專利名稱：固體、液體和氣體燃料的燃燒改性劑的制作方法
固體、液體和氣體燃料的燃燒改性劑本發(fā)明的目的為固體、液體和氣體燃料，特別是木材、天然氣、煤、重油及其他烴的燃燒改性劑；改進(jìn)燃料的燃燒過程的方法；以及燃料的燃燒改性劑的用途。固體、液體和氣體燃料的燃燒過程仍待改進(jìn)。特別地，調(diào)查了所有允許提高過程效率和限制有害物質(zhì)向大氣排放的方法。經(jīng)常使用各種類型的改進(jìn)動(dòng)力鍋爐中燃料燃燒期間所發(fā)生的過程的添加劑。特別地，希望的是，防止炭黑及其他污泥沉積堆在用硬煤、褐煤、焦炭或粉煤燃燒的鍋爐中沉積。在波蘭專利PL16M06中，公開了用于炭黑后燃的催化劑，該催化劑包含氯化鈉、 氯化銨、水合硫酸銅和氫氧化鈣。該催化劑為固態(tài)無機(jī)化合物的混合物，并用作加入固體燃料中的添加劑。二茂鐵衍生物屬于環(huán)戊二烯絡(luò)合物組中的金屬有機(jī)化合物組。具有鐵II的絡(luò)合物構(gòu)成夾層系統(tǒng)，其中兩個(gè)配體與位于它們之間的金屬陽離子結(jié)合。這種類型的衍生物是已知的，并用作化學(xué)過程的催化劑。由日本專利說明書JP2000M7990已知環(huán)戊二烯絡(luò)合物在化學(xué)合成例如在制備芳族胺過程中的用途。由瑞士專利CH599464已知二茂鐵作為燃燒過程催化劑用作發(fā)動(dòng)機(jī)如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的燃料的添加劑的用途。本發(fā)明的目的是開發(fā)一種動(dòng)力鍋爐中所有類型燃料的通用燃燒改性劑，其用作限制炭黑和煤焦油類物質(zhì)沉積的催化劑，確保其后燃，并減少不希望的物質(zhì)如一氧化碳向大氣的排放，并(同時(shí))通過減少相應(yīng)燃料的消耗而顯著提高燃燒過程效率。本發(fā)明的目的是固體、液體和氣體燃料，特別是木材、天然氣、煤、重油及其他烴在動(dòng)力鍋爐、在密閉室或敞開室中的燃燒改性劑，其特征在于所述改性劑包含10-30重量％ 的水、20-80重量％的至少一種脂族醇、5-15重量％的碳酰胺或其衍生物，以及5-15重量％ 的單乙?；F。優(yōu)選地，所述改性劑包含10-30重量％的水、20-40重量％的異丙醇、20-40重量％ 的正丁醇、5-15重量％的碳酰胺，以及5-15重量％的單乙?；F，更優(yōu)選地，其包含 15-25重量％的水、25-35重量％的異丙醇、25-35重量％的正丁醇、8_12重量％的碳酰胺， 以及8-12重量％的單乙酰基二茂鐵。優(yōu)選地，所述改性劑包含20重量％的水、30重量％的異丙醇、30重量％的正丁醇、 10重量％的碳酰胺，以及10重量％的單乙酰基二茂鐵。本發(fā)明的目的還為一種改進(jìn)固體、液體和氣體燃料，特別是木材、天然氣、煤、重油及其他烴在動(dòng)力鍋爐、在密閉室或敞開室中的燃燒過程的方法，其特征在于將燃燒改性劑另外用水以每1升水2. 5-40毫升改性劑的比例稀釋，并將所得經(jīng)稀釋的組合物計(jì)量加入燃燒室的曝氣系統(tǒng)中，優(yōu)選通過與空氣一起泵入所述曝氣系統(tǒng)中，所述改性劑包含10-30重量％的水、20-80重量％的至少一種脂族醇、5-15重量％的碳酰胺或其衍生物，以及5-15重量％的單乙?；F。優(yōu)選地，在該方法中使用包含10-30重量％，更優(yōu)選20重量％的水、20-40重量％，更優(yōu)選30重量％的異丙醇、20-40重量％，更優(yōu)選30重量％的正丁醇、5-15重量％，更優(yōu)選 10重量％的碳酰胺，以及5-15重量％，更優(yōu)選10重量％的單乙?；F的改性劑。在燃燒室用冷空氣曝氣的情況下，將所述改性劑通過噴霧方式計(jì)量加入，而在燃燒室用熱空氣曝氣的情況下，使用鍋爐本體。在該方法中，每1000千克煤計(jì)量加入10-50毫升改性劑，或者每1000立方米天然氣Gz-50計(jì)量加入5-47毫升改性劑，或者每1000升液體燃料如重油和爐油計(jì)量加入 10-100毫升改性劑。改性劑的給定量基于其在另外用水稀釋之前的組合物重新計(jì)算。本發(fā)明的目的還在于如上所述燃燒改性劑用于提高固體、液體和氣體燃料的燃燒效率、在動(dòng)力鍋爐中用作催化劑、以及用于燃燒室中存在的炭黑、爐氣及其他雜質(zhì)如粉塵和煤焦油類物質(zhì)的后燃，并用于凈化動(dòng)力鍋爐的燃燒室和管道免于污泥沉積堆的用途。本發(fā)明的目的也在于包含水、脂族醇、碳酰胺或其衍生物以及單乙?；F的燃燒改性劑用于提高固體、液體和氣體燃料的燃燒效率、在動(dòng)力鍋爐中用作催化劑、以及用于燃燒室中存在的炭黑、爐氣及其他雜質(zhì)如粉塵和煤焦油類物質(zhì)的后燃，并用于凈化動(dòng)力鍋爐的燃燒室和管道免于污泥沉積堆的用途。使用本發(fā)明的燃燒改性劑的一個(gè)預(yù)期方向?yàn)橛糜诟倪M(jìn)熱電工程公司的鍋爐中的燃料燃燒過程的用途。我們已經(jīng)進(jìn)行的該項(xiàng)研究已經(jīng)表明，在改進(jìn)的燃料燃燒期間，相對消耗的減少對于天然氣GZ-50而言不少于4-6 %，對于柴油而言不少于8-12 %，對于重油和煤而言不少于10-15%。有關(guān)實(shí)際實(shí)施本發(fā)明的改性劑，即，尤其被稱為ReduXC0(向波蘭共和國專利局提交的商標(biāo)，申請?zhí)朲-350906)的改性劑的組合物的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明，就每單位制得的產(chǎn)品量而言，燃料節(jié)省的可能性甚至高達(dá)25%。通過對燃燒室的曝氣系統(tǒng)進(jìn)行略微的改變，而不涉及動(dòng)力鍋爐的構(gòu)造改變，即獲得了額外的過程效率。本發(fā)明改性劑的使用為鍋爐帶來良好條件，而沒必要改變鍋爐房設(shè)備。還關(guān)鍵的是改性劑在所有鍋爐區(qū)段，S卩，在鍋爐爐膛區(qū)域、燃燒室區(qū)域和所有管道、煙@管線起作用，這使得在整個(gè)所提及的區(qū)域發(fā)生有利的改變，以及發(fā)生爐氣、粉塵和污泥沉積堆的后燃(也在鍋爐爐膛的外面)。本發(fā)明的改性劑可以成功地用于任何類型如OR、OP、OB、WP、WR、ΕΚ、BB型動(dòng)力鍋爐中，并可使用各種燃料如硬煤、褐煤、各種類型煤磚、生物燃料及其以與煤汽提物(coal stripping)的混合物的組合物、基于木材和所有木質(zhì)廢料的燃料(可能加工或未加工的)、 基于泥煤、鋸屑、樹皮或稻草的這類低級燃料。本發(fā)明還適用于氣體和液體燃料如重油或油，且也可用于各種混合物和被污染的燃料。應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的改性劑使得有可能使用非常濕的材料如木材、稻草及其他高濕度纖維素燃料作為燃料。改性劑還使得有可能通過燃燒這樣的廢料如塑料、來自肉和骨頭的廢料以及化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行廢物管理，而對環(huán)境沒有危害。為了使該過程順利進(jìn)展，含水量應(yīng)該為約50%。燃燒的僅有產(chǎn)物為二氧化碳和水蒸氣。在第一步驟中，由有機(jī)物質(zhì)產(chǎn)生一氧化碳。在第二步驟中，一氧化碳燃燒生成二氧化碳。在該步驟中，水(水蒸氣)分解成氫氣和氧氣。在標(biāo)準(zhǔn)情況下，該步驟需要約1600°C 的溫度。當(dāng)使用本發(fā)明的改性劑時(shí)，過程溫度可降低至450-850°C。在第三步驟中，發(fā)生氫氣燃燒，并伴隨大量熱量。
本發(fā)明改性劑的主要組分為作為鐵載體的絡(luò)合物-單乙?；F環(huán)戊-1， 3-二烯；2價(jià)鐵離子的1-(1-環(huán)戊-2，4-二烯亞基)乙醇鹽。在燃燒期間發(fā)生的轉(zhuǎn)化中，在反應(yīng)介質(zhì)中存在羥基是至關(guān)重要的。改性劑還包含碳酰胺或其衍生物，例如R1R2N(CO)NRJ2 型的烷基脲，其中禮、&、R3、R4相同或不同，且構(gòu)成C1-C6烷基如亞甲基或亞乙基。在本發(fā)明的改性劑中使用的脂族醇可具有線性或支化鏈。改性劑應(yīng)包括至少一種醇(0H基的載體)。優(yōu)選地，所述醇選自C3-C11醇，更優(yōu)選C3-C8醇，特別地C3-C6醇。所用醇的實(shí)例為乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、戊醇、庚醇和辛醇。通過對醇的選擇，鏈中的羥基與碳原子數(shù)的比例得以改變，由此羥基與改性劑的其他組分的質(zhì)量的比例得以改變。當(dāng)使用中等鏈長的醇如異丙醇和正丁醇時(shí)獲得有利效果。因此，優(yōu)選在改性劑中使用兩種醇的混合物。另一方面，改性劑可以僅包含所提及組里的一種醇或者包含三種或四種醇的混合物。改性劑的混合物還可包括添加劑如染料以將各種類型的改性劑區(qū)分開來，所述添加劑不影響改性劑的性能?？梢栽O(shè)想，在燃燒過程中，在反應(yīng)混合物中形成基于N-自由基的絡(luò)合物配體，其具有由鐵離子構(gòu)成的絡(luò)合中心，在合適位置處具有內(nèi)在羥基和烴鏈。一般說來，可將這些化合物定義為C5HfeC5H4COCmHn型的衍生物，但是這只是個(gè)圖示，不可能將這樣的化合物從反應(yīng)混合物中分離。認(rèn)為根據(jù)本發(fā)明的方法通過使用特定的燃燒改性劑導(dǎo)致形成碳納米結(jié)構(gòu)(碳納米管)，其提高了所討論的燃燒過程的效率。改性劑影響燃燒的鏈反應(yīng)速率并提高紅外和紫外輻射(發(fā)光)在較低溫度范圍內(nèi)的功率。其降低了火焰大小并增加了其輻射功率，這對于溫度升高和通過輻射的熱量排放產(chǎn)生影響。溫度增加促使服務(wù)人員供給較少的燃料，繼而導(dǎo)致燃料消耗的減少。同時(shí)，所發(fā)生過程的后果是對于加熱元件部分以及它們的清理產(chǎn)生影響。此外，清理鍋爐對流部分中燃燒室表面的炭黑和煤煙使得有可能在電熱設(shè)備中燃燒較低熱值的煤，而沒必要改變其構(gòu)造或配備。穩(wěn)定燃燒和輻射的較早影響使得有可能關(guān)閉爐中溫度保持的其他來源，例如氣體火焰。作為發(fā)生化學(xué)過程的結(jié)果，改性劑Reduxco使得排放氣體的量及其毒性很大程度地下降。在本發(fā)明的方法中，用計(jì)量泵將改性劑組合物送入空氣泵送系統(tǒng)中，供入的空氣的溫度沒有影響。改性劑通過噴霧在吸入鍋爐的空氣中而以水溶液形式計(jì)量加入，然后將改性劑泵送至燃燒室。在冷空氣的情況下，利用注射器泵送改性劑，而在熱空氣的情況下， 使用鍋爐本體，改性劑在熱空氣流中由鍋爐本體蒸發(fā)并被吸入鍋爐的燃燒系統(tǒng)。實(shí)施例1制備具有如下組成的改性劑的水溶液20重量％的水、30重量％的異丙醇、30重量％的正丁醇、10重量％的碳酰胺，以及10重量％的單乙?；F。實(shí)施例2制備具有如下組成的改性劑的水溶液30重量％的水、35重量％的異丙醇、25重量％的正丁醇、5重量％的碳酰胺，以及5重量％的單乙酰基二茂鐵。實(shí)施例3制備具有如下組成的改性劑的水溶液20重量％的水、50重量％的異丙醇、15重
5量％的碳酰胺，以及15重量％的單乙?；F。在下表中，呈現(xiàn)了本發(fā)明改性劑的物理化學(xué)性能的分析結(jié)果。
權(quán)利要求
1.固體、液體和氣體燃料，特別是木材、天然氣、煤、重油及其他烴在動(dòng)力鍋爐、在密閉室或敞開室中的燃燒改性劑，其特征在于所述改性劑包含10-30重量％的水、20-80重量％ 的至少一種脂族醇、5-15重量％的碳酰胺或其衍生物，以及5-15重量％的單乙酰基二茂鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性劑，其特征在于所述改性劑包含10-30重量％的水、 20-40重量％的異丙醇、20-40重量％的正丁醇、5-15重量％的碳酰胺，以及5_15重量％的單乙?；F。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性劑，其特征在于所述改性劑包含15-25重量％的水、 25-35重量％的異丙醇、25-35重量％的正丁醇、8_12重量％的碳酰胺，以及8_12重量％的單乙?；F。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性劑，其特征在于所述改性劑包含20重量％的水、30重量％的異丙醇、30重量％的正丁醇、10重量％的碳酰胺，以及10重量％的單乙酰基二茂鐵。
5.一種改進(jìn)固體、液體和氣體燃料，特別是木材、天然氣、煤、重油及其他烴在動(dòng)力鍋爐、在密閉室或敞開室中的燃燒過程的方法，其特征在于將燃燒改性劑另外用水以每1升水2. 5-40毫升改性劑的比例稀釋，并將所得經(jīng)稀釋的組合物計(jì)量加入燃燒室的曝氣系統(tǒng)中，優(yōu)選通過與空氣一起泵入所述曝氣系統(tǒng)中，所述改性劑包含10-30重量％的水、20-80 重量％的至少一種脂族醇、5-15重量％的碳酰胺或其衍生物，以及5-15重量％的單乙酰基二茂鐵。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述燃燒改性劑包含10-30重量％，優(yōu)選 20重量％的水、20-40重量％，優(yōu)選30重量％的異丙醇、20-40重量％，優(yōu)選30重量％的正丁醇、5-15重量％，優(yōu)選10重量％的碳酰胺，以及5-15重量％，優(yōu)選10重量％的單乙?；F。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于在燃燒室用冷空氣曝氣的情況下，將所述改性劑通過噴霧計(jì)量加入，而在燃燒室用熱空氣曝氣的情況下，使用鍋爐本體。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于每1000千克煤計(jì)量加入10-50毫升改性劑，或者每1000立方米天然氣fe-50計(jì)量加入5-47毫升改性劑，或者每1000升液體燃料如重油和爐油計(jì)量加入10-100毫升改性劑，但是改性劑的給定量基于其在用水稀釋之前的組成重新計(jì)算。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃燒改性劑用于提高固體、液體和氣體燃料的燃燒效率和在動(dòng)力鍋爐中作為催化劑以及用于燃燒室中存在的炭黑、爐氣及其他雜質(zhì)如粉塵和煤焦油類物質(zhì)的后燃，以及用于凈化動(dòng)力鍋爐的燃燒室和管道免于污泥沉積堆的用途。
10.包含水、脂族醇、碳酰胺或其衍生物以及單乙?；F的燃燒改性劑用于提高固體、液體和氣體燃料的燃燒效率、在動(dòng)力鍋爐中作為催化劑、用于燃燒室中存在的炭黑、爐氣及其他雜質(zhì)如粉塵和煤焦油類物質(zhì)的后燃，以及用于凈化動(dòng)力鍋爐的燃燒室和管道免于污泥沉積堆的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及固體、液體和氣體燃料，特別是木材、天然氣、煤、重油及其他烴在動(dòng)力鍋爐、在密閉室或敞開室中的燃燒改性劑，其特征在于所述改性劑包含10-30重量％的水、20-80重量％的至少一種脂族醇、5-15重量％的碳酰胺或其衍生物，以及5-15重量％的單乙酰基二茂鐵。本發(fā)明的目的還在于改進(jìn)上述燃料的燃燒過程的方法以及燃料燃燒改性劑的用途。
文檔編號C10L9/10GK102341486SQ200980157903
公開日2012年2月1日 申請日期2009年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月7日
發(fā)明者M·邁耶舍爾 申請人:多產(chǎn)品企業(yè)第一有限責(zé)任公司