Топливная композиция Советский патент 1993 года по МПК C10L1/32 

Изобретение относится к области топливной энергетики,,в частности к толлив-- ным композициям на основе мазута.

Цель изобретения - расширение области использования композиции, снижение токсичности и агрессивности продуктов ее сгорания.

Целлолигнин является отходом промышленного производства фурфурола. Он образуется как остаток.после двухстадий- ной обработки измельченной лиственной древесины горячей водой с целью получения дубильных веществ, а затем паром под давлением при 250-260° С с целью получения фурфурола.

В процессе обработки водой и паром из древесины удаляются минеральные вещества, что обуславливает пониженную зольность целлолигнина. Снижение зольности обеспечивает уменьшение прочности сплавленного шлака, образующегося при сгорании топлива и повышает калорийность топлива.

Одним из важнейших преимуществ целлолигнина как добавки к топливу является отсутствие в нем серы. Это расширяет область применения предлагаемой композиции и позволяет использовать ее, например,

для такого мазутоемкого производства, как мартеновское. Снижение агрессивности токсичных веществ в продуктах сгорания за счет снижения доли сернистых соединений не только благоприятно сказывается на состоянии рабочих поверхностей промышленных агрегатов, но и улучшает условия труда и состояние окружающей среды.

Целлолигнин представляет собой ко- ротковолнистый рыхлый органический материал, особенностью которого является развитая удельная поверхность частиц (в 2-5 раз больше, чем у частиц лигнина) и высокий выход летучих веществ при пиролизе: 50% у целлолигнина и 33% у лигнина.

Развитая удельная поверхность частиц целлолигнина способствует улучшению ус- .ловий сжигания топлива, интенсифицирует процесс горения.

При добавлении целлолигнина в мазут происходит обволакивание его частиц мазутной пленкой, в результате чего получается однородная масса, образующая при распылении капли более крупного размера, чем при распылении одного мазута и обладающая высокой химической активностью, за счет увеличения поверхности контактов

(Л

С

ы

твердой фазы с кислородом. Кроме того, высокий выход летучих веществ при пиролизе целлолигнина приводит к интенсивному распиливанию плёнки мазута и созданию диффузного факела.

Улучшение условий сгорания и низкая зольность позволяет компенсировать снижение калорийности топлива в предлагаемой композиции и тем самым сократить расход мазута без снижения производительности промышленного агрегата.

Оптимальное содержание целлолигнина в композиции находится в пределах 5-25 вес %. При снижении содержания целлолигнина ниже 5 вес % интенсификация процессов горения незначительна и введение менее калорийной, чем мазут, добавки дает адекватное снижение температуры факела. При повышении содержания целлолигнина в смеси более 25% улучшение условий сжигания уже не компенсирует снижения доли высококалорийного топлива.

Изобретение иллюстрируется следую - щим примером.

Предлагаемая композиция испытывалась на 260-тн мартеновской печи Северско- го трубного завода. При этом использовался топочный мазут марки 40 (ГОСТ 10585-75) и целлолигнин Шумерлинского химического завода. Для приготовления композиции в мазутный бак порциями вводили целлолигнин в соответствии с составом топливной композиции (см. табл. 1). Перемешивание производили при температуре 20-50° С в течение 30 мин, после чего отбирали пробы полученной композиции для определения физико-химических показателей.

Условную вязкость определяли по ГОСТ ,6258-85, зольность по ГОСТ 1461-75. Приготовленную смесь по мазутопроводу подавали в форсунку и распиливали природным газом. Затруднений в подаче топливной композиции через мазутопровод и форсунку не наблюдалось. Топливная смесь не расслаивалась.

Базовым вариантом являлось отопление чистым мазутом. Температуру факела в рабочем пространстве печи замеряли оптическим пирометром. Были произведены анализы продуктов горения на содержание в них SOa.

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Как видно из таблицы, снижение расхода мазута за счет введения целлолигнина в пределах 5-25 вес % позволило поддерживать теплоотдачу факела на уровне, соответствующем отоплению одним мазутом, т.к. температура факела в этих пределах на уровне базового варианта. При этом содержание S02 в продуктах горения снижалось пропорционально доле введенного целлолигнина. Сталь по содержанию серы отвечала требованиям ГОСТа.

Сравнение с известной смесью показывает, что температура факела у нее ниже, чем при чисто мазутном отоплении более

чем на 70° С. Это в значительной степени обусловлено зольностью известной композиции, которая, в среднем, в 4-7 раз превышает зольность заявляемой.

Содержание SOa в известной смеси в

5-6 раз больше, чем в заявляемой, т.е. при использовании предлагаемой композиции содержание токсичных и агрессивных веществ,поступающих в окружающую среду с продуктами горения,резко падает.

Таким образом, предлагаемая топливная смесь позволяет расширить область применения смесей на основе мазута с лиг- нинсодержащей добавкой. За счет этого появляется дополнительная возможность

экономии мазута на 5-25% в таких мазуто- емких агрегатах как мартеновские печи и паровые котлы. Кроме того, пропорционально сокращению доли мазута снижается себестоимость продукции (стали, пара и др.) и

утилизируются промышленные отходы бескислотного производства фурфурола.

Целлолигнин накапливается в отвалах предприятий химической промышленности в большом количестве, сырьевая база его,

как добавки к топливу, практически не ограничена.

Формулаизобретения Топливная композиция на основе мазута с добавлением отходов переработки древесины, отличающаяся тем, что, с целью расширения области использования композиции, снижения токсичности и агрессивности продуктов сгорания композиции, в

качестве отхода она содержит целлолигнин бескислотного гидролиза древесины в количестве 5-25 мае. %.

Таблица 1

Сущность изобретения: топливная композиция содержит 5-25 мас.% целлолигни- на бескислотного гидролиза древесины и до 100 мас.% мазута, 2 табл.

Составы топливной композиции, мае. %

Показатели процесса горения топливных композиций

Таблица 2