202268. lajstromszámú szabadalom • Tüzelésre alkalmas adalékolt szén-víz-olaj kompozíció
1 HU 202268 B 2 A találmány tárgya tüzelésre alkalmas adalékolt szén-víz-olaj kompozíció, amely diszperziót stabilizáló és viszkozitáscsökkentő tulajdonságú adalékanyagot, barna és/vagy fekete kőszenet, fűtőolajat és vizet tartalmaz. A kompozíció stabil diszperziót képez, stabilitását a külső légköri viszonyoktól függetlenül 70 °C-ig előmelegítve is megtartja, csővezetéken vagy tankautóban egyaránt szállítható és az ilyen szilárdfolyadék diszperziókra méretezett égők felhasználásával olaj- vagy gáztüzelésű kazánokban közvetlenül, porszéntüzelésű kazánokban megfelelő átalakítás után előnyösen eltüzelhető. A szállításra kerülő elegy összetétele az égetésre kerülő elegyével azonos, ezért a gyártás a bányánál vagy a felhasználónál egyetlen műveletsorban történik, és abból nagyobb készlet is tárolható. A szénbázisra berendezkedett energiaellátás esetén a bányától távoli fogyasztók hőenergiával történő ellátását a szén szállítási költésgei növelik. Ennek visszaszorítására fejlesztették ki a szén-víz elegyek csővezetékben történő szállítását, és az agynak a felhasználás helyén történő újbóli víztelenítését. A szén kiülepedését részben az őrlési finomság fokozásával az áramlási sebesség növelésével igyekeztek megakadályozni. (4 282 006 sz. amerikai szabadalom). A finomőrlés növeli a költségráfordítást, a csővezeték hidrodinamikai viszonyai pedig korlátozottak, ezért a zagyok stabilitását a szén felületének hidrofobitását csökkentő adalékokkal igyekeztek fokozni (4 468 232 sz. amerikai szabadalom, PTC International Application No. WO 48/01 387, WO 84/01 657, WO 84/01 958). Az erre a célra kifejlesztett és szabadalmazott felületaktív adalékok köre olyan széles, hogy ezek felsorolása is körülményes. A szenek fizikai, kémiai és morfológiai tulajdonságaitól függően a szuszpenziók stabilizálására egyaránt megfelelőek lehetnek az anionos típusú (pl. alkil-benzolszulfonsavak sói), a kationos típusú (pl. zsírsavaminszármazékok), a nemionos típusú (pl. alkilénoxid származékok) és a polimer típusú (pl. vinil-polimerek) felületaktív anyagok is. A szén-víz-adalék elegyek csővezetéken történő szállítása ma már megoldottnak tekinthető, a közvetlen eltüzelés kérdésében ugyanakkor még számos megoldatlan probléma jelentkezik. A szenes tüzeléstechnikai felhasználásának gátló tényezőit két csoportra oszthatjuk. Az elsőbe a tiszta szénanyag fűtőértékét csökkentő ballaszt anyagok, mint a nedvesség és a szervetlen hamualkotók sorolhatók, a másikba a szén szilárd halmazállapotával összefüggő és a folyékony- vagy gáz-halmazállapotú tüzelőanyagokkal szembeni adagolási és manipulációs hátrányok tartoznak. Kézenfekvő ezért, hogy alapanyagul elsősorban olyan kis hamutartalmú szenek jöhetnek számításba, mint amilyenből a hazánkban is forgalomban lévő, az NDK-ból importált barnaszén szalonbrikett készül, vagy pedig nagy hamutartalmú barna- vagy feketekőszenek hamutapasztott frakció. Eredetileg is kis hamutartalmú szenekkel nem rendelkezünk, a hazai feketekőszenekből 10% hamutartalom alatti koncentrátumot is csak rossz hatásfokkal (25-40%) tudnak előállítani. A hazai mosott feketeszenek nedves előkészítés utáni nedvessége 8-12% között van, barnakőszenek esetében 20% felett. Mindazok a szabadalmak, amelyek csak szén-víz elegyekre vonatkoznak, kivétel nélkül igen alacsony (4-6%) hamutartalmú és ugyancsak kis nedvességű szenekre érvényesek (4 468 232 sz. amerikai szabadalom). A szuszpenziók magas (55-70%) széntartalmát még így is csak drága adalékokkal (0,5-3,0%) tudják bizotsítani. A 10%-ot meghaladó hamutartalmú szenek esetében a szuszpenziók stabilitását a vízhányad csökkentésével és adalékok mellett olajtermékek bekeverésével igyekeznek növelni. Fenti célra 0,9 g/cm3 sűrűségű vagy ennél nehezebb fűtőolajokat alkalmaznak, melyek nagyobb viszkozitása a stabilitásra kedvezően hat. (4 441 887 sz. amerikai szabadalom). Más megoldások az őrlési mód kedvező megválasztása (EP O 124 488 A 1) illetőleg magának az őrlési finomságnak a növelésén alapszanak, és gyakorlatban csak 100 mikron körüli maximális szemcseméretnél képesek kielégítő stabilitást elérni (Ep 0 109 740, 4 101 293, 4 130 400 és 4 330 301 sz. amerikai szabadalom). Egyéb szabadalmak a szén-víz vagy szén-víz-olaj elegy nedves őrlésekor tapasztalható mechanikus aktiválásban keresnek megoldást. (EP 130 788). Nem ismeretes azonban, hogy milyen arányban áll az őrlési költségtöbblet az elérhető aktiválással, illetőleg, hogy az aktiválás javára írt kedvezően effektus mennyiben függ össze az olajos emulzió diszperzitási fokával. A szén folyadékszuszpenzióban történő előnyösebb szállítási módja mellett az újabb fejlesztésekben megerősödött az a törekvés, hogy a jelenleg drága kőolajalapú fűtőanyagokkal működő tüzelőberendezésekben a szénhidrogének minél nagyobb részét szénnel helyettesítsék, a folyadéktüzelés ismert előnyeinek megtartásával. A közvetett vagy közvetlen eltüzelésre szánt szénfolyadék szuszpenziók - szén-víz, szén-víz-olaj- és szén-olaj típusú - előállítására, stabilizálására és felhasználására számos megoldás született. Ezek igen sok részeredményre vezettek, illetőleg számos korlátozó tényező betartásával, továbbá több költségnövelő tényező beszámításával működőképes megoldásokat eredményeztek. Az eddigi ismert megoldásoknak azonban közös hátránya, hogy alkalmazásukkal 10%nál nagyobb hamutartalmú szenek felhasználása esetén a szuszpenziók hosszú idejű stabilitása nem biztosítható. Célul tűztük ki egy olyan adalékolt szén-víz-olaj szuszpenzió előállítását, amely közvetlen tüzelésre alkalmas, bármilyen szállítóeszközzel szállítható az összetétel változtatása nélkül, 10% vagy ennél nagyobb hamutartalmú szenek alkalmazását is lehetővé teszi és nem kívánja meg a szén szokásosnál erőteljesebb, kisebb szemcseméretig történő őrlését. A technika mai állása szerint ismertetett megoldások egyes hátrányait találmányunk kiküszöböli, vagy jelentősen csökkenti. A találmány szerinti fűtőanyag kompozíció a későbbiekben ismertetendő adalékok elegyét összesen 0,1-2 tömeg %, előnyösen 0,3-1,0 tömeg % koncentrációtartományban, a 70 tömeg% 80 pm alatti szemcseméretű barna és/vagy feketekőszenet 10-70 tömeg %-ban, a VKso -c - 15-7000 mm2/s kinemetikai viszkozitású, 0,9-1,15 g/cm3 átlagos sűrűségű fűtőolajat 5-70 tömeg % koncentrációban, vizet pedig 2-30 tömeg % koncentrációban tartalmazza. A felhasznált szén átlagos hamutartalma 35 tömeg % alatti, előnyösen 20 tömeg % alatti. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
