Топливо и горючая смесь, используемые в качестве замены ископаемых видов топлива в котельных установках теплоэлектростанций, промышленных предприятий и систем централизованного теплоснабжения

Номер патента: 23454

Опубликовано: 30.06.2016

Автор: Чосич Драго

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Горючая смесь, включающая твердую и жидкую фазы, отличающаяся тем, что

твердая фаза включает

алюминиевую пудру;

по меньшей мере один М1Х2, где М1 может являться любым металлом в состоянии окисления +2 и X может являться любым галогеном;

M2CO3, где М2 может являться любым металлом в состоянии окисления +2;

хлористый аммоний цинка;

SiO2 и

окись кальция;

и жидкая фаза включает

по меньшей мере одну C1-C6 карбоновую кислоту, или по меньшей мере один ангидрид карбоновых кислот, или по меньшей мере один ее сложный эфир или амид;

метилцеллюлозу;

формальдегид, т.е. его коммерчески доступный раствор - формалин; и

воду, в которой доля твердой фазы в смеси находится в пределах от 32 до 46% (в весовом отношении) и доля жидкой фазы - от 54 до 68% (в весовом отношении),

при этом весовые проценты компонентов, содержащихся в твердой фазе, находятся в нижеприведенных пределах:

алюминиевая пудра 3-10%;

М1Х2 1-4%;

M2CO3 1-3%;

хлористый аммоний цинка 2-5%;

SiO2 3-8%;

окись кальция 70-90%;

и компоненты жидкой фазы содержатся в следующих весовых процентах:

по меньшей мере одна карбоновая кислота, или по меньшей мере один ангидрид карбоновой кислоты, или по меньшей мере один ее сложный эфир или амид -10-27%;

метилцеллюлоза - 20-40%;

формальдегид - 1-10%;

остальную часть жидкой фазы составляет вода для достижения 100% по весу.

2. Горючая смесь по п.1, отличающаяся тем, что доля твердой фазы в смеси находится в пределах от 36 до 42% (в весовом отношении) и доля жидкой фазы - от 58 до 64% (в весовом отношении).

3. Горючая смесь по п.1, отличающаяся тем, что доля твердой фазы в смеси составляет 39% (в весовом отношении) и доля жидкой фазы - 61% (в весовом отношении).

4. Горючая смесь по п.1, отличающаяся тем, что доля компонентов, содержащихся в твердой фазе, находится в нижеприведенных пределах весовых процентов:

алюминиевая пудра 5-8%;

М1Х2 2-4%;

М2СО3 1-2%;

хлористый аммоний цинка 3-5%;

SiO2 4-7%;

окись кальция 74-85%.

5. Горючая смесь по п.4, отличающаяся тем, что весовые проценты компонентов, содержащихся в твердой фазе, составляют:

алюминиевая пудра 7%;

М1Х2 3%;

М2СО3 1,5%;

хлористый аммоний цинка 3,5%;

SiO2 6%;

окись кальция 79%;

где М1 и М2 выбраны из группы, включающей Fe, Cu, Zn.

6. Горючая смесь по п.1, отличающаяся тем, что компоненты жидкой фазы содержатся в следующих весовых процентах:

по меньшей мере одна карбоновая кислота, или по меньшей мере один ангидрид карбоновой кислоты, или по меньшей мере один ее сложный эфир или амид - 15-22%;

метилцеллюлоза - 25-35%;

формальдегид - 3-7%;

остальную часть жидкой фазы составляет вода для достижения 100% по весу.

7. Горючая смесь по п.6, отличающаяся тем, что компоненты жидкой фазы содержатся в следующих весовых процентах:

по меньшей мере одна карбоновая кислота, или по меньшей мере один ангидрид карбоновой кислоты, или по меньшей мере один ее сложный эфир или амид - 17%;

метилцеллюлоза - 29%;

формальдегид - 5% и

остальную часть жидкой фазы составляет вода для достижения 100% по весу.

8. Горючая смесь по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна карбоновая кислота, или по меньшей мере один из ее производных выбраны из группы, состоящей из C1-C3 карбоновых кислот или их производных; и что метилцеллюлоза выбрана из группы, состоящей из желатина и тила.

9. Горючая смесь по п.8, отличающаяся тем, что М1 и М2 являются Zn и что метилцеллюлоза является тилом.

10. Горючая смесь по пп.1, 6-8, отличающаяся тем, что в жидкой фазе присутствуют две карбоновые кислоты: C1 карбоновая кислота и C2 карбоновая кислота.

11. Горючая смесь по пп.1, 4, 5 и 9, отличающаяся тем, что содержащийся в твердой фазе М1Х2 состоит из смеси ZnCl2 и ZnBr2.

12. Горючая смесь по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что смесь дополнительно содержит кокс и этанол в качестве добавок.

13. Топливный элемент, отличающийся тем, что топливо, содержащее горючую смесь по любому из предшествующих пунктов, герметично закрыто в контейнере.

14. Топливный элемент по п.13, отличающийся тем, что герметично закрытый контейнер изготовлен из полимерного материала.

15. Топливный элемент по п.14, отличающийся тем, что герметично закрытый контейнер изготовлен из поливинилхлорида.

16. Топливный элемент по п.13, отличающийся тем, что в герметично закрытом контейнере имеется перегородка, отделяющая жидкую фазу от твердой фазы, и тем, что перегородка постепенно разрушается при контакте с кислотами из жидкой фазы, в результате чего обеспечивается постепенное перемешивание жидкой и твердой фаз и постепенное образование водорода внутри контейнера.

17. Топливный элемент по п.13, отличающийся тем, что внутренняя часть герметично закрытого контейнера покрыта изолирующим материалом.

18. Топливный элемент по п.13, отличающийся тем, что изолирующий материал является дегтевым вяжущим веществом.

19. Топливный элемент по п.13, отличающийся тем, что одна треть объема герметично закрытого контейнера заполнена жидкой и твердой фазами, в то время как остальные две трети объема контейнера предназначены для заполнения образовавшимся водородом.

20. Способ производства энергии на теплоэлектростанции, включающий подачу топлива в топку котельного агрегата, отличающийся тем, что в качестве топлива используют топливный элемент по пп.13-19.

21. Применение топливного элемента по пп.13-19 в качестве заменителя угля на теплоэлектростанции.

Текст

Смотреть все

ТОПЛИВО И ГОРЮЧАЯ СМЕСЬ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В КАЧЕСТВЕ ЗАМЕНЫ ИСКОПАЕМЫХ ВИДОВ ТОПЛИВА В КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВКАХ ТЕПЛОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ, ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ И СИСТЕМ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ В настоящем изобретении раскрывается новая горючая смесь и топливо, которые при горении высвобождают энергию, превышающую в 15 раз энергию, высвобождаемую при горении лигнита,и в 4-5 раз при горении кокса. Горючая смесь включает твердую и жидкую фазы, при этом твердая фаза включает: алюминиевую пудру; по меньшей мере один М 1 Х 2, где М 1 может являться любым металлом в состоянии окисления +2 и X может являться любым галогеном; M2CO3, где М 2 может являться любым металлом в состоянии окисления +2; хлористый аммоний цинка; SiO2 в форме кварцевого песка и окись кальция; при этом жидкая фаза включает: по меньшей мере одну C1C6 карбоновую кислоту или по меньшей мере один ангидрид упомянутых карбоновых кислот,или по меньшей мере один ее сложный эфир или амид; метилцеллюлозу; формальдегид или его коммерчески доступный раствор - формалин, и воду. Топливо образуется при хранении горючей смеси в герметически закрытом контейнере. Настоящее изобретение также предусматривает как создание способа производства энергии, так и применение изобретенного топлива. Описание изобретения Настоящее изобретение относится к топливу и горючей смеси, которые получают на основе производства водорода и которые могут быть использованы в качестве замены ископаемых видов топлива на теплоэлектростанциях (ТЭС). Тот факт, что настоящее изобретение позволяет заменить ископаемые виды топлива, подразумевает сокращение выбросов вредных отходящих газов, таких как CO2. Более того,настоящее изобретение обладает дополнительной особенностью: оно позволяет связывать CO2, образующуюся в процессе горения части угля, незаменяемого указанным видом топлива. Кроме того, настоящее изобретение позволяет существенно сократить количество пыли, образующейся в виде побочного продукта процесса сжигания угля на ТЭС. Техническая проблема Цель настоящего изобретения заключается в основном в создании альтернативного вида топлива для ТЭС, способного заменить значительную часть угля, необходимого для производства аналогичного количества электрической энергии, что, в свою очередь, позволит сократить стоимость добычи и транспортировки угля на ТЭС. Дополнительная цель настоящего изобретения заключается в решении основной проблемы, связанной с производством электроэнергии на ТЭС, - сокращение массовых выбросов парниковых газов в результате неполного сгорания угля. Вышеуказанные технические проблемы могут быть решены за счет приготовления горючей смеси,состоящей из твердой фазы и жидкой фазы, при этом горючая смесь хранится в герметичном контейнере,при этом перегородка в контейнере отделяет жидкую фазу от твердой фазы, и в процессе хранения перегородка постепенно разрушается при контакте с жидкой фазой, в результате чего обеспечивается постепенное перемешивание жидкой и твердой фаз, что, в свою очередь, запускает процесс химической реакции, в результате которой образуется водород, сжигаемый в котельной установке ТЭС. Предшествующий уровень техники Насколько известно заявителю, отсутствует аналогичное топливо, которое может быть использовано на основе тех же принципов в качестве заменителя топлива на ТЭС. Процесс производства водорода на ТЭС является исключительно трудоемким, при этом водород далее отводится из котельной установки в хранилище, либо используется на отдельной установке для комбинированной выработки электроэнергии в сочетании с ТЭС. Тем не менее, все указанные процессы получения водорода сводятся к технологии паровой газификации, предусматривающей введение в котел пара и протекание следующих химических реакций: в твердой фазе Настоящее изобретение включает все указанные реакции, в частности с учетом того факта, что вода при высокой температуре в котельных установках ТЭС контактирует с углем, в результате чего возникновение таких реакций является неизбежным. Тем не менее, вышеуказанный процесс является небольшим сегментом процесса, предусмотренного настоящим изобретением и обеспечивающего как получение водорода, так и его использование на месте производства (без транспортировки и хранения). С другой стороны, в патенте US 7014834 приведено описание использования негашеной и/или гашеной извести для поглощения выбросов CO2 при эксплуатации ТЭС. В соответствии с вышеуказанным патентом основные химические реакции, демонстрирующие химизм поглощения CO2, заключаются в следующем: Обобщенная формула: В твердой фазе горючей смеси изобретением предусматривается использование негашеной извести(окиси кальция) в качестве одного из компонентов, таким образом, вышеуказанные реакции выделения щим изобретением предусматривается многоаспектная функция негашеной извести, т.е. негашеная известь служит не только и исключительно для связывания CO2, но также для производства H2 и участия в других реакциях, способствующих улучшению характеристик сгорания горючей смеси. Краткое изложение существа изобретения Прежде, чем приступить к описанию сути настоящего изобретения, целесообразным является определение терминов, которые будут использоваться исключительно в том значении, которое придано им в настоящем описании, если не указано иное. Горючая смесь в соответствии с настоящим изобретением является смесью, включающей твердую и жидкую фазу. Каждая из указанных фаз состоит из большего количества компонентов. Все компоненты перечислены ниже. Изобретенное топливо представляет собой горючую смесь в герметичном контейнере, в котором имеется или отсутствует дополнительный изолирующий материал. Ниже будет приведено более подробное описание характеристик контейнера и взаимодействие и расположение твердой и жидких фаз горючей фазы внутри контейнера. Контейнер рассматривается как часть топлива, так как он в обязательном порядке изготовлен из горючего материала и, как таковой, функционирует в качестве инициатора горения в котельной установке в соответствии с настоящим изобретением. За счет реакции, протекающей в горючей смеси, происходит образование и накопление водорода в контейнере. Контейнер сгорает в котельной установке и тем самым инициирует горение водорода. При использовании изолирующего материала указанный материал должен быть изготовлен из горючего материала. Изолирующий материал позволяет удерживать водород внутри контейнера путем связывания водорода. С другой стороны, изолирующей материал в котельной установке стимулирует горение контейнера и, таким образом, инициирует горение водорода, и, как таковой, может рассматриваться как часть топлива. Таким образом, в настоящем изобретении раскрывается новая горючая смесь, которая при горении высвобождает энергию, превышающую в 15 раз энергию, высвобождаемую при горении лигнита и в 4-5 раз при горении кокса. С целью достижения такого большого высвобождения энергии горючая смесь должна находиться в герметичном контейнере. Контейнер может быть снабжен перегородкой, предназначенной для предотвращения непосредственного контакта между твердой фазой и жидким веществом горючей смеси, однако перегородка, контактирующая с кислотным компонентом жидкой фазы, постепенно разрушается, обеспечивая при этом контакт между жидкой и твердой фазами горючей смеси, и которая фактически выступает в качестве инициатора/активатора химических реакций, в процессе которых происходит образование водорода. Ввиду того, что контейнер является герметичным, образовавшийся водород остается внутри него. В одном примере осуществления настоящего изобретения с внутренней стороны контейнер покрыт изоляцией, предназначенной для связывания молекул водорода, с целью полного предотвращения утечки водорода из герметичного контейнера, при этом в фазе горения в котельной установке изолирующий материал и контейнер, выполненные из горючих материалов, воспламеняют водород в окислительной атмосфере топки котельного агрегата. Примеры таких изолирующих материалов включают дегтевые вяжущие вещества или аналогичные материалы. Контейнер изготовлен из полимерного материала, предпочтительно из поливинилхлорида ввиду его высоких горючих свойств. Кроме горючей смеси, настоящее изобретение также предусматривает создание топлива и способа использования топлива в котельных установках ТЭС, в промышленных котельных установках и в котельных установках систем централизованного теплоснабжения. Ниже приведено подробное описание горючей смеси и топливо для производства электроэнергии на ТЭС. Для регулировки составов горючих смесей и видов топлива, используемых в промышленных котельных установках, используются стандартные способы, хорошо известные специалистам в данной области техники. Подробное описание настоящего изобретения Вышеуказанная горючая смесь, которая может быть использована на ТЭС в качестве заменителя топлива в отношении части требуемого количества угля, включает твердую и жидкую фазы, при этом твердая фаза включает алюминиевую пудру; по меньшей мере один M1X2, где М 1 может являться любым металлом в состоянии окисления +2, иX может являться любым галогеном;M2CO3, где М 2 может являться любым двухвалентным металлом; хлористый аммоний цинка;SiO2 в форме кварцевого песка; окись кальция. При этом жидкая фаза включает по меньшей мере одну C1-C6 карбоновую кислоту или по меньшей мере один ангидрид упомянутых карбоновых кислот, или по меньшей мере один ее сложный эфир или амид; метилцеллюлозу; формальдегид, или его коммерчески доступный раствор - формалин; и воду. Наличие воды в жидкой фазе является очевидным для специалиста в данной области техники, так как жидкие вещества приготовлены из водных растворов упомянутых химических соединений. Ввиду указанной причины, процентные отношения воды в жидкой фазе являются очевидными, и далее по тексту информация о них будет опущена. Что касается весовых процентов твердых и жидких фаз в горючей смеси, процент твердой фазы в смеси в соответствии с настоящим изобретением может находиться в пределах от 32 до 46% (в весовом отношении) и процент жидкой фазы - от 54 до 68% (в весовом отношении). В соответствии с одним вариантом настоящего изобретения доля твердой фазы в смеси изменяется в пределах от 36 до 42% (в весовом отношении) и доля жидкой фазы - от 58 до 64% (в весовом отношении). В одном примере осуществления настоящего изобретения, приведенном в настоящей патентной заявке, доля твердой фазы в смеси составляет 39% (в весовом отношении) и доля жидкой фазы - 61% (в весовом отношении). В вышеуказанных весовых процентах твердой фазы весовые проценты компонентов, содержащихся в твердой фазе, находятся в нижеприведенных пределах: В соответствии с одним из наиболее предпочтительных вариантов настоящего изобретения компоненты твердой фазы содержатся в твердой фазе в следующих весовых процентах: При этом в целях использования изобретенного топлива в качестве топлива-заменителя на ТЭС вышеуказанные компоненты твердой фазы содержатся в твердой фазе в следующих весовых процентах: Ниже приведены весовые проценты компонентов и доли указанных компонентов в жидкой фазе: по меньшей мере одна карбоновая кислота, или по меньшей мере один ангидрид карбоновой кислоты, или по меньшей мере один ее сложный эфир или амид могут содержаться в пределах от 10 до 27%; метилцеллюлоза может содержаться в пределах от 20 до 40%; в то время как формальдегид или его коммерчески доступный раствор - формалин - может содержаться в пределах от 1 до 10%. Очевидно, что остальную часть жидкой фазы составляет вода для достижения 100% по весу. В соответствии с одним из примеров осуществления настоящего изобретения компоненты жидкой фазы содержатся в ней в следующих весовых процентах: по меньшей мере одна карбоновая кислота, или по меньшей мере один ангидрид карбоновой кислоты, или по меньшей мере один ее сложный эфир или амид содержатся в пределах от 5 до 22%; метилцеллюлоза содержится в пределах от 25 до 35%; и формальдегид, или его коммерчески доступный раствор - формалин - содержится в пределах от 3 до 7%. В данном случае остальную часть жидкой фазы также составляет вода для достижения 100% по весу. При этом в описанном примере осуществления настоящего изобретения весовые проценты используемых компонентов жидкого вещества составляли по меньшей мере одна карбоновая кислота, или по меньшей мере один ангидрид карбоновой кислоты, или по меньшей мере один ее сложный эфир или амид - 17%; метилцеллюлоза - 29%; и формальдегид, или его коммерчески доступный раствор - формалин - 5%; при этом остальную часть жидкой фазы составляет вода для достижения 100% по весу. В соответствии с одним примером осуществления настоящего изобретения М 1 и М 2 из вышеописанной горючей смеси или, более конкретно, из вышеописанной твердой фазы выбраны из Fe, Cu и Zn. С другой стороны, в соответствии с тем же самым примером осуществления изобретения по меньшей мере одна карбоновая кислота, или по меньшей мере один из ее производных выбраны из группы, состоящей из C1-C3 карбоновой кислоты, или ее производных; при этом метилцеллюлоза выбрана из группы, состоящей из желатина и тила. В процессе использования топлива на ТЭС в соответствии с настоящим изобретением в качестве заменителя угля, которое ни в коем случае не следует рассматривать в качестве ограничивающего фактора и которое, как таковое, не сужает объем и не ограничивает предмет изобретения, защищаемые патентной формулой, М 1 и М 2 являются Zn, где М 1 Х 2 представляет собой смесь ZnCl2 или ZnBr2. Аналогичным образом в процессе вышеупомянутого использования изобретенного топлива метилцеллюлоза является тилом, в то время как в жидкой фазе содержатся две карбоновые кислоты, а именно: C1 карбоновая кислота, известная как муравьиная кислота, и C2 карбоновая кислота, известная какуксусная кислота. С целью улучшения горючих свойств топлива к горючей смеси могут быть добавлены такие добавки, как кокс или этанол, при этом кокс добавляют к твердой фазе, а этанол - к жидкой фазе. Другая особенность настоящего изобретения заключается в создании способа, предлагаемого для производства электроэнергии на ТЭС, предусматривающего замену по меньшей мере части угля вышеописанным топливом. Количество угля, которое может быть заменено топливом, достигает 50%. В соответствии с настоящим изобретением может быть заменено до 60% требуемого количества угля и до 100% при проведении ряда модификаций, главным образом, материалов, из которых изготовлены котельные установки ТЭС. Процентные показатели, указанные в настоящем пункте, также могут относиться к объему или любым иным долям. С учетом теплотворной способности топлива в соответствии с настоящим изобретением 1 кг указанного топлива позволяет заменить 15 кг лигнита и 4-5 кг кокса. Кроме того, способ, предлагаемый в настоящем изобретении, позволяет сократить выбросы CO2 максимально до 75%. Следующим предметом настоящего изобретения является использование вышеописанного топлива в качестве заменителя топлива/альтернативного топлива на ТЭС. В процессе использования указанного топлива горючая смесь или ее определенные компоненты связывают вредные отходящие газы, образующиеся при сгорании угля на ТЭС. Это, в частности, относится к связыванию СО 2. Изолирующий материал, которым покрыта внутренняя часть контейнера, предназначен для сбора водорода и активации процессов горения. За счет метилцеллюлозы изолирующий материал предотвращает утечку водорода из контейнера. Метилцеллюлоза может представлять собой желатин, или тил, или любой иной вид промышленно доступной метилцеллюлозы. Настоящее изобретение может быть применено в любых котельных установках, работающих на твердом топливе, в том числе кроме ТЭС, в котельных установках промышленных предприятий и систем централизованного теплоснабжения различной мощности при условии, что минимальная рабочая температура котельной установки не ниже 350 С. При подаче топлива в соответствии с настоящим изобретением в котельную установку образуются соли алюмината кальция (3CaOAl2O3) в качестве продукта сгорания при одновременном высвобождении 3 молекул водорода в форме пузырьков. В результате реакций между кварцевым песком, известью и водой образуется гидросиликат кальция перлитного типа. Сера, необходимая для образования перлита, содержится в угле в качестве примесей. Герметичный контейнер предназначен для сбора водорода, выделяющегося в процессе указанных реакций, а также в качестве "запала" в момент подачи топлива в котельную установку. Также как и водород горит в атмосфере кислорода с образованием пламени, кислород может гореть в атмосфере водорода с образованием пламени. При смешивании двух объемов водорода и одного объема кислорода (взрывоопасный газ) происходит взрыв смеси при ее воспламенении. Таким образом, настоящее изобретение предусматривает образование гидросиликата кальция перлитного типа из песка, извести, воды и содержащейся в угле серы, который в процессе горения экстрагирует кислород и тем самым предотвращает образование взрывоопасного газа. Алюминий содержится в твердой фазе горючей смеси с форме высокочистой алюминиевой пудры. Высокочистый означает, что алюминиевая пудра содержит по меньшей мере 90% алюминия. Максимальные результаты были достигнуты с использованием алюминия, минимальная удельная поверхность которого по Блану составляет 7000 см 2/г. Объемная масса алюминиевой пудры в общем объеме в предпочтительном примере осуществления настоящего изобретения должна составлять приблизительно 0,15 кг/дм 3. 1 кг водорода высвобождает при горении 1431146 кДж/кг, в то время как новое топливо в соответствии с настоящим изобретением высвобождает в процессе горения водорода 95690 кДж/кг, т.е. 67% от теплоты сгорания чистого водорода. Такая высокая полезность обусловлена тем фактом, что водород уже сгорает в топливе - другими словами, водород уже горит внутри контейнера, в котором компоненты горючей смеси внутри контейнера образуют окислительную атмосферу, необходимую для горения водорода. Горение топлива в соответствии с настоящим изобретением включает 4 этапа.a) На первом этапе образуется водород в результате реакции между компонентами жидкой и твердой фаз в горючей смеси. Водород находится внутри топлива, так как он не может улетучиться из кон-4 023454 тейнера. Водород воспламеняется в контейнере с помощью указанного контейнера и изолирующего материала, оба из которых являются горючими веществами.b) Горение чистого водорода в непосредственной близости от смеси, из которой водород высвободился в результате высокой температуры, достигаемой в котельной установке ТЭС (1000 С), приводит к ускоренному выделению водорода из воды, содержащейся в горючей смеси.c) После завершения процесса выделения водорода происходит горение алюминатов и иных горючих силикатных компонентов в смеси.d) Независимо от способа горения топлива, в процессе горения негорючая часть смеси - окись кальция, или негашеная известь - при прохождении с отходящими топочными газами по трубе или через иные установки ТЭС дополнительно очищает вредные газы путем их связывания. За счет этого обеспечивается в значительной степени очистка до 75% отходящих топочных газов, в результате чего они становятся приемлемыми с экологической точки зрения. Процесс изготовления контейнера в соответствии с настоящим изобретением включает следующие этапы: а) два взаимно контактирующих валика снабжены канавками шириной 2 мм и глубиной 1 мм, при этом канавки обращены друг к другу. Иными словами, если нижний валик имеет продольно расположенные канавки, канавки на верхнем валике расположены таким образом, чтобы при приложении к ним напряжения обеспечивалась прорезание двойного слоя фольги на оболочке (jacket), и вырезание квадратов/прямоугольников, удерживающих образовавшийся водород внутри контейнера. Пространство внутри контейнера должно быть больше на две трети его содержимого, т.е. горючей смеси внутри контейнера, с целью создания объема для сбора водорода, образуемого горючей смесью в гранулах;b) после определенного периода времени, точнее через несколько часов, с помощью горючей смеси будет произведено достаточное количество водорода, в результате чего гранула выглядит надутой. На данном этапе гранула уже готова к использованию, т.е. к сжиганию. При температуре выше 300 С пластиковый контейнер сгорает и обеспечивает равномерное выделение водорода из топлива и его сгорание, при этом кислород, выделившейся из воды, связывается с компонентами горючей смеси, приводя к образованию в данном процессе перлитного гидросиликата кальция, предотвращающего образование взрывоопасного газа. Безводный карбонат цинка (ZnCO3) образуется в форме белого порошка, практически нерастворимого в воде. Тем не менее, в качестве коммерческого продукта он реализуется в гидратной форме в качестве основного карбоната цинка (2ZnCO33Zn(OH)2). Именно основной карбонат цинка используют в настоящем изобретении. Ниже приведены основные реакции компонентов твердой фазы с гашеной известию (Са(ОН)2), образующейся при контакте окиси кальция (СаО) с водой из жидкой фазы горючей смеси, в результате которых получают водород в соответствии с настоящим изобретением Необходимо отметить, что другая часть СаО в контакте с водой превращается в гидратную известь Са(ОН)2 + 6 Н 2 О, которая вступает в реакцию с алюминием, формула которой приведена в п.2 выше. С другой стороны, ниже приведены основные химизмы процесса между компонентами жидкой фазы горючей смеси и Са(ОН)2, в результате чего образуется водород При сжигании топливного контейнера протекают нижеприведенные реакции: Обобщенная формула: В целом СаО получают из Са(ОН)2, из которой удалена вода путем нагревания, С является углеродом из угля. Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением водород образуется не только внутри топлива, но также за счет реакции паровой газификации. Вода из топлива, т.е. из горючей смеси,-5 023454 и влага из угля обеспечивают образование водорода в процессе реакции паровой газификации. Низшая теплотворная способность угля находится в пределах от 29310 кДж/кг для антрацита до 12250 кДж/кг для лигнита. В плане теплотворной способности для замены 50% массы угля, рассчитанной на основе 1000 кг, 1250 Нм 3 водорода необходимо для лигнита и 521 Нм 3 - для антрацита. При преобразовании в массу это составляет 110 кг водорода для антрацита и 42,7 кг водорода для лигнита. Таким образом, 1000 кг антрацита позволяют получить такое же количество тепловой энергии как 500 кг антрацита, насыщенного 110 кг водорода, или во втором случае, как 500 кг лигнита, насыщенного 42,7 кг водорода. Другими словами, 8 мас.% топлива в соответствии с настоящим изобретением заменяют приблизительно по меньшей мере 50 мас.% угля. Более того, допустив, что по своему составу антрацит является 100% углем, соотношение уголь-водород для смеси из 500 кг угля и 110 кг водорода равно С:Н = 1:1.32. Отношение угля к водороду является одним и основных энергетических и экологических показателей. Для природного газа указанное соотношение С:Н = 1:4, для нефти С:Н = 1:2. В этом отношении чем выше доля углерода, тем выше степень вредного воздействия, оказываемого загрязнением окружающей среде, ввиду образования большего количества двуокиси углерода в процессе горения. Именно по этой причине горючую смесь или топливо в соответствии с настоящим изобретением получают таким образом, чтобы снизить экологический риск на основе реакции, формула которой приведена в п. 12 выше. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Горючая смесь, включающая твердую и жидкую фазы, отличающаяся тем, что твердая фаза включает алюминиевую пудру; по меньшей мере один М 1 Х 2, где М 1 может являться любым металлом в состоянии окисления +2 иX может являться любым галогеном;M2CO3, где М 2 может являться любым металлом в состоянии окисления +2; хлористый аммоний цинка;SiO2 и окись кальция; и жидкая фаза включает по меньшей мере одну C1-C6 карбоновую кислоту, или по меньшей мере один ангидрид карбоновых кислот, или по меньшей мере один ее сложный эфир или амид; метилцеллюлозу; формальдегид, т.е. его коммерчески доступный раствор - формалин; и воду, в которой доля твердой фазы в смеси находится в пределах от 32 до 46% (в весовом отношении) и доля жидкой фазы - от 54 до 68% (в весовом отношении),при этом весовые проценты компонентов, содержащихся в твердой фазе, находятся в нижеприведенных пределах: алюминиевая пудра 3-10%; М 1 Х 2 1-4%;M2CO3 1-3%; хлористый аммоний цинка 2-5%;SiO2 3-8%; окись кальция 70-90%; и компоненты жидкой фазы содержатся в следующих весовых процентах: по меньшей мере одна карбоновая кислота, или по меньшей мере один ангидрид карбоновой кислоты, или по меньшей мере один ее сложный эфир или амид -10-27%; метилцеллюлоза - 20-40% и формальдегид - 1-10% и остальную часть жидкой фазы составляет вода для достижения 100% по весу. 2. Горючая смесь по п.1, отличающаяся тем, что доля твердой фазы в смеси находится в пределах от 36 до 42% (в весовом отношении) и доля жидкой фазы - от 58 до 64% (в весовом отношении). 3. Горючая смесь по п.1, отличающаяся тем, что доля твердой фазы в смеси составляет 39% (в весовом отношении) и доля жидкой фазы - 61% (в весовом отношении). 4. Горючая смесь по п.1, отличающаяся тем, что доля компонентов, содержащихся в твердой фазе,находится в нижеприведенных пределах весовых процентов: алюминиевая пудра 5-8%; М 1 Х 2 2-4%; М 2 СО 3 1-2%; хлористый аммоний цинка 3-5%; 5. Горючая смесь по п.4, отличающаяся тем, что весовые проценты компонентов, содержащихся в твердой фазе, составляют: алюминиевая пудра 7%; М 1 Х 2 3%; М 2 СО 3 1,5%; хлористый аммоний цинка 3,5%;SiO2 6%; окись кальция 79%; где М 1 и М 2 выбраны из группы, включающей Fe, Cu, Zn. 6. Горючая смесь по п.1, отличающаяся тем, что компоненты жидкой фазы содержатся в следующих весовых процентах: по меньшей мере одна карбоновая кислота, или по меньшей мере один ангидрид карбоновой кислоты, или по меньшей мере один ее сложный эфир или амид - 15-22%; метилцеллюлоза - 25-35%; формальдегид - 3-7%; и остальную часть жидкой фазы составляет вода для достижения 100% по весу. 7. Горючая смесь по п.6, отличающаяся тем, что компоненты жидкой фазы содержатся в следующих весовых процентах: по меньшей мере одна карбоновая кислота, или по меньшей мере один ангидрид карбоновой кислоты, или по меньшей мере один ее сложный эфир или амид - 17%; метилцеллюлоза - 29%; формальдегид - 5%; и остальную часть жидкой фазы составляет вода для достижения 100% по весу. 8. Горючая смесь по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна карбоновая кислота, или по меньшей мере один из ее производных выбраны из группы, состоящей из C1-C3 карбоновых кислот или их производных; и что метилцеллюлоза выбрана из группы, состоящей из желатина и тила. 9. Горючая смесь по п.8, отличающаяся тем, что М 1 и М 2 являются Zn и что метилцеллюлоза является тилом. 10. Горючая смесь по пп.1, 6-8, отличающаяся тем, что в жидкой фазе присутствуют две карбоновые кислоты: C1 карбоновая кислота и C2 карбоновая кислота. 11. Горючая смесь по пп.1, 4, 5 и 9, отличающаяся тем, что содержащийся в твердой фазе М 1 Х 2 состоит из смеси ZnCl2 и ZnBr2. 12. Горючая смесь по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что смесь дополнительно содержит кокс и этанол в качестве добавок. 13. Топливный элемент, отличающийся тем, что топливо, содержащее горючую смесь по любому из предшествующих пунктов, герметично закрыто в контейнере. 14. Топливный элемент по п.13, отличающийся тем, что герметично закрытый контейнер изготовлен из полимерного материала. 15. Топливный элемент по п.14, отличающийся тем, что герметично закрытый контейнер изготовлен из поливинилхлорида. 16. Топливный элемент по п.13, отличающийся тем, что в герметично закрытом контейнере имеется перегородка, отделяющая жидкую фазу от твердой фазы, и тем, что перегородка постепенно разрушается при контакте с кислотами из жидкой фазы, в результате чего обеспечивается постепенное перемешивание жидкой и твердой фаз и постепенное образование водорода внутри контейнера. 17. Топливный элемент по п.13, отличающийся тем, что внутренняя часть герметично закрытого контейнера покрыта изолирующим материалом. 18. Топливный элемент по п.13, отличающийся тем, что изолирующий материал является дегтевым вяжущим веществом. 19. Топливный элемент по п.13, отличающийся тем, что одна треть объема герметично закрытого контейнера заполнена жидкой и твердой фазами, в то время как остальные две трети объема контейнера предназначены для заполнения образовавшимся водородом. 20. Способ производства энергии на теплоэлектростанции, включающий подачу топлива в топку котельного агрегата, отличающийся тем, что в качестве топлива используют топливный элемент по пп.13-19. 21. Применение топливного элемента по пп.13-19 в качестве заменителя угля на теплоэлектростанции.

МПК / Метки

МПК: C01B 3/08, C10L 7/02, C10L 8/00, C10L 5/38

Метки: предприятий, установках, горючая, видов, используемые, топливо, промышленных, теплоснабжения, систем, теплоэлектростанций, смесь, качестве, централизованного, топлива, ископаемых, котельных, замены

Код ссылки

<a href="https://easpatents.com/8-23454-toplivo-i-goryuchaya-smes-ispolzuemye-v-kachestve-zameny-iskopaemyh-vidov-topliva-v-kotelnyh-ustanovkah-teploelektrostancijj-promyshlennyh-predpriyatijj-i-sistem-centralizovannogo.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Топливо и горючая смесь, используемые в качестве замены ископаемых видов топлива в котельных установках теплоэлектростанций, промышленных предприятий и систем централизованного теплоснабжения</a>

Похожие патенты