Способ получения водоугольного топлива

Авторы патента:

C10L1/32 - в виде угольно-нефтяных суспензий или водных эмульсий

C10L1/00 - Жидкое углеродсодержащее топливо

Владельцы патента RU 2743929:

Швецов Игорь Нисонович (RU)

Изобретение раскрывает способ получения водоугольного топлива, который включает стадии дробления угля, его мокрое измельчение, смешивание с водой для получения водоугольной суспензии, стабилизацию измельченного угля и обезвоживание, характеризующийся тем, что мокрое измельчение угля осуществляют до размеров 100-150 мкм, а обезвоживание угля осуществляют в центрифуге на движущейся обновляемой фильтрующей поверхности со свободным сечением 40-50% при числе оборотов ротора 200-250 мин^-1до влажности 5-7%, при этом отведенную жидкость (фугат) после обезвоживания возвращают на стадию смешивания. Технический результат заключается в повышении теплотворной способности топлива в 1,40-1,55 раза при снижении влажности. 1 ил., 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к топливной энергетики, а именно к способам получения топлива на основе тонкодисперсного угля и воды, которое может быть использовано для сжигания в котлах, печах и других установках объектов теплоэнергетики.

Известен способ получения водоугольного топлива, включающий дробление угля до крупности 3 мм, физико-механическую деминерализацию и гомогенизацию, мокрое измельчение до крупности (0,2-0,3) мм, химическую деминерализацию неорганической кислотой с получением реакционной массы, из которой выделяют низкозольный измельченный уголь и нейтрализуют его аммиаком, см. RU Патент №2192449, МПК C10L 1/32 (2000.01), 2002.

Недостатком данного способа является высокое содержание жидкости в угольном топливе перед подачей его на сжигание.

Известен способ получения водоугольного топлива, включающий сухое измельчение предварительно дробленого угля крупностью менее 3 мм в роторно-вихревой мельнице до частиц размером менее 20 мкм, одновременную сепарацию от минеральных компонентов и гидрофобизациию с последующим смешиванием с водой и получением в гидравлическом диспергаторе коллоидной гидросмеси, содержащей 70-80 мас. % и более твердой фазы с частицами менее 5 мкм, см. RU Патент №2167189, МПК C10L 1 /32 (2000.01), 2001.

Недостатком данного способа является невозможность получения водоугольного топлива с высоким содержанием жидкости перед подачей его на сжигание в теплоэнергетических установках.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является способ получения водоугольного топлива из ископаемого угля, включающий дробление угля, его мокрое измельчение до коллоидного размера частиц с получением водоугольной суспензии со средним поверхностным размером дисперсной фазы не более 3 мкм, разбавление полученной суспензии водой до концентрации угля 1-3%, ступенчатую деминерализацию измельченного угля для снижения его зольности с образованием первичного и вторичного продуктов, последующую их деминерализацию и обезвоживание, см. RU Патент №2178455, МПК C10L 1/32 (2000.01), 2002.

Недостатком данного способа является низкая теплотворная способность водоугольного топлива, снижающая коэффициент полезного действия теплоэнергетических установок.

Указанный недостаток обусловлен высокой влажностью топлива перед подачей его на сжигание. С увеличением влажности уменьшается теплота сгорания рабочего топлива. Затраты тепла на испарение влаги топлива, а также увеличенный объем продуктов сгорания при повышенной его влажности являются причиной снижения температуры в топке, замедленного выделения летучих (увеличиваются потери от химической неполноты сгорания).

Технической проблемой является то, что водоугольное топливо перед подачей его в теплоэнергетические установки обладает низкой теплотворной способностью, вследствие повышенной влажности.

Техническая проблема повышения теплотворной способности водоугольного топлива, за счет уменьшения влажности, решается способом получения водоугольного топлива, включающим стадии дробления угля, его мокрое измельчение, смешивание с водой для получения водоугольной суспензии, стабилизацию измельченного угля и обезвоживание, согласно изобретению мокрое измельчение угля осуществляют до размеров 100-150 мкм, а обезвоживание производят в центрифуге на движущейся обновляемой фильтрующей поверхности со свободным сечением 40-50% при числе оборотов ротора 200-250 мин^-1 до влажности 5-7%, при этом отведенную жидкость (фугат) после обезвоживания возвращают на стадию смешивания.

Решение технической задачи позволяет организовать непрерывное обезвоживание угольного топлива в замкнутом цикле и снизить влажность водоугольного топлива с 30-40% до 5-7% и затраты на испарение воды в 10,3-36,0 раз.

Заявляемый способ поясняется примерами конкретного исполнения.

Пример 1.

Угольное сырье в виде кусков поступает в дробильную установку 1, где осуществляют его предварительное измельчение до размеров 10-12 мм, и далее в накопительную емкость 2. Измельченный уголь транспортером 3 и воду из емкости 5 подают в гидроударный узел 4 установки мокрого помола, см. фиг. 1. Мокрое измельчение угольных частиц производят до размеров 150 мкм. Полученную суспензию разбавляют водой до концентрации угля 60-65% по массе, смешивают со стабилизирующими добавками в количестве 0,2-0,4% от массы твердой фазы, поступающими из емкости 6, и гомогенизируют угольное топливо в емкости 7. В качестве стабилизирующей добавки может быть использована, например, карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ).

На стадии обезвоживания водоугольное топливо через загрузочное устройство поступает в ротор 8 центрифуги, образованный ленточными транспортерами с бесконечными фильтрующими поверхностями 9. По внутреннему радиусу ротора фильтрующая поверхность непрерывная, а по наружному - со свободными промежутками. При вращении ротора с числом оборотов 200 мин^-1 и при скорости движения фильтрующей поверхности 0,015-0,02 м/с, свободное сечение которой составляет 40%, жидкость за счет центробежных сил отфильтровывается из угольной суспензии и удаляется из центрифуги через окна 10 и патрубок 11. Отфильтрованную жидкость (фугат) возвращают в емкость для воды 5.

Механически обезвоженный уголь до влажности 7% удаляют из центрифуги через окна 12 и патрубок 13 и направляют на форсунку 14 теплоэнергетической установки 15.

Пример 2 аналогичен примеру 1, отличие состоит в том, что угольные частицы измельчают до размеров 125 мкм и после разбавления водой до 60-65% по массе, введения стабилизирующей добавки в количестве 0,2-0,5% от массы твердой фазы и гомогенизации подают в ротор 8 центрифуги на обезвоживание. Разделение жидкой и твердой фаз осуществляют при числе оборотов ротора 225 мин^-1, скорости движения фильтрующей поверхности 0,015-0,02 м/с и ее свободным сечением 45%. Обезвоженный уголь до влажности 6% направляют на форсунку 14 теплоэнергетической установки 15.

Отфильтрованную жидкость (фугат) возвращают в емкость для воды 5.

Пример 3 аналогичен примеру 1,

отличие состоит в том, что угольные частицы измельчают до размеров 100 мкм и после разбавления водой до 60-65% по массе, введения стабилизирующей добавки в количестве 0,2-0,5% от массы твердой фазы и гомогенизации подают в ротор 8 центрифуги на обезвоживание. Разделение жидкой и твердой фаз осуществляют при числе оборотов ротора 250 мин-1, скорости движения фильтрующей поверхности 0,015-0,02 м/с и ее свободным сечением 50%. Обезвоженный уголь до влажности 5% направляют на форсунку 14 теплоэнергетической установки 15.

Теплотворную способность водоугольного топлива, полученного по примерам конкретного выполнения, определяли расчетным методом. Поскольку энергия от сгорания угля тратится на энергию фазового перехода воды из жидкого состояния в газообразное, то точное значение затраченной энергии рассчитывается исходя из теплотворной способности угля. Для углей большинства марок можно считать, что на каждые 10% влаги тратится 1% теплотворной способности угля. Расчеты производились для ископаемого угля Донецкого угольного бассейна имеющего теплотворную способность 6600 ккал/кг при влажности 4%.

Данные по изменению теплотворной способности водоугольного топлива в зависимости от влажности, полученной заявленным способом, в сравнении со значениями способа-прототипа, представлены в таблице 1.

Из таблицы видно, что в результате использования совокупности признаков заявляемого объекта способа приготовления водоугольного топлива теплотворная способность топлива увеличивается в 1,40-1,55 по сравнению с прототипом.

Способ получения водоугольного топлива, включающий стадии дробления угля, его мокрое измельчение, смешивание с водой для получения водоугольной суспензии, стабилизацию измельченного угля и обезвоживание, отличающийся тем, что мокрое измельчение угля осуществляют до размеров 100-150 мкм, а обезвоживание производят в центрифуге на движущейся обновляемой фильтрующей поверхности со свободным сечением 40-50% при числе оборотов ротора 200-250 мин^-1 до влажности 5-7%, при этом отведенную жидкость (фугат) после обезвоживания возвращают на стадию смешивания.

Изобретение описывает способ получения многокомпонентной биотопливной композиции, включающий смешение дизельного топлива с рапсовым маслом холодного отжима и этиловым спиртом, характеризующийся тем, что перемешивание многокомпонентной биотопливной композиции, характеризующийся следующим соотношением компонентов, в об.%: дизельное топливо – 50, рапсовое масло холодного отжима – 25, этиловый спирт – 25, осуществляется непрерывно в дополнительном топливном баке транспортного средства со смесителем и подогревателем посредством насоса лопастного типа с электродвигателем при частоте вращения вала 1000 мин-1, с объемной скоростью не менее 100 л/ч и температурой композиции 40°С с помощью инвертора и датчика температуры жидкости, установленного на дне дополнительного топливного бака.

Экологическое топливо // 2740948

Изобретение описывает топливо, содержащее твердый компонент и окислитель, характеризующееся тем, что в качестве твердого компонента используется ультрадисперсный порошок углерода, а в качестве окислителя - жидкий оксид диазота при соотношении, мас.%: порошок углерода 12,0, оксид диазота 88,0.

Топливная суспензия // 2731605

Изобретение относится к области энергетики. Топливная суспензия содержит уголь с размером частиц до 200 мкм, спирт, пластификатор и воду.

Эмульсии типа масло в воде // 2731091

Изобретение описывает эмульсию типа масло в воде для применения в качестве топлива, которая содержит масляную фазу и водную фазу, по меньшей мере одно первичное поверхностно-активное вещество, выбранное из одного или нескольких веществ группы, состоящей из жирных алкиламинов, этоксилированных жирных алкиламинов, этоксилированных жирных алкилмоноаминов, метилированных жирных алкилмоноаминов, метилированных жирных алкиламинов и четвертичных жирных алкиламинов; в пределах от больше 0,3 до 2,0% масс вторичного поверхностно-активного вещества, выбранного из одного или нескольких лигнинаминов; и одну или несколько органических кислот; где масляная фаза диспергирована в водной фазе и где эмульсия типа масло в воде имеет следующие характеристики: средний размер капель (D[4,3]) в пределах от 3 до 15 мкм, где средний размер капель выражен в виде среднего значения с моментами по объему, определенного с использованием методик рассеяния света; меньше 3% масс капель имеет размер частиц больше 125 мкм, где размер капель определен с использованием методик рассеяния света; и вязкость больше 100 и до 700 мПа⋅с при 50°C±10% и 20 с-1±10%, где вязкость определена с использованием вискозиметра с коаксиальными цилиндрами.

Гидростабилизированное топливо, способ его получения и теплоэнергообменный реактор // 2726488

Изобретение описывает способ получения гидростабилизированного топлива, заключающийся в том, что подают смесь тяжелых нефтепродуктов с водой в теплоэнергообменный реактор в виде по меньшей мере двух пространственно разделенных потоков под давлением выше атмосферного; обеспечивают завихрение всех упомянутых потоков в одном направлении; сталкивают все завихренные потоки в общий поток с одновременным его разрежением, благодаря чему осуществляют гидродинамическую кавитацию упомянутой смеси; ускоряют общий поток для обеспечения в нем давления ниже атмосферного.

Композиции твердого вещества и жидкой сырой нефти и способы // 2725775

Изобретение описывает способ получения фракционированного продукта, включающий стадии: (i) обеспечения угля в форме частиц и где средний по объему размер частиц угля составляет не более 10 мкм в диаметре; (ii) комбинирования угля с неочищенным жидким углеводородистым материалом с получением комбинированной смеси твердого вещества и жидкости; (iii) фракционирования комбинированной смеси твердого вещества и жидкости с получением одного или более продуктов фракционирования.

Композиции твердого вещества и жидкой сырой нефти и способы // 2725775

Композиции нефтяного топлива и способы // 2710378

Изобретение раскрывает композицию нефтяного топлива для применения в качестве топлива, которая содержит (i) материал в виде частиц, в котором по меньшей мере примерно 90% по объему (об.

Способ получения водотопливной смеси // 2709497

Изобретение раскрывает способ получения водотопливной смеси, включающий приготовление водоугольной суспензии, содержащей частицы ультрадисперсного углерода, подачу в смесительную камеру водоугольной суспензии и углеводородного топлива и нагрев водоугольной суспензии, характеризующийся тем, что приготовление водоугольной суспензии осуществляют путем смешения воды или водного раствора с частицами ультрадисперсного углерода, насыщенными поверхностно-активным веществом, при массовом содержании частиц ультрадисперсного углерода в суспензии не менее 0,03%, при этом водоугольную суспензию и углеводородное топливо одновременно подают в смесительную камеру, нагревают полученную смесь до образования перегретого пара при температуре, превышающей температуру кипения водоугольной суспензии, и направляют полученную парогазовую смесь в реакционную камеру, в которой нагревают смесь до температуры не менее 500°С до образования водородосодержащей парогазовой смеси.

Процесс и устройство для производства топливного углеводородного масла // 2704822

Изобретение раскрывает способ для увеличения количества дизельного топлива, в котором вода, барботируемая воздухом в присутствии фермента, содержащего липазу, цеолит, смешивается с метанолом, причем вода содержит активный кислород и гидроксильный радикал; полученная жидкая смесь и исходное дизельное топливо смешиваются для того, чтобы подготовить эмульсию; и эта эмульсия и содержащий двуокись углерода газ вводятся в контакт друг с другом, причем способ дополнительно содержит извлечение газа, содержащего двуокись углерода из газообразного продукта сгорания.

Способ получения многокомпонентной биотопливной композиции // 2743350