ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ
FUEL COMPOSITION

Изобретение относится к топливно-энергетической промышленности, а именно, к топливной угольной смеси. Изобретение предназначено в качестве альтернативы стандартным видам топлива, применяемым как в энергетике, так и в коммунально-бытовой сфере.
Известно топливо под названием «ТОПЛИВО ДЛЯ КОТЕЛЬНОЙ ТОКОШ» по патенту № 2553998 (МПК C10L 1/04, C10L 1/10, C10L 1/18, C10L 10/00). Данное топливо состоит из: углеродсодержащих соединений органического и минерального происхождения, в качестве углеродсодержащего соединения органического происхождения содержит смесь нефтешлама и карбоксилата натрия в соотношении 1:(1-3), а в качестве углеродсодержащего соединения минерального происхождения - угольную пыль, при следующем соотношении компонентов, мас.%: смесь нефтешлама и карбоксилата натрия 40-50, угольная пыль - остальное.
Известна также «ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ» по патенту № 2547902 (МПК C10L 1/04, C10L 9/10, C10L 10/00). Данная топливная композиция состоит из: карбоксилата натрия и углеродсодержащего соединения, отличающаяся тем, что в ее состав в качестве углеродсодержащего соединения входит угольная пыль при следующем соотношении компонентов, мас.%: смесь нефтешлама и карбоксилата натрия 40-50, угольная пыль - остальное.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков аналогом к заявленному изобретению (прототипом) является «ТОПЛИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ КОТЕЛЬНОЙ» по патенту № 2541322 (МПК C10L 1/08, C10L 1/04). Топливная композиция для котельной по названному патенту содержит нефтешлам и углеродсодержащий компонент минерального происхождения - угольную пыль. В качестве нефтешлама использован текучий кек, содержащий 40-65% масс воды. Содержание компонентов в композиции следующее, мас.%:
Текучий кек
50-70
Угольная пыль
до 100%
Таким образом, одним из основных компонентов предлагаемой топливной композиции для котельных является текучий кек, являющийся отходом производства промысловой подготовки нефти. Нефтешлам собирается на заключительной стадии подготовки нефти и очистки сточных вод. Для отделения воды нефтешлам отправляется на флотаторы. Текучий кек образуется из пены флотаторов и является нефтешламом с большим содержанием нефти при меньшем извлечении жидкости. Полученный кек в результате центрифугирования содержит 40-65 мас.% воды, 3-5 мас.% механических примесей, остальное - нефтепродукты. Доля смол, асфальтенов и высокомолекулярных парафинов составляет 15 мас.%. Содержание в топливной композиции текучего кека обеспечивает устойчивую топливную эмульсию, повышает ее стабильность при сохранении высокими таких технических показателей, как теплота сгорания и высокая стабильность топлива. Вторым компонентом предлагаемой топливной композиции является угольная пыль, являющаяся отходом следующих стадий добычи угля: бурение шурфов, взрывные работы, отбойка угля комбайнами, погрузка и транспортировка угля. Угольная пыль обеспечивает высокую теплоту сгорания, устойчивую стабильность, низкое содержание серы и снижение коррозионности.
Задача, которую поставил перед собой разработчик новой топливной композиции, состояла в получении низкозатратной топливной смеси, обладающей свойствами для использования в энергетической сфере. Технический результат, достигнутый в процессе решения поставленной перед разработчиком задачи, заключается в разработке топливной композиции, включающей низкокалорийные материалы, которая подходит для использования в энергетической сфере.
Сущность заявленного изобретения состоит в том, что топливная композиция, состоящая из смеси шихты и катализатора, причем катализатор и шихта взяты в массовом соотношении 1:100, где шихта содержит материал углеродосодержащий в виде сыпучего порошкообразного графита искусственного с размерным рядом 0-2 мм, с содержанием влаги не более 10%, с содержанием углерода не менее 60%, с содержанием серы не более 1,5%, зольностью не более 40% и низшей теплотой сгорания Qi r> 5700 ккал/кг, шламоконцентрат, шлам, штыб, и угольную пыль с размером частиц 0-0,1мм, при следующем содержании, мас.%:
материал углеродосодержащий
шламоконцентрат, шлам, штыб,
от 10 до 50 %
угольная пыль
остальное до 100 %
При этом применён катализатор на основе модифицированного полититаната калия (МПТК) в виде субмикроразмерного порошка. А в качестве шлама применён антрацитовый шлам. В свою очередь в качестве штыба применён антрацитовый штыб. А в качестве угольной пыли применена антрацитовая угольная пыль.
Топливная композиция, в данном конкретном примере исполнения, состоит из:
- материала углеродосодержащего (МУ) представляющего собой сыпучую форму порошкообразного продукта, с высоким содержанием углерода, имеющего классификацию по коду ТН ВЭД 3801 10 000 0 «графиты искусственные», с размерным рядом 0-2мм, с содержанием влаги не более 10%, содержанием углерода не менее 60% и серы не более 1,5%, зольностью не более 40,0 %, и низшей теплотой сгорания Qir  > 5700 ккал/кг;
- антрацитового штыба (АШ), с размерным рядом 0-6мм, содержанием влаги не более 10%, содержанием углерода не менее 60% и серы не более 2%, зольностью не более 25,0 %, и низшей теплотой сгорания Qir > 5300 ккал/кг;
- шлама антрацитового и шламоконцентрата антрацитового, с размерным рядом 0-3 мм, причем шламоконцентрат и шлам обладают низшей теплотой сгорания Qir < 4000-4800 ккал/кг, зольностью от 20-40% и содержанием влаги Wr  > 14%;
- угольной пыли (мелкодисперсной), с размером частиц 0-0,1мм, зольностью 25 % и содержанием влаги Wr  < 4%;
- катализатора, добавляемого для повышения коэффициента полноты сгорания получаемой топливной композиции, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Материал углеродосодержащий
от 10 до 50%
Катализатор
1%
Антрацит штыб, шламоконцентрат антрацитовый, шлам антрацитовый,
угольная пыль
остальное до 100%
Процесс приготовления топливной композиции включает в себя эффективное смешивание компонентов специализированной техникой, либо в промышленном смесителе, в различных пропорциях, в зависимости от качественных показателей составляющих. При этом добавление антрацитового штыба позволяет добиться усреднения показателей получаемой шихты до параметров естественного продукта - АШ, а применение катализатора, выполненного на основе модифицированного полититаната калия (МПТК) в виде субмикроразмерного порошка, способствует качественному сгоранию топливной композиции, влияя на механическую и химическую неполноту сгорания, существенно сокращая вредные выбросы в атмосферу. Полученная однородная смесь, равномерно, без скольжения поступает в паровой котел, для сжигания, по транспортной цепочке предприятия. При этом топливная композиция по своим характеристикам аналогична параметрам угольному топливу (АШ 0-6 – Антрацит Штыб, с размерным рядом 0-6 мм), с зольностью не более 30%, с содержанием влаги не более 12%, с низшей теплотой сгорания на уровне 5000-5500 ккал/кг, применяемому на энергогенерирующих предприятиях России, в том числе и на Новочеркасской ГРЭС.
Качество получаемой топливной композиции иллюстрируют нижеприведенные примеры, при питании паровых котлов Новочеркасской ГРЭС:
Пример 1. 15 мас.% МУ, 25 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 15 мас.% шлама антрацитового, 15 мас.% угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а также 30 мас.%  антрацитового штыба   АШ (0-6 мм), специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.
Пример 2. 17 мас.% материала углеродного МУ, 30 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 20 мас.% шлама антрацитового, 18 мас.% угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а   также     15 мас.% антрацитового штыба   АШ (0-6 мм), специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100. Результаты анализов представлены в таблице.
Пример 3. 20 мас.% материала углеродного МУ, 35 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 20 мас.% шлама антрацитового, 15 мас.%  угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а   также     10 мас.% антрацитового штыба   АШ (0-6 мм), специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.
Пример 4. 22,5 мас.% материала углеродного МУ, 30 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 20 мас.%  шлама антрацитового, 17,5 мас.%  угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а   также 10 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм), специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.
Пример 5. 25 мас.% материала углеродного МУ, 35 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 20 мас.% шлама антрацитового, 15 мас.% угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а   также     5 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм), специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.
Пример 6. 30 мас.% материала углеродного МУ, 30 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 25 мас.% шлама антрацитового, 14 мас.%  угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а   также     1 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм). Специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.
Пример 7. 35 мас.% материала углеродного МУ, 30 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 20 мас.% шлама антрацитового, 14 мас.% угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а   также     1 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм). Специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.
Пример 8. 37,5 мас.% материала углеродного МУ, 32,5 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 15 мас.% шлама антрацитового, 14 мас.%  угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а   также     1 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм). Специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.
Пример 9. 40 мас.% материала углеродного МУ, 30 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 15 мас.% шлама антрацитового, 14 мас.%  угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а   также     1 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм). Специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.
Пример 10. 42,5 мас.% материала углеродного МУ, 32,5 мас.% шламоконцентрата антрацитового, 10 мас.% шлама антрацитового, 14 мас.%  угольной пыли циклонов (мелкодисперсной), а   также     1 мас.% антрацитового штыба АШ (0-6 мм). Специализированной техникой тщательно смешивали по расчетной схеме (с учетом исходных параметров влаги и сыпучести материала), на специально определенной площадке, до получения однородной шихты. Полученную продукцию анализировали на предмет финального результата качественных параметров. Катализатор добавляется в шихту с расчетным соотношением 1:100.
Результаты анализов представлены в таблице, причем МУ-60 означает минимальное содержание углерода в материале углеродсодержащем, а именно не менее 60%:
№шихты
МУ-60, %
Шламо-концентрат, %
Шлам,%
Угольнаяпыль, %
АШ (0-6 ),%
Зольность,%
Содержаниевлаги, %
Низшая теплотасгорания, Ккал/кг
1
15,0
25,0
15,0
15,0
30,0
26,1
9,75
5219
2
17,0
30,0
20,0
18,0
15,0
27,20
10,27
5108
3
20,0
35,0
20,0
15,0
10,0
27,45
10,65
5066
4
22,5
30,0
20,0
17,5
10,0
27,08
10,13
5125
5
25,0
35,0
20,0
15,0
5,0
27,35
10,5
5082
6
30,0
30,0
25,0
14,0
1,0
27,5
10,35
5081
7
35,0
30,0
20,0
14,0
1,0
26,75
9,85
5165
8
37,5
32,5
15,0
14,0
1,0
26,25
9,96
5218
9
40,0
30,0
15,0
14,0
1,0
26,00
9,35
5252
10
42,5
32,5
10,0
14,0
1,0
25,5
9,1
5304