PL201141B1 - Wielofunkcyjny modyfikator spalania paliw stałych i ciekłych oraz sposób jego wytwarzania - Google Patents

Abstract

Wielofunkcyjny modyfikator spalania paliw stałych i ciekłych, znamienny tym, że zawiera 10 do 30% wagowych bazy katalitycznej złożonej w zależności od przeznaczenia z następujących składników: a) 3,0 do 9,5% wagowych izopropanolanu glinu, b) 0,3 do 6,0% wagowych izopropanolanu żelaza i/lub c) 0,1 do 3,0% wagowych izopropanolanu manganu oraz d) 80% do 97% wagowych alkoholu alifatycznego, rozpuszczonych w oleju napędowym i/lub oleju roślinnym.

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 201141 (13) B1 (²¹) Numer zgłoszema: ³⁶¹³⁶⁶ (⁵¹ )

C10L 10/00 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 21.07.2003

Wielofunkcyjny modyfikator spalania paliw stałych i ciekłych oraz sposób jego wytwarzania

(43) Zgłoszenie ogłoszono: 24.01.2005 BUP 02/05	(76) Uprawniony i twórca wynalazku: Bik Zdzisław,Zabrze,PL Bik Andrzej,Zabrze,PL Buczkowski Roman,Grebocin,PL Dunajski Marek,Kołbiel,PL
(45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.03.2009 WUP 03/09	(74) Pełnomocnik: Piotr Kowalski, Kancelaria Patentowa INVENTIX Sp. z o.o.

(57) 1 . WieloUnkCyyjyy mdyykaato rsaalaniaaaliw stałych icikkłych, naaminnyytym, eeaawieral0 do 30% wagowych bazy katalitycznej złożonej w zależności od przeznaczenia z następujących składników:

a) 3,0 do 9,5% wagowych izopropanolanu glinu,

b) 0,3 do 6,0% wagowych izopropanolanu żelaza i/lub

c) 0,1 do 3,0% wagowych izopropanolanu manganu oraz

d) 80% do 97% wagowych alkoholu alifatycznego, rozpuszczonych w oleju napędowym i/lub oleju roślinnym.

PL 201 141 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wielofunkcyjny modyfikator spalania paliw stałych i ciekłych oraz sposób jego wytwarzania, przeznaczony dla kotłów rusztowych, pyłowych oraz fluidalnych stosowanych w energetyce zawodowej.

Znane są z opisów patentowych nr-y 168 982, 166 995, 168 505 i 167 380 rozwiązania techniczne w zakresie usuwania kwaśnych tlenków ze spalin za pomocą mleka wapiennego, błota defekosaturacyjnego, wodnego roztworu octanu sodu oraz specjalnie preparowanych sorbentów ze związków wapnia, mieszaniny węglanów i/lub wodorowęglanów metali alkalicznych albo metali ziem alkalicznych i popiołów lotnych, zawierających w swym składzie glinokrzemiany. Niedogodnością tych metod są znaczne koszty inwestycyjne i eksploatacyjne instalacji oczyszczania gazów spalinowych oraz bieżące trudności z zagospodarowaniem powstających odpadów.

Znane są również z opisów patentowych nr-y 168 776, 167 219 i 167 481 technologie obróbki spalin oparte na rozkładzie zanieczyszczeń przy użyciu złóż katalitycznych oraz technik napromieniowywania gazów odlotowych intensywnym, impulsowym strumieniem elektronów z równoczesnym udziałem pola magnetycznego. Urządzenia do stosowania tych rozwiązań są drogie i kosztowne w eksploatacji, a ponadto techniki te dotyczą jedynie obróbki spalin nie mającej wpływu na sprawność energetyczną kotła.

Znane są także z opisów patentowych nr-y 173 113 i 170 918 preparaty do oczyszczania zewnętrznych, stalowych i żeliwnych powierzchni kotłów, zawierające niezwykle złożoną mieszaninę związków metali alkalicznych i ziem alkalicznych oraz glinu, miedzi, tytanu i żelaza w postaci azotanów, siarczanów, krzemianów, węglanów i/lub tlenków tychże metali rozpuszczonych w oleju mineralnym. Niedogodnością tych preparatów, decydującą o ich ograniczonym stosowaniu, są zbyt wysokie koszty ich wytwarzania i stosowania.

Znane są również z nielicznych zastosowań, dodatki przeciwko szlakowaniu kotłów w postaci rozdrobnionego proszku zawierającego tlenochlorek miedzi lub zawiesiny tlenku magnezu w nośniku olejowym. Zapobiegają one wysokotemperaturowej korozji wanadowej oraz niskotemperaturowej korozji siarkowej poprzez pokrywanie powierzchni ogrzewalnych lepkimi osadami zawierających metale pasywne. Istotną uciążliwością stosowanych preparatów jest ich higroskopijność sprzyjająca zbrylaniu cząstek, skomplikowany sposób dawkowania oraz oddziaływanie alergiczne sproszkowanego addytywu. Natomiast wadą ich jest stosowanie dodatków zawiesinowych powodujących wysoką awaryjność urządzeń dozujących spowodowaną silnymi właściwościami ściernymi cząstek stałych.

Celem wynalazku jest opracowanie wielofunkcyjnego modyfikatora spalania paliw stałych i ciekłych zapewniającego poprawę efektywności spalania paliw poprzez zmianę struktury osadów, pasywację powierzchni wewnętrznych komór paleniskowych oraz zmniejszenie udziału w gazach odlotowych pyłu, tlenku węgla oraz tlenków siarki i azotu.

Przedmiotem wynalazku jest nowy wielofunkcyjny modyfikator spalania paliw stałych i ciekłych odznaczający się tym, że zawiera 10 do 35% wagowych bazy katalitycznej złożonej w zależności od przeznaczenia z następujących składników:

a) 3,0 do 9,5% wagowych izopropanolanu glinu,

b) 0,3 do 6,0% wagowych izopropanolanu żelaza i/lub

c) 0,1 do 3,0% wagowych izopropanolanu manganu oraz

d) 80% do 97% wagowych alkoholu alifatycznego, rozpuszczonych w oleju napędowym i/lub oleju roślinnym.

Jako alkohol alifatyczny korzystnie stosuje się izopropanol-2, a jako olej roślinny przeestryfikowany olej rzepakowy.

Sposób wytwarzania wielofunkcyjnego modyfikatora spalania paliw stałych i ciekłych według wynalazku polega na tym, że składniki w ilościach: 3,0 do 9,5% wagowych izopropanolanu glinu, 0,3 do 6,0% wagowych izopropanolanu żelaza i/lub 0,1 do 3,0% wagowych izopropanolanu manganu oraz 80 do 97% wagowych alkoholu alifatycznego w zależności od przeznaczenia miesza się w temperaturze 298 K, a następnie 10-35% wagowych tak otrzymanej bazy katalitycznej rozcieńcza olejem napędowym i/lub olejem roślinnym.

Wytworzony sposobem według wynalazku modyfikator spalania paliw posiada konsystencję ciekłą o charakterystycznym zapachu dla oleju napędowego lub rzepakowego i gęstości 0,92 kg/dm³. Wykazuje on odczyn obojętny i jest nierozpuszczalny w wodzie. Jego temperatura topnienia wynosi 168,8 do 269,4 K, a temperatura samozapłonu zmienia się w granicach 434,0 do 440 K.

PL 201 141 B1

Modyfikator spalania paliw stałych i ciekłych posiada szereg istotnych zalet. Polepsza on proces spalania zwiększając sprawność cieplną kotła, przeciwdziała korozji wysokotemperaturowej kotłów powodowanej obecnością tlenków wanadu, korozji niskotemperaturowej powodowanej skraplaniem się tlenków siarki, zmienia strukturę osadów sprzyjającą ich łatwemu usuwaniu z powierzchni komór paleniskowych i umożliwiającą ich pasywację. Ponadto modyfikator według wynalazku powoduje zmniejszenie zawartości części palnych w żużlu i koksiku, a także istotną redukcję emisji pyłu, tlenku węgla oraz tlenków azotu i siarki.

Modyfikator spalania paliw według wynalazku jest bardzo wygodnym i bezpiecznym preparatem w praktycznym stosowaniu w instalacjach rusztowych, pyłowych i fluidalnych, gdyż ulega całkowitej atomizacji w komorach paleniskowych, nie zawiera substancji kancerogennych stanowiących poważne zagrożenie dla obsługi stanowiska pracy i środowiska naturalnego. Ciekła konsystencja modyfikatora pozwala na proste i precyzyjne wprowadzanie go do paliw za pomocą urządzeń wyposażonych w dysze rozpylające.

Typowe kompozycje wielofunkcyjnych modyfikatorów spalania według wynalazku zilustrowane są w następujących przykładach ich wykonania, które nie stanowią ograniczenia zakresu wynalazku, gdyż mają wyłącznie charakter ilustracyjny.

P r z y k ł a d I. Kompozycja bazy katalitycznej modyfikatora przeznaczonego do usuwania kamienia kotłowego i pasywacji komór paleniskowych. Podane procenty oznaczają procenty wagowe.

Izopropanolan glinu	- 6,77%
Izopropanolan żelaza	- 1,27%
Izopropanolan manganu	- 0,42%
Izopropanolan-2	- 91,54%
Olej napędowy	- 78,42%
P r z y k ł a d II. Kompozycja bazy katalitycznej modyfikatora przeznaczonego do usuwania

kamienia kotłowego, pasywacji komór paleniskowych, zmniejszenia zawartości części palnych w popiołach, redukcji emisji pyłów oraz gazów szkodliwych dla ochrony środowiska naturalnego. Podane procenty oznaczają procenty wagowe.

Izopropanolan glinu -	3,10%
Izopropanolan żelaza -	0,47%
Izopropanolan manganu -	0,10%
Izopropanolan-2 -	96,33%
Olej napędowy -	67,18%
Sposób wytwarzania wielofunkcyjnego modyfikatora będącego przedmiotem wynalazku został

przedstawiony w przykładach jego wykonania, z których przykład III zawiera bazę katalityczną określoną w przykładzie I, a przykład IV bazę katalityczną podaną w przykładzie II.

P r z y k ł a d III. Do termostatowanego reaktora zaopatrzonego w mieszadło mechaniczne, termometr i spust dolny wprowadza się za pomocą pompy membranowej 180 litrów propanolu-2, a następnie bardzo powoli mieszając dodaje się kolejno: 10,7 kg izopropanolanu glinu, 2,0 kg izopropanolanu żelaza oraz 0,67 kg izopropanolanu manganu. Zawartość reaktora miesza się jeszcze przez okres 3 godzin, utrzymując temperaturę poniżej 298 K. Następnie, tak otrzymany koncentrat o charakterystycznym zapachu izopropanolu-2 i lepkiej konsystencji powoli mieszając rozcieńcza się stopniowo za pomocą 820 litrów oleju napędowego. Wytworzony tą metodą modyfikator wprowadza się do paliw stałych lub ciekłych za pomocą dysz rozpylających w systemie nadążnym, stosując dawkę 0,20 litra na jedną tonę surowca paliwowego. Wykazuje on wysoką skuteczność czyszczenia i pasywacji powierzchni komór paleniskowych, zabezpieczając je przed niepożądanym zjawiskiem korozji. W efekcie takiego działania uzyskuje się wzrost sprawności kotła o około 2%.

P r z y k ł a d IV. Do termostatowanego reaktora, jak w przykładzie I, wprowadza się za pomocą pompy membranowej 320 litrów propanolu-2, a następnie bardzo powoli mieszając dodaje się kolejno: 7,2 kg izopropanolanu glinu, 1,1 kg izopropanolanu żelaza oraz 0,24 kg izopropanolanu manganu. Zawartość reaktora miesza się jeszcze przez okres 2 godzin utrzymując temperaturę poniżej 298 K. Następnie tak otrzymany koncentrat o charakterystycznym zapachu izopropanolu-2 i lepkiej konsystencji rozcieńcza się, bardzo powoli mieszając, za pomocą 680 litrów przeestryfikowanego oleju rzepakowego. Wytworzony w ten sposób modyfikator wprowadza się do paliw stałych lub ciekłych za pomocą dysz rozpylających w systemie nadążnym zachowując dawkę 0,15 litra na jedną tonę surowca paliwowego. Wykazuje on wysoką skuteczność usuwania kamienia kotłowego oraz pasywacji i ochrony powierzchni komór paleniskowych przed korozją nisko- i wysokotemperaturową. Uzyskuje

PL 201 141 B1 się przy tym istotne zwiększenie sprawności kotła o 1,4-1,7%. Dodatkowym efektem zastosowania wytworzonego tym sposobem modyfikatora spalania paliw jest zmniejszenie zawartości części palnych w popiołach paleniskowych o około 4-7% wagowych, wyraźne ograniczenie wielkości zadymienia gazów wylotowych, a także istotną redukcję emisji tlenków azotu o ponad 10%.

Modyfikator spalania według wynalazku może być stosowany dla poprawy procesu spalania mazutu, węgla brunatnego i węgla kamiennego we wszystkich rodzajach instalacji spalania stosowanych obecnie w energetyce zawodowej. Z przeprowadzonych badań wynika, że efektywne zapotrzebowanie modyfikatora spalania wynosi 0,15-0,20 litra na jedną tonę paliwa.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Wielofunncyjny moodfikatorspplania paliw statyyh i ciekłyyh, zznmieenntym, Zż zzwiera 10 do 30% wagowych bazy katalitycznej złożonej w zależności od przeznaczenia z następujących składników:

   a) 3,0 do 9,5% wagowych izopropanolanu glinu,

   b) 0,3 do 6,0% wagowych izopropanolanu żelaza i/lub

   c) 0,1 do 3,0% wagowych izopropanolanu manganu oraz

   d) 80% do 97% wagowych alkoholu alifatycznego, rozpuszczonych w oleju napędowym i/lub oleju roślinnym.
2. 2. rrloOdfikatorweeług zzntra. 1, z znmieenntym. żż- mk alkaholalifutyycny Sarzystnie stosuje się izopropanol-2, a jako olej roślinny przeestryfikowany olej rzepakowy.
3. 3. Sppsśó ζ^ο/θ^γήθ wielorurιyacjnyeo mo0dfikatora spplarΊia ppliw stotyyh i ciekłyyh zzavierającego 10 do 30% wagowych bazy katalitycznej złożonej w zależności od przeznaczenia z następujących składników: 3,0 do 9,5% wagowych izopropanolanu glinu, 0,3 do 6,0% wagowych izopropanolanu żelaza i/lub 0,1 do 3,0% wagowych izopropanolanu manganu oraz 80 do 97% wagowych alkoholu alifatycznego, znamienny tym, że składniki te miesza się w temperaturze 298 K, a następnie tak otrzymaną bazę katalityczną rozcieńcza olejem napędowym i/lub olejem roślinnym.
4. 4. Sppspó weeług zzasz:. Z, zznmieenn ttyn, Zż karazstnie j jak) zlkaSol zlifutoycny stospjn się izopropanol-2, a jako olej roślinny przeestryfikowany olej rzepakowy.

   Departament Wydawnictw UP RP