PL207482B1 - Katalizator do spalania sadzy - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest katalizator do spalania sadzy stosowany w eksploatacji kotłów opalanych węglem kamiennym, brunatnym, miałem węglowym, koksem, torfem i drewnem od małych pieców do dużych kotłów.

Znane są dodatki do spalania sadzy stanowiące mieszaninę soli nieorganicznych.

Z francuskiego opisu patentowego nr 2044640 znany jest dodatek poprawiający spalanie antracytu i węgla chudego. Stanowi on mieszaninę soli składającą się z 60% chlorku sodu, 4% tlenku wapnia, 28% chlorku amonu, 4% uwodnionego siarczanu miedzi, 2% siarki oraz 2% dopuszczalnych zanieczyszczeń i niewielkiej ilości wody. Stosowanie tego dodatku zmniejsza tworzenie sadzy oraz zanieczyszczenie powietrza, jednakże nie powoduje całkowitego dopalania pyłów węglowych i sadzy. Ponadto duże ilości chlorków zawarte w tym dodatku nie kompensują się wzajemnie, co wpływa na wydzielanie się większych ilości kwasu solnego, który osadza się w regeneratorach ciepła urządzeń grzejnych.

W polskim opisie patentowym nr 165406 ujawniono katalizator do spalania sadzy składający się z uwodnionego siarczanu miedzi w ilości 37-40% wagowych, chlorku sodu w ilości 52-55% wagowych, chlorku amonu w ilości 3% wagowych oraz wodorotlenku wapnia w ilości 5% wagowych.

Powoduje on znaczne ograniczenie trujących zanieczyszczeń i gazów emitowanych do atmosfery podczas spalania paliw stałych oraz jednoczesne wypalanie i zapobieganie powstawaniu złogów żużlu i sadzy.

Katalizator do spalania sadzy, według wynalazku, stanowi mieszaninę soli nieorganicznych składającą się z uwodnionego siarczanu miedzi w ilości 38-42% wagowych, chlorku sodu w ilości 40%-42% wagowych, chlorku amonu w ilości 5% wagowych, węglanu wapnia w ilości 8% wagowych i krzemionki w ilości 5% wagowych.

Katalizator do spalania sadzy zmniejsza zużycie węgla, zwiększa wydajność grzewczą oraz zmniejsza ryzyko zapalenia się sadzy w przewodach kominowych. Katalizator obniża temperaturę spalin o 100°C powodując i w tym zakresie oszczędności paliwa (17°C obniżenie temperatury to 1% oszczędności paliwa).

Posiada wysoką zdolność do penetracji i niszczenia złogów w kotłach. Dopala sadzę, rozluźnia a następnie niszczy złóg - tym samym oczyszcza ścianki elementów grzejnych pieca.

Tlenek miedzi powstały z rozkładu uwodnionego siarczanu miedzi powoduje dopalanie sadzy w złogach. W temperaturze powyżej 1000°C tlenek miedzi ulega rozkładowi do miedzi metalicznej.

Chlorek sodu w warunkach paleniska ulega częściowemu rozkładowi uwalniając chlorowodór, który wchodzi w reakcję ze składnikami popiołu zebranymi przez gazy z paleniska. Reszta chlorku sodu pozostaje w fazie stałej i wchodzi w skład żużlu. Część produktów rozkładu chlorku sodu sublimuje jako tlenek sodu i osadza się na częściach instalacji w postaci węglanu sodu, który działa na złogi.

Chlorek amonu sublimuje w temperaturze 340°C, a w warunkach pracy paleniska rozkłada się do amoniaku i chlorowodoru. Amoniak wpływa na dopalanie sadzy i obniżenie korozji zarówno nisko jak i wysokotemperaturowej.

Tlenek wapnia, tlenek sodu, związki miedzi i miedź dzięki katalitycznemu działaniu, przyspieszają szybkość procesów utleniania węgla i tlenku węgla do dwutlenku węgla w temperaturach stosunkowo niskich 400-600°C, co skutecznie usuwa i zapobiega powstawaniu sadzy.

Węglan wapnia, amoniak, mocznik, związki magnezu wiążąc dwutlenek siarki i rozkładając tlenki azotu do azotu atmosferycznego (amoniak, mocznik) wpływają na ich obniżenie.

Katalizator eliminuje zanieczyszczenie atmosfery sadzą i tlenkiem węgla. Przy całkowitej likwidacji sadzy następuje całkowita likwidacja substancji smolistych. Zmniejszenie zużycia paliwa, w wyniku zwiększenia współczynników przewodzenia ciepła na skutek braku złogów żużlu i sadzy oraz w wyniku całkowitego spalania węgla i tlenku węgla, powoduje obniżenie emisji dwutlenku siarki i innych gazów. Katalizator eliminuje również potrzebę mechanicznego czyszczenia kotłów i związane z tym przestoje oraz możliwość zapalenia się sadzy w kominie. Dodatkową zaletą katalizatora jest to, że nie powoduje korozji stalowych elementów palenisk rusztowych, kotła i instalacji odprowadzających spaliny, ale przedłuża ich żywotność, jak również poprawia sprawność cyklonów, filtrów i elektrofiltrów.

Systematyczne stosowanie zmniejsza zużycie węgla, zwiększa wydajność grzewczą oraz zmniejsza ryzyko zapalenia się sadzy w przewodach kominowych.

PL 207 482 B1

P r z y k ł a d I

Skład katalizatora w częściach wagowych:

uwodniony siarczan miedzi - 42% chlorek sodu - 40% chlorek amonu - 5% węglan wapnia - 8% krzemionka - 5%

Katalizator znajduje szerokie zastosowanie w eksploatacji kotłów. W pierwszym etapie wprowadza się do kotła większą ilość katalizatora, aby dym wydostający się z komina był koloru białego. Następnie sprawdza się stan wypalenia nagaru na powierzchni kotła. Przy systematycznym stosowaniu ilość katalizatora w zależności od rodzaju, jakości paliwa i sposobu prowadzenia palenia w kotle ustala się na 1-2 kg 1000 kg opału. Im gorsza jakość opałowa węgla tym większe zużycie katalizatora.

P r z y k ł a d II

Skład katalizatora w częściach wagowych:

uwodniony siarczan miedzi - 39% chlorek sodu - 43% chlorek amonu - 5% węglan wapnia - 8% krzemionka - 5%

Po wymieszaniu wszystkich składników, mieszaninę poddaje się dojrzewaniu a następnie suszy się do zawartości 13-17% wagowych wilgotności i otrzymany produkt poddaje się rozdrobnieniu do uzyskania wielkości ziaren poniżej 100 mikronów.

Tak przygotowany katalizator stosuje się szczególnie do dopalania sadzy w kominkach opalanych drewnem, węglem, granulatem z wiórów i trocin oraz oczyszczania powierzchni kotłów, kominków, przewodów kominowych.

Rozdrobnienie preparatu ma szczególną wagę dla kominków opalanych drewnem. Im drobniejsze ziarna preparatu tym lepsza przyczepność, większa powierzchnia styku drobiny - drewno, a tym samym poprawa efektywności preparatu i to znaczna rzędu 25-30%. Z badań porównawczych wynika, że przy specyfice palenia w kominku, powierzchnia polan drewna jest niewielka. Posypując je katalizatorem nie mielonym około 50% spadnie na ruszt - reszta zaczepi się na powierzchni polan i zadziała. Specjalna odmiana na kominki w formie pyłu ma ponad dziesięciokrotnie większą powierzchnię od nie rozdrobnionej. Ta sama porcja wagowa rozdrobnionego preparatu ma wielokrotnie większą powierzchnię styku, lepszą przyczepność a tym samym znacznie lepszą efektywność.

Specyfiką tego katalizatora jest bardzo duże rozdrobnienie, jego powierzchnia w stosunku do wagi wielokrotnie się zwiększa co przekłada się na szybkość i skuteczność reakcji.

Obserwacje porównawcze wskazują że 50 gram rozdrobnionego preparatu daje ten sam efekt co 100 gram preparatu nie rozdrobnionego przy opalaniu drewnem.

Do zadawania katalizatora w kominkach zaleca się stosowanie opakowań papierowych.

Claims (1)

1. Katalizator do spalania sadzy będący mieszaniną zawierającą uwodniony siarczan miedzi, chlorek sodu i chlorek amonu, znamienny tym, że składa się z uwodnionego siarczanu miedzi w ilości

   38-42% wagowych, chlorku sodu w ilości 40%-44% wagowych, chlorku amonu w ilości 5% wagowych, węglanu wapnia w ilości 8% wagowych i krzemionki w ilości 5% wagowych.