Топливная композиция

Изобретение относится к топливно-энергетической промышленности, а именно, к топливным угольным смесям. Предложена топливная композиция, состоящая из смеси шихты и катализатора, причем катализатор и шихта взяты в массовом соотношении 1:100, где шихта содержит материал углеродосодержащий в виде сыпучего порошкообразного графита искусственного с размерным рядом 0-2 мм, с содержанием влаги не более 10%, с содержанием углерода не менее 60%, с содержанием серы не более 1,5%, зольностью не более 40% и низшей теплотой сгорания Qi r> 5700 ккал/кг, шламоконцентрат, шлам, штыб, и угольную пыль с размером частиц 0-0,1мм, при следующем содержании, мас.%: материал углеродосодержащий от 10 до 50% и шламоконцентрат, шлам, штыб, угольная пыль остальное до 100%. Технический результат заключается в разработке топливной композиции, включающей низкокалорийные материалы, которая подходит для использования в энергетической сфере. 5 з.п. ф-лы, 10 пр., 1 табл.

 

Изобретение относится к топливно-энергетической промышленности, а именно, к топливной угольной смеси. Изобретение предназначено в качестве альтернативы стандартным видам топлива, применяемым как в энергетике, так и в коммунально-бытовой сфере.

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, мас.%: 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, отличающаяся тем, что 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.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков аналогом к заявленному изобретению (прототипом) является «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, мас.%:

Текучий кек	50-70
Угольная пыль	до 100%

Таким образом, одним из основных компонентов предлагаемой топливной композиции для котельных является текучий кек, являющийся отходом производства промысловой подготовки нефти. Нефтешлам собирается на заключительной стадии подготовки нефти и очистки сточных вод. Для отделения воды нефтешлам отправляется на флотаторы. Текучий кек образуется из пены флотаторов и является нефтешламом с большим содержанием нефти при меньшем извлечении жидкости. Полученный кек в результате центрифугирования содержит 40-65 мас.% воды, 3-5 мас.% механических примесей, остальное - нефтепродукты. Доля смол, асфальтенов и высокомолекулярных парафинов составляет 15 мас.%. Содержание в топливной композиции текучего кека обеспечивает устойчивую топливную эмульсию, повышает ее стабильность при сохранении высокими таких технических показателей, как теплота сгорания и высокая стабильность топлива. Вторым компонентом предлагаемой топливной композиции является угольная пыль, являющаяся отходом следующих стадий добычи угля: бурение шурфов, взрывные работы, отбойка угля комбайнами, погрузка и транспортировка угля. Угольная пыль обеспечивает высокую теплоту сгорания, устойчивую стабильность, низкое содержание серы и снижение коррозионности.

Задача, которую поставил перед собой разработчик новой топливной композиции, состояла в получении низкозатратной топливной смеси, обладающей свойствами для использования в энергетической сфере. Технический результат, достигнутый в процессе решения поставленной перед разработчиком задачи, заключается в разработке топливной композиции, включающей низкокалорийные материалы, которая подходит для использования в энергетической сфере.

Сущность заявленного изобретения состоит в том, что топливная композиция, состоящая из смеси шихты и катализатора, причем катализатор и шихта взяты в массовом соотношении 1:100, где шихта содержит материал углеродосодержащий в виде сыпучего порошкообразного графита искусственного с размерным рядом 0-2 мм, с содержанием влаги не более 10%, с содержанием углерода не менее 60%, с содержанием серы не более 1,5%, зольностью не более 40% и низшей теплотой сгорания Qi r> 5700 ккал/кг, шламоконцентрат, шлам, штыб, и угольную пыль с размером частиц 0-0,1мм, при следующем содержании, мас.%:

материал углеродосодержащий
шламоконцентрат, шлам, штыб,	от 10 до 50 %
угольная пыль	остальное до 100 %

При этом применён катализатор на основе модифицированного полититаната калия (МПТК) в виде субмикроразмерного порошка. А в качестве шлама применён антрацитовый шлам. В свою очередь в качестве штыба применён антрацитовый штыб. А в качестве угольной пыли применена антрацитовая угольная пыль.

Топливная композиция, в данном конкретном примере исполнения, состоит из:

- материала углеродосодержащего (МУ) представляющего собой сыпучую форму порошкообразного продукта, с высоким содержанием углерода, имеющего классификацию по коду ТН ВЭД 3801 10 000 0 «графиты искусственные», с размерным рядом 0-2мм, с содержанием влаги не более 10%, содержанием углерода не менее 60% и серы не более 1,5%, зольностью не более 40,0 %, и низшей теплотой сгорания Qir > 5700 ккал/кг;

- антрацитового штыба (АШ), с размерным рядом 0-6мм, содержанием влаги не более 10%, содержанием углерода не менее 60% и серы не более 2%, зольностью не более 25,0 %, и низшей теплотой сгорания Qir > 5300 ккал/кг;

- шлама антрацитового и шламоконцентрата антрацитового, с размерным рядом 0-3 мм, причем шламоконцентрат и шлам обладают низшей теплотой сгорания Qir < 4000-4800 ккал/кг, зольностью от 20-40% и содержанием влаги Wr > 14%;

- угольной пыли (мелкодисперсной), с размером частиц 0-0,1мм, зольностью 25 % и содержанием влаги Wr < 4%;

- катализатора, добавляемого для повышения коэффициента полноты сгорания получаемой топливной композиции, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Материал углеродосодержащий	от 10 до 50%
Катализатор	1%
Антрацит штыб, шламоконцентрат антрацитовый, шлам антрацитовый,
угольная пыль	остальное до 100%

Процесс приготовления топливной композиции включает в себя эффективное смешивание компонентов специализированной техникой, либо в промышленном смесителе, в различных пропорциях, в зависимости от качественных показателей составляющих. При этом добавление антрацитового штыба позволяет добиться усреднения показателей получаемой шихты до параметров естественного продукта - АШ, а применение катализатора, выполненного на основе модифицированного полититаната калия (МПТК) в виде субмикроразмерного порошка, способствует качественному сгоранию топливной композиции, влияя на механическую и химическую неполноту сгорания, существенно сокращая вредные выбросы в атмосферу. Полученная однородная смесь, равномерно, без скольжения поступает в паровой котел, для сжигания, по транспортной цепочке предприятия. При этом топливная композиция по своим характеристикам аналогична параметрам угольному топливу (АШ 0-6 – Антрацит Штыб, с размерным рядом 0-6 мм), с зольностью не более 30%, с содержанием влаги не более 12%, с низшей теплотой сгорания на уровне 5000-5500 ккал/кг, применяемому на энергогенерирующих предприятиях России, в том числе и на Новочеркасской ГРЭС.

Качество получаемой топливной композиции иллюстрируют нижеприведенные примеры, при питании паровых котлов Новочеркасской ГРЭС:

Пример 1. 15 мас.% МУ, 25 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 15 мас.% шлама антрацитового, 15 мас.% угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а также 30 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм), специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.

Пример 2. 17 мас.% материала углеродного МУ, 30 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 20 мас.% шлама антрацитового, 18 мас.% угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а также 15 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм), специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100. Результаты анализов представлены в таблице.

Пример 3. 20 мас.% материала углеродного МУ, 35 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 20 мас.% шлама антрацитового, 15 мас.% угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а также 10 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм), специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.

Пример 4. 22,5 мас.% материала углеродного МУ, 30 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 20 мас.% шлама антрацитового, 17,5 мас.% угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а также 10 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм), специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.

Пример 5. 25 мас.% материала углеродного МУ, 35 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 20 мас.% шлама антрацитового, 15 мас.% угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а также 5 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм), специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.

Пример 6. 30 мас.% материала углеродного МУ, 30 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 25 мас.% шлама антрацитового, 14 мас.% угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а также 1 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм). Специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.

Пример 7. 35 мас.% материала углеродного МУ, 30 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 20 мас.% шлама антрацитового, 14 мас.% угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а также 1 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм). Специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.

Пример 8. 37,5 мас.% материала углеродного МУ, 32,5 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 15 мас.% шлама антрацитового, 14 мас.% угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а также 1 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм). Специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.

Пример 9. 40 мас.% материала углеродного МУ, 30 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 15 мас.% шлама антрацитового, 14 мас.% угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а также 1 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм). Специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.

Пример 10. 42,5 мас.% материала углеродного МУ, 32,5 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 10 мас.% шлама антрацитового, 14 мас.% угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а также 1 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм). Специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.

Результаты анализов представлены в таблице, причем МУ-60 означает минимальное содержание углерода в материале углеродсодержащем, а именно не менее 60%:

№ шихты	МУ-60, %	Шламо- концентрат, %	Шлам,%	Угольная пыль, %	АШ (0-6 ),%	Зольность, %	Содержание влаги, %	Низшая теплота сгорания, Ккал/кг
1	15,0	25,0	15,0	15,0	30,0	26,1	9,75	5219
2	17,0	30,0	20,0	18,0	15,0	27,20	10,27	5108
3	20,0	35,0	20,0	15,0	10,0	27,45	10,65	5066
4	22,5	30,0	20,0	17,5	10,0	27,08	10,13	5125
5	25,0	35,0	20,0	15,0	5,0	27,35	10,5	5082
6	30,0	30,0	25,0	14,0	1,0	27,5	10,35	5081
7	35,0	30,0	20,0	14,0	1,0	26,75	9,85	5165
8	37,5	32,5	15,0	14,0	1,0	26,25	9,96	5218
9	40,0	30,0	15,0	14,0	1,0	26,00	9,35	5252
10	42,5	32,5	10,0	14,0	1,0	25,5	9,1	5304

1. Топливная композиция, состоящая из смеси шихты и катализатора, причем катализатор и шихта взяты в массовом соотношении 1:100, где шихта содержит материал углеродосодержащий в виде сыпучего порошкообразного графита искусственного с размерным рядом 0-2 мм, с содержанием влаги не более 10%, с содержанием углерода не менее 60%, с содержанием серы не более 1,5%, зольностью не более 40% и низшей теплотой сгорания Qi r> 5700 ккал/кг, шламоконцентрат, шлам, штыб, и угольную пыль с размером частиц 0-0,1мм, при следующем содержании, мас.%:

материал углеродосодержащий	от 10 до 50%
шламоконцентрат, шлам, штыб, угольная пыль	остальное до 100%

2. Топливная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что применён катализатор на основе модифицированного полититаната калия (МПТК) в виде субмикроразмерного порошка.

3. Топливная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве шламоконцентрата применён антрацитовый шламоконцентрат.

4. Топливная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве шлама применён антрацитовый шлам.

5. Топливная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве штыба применён антрацитовый штыб.

6. Топливная композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве угольной пыли применена антрацитовая угольная пыль.