Паливо і горюча суміш для заміни викопного палива на теплоелектроцентралях, у промислових печах і печах центрального опалювання

Номер патенту: 107033

Опубліковано: 10.11.2014

Автор: Косік Драго

Є ще 1 сторінка.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Горюча суміш, що включає тверду фазу і рідку фазу, яка відрізняється тим, що тверда фаза містить:

алюмінієвий порошок,

принаймні один М1Х2, де М1 може бути будь-яким металом у стані окислення +2, а X - будь-яким галогеном,

М2СО3, де Μ2 може бути будь-яким металом у стані окислення +2,

хлорид цинк-амонію,

SiO2 й

негашене вапно,

а рідка фаза містить:

принаймні одну карбонову кислоту С1-С6 або принаймні один ангідрид зазначеної карбонової кислоти, або принаймні один її складний ефір, або амід,

метилцелюлозу й

формальдегід, тобто його розчин, що є на ринку, - формалін,

і воду, причому частка твердої фази у суміші знаходиться між 32 і 46 мас. %, а частка рідкої фази - між 54 і 68 мас. %,

причому складові твердої фази присутні у наступних масових відсотках:

алюмінієвий порошок

3-10

М1Х2

1-4

M2CO3

1-3

хлорид цинк-амонію

2-5

SiO2

3-8

негашене вапно

70-90,

а складові рідкої фази присутні у наступних масових відсотках:

принаймні одна карбонова кислота або принаймні один ангідрид карбонової кислоти, або принаймні один її складний ефір, або амід

10-27

метилцелюлоза

20-40

формальдегід

1-10

і решту до 100 % cкладає вода.

2. Горюча суміш за п. 1, яка відрізняється тим, що частка твердої фази у суміші знаходиться між 36 і 42 мас. %, а частка рідкої фази - між 58 і 64 мас. %.

3. Горюча суміш за п. 1, яка відрізняється тим, що частка твердої фази у суміші становить 39 мас. %, а частка рідкої фази - 61 мас. %.

4. Горюча суміш за п. 1, яка відрізняється тим, що складові твердої фази присутні у наступних масових відсотках:

алюмінієвий порошок

5-8

М1Х2

2-4

М2СО3

1-2

хлорид цинк-амонію

3-5

SiO2

4-7

негашене вапно

74-85.

5. Горюча суміш за п. 4, яка відрізняється тим, що складові твердої фази присутні у наступних масових відсотках:

алюмінієвий порошок

7

М1Х2

3

М2СО3

1,5

хлорид цинк-амонію

3,5

SiO2

6

негашене вапно

79.

6. Горюча суміш за п. 1, яка відрізняється тим, що складові рідкої фази присутні у наступних масових відсотках:

принаймні одна карбонова кислота або принаймні один ангідрид карбонової кислоти, або принаймні один її складний ефір, або амід

15-22

метилцелюлоза

25-35

формальдегід

3-7

і решту до 100 % cкладає вода.

7. Горюча суміш за п. 6, яка відрізняється тим, що складові рідкої фази присутні у наступних масових відсотках:

принаймні одна карбонова кислота або принаймні один ангідрид карбонової кислоти, або принаймні один її складний ефір, або амід

17

метилцелюлоза

29

формальдегід

5

і решту до 100 % cкладає вода.

8. Горюча суміш за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що М1 і М2 вибрані з групи, що складається з Fe, Cu, Zn; принаймні одна карбонова кислота або принаймні одна з її похідних вибрана з групи, що складається з карбонових кислот С1-С3 або їх похідних; і що метилцелюлоза вибрана з групи, що складається з желатину й калусу.

9. Горюча суміш за п. 8, яка відрізняється тим, що М1 і М2 являють собою Zn; метилцелюлоза являє собою калус.

10. Горюча суміш за будь-яким з пп. 1, 6-8, яка відрізняється тим, що у рідкій фазі присутні дві карбонові кислоти: карбонова кислота С1 і карбонова кислота С2.

11. Горюча суміш за будь-яким з пп. 1, 4-5 і 9, яка відрізняється тим, що М1Х2 у твердій фазі складається з суміші ZnCl2 і ZnBr2.

12. Горюча суміш за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що додатково містить кокс або етиловий спирт як добавки.

13. Паливо, яке відрізняється тим, що містить горючу суміш за будь-яким з попередніх пунктів, яка герметично закрита у контейнері.

14. Паливо за п. 13, яке відрізняється тим, що герметично закритий контейнер виготовлений з полімерного матеріалу.

15. Паливо за п. 14, яке відрізняється тим, що герметично закритий контейнер виготовлений з полівінілхлориду.

16. Паливо за п. 13, яке відрізняється тим, що герметично закритий контейнер містить перегородку, яка відділяє рідку фаза від твердої фази, і тим, що перегородка у контакті з кислотами з рідкої фази виконана з можливістю повільно розкладатися і робити можливим поступове змішування рідкої і твердої фаз і, таким чином, з поступовим утворенням водню всередині контейнера.

17. Паливо за п. 13, яке відрізняється тим, що герметично закритий контейнер покритий на внутрішньому боці ізолятором.

18. Паливо за п. 17, яке відрізняється тим, що теплоізолятор являє собою клей на основі смоли.

19. Паливо за п. 13, яке відрізняється тим, що одна третина герметично закритого контейнера заповнена рідкою і твердою фазами, а решта у дві третини служить для прийому утвореного водню.

20. Спосіб виробництва енергії на теплоелектроцентралях, який відрізняється тим, що у піч теплоелектроцентралей завантажують паливо за одним з пунктів 13-19.

21. Спосіб виробництва енергії на теплоелектроцентралях за п. 20, який відрізняється тим, що паливом за одним з пунктів 13-19 замінюють до 50 % потрібного вугілля.

22. Спосіб виробництва енергії на теплоелектроцентралях за п. 20, який відрізняється тим, що паливом за одним з пунктів 13-19 замінюють до 60 % потрібного вугілля.

23.Спосіб виробництва енергії на теплоелектроцентралях за п. 20, який відрізняється тим, що паливом за одним з пунктів 13-19 замінюють до 70 % потрібного вугілля.

24. Спосіб виробництва енергії на теплоелектроцентралях за п. 20, який відрізняється тим, що паливом за одним з пунктів 13-19 замінюють усе потрібне вугілля.

25. Спосіб виробництва енергії на теплоелектроцентралях за п. 20, який відрізняється тим, що 1 кілограмом палива за одним з пунктів 13-19 замінюють 15 кг лігніту або 4-5 кг коксу.

26. Спосіб виробництва енергії на теплоелектроцентралях за п. 20, який відрізняється тим, що при використанні палива за одним з пунктів 13-19 викиди СО2 скорочують на величину до 75 %.

Текст

Реферат: Пропонується нова горюча суміш і паливо, яка (яке) при горінні вивільнює енергію, у 15 разів більшу за енергію лігніту й у 4-5 разів більшу за енергію коксу. Горюча суміш складається з 1 твердої і рідкої фаз, причому тверда фаза містить: алюмінієвий порошок, принаймні один М Х2, 1 де Μ може бути будь-яким металом у стані окислення +2, а X може бути будь-яким галогеном; 2 2 Μ СО3, де М може бути будь-яким металом у стані окислення +2, хлорид цинк-амонію, SiO2 у вигляді кварцового піску і негашене вапно; а рідка фаза містить: принаймні одну карбонову кислоту С1-С6, або принаймні один ангідрид згаданої карбонової кислоти, або принаймні один її складний ефір, або амід; метилцелюлозу і формальдегід або його розчин, що є на ринку, формалін; і воду. Паливо виготовляється, коли горюча суміш герметично закрита у контейнері. Крім того, пропонуються спосіб виробництва енергії і використання винайденого палива. UA 107033 C2 (12) UA 107033 C2 UA 107033 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Винахід належить до палива і горючої суміші на основі утворення водню, що може використовуватися як заміна викопним паливам на теплоелектроцентралях (ТЕЦ). Саме той факт, що винахід дозволяє замінити викопні палива, домислює, що зменшуються викиди шкідливих відпрацьованих газів, подібних до CO 2. Однак винахід має додаткову властивість: він зв'язує CO2, що утворений через спалення частини вугілля, що не замінюється. Крім того, завдяки цьому винаходу можна значно зменшити кількість пилу, утворюваного як побічний продукт процесу згоряння вугілля на ТЕЦ. ТЕХНІЧНА ЗАДАЧА Винахід головним чином направлений на приготування альтернативного палива для ТЕЦ, здатного замінити більшу частину вугілля, потрібного для виробництва такої самої кількості електричної енергії, що б скоротило витрати на видобування вугілля і його транспортування до ТЕЦ. Ще одна мета винаходу стосується актуальної проблеми, пов'язаної виробництвом електричної енергії на ТЕЦ, а саме: великих викидів парникових газів унаслідок неповного згоряння вугілля. Згадані технічні задачі вирішуються тим, що приготована горюча суміш, що складається з твердої фази і рідкої фази, причому горюча суміш зберігається у повітронепроникному контейнері таким чином, що перегородка контейнера відділяє тверду фазу від рідкої фази, причому в процесі зберігання перегородка у контакті з рідкою фазою поступова розкладається і таким чином уможливлює поступове змішування рідкої і твердої фаз, яке у свою чергу ініціює хімічні реакції, швидкості призводять до утворення водню, який згоряє у печі ТЕЦ. ВІДОМИЙ РІВЕНЬ ТЕХНІКИ Наскільки відомо заявникові, подібного палива, яке на основі схожих принципів можна використовувати як паливо-заміну на ТЕЦ, немає. Докладено чимало зусиль, щоб вирішити задачу виробництва водню на ТЕЦ, після якого водень відбирається з печі і зберігається або використовується на окремій станції, яка разом із ТЕЦ спільно виробляє електроенергію. Однак усе, чого досягли усі ці зусилля, - це принципи газифікації водяної пари, при якій пара подається до печі, і при якій у твердій і газоподібній фазах мають місце наступні хімічні реакції: у твердій фазі: 1 часткове окислення С + /2 О2 = СО згоряння С + О2 = CO2 газифікація С + Н2О = СО + Н2 1 реакція Будуа СО + /2 О2 = CO2 гідрогенізація С + 2Н2 = СН4 у рідкій фазі: 1 часткове окислення СО + /2 О2 = CO2 відхід води СО + Н2О = CO2 + Н2 метанізація СО + 3Н2 = СН4 + Н2О 1 окислення водню /2 О2 + Н2 = Н2О Винахід включає усі ці реакції, особливо з огляду на той факт, що вода при високій температурі печі ТЕЦ вступає у контакт з вугіллям, і тому ці реакції неминучі. Однак згаданий процес - це лише маленька частка пропонованого процесу, який уможливлює як виробництво водню, так і його використання in situ (на місці - лат.) (без транспортування і зберігання). З іншого боку, у документі US7014834 описується використання негашеного й (або) гашеного вапна для поглинання викидів CO 2 з ТЕЦ. Відповідно до зазначеного документу, основні хімічні реакції, що демонструють хімізм поглинання CO2, є такими: С + Н2О = СО + Н2 Н2О + СО = CO2 + Н2 СаО + CO2 = СаСО3 у підсумку: С + 2Н2О + СаО = СаСО3 + 2Н2 У твердій фазі горючої суміші винахід передбачає як один з компонентів негашене вапно, тому відповідно до винаходу мають місце і реакції відділення CO2. Втім винахід передбачає багатобічну роль негашеного вапна, тобто, негашене вапно служить не лише й не виключно для зв'язування CO2, а ще й для виробництва Н2, а також бере участь в інших реакціях - тих, що підсилюють горючі властивості горючої суміші. СТИСЛИЙ ОПИС ВИНАХОДУ Перед тим, як описувати сутність винаходу, доцільно дати визначення термінам, які за відсутності застереження щодо іншого вживатимуться виключно у значенні, наданому їм у цьому документі. Пропонована горюча суміш - це суміш, що складається з твердої і рідкої фаз. Кожна з цих фаз складається з кількох компонентів. Усі компоненти будуть перелічені нижче. 1 UA 107033 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Винайдене паливо - це горюча суміш у повітронепроникному контейнері з доданим ізолятором або без нього. Характеристики контейнера і взаємовідносини і положення твердої і рідкої фаз горючої фази всередині контейнера будуть докладніше описані нижче. Контейнер розглядається як частина палива, оскільки він обов'язково виготовлений з горючого матеріалу і, відтак, у печі відповідно до винаходу бере на себе роль ініціатора горіння. Через реакції горючої суміші виробляється водень, який скопичується в контейнері. Контейнер у печі горить й у такий спосіб ініціює горіння водню. У разі використання ізолятора він має бути з горючого матеріалу. Ізолятор допомагає утримувати водень всередині контейнера шляхом зв'язування водню. З іншого боку, ізолятор у печі стимулює горіння контейнера і, таким чином, допомагає ініціювати горіння водню і може сам розглядатися як частина палива. Отже, пропонується нова горюча суміш, яка при горінні вивільнює енергію, у 15 разів більшу за енергію лігніту й у 4-5 разів більшу за енергію коксу. Щоб уможливити це, горюча суміш має бути герметично закрита у контейнері. Контейнер може мати перегородку, яка відвертає безпосередній контакт між твердою фазою і рідкою речовиною горючої суміші, але перегородка у контакті з кислотною складовою рідкої фази поступово розкладається, таким чином, уможливлюючи контакт між рідкою і твердою фазами горючої суміші, і фактично діє як ініціатор/запальник хімічних реакцій, які призводять до утворення водню. Оскільки контейнер повітронепроникний, утворений водень залишається всередині. В одному варіанті здійснення винаходу на внутрішньому боці контейнера ізолятор має покриття і зв'язує молекули водню, щоб запобігти будь-якому витіканню водню з повітронепроникного контейнера, а у фазі горіння у печі ізолятор і контейнер, які самі є горючими матеріали, запалюють водень в окислювальній атмосфері печі котла. Прикладами такого ізолятора служать клеї на основі смоли або подібні матеріали. Контейнер виготовлений з полімерного матеріалу, переважно, з полівінілхлориду через його добрі горючі властивості. На додаток до горючої суміші, пропонується також паливо і способи використання палива у печах ТЕЦ або в промислових печах або у печах центрального опалювання. Докладно описані горюча суміш і паливо для виробництва енергії на ТЕЦ. Горючі суміші і палива для промислових печей регулюють за допомогою стандартних способів, які мають бути відомими фахівцеві з середньою кваліфікацією у цій галузі. ДОКЛАДНИЙ ОПИС ВИНАХОДУ Згадана горюча суміш, що може використовуватися на ТЕЦ як паливо, що замінює частину потрібного вугілля, складається з твердої фази і рідкої фаз, причому тверда фаза містить: 1 1 алюмінієвий порошок, принаймні один М Х2, де М може бути будь-яким металом у стані 2 2 окислення +2, а X може бути будь-яким галогеном, М CO3, де М може бути будь-яким металом у стані окислення +2, хлорид цинк-амонію, SіО2 у вигляді кварцового піску і негашене вапно; а рідка фаза містить: принаймні одну карбонову кислоту С1-С6, або принаймні один ангідрид згаданої карбонової кислоти, або принаймні один її складний ефір або амід; метилцелюлозу і формальдегід або його розчин, що є на ринку, - формалін; і воду. Присутність води буде зрозумілою фахівцеві у цій галузі, оскільки рідка фаза виготовлена з водних розчинів зазначених хімічних сполук. З цієї причини відсотки води у рідкій фазі не потребують пояснень і не згадуватимуться ізнову. Щодо масових відсотків твердої і рідкої фаз у горючій суміші, відсоток твердої фази у суміші, відповідно до винаходу, може варіювати від 32 до 46 мас. %, а відсоток рідкої фази - від 54 до 68 мас. %. Відповідно до одного варіанту здійснення винаходу, частка твердої фази у суміші варіює між 36 і 42 мас. %, а відсоток рідкої фази - між 58 і 64 мас. %. У прикладі одного з шляхів здійснення винаходу, наведеному у цій патентній заявці, частка твердої фази у суміші складає 39 мас, а частка рідкої фази - 61 мас. %. У вищезазначених масових відсотках твердої фази зазначені складові твердої фази присутні у твердій фазі у наступних масових відсотках: алюмінієвий порошок 3-10 % 1 М Х2 1-4 % 1 М Х2 1-3 % хлорид цинк-амонію 2-5 % SiO2 3-8 % негашене вапно 70-90 % Відповідно до одного з переважніших варіант здійснення, складові твердої фази присутні у твердій фазі у наступних масових відсотках: алюмінієвий порошок 5-8 % 1 М Х2 2-4 % 2 М СО3 1-2 % 2 UA 107033 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 хлорид цинк-амонію 3-5 % SiO2 4-7 % негашене вапно 74-85 % причому для потреб використання винайденого палива як паливо, що замінює вугілля на ТЕЦ, вищезазначені складові твердої фази присутні у твердій фазі у наступних масових відсотках: алюмінієвий порошок 7% 1 М Х2 3% 2 М СО3 1,5 % хлорид цинк-амонію 3,5 % SiO2 6% негашене вапно 79 % Що стосується рідкої фази і її складових і частки цих складових, у рідкій фазі вони присутні у наступних масових відсотках: принаймні одна карбонова кислота або принаймні один ангідрид карбонової кислоти, або принаймні один її складний ефір або амід можуть бути присутніми в межах 10-27 %; метилцелюлоза може бути присутньою у межах 20-40 %, а формальдегід або його розчин, що є на ринку, - формалін, можуть бути присутніми в межах 1-10 %. Те, що решту до 100 % складає вода, не потребують пояснень. Відповідно до одного з варіантів здійснення винаходу, складові рідкої фази присутні у наступних масових відсотках: принаймні одна карбонова кислота або принаймні один ангідрид карбонової кислоти, або принаймні один її складний ефір або амід присутні у межах 5-22 %; метилцелюлоза присутня у межах 25-35 %; формальдегід або його розчин, що є на ринку, - формалін присутній у межах 3-7 %. У цьому випадку решту до 100 % складає вода. Причому в описаному прикладі здійснення винаходу рідка фаза використовувалася при наступних масових відсотках складових: принаймні одна карбонова кислота або принаймні один ангідрид карбонової кислоти, або принаймні один її складний ефір або амід була присутня або був присутній у масовій частці 17 %; метилцелюлоза присутня у масовій частці 29 %; і формальдегід або його розчин, що є на ринку, - формалін присутній у масовій частці 5 %; причому решту до 100 % складала вода. 1 2 Щодо іншого, М і М з вищеописаної горючої суміші або, точніше, з вищеописаної твердої фази вибираються, відповідно до одного варіанту винаходу, серед Fе, Сu, Zn. З іншого боку, відповідно до того самого варіанту, принаймні одна карбонова кислота або принаймні одна з її похідних вибирається з групи, складеної з карбонової кислоти С 1-С3 або її похідної, а метилцелюлоза вибирається з групи, складеної з. желатину й калусу. При використанні палива на ТЕЦ відповідно до винаходу як заміну для вугілля, що ніяким чином не повинне розглядатися як обмежувальний чинник і що, відтак, не обмежує об'єм і 1 2 1 предмет, що мають захищатися формулою винаходу, М і М - це Zn, тоді М Х2 представляє суміш ZnCl2 і ZnBr2. Схожим чином, при вищезазначеному використанні палива метилцелюлоза представляє собою калус, й у рідкій фазі присутні дві карбоновій кислоти, а саме: карбонова кислота С1, відома як мурашина кислота, і карбонова кислота С2, відома як оцтова кислота. Для того, щоб покращити горючі властивості палива, до горючої суміші можуть додаватися кокс або етиловий спирт, причому кокс додається до твердої фази, а етиловий спирт - до рідкої фази. Ще однією ознакою винаходу є спосіб, що пропонується для виробництва енергії на ТЕЦ із заміною принаймні частки вугілля вищеописаним паливом. Винайдене паливом може заміняти більш ніж 50 % потрібного вугілля. Відповідно до винаходу, може замінятися до 60 % потрібного вугілля, а при деяких модифікаціях і до 100 %, головним чином, за рахунок матеріалу, з якого зроблені печі ТЕЦ. Відсотки, вказані у цьому параграфі, можуть відноситися до об'ємних або будь-яких інших часток. За своєю теплотворною здатністю 1 кг винайденого палива замінює 15 кг лігніту 4-5 кг коксу. Крім того, при використанні пропонованого способу викиди CO 2 можна скоротити на величину до 75 %. Наступним предметом винаходу є використання описаного палива як заміну/альтернативне паливо на ТЕЦ. При використанні палива, про яке йдеться, горюча суміш або її певні складові зв'язують шкідливі відпрацьовані гази, утворені при згорянні вугілля на ТЕЦ. Головним чином, це стосується зв'язування CO2. 3 UA 107033 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Задачею ізолятора, яким покритий внутрішній бік контейнера, є збирання водню й активація процесу згоряння. За допомогою метилцелюлози ізолятор не дозволяє водню витікати з контейнера. Метилцелюлоза може представляти собою желатин або калус або будь-яка інша метилцелюлоза, що випускається промисловістю. Винахід може використовуватися у будь-яких печах, що працюють на твердому паливі, включаючи на додаток до ТЕЦ промислові печі і печі центрального опалювання різної потужності, за умови, що мінімальна робоча температура печі не нижче 350 °C. Після того як пропоноване паливо подається у піч, як продукт згоряння утворюються солі алюмінату кальцію 3СаО Аl2О3 разом із вивільненням З молекул водню у вигляді бульбашок. Реакції між кварцовим піском, вапном і водою призводять до утворення гідросилікату кальцію пермолитного типу. Сірка, необхідна для утворення пермоліту, присутня у вугіллі як забруднююча домішка. Повітронепроникний контейнер виконую функцію збирання водню з цих реакцій, а також діє як "запал" у момент, коли паливо подається до печі. Так само, як водень горить із полум'ям в атмосфері кисню, кисень може горіти із полум'ям в атмосфері водню. Якщо змішати два об'єми водню й один об'єм кисню (вибухонебезпечний газ), суміш при підпаленні вибухне. Відповідно, пропонується утворення гідросилікату кальцію пермолитного типу з кварцового піску, вапна, види і сірки з вугілля, який при горінні вилучає кисень і, таким чином, запобігає утворенню вибухонебезпечного газу. Алюміній присутній у твердій фазі горючої суміші у вигляді алюмінієвого порошку високої чистоти. "Висока чистота" означає, що він містить принаймні 90 % алюмінію. Найкращі результаті досягнуті при використанні алюмінію, мінімальна питома площа поверхні якого за 2 Блейном (Blaine) дорівнює 7000 см /г. Відповідно до одного переважного варіанту здійснення 3 винаходу, об'ємна маса алюмінієвого порошку насипом має бути приблизно 0,15 кг/дм . Один кілограм водню вивільняє при згорянні 143146 кДж/кг, а нове винайдене паливо вивільняє при згорянні водню 95690 кДж/кг, тобто, 67 % енергії при згорянні чистого водню. Така висока корисність обумовлена тим фактом, що водень вже горить у паливі - іншими словами, водень вже горить всередині контейнера, де складові горючої суміші у контейнері утворюють атмосферу окислення, потрібну для горіння водню. Горіння палива відповідно до винаходу протікає у 4 стадії: а) На першій стадії водень утворюється як результат реакцій між складовими рідкої і твердої фаз горючої суміші. Водень утримується всередині палива, оскільки він не може витікати з контейнера. Водень підпалюється у своєму контейнері за допомогою зазначеного контейнера й ізолятора, обидва з яких є горючими речовинами. b) Горіння чистого водню у безпосередній близькості суміші, з якої водень вийшов як результат високої температури, розвиненої у печі ТЕЦ (1000 °C), викликає прискорене відділення водню з води, що міститься у горючій суміші. с) Після закінчення процесу відділення водню відбувається горіння солей алюмінатів й інших горючих силікатних складових у суміші. d) Незалежно від того, яким чином паливо використовується у процесі згоряння, негорюча частина суміші (оксид кальцію або негашене вапно), проходячи через топкові гази, що виходять, у трубі ТЕЦ або інших станцій, додатково очищує шкідливі гази, зв'язуючи їх. У такий спосіб у значній мірі очищуються до 75 % топкових газів, що виходять, завдяки чому вони перетворюються на екологічно прийнятні. Процес виготовлення пропонованого контейнера здійснюють наступним чином: а) Два валки, що взаємно торкаються один одного, мають на собі канавки шириною 2 мм і глибиною 1 мм, поміщених навпроти одна одної. Тобто, якщо нижній валок має канавки у поздовжньому напрямку, канавки на верхньому валкові розміщені так, що коли за допомогою струму ними прорізують подвійну фольгу на оболонці, одержують вирізані квадрати/прямокутники, які утримують всередині вміст виробленого водню. Простір всередині контейнера має бути більшим на дві третини вмісту - горючої суміші всередині контейнера, щоб створити простір для збирання водню, який будуть виробляти горючою сумішшю у гранулі. b) Через певний час, точніше, за кілька годин горючою сумішшю вироблять достатньо водню, щоб гранула виглядала надутою. На цій стадії вона готова для використання, тобто, для спалювання. При температурах вище 300 °C пластиковий контейнер горить і забезпечує рівномірне вивільнення водню з палива і його згоряння, а кисень з води зв'язується зі складовими горючої суміші, причому в процесі утворюється гідросилікату кальцію пермолитного типу, який запобігає утворенню вибухонебезпечного газу. Що стосується карбонату цинку (ZnСО3) у безводній формі, він зустрічається у вигляді білого порошку, який практично не розчинний у воді. Однак як виріб, що серійно випускається, від 4 UA 107033 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 продається у гідратованому вигляді як основний карбонат цинку (2ZnСО 3×3Zn(ОН)2). Саме основний карбонат цинку і використовується у винаході. Основні реакції складових твердої фази з гашеним вапном, Са(ОН) 2, одержаним при контакті негашеного вапна, СаО, з водою з рідкої фази горючої суміші, на основі яких відповідно до винаходу одержується водень, є наступними: 1. 2Аl + 3Са(ОН)2 = 3СаОхАl2О3 + 3Н2 2. 2Аl + Са(ОН)2 + 6Н2О = Са(Аl(ОН)4)2 + 3Н2 3. 7ZnВr2 + Са(ОН)2 + 6Н2О = 7ZnО + 7Вr2 + 7Н2 або 14НВr 4. 2ZnСO3 + 3Са(ОН)2 + = 2ZnО2 + 2СаСO3 + 2СаО + 3Н2 5. (2ZnСO3x3Zn(ОН)2) + 2Са(ОН)2 = 6ZnО2 + СаСО3 + СаО + 5Н2 6. 2ZnСl2x2NH4СІ + 2Са(ОН)2 + 2Н2О = 2ZnО + 2NH4ОН + 2СаО + 3Н2+2Сl2 Слід відзначити, що інші частина СаО у контакті з водою перетворюється на гідратоване вапно Са(ОН)2 + 6Н2О, яке з алюмінієм починає реакцію, перелічену під номером 2 вище. З іншого боку, основні хімічні реакції процесу між складовими рідкої фази горючої суміші і Са(ОН)2, через які утворюються водень, є наступними: 7. 2НСООН + 2Са(ОН)2 + 2Н2О =3СаО + 2СО2 + 6Н2 8. СН3ОН + Са(ОН)2 = СаСО3 + 3Н2 9. НСНО + Са(ОН)2 + = СаСО3 + 3Н2 Після того, як паливний контейнер загорівся, відбуваються наступні реакції: 10. С + Н2О = СО + Н2 11. Н2О + СО = СО2 + Н2 12. СаО + СО2 = СаСО3 Підсумовуючи: С + 2Н2О + СаО = СаСО3+2Н2 Взагалі, СаО одержується з гідроксиду кальцію Са(ОН) 2, який втрачає воду через нагрівання, а С - вуглець з вугілля. Отже, відповідно до винаходу, водень одержується не лише всередині палива, але й через реакцію газифікації водяної пари. Відповідальної для виробництво водню через реакцію газифікації водяної пари є вода з палива, тобто, горючої суміші, і волога з вугілля. Нижча теплота згоряння вугілля коливається від 29310 кДж/кг для антрациту до 12 250 кДж/кг для лігніту. Говорячи мовою теплотворної здатності, щоб замінити 50 % вугільної маси, 3 3 розрахованою на основі 1000 кг, необхідні 1250 нм водню для лігніту і 521 нм для антрациту. При перетворенні на масу, це становить 110 кг водню для лігніту і 42,7 кг водню для антрациту. Отже, 1000 кг антрациту дають тепла стільки, скільки 500 кг лігніту та 110 кілограмами водню, або - у другому випадку - 500 кг антрациту та 42,7 кілограмами водню. Іншими словами, 8 масових відсотків винайденого палива замінюють приблизно принаймні 50 масових відсотків вугілля. Крім того, якщо припустити, що за своїм складом антрацит є 100 %-м вуглецем, відношення вуглець/водень для суміші 500 кг вугілля й 110 кг водню дорівнює С:Н = 1:1,32. Відношення вуглецю до водню є одним з ключових енергетичних й екологічних показників. Для природного газу це відношення складає С:Н = 1:4, для бензину С:Н = 1:2. У цьому відношенні чим більша частка вуглецю, тим більший вплив на довкілля, оскільки згорянням утворюються більші кількості диоксиду вуглецю. Тому пропонована горюча суміш або паливо приготована або приготовані таким чином, щоб зменшити екологічні ризики на основі реакції, переліченої під номером 12 вище. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Горюча суміш, що включає тверду фазу і рідку фазу, яка відрізняється тим, що тверда фаза містить: алюмінієвий порошок, 1 1 принаймні один М Х2, де М може бути будь-яким металом у стані окислення +2, а X - будь-яким галогеном, 2 2 М СО3, де Μ може бути будь-яким металом у стані окислення +2, хлорид цинк-амонію, SiO2 й негашене вапно, а рідка фаза містить: принаймні одну карбонову кислоту С1-С6 або принаймні один ангідрид зазначеної карбонової кислоти, або принаймні один її складний ефір, або амід, метилцелюлозу й формальдегід, тобто його розчин, що є на ринку, - формалін, 5 UA 107033 C2 5 10 15 20 25 і воду, причому частка твердої фази у суміші знаходиться між 32 і 46 мас. %, а частка рідкої фази - між 54 і 68 мас. %, причому складові твердої фази присутні у наступних масових відсотках: алюмінієвий порошок 3-10 1 М Х2 1-4 2 M CO3 1-3 хлорид цинк-амонію 2-5 SiO2 3-8 негашене вапно 70-90, а складові рідкої фази присутні у наступних масових відсотках: принаймні одна карбонова кислота або принаймні один ангідрид карбонової кислоти, або принаймні один її складний ефір, або амід 10-27 метилцелюлоза 20-40 формальдегід 1-10 і решту до 100 % cкладає вода. 2. Горюча суміш за п. 1, яка відрізняється тим, що частка твердої фази у суміші знаходиться між 36 і 42 мас. %, а частка рідкої фази - між 58 і 64 мас. %. 3. Горюча суміш за п. 1, яка відрізняється тим, що частка твердої фази у суміші становить 39 мас. %, а частка рідкої фази - 61 мас. %. 4. Горюча суміш за п. 1, яка відрізняється тим, що складові твердої фази присутні у наступних масових відсотках: алюмінієвий порошок 5-8 1 М Х2 2-4 2 М СО3 1-2 хлорид цинк-амонію 3-5 SiO2 4-7 негашене вапно 74-85. 5. Горюча суміш за п. 4, яка відрізняється тим, що складові твердої фази присутні у наступних масових відсотках: алюмінієвий порошок 7 1 М Х2 3 2 М СО3 1,5 хлорид цинк-амонію 3,5 SiO2 6 негашене вапно 79. 6. Горюча суміш за п. 1, яка відрізняється тим, що складові рідкої фази присутні у наступних масових відсотках: принаймні одна карбонова кислота або принаймні один ангідрид карбонової кислоти, або принаймні один її складний ефір, або амід 15-22 метилцелюлоза 25-35 формальдегід 3-7 і решту до 100 % cкладає вода. 7. Горюча суміш за п. 6, яка відрізняється тим, що складові рідкої фази присутні у наступних масових відсотках: принаймні одна карбонова кислота або принаймні один ангідрид карбонової кислоти, або принаймні один її складний ефір, або амід 17 метилцелюлоза 29 формальдегід 5 і решту до 100 % cкладає вода. 1 2 8. Горюча суміш за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що М і М вибрані з групи, що складається з Fe, Cu, Zn; принаймні одна карбонова кислота або принаймні одна з її похідних вибрана з групи, що складається з карбонових кислот С 1-С3 або їх похідних; і що метилцелюлоза вибрана з групи, що складається з желатину й калусу. 1 2 9. Горюча суміш за п. 8, яка відрізняється тим, що М і М являють собою Zn; метилцелюлоза являє собою калус. 10. Горюча суміш за будь-яким з пп. 1, 6-8, яка відрізняється тим, що у рідкій фазі присутні дві карбонові кислоти: карбонова кислота С1 і карбонова кислота С2. 1 11. Горюча суміш за будь-яким з пп. 1, 4-5 і 9, яка відрізняється тим, що М Х2 у твердій фазі складається з суміші ZnCl2 і ZnBr2. 6 UA 107033 C2 5 10 15 20 25 30 12. Горюча суміш за одним з попередніх пунктів, яка відрізняється тим, що додатково містить кокс або етиловий спирт як добавки. 13. Паливо, яке відрізняється тим, що містить горючу суміш за будь-яким з попередніх пунктів, яка герметично закрита у контейнері. 14. Паливо за п. 13, яке відрізняється тим, що герметично закритий контейнер виготовлений з полімерного матеріалу. 15. Паливо за п. 14, яке відрізняється тим, що герметично закритий контейнер виготовлений з полівінілхлориду. 16. Паливо за п. 13, яке відрізняється тим, що герметично закритий контейнер містить перегородку, яка відділяє рідку фаза від твердої фази, і тим, що перегородка у контакті з кислотами з рідкої фази виконана з можливістю повільно розкладатися і робити можливим поступове змішування рідкої і твердої фаз і, таким чином, з поступовим утворенням водню всередині контейнера. 17. Паливо за п. 13, яке відрізняється тим, що герметично закритий контейнер покритий на внутрішньому боці ізолятором. 18. Паливо за п. 17, яке відрізняється тим, що теплоізолятор являє собою клей на основі смоли. 19. Паливо за п. 13, яке відрізняється тим, що одна третина герметично закритого контейнера заповнена рідкою і твердою фазами, а решта у дві третини служить для прийому утвореного водню. 20. Спосіб виробництва енергії на теплоелектроцентралях, який відрізняється тим, що у піч теплоелектроцентралей завантажують паливо за одним з пунктів 13-19. 21. Спосіб виробництва енергії на теплоелектроцентралях за п. 20, який відрізняється тим, що паливом за одним з пунктів 13-19 замінюють до 50 % потрібного вугілля. 22. Спосіб виробництва енергії на теплоелектроцентралях за п. 20, який відрізняється тим, що паливом за одним з пунктів 13-19 замінюють до 60 % потрібного вугілля. 23. Спосіб виробництва енергії на теплоелектроцентралях за п. 20, який відрізняється тим, що паливом за одним з пунктів 13-19 замінюють до 70 % потрібного вугілля. 24. Спосіб виробництва енергії на теплоелектроцентралях за п. 20, який відрізняється тим, що паливом за одним з пунктів 13-19 замінюють усе потрібне вугілля. 25. Спосіб виробництва енергії на теплоелектроцентралях за п. 20, який відрізняється тим, що 1 кілограмом палива за одним з пунктів 13-19 замінюють 15 кг лігніту або 4-5 кг коксу. 26. Спосіб виробництва енергії на теплоелектроцентралях за п. 20, який відрізняється тим, що при використанні палива за одним з пунктів 13-19 викиди СО2 скорочують на величину до 75 %. 35 Комп’ютерна верстка М. Шамоніна 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 7

Дивитися

Додаткова інформація

Автори англійською

Cosic, Drago

Автори російською

Косик Драго

МПК / Мітки

МПК: C01B 3/08, C10L 7/00, C10L 5/38, C10L 8/00

Мітки: промислових, печах, центрального, теплоелектроцентралях, опалювання, палива, заміни, викопного, суміш, горюча, паливо

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/9-107033-palivo-i-goryucha-sumish-dlya-zamini-vikopnogo-paliva-na-teploelektrocentralyakh-u-promislovikh-pechakh-i-pechakh-centralnogo-opalyuvannya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Паливо і горюча суміш для заміни викопного палива на теплоелектроцентралях, у промислових печах і печах центрального опалювання</a>

Подібні патенти