HU195531B

HU195531B - Heat production process, particularly for furnaces using solid fuel, artificial fuel composition and process for producing the same

Info

Publication number: HU195531B
Application number: HU91385A
Authority: HU
Inventors: Gyula Szegvari
Original assignee: Gyula Szegvari
Priority date: 1985-03-12
Filing date: 1985-03-12
Publication date: 1988-05-30
Also published as: EP0215093A1; EP0215093B1; WO1986005571A1; DE3673588D1

Description

A találmány tárgya hőtermelési eljárás, amely főleg szilárd tüzelésű tüzelőberendezésekhez való, továbbá mesterséges tüzelőanyag-kompozíció, és ennek előállítására való eljárás.

Mint ismeretes, a szilárd tüzelésű tüzelőberendezésekben lefolyó hagyományos hőtermelési eljárásoknál a tüzelőanyag tűztérben való elégetése közben a szakemberek a lehető legnagyobb mértékű hőelvonásra törekszenek. Ez a közvetlen hőelvonás óhatatlanul azzal jár, hogy a tűztér és a bennelévő elégetendő tüzelőanyagkomponensek nem képesek olyan hőmérsékletűre felhevülni, amely a tökéletest megközelítő elégetésükhöz szükséges lenne, azaz az oxidációs hatásfok nem éri el a kívánatos értéket. A gyakorlati tapasztalatok azt mutatják, hogy az ismert tüzelőanyagok fűtőértéke a fenti okok miatt csak részben hasznosul, hiszen így az. égetés után a salakban számottevő részarányban marad visszaéghető anyag (úgynevezett „salak éghető”), amely az energiahordozókban amúgyis egyre szűkösebb viszonyaink között sajnálatos módon veszendőbe megy. (A hazai tüzelőanyagok összetételét és fizikai paramétereit a MSZ 12000/5-68. sz. szabvány tartalmazza).

Továbbá, az ismert hőtermelési eljárásoknál lefolytatott tökéletlennek mondható égetés velejárója az is, hogy a füstgázokkal viszonylag nagy mennyiségben olyan égéstermékek is távoznak, amelyeknek a külső környezetbe jutása környezetvédelmi szempontból megengedhetetlen. A fent említett környezetszennyező, és ezáltal tetemes károkat okozó hatások közül is a legveszélyesebb az ún. savas eső, amelynek előidézője a füstgázokkal távozó kéndioxid-, kénmonoxid-, klórés foszforvegyületek, valamint az NO_x-tartalom.

A környezetszennyező anyagoknak a füstgázokból való utólagos eltávolítására történtek törekvések, mégpedig járulékos szűrő-, illetve utóégető berendezésekkel. Ezek azonban túl nagy ráfordítást igényelnek, továbbá energiaigényesek.

Az ismert hőtermelési eljárásoknál az elégetlen anyagok egy további része kátrány, illetve korom formájában lerakódva a tüzelőberendezés tűzterét, hőcserélőjét és egyéb szerkezeti részeit szennyezi, és mivel pl. a korom hőszigetelő tulajdonságú, a berendezés hőtermelési hatásfokát tovább csökkenti.

További probléma az ismert hőtermelési eljárásoknál, hogy az esetek nagyobb részében nem képesek figyelembe venni a különböző tűzterek és tüzelőanyagok egymástól gyakran eltérő üzemeltetési, illetve égetési igényeit, ami pedig gyakran tovább rontja a hőtermelési hatásfokot.

Különféle mesterséges tüzelőanyag-kompozíciók, és azok gyártási eljárásai ismertek. így pl. a 170 350 ljsz. magyar szabadalmi leírás szerint a komponenseket éghető anyagokból, így faipari hulladékokból, szalmából és növényi szárakból választják. Ezeket megőrlik, vízzel keverik, majd koronggá sajtolják. Továbbá, a 3 013 234 sz. NSZK-beli szabadalmi irat szerinti mesterséges tüzelőanyag-kompozíciónál szénből, illetve cellulózból indulnak ki, ehhez adalékként kötőanyagot, így például paraffint, gyantát, polietilént kevernek, majd a keveréket préseléssel pellettálják. A 3 008 823 sz. NSZK-beli iratból ismert még olyan mesterséges tüzelőanyag, amelyet szénpor brikettálásával úgy állítanak elő, hogy azt vízzel és kötőanyaggal keverik.

Az ismert mesterséges tüzelőanyagok közös jellegzetessége, hogy a hagyományos hőtermelési eljárások 2 foganatosításánál, azaz. elégetésük során a fentiekben részletezett problémákkal kell számolni. Továbbá, ezek gyártásánál az éghető komponensek megválasztása, így azok gyulladási, illetve égési hőmérsékletei is esetlegesek. Ez viszont azzal járhat, hogy az alacsonyabb hőmérsékleten meggyulladó, illetve égő egyik komponens nem képes annyi hőt termelni, hogy a másik, magasabb égési hőmérsékletű komponens tökéletesen eléghessen, így az legalábbis részben elégetlenül a salakban hasznosítatlanul visszamarad, ezáltal szennyezi a környezetet és a tüzelőberendezést.

A jelen találmánnyal célunk a fenti hiányosságok kiküszöbölése, azaz olyan megoldás létrehozása, amellyel a hőtermelés hatásfoka az ismert megoldásokhoz képest javítható, mégpedig a mesterséges tüzelőanyag-kompozíció éghető komponenseinek a tökéletest megközelítő elégetése révén, továbbá amellyel a salak éghető, és a környezetszennyezés minimálisra csökkenthető.

A találmány alapja az a felismerés, hogy — az eddigi általános szakmai felfogással szakítva - a hőtermelés! eljárás során az égetéssel termelt hőt nem igyekszünk minél nagyobb mértékben közvetlenül elvonni, hanem éppen ellenkezőleg, annak egy részét a tüzelőanyagban visszatartjuk, illetve visszatereljük abba. Ezáltal a tüzelőanyag-kompozícióban magasabb égetési hőmérsékleteket és tökéletesebb égést érhetünk el. Továbbá, a felismeréshez tartozik az is, hogy a mesterséges tüzelőanyagkompozíció éghető komponeseit folyamatos égési „hőmérséklet-láncnak megfelelően kell megválasztani a „iáncreakció-szerű” exoterm oxidációhoz, és akkor a környezetvédelmi, gyártástechnológiai, valamint termékminőségi követelmények megfelelő adalékok alkalmazásával teljesíthetők.

A kitűzött feladat megoldásához tehát olyan hőtermelést eljárásból indultunk ki, amelynél az éghető anyagok elégetésével termelt hőt főleg konvekció révén hasznosítjuk. Ezt a találmány szerint azzal fejlesztettük tovább, vagyis a találmány szerinti hőtermelési eljárás lényege, hogy mesterséges tüzelőanyag-kompozíció elégetését hővédőburkolat alkalmazásával úgy végezzük, hogy a keletkező hő egy részét a hővédőburkolat révén időlegesen visszatartjuk magában a tüzelőanyag-kompozícióban, ezáltal tehát a tüzelőanyag-kompozíciónak — az egyes komponensei égési hőmérsékleteit folyamatos égési láncként magában foglaló — égési hőmérséklettartományán belül, rendre egyre magasabb égési hőmérsékleteket hozunk létre, a tüzelőanyag-kompozíció égetésének megkezdésétől annak befejeztéig.

Célszerű a találmány további jellemzője szerint, ha ezt az égetési hőmérséklettartományt 170—1800 C, előnyösen 190-1600 °C közöttire választjuk.

A fenti eljárás foganatosításához használható olyan mesterséges tüzelőanyag-kompozíció, amely főleg szilárd éghető anyagokat és adalékokat tartalmaz. A találmány szerinti mesterséges tüzelőanyag-kompozíció lényege, hogy 70-99%, előnyösen 80-90%-ban éghető anyagokat, főleg 170-1800 °C közötti égési hőmérsékletű hulladékanyagokat, továbbá legfeljebb 10%, előnyösen 3—7%-ban hőszigetelő anyagot, valamint 1—20%, előnyösen 5-10%-ban adalékot, főleg kompozíciószilárdító és környezetszennyező vegyületmegkötő adalékot tartalmaz.

A találmány további jellemzője szerint célszerű, ha a tüzelőanyag-kompozíció maga hőszigetelő-burkolattal van ellátva. Ez a bőszigeíelóvdíkoiaí maga a cssmágoló-2195 531 bevonat, előnyösen nátron-vízüveggel kezelt hullámkarton, vagy polietilén fólia. De olyan kivitel is lehetséges, amelynél a hőszigctclőburkolat a brikcttálás során kialakuló összefüggő hőszigetelő anyagú, pl. nátronvízüvegből képződő védőréteg alkotja.

A találmány ismét további jellemzője szerint hőszigetelőanyagként előnyösen alkalmazható szilikátbázisú folyadék, főleg nátron-vízüveg és tőzeg keveréke. De hőszigetelő anyagként tartalmazhat a találmány szerinti kompozíció perlitet is.

További célszerű kivitelnél adalékként tartalmazhat legfeljebb 1 % szilikátbázisú folyadékot, legfeljebb 1 % magnéziumoxidot, és adott esetben legfeljebb 2% naftalint és legfeljebb 5 % magnéziumot.

Olyan kiviteli alaknál, amelynél szigetelőanyagként biomasszát alkalmazunk, a találmány szerinti tüzelőanyag-kompozíció adalékként előnyösen legfeljebb 4% keményítőt tartalmazhat.

Végül célszerű az olyan kiviteli alak, amelynél a találmány szerinti tüzelőanyag-kompozíció fűtőértékstabilizáló adalékot, előnyösen 1—10% polietilént tartalmaz. Ezzel a termékminőség tovább javul.

A találmány szerinti mesterséges tüzelőanyag-kompozíció gyártási eljárásánál olyan ismert eljárásból indultunk ki, amelynél az aprított éghető komponensekhez adalékanyagot keverünk. A találmány szerinti eljárás lényege, hogy az éghető komponenseket, főleg hulladékanyagokat úgy választjuk meg, hogy azok égési hőmérsékletei folyamatos „égési láncot^-’ képezve alakítsák ki a tüzelőanyag-kompozíció teljes égési hőmérséklettartományát, majd az - előnyösen 0,1-2,0 mm közötti szemcseméretű - éghető komponensekből, hőszigetelőanyagból és az adalékból homogén keveréket készítünk.

Célszerűen a fenti homogén keveréket a felhasználás előtt legfeljebb 300 bar nyomáson tömbbé brikettáljuk.

De eljárhatunk úgy is a találmány szerint, hogy a homogén keveréket csomagoljuk és ilyen kiszerelésben használjuk fel.

A találmány szerinti eljárás további változatánál a homogén keverék szilárd tömbbé préselése után annak külső felületére hőszigetelő burkolatként hőszigetelőanyagot, előnyösen aprított perlitet ragasztunk. Ezzel igen egyszerű gyártást teszünk lehetővé.

A találmányt részletesebben a csatolt rajz, és az alábbi példák kapcsán ismertetjük, amelyek a találmány szerinti megoldás néhány példakénti megvalósítását illusztrálják. A rajzon:

- az 1. ábrán a találmány szerinti mesterséges tüzelőanyag-kompozíció függőleges metszete látható;

- a 2. ábra a találmány szerinti tüzelőanyag-kompozíció másik példakénti kiviteli alakját szemlélteti.

Az 1. ábra szerinti mesterséges tüzelőanyag-kompozíció háztartási kazánban, illetve kályhában való elégetéséhez készül. Itt a találmány szerinti tüzelőanyag-kompozíció alább részletezendő komponenseinek homogén keverékét 1-el jelöltük, amely ömlesztett állapotban 2 burkolatba van töltve. A 2 burkolat a jelen esetben füllel ellátott zárt dobozként van kialakítva, és pernyeszilárdító nátron-vízüveggel kezelt hullámkartonból készült.

A 2 burkolat az 1. ábra szerinti kivitelnél az ömlesztett 1 keverék összetartásán kívül másféle funkciókat is cilát. így pi. ez képezi közvetlenül a termék külső felületén a találmány szerinti hővédőburkolatot, amely az égési hő egy részének a tüzelőanyagban való visszatartására hivatott, másrészt megakadályozza az 1 keverékben iévő illóanyagok hirtelen eltávozását (és ezzel a robbanásszerű hirtelen égést), továbbá begyűjtési célra ‘ is szolgál, sőt adott esetben a vizet is leköti. Az ilyen' dobozolt kiszerelésben készülhet a találmány szerinti tüzelőanyag-kompozíció előnyösen 1-5 kp közötti, kiszerelésben, pl. hasáb, illetve hengeres alakban. ;

A 2. ábrán a találmány szerinti tüzelőanyag-kompozíció olyan példakénti kiviteli alakja látható, amely elsősorban ipari tüzelőberendezésben való hasznosításra jöhet szóba. Itt a komponensek homogén keveréke nem ömlesztett állapotban van, hanem a 3 tömbökké van préselve, azaz brikettálva van. A 3 tömbök a mindenkori felhasználói igényeknek megfelelően különböző méretűek és alakúak lehetnek, így pl. hasáb-, illetve hengeralakúak. Továbbá, a 3 tömbök előnyösen a préselés során elláthatók központi 4 járatokkal (ezt a rajzon csak két tömbnél jelöltük szaggatva), amelyek az alább részletezésre kerülő égetési eljárás során „kürtőként” szerepelnek. A 2. ábrán feltüntetett egységcsomagkiszerelésnél flexibilis zsákszerű 5 burkolatot alkalmaztunk, amely pl. polietilén fóliából készült. Az 5 burkolat fő feladata az, hogy egyrészt a találmány szerinti hővédőburkolatként szerepeljen, egyúttal meggátolja a 3 tömbök Műanyagainak hirtelen távozását és a tüzelőanyag-kompozíció tárolás közbeni degradációját. Adott esetben az 5 burkolat készülhet úgy is, mint az 1. ábra szerinti doboz-szerű 2 burkolat.

A találmány szerinti mesterséges tüzelőanyag-kompozíció a következő komponenseket tartalmazza: 70-90 %, i előnyösen 80—90%-ban éghető komponenseket, főleg T⁷0—1800 °C közötti égési hőmérsékletű hulladékanyagokat, továbbá legfeljebb 10%, előnyösen 3-7% hőszigetelőanyagot, valamint 1—20%, előnyösen 5— 10%-ban adalékot, főleg kompozíciószilárdító és a környezetszennyező vegyületeket megkötő adalékokat (a leírásban % alatt mindig tömegszázalék értendő).

Éghető anyagkomponensként az ismert éghető anyagok bármelyike szóba jöhet, így pl.:

szénhidrogén-származékok; etilén-granulátumok; tőzegek; mezőgazdasági, faipari, gyógyszer-, élelmiszer-, papír- és textilipari hulladékok; keményítő származékok; ipari szesz; gázolaj), paraffinok és származékai; bitumenizáló anyagok; koromgumi-granulátum; koromszármazékok; szenek és származékai, így: kőszén, koksz, szénpor, széntörmelék és egyéb bányászati hulladékok; továbbá széniszap; koksz- és mészkőszármazékok; szódák, oxlciálószerek; ásványi sók és fémek; valamint azok oxidjai (kivéve a nehézfémeket) stb. (A fenti példakénti éghető anyagokat gyulladási, illetve égési hőmérsékleteik foko-¹latosan növekvő sorrendjében — helyenként átfedéssel - adtuk meg.)

A találmány érteimében hőszigetelő anyagként olyan anyagok jöhetnek szóba, amelyek egyrészt a homogén keverékben egyenletesen elosztva az égetés közben hőtároló közegként működnekés azexoterm oxidáció során felszabaduló hőt időlegesen visszatartják a tüzelőanyagkompozícióban, azaz az égés közvetlen közelében. Célszerűen az ilyen hőszigetelő anyag az égetés közben szivacsos szerkezetet vesz fel és így fejti ki hőtároló hatását. A hőszigetelő anyag másik fontos feladata, hogy adott esetben a tüzelőanyag-kompozíció külső felületén hővédőburkoatot képezzen az égési hő részbeni visszatartására.

195 531

A kísérleteink során szigetelőanyagként célszerűnek mutatkozott pl. a nátron-vízüveg és/vagy keményítőszármazékok, valamint a tőzeg keveréke (ez a hő hatására hálós szerkezetű polikovasavat képez). E keverék további előnye, hogy szabályozza, azaz mérsékli a tüzelőanyag-kompozíció égési sebességét, másrészt a meg-, szilárdulása közben megköti a tüzelőanyag víztartalmát.

Hőszigetelő anyagként szóba jöhet még keményítő és cellulóz is, valamint ezek származékai. A kísérleti eredményeink szerint ezek előnyösen befolyásolják a vázszerkezet kialakulását, hiszen maguk is könnyű vázszerkezetű, éghető anyagok. Származékaikként azok használhatók,.amelyek pernyeképződés közben és nitrolizis folyamata során égnek el.

A fentieken túlmenően, ilyen hőszigetelő komponensként használható még bármely mezőgazdasági hulladék, így lombhulladék, nád- illetve sástörmelék, gyom-, illetve dísznövényszárítmány, fanyesedékek stb. (azaz közkeletű más szóval ,,biomassza”), továbbá erdőgazdasági és faipari termékek, így: faforgács, fűrészpor; papírhulladékok; valamint textilipari hulladékok; élelmiszer- és gyógyszeripari hulladékok; továbbá furfurolszármazékok; különféle karbid-termékek, stb. (Ezek mind éghető anyagok ugyan, de az elégésük során képződő pernyéjük a hőszigetelőanyag.)

Hőszigetelő anyag lehet még a magnezit (pl. perlit) is, sőt bizonyos mértékű hőszigetelő tulajdonsággal rendelkeznek a fentebb már éghető komponensként figyelembe vett kokszpor és koromszármazékok is. (Itt jegyezzük meg, hogy a tőzeg egyúttal szerepeillet éghető komponensként is),

A találmány szerinti tüzelőanyag-kompozíció harmadik komponens-csoportját képezik az adalékok. Ezek szerepe a találmány értelmében többféle:

Az adalékok egyik része környezetvédelmi célú, azaz feladatuk az égetés során képződő környezetszennyező vegyületek megkötése. Ilyen például a magnéziumoxid, amely korom- és füstgátló hatású, és 1100—1400 °C közötti hőmérsékletén elég. (Magnéziumoxid tartalmú készítmény pl. a kereskedelemben „KONIX” néven ismert adalék). További ilyen adalék lehet széntípusú éghető komponenseknél a magnézium, amely 1000 °C fölött oxidokat képez a mérgező anyagokból (Cl, P, Fe). További ilyen adalék előnyösen a naftalin, amely 60 C körüli hőmérsékleten illan, és oldja a tüzelőanyagban (főleg a tőzegben) lévő kátrányképző anyagokat. Továbbá, a naftáimnak az illő kénnél is illékonyabb tulajdonsága eredményezi, hogy az vegyületben leköti az illőként, elősegítve annak teljes elégetését, illetve a salakban való lekötését (sőt egyúttal fűtőérték stabilizáló szerepe is lehet, amire alább térünk ki). A fentieken túlmenően, ilyen adalékként választható pl. a glicerin is, amely közvetíti a komponensek víztartalmát, pl. a nátronvízüveg és keményítőszármazékok keverékéhez, ezáltal elősegíti a víztartalom megkötését, és pl. préselés cselén a szükséges présnedvesség biztosítását. További adalékok lehetnek a karbid-termékek, amelyek képesek megkötni a nehezebben illanó úp. „bombakén”-t, a klór és a foszfor mellett, továbbá egyúttal növelik a fűtőértéket.

Az adalékok másik csoportja a tüzelőanyag-kompozíció gyártástechnológiai feltételeit teljesíti. így pl.:

a szilikátbázisú folyadékok (pl. vízüveg, mésziszap, karbid-iszap), ezek feladata az, hogy a homogén komponenskeverék kiszilárdulását biztosítsák. Pl. a vízüveg 300-800 °C közötti hőmérsékleten képes az ömlesztett keveréket kiszilárdítani (lásd 1. ábra), miután a dobozszerű burkolat pernyévé elég és annak összetartó hatása megszűnik. Brikcttálásnál a szilikátbázisú folyadéknak a feladata egyrészt a préselési hő hatására a tömb kiszilárdítása, a másik feladata viszont az, hogy a tüzelőanyagkompozíció külső felületén - adott esetben — létrehozza a hőszigetelő burkolatot. Ilyen adalékként szóbajöhetnek még a nehézszénliidrogének (kátrányok, szurkok), továbbá a keményítő és gyanták. Ezek brikettálásnál ugyancsak biztosíthatják a keverék tömbbé szilárdítását.

Az adalékok harmadik csoportja elsősorban a tüzelőanyag-kompozíciók előírt fűtőértékének stabilizálására (azaz a termékminőség javítására) való. Továbbá, ha az alapanyagként kiválasztott éghető komponensek égési hőmérsékletei közötti folyamatos égéslánc egyébként nem lenne létrehozható, akkor ezeket a „hőmérsékletlépcsőket” a megfelelő égési hőmérsékletű adalékokkal if áthidalhatjuk (ezek persze ilyen minőségükben „éghető komponens ének tekinthetők). Az adalékoknak eóbe a csoportjába tartozik pl. a polietilén, amely viszonylag alacsony gyulladási hőmérsékletű, de ugyanakkor magas fűtőértékű (6500—6800 Kcal/kp). Az ilyen adalékok fűtőérték-stabilizáló hatása annak tulajdonítható, hogy nincs affinitásuk a vízzel (azaz víztaszítók), tehát megtartják mindvégig viszonylag magas fűtőéi téküket. Ide sorolhatók még a különböző szénhidrogén-oldószerek és szénlepárlási melléktermékek, így pl. benzol, xilol, paraflux, antracén, stb., amelyek oldják a tüzelőanyag-komponensek karbontartalmát, és lehetővé teszik azok „dúsítását, vagyis a fűtőértékük növelését (pl. növényi hulladékoknál). Ezek oldják a nehezen éghető zsír- és olajtermékeket is, így elősegítik azok elégetését. Ilyen adalékok alkalmazásával tehát mód nyílik bányászati, élelmiszer- és gyógyszeripari, valamint háztartási hulladékok tüzelőanyag-komponensként való hasznosítására is (egyúttal ezek az adalékok megakadályozzák, hogy a tüzelőanyag-kompozícióban penészgombatelepek, illetve baktérium-tartalom alakulhassanak ki).

Az alábbiakban néhány példát adunk a találmány szer nti tüzelőanyag-kompozíció összetételére és a gyártási eljárása:

1. példa

Összetétel:	tömeg %·.	Fűtőérték: (Kcal/kp)	Égési hőmérséklet: (°C)
Faforgács	30	3200-3600	280- 460
Kokszpor	10	5800-7900	280- 960
Textilhulladék	5	3950	960-1100
Tőzeg	30	3500	480- 500
Pernyekátrány	10	7200-8990	860-1200
Nehézszén-
hidrogén
(Paraflux)	2	14000	360- 920
Magnezit	4	-	-
Polietilén	2	6800	280- 460
Magnézium	4	-	1000-1800
Naftalin	2	9000	150- 170
Nátron-vízüveg	0,6	-	-
Magnéziumoxid
(Konix)	0,4		1100-1400
összesen:	100

-4195 531

A fenti komponenseket a jelen esetben úgy választottuk meg, hogy az égési hőmérsékleteik folyamatos hőmérsékletláncot képezzenek 170 és 1800 °C között. Célul ugyanis a kísérleteink során azt tűztük ki, hogy a háztartási tüzelőanyag-kompozícióként felhasználható mesterséges tüzelőanyagot állítsunk elő.

A komponensek fenti megválasztása után azokat 0,1-2,0 mm közötti szemcseméretűre aprítottuk, pl. ismert kalapácsos darálóban, majd keverőgépben ezekből homogén keveréket állítottunk elő.

A homogén keveréket az 1. ábrán feltüntetett kiviteli alaknál ismertetett burkolatba ömlesztve töltöttük és ilyen kiszerelésben használtuk fel. Burkolatként - amint arra fentebb már utaltunk — nátron-vízüveggel kezelt hullámpapírt használtunk.

A kísérleti méréseink szerint az így nyert tüzelőanyagkompozíció fűtőértéke 6500—7200 Kcal/kp-ra adódott a komponensek relatív nedvességtartalmának függvényében (magára az égetési eljárásra alább térünk ki részletesebben).

2. példa

Összetétel:	tömeg %:
Faforgács	30
Korom	10
Textilhulladék	10
Szénhulladék	30
Nehézszénhidrogén	3
Magnéziumoxid (Konix)	0,4
Nátron-vízüveg	0,6
Magnezit	4
Kőszénkátrány	4
Lágy-polietilén	2
Mészkő származék	2
Keményítő	2
Magnézium	2
Összesen:	100
A fenti komponensekből az 1.	példánál ismertetett
módon homogén keveréket készítettünk. Ezt követően
a homogén keveréket brikettáltuk,	azaz hagyományos
présgépen 120 bar maximális üzemi nyomás alkalmazá-
savai tégla alakú tömbökké préseltük. A préselés közben kialakuló 180—300 °C közötti préselési hőmérséklet
következtében a nátron-vízüveg a termék külső felületén összefüggő hőszigetelőburkolatot képzett, amely szilárd védőrétegként szerepelt. Az így nyert termék fűtőértéke
a kísérleti méréseink szerint 6800-	-7200 Kcal/kp volt.
A tömböket háztartási célú felhasználáshoz a forgalma-
zási követelmények miatt célszerű de az, anélkül is felhasználható.	fóliába csomagolni,
3. példa
Összetétel:	tömeg %:

Polietilén granulátum	5
Szénhulladék	20
Gumi granulátum	10
Tőzeg	20
Fűrészpor	10
Kőszénkáírány	10

TaxiShuHadék 10

Összetétel	tömeg %:
Magnéziumoxid (Konix)	0,4
Nátron-vízüveg	0,6
Nehézszénhidrogén	4
Szilikátanyag (Kőzetgyapot)	2
Karbid-termék	2
Furfurol származék	2
Naftalin	2
Keményítő	2
Összesen:	100
A fenti komponenseket 0,5-2,0 mm közötti szemcse-

méretűre aprítottuk, majd keveréssel homogén keveréket állítottunk elő. Ezt követően ismert pelettálógépen a homogén keveréket legfeljebb 250-300 bar nyomáson pelettáltuk. A pellettek a jelen esetben hengeres tömbszerű elemek, amelyek átmérőjét 10-30 mm közöttire, a hosszát pedig 30-100 mm közöttire választottuk. Az ily módon szilárd tömbbé préselt pellettek külső felületén a nátron-vízüveg a 2. példánál ismertetett módon összefüggő hőszigetelőburkolatot képzett.

Az így nyert tüzelőanyag-kompozíció fűtőértéke az

1. és 2. példánál említett értékhatárok közöttire adódott, a kísérleti méréseink szerint. Mind háztartási, mind pedig ipari hasznosítása előnyösnek bizonyult.

4. példa

Összetétel:	tömeg %·.
Polietilén	5
Tőzeg	30
Fűrészpor	30
Nehézszéniiidrogén	10
Magnéziumoxid (Konix)	0,4
Nátron-vízüveg	0,6
Gumi granulátum	10
Papírhulladék	10
Gumifeltáró lágyító	2
Etilénglikol	2
Összesen:	100
A fenti komponensekkel a gyártás menete megegyezik
1. példánál ismertetettel.
5. példa
Összetétel:	tömeg %:
Szalma, íll. más mezőgazdasági
hulladék	30
Furfurol származék (kukorica-
csu tka őrölve)	30
Keményítő	14
Magnéziumoxid (Konix)	0,4
Nátron-vízüveg	0,6
Iszapszén	10
Kátrány	5
Xilol	4
Mészhidrát	4
Nehézszénhidrogén	2
összesen:	100

195 531

A fenti komponenseket 0,1-2,5 mm közötti szemcseméretűre aprítottuk, majd keveréssel homogén keveréket állítottunk elő. Ezután dugattyús présen 280-300 bar maximális préselési nyomás alkalmazásával 60 mm-es átmérőjű és 150—1000 mm hosszúságú rúd-szerű hengeres szilárd terméket nyertünk, amelynek a külső felületén a nátron-vízüveg folyamatos összefüggő hőszigetelőburkolatot képezett. Az így nyert terméket háztartási célokra, főleg kandallókban való tüzelésre készítettünk, a fűtőértéke a kísérleti méréseink szerint 6800-7000 Kcal/kp közötti értékű volt.

Megjegyezzük, hogy a találmány oltalmi körén belül számos más összetételű tüzelőanyag-kompozíció is készíthető. A gyártási eljárást illetően megjegyezzük, hogy a példákban ismertetett gyártástechnológiák sok más változata és kombinációja is lehetséges.

A találmány szerinti hőtermelési eljárás foganatosítása a találmány szerinti mesterséges tüzelőanyagkompozíció felhasználásával az alábbi módon történik:

Például az 1. ábra és 1. példa szerinti tüzelőanyagkompozíciót a kazán tűzterébe helyezzük, majd azt a 2 burkolat meggyújtásával meggyújtjuk. (Ez a begyújtás természetesen történhet adott esetben önmagában ismert alágyújtóssal is.) Az égetés megkezdése után először az illóanyagok igyekeznek távozni és hossz úlángú égéssel 80—300 °C közötti hőmérsékleten elégnek. Az illóanyagok hirtelen, azaz robbanásszerű égését megakadályozza a jelen esetben hó'szigetelőburkolatként is szereplő külső csómagolóburkolat. Az illóanyagok elégetése során lángburok alakul ki a tüzelőanyag-kompozíció körül. A külső védőburkolat leégése során, kb. 80100 °C-on a vízüveg samottréteggé szilárdul, ez egyrészt a tömbök kiszilárdítását idézi elő, másrészt a külső palást mentén létrehozza a találmány szerinti hőszigetelőréteget, amelynek elsőrendű feladata, hogy az exoterm oxidáció során keletkezett hő egy részét visszatartsa magában a tüzelőanyag-kompozícióban, és ezáltal abban — az égetés megkezdésétől annak befejezéséig — rendre egyre magasabb égési hőmérsékleket hozunk létre a tüzelőanyag-kompozíció hőmérséklettartományán belül. Ez a hőmérséklettartomány a jelen esetben 170—1800°C közötti, amely a fentiekben már részletezett módon „hőmérsékletláncként” folyamatosan magában foglalja az éghető komponensek gyulladási, illetve égési hőmérsékleteit, Ezáltal tehát „láncreakció”-szerű égetési folyamatot valósítunk meg, egyre növekvő égési hőmérsékletekkel, amivel biztosítjuk a komponensek tökéletest megközelítő elégetését.

Miután a tüzelőanyag-kompozíció külső felülete illóanyagban egyre szegényebbé válik, azaz kiég, ott a széntartalmú komponensek maradnak vissza, és ezek kezdenek égni 360—900 °C között. Ennek során hőszigetelő pernyeréteg alakul ki a paláston (ennek vastagsága a kísérleti tapasztalataink szerint 2-3 mm). Ez a védőréteg képezi a találmány szerinti hőszigetelőburkolatot, amelynek rendeltetésére fentebb már utaltunk.

Ezt a hőszigetelőréteget tehát a találmány értelmében „tűztérfaT’-nak is tekinthetjük, amelyen belül folyik le, a fentiekben már részletezett szabályozott égetési folyamat. Ezt a folyamatot képletesen „vulkán-hatás”nak nevezzük (hiszen a földfelszínre kiömlő láva a megszilárdulás után hasonlóképpen védőrétegként szerepei, ugyanakkor belül a folyékony láva, illetve magma rendkívül magas hőmérsékletű lehet).

A hagyományos hőtermelési eljárásokkal ellentétben nem igyekszünk tehát az égetés során az égési hő lehetőleg legnagyobb mértékű közvetlen elvezetésére, hanem az égési hő egy részét tudatosan visszatartva a fentiekben részletezett módon szabályzott exoterm oxidációt valósítunk meg. A tüzelőberendezés szempontjából tehát nem támasztunk semmiféle rendkívüli Igényeket, annak szerkezeti részel nincsenek az oxidációnál említett magas hőmérsékletek okozta nagy hőterhelésnek kitéve, hiszen a találmány szerinti hőszigetelőrétegen kívül a konvekciós hőmérséklet 300-500 °C közötti értékű, a kísérleti méréseink szerint, tgy a kéménybe jutó füstgázok hőmérséklete 180-210 °C közötti, de mindenképpen 230 °C alatti, ennélfogva NO_X eleve nem alakulhat ki.

A találmány szerinti megoldás egyik legfontosabb előnye, hogy a széles körű hulladékhasznosítás mellett módot ad az égetési folyamat hatásfokának jelentős javításához, amit egyrészt a komponensek tökéletes elégetésével érünk el, másrészt a környezetszennyező vegyületeket az adalékok révén kötjük meg. A fentieknek köszönhetően az égetés után a salakban visszamaradó éghető anyagok és a környezetszennyezés a lehetséges minimális értékre csökkenthető.

Az ún. „vulkán-hatás” tovább javítható pl. a 2. ábrán jelölt 4 járatok alkalmazásával, amelyek az égetés során „kürtőként” működnek. Mivel a tüzelőanyag-kompozíción belül az áramló illóanyagok számára az áramlási ellenállás e kürtők irányába kisebb, mint a hőszigetelőburkolat irányába, ennélfogva ezek a 4 járat felé fognak áramlani és így a huzat-hatás révén a kürtő palástja mén tén fehéren izzó magréteg alakul ki (a kísérleteink szerint, amelynek hőmérséklete 1000 °C fölött van, vastagsága pedig 10 20 mm közötti). Ezt a kürtő-hatást elérhetjük azonban úgy is, hogy a tüzelőanyag-kompozícióban nem ilyen áttörés-szerű 4 járatokat alkalmazunk, hanem — amint azt például a 3. példában javasoltuk — polietilén-granulátum alkalmazásával, pontosabban annak 300 °C-on történő kiégetésével, több ezer kráter-szerű mikro-kürtőt hozhatunk létre a tüzelőanyag-kompozícióban. Ezáltal ugyanis szivacs-szerű szerkezet jön létre, amelyben ugyanúgy kialakulhatnak a gázjáratok a „vulkán-hatás” megvalósításához. , összefoglalva, a találmány szerinti megoldással gazdaságosabb, környezetkímélőbb és hatékonyabb tüzelést teszünk lehetővé, mint az ismert megoldásoknál.

Végül megemlítjük, hogy a találmány szerinti „hőszigetelőburkolat” sokTéle módon kialakítható. A fentiekben említett példákban már utaltunk arra, hogy ez képezhető, pl. közvetlenül a tüzelőanyag-kompozíció felületén, így például a burkolóréteggel, illetve csomagolóanyaggal, felragasztott szigetelőanyaggal, vagy szilikátbázisú folyadékkal, vagy az égetés során kialakuló egyéb pernyeréteggel. Olyan kivitel is lehetséges ezeken túlmenően, amelynél ez a hőszigetelőburkolat járulékos elemként, pl. azbeszt-szövet burkolatként van a tüzelőberendezés tűzterében elrendezve. Sőt, elvileg lebegtetett finomszemcsés szigetelőanyag-réteggel is kialakítható (pl. fluid-tüzelésnél) a találmány szerinti hőszigetelőburkolat.

Claims

1. Kőtermelési eljárás, főleg szilárd tüzelésű tüzelőberendezésekhez, amelynél az éghető anyagok elégetésével termelt hőt főleg konfekció révéa femsosíijvk, azzal

-6195 531 jellemezve, hogy mesterséges tüzelőanyag-kompozíció elégetését hőszigetelőburkolat alkalmazásával úgy végezzük, hogy a keletkező hő egy részét a hőszigetelőburkolat révén időlegesen visszatartjuk magában a tüzelőanyagkompozícióban és annak - az egyes komponensek égési hőmérsékleteit folyamatos hőmérsékletláncként magában foglaló — égetési hőmérséklettartományán belül — az égetés megkezdésétől annak befejeztéig - rendre egyre magasabb égési hőmérsékleket hozunk létre.

2. Az 1. igénypont szerinti hőtermelési eljárás, azzal jellemezve, hogy az égetési hőmérséklettartományt 170— 1800 °C. előnyösen 190 1600 °C közöttire választjuk.

3. Mesterséges tüzelőanyag-kompozíció az 1. vagy

2. igénypont szerinti eljárás foganatosításához, amely főleg szilárd éghető anyagokat és adalékot tartalmaz, azzal jellemezve, hogy 70-99 tömeg %, előnyösen 8090 tömeg%-ban éghető anyagokat, főleg 170-1800 °C közötti égési hőmérsékletű hulladékanyagokat, továbbá legfeljebb 10 tömeg %, előnyösen 3-7 tömeg %-ban hőszigetelőanyagot, valamint 1—20 tömeg%, előnyösen 5-10 tömeg %-ban adalékot, főleg kompozíciószilárdító és környezetszennyező-vegyületmegkötő adalékot tartalmaz, továbbá az égetési hőt részben visszatartó hőszigetelőbuikolattal van ellátva.

4. A 3. igénypont szerinti tüzelőanyag-kompozíció, azzal jellemezve, hogy a hőszigetelő burkolatot csomagoló burkolat (2; 5) képezi.

5. A 4. igénypont szerinti tüzelőanyag-kompozíció, azzal jellemezve, hogy a hőszigetelőburkolatként is szereplő csomagoló burkolat (2) szilikátbázisú folyadékkal kezelt papíráruból, előnyösen nátron-vízüveggel kezelt hullámkartonból van kialakítva.

6. A 4. igénypont szerinti tüzelőanyag-kompozíció, azzal jellemezve, hogy a hőszígetelőburkolatként is szereplő csomagoló burkolat (5) polietilén-fóliából van kialakítva.

7. A 3. igénypont szerinti tüzelőanyag-kompozíció, azzal jellemezve, hogy a tüzelőanyag-kompozíció brikettéit szilárd tömbként (3) van kialakítva, amelynél a hőszigetelőburkolatot előnyösen a brikettáíás során kialakult összefüggő, hőszigetelő anyagú védőréteg képezi.

8. A 3-7. igénypontok bármelyike szerinti tüzelő5 anyag-kompozíció, azzal jellemezve, hogy hőszigetelőanyagként szilikátbázisú folyadék, főleg nátron-vlzüveg és íőzeg keverékét tartalmaz.

9. A 3-7. igénypontok bármelyike szerinti tüzelőanyag-kompozíció, azzal jellemezve, hogy hőszigetelő1 o anyagként perlitet tartalmaz.

10. A 3-9. igénypontok bármelyike szerinti tüzelőanyag-kompozíció, azzal jellemezve, hogy adalékként legfeljebb 1 tömeg % szilikátbázisú folyadékot, legfeljebb

1 tömeg % magnéziumoxidot, valamint adott esetben, 15 legfeljebb 2 tömeg % naftalint és legfeljebb 5 tömeg % magnéziumot tartalmaz.

11. A 3-9. igénypontok bármelyike szerinti tüzelőanyag-kompozíció. azzal jellemezve, hogy adalékként - biomassza szigetelőanyag esetén - legfeljebb 4 tömeg%

20 keményítőt tartalmaz.

12. A 3—11. igénypontok bármelyike szerinti tüzelőanyag-kompozíció. azzal jellemezve, hogy fűtőértékstsbilizáló adalékot, előnyösen 1-10 tömeg % polietilént tartalmaz.

25

13. Eljárás a 3 12. igénypontok bármelyike szerinti mesterséges tüzelőanyag-kompozíció előállítására, amelynél aprított éghető anyagokhoz adalékot keverünk, azzal jellemezve, hogy az éghető komponenseket főleg In lladékanyagokból úgy választjuk meg, hogy azok égési

30 hőmérsékletei folyamatos hőmérséklctláncként képezzék a tüzelőanyag-kompozíció teljes égési hőmérséklettartományát, majd az — előnyösen 0,1—2 mm közötti szemcseméretű - éghető komponensekből, hőszigételőaryagból, valamint az adalékból homogén keveréket

35 készítünk, és adott esetben a homogén keveréket legfeljebb 300 bar nyomáson brikettáljuk.

14. A 13. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a homogén keveréket felhasználás előtt csórnagóljuk.