Николай Леонидович Егин -
изобретатель и рационализатор

Главная страница

Правовые аспекты
Новые изобретения

Вы можете ознакомиться с изобретениями Николая Егина
Данный сайт остается как память об изобретателе

Важная информация об авторских свидетельствах

Отходы нефти и угля для экотоплива

Нефтедобывающая и нефтеперерабатывающая промышленность постепенно улучшают коэффициент полезного использования сырья и повышают выход товарной продукции. К сожалению, современные технологии ещё далеки от совершенства, а за многие десятилетия старых технологий накоплены озёра нефтешламов и отвалы угольной пыли, бурого угля и шлаков от ТЭЦ вперемешку с недогоревшим углём до 30%. Все эти отходы не только занимают большие площади земли, но создают экологически вредные воздействия на воздушный и водный бассейны, на растения, животных и человека. Одновременно эти отходы нефти и угля содержат в себе огромный энергетический потенциал, который можно использовать в производственных целях, для отопления промышленных и жилых помещений и многого другого, как топливо.
К сожалению, разделить простыми методами полезную часть от балластной невозможно. Нефтешламы в так называемых мазутных ямах состоят из 40-50% воды, 40-45% мазута или нефти и 5-20% механических примесей. Все современные котельные, обжиговые печи, сушильные барабаны, цементные заводы и другие многочисленные тепловые объекты и пункты используют сложные и дорогие импортные горелки. Принято считать, чем больше электроники управляет такой горелкой (менеджеры горения с компьютерной программой), то больше экономия газа или жидкого топлива (солярки) будет при эксплуатации. Реальные замеры расхода топлива на стационарных режимах горения показывают, что повышение наукоёмкости горелок и их компьютеризация практически не влияют на экономический и экологический эффект. Наоборот, в ряде случаев это ведёт к необоснованному завышению цен на энергетическое оборудование, требует лишних затрат на ТО (техническое обслуживание) и оплату операторам высокой квалификации. Именно к таким выводам пришли и другие специалисты-энергетики, например, кандидат технических наук Игорь и Евгений Дубровины в газете «Энергетика и промышленность России» № 3 за февраль 2011 г. «А что с эффективностью на практике?» По словам авторов – «наиболее перспективным направлением повышения эколого-экономической эффективности использования топливоочищающих установок является не их модернизация, а разработка топливных систем нового поколения». Трудно не согласиться с таким заявлением.
Глубокий анализ процессов горения различных видов топлив и их смесей показывает, что калорийность и полнота сгорания зависят не столько от подающей аппаратуры (горелки) сколько от состава этих смесей. Если соотношение топлива и окислителя (кислорода воздуха) оптимально, то горение эффективно. Ещё лучше, если добавить пассивные и активные катализаторы горения. Пассивными называют катализаторы, которые улучшают процесс горения, но сами не расходуются. Как правило, это некоторые сплавы металлов в виде сеток или гранул. Активными называют катализаторы, которые также улучшают процесс горения, но сами не расходуются. Как правило, это некоторые сплавы металлов в виде сеток или гранул. Активными называют катализаторы, которые также улучшают процесс горения, повышают температуру и полноту сгорания, но сами являются расходными материалами. Целесообразно применить и те и другие, т.к. они не мешают друг другу, а усиливают положительный эффект.
Накопленный нами опыт по сжиганию ТБО и промышленных отходов в печах типа «Евро-5» НЕС (см. журнал «ИР» 12, 2010 г. «Печи в классе Евро-5») позволил определить самые эффективные и недорогие катализаторы горения. Среди активных катализаторов доминировали кислородно-водородные добавки, которые мы научились легко получать патентованным электролизером «БЭЛ-12» (см. журнал «ИР» 3, 2008 «20 лет спустя уже в новой упаковке»).
Поскольку электролизер (см. фото 4) выполнен на углеродных активированных электродах с большой площадью химической реакции разложения воды, то имеет достаточно большую производительность для работы промышленных энергоустановок. При этом указанные электроды в химические реакции не вступают и не разрушаются, поэтому блок выработки активных катализаторов не требует ТО и имеет большой срок эксплуатации без ремонтов и замены деталей.

Фото 1. Коллоидные насосы или углесосы

Фото 2. Универсальная ручная горелка "КВГ-1"

Нефтешламы из хранилищ или мазутных ям через сетчатые фильтры грубой очистки забираются специальными коллоидными насосами, которые ещё называют углесосами (угольная пыль с водой) – фото 1. Указанные отходы подаются в универсальные ручные (фото 2) или универсальные стационарные (фото 3) горелки по топливопроводам 1 с регуляторами 2 производительности. По шлангу 3 подаётся кислородно-водородная смесь от электролизера 4 с обратным клапаном горения и водяным затвором 5 (фото 4). Для повышения температуры горения отходов до 3000-3500 градусов С дополнительно применили термитный активный катализатор, цена которого менее 25 руб за 1 кг. Последний посыпают в корпус питателя 6, расположенный над шлангом 3 с регулятором подачи 7.
Для запуска горелки на сжигание нефтешлама или угольной пыли с большим содержанием воды (ЭКОВУТ) – экологичное водо-угольное топливо поступает следующим образом. Включают электролизер 4 и на универсальной горелке поджигают кислородно-водородную смесь, поступающую по шлангу 3. После прогрева камеры сгорания теплового объекта плавно открывают регуляторы 2 на топливопроводах 1 для подачи нефтешламов или ЭКОВУТа. Можно подавать и то и другое одновременно.
Для дополнительного повышения температуры в камере сгорания подают активный термитный катализатор в виде порошка, который поступает из корпуса питателя 6 через регулятор подачи 7. Углеводороды отходов активно вступают в окислительную реакцию горения при температуре 3000-3500 градусов С и практически полностью выгорают с образованием минимальной зольности. Балластная часть минералов в отходах: земля, песок, шлак и т.д. – также обгорают от нефтяных и мазутных плёнок и становятся экологически чистыми. Подобную термическую операцию проделывают с замазученной землёй в местах разлива нефти и её продуктов. Слои земли снимают и загружают в наклонные обжиговые печи, а затем возвращают на рекультивацию. Такие природоохранные действия требуют огромных затрат тепловой энергии и денег. Применение простых и недорогих коллоидных горелок позволяет очищать 5-20% минеральной части отходов без дополнительных затрат. Полученные при этом золо-шлаки применяются в активаторах стройматериалов по технологии Хинта (см. журнал «ИР» 9, 2010 г. «Возрождение дезинтегратора Хинта»). Замазученная вода, которая составляет 45-50% отходов, при температуре 3000-3500 градусов С испаряется и разлагается на кислород и водород, которые значительно повышают калорийность сжигания нефтешламов. Аналогично происходит с водой в ЭКОВУТе, применение которого успешно внедрено не только на бортовых установках автомобилей (см. журнал «ИР» 7, 2007 г. «Тот же, но уже холодный»), но и на котельных малой и средней мощности.
Таким образом, можно говорить, что коллоидные горелки нового поколения в любых топливных системах и на любых тепловых объектах и пунктах являются универсальными, поскольку адаптируются к любым видам топлива в газообразном, жидком и твёрдом состоянии. Кроме того, они могут работать на любых топливных смесях с негорючими минеральными отходами: земля, песок, шлаки и так далее, которые очищают от органики и углеводородов и делают пригодными для различных областей применение, например, в производстве цемента и стройматериалов.
Предлагаемые горелки простые в изготовлении и эксплуатации, не требуют частых ТО и ремонта. Широкий диапазон их регулировок по производительности и температуре позволяет заменить дорогостоящие и сложные в эксплуатации импортные горелки, профилированные только под один вид очищенного топлива. Кроме экономического эффекта новые коллоидные всетопливные горелки «КВГ-1», «КВГ-2» создают большой экологический эффект за счёт ликвидации нефтешламов, мазутных ям, повторного сжигания угольных шлаков ТЭЦ, где до 25-30% несгоревшего угля. На особо мощных котельных установках горелками «КВГ-1» можно в смесях калорийных отходов сжигать и низкокалорийные отходы: бурые угли, сланцевые породы, измельчённые торф и лигнин, отходы древесины и многое другое.

Фото 3. Универсальная стационарная горелка

Фото 4. Электролизер

При тепловой утилизации всех видов отходов в отходящих газах новых горелок и камер сгорания ПДК (предельно допустимые концентрации) вредных веществ, например, сажа, угарный газ, диоксины и так далее не превышают экологические нормы «Евро-4». Даже в открытых демонстрационных камерах горения пламя имеет жёлто-белый цвет (см. фото 3) без следов сажи и несгоревшего топлива. При необходимости повышения экологичности горения до норм «Евро-5», а в будущем и выше, следует повысить производительность электролизера (фото 4), без дополнительных изменений конструкции и самих коллоидных горелок.

Все представленные на сайте изобретения имеют авторские свидетельства на изобретение, чертежи и конструкторскую документацию. Автор – Николай Егин.

Важная информация об авторских свидетельствах