Твердотопливная смесь на основе углей

Авторы патента:

F23B99/00 - Устройства для сжигания твердого топлива (для одновременного или попеременного сжигания кускового с другим видом топлива F23C 1/00; устройства для сжигания в псевдоожиженном слое F23C 10/00; сжигание низкосортного топлива и мусора F23G; колосниковые решетки F23H; подача твердого топлива в устройства для сжигания F23K; конструктивные элементы камер сгорания, не отнесенные к другим подклассам F23M; бытовые отопительные устройства F24; котлы центрального отопления F24D; автономные компактные котлы F24H)

C10L5/00 - Твердое топливо (получаемое отверждением жидкого топлива C10L 7/00)

Владельцы патента RU 2779510:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (RU)

Изобретение относится к теплоэнергетике и позволяет использовать угли средней степени метаморфизма как высокореакционное твердое топливо в системах безмазутной растопки котлов, оборудованных муфельным предтопком, или в других устройствах, когда требуются высокореакционные топлива на основе углей средней степени метаморфизма. Твердотопливная смесь на основе углей содержит кузнецкий каменный уголь марки Д, к которому добавляют высокореакционные компоненты, такие как полукокс, полученный путем газификации бурого угля, или сосновые опилки, или бородинский бурый уголь марки 2Б, в следующих соотношениях, мас.%: кузнецкий каменный уголь марки Д 75-50, высокореакционные компоненты 25-50. Технический результат - повышение реакционной способности кузнецкого каменного угля марки Д. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к технологии формирования горючих компонентов, для повышения реакционной способности углей средней степени метаморфизма, применяемых как растопочное топливо в системах безмазутной растопки или как непроектное топливо на котлоагрегатах.

Известен способ сжигания каменного угля [RU 2010135078 A, F23B 90/00, 2012] заключающийся в предварительном нагреве угля до его температуры зажигания и обработкой зоны горения ультразвуком частотой 18-23 кГц.

К недостаткам данного способа можно отнести затрату дополнительной энергии на подогрев угля и применение дополнительного устройства, которые ведут к удорожанию способа.

Известен способ усовершенствования сжигания угля, улучшающий его сгорание [RU 2531619, C10L9/10; C10L10/00; C10L10/02; C10L10/06; опубл. 27.03.2013], заключающийся в добавлении в уголь железосодержащего соединения, а именно, соли железа и органической кислоты, в которой органическая кислота выбрана из муравьиной кислоты, карбоновых кислот, содержащих 3 или более атомов углерода, и сульфоновых кислот. При этом соль железа добавляют в печь для сжигания или в уголь до поступления угля в печь для сжигания.

Недостатком данного способа является многокомпонентный состав добавок и опасность увеличения склонности угля к шлакованию поверхностей нагрева топочных устройств.

Известен способ подготовки и сжигания угольного топлива при растопке пылеугольного котла [RU 2548706, F23D1/02; F23K1/00, опубл. 20.04.2015], где в качестве растопочного топлива используется смесь угля микропомола и угля обычного помола. Добавление угля микропомола к углю обычного помола улучшает характеристики процесса зажигания топлива.

Недостатком известного способа является то, что для получения угля микропомола необходима установка дезинтегратора, и при таком мелкодисперсном помоле повышается взрывоопасность угля.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявленному техническому решению является способ интенсификации процесса сжигания твердого низкореакционного топлива на ТЭС [RU 2437028, F23B90/00; C10L9/10, В82В1/00, опубл. 20.12.2011], в котором для интенсификации воспламенения твердого топлива применялась обработка топлива ультразвуком и вводом в пылеугольную смесь нанодобавки.

К недостатку следует отнести сложность применения данного изобретения.

Техническим результатом изобретения является повышение реакционной способности кузнецкого каменного угля марки Д путем снижения длительности его индукционного периода.

Технический результат достигается тем, что в твердотопливной смеси на основе углей, новым является то, что к кузнецкому каменному углю марки Д добавляют высокореакционные компоненты такие как: полукокс, полученный путем газификации бурого угля, или сосновые опилки, или бородинский бурый уголь марки 2Б, в следующих соотношениях, масс. %:

Кузнецкий каменный уголь марки Д	75-50
Высокореакционные компоненты	25-50.

Также новым является и то, что тонина помола индивидуальных топлив и твердотопливных смесей не должна превышать 140-250 мкм, а все топлива должны находиться в воздушно-сухом состоянии.

Изобретение поясняется чертежом. На фиг. представлены результаты проведенных испытаний в виде зависимостей времен задержки зажигания от температуры воздуха в диапазоне 500-800°С при движении мелкодисперсных частиц размерами 140-250 мкм в потоке разогретого воздуха (скорость топливных частиц соответствует скорости воздушного потока, которая составляет V_a=5 м/с) как отдельных компонентов, так и топливных смесей на основе каменного угля с добавлением высокореакционных компонентов (25-50%). Зависимости получены после проведенных испытаний компонентов №1-4 и их смесей на экспериментальном стенде в условиях лучисто-конвективного нагрева при движении в потоке разогретого воздуха (температура 500-800°С, скорость 5 м/с) с использованием средств высокоскоростной видеорегистрации для установления времени задержки зажигания. В реальных условиях скорость потока пылеугольной смеси может достигать до 25 м/с, поэтому для повышения длительности прогрева топлива в потоке высокотемпературного окислителя необходимо использовать разные методы кручения топливно-воздушной смеси.

Древесина, бурый и каменный угли содержат в своем составе (табл. 1) достаточно существенное количество влаги (более 10%) и летучих (V^daf) (более 40%), поэтому теплота внешнего источника на начальном этапе индукционного периода расходуется на протекание эндотермических процессов фазового превращения (испарение влаги) и термического разложения. Эти процессы интенсивно протекают при относительно низких температурах (около 100°С и 400°С, соответственно), поэтому формирующаяся в окрестности частицы топлива относительно холодная парогазовая смесь является буферным слоем на границе частица топлива / разогретый воздух, что несколько снижает интенсивность протекания физико-химических процессов в течение индукционного периода, тем самым увеличивая время задержки зажигания. Отличие значений времени задержки древесины, бурого и каменного углей в основном связано с разным содержанием летучих. Чем выше содержание летучих, тем меньше время задержки зажигания соответствующего топлива при прочих идентичных условиях. Кроме этого пористость частиц также влияет на характеристики зажигания топлива. Каменный уголь имеет достаточно плотную структуру преимущественно с закрытыми порами относительно внешней газовой среды. Поэтому в отличие от древесины и бурого угля требуется больше энергии на развитие гетерогенного горения.

Приняты следующие обозначения для компонентов твердотопливных смесей:

№1 полукокс, полученный путем газификации бурого угля;

№2 сосновые опилки;

№3 бородинский бурый уголь марки 2Б;

№4 кузнецкий каменный уголь марки Д.

Примеры, иллюстрирующие практическое применения твердотопливной смеси на основе углей для котлов и печей.

Пример 1.

В муфельный предтопок, длиною не менее 1 м, подается нагретый воздух от 550 до 800°С. Параллельно в муфельный предтопок подается подготовленная твердотопливная смесь, состоящая из каменного угля (№4 от 75 до 50%) и сосновых опилок (№2 от 25 до 50%). Размеры частиц твердотопливной смеси не должны превышать 140-250 мкм.

Времена задержки зажигания такой твердотопливной смеси на 25-35% меньше аналогичной характеристики для основного высококалорийного каменного угля.

Пример 2.

В печь длиной не менее 1 м, подается нагретый воздух от 550 до 800°С. Параллельно в печь подается подготовленная твердотопливная смесь, состоящая из каменного угля (№4 - 50%) и полукокса (№1 - 50%). Размеры частиц твердотопливной смеси не должны превышать 140-250 мкм. Времена задержки зажигания такой твердотопливной смеси на 29% меньше аналогичной характеристики для каменного угля.

Пример 3.

В котлоагрегат через растопочную горелку длиною не менее 1 м, подается нагретый воздух от 550 до 800°С. Параллельно в печь подается подготовленная твердотопливная смесь, состоящая из каменного угля (№4 - 75%) и бурого угля (№3 - 25%). Размеры частиц твердотопливной смеси не должны превышать 140-250 мкм. Предлагаемые твердотопливные смеси позволяют снизить длительность индукционного периода на 8%.

Заявленное изобретение позволяет использовать угли средней степени метаморфизма, как высокореакционное твердое топливо, в системах безмазутной растопки котлов, оборудованных муфельным предтопком или в других устройствах, когда требуется высокореакционные топлива на основе углей средней степени метаморфизма. Для приготовления твердотопливной смеси предлагается использовать стандартное оборудование. Смешение может происходить: на топливном складе; в пыле приготовительных установках, куда индивидуальные топлива подаются по отдельности или в топке котла (печи), куда индивидуальные топлива подаются так же по отдельности.

1. Твердотопливная смесь на основе углей, отличающаяся тем, что к кузнецкому каменному углю марки Д добавляют высокореакционные компоненты, такие как полукокс, полученный путем газификации бурого угля, или сосновые опилки, или бородинский бурый уголь марки 2Б, в следующих соотношениях, мас.%:

кузнецкий каменный уголь марки Д - 75-50,

высокореакционные компоненты - 25-50.

2. Твердотопливная смесь на основе углей по п. 1, отличающаяся тем, что тонина помола индивидуальных топлив и твердотопливных смесей не должна превышать 140-250 мкм, а все топлива должны находиться в воздушно-сухом состоянии.

Изобретение относится к устройствам для сжигания гранулированных или брикетированных биотоплив, а также гранулированного или брикетированного торфа и может найти применение в теплоэнергетике. Топка с наклонно-переталкивающей колосниковой решеткой содержит разделенные арочным сводом камеру сгорания, снабженную устройствами подачи топлива, позонного ввода первичного воздуха под вторую и третью зоны наклонно-переталкивающей колосниковой решетки и газов рециркуляции под колосниковую решетку и соплами подачи в надслоевой объем камеры сгорания газов рециркуляции, расположенными на противоположных стенках над первой зоной колосниковой решетки со смещением на полшага относительно сопел противоположной стенки, и соплами подачи вторичного воздуха, расположенными на противоположных стенках в одной наклонной плоскости над второй зоной колосниковой решетки со смещением на полшага относительно сопел противоположной стены, и камеру дожигания и охлаждения, соединенную с камерой сгорания выходным окном, расположенным в арочном своде у задней стены топочной камеры, и снабженную соплами ввода третичного воздуха, расположенными на противоположных стенах в одной горизонтальной плоскости со смещением на полшага относительно сопел противоположной стены, задняя стенка топочной камеры и ее фронтовая стенка в зоне камеры дожигания и охлаждения и поворотной камеры, а также стены поворотной камеры закрыты газоплотными водоохлаждаемыми экранными панелями, причем газы рециркуляции вводятся под первую зону колосниковой решетки, а дугообразное перекрытие арочного свода выполнено газоплотным из стальных водоохлаждаемых труб, подключенных к коллекторам.

Установка для сжигания твердого топлива // 2773998

Изобретение относится к области энергетики. Установка для сжигания твердого топлива включает корпус, выполненный из стального листа в виде горизонтально расположенного прямоугольного короба с глухими торцами и установленный на фундаменте.

Установка для сжигания твердого топлива // 2773165

Изобретение относится к области энергетики, а именно к установкам для сжигания твердого топлива, и может быть использовано для обогрева зданий, сооружений, помещений и т.п. Установка для сжигания твердого топлива характеризуется тем, что она включает корпус, который состоит из двух пирамид, вставленных друг в друга с зазором и выполненных из стального листа.

Котлоагрегат для сжигания угля, дробленных коммунальных отходов и способ его работы // 2772092

Относится к области котлостроения и предназначен для сжигания твердого топлива - угля и дробленных твердых коммунальных отходов в кипящем слое. Котлоагрегат для сжигания угля и дробленных твердых коммунальных отходов в кипящем слое состоит из механического топочного устройства в виде наклонной к горизонту подвижной колосниковой решетки с подачей воздуха под решетку и в надслоевое пространство, поверхностей нагрева в виде газоплотных экранов, обеспечивающих разворот газов для организации системы возврата уноса, эжектора, воздуховода в зоне первичного дутья под решеткой изогнутого до вертикального положения, воздуховода в зонах вторичного дутья, выполненного в виде щелевых сопел, линии всасывания дутьевого вентилятора котла, соединенной с напорной линией дымососа, для подмешивания уходящих газов, бункера для угольной смеси, расположенного над шнековым питателем.

Способ работы твердотопливного водогрейного котла // 2766971

Изобретение относится к тепловой энергетике и может быть использовано при изготовлении бытовых и промышленных твердотопливных водогрейных котлов. Способ работы твердотопливного водогрейного котла включает периодическую загрузку твердого топлива в установленный объем твердотопливного водогрейного котла, который приспособлен для неполного сгорания твердого топлива с образованием пиролизного газа.

Топочное устройство с золоудалителем // 2766964

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к теплогенераторам, и может быть использовано для обогрева различных объектов наземного и подземного назначения, преимущественно для подогрева вентиляционного воздуха, подаваемого в шахту. Топочное устройство содержит топку, камеру сгорания, топливный бункер, вентилятор топочного дутья, вентилятор вторичного дутья, воздуховоды топочного и вторичного дутья.

Способ и устройство для улучшения поля скоростей при получении синтез-газа и/или дымового газа при использовании топлива, полученного из твердых переработанных отходов // 2765882

Изобретение относится к области энергетики. Способ для улучшения потока синтезируемого и/или дымового газа при использовании топлива, полученного из твердых бытовых отходов, в установках для сжигания отходов, состоит из следующих этапов: обеспечение оценки профиля локальной скорости синтеза и/или дымового газа, протекающего в определенной точке в первичной и/или вторичной камере; если указанная оценка приводит к избыточной локальной разнице скоростей указанного синтезирующего и/или дымового газа в направлении, по существу поперечном общему направлению потока, указанного синтезированного и/или дымового газа, обеспечение размещения препятствия в указанной заранее определенной точке или вблизи неё; измерение технологических параметров указанного потока, таких как процентное содержание кислорода или температура указанного дымового газа, или состав твердых бытовых отходов, или содержания влаги, или их комбинация, по крайней мере, в одном месте вдоль указанного газового тракта, указанная точка выбирается из группы, состоящей из: вход во вторичный камеру, вход канала дымового газа, вход газовой стороны парогенератора, любая точка вдоль указанного газового тракта, или их множество, или их комбинация; установка в канале дымовых газов хотя бы одного навесного препятствия; поворот упомянутого по меньшей мере одного шарнирного препятствия в положение, зависящее от измерений параметров способа упомянутого потока, таких как процентное содержание кислорода или температура упомянутого дымового газа, или состав твердых бытовых отходов, или содержание влаги, или их сочетание, по меньшей мере, в одной точке вдоль упомянутого газового тракта, указанная точка выбирается из группы, состоящей из: вход во вторичную камеру, вход в канал дымового газа, вход на газовую сторону парогенератора, любая точка вдоль указанного газового тракта, или их множество, или их комбинации, или в зависимости от опыта оператора.

Отопительный аппарат // 2765668

Изобретение относится к тепловой энергетике, а именно к конструкции твердотопливных отопительных аппаратов, предназначенных для отопления помещений. Отопительный аппарат включает корпус с дымоходом и проемами для загрузки твердого топлива и удаления золы с закрывающимися дверцами.

Способ безмазутной растопки паровых и водогрейных котлов // 2762202

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для растопки паровых и водогрейных котлов. Способ безмазутной растопки паровых и водогрейных котлов включает применение растопочной горелки, твердого топлива и горячего вторичного воздуха для растопки.

Газогенераторная установка // 2757343

Изобретение относится к топливной энергетике, а именно к газогенераторным установкам, в основном, использующим отходы сельскохозяйственного производства и лесопереработки. Изобретение преимущественно может быть использовано для питания двигателей внутреннего сгорания (ДВС), а также для газификации и теплоснабжения в промышленности, сельском хозяйстве, для автономных поселений и т.д.

Топливный брикет // 2774893

Изобретение относится к области изготовления твердого топлива из прессованной биомассы древесины. Предложен топливный брикет, характеризующийся тем, что наружные продольные поверхности бруска в поперечном сечении выполнены по дуге окружности с диаметром, равным диаметру окружности, описывающей правильный шестигранник, при этом чередующиеся отрезки дуг внешнего периметра сечения выполнены выгнутыми или вогнутыми, а продольное сквозное центральное отверстие бруска имеет профиль периметра, подобный профилю наружного периметра бруска.