MD4352C1

MD4352C1 - Instalaţie pentru tratarea unui combustibil în vederea creşterii puterii calorice

Info

Publication number: MD4352C1
Application number: MDA20140095A
Authority: MD
Inventors: Аурел Енаке
Original assignee: Аурел Енаке
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2013-03-05
Publication date: 2018-03-31
Also published as: EA026233B1; WO2013184015A1; MD20140095A2; EP2825750A1; TN2014000380A1; CA2865558A1; MD4352B1; CN104160132A; IL234172A0; MX2014011060A; WO2013184015A4; RO127836B1; EA201491558A1; RO127836A0; US20150003489A1; RO127836A3; JP2015517077A; MA37395A1; MA37395B1; ZA201406911B

Abstract

Invenţia se referă la o instalaţie pentru tratarea unui combustibil în vederea creşterii puterii calorice.Instalaţia, conform invenţiei revendicate, include o carcasă (15) şi o piesă conectoare cilindrică (10), montată în cuprinsul unei conducte de alimentare cu combustibil. Între carcasă (15) şi piesa conectoare (10) este un spaţiu inelar (d), în care sunt amplasate nişte unităţi de excitaţie (A), fiecare dintre care conţine câte două armături (1 şi 2), executate din cupru electrolitic de 99,99%, contaminat cu un metal nobil, de preferat platină, şi între care sunt prevăzute nişte spaţii de izolare (a şi b). În dreptul primului spaţiu (a), de armături (1 şi 2) sunt fixaţi doi electrozi (3 şi 4), care sunt parte din armături (1 şi 2), buni conductori de curent electric, izolaţi electric la exterior şi conectaţi la o sursă (14) de tensiune alternativă cu frecvenţă înaltă. În partea exterioară a armăturilor (1 şi 2) sunt amplasaţi doi electrozi (5 şi 6) circulari, executaţi din cupru electrolitic, între care şi în contact cu care este amplasată o piesă (7) circulară, cu o grosime aleasă corespunzător, executată dintr-un material cu proprietăţi dielectrice, de exemplu sticlă optică, contaminată cu un metal nobil, de preferat platină. Totodată de electrozii (5 şi 6) sunt fixate nişte conectoare (8 şi 9) protejate cu o izolaţie electrică, conectate la o sursă (13) de curent continuu, iar în interiorul piesei conectoare cilindrice (10) în contact nedemontabil cu aceasta sunt amplasate nişte fire (11 şi 12) izolate electric, aflate în contact unul cu celălalt, şi care urmează un traseu în formă de spirală. În dreptul fiecărei spire (c) prin piesa conectoare cilindrică (10) pătrund electrozii (3 şi 4), care sunt conectaţi la fiecare dintre fire (11 şi 12).

Description

Invenţia se referă la o instalaţie pentru tratarea unui combustibil gazos, cum ar fi: gaze naturale, biogaz, hidrogen, gaze de rafinărie sau altele asemenea, precum şi a unor combustibili lichizi, cum ar fi: benzină, motorină, păcură, petrol lampant, benzină pentru aviaţie şi altele asemenea sau a unor combustibili solizi, cum ar fi: cărbune, lemn, şisturi combustibile, mangal, cocs, semicocs, brichete de cărbune, combustibili solizi pentru rachete, deşeuri combustibile solide, cum ar fi: rumeguş, talaş, coji de seminţe, puzderii şi altele asemenea în vederea creşterii puterii calorice.

Sunt cunoscute instalaţii pentru creşterea energiei de combustie a unui combustibil gazos, care cuprind nişte unităţi electromagnetice, care sunt dispuse în jurul unei ţevi, realizate dintr-un material diamagnetic, precum şi nişte miezuri metalice, aflate în contact cu ţeava, prin care circulă gazul natural preîncălzit, aceste miezuri fiind ordonate în etaje de câte trei unităţi, fiecare etaj fiind rotit faţă de etajul anterior cu un unghi cuprins în intervalul 70°...73°, astfel încât între primul şi ultimul etaj să se realizeze o rotaţie completă de 360°, unităţile electromagnetice fiind poziţionate prin introducerea lor în nişte orificii ale unui suport izolator termic, fiecare unitate electromagnetică cuprinzând un miez metalic, plasat într-o bobină electrică, un rezervor schimbător de căldură cu rol de menţinere a unităţii electromagnetice la o temperatură constantă şi nişte capete de conectare electrică, în interiorul rezervorului uleiul folosit ca agent termic fiind introdus printr-o ţeavă de alimentare şi preluat din aceasta printr-o ţeavă de evacuare, ţevile având diametrele egale, dar lungimea ţevii de alimentare fiind mai mare decât lungimea celeilalte ţevi, raportul dintre lungimile acestora fiind de 2...2,5, prin ţeava de alimentare a unei unităţi şi prin ţeava de evacuare a unei unităţi următoare realizându-se înserierea tuturor rezervoarelor schimbătoare de căldură, raportul dintre diametrul ţevii care străbate reactorul şi conducta cuplată cu acesta pentru alimentarea cu gaz natural având o valoare cuprinsă între 3 şi 6 [1].

Dezavantajele acestor instalaţii constau în aceea că ele necesită o cantitate de energie electrică cu valori ridicate pentru crearea şi întreţinerea câmpului electromagnetic, necesită folosirea unor subansambluri de răcire a unităţilor electromagnetice, de preîncălzire a gazului natural şi nu pot fi utilizate în condiţiile în care carburantul gazos este constituit din gaz rezultat în urma procesului de descompunere a substanţelor organice, deoarece momentele magnetice induse în combustibil se opun câmpului magnetic dezvoltat de unităţile electromagnetice şi are loc o diminuare a acestuia.

Problema pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în reducerea consumului de energie electrică pentru tratarea combustibilului gazos, în condiţiile în care acesta poate conţine aer, respectiv CO2 sau alte gaze necombustibile, şi asigurarea creşterii puterii calorice la combustibili de natură lichidă sau solidă.

Instalaţia, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include o carcasă şi o piesă conectoare cilindrică, montată în cuprinsul unei conducte de alimentare cu combustibil. Între carcasă şi piesa conectoare este un spaţiu inelar, în care sunt amplasate nişte unităţi de excitaţie, fiecare dintre care conţine câte două armături, executate din cupru electrolitic de 99,99%, contaminat cu un metal nobil, de preferat platină, şi între care sunt prevăzute nişte spaţii de izolare. În dreptul primului spaţiu, de armături sunt fixaţi doi electrozi, care sunt parte din armături, buni conductori de curent electric, izolaţi electric la exterior şi conectaţi la o sursă de tensiune alternativă cu frecvenţă înaltă. În partea exterioară a armăturilor sunt amplasaţi doi electrozi circulari, executaţi din cupru electrolitic, între care şi în contact cu care este amplasată o piesă circulară, cu o grosime aleasă corespunzător, executată dintr-un material cu proprietăţi dielectrice, de exemplu sticlă optică, contaminată cu un metal nobil, de preferat platină. Totodată de electrozi sunt fixate nişte conectoare protejate cu o izolaţie electrică, conectate la o sursă de curent continuu, iar în interiorul piesei conectoare cilindrice în contact nedemontabil cu aceasta sunt amplasate nişte fire izolate electric, aflate în contact unul cu celălalt, şi care urmează un traseu în formă de spirală. În dreptul fiecărei spire prin piesa conectoare cilindrică pătrund electrozii, care sunt conectaţi la fiecare dintre fire.

Un alt obiectiv al instalaţiei conform invenţiei revendicate constă în aceea că materialele din care sunt fabricate armăturile şi, respectiv, piesa circulară, sunt contaminate în aceeaşi concentraţie, de ordinul părţi per milion cu un metal nobil, de preferinţă platină.

Un alt obiectiv al instalaţiei conform invenţiei revendicate constă în aceea că piesa circulară are o grosime direct proporţională cu tensiunea aplicată pe electrozii circulari conform relaţiei (1):

(1)

unde: d - grosimea piesei circulare;

V - tensiunea aplicată electrozilor.

Un alt obiectiv al instalaţiei conform invenţiei revendicate constă în aceea că sursa de tensiune alternativă cu frecvenţă înaltă, variabilă, are o valoare a tensiunii de 0,01 ... 15 mV şi o frecvenţă de 10 ... 100 GHz pentru combustibili gazoşi, de 16 ... 18 GHz pentru combustibili lichizi, de 17 ... 23 GHz pentru combustibili solizi vegetali şi de 29,5 ... 100 GHz pentru combustibili solizi, cum ar fi cărbunele.

Un alt obiectiv al instalaţiei conform invenţiei revendicate constă în aceea că valoarea tensiunii de alimentare furnizate de sursa de tensiune continuă este de (3000 ... 5000) V, în funcţie de grosimea piesei circulare, groase, pentru a asigura un câmp electric cu o valoare de 3 · 105 ... 3 · 106 V/m.

Instalaţia conform invenţiei prezintă următoarele avantaje:

- necesită un consum redus de energie electrică pentru tratarea combustibilului în vederea creşterii puterii sale calorice;

- are dimensiuni de gabarit reduse şi o greutate redusă, permiţând transportul şi manevrări facile;

- permite tratarea combustibilului gazos, care conţine aer, CO2 sau alte gaze necombustibile;

- permite tratarea, în vederea creşterii puterii calorice, a unei game largi de combustibili gazoşi, lichizi sau solizi;

- permite o construcţie simplă, care nu afectează mediul exterior, materialele care intră în construcţia sa fiind reciclabile;

- permite controlul şi comanda pentru creşteri diferite ale puterii calorice iniţiale a combustibilului.

Invenţia se explică prin desenele din fig. 1-10, care reprezintă:

- fig. 1, schema-bloc a instalaţiei conform invenţiei revendicate;

- fig. 2, detaliul B constructiv redat în figura 1;

- fig. 3, secţiune după planul C - C redat în figura 1 prin ţeava de vehiculare a combustibilului fluid;

- fig. 4, secţiune transversală după planul D - D redat în figura 1 prin ţeava de vehiculare a combustibilului fluid;

- fig. 5, vedere în perspectivă a unei unităţi de excitaţie, aparţinând instalaţiei;

- fig. 6, schema generală de alimentare cu energie a unităţilor de excitaţie;

- fig. 7, schema determinării cu un calorimetru a puterii calorice a biogazului;

- fig. 8, schema determinării cu calorimetrul a puterii calorice a biogazului, vehiculat prin instalaţia conform invenţiei revendicate;

- fig. 9, schema determinării cu bomba calorimetrică a puterii calorice a cărbunelui, motorinei, benzinei sau a altor combustibili asemenea;

- fig. 10, schema determinării cu bomba calorimetrică a puterii calorice a cărbunelui, motorinei, benzinei sau a altor combustibili asemenea după trecerea prin instalaţia conform invenţiei revendicate.

Instalaţia conform invenţiei este constituită din nişte unităţi A de excitaţie, care cuprind două armături 1 şi 2, între care, în poziţie de funcţionare, rămân nişte spaţii a şi b pentru a le izola una faţă de cealaltă. Fiecare dintre armăturile 1 şi 2 este confecţionată din cupru electrolitic 99,99%, cupru contaminat de ordinul părţi per milion cu un metal nobil, de preferinţă cu platină.

În dreptul spaţiului a de armăturile 1 şi 2 sunt fixaţi doi electrozi 3 şi 4, buni conductori de curent electric, izolaţi electric la exterior şi conectaţi la o sursă 14 de tensiune alternativă cu frecvenţă înaltă, variabilă.

În partea exterioară a armăturilor (1 şi 2) sunt amplasaţi doi electrozi (5 şi 6) circulari, executaţi din cupru electrolitic, între care şi în contact cu care este amplasată o piesă (7) circulară, cu o grosime aleasă corespunzător şi direct proporţională cu tensiunea aplicată pe electrozii 5 şi 6, conform relaţiei (1)

(1)

unde: d - grosimea piesei 7 circulare,

V - tensiunea aplicată electrozilor 5 şi 6.

Piesa 7 este obţinută dintr-un material cu proprietăţi dielectrice, cum ar fi sticla optică, contaminată în aceeaşi concentraţie cu materialul cu care sunt contaminate armăturile 1 şi 2, care, de preferinţă, este platină.

De electrozii 5 şi 6, central, sunt fixate nişte conectoare 8 şi 9, protejate cu o izolaţie electrică.

În interiorul piesei conectoare cilindrice 10 şi în contact nedemontabil cu aceasta sunt amplasate nişte fire 11 şi 12 izolate electric, aflate în contact unul cu celălalt, şi care urmează un traseu în formă de spirală cu un unghi faţă de un plan transversal de 15° ... 30°, iar în dreptul fiecărei spire c prin piesa conectoare cilindrică 10 pătrund electrozii 3 şi 4, care sunt conectaţi la fiecare dintre firele 11 şi 12.

Densitatea unităţilor A de excitaţie este de (100 ... 700) unităţi A/m².

Conectoarele 8 şi 9 ale fiecărei unităţi A de excitaţie sunt legate la polii pozitiv şi negativ ai unei surse 13 de curent continuu. Valoarea tensiunii de alimentare este în funcţie de grosimea piesei 7, pentru a asigura un câmp electric necesar polarizării orbitelor electronice ale atomilor de platină cu care este contaminată piesa 7.

Sursa 14 de tensiune alternativă livrează o tensiune alternativă cu frecvenţe diferite pentru combustibili gazoşi, pentru combustibili lichizi, cum sunt benzina, motorina, gazul petrolier lichefiat şi altele asemenea, pentru combustibili solizi vegetali, cum sunt lemnul, cojile de seminţe, deşeurile lemnoase şi altele asemenea şi respectiv pentru combustibili de tip cărbune şi altele asemenea.

Unităţile A de excitaţie sunt amplasate într-un spaţiu d inelar, delimitat lateral de piesa conectoare cilindrică 10 şi carcasa 15, realizată dintr-un material izolator electric, fixată de piesa conectoare cilindrică 10 cu ajutorul unor coliere 16 strânse cu ajutorul unor şuruburi 17.

Conectoarele 8 şi 9 sunt alimentate cu energie electrică de la sursa 13 prin intermediul unor conductoare 18 şi 19, având montat în cuprins un întrerupător 20, iar electrozii 3 şi 4 sunt conectaţi la sursa 14 prin intermediul unor alte conductoare 21 şi 22, având montat în cuprins un întrerupător 23.

În amonte de carcasa 15 piesa conectoare cilindrică 10 este conectată prin intermediul conductei la un arzător 24 de combustibil gazos, lichid sau solid (arzătorul nu face parte din instalaţie).

Pentru tratarea combustibilului vehiculat prin piesa conectoare cilindrică 10 având o temperatură egală cu cea a mediului ambiant, electrozii 5 şi 6 sunt puşi sub tensiune prin intermediul conectoarelor 8 şi 9 de la sursa 13, iar electrozii 3 şi 4 sunt supuşi la o tensiune alternativă cu frecvenţă înaltă de la sursa 14. Valoarea de lucru a tensiunii alternative cu frecvenţă înaltă este aleasă în funcţie de natura materialului de contaminare a armăturilor 1 şi 2, a piesei 7 care, în acest caz, este platina şi respectiv în funcţie de natura combustibilului.

Ca urmare a contactului electrozilor 3 şi 4 cu spirala c, în piesa conectoare cilindrică 10, prin care este vehiculat combustibilul, este generat un câmp electromagnetic intern rotitor, care converteşte o fracţiune din energia de repaus a moleculei combustibilului avută înainte de contactul cu câmpul electromagnetic, care trece prin firele 11 şi 12, în energie de legătură chimică dintre atomii constituenţi ai moleculelor de combustibil, conducând la o creştere a puterii calorice a acestuia.

Impurităţile de platină au rolul de a forma câmpuri electromagnetice polarizate circular, atunci când electronii constituenţi ai păturilor electronice ale atomului de platină sunt excitaţi prin acţiunea unui câmp electric variabil indus prin intermediul armăturilor 1 şi 2 în impurităţile piesei 7 folosind sursa 14. La polarizarea circulară vectorul câmpului electric al undei electromagnetice se roteşte peste direcţia de propagare a undei electromagnetice şi conferă acesteia un efect rotitor.

Undele electromagnetice produse astfel se propagă în segmentele de spirală c din piesa conectoare cilindrică 10 prin intermediul electrozilor 3 şi 4. La rândul lor spirele c radiază o undă electromagnetică polarizată circular, rotitoare, modificând nivelele de energie ale spinilor electronilor din atomii combustibilului.

Prin realizarea unui cuplaj electromagnetic între spinii electronilor din spirele c şi spinii electronilor din învelişurile electronice ale atomilor din molecula de combustibil se realizează o schimbare de stare a numerelor cuantice, care definesc energia totală a atomilor combustibilului, schimbare care face posibilă conversia energiei de repaus a moleculei de combustibil în energie de legătură chimică între atomii constituenţi ai moleculei de combustibil.

Prin aplicarea unui curent electric continuu pe electrozii circulari 5 şi 6, este creată o polarizare electrică a învelişurilor electronice ale atomilor de impuritate existenţi în piesa circulară 7, polarizare electrică ce se alătură câmpului oscilator electric generat în armăturile 1 şi 2 împreună cu generarea unor câmpuri electromagnetice polarizate circular şi având o frecvenţă de rezonanţă pentru fiecare tip de combustibil tratat în instalaţia conform invenţiei se obţine o creştere a puterii calorice a acestor combustibili, ceea ce este confirmat de testele efectuate cu combustibili de diferite naturi, care sunt redate în continuare.

În situaţia în care instalaţia conform invenţiei a fost testată pentru gaz natural, măsurătorile de consum specific s-au făcut asupra unui cazan de apă fierbinte denumit în continuare CAF, având capacitatea de producţie de 10 MWh.

S-au urmărit consumurile specifice ale CAF- ului în cele două situaţii:

- fără utilizarea instalaţiei conform invenţiei;

- cu utilizarea instalaţiei conform invenţiei.

Au fost măsuraţi următorii parametri: temperatura t, presiunea p şi debitul d, folosind instrumente de măsură specifice omologate, care sunt:

- termocupluri pentru temperaturi;

- debitmetre pentru apă şi gaz natural;

- sonde de presiune pentru presiunea gazului în reţeaua arzătorului 24 cu care este echipat CAF- ul.

Instalaţia conform invenţiei în acest caz are lungimea de 2 m şi diametrul piesei conectoare cilindrice 10 este de 27 cm.

Folosind indicaţiile de temperatură a apei, intrare/ ieşire în/din CAF şi debitul de apă orar se calculează energia în Gcal.

În acelaşi timp se măsoară volumul de gaz natural consumat în normali metri cubi, Nm3.

Raportul dintre volumul de gaz măsurat în Nm3 şi energie măsurată în Gcal reprezintă consumul specific urmărit în cadrul măsurătorilor.

Din datele prezentate în tab. 1 şi 2 se observă că acest consum specific când nu a fost folosită instalaţia conform invenţiei este de 142,27 Nm3/Gcal, iar când a fost folosită instalaţia conform invenţiei acesta este de 107,5 Nm3/Gcal.

Tabelul 1

Funcţionarea CAF fără instalaţia conform invenţiei timp de 24 h

ORA RAPORT Consum m3/h Temp. de intrare în CAF Temp. de ieşire din CAF Δt Debit apă instant Q CAF/ 1000 Nm3/Gcal 0:00 1189 59 81,5 22,5 385,2 8,67 137,19 1:00 1270 58 82,6 24,6 398,4 9,80 129,58 2:00 1200 58 82,6 24,6 402 9,89 121,34 3:00 1134 58 81,7 23,7 434,4 10,30 110,15 4:00 1191 58 82,2 24,2 427,8 10,35 115,04 5:00 1214 58 82,4 24,4 444 10,83 112,06 6:00 1254 56 78,2 22,2 214 4,76 263,71 7:00 1199 56 81,6 25,6 188,4 4,82 248,60 8:00 1107 58 83,4 25,4 205,8 5,23 211,77 9:00 1299 59 84,9 25,9 442,8 11,47 113,27 10:00 1494 52 74,7 22,7 437,5 9,93 150,43 11:00 946 55 78,8 23,8 441 10,50 90,13 12:00 1141 57 78,9 21,9 423 9,26 123,17 13:00 1109 58 78,5 20,5 455,4 9,34 118,79 14:00 1202 58 76,6 18,6 440,1 8,19 146,84 15:00 1185 58 76,5 18,5 449,4 8,31 142,53 16:00 1274 56 75,9 19,9 448,8 8,93 142,65 17:00 1123 57 75,5 18,5 462,6 8,56 131,22 18:00 1212 58 79,6 21,6 400,8 8,66 140,00 19:00 1194 58 79,5 21,5 411 8,84 135,12 20:00 1182 58 79,6 21,6 411,2 8,88 133,08 21:00 1126 58 79,5 21,5 406,2 8,73 128,93 22:00 1162 58 80,2 22,2 396,6 8,80 131,98 23:00 1198 58 79,9 21,9 399,6 8,75 136,89 0:00 0,0 0 MEDIA 1191,88 57,38 79,78 24,16 396,93 8,73 142,27

Tabelul 2

Funcţionarea CAF cu instalaţia conform invenţiei timp de 24 h

ORA RAPORT Consum m3/h Temp. de intrare în CAF Temp. de ieşire din CAF Δt Debit apă instant Q CAF/ 1000 Nm3/Gcal 11:15 - - - - - - 12:00 584 65 81,1 16,1 600,3 9,66 60,4 13:00 695 68,5 83,1 14,6 511,6 7,47 93,0 14:00 844 68 81,9 13,9 405,0 5,63 149,9 15:00 680 68 74,8 6,8 559,2 3,80 178,8 16:00 497 68 75,1 7,1 543,6 3,86 128,8 17:00 526 68 75,1 7,1 532,8 3,78 139,0 18:00 489 68 75,9 7,9 548,4 4,33 112,9 19:00 572 68 78,5 10,5 575 6,04 94,7 20:00 943 67 78,6 11,6 605,1 7,02 134,3 21:00 882 67 79,4 12,4 577,5 7,16 123,2 22:00 912 68 79,6 11,6 530,9 6,16 148,1 23:00 602 67 80,2 13,2 541 7,14 84,3 0:00 748 67 80,2 13,2 527,4 6,96 107,4 1:00 563 68 80,3 12,3 511,2 6,29 89,5 2:00 579 68 80,2 12,2 512,4 6,25 92,6 3:00 609 68 80,4 12,4 502,8 6,23 97,7 4:00 563 68 81 13 455,4 5,92 95,1 5:00 528 70 80,1 10,1 450 4,55 116,2 6:00 570 69 80 11 526,5 5,79 98,4 7:00 630 67 79,9 12,9 599,7 7,74 81,4 8:00 689 68 80 12 600,9 7,21 95,6 9:00 608 68 80 12 610,2 7,32 83,0 10:00 677 68 80,4 12,4 608,1 7,54 89,8 11:00 607 68 79,7 11,7 609 7,13 85,2 MEDIA 649,88 67,81 79,40 11,6 543,50 6,29 107,5

În cadrul experimentului în care a fost utilizată instalaţia conform invenţiei, valoarea tensiunii de alimentare a fost de 3500 V, asigurând un câmp electric de alimentare cu o valoare de 2,7 · 106 V/m, frecvenţa tensiunii alternative a fost de 12,4 GHz, iar valoarea tensiunii alternative a fost de 2 mV.

În ceea ce priveşte densitatea unităţilor A de excitaţie, aceasta a avut o valoare de 118 unităţi A/m².

Raportul celor două consumuri specifice este 1,323.

Energia termică înglobată de apă este calculată prin relaţia (2):

Qapă = M · Δt · cp, (2)

în care:

Qapă - energia termică înglobată de apă, măsurată în Gcal,

M - masa cantităţii de apă care înglobează Qapă,

Δt - diferenţa de temperatură la care ajunge apa prin încălzire,

cp - căldura specifică a apei, care este de 0,998 kcal/kg · grad celsius.

În timpul experimentului prin utilizarea instalaţiei conform invenţiei s-a consumat o energie pentru alimentarea electrică a surselor 13 şi 14 egală cu 0,1 kWh şi s-a obţinut o creştere de energie a gazului de 32,3% faţă de situaţia, în care nu a fost utilizată instalaţia conform invenţiei, în condiţiile în care puterea calorică a gazului combustibil netratat a fost de circa 6619 kcal/Nm3 gaz, iar după tratarea gazului puterea calorică a acestuia a ajuns la circa 8785 kcal/Nm3 gaz.

Pentru determinarea creşterii puterii calorice a biogazului folosind instalaţia conform invenţiei de faţă se porneşte de la următoarele considerente.

Din punct de vedere chimic, biogazul este un amestec de gaz natural, dioxid de carbon şi urme slabe de hidrogen sulfurat şi are în componenţa sa între 50 şi 90% CH4 din volumul total, între 10 şi 40% CO2 din volumul total şi între 0 şi 0,1% H2S din volumul total.

Pentru fabricarea biogazului în condiţii de laborator se amestecă gazul natural din reţea cu CO2 în diverse proporţii alese, apoi acest amestec este ars într-un calorimetru 25 Junkers pentru stabilirea puterii calorice, în două variante, conform schemelor redate din fig. 8 şi 9.

Gazul metan împreună cu dioxidul de carbon cu sau fără hidrogen sulfurat este vehiculat prin nişte conducte 26 şi 27 până în calorimetrul 25 prin intermediul unui robinet 28. În acesta din urmă se determină puterea calorică iniţială a amestecului de gaze.

Gazul metan împreună cu dioxidul de carbon cu sau fără hidrogen sulfurat este vehiculat prin conductele 26 şi 27 până în piesa conectoare cilindrică 10, plasat în carcasa 15 împreună cu unităţile A, aflat în legătură, prin intermediul robinetului 28, cu calorimetrul 25. În acesta din urmă se determină puterea calorică a amestecului de gaz tratat.

Au fost fabricate trei loturi L1, L2 şi L3 de biogaz, folosind CH4 din reţeaua casnică şi CO2 dintr-o butelie. Cele trei loturi L1, L2 şi L3 au următoarele compoziţii chimice şi puteri calorice iniţiale la 15°C şi presiunea atmosferică standard pentru estimarea puterii calorice pentru un normal metru cub de biogaz:

- lotul L1 conţine 50% CH4 şi 50% CO2 şi are o putere calorică iniţială de 2940 kcal/Nm3;

- lotul L2 conţine 70% CH4 şi 30% CO2 şi are o putere calorică iniţială de 3520 kcal/Nm3;

- lotul L3 conţine 90% CH4 şi 10% CO2 şi are o putere calorică iniţială de 4715 kcal/Nm3.

Cele trei loturi L1, L2 şi L3 sunt vehiculate, pe rând, prin instalaţia conform invenţiei în vederea creşterii puterii calorice şi se obţin următoarele valori pentru puterea calorică:

- lotul L1, după tratarea în instalaţia conform invenţiei, are o putere calorică de 3881,6 kcal/Nm3;

- lotul L2, după tratarea în instalaţia conform invenţiei, are o putere calorică de 4787 kcal/Nm3;

- lotul L3, după tratarea în instalaţia conform invenţiei, are o putere calorică de 6695,3 kcal/Nm3.

Rezultă că pentru lotul L1 creşterea de putere calorică este de 32%, pentru lotul L2 - de 35,9%, iar pentru lotul L3 - de 42%.

Media acestor măsurători este 36,63%.

Se observă că un conţinut de CO2 mai mare în volumul de biogaz preparat astfel atrage după sine şi o creştere de putere calorică mai mică la tratarea prin instalaţia conform invenţiei.

Instalaţia conform invenţiei folosită la tratarea loturilor L1, L2 şi L3 de biogaz are lungimea de 0,15 m şi diametrul piesei conectoare cilindrice 10 este de 0,03 m.

În cadrul acestor măsurători, în care a fost utilizată instalaţia conform invenţiei, valoarea tensiunii de alimentare a fost de 3500 V, asigurând un câmp electric de alimentare cu o valoare de 2,7 · 106 V/m.

Frecvenţa tensiunii alternative a fost de 12,2 GHz, iar valoarea tensiunii alternative a fost de 0,8 mV.

În ceea ce priveşte densitatea unităţilor A de excitaţie, aceasta a avut o valoare de 110 unităţi A/m².

În timpul acestui experiment, prin utilizarea instalaţiei conform invenţiei s-a consumat o energie pentru alimentarea electrică a surselor 13 şi 14 egală cu 9 Wh şi s-a obţinut o creştere medie a puterii calorice a biogazului din loturile L1, L2 şi L3 tratat cu 36,63%.

Pentru stabilirea puterilor calorice iniţiale ale altor combustibili aflaţi în stare solidă şi lichidă, precum şi pentru stabilirea puterilor calorice superioare ale acestora după tratarea lor în instalaţia conform invenţiei se prepară stoichiometric amestecul combustibil pentru fiecare sortiment de combustibil în parte, amestec care constă din combustibilul respectiv împreună cu oxigenul, astfel încât folosind o bombă calorimetrică 29 să se poată stabili puterile calorice ale acestora în starea obţinută, precum şi după tratarea acestora în instalaţia conform invenţiei.

Bomba calorimetrică 29 este un echipament consacrat măsurătorilor de putere calorică pentru combustibilii aflaţi în stare lichidă şi solidă.

Instalaţia conform invenţiei folosită la tratarea cărbunelui are lungimea de 0,15 m şi diametrul piesei conectoare cilindrice 10 este de 0,03 m.

Praful de cărbune, motorina sau alţi combustibili asemenea sunt vehiculaţi printr-o conductă 30 în bomba 29, în care se produce arderea, ceea ce permite măsurarea puterii calorice.

În cadrul acestor măsurători, în care a fost utilizată instalaţia conform invenţiei, praful de cărbune, motorina sau alţi combustibili asemenea sunt trecuţi prin piesa conectoare cilindrică 10 plasată în carcasa 15 împreună cu unităţile A şi apoi vehiculaţi prin conducta 30.

Valoarea tensiunii de alimentare a fost de 3500 V, asigurând un câmp electric de alimentare cu o valoare de 2,7 · 106 V/m.

Frecvenţa tensiunii alternative a fost de 16,3 GHz pentru benzină şi de 16,5 GHz pentru motorină, iar valoarea tensiunii alternative a fost de 0,65 mV.

Frecvenţa tensiunii alternative a fost de 24,2 GHz pentru cărbune, iar valoarea tensiunii alternative a fost de 0,65 mV.

În timpul acestui experiment, prin utilizarea instalaţiei conform invenţiei, s-a consumat o energie pentru alimentarea electrică a surselor 13 şi 14 egală cu 90 Wh.

Au fost măsurate următoarele puteri calorice iniţiale pentru:

- benzină, are o putere calorică iniţială de 4892 kcal/kg;

- motorină, are o putere calorică iniţială de 5715 kcal/kg;

- cărbune, are o putere calorică iniţială de 3720 kcal/kg.

Au fost măsurate următoarele puteri calorice ale acestor combustibili trataţi în instalaţia conform invenţiei:

- benzină, are o putere calorică după tratarea în instalaţia conform invenţiei de 6408 kcal/kg;

- motorină, are o putere calorică după tratarea în instalaţia conform invenţiei de 7601 kcal/kg;

- cărbune, are o putere calorică după tratarea în instalaţia conform invenţiei de 4743 kcal/kg.

Prin tratarea acestor combustibili folosind instalaţia conform invenţiei s-au obţinut creşteri de putere calorică cu 31% la benzină, cu 33% la motorină şi cu 27,3% la cărbune.

1. RO 121655 B1 2008.01.30

Claims

1. Instalaţie pentru tratarea unui combustibil în vederea creşterii puterii calorice, care este montată în cuprinsul unei conducte de alimentare cu combustibil gazos, lichid sau solid, al unui consumator industrial şi care cuprinde o sursă de curent continuu, precum şi o carcasă, caracterizată prin aceea că între carcasa (15) amintită şi o piesă conectoare cilindrică (10), montată în cuprinsul conductei de alimentare, este un spaţiu (d) inelar, în care sunt amplasate nişte unităţi de excitaţie (A), fiecare din care conţine două armături (1 şi 2), executate din cupru electrolitic 99,99%, contaminat cu un metal nobil, de preferat platină, între care sunt nişte spaţii de izolare (a şi b), în dreptul primului spaţiu de izolare (a) de armături (1 şi 2) sunt fixaţi doi electrozi (3 şi 4), care sunt parte din armături (1 şi 2), buni conductori de curent electric, izolaţi electric la exterior şi conectaţi la o sursă (14) de tensiune alternativă cu frecvenţă înaltă, variabilă, totodată în partea exterioară a armăturilor (1 şi 2) sunt amplasaţi doi electrozi (5 şi 6) circulari, executaţi din cupru electrolitic, între care şi în contact cu care este amplasată o piesă (7) circulară, cu o grosime aleasă corespunzător, executată dintr-un material cu proprietăţi dielectrice, de exemplu sticlă optică, contaminată cu un metal nobil, de preferat platină, de electrozii (5 şi 6) circulari sunt fixate nişte conectoare (8 şi 9), protejate cu o izolaţie electrică, conectate la sursa (13) de curent continuu amintită, iar în interiorul piesei conectoare cilindrice (10) şi în contact nedemontabil cu aceasta sunt amplasate nişte fire (11 şi 12) izolate electric, aflate în contact unul cu celălalt, şi care urmează un traseu în formă de spirală, iar în dreptul fiecărei spire (c) prin piesa conectoare cilindrică (10) pătrund electrozii (3 şi 4), care sunt conectaţi la fiecare dintre fire (11 şi 12).

2. Instalaţie, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că materialele din care sunt confecţionate armăturile (1 şi 2) şi respectiv piesa (7) circulară sunt contaminate în aceeaşi concentraţie, de ordinul părţi per milion cu un metal nobil, de preferinţă platină.

3. Instalaţie, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că piesa (7) circulară, are o grosime direct proporţională cu tensiunea aplicată pe electrozii (5 şi 6) circulari conform relaţiei (1): \tab(1) unde: d - reprezintă grosimea piesei 7 circulare, V - tensiunea aplicată electrozilor 5 şi 6.

4. Instalaţie, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că sursa (14) de tensiune alternativă cu frecvenţă înaltă, variabilă, are o valoare a tensiunii de 0,01...15 mV şi o frecvenţă de 10...100 GHz pentru combustibili gazoşi, de 16...18 GHz pentru combustibili lichizi, de 17...23 GHz pentru combustibili solizi vegetali şi de 29,5...100 GHz pentru combustibili solizi cum ar fi cărbunele.

5. Instalaţie, conform revendicărilor 1 şi 3, caracterizată prin aceea că valoarea tensiunii de alimentare furnizată de sursa (13) de curent continuu este de 3000... 5000 V, în funcţie de grosimea piesei (7) circulare, groase, pentru a asigura un câmp electric cu o valoare de 3 · 105...3 · 106 V/m.