RU2749373C1 - Модификатор горения твердого топлива - Google Patents
Модификатор горения твердого топлива Download PDFInfo
- Publication number
- RU2749373C1 RU2749373C1 RU2020138909A RU2020138909A RU2749373C1 RU 2749373 C1 RU2749373 C1 RU 2749373C1 RU 2020138909 A RU2020138909 A RU 2020138909A RU 2020138909 A RU2020138909 A RU 2020138909A RU 2749373 C1 RU2749373 C1 RU 2749373C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- combustion
- modifier
- acetate
- solid fuel
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/10—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of rare earths
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
-
- 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
- C10L10/00—Use of additives to fuels or fires for particular purposes
-
- 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
- C10L10/00—Use of additives to fuels or fires for particular purposes
- C10L10/02—Use of additives to fuels or fires for particular purposes for reducing smoke development
-
- 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
- C10L9/00—Treating solid fuels to improve their combustion
- C10L9/02—Treating solid fuels to improve their combustion by chemical means
-
- 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
- C10L9/00—Treating solid fuels to improve their combustion
- C10L9/10—Treating solid fuels to improve their combustion by using additives
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Изобретение раскрывает модификатор горения твердого топлива, который выполнен в виде состава на основе ацетата меди, ацетата железа и оксида церия при следующем соотношении компонентов, масс. %: ацетат меди (Cu(СН3СОО)2) - 35-45, ацетат железа (Fe(CH3COO)2) - 50-60, оксид церия (СеО2) - 5. Технический результат заключается в снижении реакционной способности топлива, выраженной в снижении минимальной температуры зажигания, времени задержки зажигания и повышении скорости реакции процесса горения в зависимости от степени углефикации топлива. 1 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области химии, в частности к процессу горения твердого топлива. Модификатор предназначен для повышения реакционной способности топлива и активации процесса его горения в камерах сгорания энергетических котлов.
Известен модификатор горения топлива [RU 2515988 С2, кл C10L 10/00, C10L 1/10, C10L 1/18, C10L 1/222, C10L 9/10, C10L 3/00, C10L 3/00, опубл. 20.05.2014] для энергетических котлов, характеризующийся содержанием от 10 до 30 масс. % воды, от 20 до 80 масс. % по меньшей мере одного алифатического спирта, от 5 до 15 масс. % карбамида или его производных и от 5 до 15 масс. % моноацетилферроцена.
Недостатками данного состава являются:
- большое количество компонентов, что затрудняет технологический процесс топ-ливоподготовки;
- возможность подачи топлива только методом распыляемого потока.
Известен модификатор горения топлива [RU 2674011, кл. C10L 1/00, C10L 1/30, C10L 5/00, C10L 3/00, опубл. 04.12.2018 г.], состоящий из катализатора горения (дицикло-пентадиенилтрикарбонил марганца) и органического растворителя (метилбензол). Состав катализатора горения и органического растворителя составляет 5-20 и 80-95 масс. % соответственно.
Недостатком данного состава является необходимость использования катализатора горения в больших массовых содержаниях.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является модификатор горения -катализатор глубокого окисления [RU 2577253, кл. B01J 23/72, B01J 23/75, B01J 23/26, B01J 21/14. C10K 3/04, опубл. 10.03.2016], выполненный на основе переходных оксидов металлов или их смеси, нанесенных на оксидный носитель. Катализатор предназначен для глубокого окисления СО и органических веществ (твердых топлив). Модификатор готовится путем пропитки солями переходных металлов оксидного носителя с последующей сушкой и прокалкой. В качестве оксидного носителя используют гранулы пропанта, состоящего из кварца и силикатов магния, или его модификаций. Интенсификация процесса окисления достигается за счет высокой активности оксидов переходных металлов.
Недостатком данного способа является обеспечение динамической системы преобразования твердого топлива по типу кипящего слоя для интенсивного взаимодействия топлива с катализатором.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в снижении реакционной способности топлива, выраженной в снижении минимальной температуры зажигания, времени задержки зажигания и повышении скорости реакции процесса горения в зависимости от степени углефикации топлива.
Указанный технический результат достигается тем, что модификатор горения твердого топлива выполнен в виде состава на основе ацетата меди, ацетата железа и оксида церия при следующем соотношении компонентов, масс. %:
Ацетат меди (Cu(СН3СОО)2) | 35-45 |
Ацетат железа (Fe(CH3COO)2) | 50-60 |
Оксид церия (СеО2) | 5 |
Использование добавок в виде предшественников оксидов железа и меди в виде Fe(СН3СОО)2 и Cu(СН3СОО)2, а также оксида церия СеО2 позволяет интенсифицировать зажигание и последующее горение твердых топлив. Чем выше степень углефикации твердого топлива (каменный уголь марки Т, антрацит или кокс) тем эффективнее добавки воздействует на его реакционную способность.
Предлагаемый модификатор позволяет увеличить полноту выгорания твердого топлива, приводит к уменьшению механического недожога и исключает использование дополнительно подсвечивающего топлива, а также снижает содержание токсичных оксидов азота за счет снижения температуры горения.
Термическая деструкция моногидрата ацетата железа и меди в кислородсодержащей среде сопровождается потерей воды при ~ 130°С с последующим разложением соли в интервале 220-300°С. Первичные газофазные продукты разложения ацетата (пары ацетона, ацетальдегида и уксусной кислоты) при взаимодействии с кислородом воздуха окисляются в углекислый газ и воду.
Реакции окисления газофазных продуктов разложения ацетата железа и меди являются экзотермическими, в результате чего выделяется дополнительная теплота, способствующая более ранней термодеструкции частиц твердого топлива.
Далее образуются оксиды меди и железа, которые активируют процесс окисления на последующих этапах горения твердого топлива. В свою очередь оксид церия выступают усилителем окислительного процесса образующихся оксидов после разложения ацетата.
Пример осуществления изобретения:
Использование модификатора горения в виде ацетата меди и железа, а также оксида церия в количестве 2 масс. % твердых топлив (каменный уголь, антрацит, полукокс) осуществлялось методом механического смешения в керамической ступке. Перед смешением твердое топливо фракционировалось на ситах с размером ячеек менее 80 мкм.
Методом EDX картирования было установлено, что данный метод позволяет обеспечить равномерное распределение добавки в образце. С помощью элементного анализатора (CHNS) было установлено, что введение добавки в количестве 2 масс. % в состав твердых топлив приводит к увеличению соотношения элементов О/С и Н/С в среднем в 2,2 и 1,5 раза соответственно. Также после разложения добавки в процесс сжигания твердого топлива, содержание золы увеличивается на 0,5 мас. %, что связано с образованием дополнительных оксидов металлов.
Исследование реакционной способности используемого модификатора горения проводилось с помощью синхронного термического анализатора STA 449 С Jupiter (Netzsch, Германия). Эксперименты были проведены при атмосферном давлении. Образцы массой ~15 мг подвергались нагреванию в корундовом тигле с перфорированной крышкой в интервале температур 25-1000°С при скорости нагрева 10°С/мин. В качестве окислительной среды использовали смесь воздуха (60 мл/мин) и азота (10 мл/мин). Азот использовался в качестве защитного газа для обеспечения надежной работы анализатора и корректной регистрации полученных данных.
С помощью камеры сгорания и использования высокоскоростной видеосъемки Photron Fastcam SA4 (максимальная скорость съемки 3600 кадров в секунду при полном разрешении 1024×1024 пикселей, размер пикселя 20×10-6 м, глубина цвета 12 бит) было изучено влияние модификатора на процесс горения твердых топлив с различной степенью углефикации. Для исследования использовались образцы массой ~0,1±0,01 г, которые перед подачей в терморегулируемую печь укладывались в цилиндрическую форму. Далее форма удалялась поступательным движением вверх, в результате чего формировалась конусообразная насыпка. Методика исследования процессов зажигания и горения исследуемых образцов углей и полукоксов включала несколько этапов. В терморегулируемой печи устанавливалась требуемая температура греющей среды (в интервале 600-800°С, с промежуточным шагом 50°С), регистрируемая хромель-алюмелевой термопарой. Топливная навеска помещалась на держатель координатного механизма, ход которого калибровался по заданной координате в центр камеры сгорания и приводился в действие с помощью PC. Одновременно с началом движения штока с топливной насыпкой в сторону камеры сгорания проводилась видеофиксация. Уходящие через систему приточной вентиляции газы фиксировались с помощью поточного газоанализатора.
Временем задержки зажигания считалось время от момента входа держателя с топливной насыпкой в фокус камеры до начала образования видимого свечения поверхности топлива, что соответствовало началу процесса горения.
Высокоскоростная видеосъемка показала, что процесс горения твердых топлив с модификатором сопровождается образованием микровзрывов, которые в свою очередь способствуют разрыхлению поверхности плотного слоя топлива, что позволяет снизить диффузионный барьер при взаимодействии окислителя и угольного вещества.
Увеличение активности модификатора горения для топлив с более высокой степенью углефикации обусловлено снижением кислородосодержаших соединений в их молекулярной структуре.
Результаты эксперимента представлены в таблице 1.
Claims (2)
- Модификатор горения твердого топлива, который выполнен в виде состава на основе ацетата меди, ацетата железа и оксида церия при следующем соотношении компонентов, масс. %:
-
Ацетат меди (Cu(СН3СОО)2) 35-45 Ацетат железа (Fe(CH3COO)2) 50-60 Оксид церия (СеО2) 5
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020138909A RU2749373C1 (ru) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | Модификатор горения твердого топлива |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020138909A RU2749373C1 (ru) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | Модификатор горения твердого топлива |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2749373C1 true RU2749373C1 (ru) | 2021-06-09 |
Family
ID=76301549
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020138909A RU2749373C1 (ru) | 2020-11-27 | 2020-11-27 | Модификатор горения твердого топлива |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2749373C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2787879C1 (ru) * | 2022-04-25 | 2023-01-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Модификатор горения угля |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101220313A (zh) * | 2007-12-14 | 2008-07-16 | 华南理工大学 | 多功能燃煤催化剂及其制备方法 |
US7503944B2 (en) * | 2001-11-09 | 2009-03-17 | Carroll Robert W | Method and composition for improving fuel combustion |
RU2515988C2 (ru) * | 2009-03-07 | 2014-05-20 | ДАГАС Сп.з.о.о. | Модификатор горения твердого, жидкого и газообразного топлива |
RU2531619C2 (ru) * | 2009-02-16 | 2014-10-27 | Инноспек Лимитед | Усовершенствование в сжигании угля или относящееся к нему |
CN103194294B (zh) * | 2013-04-25 | 2014-12-17 | 甘肃黑马石化工程有限公司 | 锅炉燃煤助燃脱硫剂组合物及其制备方法 |
RU2577253C1 (ru) * | 2015-03-25 | 2016-03-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук | Катализатор глубокого окисления |
RU2674011C1 (ru) * | 2018-02-07 | 2018-12-04 | Евгений Иванович Коваленко | Модификатор горения топлива |
-
2020
- 2020-11-27 RU RU2020138909A patent/RU2749373C1/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7503944B2 (en) * | 2001-11-09 | 2009-03-17 | Carroll Robert W | Method and composition for improving fuel combustion |
CN101220313A (zh) * | 2007-12-14 | 2008-07-16 | 华南理工大学 | 多功能燃煤催化剂及其制备方法 |
RU2531619C2 (ru) * | 2009-02-16 | 2014-10-27 | Инноспек Лимитед | Усовершенствование в сжигании угля или относящееся к нему |
RU2515988C2 (ru) * | 2009-03-07 | 2014-05-20 | ДАГАС Сп.з.о.о. | Модификатор горения твердого, жидкого и газообразного топлива |
CN103194294B (zh) * | 2013-04-25 | 2014-12-17 | 甘肃黑马石化工程有限公司 | 锅炉燃煤助燃脱硫剂组合物及其制备方法 |
RU2577253C1 (ru) * | 2015-03-25 | 2016-03-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук | Катализатор глубокого окисления |
RU2674011C1 (ru) * | 2018-02-07 | 2018-12-04 | Евгений Иванович Коваленко | Модификатор горения топлива |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Ларионов К.Б., Болгова Д.Л., Мишаков И.В., Громов А.А. "Влияние инициирующей добавки Cu(CH3COO)2 на характеристики процесса окисления бурого и каменного углей". Фундаментальные исследования. 2018, N2, с.17-22. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2787879C1 (ru) * | 2022-04-25 | 2023-01-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Модификатор горения угля |
RU2791105C1 (ru) * | 2022-04-29 | 2023-03-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Модификатор горения угля |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gu et al. | Iron ore as oxygen carrier improved with potassium for chemical looping combustion of anthracite coal | |
CN1123676C (zh) | 内燃机废气回路中含碳颗粒物燃烧处理的方法 | |
RU2749373C1 (ru) | Модификатор горения твердого топлива | |
Larionov et al. | Intensification of bituminous coal and lignite oxidation by copper-based activating additives | |
CN105670727B (zh) | 一种具有提高热效率及无硫排放的洁净型煤 | |
Larionov et al. | Combustion of bituminous coal and semicoke with copper salts | |
EP2057254B1 (en) | Coal with improved combustion properties | |
CN113578289A (zh) | 一种低共熔溶剂、负载碳量子点多孔吸附剂及制备方法和应用 | |
MXPA04006613A (es) | Reduccion simultanea en nox y carbon en cenizas utilizando manganeso en quemadores de carbon mineral. | |
CN1019412B (zh) | 不完全燃烧过程的点火方法 | |
CN111171890A (zh) | 一种节能煤炭助燃剂 | |
CN104293410B (zh) | 一种脱硫、除尘、煤炭燃烧促进剂 | |
RU2014883C1 (ru) | Способ получения углеродного адсорбента | |
RU2169166C1 (ru) | Способ получения полукокса | |
CN103131519A (zh) | 一种锅炉用燃煤助燃固硫组配方法 | |
RU2674011C1 (ru) | Модификатор горения топлива | |
CN103131513A (zh) | 一种火电厂燃煤助燃固硫组配方法 | |
CN110699105B (zh) | 一种提高煤炭在co2气氛下焦煤产率的方法 | |
PL232620B1 (pl) | Dodatek uszlachetniający do paliw stałych biogennych poprawiający jego właściwości eksploatacyjne | |
RU2275407C1 (ru) | Способ получения металлургического полукокса | |
SU927295A1 (ru) | Способ приготовлени носител дл катализатора конверсии природного газа | |
Gubin et al. | Adding Metal Nitrates to Intensify Lignite and Anthracite Combustion | |
RU2817532C1 (ru) | Композитное твердое топливо | |
CN110684549B (zh) | 一种提高煤炭在co2气氛的氧/燃料燃烧条件下含氮挥发分hcn生成的方法 | |
SU441788A1 (ru) | Способ обжига углеродистых материалов |