195531. lajstromszámú szabadalom • Hőtermelési eljárás, főleg szilárd tüzelésű tüzelőberendezésekhez, valamint mesterséges tüzelőanyagkompozíció és eljárás annak előállítására
1 195 531 2 A fenti komponenseket 0,1—2,5 mm közötti szemcseméretűre aprítottuk, majd keveréssel homogén keveréket állítottunk elő. Ezután dugattyús présen 280-300 bar maximális préselési nyomás alkalmazásával 60 mm-es átmérőjű és 150—1000 mm hosszúságú rúd-szerű hengeres szilárd terméket nyertünk, amelynek a külső felületén a nátron-vízüveg folyamatos összefüggő hőszigetelőburkolatot képezett. Az így nyert terméket háztartási célokra, főleg kandallókban való tüzelésre készítettünk, a fűtőértéke a kísérleti méréseink szerint 6800-7000 Kcal/kp közötti értékű volt. Megjegyezzük, hogy a találmány oltalmi körén belül számos más összetételű tüzelőanyag-kompozíció is készíthető. A gyártási eljárást illetően megjegyezzük, hogy a példákban ismertetett gyártástechnológiák sok más változata és kombinációja is lehetséges. A találmány szerinti hőtermelési eljárás foganatosítása a találmány szerinti mesterséges tüzelőanyagkompozíció felhasználásával az alábbi módon történik: Például az 1. ábra és 1. példa szerinti tüzelőanyagkompozíciót a kazán tííztcrébc helyezzük, majd azt a 2 burkolat meggyújtásával meggyújtjuk. (Ez a begyújtás természetesen történhet adott esetben önmagában ismert alágyújtóssal is.) Az égetés megkezdése után először az illóanyagok igyekeznek távozni és hossz úlángú égéssel 80—300 °C közötti hőmérsékleten elégnek. Az illóanyagok hirtelen, azaz robbanásszerű égését megakadályozza a jelen esetben hőszigetelőburkolatként is szereplő külső csómagolóburkolat. Az illóanyagok elégetése során lángburok alakul ki a tüzelőanyag-kompozíció körül. A külső védőburkolat leégése során, kb, 80 100 °C-on a vízüveg samottréteggé szilárdul, ez egyrészt a tömbök kiszilárdítását idézi elő, másrészt a külső palást mentén létrehozza a találmány szerinti hőszigetelőréteget, amelynek elsőrendű feladata, hogy az exoterm oxidáció során keletkezett hő egy részét visszatartsa magában a tüzelőanyag-kompozícióban, és ezáltal abban — az égetés megkezdésétől annak befejezéséig — rendre egyre magasabb égési hőmérsékleket hozunk létre a tüzelőanyag-kompozíció hőmérséklettartományán belül. Ez a hőmérséklettartomány a jelen esetben 170—1800 °C közötti, amely a fentiekben már részletezett módon „hőmérsékletláncként” folyamatosan magában foglalja az éghető komponensek gyulladási, illetve égési hőmérsékleteit. Ezáltal tehát „láncreakció”-szerű égetési folyamatot valósítunk meg, egyre növekvő égési hőmérsékletekkel, amivel biztosítjuk a komponensek tökéletest megközelítő elégetését. Miután a tüzelőanyag-kompozíció külső felülete illóanyagban egyre szegényebbé válik, azaz kiég, ott a széntartalmú komponensek maradnak vissza, és ezek kezdenek égni 360—900 °C között. Ennek során hőszigetelő pernyeréteg alakul ki a paláston (ennek vastagsága a kísérleti tapasztalataink szerint 2-3 mm). Ez a védőréteg képezi a találmány szerinti hőszigetelőburkolatot, amelynek rendeltetésére fentebb már utaltunk. Ezt a hőszigetelőréteget tehát a találmány értelmében „tűztérfaf’-nak is tekinthetjük, amelyen belül folyik le, a fentiekben már részletezett szabályozott égetési folyamat. Ezt a folyamatot képletesen „vulkán-hatás”nak nevezzük (hiszen a földfelszínre kiömlő láva a megszilárdulás után hasonlóképpen védőrétegként szerepei, ugyanakkor belül a folyékony láva, illetve magma rendkívül magas hőmérsékletű lehet). 6 A hagyományos hőtermelési eljárásokkal ellentétben nem igyekszünk tehát az égetés során az égési hő lehetőleg legnagyobb mértékű közvetlen elvezetésére, hanem az égési hő egy részét tudatosan visszatartva a fentiekben részletezett módon szabályzott exoterm oxidációt valósítunk meg. A tüzelőberendezés szempontjából tehát nem támasztunk semmiféle rendkívüli Igényeket, annak szerkezeti részel nincsenek az oxidációnál említett magas hőmérsékletek okozta nagy hőterhelésnek kitéve, hiszen a találmány szerinti hőszigetelőrétegen kivül a konvekciós hőmérséklet 300-500 °C közötti értékű, a kísérleti méréseink szerint, Így a kéménybe jutó füstgázok hőmérséklete 180-210 °C közötti, de mindenképpen 230 °C alatti, ennélfogva NOx eleve nem alakulhat ki. A találmány szerinti megoldás egyik legfontosabb előnye, hogy a széles körű hulladékhasznosítás mellett módot ad az égetési folyamat hatásfokának jelentős javításához, amit egyrészt a komponensek tökéleteselégetésével érünk el, másrészt a környezetszennyező vegyületeket az adalékok révén kötjük meg. A fentieknek köszönhetően az égetés után a salakban visszamaradó éghető anyagok és a környezetszennyezés a lehetséges minimális értékre csökkenthető. Az ún. „vulkán-hatás” tovább javítható pl. a 2. ábrán jelölt 4 járatok alkalmazásával, amelyek az égetés során „kürtőként” működnek. Mivel a tüzelőanyag-kompozíción belül az áramló illóanyagok számára az áramlási ellenállás e kürtők irányába kisebb, mint a hőszigetelőburkolat irányába, ennélfogva ezek a 4 járat felé fognak áramlani és így a huzat-hatás révén a kürtő palástja men tén fehéren izzó magréteg alakul ki (a kísérleteink szerint, amelynek hőmérséklete 1000 °C fölött van, vastagsága pedig 10 20 mm közötti). Ezt a kürtő-hatást elérhetjük azonban úgy is, hogy a tüzelőanyag-kompozícióban nem ilyen áttörés-szerű 4 járatokat alkalmazunk, hanem - amint azt például a 3. példában javasoltuk — polietilén-granulátum alkalmazásával, pontosabban annak 300 °C-on történő kiégetésével, több ezer kráter-szerű mikro-kürtőt hozhatunk létre a tüzelőanyag-kompozícióban. Ezáltal ugyanis szivacs-szerű szerkezet jön létre, amelyben ugyanúgy kialakulhatnak a gázjáratok a „vulkán-hatás” megvalósításához. , összefoglalva, a találmány szerinti megoldással gazdaságosabb, környezetkímélőbb és hatékonyabb tüzelést teszünk lehetővé, mint az ismert megoldásoknál. Végül megemlítjük, hogy a találmány szerinti „hőszigetelőburkolat” sokTéle módon kialakítható. A fentiekben említett példákban már utaltunk arra, hogy ez képezhető, pl. közvetlenül a tüzelőanyag-kompozíció felületén, így például a burkolóréteggel, illetve csomagolóanyaggal, felragasztott szigetelőanyaggal, vagy szilikátbázisú folyadékkal, vagy az égetés során kialakuló egyéb pernyeréteggel. Olyan kivitel is lehetséges ezeken túlmenően, amelynél ez a hőszigetelőburkolat járulékos elemként, pl. azbeszt-szövet burkolatként van a tüzelőberendezés tűzterében elrendezve. Sőt, elvileg lebegtetett finomszemcsés szigetelőanyag-réteggel is kialakítható (pl. fluid-tüzelésnél) a találmány szerinti hőszigetelőburkolat. SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Hőtermelési eljárás, főleg szilárd tüzelésű tüzelőberendezésekhez, amelynél az éghető anyagok elégetésével termelt hőt főleg konvekció révén hasznosítjuk, azzal 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 85
