Спосіб отримання котельного палива “біомазут”

Реферат: Спосіб отримання котельного палива включає підготовку сировини, дозування компонентів з подальшою обробкою і отримання палива. Як сировину використовують органічну сировину (біомул), а також важкі види палив або відходи хімічного виробництва, не придатні до використання як палива. UA 96145 U (12) UA 96145 U UA 96145 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технологій отримання екологічно чистих композитних палив і може бути використана для виробництва водо-мазутних емульсій (ВМЕ) і водно-вугільномазутних суспензій (ВУМС), водно-торф'яних, водно-біомулових сумішей. Багато теплоелектростанцій і теплоелектроцентралей в Україні орієнтовані на використання рідких палив. Тому актуальною проблемою сучасної енергетики є пошук нових альтернативних рідких джерел енергії, які могли б частково ослабити енергетичний дефіцит. Дану проблему частково вирішує відомий спосіб одержання паливної композиції [Патент Україні на корисну модель № 36738, опубл. 10.11.2008, Бюл. № 21, 2008 p.], який включає: кавітаційну обробку суміші здрібненого твердого палива, водовмісної рідини і важких вуглеводнів. В цьому способі попередньо змішують здрібнене тверде паливо з водовмісною рідиною, а одержану суспензію разом з важкими вуглеводнями піддають диспергуванню в 3 4 -1 роторно-пульсаційному апараті при частоті обертання ротора 3·10 -1·10 xвил. . Проте даний спосіб має ряд недоліків з причини обмеженості області застосування. Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, за технічною суттю, призначенням і результатом, що досягається, є спосіб отримання рідкого біопалива (Патент РФ № 2385900, опубл. 10.04.2010), який включає підготовку сировини, дозування компонентів з подальшою обробкою і отримання палива. Нагрівання підготовленої сировини ведуть при температурі 5560 °C з подальшим відділенням вологи і домішки, а обробку підготовленої сировини проводять в реакційному казані шляхом одночасної реакції етерифікації і трансетерифікації при змішуванні сировини h спиртом в співвідношенні 5:1-7:1 відповідно і додаванням гетерогенного кислотного каталізатора в кількості 5-10 % до маси, при цьому процес ведуть при температурі 120-150 °C протягом 60-120 хв. при турбулентному перемішуванні при 1200-1500 оборотів в хвилину і атмосферному тиску. Недоліком цього відомого способу є складність і енергоємність способу з причини необхідності наявності складного енергоємного устаткування для навівання підготовленої сировини і подальшого відділення вологи і домішки, а також для обробки підготовленої сировини в реакційному казані. Крім того, для реалізації способу необхідне виконання додаткових операцій по відділенню вологи, відстою і розділенню компонентів, відгону спирту і так далі. Ще одним недоліком способу є обмеженість використання з причини застосування дорогих компонентів, таких як спирт, гліцерин, каталізатор, а також рослинна сировина олійних культур. В основу корисної моделі поставлена задача спрощення реалізації і зниження енергоємності способу, а також задача розширення області застосування способу. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб отримання біомазуту включає підготовку сировини, дозування компонентів з подальшою обробкою і отримання палива. Відповідно до корисної моделі, як сировину використовують органічну сировину (біомул), а також важкі види палив або відходи хімічного виробництва, не придатні до використання як палива. У одному з варіантів реалізації способу органічну сировину змішують з важкими видами палива, а далі суміш подають в емульгатор-диспергатор, де подрібнюють і структурують речовину в текучу високодисперсну емульсію за допомогою явища кавітації із розміром часток діаметром не більше 1-5 мкм і вмістом вологи від 1 до 58 %. У ще одному варіанті корисної моделі, вхід і вихід емульгатора-диспергатора регулюють замковою апаратурою (керовані вентилі) з можливістю регулювання обводнювання сировини і її агрегатного стану, після чого паливну суспензію подають у витратну ємність. У корисній моделі вирішується задача спрощення способу і зниження його енергоємності завдяки використанню органічної сировини (біомулу), яку змішують з важкими видами палива або відходами хімічного виробництва, не придатними до використання як палива, а далі суміш подають в емульгатор-диспергатор, де подрібнюють і структурують речовину в текучу високодисперсну емульсію за допомогою явища кавітації із розміром часток діаметром не більше 1-5 мкм і вмістом вологи від 1 до 58 %. При приготуванні суспензій або емульсій в пристрої виникають потужні хвильові поля (ударні хвилі, кавітація і так далі), які впливають на сорбційні процеси, коагуляцію, хімічні реакції і механічну взаємодію речовин. Заданих властивостей паливо набуває при надкритичних швидкостях, які забезпечують необхідні умови для протікання хімічних реакцій, які можливі виключно при проявленнях фазових зсувів і подоланні енергії зв'язків. Задача розширення області застосування досягається в способі завдяки використанню місцевої сировини органічного походження (відходи біомулу очисних споруд) або відходів хімічного виробництва, не придатних до використання як палива. Спосіб реалізують таким чином: 1 UA 96145 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Спочатку органічну сировину засипають (заливають) в бункер змішувача-дозатора, після чого проводять попереднє дозоване змішування біомулу. Далі суміш подають в емульгатор для подрібнення і структуризації речовини в текучу емульсію за допомогою явища кавітації. Вхід і вихід емульгатора регулюють замковою апаратурою (керовані вентилі) з можливістю регулювання обводнювання сировини і його агрегатного стану, а контроль і управління здійснюють системою управління приготуванням палива. Приготовану паливну суспензію подають у витратну ємність. Проведені роботи по виробництву палива на основі водно-біомулової емульсії. На композитний продукт отриманий аналіз якісного складу органічних сполук, аналогічних компонентам нафтопродуктів. У основу процесів активації гідродинамічного потоку рідини в способі, що заявляється, покладені явища кавітації. На основі результатів чисельного і фізичного моделювання розроблена методика розрахунку проточної частини форсунки кавітації залежно від властивостей рідини і термодинамічних параметрів на вході в розпилюючий пристрій. За допомогою спеціальної обробки на апараті кавітації отримують стійку емульсію, яка тривалий час стійка до розшаровування і витримує до 20 циклів заморожування до температури - 18 °C і подальшого нагріву до +30 °C При цьому, не дивлячись на те, що в паливі знаходиться значна кількість, 57 %, води її наявність неможливо визначити лабораторним шляхом по методу ГОСТ-2477, оскільки в процесі приготування палива відбулися механохімічні перетворення речовин, що входять до складу палива. При спалюванні таке палило проявляє ряд нових властивостей, а саме: збільшується його калорійність до 5-8 %, навіть не дивлячись на наявність значної кількості води. Окрім цього, внаслідок протікаючих хімічних реакцій під час приготування палива і в процесі горіння, які можливі виключно завдяки наявності в паливі дрібнодисперсних частинок води, а також в наслідок особливих умов приготування і обробки речовин, які входять до складу такого палива, в значній мірі до 40-70 % зменшуються шкідливі викиди в атмосферу і збільшується на 5-7 % теплотворну здатність такого палива. Окрім цього, є пряма залежність в підвищенні калорійності і зменшення кількості шкідливих викидів від розміру частинок палива і зокрема води. Чим менше частинки, тим вище калорійність і екологічність палива. Приготоване паливо може служити для спалювання в котельних, замінивши мазут марки М100, а також бути сировиною ("штучна нафта") для отримання моторних палив. Ефект застосування цього палива в тому, що вода (до 30 %) в таких наливних композиціях с не баластом, а своєрідним каталізатором, який покращує і прискорює процес горіння вуглеводневої основи. Наявність зв'язаної води в таких паливах сприяє вищій повноті згорання вуглеводнів при меншій витраті повітря. У продуктах згорання значно знижується кількість сажі (менше диму), оксидів азоту і сірки, бензопірену та ін. Екологічна обстановка значно поліпшується. Використання біомазуту, відповідно до корисної моделі, дозволяє підвищити економічність енергоустановок, перш за все за рахунок зниження хімічного і механічного недопалювання, а також зменшення забруднень робочих поверхонь нагріву в котлоагрегатах. У паливних емульсіях дрібнодисперсні краплі води (до 5 мкн) рівномірно розподілені у вуглеводневій фазі. При горінні зворотних емульсій вода в краплях піддається мікровибуху. В результаті цього відбувається надтонке розпилювання вуглеводневого палива. При цьому факел збільшується в об'ємі і щільніше заповнює топкову камеру. Значне збільшення площі контакту палива з повітрям приводить до збільшення поверхні випромінювання і зростання інтенсивності випромінювання факела на 11-12 %, при цьому частка тепла, сприйнятого топкою, збільшується на 7-10 %, а ККД казана підвищується на 3-4 %. Ступінь вигорання вуглеводнів може досягти 99,5 %. При цьому економія вуглеводневого палива за рахунок введення води і поліпшення процесів вигорання палив може складати від 5 до 25 %. У пропонованому паливі "краплі" води не агрегатуватимуть в процесі зберігання, що дозволяє тривале зберігання палива. Для успішного впровадження паливних емульсій необхідно мати ефективні способи їх отримання. Тобто, саме застосування біомулу, як компонента біомазуту, дозволяє досягти ефекту високалорійності отриманого палива завдяки своїм біохімічним властивостям. Пропонований спосіб отримання паливних емульсій практично не вимагає переобладнання існуючих енергоблоків, розрахованих на спалювання рідких енергоносіїв. Особливо слід зазначити, що паливні емульсії характеризуються високою екологічною чистотою, що є вкрай важливим для загальної екологічної ситуації в нашій країні і в світі. 2 UA 96145 U 5 10 15 20 Очікуваний ефект від застосування палива: - можливість набувати для спалювання низькоякісного лежалого і обводнюючого палива за нижчою ціною; - зменшити па 25-40 % його кількість за рахунок повнішого згорання; - понизити експлуатаційні витрати на 3-5 % за рахунок відмови від дренування і утилізації води; - виключити аварійні простої із-за зриву факела і заливки казанів водними "пробками"; - понизити частоту і час регламентних робіт із-за зниження відкладень сажі на конвективних поверхнях котлоагрегатів; - зменшити плату за екологічне забруднення навколишнього середовища за рахунок значного зменшення викидів в атмосферу SOх, NOх і СО2; - отримати значну економію витрат на придбання палива; - як водну складову використовувати відкладення мулу полів аерації і відстійників очисних споруд, а також рідинні стоки тваринницьких ферм; - утилізація надмірного мулу полів аерації очисних споруд; - можливість заміщення частини газового палива на паливо, проведене за даним способом внаслідок його меншої вартості і економічної привабливості. Процентний склад початкової сировини, порядок його обробки і добавки, а також температурний режим і тиск може змінюватися залежно від складу початкової сировини. Таким чином, в корисній моделі, що заявляється, досягається задача спрощення реалізації і зниження енергоємності способу, а також задача розширення області застосування способу. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 1. Спосіб отримання котельного палива, який включає підготовку сировини, дозування компонентів з подальшою обробкою і отримання палива, який відрізняється чим, що як сировину використовують органічну сировину (біомул), а також важкі види палив або відходи хімічного виробництва, не придатні до використання як палива. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що органічну сировину змішують з важкими видами палива, а далі суміш подають в емульгатор-диспергатор, де подрібнюють і структурують речовину в текучу високодисперсну емульсію за допомогою явища кавітації із розміром часток діаметром не більше 1-5 мкм і вмістом вологи від 1 до 58 %. 3. Спосіб за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що вхід і вихід емульгатора-диспергатора регулюють замковою апаратурою (керовані вентилі) з можливістю регулювання обводнювання сировини і її агрегатного стану, після чого наливну суспензію подають у витратну ємність. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3