RU2731605C1 - Топливная суспензия - Google Patents

Топливная суспензия Download PDF

Info

Publication number
RU2731605C1
RU2731605C1 RU2020105697A RU2020105697A RU2731605C1 RU 2731605 C1 RU2731605 C1 RU 2731605C1 RU 2020105697 A RU2020105697 A RU 2020105697A RU 2020105697 A RU2020105697 A RU 2020105697A RU 2731605 C1 RU2731605 C1 RU 2731605C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coal
suspension
fuel
water
isopropyl alcohol
Prior art date
Application number
RU2020105697A
Other languages
English (en)
Inventor
Дмитрий Васильевич Гвоздяков
Владимир Евгеньевич Губин
Андрей Викторович Зенков
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет» filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
Priority to RU2020105697A priority Critical patent/RU2731605C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2731605C1 publication Critical patent/RU2731605C1/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/32—Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K1/00—Preparation of lump or pulverulent fuel in readiness for delivery to combustion apparatus
    • F23K1/02—Mixing solid fuel with a liquid, e.g. preparing slurries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области энергетики. Топливная суспензия содержит уголь с размером частиц до 200 мкм, спирт, пластификатор и воду. Используют изопропиловый спирт, а в качестве пластификатора используют гидроксид натрия при следующем содержании компонентов, мас.%: уголь (до 200 мкм) 50, изопропиловый спирт 3-8, гидроксид натрия 0,25, вода – остальное. Технический результат - изобретение позволяет интенсифицировать процесс распыла суспензии и предотвратить расслоение суспензии на уголь и жидкую составляющую. 1 табл.

Description

Изобретение относится к водоугольному топливу, а именно к жидкому углеродсодержащему топливу в виде суспензии, которое может быть использовано на теплоэлектростанциях, в металлургической промышленности, в котельных установках и других теплогенерирующих системах, работающих на жидком топливе.
Известна топливная суспензия [RU 2173817 C1, МПК F23K 1/02 (2000.01), опубл. 20.09.2001], представляющая собой взвесь пылевидного угля в воде с добавлением органического пластификатора с гранулометрическими размерами 0,005-0,5 мкм при следующем содержании компонентов, мас. %:
уголь (до 200 мкм) 60-65
органический пластификатор 5-15
вода остальное
В качестве органического пластификатора использованы твердые бытовые и/или промышленные отходы.
Известна спиртоводоугольная суспензия [RU 94019206 А1, МПК C10L1/32, опубл. 10.01.1996], представляющая собой смесь угля, спирта и воды при следующем содержании компонентов, мас.%:
мелкодисперсный уголь 45-75
техническая смесь спиртов 20-40
вода остальное
Известна топливная суспензия [Садовский Д.Ю., Савицкий Д.П., Пахарь Т.А. Получение топливных дисперсных систем на основе природных углей и низших спиртов // Энерготехнологии и ресурсосбережение. - 2013. - №3. - С. 5-10], выбранная в качестве прототипа, которая представляет собой смесь при следующем содержании компонентов, мас. %:
мелкодисперсный уголь (до 200 мкм) 60
пластификатор Na2CO3 1
спирт C2H5OH 5-30
вода остальное
Однако для указанных топливных суспензий не известны их низшая теплота сгорания и время задержки зажигания, которые необходимы для их широкого применения в энергетике.
Техническим результатом предложенного изобретения является разработка состава топливной суспензии.
Предложенная топливная суспензия, так же, как в прототипе, содержит уголь с размером частиц до 200 мкм, спирт, пластификатор и воду.
Согласно изобретению в топливной суспензии использован изопропиловый спирт, а в качестве пластификатора использован гидроксид натрия при следующем содержании компонентов, мас.%:
уголь (до 200 мкм) 50
изопропиловый спирт 3 - 8
гидроксид натрия 0,25
вода остальное
Использование в составе предложенной топливной суспензии изопропилового спирта CH3CH(OH)CH3 - простейшего вторичного спирта алифатического ряда, позволяет интенсифицировать процесс распыла суспензии, а использование гидроксида натрия NaOH предотвращает расслоение суспензии на уголь и жидкую составляющую.
Полученная топливная суспензия обладает низшей теплотой сгорания от 17,13 до 18,63 МДж/кг и временем задержки зажигания от 1,51 до 2,53 с при температуре 1273 K.
В таблице 1 представлены примеры составов с характерным количественным содержанием компонентов топливной суспензии и их сравнительные характеристики.
Для получения топливной суспензии использовали каменный уголь марки Д (длиннопламенный), содержащий 70-80% углерода, 0,5-1% серы, 19-29,5% прочих элементов. Зольность этого угля составляет 24-30%, влажность - 17,5-19%. Содержание летучих веществ составляет 39-42%.
Первичный помол угля осуществляли в шаровой барабанной мельнице при соотношении по массе один к трем с мелющими телами. После помола просеяли полученный уголь через сито с размером решетки 200 мкм. Затем 300 г мелкодисперсного угля поместили в керамический барабан шаровой барабанной мельницы объемом 2 литра с мелющими телами, при массовом соотношении угля и мелющих тел 1:1, добавив 280,5 г воды, 18 г изопропилового спирта, 1,5 г пластификатора NaOH. Помол осуществляли в течение 5 часов. В результате получили топливную суспензию при следующем содержании компонентов, мас.%:
уголь 50
изопропиловый спирт 3
гидроксид натрия 0,25
вода 46,75
Для уменьшения вязкости полученную суспензию подвергли дополнительной обработке: акустическому, механическому и гидродинамическому воздействию в роторном аппарате модуляции потоков [Larionov, K.B., Zenkov, A.V., Yankovsky, S.A., Ditc, A.A. Change of coal-water fuel rheological properties by rotary flows modulation // International Forum on Strategic Technology. - 2017. - 7884323. - P. 568-571].
При определении времени задержки зажигания полученной топливной суспензии выполняли видеорегистрацию процессов при помощи высокоскоростной видеокамеры Photron Fastcam SA4 (максимальная скорость съемки 3600 кадров в секунду при полном разрешении 1024х1024 пикселей, размер пикселя 20⋅10-6 м, глубина цвета 12 бит). Данные записывали в память видеокамеры и обрабатывали с помощью персонального компьютера (программное обеспечение Photron Fastcam Viewer).
Определение времени задержки зажигания топливной суспензии проводили в несколько этапов. В терморегулируемой печи с помощью регулятора температуры установили требуемую температуру 1273°K. Нагрев осуществили подачей напряжения на нихромовую проволоку Х20Н80 диаметром 0,4⋅10-3 м. Каплю топливной суспензии разместили на подложке дозатором, после чего подложку с размещенной на ней каплей поместили в центр керамического цилиндра, установленного внутри терморегулируемой печи. Регистрацию температуры осуществляли при помощи термопары, помещенной в центр керамического цилиндра. Временем задержки зажигания считали время от момента входа подложки с каплей в фокус видеокамеры до появления свечения вокруг нее, соответствующего началу процесса горения.
Измерение теплоты сгорания топливной суспензии производили в соответствии с ГОСТ 33299-2015 «Топлива углеводородные жидкие. Определение теплоты сгорания в калориметрической бомбе (точный метод)».
Время задержки зажигания полученной топливной суспензии при температуре 1273 K составило 2,53 с, а низшая теплота сгорания составила 17,13 МДж/кг (таблица 1).
Характеристики других составов топливной суспензии представлены в таблице 1.

Claims (2)

  1. Топливная суспензия, содержащая уголь с размером частиц до 200 мкм, спирт, пластификатор и воду, отличающаяся тем, что используют изопропиловый спирт, а в качестве пластификатора используют гидроксид натрия при следующем содержании компонентов, мас.%:
  2. уголь (до 200 мкм) 50 изопропиловый спирт 3-8 гидроксид натрия 0,25 вода остальное
RU2020105697A 2020-02-06 2020-02-06 Топливная суспензия RU2731605C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020105697A RU2731605C1 (ru) 2020-02-06 2020-02-06 Топливная суспензия

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020105697A RU2731605C1 (ru) 2020-02-06 2020-02-06 Топливная суспензия

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2731605C1 true RU2731605C1 (ru) 2020-09-04

Family

ID=72421720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020105697A RU2731605C1 (ru) 2020-02-06 2020-02-06 Топливная суспензия

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2731605C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4657560A (en) * 1984-09-29 1987-04-14 Basf Aktiengesellschaft Aqueous coal dispersions
RU2067607C1 (ru) * 1994-05-25 1996-10-10 Институт горючих ископаемых Министерства топлива и энергетики РФ Спиртоводоугольная суспензия
RU2173817C1 (ru) * 2000-12-25 2001-09-20 Слепцов Владимир Владимирович Топливная суспензия
RU2337131C1 (ru) * 2007-08-13 2008-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" Способ приготовления топливного брикета

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4657560A (en) * 1984-09-29 1987-04-14 Basf Aktiengesellschaft Aqueous coal dispersions
RU2067607C1 (ru) * 1994-05-25 1996-10-10 Институт горючих ископаемых Министерства топлива и энергетики РФ Спиртоводоугольная суспензия
RU2173817C1 (ru) * 2000-12-25 2001-09-20 Слепцов Владимир Владимирович Топливная суспензия
RU2337131C1 (ru) * 2007-08-13 2008-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" Способ приготовления топливного брикета

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yu et al. Experimental research on agglomeration in straw-fired fluidized beds
Sarroza et al. Characterising pulverised fuel ignition in a visual drop tube furnace by use of a high-speed imaging technique
RU2731605C1 (ru) Топливная суспензия
Seepana et al. Evaluation of feasibility of pelletized wood co-firing with high ash Indian coals
Jiang et al. Effect of the optimal combination of bituminous coal with high biomass content on particulate matter (PM) emissions during co-firing
US20200231887A1 (en) Slurry suspension comprising torrefied wood particles
Liu et al. Ash fouling behavior during the combustion of bituminous coal and high-Ca pyrolytic biochar under air and oxyfuel atmosphere
Larionov et al. Change of coal-water fuel rheological properties by rotary flows modulation
US20110232548A1 (en) Method for improving the efficiency of heat transfer in a furnace
CN105972625A (zh) 一种防止燃煤锅炉结焦的方法
DE2940913C2 (ru)
Valiullin et al. Ignition of fuel based on filter cake
Magasiner et al. Characterising fuels for biomass- coal fired cogeneration
CN106352315B (zh) 锅炉的运转方法及锅炉设备
Li et al. Optimal design of homogeneous ignition of biomass by pulse ignition technique
JP2006084062A (ja) 石炭焚き火炉の運用方法と装置
DE449300C (de) Halbgasschachtfeuerung fuer minderwertige Staubkohle
RU2779510C1 (ru) Твердотопливная смесь на основе углей
GÜREL SINGLE PARTICLE COMBUSTION ANALYSIS OF BIOMASS FUELS BY USING WIRE MESH REACTOR
Pomykała et al. The Use of Selected Raw Materials for Preparation Coal-Based Suspension Fuel
RU2667858C1 (ru) Трехстадийный способ сжигания в кипящем слое высокозольных топлив
Rudianto Characteristics of Particulate Emissions from Co-Firing in An Industrial Boiler
DE726800C (de) Brennstaubfeuerung mit Nachverbrennungsrost
Schön et al. New evaluation strategies regarding slag prediction in pellet boilers
Vamvuka et al. Assessment of Potential Impacts of Peach Kernels and Cardoon as Co-Firing Fuels with Lignite Through Experiments on Reactivity and Ash Behavior