газового жирного, жирного, коксового жирного, коксового, коксового отощенного, коксового слабоспекающегося низкометаморфизированного, коксового слабоспекающегося, отощенного спекающегося, тощего спекающегося, слабоспекающегося, тощего, антрацита или смеси данных марок углей, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

материал углеграфитовый 5-90 уголь остальное до 100%