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"Procédé de madification des cendres volantes produites dans les moteurs thermiques par la combustion d'huiles à consti- tuants à bas point de fusion"
L'invention concerne un procédé de modification des cendres volantes résultant de la combustion, dans les moteurs thermiques, d'huiles combustibles contenant des constituants à bas point de fusion, pour empêcher la formation de dépôts et de corrosions sur les pièces métalliques résistant à la chaleur.
La combustion de certaines huiles combustibles lourdes (huiles résiduelles) entraîne la formation de dépôts et de corrosions dans les éléments de moteurs thermiques résistant à la chaleur, notamment dans les évaporateurs, les surchauffeurs et sur les aubes de turbines. Les constituants du pétrole ac- cumulés dans ces huiles résiduelles, surtout les composés du va- nadium et des alcalis, qui entrent en fusion aux températures su- périeures à 550 C environ et qui se présentent en suspension, sous la forme d'aérosols, dans les gaz de combustion, se déposent
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sur les pièces métalliques. Les points de fusion et de fritta- ge peuvent fortement varier suivant la composition des cendres volantes, et le vanadium aussi bien que les alcalis agissent grossomodo dans le sens d'un abaissement des points de fusion.
La précipitation est d'autant plus rapide et d'autant plus dense que les points de fusion sont plus bas. Les scories liquides décomposent les couches de protection des métaux résistant à. la chaleur et permettent aux gaz chauds de réagir avec les mé- taux non protégés, ce qui peut se traduire par une corrosion superficielle et (ou) par des perforations, le vanadium jouant un rôle particulier comme transmetteur d'oxygène. De plus, les couches liquides favorisent la retenue complémentaire de cendres volantes, de sorte que le degré d'encrassement augmente fortement à partir d'un certain moment, jusqu'à ce que l'abaissement du rendement de la machine impose son arrêt et le nettoyage de l'ensemble de l'installation.
Dans de nombreux cas ce nettoyage est rendu très difficile par la compacité et la faible solubilité des dépôts dans l'eau, de sorte qu'il devient alors nécessaire d'enlever les scories par des moyens mécaniques, ce qui entraîne des interruptions prolongées du fonctionnement.
On sait que les additions de matières minérales finement pulvérisées, formant des composés chimiques à point de fusion élevé avec les cendres des huiles, abaissant le point de fusion et (ou) assurent leur adsorption par leur effet tensio-actif, conviennent parfaitement pour réduire ou pour supprimer complè- tement les inconvénients précités. On a déjà proposé et utilisé avec succès des matières telles que les oxydes du calcium, du magnésium, de l'aluminium, du silicium, du fer, etc... des mélanges de ces matières ou leurs composés qu'ils forment entre eux ou avec d'autres matières.
Les matières minérales utilisées comme additions présentent certains inconvénients. Elles ne contribuent pas à la production
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d'énergie et la rendent plus coûteuse. Il est difficile de les suspendre dans les huiles et de les stabiliser dans cet état, de sorte qu'on ne peut fréquemment pas les mélanger avec les huiles, et qu'on doit les injecter dans la chambre de combustion par une tuyère spéciale. Leur dureté peut faciliment entraîner une érosion des tuyères.
On sait qu'à l'opposé de nombreuses huiles combustibles lourdes (huiles résiduelles), dont les cendres présentent de fortes teneurs en vanadium et (ou) en alcalis, certains combus- tibles d'une origine différente, tels que les huiles d'anthracite, de houille, de lignite, de goudron, etc... ne contiennent pres- que jamais de vanadium et rarement des proportions relativement importantes d'alcalis, mais que ces huiles sont toujours riches en constituants à point de fusion élevé, tels que la silice et les oxydes de l'aluminium, du calcium, du fer et du magnésium.
La présente invention concerne un procédé destiné à empêcher ou à réduire la formation de dépôts dans les moteurs thermiques, par les cendres volantes d'huiles combustibles contenant des constituants à bas point de fusion, et destiné notamment à empê- cher la formation de dépôts entraînant la corrosion et (ou) difficiles à enlever. L'invention est caractérisée par le fait qu'on fait brûler avec l'huile combustible au moins un combustible complémentaire contenant des cendres, de façon que les constituants . à bas point de fusion des cendres de l'huile soient retenus par les cendres des combustibles complémentaires, et que le point de fusion du mélange de cendres soit supérieur à celui des cendres non modifiées de l'huile combustible.
Les combustibles complémentaires peuvent être mélangés avec l'huile combustible lourde (huile résiduelle) avant la combus- tion. On peut également les injecter séparément et les brûler séparément dans la chambre de combustion. On peut utiliser comme combustibles complémentaires la poudre d'anthracide, de lignite, de tourbe, de coke, des huiles de goudron contenant des cendres,
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tuants à bas point de fusion des cendres de l'huile soient rete- nus par les cendres des combustibles complémentaires, et que le point de fusion du mélange de cendres soit supérieur à celui des cendres non modifiées de l'huile combustible.
2. On mélange les combustibles complémentaires avec l'huile résiduelle avant la combustion.
3. On injecte et brûle séparément les combustibles complémentaires dans la chambre de combustion.
4. On utilise comme combustible complémentaire la poudre d'anthracite, de houille, de lignite, de tourbe, de coke, des huiles de goudron contenant des cendres, et des huiles de schistes Contenant des cendres.
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et des huiles de schistes contenant des cendres.
Par rapport aux additions minérales, un progrès consiste en ce que les nouvelles additions sont utilisées sous la forme de constituants de cendres très peu coûteuses grâce à la possi- bilité d'utilisation du pouvoir calorifique des combustibles dans lesquels elles sont contenues, ceci tout au moins tant que le prix des calories des combustibles complémentaires ne dépasse pas sensiblement celui de l'huile. Etant donné que l'essentiel est la teneur en cendres des combustibles complé- mentaires, et moins leur pouvoir calorifique, on peut également utiliser par exemple des charbons peu coûteux mais riches en cendres, qui conviennent généralement mal au chauffage pour les moteurs thermiques lorsqu'on les utilise seuls.
Abstraction faite des combustibles liquides, un autre avantage de l'utilisa- tion de combustibles solides consiste en ce que leur faible densité permet facilement de les suspendre dans les huiles résiduelles et de les stabiliser dans cet état, de sorte qu'il est facilement possible de les mélanger directement à l'huile.
Les combustibles solides finement pulvérisés ont moins tendance à éroder les tuyères que la plupart des combustibles complémen- taires solides utilisés jusqu'ici. Pour le mélange direct de combustibles liquides avec les huiles résiduelles, il est né- cessaire de veiller à ce qu'il n'en résulte aucune précipitation.
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"Process for the madification of fly ash produced in heat engines by the combustion of oils with low melting point constituents"
The invention relates to a method for modifying the fly ash resulting from the combustion, in heat engines, of fuel oils containing constituents with a low melting point, in order to prevent the formation of deposits and corrosion on metal parts resistant to burning. heat.
The combustion of certain heavy fuel oils (residual oils) leads to the formation of deposits and corrosion in heat-resistant thermal engine components, in particular in evaporators, superheaters and on turbine blades. The petroleum constituents accumulated in these residual oils, especially the vanadium and alkali compounds, which melt at temperatures above approximately 550 C and which are present in suspension in the form of aerosols, in the combustion gases, settle
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on metal parts. The melting and sintering points can vary greatly depending on the composition of the fly ash, and both vanadium and alkalis act grossly in the direction of lowering the melting points.
Precipitation is all the faster and more dense as the melting points are lower. Liquid slag breaks down the protective layers of resistant metals. heat and allow hot gases to react with unprotected metals, which can result in surface corrosion and / or perforation, with vanadium playing a special role as an oxygen transmitter. In addition, the liquid layers promote the additional retention of fly ash, so that the degree of fouling increases sharply from a certain point, until the lowering of the efficiency of the machine requires it to be stopped and the cleaning of the entire installation.
In many cases this cleaning is made very difficult by the compactness and the low solubility of the deposits in water, so that it becomes necessary to remove the slag by mechanical means, which leads to prolonged interruptions of operation. .
It is known that the additions of finely pulverized mineral matter, forming chemical compounds with a high melting point with the ashes of oils, lowering the melting point and (or) ensure their adsorption by their surfactant effect, are perfectly suitable for reducing or in order to completely eliminate the aforementioned drawbacks. Materials such as oxides of calcium, magnesium, aluminum, silicon, iron, etc. have already been proposed and used with success. Mixtures of these materials or their compounds which they form between themselves or with other materials.
The mineral materials used as additions have certain drawbacks. They do not contribute to production
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energy and make it more expensive. It is difficult to suspend them in oils and stabilize them in this state, so that they frequently cannot be mixed with the oils, and must be injected into the combustion chamber through a special nozzle. Their hardness can easily lead to erosion of the nozzles.
It is known that, unlike many heavy fuel oils (residual oils), the ash of which has high vanadium and (or) alkali contents, certain fuels of a different origin, such as anthracite, coal, lignite, tar, etc ... almost never contain vanadium and rarely relatively large proportions of alkalis, but that these oils are always rich in constituents with a high melting point, such as silica and oxides of aluminum, calcium, iron and magnesium.
The present invention relates to a method intended to prevent or reduce the formation of deposits in heat engines, by the fly ash of fuel oils containing constituents with a low melting point, and intended in particular to prevent the formation of deposits resulting in corrosion and / or difficult to remove. The invention is characterized by the fact that at least one additional fuel containing ash is burned with the fuel oil, so that the constituents. low-melting point oil ash is retained by the ash from the complementary fuels, and the melting point of the ash mixture is higher than that of the unmodified ash of the fuel oil.
Supplementary fuels can be mixed with heavy fuel oil (residual oil) before combustion. They can also be injected separately and burned separately in the combustion chamber. It is possible to use as complementary fuels the powder of anthracid, lignite, peat, coke, tar oils containing ashes,
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The low melting point killers of the oil ash are retained by the ash of the complementary fuels, and the melting point of the mixture of ash is higher than that of the unmodified ash of the fuel oil.
2. The complementary fuels are mixed with the residual oil before combustion.
3. The additional fuels are separately injected and burned in the combustion chamber.
4. The powder of anthracite, coal, lignite, peat, coke, tar oils containing ash, and shale oils containing ash are used as complementary fuel.
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and shale oils containing ash.
Compared to mineral additions, a progress consists in that the new additions are used in the form of very inexpensive ash constituents thanks to the possibility of using the calorific value of the fuels in which they are contained, this while less as long as the calorie price of the complementary fuels does not significantly exceed that of the oil. Since the essential thing is the ash content of the complementary fuels, and less their calorific value, it is also possible to use, for example, inexpensive but ash-rich coals, which are generally not suitable for heating for heat engines when we use them alone.
Apart from liquid fuels, another advantage of using solid fuels is that their low density allows them to be easily suspended in residual oils and stabilized in this state, so that it is easily possible to mix them directly with the oil.
Finely pulverized solid fuels have less tendency to erode the tuyeres than most of the complementary solid fuels used heretofore. When mixing liquid fuels directly with the residual oils, care must be taken to ensure that no precipitation results.