PL229465B1 - Sposób otrzymywania zawiesiny węglowo-wodnej i zawiesina węglowo wodna - Google Patents
Sposób otrzymywania zawiesiny węglowo-wodnej i zawiesina węglowo wodnaInfo
- Publication number
- PL229465B1 PL229465B1 PL409826A PL40982614A PL229465B1 PL 229465 B1 PL229465 B1 PL 229465B1 PL 409826 A PL409826 A PL 409826A PL 40982614 A PL40982614 A PL 40982614A PL 229465 B1 PL229465 B1 PL 229465B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- water
- carbon
- coal
- suspension
- carbon black
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000002002 slurry Substances 0.000 title claims description 18
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 44
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims abstract description 34
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000004071 soot Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 34
- 241000872198 Serjania polyphylla Species 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 14
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 11
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 6
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 4
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 3-nitrobicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboxylic acid Chemical class C1C2C=CC1C(C(=O)O)C2(C(O)=O)[N+]([O-])=O QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 2
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 2
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J sodium diphosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O FQENQNTWSFEDLI-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 2
- 235000019832 sodium triphosphate Nutrition 0.000 description 2
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 235000019818 tetrasodium diphosphate Nutrition 0.000 description 2
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003282 alkyl amino group Chemical group 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000002902 bimodal effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005551 calcium lignosulfonate Polymers 0.000 description 1
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 description 1
- RYAGRZNBULDMBW-UHFFFAOYSA-L calcium;3-(2-hydroxy-3-methoxyphenyl)-2-[2-methoxy-4-(3-sulfonatopropyl)phenoxy]propane-1-sulfonate Chemical compound [Ca+2].COC1=CC=CC(CC(CS([O-])(=O)=O)OC=2C(=CC(CCCS([O-])(=O)=O)=CC=2)OC)=C1O RYAGRZNBULDMBW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000001732 carboxylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 description 1
- 239000003250 coal slurry Substances 0.000 description 1
- 239000007859 condensation product Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 description 1
- 238000009837 dry grinding Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- -1 fatty acid esters Chemical class 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 1
- 239000010763 heavy fuel oil Substances 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 239000010742 number 1 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920000233 poly(alkylene oxides) Polymers 0.000 description 1
- 229920000867 polyelectrolyte Polymers 0.000 description 1
- 229920001195 polyisoprene Polymers 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229940048086 sodium pyrophosphate Drugs 0.000 description 1
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical class S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001577 tetrasodium phosphonato phosphate Substances 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Sposób otrzymywania zawiesiny węglowo-wodnej polega na tym, że najpierw węgiel miele się w znanych urządzeniach mielących w obecności wody, w stosunku wagowym węgla do wody od 20:60 do 78:20, po czym tak otrzymaną zawiesinę miesza się z sadzą, w stosunku wagowym sadzy (w przeliczeniu na jej suchą masę) do zawiesiny od 2:98 do 20:80 albo węgiel miele się w znanych urządzeniach mielących w obecności wody i sadzy, w stosunku wagowym węgla do wody od 78:20 do 30:50 i sadzy do wody w przeliczeniu na suchą masę sadzy od 2:50 do 20:20. Przedmiotem wynalazku jest także zawiesina węglowo-wodna.
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania mieszaniny węglowo-wodnej oraz mieszanina węglowo-wodna mogąca służyć jako zamiennik konwencjonalnych paliw.
Wykorzystanie paliwa wodno-węglowego zamiast konwencjonalnych paliw zmniejsza negatywny wpływu na środowisko, a tym samym stanowi rozwiązanie problemu dalszego wykorzystywania węgla. Z dotychczas przeprowadzonych badań wynika, że zastosowanie suspensji węglowej jako substytutu węgla lub ciężkiego oleju opałowego do opalania kotłów energetycznych zmniejsza emisję tlenków azotu (około 2-krotnie), tlenków siarki (około 5-krotnie) oraz pyłów (około 1,2-krotnie).
Przemysłowe metody otrzymywania zawiesin wodno-węglowych polegają na mieleniu węgla na mokro, przy czym proporcje poszczególnych składników uzależnione są końcowym składem zawiesiny. W trakcie mielenia na mokro do zawiesiny mogą zostać wprowadzone stabilizatory oraz plastyfikatory, których dodatnie na etapie mokrego mielenia powoduje, że powstająca nowa powierzchnia cząstek zostaje natychmiast omyta daną substancją, zanim jeszcze węgiel zostanie wystawiony na działanie czynników atmosferycznych. Skład ziarnowy węgla ma zasadniczy wpływ na właściwości reologiczne suspensji węglowych, dlatego stanowi on główny element technologii produkcji zawiesin.
Stosowane przemysłowe metody otrzymywania zawiesin węglowo-wodnych polegają na wstępnym kruszeniu węgla, mieleniu oraz homogenizacji otrzymanej zawiesiny. Patent US 4282006 ujawnia możliwość mielenia węgla na sucho oraz mokro w pilotażowym zakładzie przy użyciu młynów kulowych oraz tarczowych, co pozwala na otrzymanie ponad 77% cząstek mniejszych od 0,06 mm (60 ąm). W patencie US 4265407 również opisano sposób wytwarzania gęstej zawiesiny sproszkowanego węgla i wody. Obejmuje on podawanie węgla do młyna kulowego w mniejszej ilości niż jest to wymagane do uzyskania gęstej zawiesiny. Pozostałą część węgla mieli się w młynach pyłowych, a następnie miesza rozrzedzoną zawiesinę z pyłem węglowym. Według patentu US 6435435 rozdrabnianie materiału można realizować w strumieniach cieczy. Urządzenie do rozdrabniania zawiera swobodnie poruszającą się lancę z dyszą do przekształcania płynu w strumień płynu o dużej prędkości. W patencie US 4593859 opisano metody otrzymywania zawiesin wodno-węglowych charakteryzujących się określoną zawartością popiołu. Węgiel podlega wstępnemu rozdzieleniu w procesie flotacji, następnie kruszeniu i mieleniu w celu otrzymania cząstek o określonej średnicy.
W celu polepszenia właściwości zawiesin wodno-węglowych stosowane są różnego rodzaju dodatki o charakterze jonowym i niejonowym. W patencie US 4465495 opisano zastosowanie lignosulfonianu wapnia jako substancji jonowej polepszającej dyspersję cząstek węgla w zawiesinie. Do zawiesiny dodano niewielkie ilości tego środka dyspergującego, wystarczające do utrzymania cząstek węgla w stabilnej dyspersji, przy czym środek dyspergujący posiadał ugrupowanie wielofunkcyjne organiczne. Według patentu US 4502868 dodatek do zawiesiny stanowił sulfonowany kwas huminowy. Zawiesiny węglowo-wodne o dużej zawartości części stałej wykazywały lepsze właściwości reologiczne po dodaniu do nich sulfonowanego produktu kwasów humusowych. W patencie US 4088453 w celu poprawy zdolności do przepompowywania zastosowano wodę amoniakalną. W patencie US 4432771 wykorzystano glinę zawierającą pirofosforan tetrasodu oraz tripolifosforan sodu, jako dodatek stabilizujący zawiesinę wodno-węglową. Dodatek był wstępnie mieszany z wodą, a następnie dodawano do niego węgiel. Jeśli zawiesina węgla ma być stosowana bezpośrednio, glin lub inny środek nie jest konieczny aby utrzymać stabilność zawiesiny.
W celu stabilizacji zawiesin wodno-węglowych wykorzystywano także różnego rodzaju substancje niejonowe m.in. etoksylowane alkilofenole będące produktami kondensacji różnych związków organicznych z cząsteczkami tlenku propylenu lub etylenu. W patencie US 4358293 opisano zastosowanie tlenku polialkilenowego w celu rozproszenia cząstek węgla w wodzie. Wybrany niejonowy środek powierzchniowo czynny charakteryzuje się wysoką masą cząsteczkową, a hydrofilowe części obejmują co najmniej 100 powtarzających się jednostek tlenku etylenu. Patent US 4500041 podaje możliwość wykorzystania estrów kwasów tłuszczowych, etanoloamidu kwasu tłuszczowego oraz dyspergantów amfoterycznych takich jak 1,2,3-monoaminy i diaminy oraz wyższe alkiloaminokwasy. Dodatki stabilizujące dodawane są do wody podczas mielenia lub w końcowym etapie mielenia. Przykładem może być sposób podany w francuskim patencie EP 0065259 B1, według którego miesza się (wytrząsa) 65-70% (wag.) rozdrobnionego węgla z 0,5-5% środka zwilżającego w postaci tripolifosforanu sodu lub pirofosforanu sodu oraz 0,19-3% gliny koloidalnej i uzupełnia do 100% wodą. Glina przed podaniem mieszana jest z wodą, w której znajduje się już środek zwilżający. Inny patent EP 0191964 B1 podaje skład mieszaniny wodno-węglowej jako 50-70% (wag.) sproszkowanego węgla, 0,01-5% surfaktantu (produkt
PL 229 465 Β1 sulfonowania kwasu humusowego) i woda do 100%. Przy czym część surfaktantów dodawana jest do mieszaniny węgiel-woda przed zakończeniem procesu rozdrabniania węgla. Ponadto działanie stabilizujące zawiesiny węglowo-wodne wykazują sól sodowa pochodna sulfonowa poliizoprenu, pochodne kwasu karboksylowego, bromek heksadecylotrimetyloamoniowy. Niektóre substancje, jak niskocząsteczkowe polielektrolity lub mieszaniny odpowiednich glikoli pełnią podwójną funkcję i oprócz dyspergowania zawiesiny są także stosowane w procesie mielenie w celu ułatwienia tego procesu poprzez obniżenie lekkości zawiesiny w młynie. Niektóre dodatki mają wpływ na lepkość zawiesiny. W patencie US 4747548 podano środki wpływające na tą właściwość zawiesin węglowo-wodnych, są nimi np. węglan wapnia, krzemiany, krzemionka, tlenek glinu. Dodanie soli wapnia poza poprawą lepkości przyczynia się także do odsiarczania gazów w czasie spalania.
Sposób otrzymywania zawiesiny węglowo-wodnej według wynalazku charakteryzuje się tym, że najpierw węgiel miele się na znanych urządzeniach mielących w obecności wody przy stosunku Wagowym węgla do wody od 20:60 do 78:20, po czym tak otrzymaną zawiesinę miesza się z sadzą, przy stosunku wagowym sadzy (w przeliczeniu na jej suchą masę) do zawiesiny od 2:98 do 20:80 albo węgiel miele się na znanych urządzeniach mielących w obecności wody i sadzy przy stosunku wagowym węgla do wody od 78:20 do 30:50 i sadzy do wody w przeliczeniu na suchą masę sadzy od 2:50 do 20:20.
Korzystnie stosuje się węgiel o uziarnieniu od około 0,5 mm do około 50 mm.
Korzystnie stosuje się węgiel o uziarnieniu poniżej 25 mm.
Korzystnie stosuje się sadzę o uziarnieniu od 0,03 do 20 ąm.
Korzystnie stosuje się sadzę o uziarnieniu od poniżej 0,1 ąm.
Korzystnie stosuje się sadzę o zawartości wilgoci od 30 do 80%.
Korzystnie stosuje się sadzę o zawartości wilgoci powyżej 50%.
Przedmiotem wynalazku jest także zawiesina węglowo-wodna znamienna tym, że zawiera od 30 do 78% mas. węgla, od 20 do 50% mas. wody i od 2 do 20% mas. sadzy w przeliczeniu na jej suchą masę.
Korzystnie zawiesina węglowo-wodna zawiera węgiel o rozmiarze cząstek od 5 do 100 ąm i sadzę o rozmiarze cząstek od 0,03 do 20 ąm.
Korzystnie zawiesina zawiera węgiel o rozmiarze cząstek poniżej 20 ąm.
Korzystnie zawiesina zawiera sadzę o rozmiarze cząstek poniżej 0,1 ąm.
Sadza będąca materiałem odpadowym jest łatwo dostępnym i tanim surowcem. Powstaje wwielu procesach technologicznych w wyniku niecałkowitego spalania produktów zawierających węgiel. Może zostać wykorzystana jako środek dyspergujący, polepszający stabilność otrzymanych zawiesin. Zawartość węgla pierwiastkowego w sadzy sięga niemal 75% wag., występuje on w postaci amorficznej, ilość azotu i siarki porównywalna jest z ilością występującą w tradycyjnym węglu płomiennym typu 32. Cząstki sadzy mają rozmiar rzędu nanometrów i charakteryzują się łagodnymi krawędziami oraz gęstym upakowaniem, dzięki czemu doskonale mogą wypełniać wolne przestrzenie pomiędzy cząstkami węgla w zawiesinie. Jej wysoka wartość opałowa rzędu 28 MJ/kg sprawia, że odpad ten łatwo można unieszkodliwiać na drodze termicznej. Sadza zwiększa więc wartość opałową mieszaniny węglowo-wodnej, do której jest dodana. Powierzchnia właściwa sadzy sięga ponad 30 m2/g, co zapewnia dobrą powierzchnię kontaktu tej substancji z otoczeniem. Nanometryczna wielkość cząstek sadzy umożliwia utworzenie układów bimodalnych z innymi substancjami, co jest spowodowane wpasowywaniem się sadzy w szczeliny większych cząstek tworząc wysoko skoncentrowaną sieć.
Sadza jest odpadem potencjalnie niebezpiecznym. Pozostawienie takiego odpadu w nieodpowiednim miejscu powoduje zanieczyszczenie środowiska, w szczególności gleby, ale również powietrza i wód. Skierowanie odpadu na składowisko może skutkować migracją części zanieczyszczeń do odcieków wodnych, stanowiąc obciążenie dla oczyszczalni ścieków. Ze względu na właściwości aerodynamiczne sadzy, jej cząstki mogą się rozprzestrzeniać na znaczne odległości i stanowić zanieczyszczenie ekosystemów wodnych, glebowych i powietrza. W związku z tym przygotowanie zawiesin węglowowodnych z dodatkiem sadzy i proces ich spalania w celu uzyskania energii cieplnej można traktować jako metodę unieszkodliwiania sadzy odpadowej. Zawiesinę węglowo-wodną według wynalazku spala się w komorze spalania rozgrzanej przed spalaniem do temperatury co najmniej 900°C przy zastosowaniu na przykład gazu ziemnego albo oleju opałowego.
Zawiesiny wodno-węglowe, charakteryzujące się najkorzystniejszymi właściwościami użytkowymi (tj. wysoką stabilnością, niską gęstością i lepkością oraz jak najmniejszą średnicą zastępczą
PL 229 465 Β1 cząstek węgla w zawiesinie) mogą stanowić zamiennik konwencjonalnych paliw. Określenie tych właściwości mieszanin węglowo-wodnych jest istotne chociażby ze względu na możliwość transportu zawiesiny rurociągami jak również jej rozpylania przez dysze dwuskładnikowe.
Wielkość cząstek w zawiesinach obserwowano za pomocą mikroskopu skaningowego, wyznaczano także ich średnicę zastępczą. W celu opisania bryły o nieregularnych kształtach jedną wielkością wykorzystuje się średnicę zastępczą. Średnica zastępcza pozwala przyrównać objętość danej bryły do objętości równoważnej kuli i podać jej średnicę. Polegało to na opisie trójwymiarowej struktury obiektów na podstawie ich dwuwymiarowego obrazu. Analiza komputerowa umożliwia skutecznie i precyzyjnie wyodrębnić z obrazów informacje w postaci numerycznej. Za pomocą analizy obrazu zakwalifikowano cząstki pod względem ich wielkości do odpowiednich frakcji i obliczono ich średnicę zastępczą.
Określano gęstość metodą piknometryczną. Gęstość próbki wyznacza się z różnicy masy piknometru pełnego i opróżnionego oraz jego znanej objętości. Określono także lepkość dla prędkości ścinania 100/s i 200/s w temperaturze 25°C. Badanie lepkości wykonano przy użyciu reometru. Stabilność mieszanin zdefiniowano jako różnicę wysokości [mm] między powierzchniami mieszanin po ich sporządzeniu a granicami faz utworzonymi przez sedymentujące cząstki węgla po 24 godzinach od homogenizacji próbki. Wraz ze wzrostem różnicy wysokości stabilność maleje. Gęstość, lepkość oraz stabilność zawiesiny wodno-węglowej warunkują możliwość późniejszego jej zastosowania jako paliwa.
Zawiesiny węglowo-wodne otrzymane sposobem według wynalazku są stabilne. Zawiesiny te są w pełni bezpieczne w stosowaniu (brak możliwości wybuchu pyłu węglowego) i zapewniają niższe od węgla poziomy emisji zanieczyszczeń podczas ich spalania.
Pomiary emisji gazów odlotowych po spalaniu zawiesin węglowo-wodnych w instalacji doświadczalnej wykonywano za pomocą przenośnego analizatora spalin typu: GA40 TPIus firmy Madur, działającego w oparciu o celki elektrochemiczne do pomiaru CO, NO, NO2, SO2 oraz pomiar IR dla CO2. Na podstawie wyników emisji można stwierdzić, że spalanie uzyskanych zawiesin węglowo-wodnych pozwala na obniżenie emisji SO2 do poziomu emisji tego gazu odpowiadającej spalaniu gazu ziemnego. Ponadto uzyskano około 25% obniżenie emisji CO2, 98% CO i 55% NOx w stosunku do emisji w trakcie spalania węgla kamiennego.
Wartość opałowa charakteryzująca zawiesiny wodno-węglowe pod względem energetycznym (dla zawiesiny zawierającej 49-75% węgla) waha się od 16 do 27 MJ/kg i zależy od ilości wody oraz typu węgla z jakiego została sporządzona.
Przedmiot wynalazku ilustrują następujące przykłady:
Przykład 1
Nadawę składającą się z 48,7 części masowych węgla o uziarnieniu od 6 do 25 mm i 51,3 części masowych wody mielono z wykorzystaniem młyna tarczowego otrzymując zawiesinę węglowo-wodną charakteryzującą się następującymi parametrami: średnica zastępcza cząstek stałych 7 μm, gęstość 1,2 g/cm3, lepkość przy prędkości ścinania 100/s 412 mPas, a przy 200/s 259 mPas oraz stabilność 6,0 mm. 97,5 części wagowych takiej zawiesiny zmieszano z 2,5 częściami wagowymi sadzy. W wyniku procesu otrzymano zawiesinę o następujących, polepszonych parametrach użytkowych: średnica zastępcza cząstek stałych 3,0 μm, gęstość 1,2 g/cm3, lepkość przy prędkości ścinania 100/s 380 mPas, a przy 200/s 186 mPas oraz stabilność 4,0 mm.
Przykład 2
Nadawę składającą się z 44,5 części masowych węgla o uziarnieniu od 6 do 25 mm i 55,5 części masowych wody mielono z wykorzystaniem młyna tarczowego otrzymując zawiesinę węglowo-wodną charakteryzującą się następującymi parametrami: średnica zastępcza cząstek stałych 5 μm, gęstość 1,2 g/cm3, lepkość przy prędkości ścinania 100/s 363 mPas, a przy 200/s 148 mPas oraz stabilność 8,0 mm. 90 części wagowych takiej zawiesiny zmieszano z 10 częściami wagowymi sadzy. W wyniku procesu otrzymano zawiesinę o następujących parametrach użytkowych: średnica zastępcza cząstek stałych 2,0 μm, gęstość 1,1 g/cm3, lepkość przy prędkości ścinania 100/s 715 mPas, a przy 200/s 437 mPas oraz stabilność 0,0 mm.
Przykład 3
Nadawę składającą się z 47,4 części masowych węgla o uziarnieniu od 5 do 20 mm i 52,6 części masowych wody mielono z wykorzystaniem młyna tarczowego otrzymując zawiesinę węglowo-wodną charakteryzującą się następującymi parametrami: średnica zastępcza cząstek stałych 9 μm, gęstość 1,1 g/cm3, lepkość przy prędkości ścinania 100/s 200 mPas, a przy 200/s 118 mPas oraz stabilność 8,0 mm. 95 części wagowych takiej zawiesiny zmieszano z 5 częściami wagowymi sadzy. W wyniku procesu otrzymano zawiesinę o następujących parametrach użytkowych: średnica zastępcza cząstek
PL 229 465 Β1 stałych 4,0 pm, gęstość 1,2 g/cm3, lepkość przy prędkości ścinania 100/s 450 mPas, a przy 200/s 251 mPas oraz stabilność 0,0 mm.
Przykład 4
Nadawę składającą się z 45 części masowych węgla o uziarnieniu od 6 do 25 mm, 50 części masowych wody i 5 części masowych sadzy mielono z wykorzystaniem młyna tarczowego otrzymując zawiesinę węglowo-wodną charakteryzującą się następującymi parametrami: średnica zastępcza cząstek stałych 3 pm, gęstość 1,1 g/cm3, lepkość przy prędkości ścinania 100/s 821 mPas, a przy 200/s 523 mPas oraz stabilność 0,0 mm.
Przykład 5
Nadawę składającą się z 42,5 części masowych węgla o uziarnieniu od 6 do 25 mm, 50 części masowych wody i 7,5 części masowych sadzy mielono z wykorzystaniem młyna tarczowego otrzymując zawiesinę węglowo-wodną charakteryzującą się następującymi parametrami: średnica zastępcza cząstek stałych 2 pm, gęstość 1,2 g/cm3, lepkość przy prędkości ścinania 100/s 482 mPas, a przy 200/s 268 mPas oraz stabilność 0,0 mm.
Przykład 6
Nadawę składającą się z 42,5 części masowych węgla o uziarnieniu od 6 do 25 mm, 50 części masowych wody i 7,5 części masowych sadzy mielono z wykorzystaniem młyna tarczowego otrzymując zawiesinę węglowo-wodną charakteryzującą się następującymi parametrami: średnica zastępcza cząstek stałych 2 pm, gęstość 1,2 g/cm3, lepkość przy prędkości ścinania 100/s 482 mPas, a przy 200/s 268 mPas oraz stabilność 0,0 mm. Zawiesinę spalano w palniku doświadczalnego pieca obrotowego, który wcześniej rozgrzano spalając gaz ziemny. Zmierzony poziom emisji zanieczyszczeń podczas spalania zawiesiny wyniósł [mg/m3]: CO2 - 2,74; CO - 193,78; NOx - 30,95; SO2 - 31,34.
Przykład 7
W celu porównania właściwości zawiesin według wynalazku z zawiesinami bez dodatku sadzy sporządzono dwie zawiesiny węglowo-wodne z wykorzystaniem młyna tarczowego. Pierwsza zawiesina składała z 60% masowych węgla o uziarnieniu od 6 do 25 mm i 40% masowych, a druga z 50% masowych węgla o uziarnieniu od 6 do 25 mm i 50% masowych wody. Pierwsza zawiesina charakteryzowała się następującymi parametrami: średnica zastępcza cząstek stałych 8,5 pm, gęstość 1,2 g/cm3, lepkość przy prędkości ścinania 100/s 489 mPas, a przy 200/s 332 mPas oraz stabilność 6,0 mm, natomiast druga - następującymi parametrami: średnica zastępcza cząstek stałych 7,7 pm, gęstość 1,2 g/cm3, lepkość przy prędkości ścinania 100/s 432 mPas, a przy 200/s 265 mPas oraz stabilność 8,0 mm.
Jeśli porówna się parametry zawiesin otrzymanych w tym przykładzie z parametrami zawiesin otrzymanych w przykładach od 1 do 5 to okazuje się, że te ostatnie zawiesiny charakteryzują się znacznie lepszymi parametrami użytkowymi, niż zawiesiny bez zawartości sadzy (otrzymane w przykładzie 6).
Claims (11)
1. Sposób otrzymywania zawiesiny węglowo-wodnej, znamienny tym, że najpierw węgiel miele się na znanych urządzeniach mielących w obecności wody przy stosunku wagowym węgla do wody od 20:60 do 78:20, po czym tak otrzymaną zawiesinę miesza się z sadzą, przy stosunku wagowym sadzy (w przeliczeniu na jej suchą masę) do zawiesiny od 2:98 do 20:80 albo węgiel miele się na znanych urządzeniach mielących w obecności wody i sadzy przy stosunku wagowym węgla do wody od 78:20 do 30:50 i sadzy do wody w przeliczeniu na suchą masę sadzy od 2:50 do 20:20.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się węgiel o uziarnieniu od około 0,5 mm do około 50 mm.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że stosuje się węgiel o uziarnieniu poniżej 25 mm.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że stosuje się sadzę o uziarnieniu od 0,03 do 20 pm.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że stosuje się sadzę o uziarnieniu od poniżej 0,1 pm.
6. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5, znamienny tym, że stosuje się sadzę o zawartości wilgoci od 30 do 80%.
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że stosuje się sadzę o zawartości wilgoci powyżej 50%.
PL 229 465 Β1
8. Zawiesina węglowo-wodna, znamienna tym, że zawiera od 30 do 78% mas. węgla, od 20 do 50% mas. wody i od 2 do 20% mas. sadzy w przeliczeniu na jej suchą masę.
9. Zawiesina węglowo-wodna, znamienna tym, że zawiera węgiel o rozmiarze cząstek od 5 do 100 μm i sadzę o rozmiarze cząstek od 0,03 do 20 μm.
10. Zawiesina według zastrz. 9, znamienna tym, że zawiera węgiel o rozmiarze cząstek poniżej 20 μm.
11. Zawiesina według zastrz. 9 albo 10, znamienna tym, że zawiera sadzę o rozmiarze cząstek poniżej 0,1 μm.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PL409826A PL229465B1 (pl) | 2014-10-17 | 2014-10-17 | Sposób otrzymywania zawiesiny węglowo-wodnej i zawiesina węglowo wodna |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PL409826A PL229465B1 (pl) | 2014-10-17 | 2014-10-17 | Sposób otrzymywania zawiesiny węglowo-wodnej i zawiesina węglowo wodna |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
PL409826A1 PL409826A1 (pl) | 2016-04-25 |
PL229465B1 true PL229465B1 (pl) | 2018-07-31 |
Family
ID=55762099
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PL409826A PL229465B1 (pl) | 2014-10-17 | 2014-10-17 | Sposób otrzymywania zawiesiny węglowo-wodnej i zawiesina węglowo wodna |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
PL (1) | PL229465B1 (pl) |
-
2014
- 2014-10-17 PL PL409826A patent/PL229465B1/pl unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
PL409826A1 (pl) | 2016-04-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20060218853A1 (en) | Composition for preventing scaling, excluding of soot, clinker and sludge, and controlling flame in combustion apparatus | |
Vershinina et al. | Burnout rates of fuel slurries containing petrochemicals, coals and coal processing waste | |
WO2004091796A2 (en) | A reduced-emissions fossil-fuel-fired system | |
Xu et al. | Review and perspectives of anionic dispersants for coal–water slurry | |
AU2013207670A1 (en) | Production of coal combustion products for use in cementitious materials | |
WO2015193335A1 (en) | Carbonaceous material suspension | |
PL229465B1 (pl) | Sposób otrzymywania zawiesiny węglowo-wodnej i zawiesina węglowo wodna | |
Trybalski et al. | Physical properties of ash from co-combustion of coal and biomass | |
Núñez et al. | Colloidal coal in water suspensions | |
Korotkiy et al. | The development of ecologically clean technology for coal use in terms of the coal-water slurry usage | |
Kępys | The Impact of Sulphate Corrosion Limitation in Power Boilers on the Properties of Ash from Biomass Combustion. | |
WO2012137081A1 (en) | Nano-dispersions of carbonaceous material in water as the basis of fuel related technologies and methods of making same | |
Pedersen et al. | The effect of low-NOx combustion on residual carbon in fly ash and its adsorption capacity for air entrainment admixtures in concrete | |
JP5642406B2 (ja) | 低引火点廃液の処理方法及び固体燃料 | |
Dzhusupova et al. | Utilisation of industrial waste in heat and power industry | |
Boruk et al. | Ecologically friendly utilization of coal processing waste as a secondary energy source | |
Boruk et al. | Environmently Friendly Burning of High-Sulfur Coal | |
Shearer et al. | Investigation of biomass Co-fired fly ash properties: Characterization and concrete durability performance | |
Ivanovich et al. | The Use of by-product Coal as Fuel on Boiler Plants of Small and Medium Power | |
Valiullin et al. | Ignition of a Droplet of Composite Liquid Fuel in a Vortex Combustion Chamber | |
JP2011093991A (ja) | 低引火点廃油の処理方法および固体燃料 | |
Jumaeva et al. | OPTIMIZATION OF PRODUCTION AND IMPROVEMENT OF CHARACTERISTICS OF WATER-COAL FUEL SUSPENSIONS BASED ON HIGH-ASH COALS | |
CN100513534C (zh) | 一种改性燃料油及其生产方法 | |
Juneja et al. | Comparative analysis of rheological characteristics for chemically treated and untreated COSL with varying minerals matter at low temperature | |
JP2007269549A (ja) | 人工骨材の製造方法 |