改進可燃物燃燒的組合物和方法以及制備這樣的組合物的方法和設備的制作方法

專利名稱：改進可燃物燃燒的組合物和方法以及制備這樣的組合物的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種改進任何種類(液體、固體或氣體的劣質或優質的)可燃物在工業或家用燃燒設備中燃燒的組合物和方法。本發明還涉及一種制備這樣的組合物的方法和設備。雖然本發明可用于處理任何類型可燃物的燃燒，但是最好的結果在處理涉及復雜的和昂貴的燃燒技術以及產生重大腐蝕和環境污染的劣質可燃物的燃燒中得到。
已有許多用于增強可燃物燃燒和/或防止沉積物和腐蝕現象出現的組合物和方法，由于這些組合物和方法的復雜性和相對高的價格，它們注定主要用于工業燃燒設備，而較少用于家用設備。
提高液體、氣體和大多數化可燃物燃燒器燃燒產生的總能量最常用的方法之一是改變燃燒反應的物理一化學條件。為了這一目的，將一種活化劑液體，更準確地說一種化學化合物與表面抑制劑過氧化劑的組合物作為氣溶膠送入燃燒用空氣中。為了控制可燃物分子化學鍵的均裂，一種自由基特別是新的氧自由基的穩定提供，這一方法能達到消除中斷的反應階段和確保更大量分子參與這一反應的目的。同樣，能改變可燃物的物理參數的組合物也被送入燃燒用空氣中，它能使所有分子有效參與這一反應。同時，送入燃燒用空氣的化學組合物的表面性質也通過某些表面活性劑來控制。最后，為了減少鍋爐的腐蝕，也將加在組合物的腐蝕抑制劑送入燃燒用空氣中。
實現這一方法的設備包括一用于空氣的活性炭過濾器、一些送入所述組合物的容器、一些活塞型、薄膜型或其他類型的空氣計量泵，以及一些用于流動調節的滑閥或中間調節開關。將計量泵提供的空氣鼓入組合物以便產生氣溶膠，用中間滑閥調節如此生成的加有組合物的空氣，并與送入燃燒器的其余的燃燒用空氣混合。在添加空氣的設備受損的情況下，安全設備使可燃物停止送入燃燒器。
此時，所述的方法和設備已有一些變化和改進，但它們的一般作用原理仍相同。因此，已知的組合物包括至少一種能釋放活性氧的化合物，優選在氫氧化物、過氧化氫、堿金屬或堿土金屬過氧化物之間選擇。根據已知的方法，將過氧化物預先送入少部分燃燒用空氣中，然后再與主要部分的燃燒用空氣合并，再將兩部分送入燃燒室，優選在燃燒器噴嘴處。為了將過氧化物送入燃燒用空氣中，將少部分空氣通過含有所述過氧化物的液體。其他組合物經受相同的過程。改進主要涉及得到最好的組合物和準確的參數(該法必需在這些參數下進行)以及改進得到更穩定的和更佳物流的設備。要解決的另一問題是得到一種簡單的堿金屬為基礎的組合物，一種能改進所用的可燃物燃燒和防止沉積物和腐蝕現象出現的方法和設備，在所述沉積物已存在的情況下，消除沉積物。所述發明的另一目的是它對工業和家用燃燒設備的可應用性。
相同作者的羅馬尼亞專利TD113489通過堿金屬組合物(鹽)為基礎的組合物用于送入工業和家用燃燒設備的燃燒用空氣，從利用可燃物穩定顆粒(未燃燒的物質)氧化的可燃物燃燒過程中恒定產生的硫酸出發，成功地解決了這一技術問題。在第一個優選的實施方案中，所述的組合物為約95％的6％重鉻酸鉀在脫礦物質水中的溶液、2-3％氨和2-3％未加添加劑的礦物油。在另一優選的實施方案中，所述的組合物為約95％的1％高錳酸鉀在去礦物質水的溶液、0.5-1％氨和約4％未加添加劑的礦物油，所示的所有比例都為重量，第一個實施方案特別適用于液體可燃物，而第二個實施方案對固體可燃物更有效。添加過程為將任何這樣的組合物按數量為1/1至1/6份重稀釋在蒸餾水中，用一部分燃燒用空氣將它轉變成氣溶膠，與其余部分的燃燒用空氣一起送入燃燒器，其比例為液體和氣體可燃物燃燒所需空氣總量的0.01-0.05％活性溶液或固體可燃物燃燒所需空氣總量的0.1-0.15％，所有比例以重量表示。任何組合物在蒸餾水中的稀釋取決于吹入的燃燒用空氣部分的溫度，即稀釋隨溫度的下降而按比例下降。
使用有上述特性的組合物處理可燃物燃燒所需的空氣的添加設備是十分簡單的；它包括一裝有氣動攪拌器的單一的容器(它裝有按使用的可燃物選擇的添加組合物)和一組用于將加有組合物的空氣送入燃燒器的空氣導管。還包括一個壓縮機(它提供制備氣溶膠所需的空氣)和使活性溶液在燃燒用空氣中維持不變比例的一調節回路，它與燃燒過程所需的空氣總量有關。這些技術解決辦法存在一些缺點——在某些可燃物和燃燒體系的情況下必需將添加物注入可燃物中；——必需提高所述組合物的化學穩定性，尤其是當進入環境出現巨大溫度變化時。
用本發明解決的技術問題是制得高穩定性的類似堿金屬組合物(鹽)基礎的組合物，但是它可送入使用的可燃物中也可送入燃燒用空氣中，視情況而定。此外，本發明解決的技術問題涉及一種用這種組合物處理不同類型可燃物的方法，涉及制備所述組合物的方法以及涉及制備用于這一方法的組合物的設備。
用于本發明的可燃物添加物的含鉀組合物為基礎的組合物可用兩個不同的變通方案來實現，視所用的可燃物類型而定。在使用常用的液體或氣體可燃物的燃燒設備以及使用固體可燃物同時用液體或氣體可燃物增強燃燒過程的燃燒設備的情況下，組合物含有約20％用λ約480-490·10-9米的單色光處理過的6％重鉻酸鉀水溶液；0.02％氨；0.02％未加添加劑的礦物油；約80％去礦物質水。在使用固體可燃物例如媒、固體沉積物或高于燃料油粘度的高粘度的液體可燃物如瀝青頁巖油、煉油廠沉積物的燃燒設備的情況下，使用的組合物為更加活性的組合物，含有以下組分約10％用λ約595-625·10-9米的單色光處理過的5％高錳酸鉀水溶液；0.05％尿素；0.3％未加添加劑的礦物油；約90％去礦物質水。這兩種組合物中任何一種都可用于或送入燃燒用容氣中或可燃物中，其比例仍相同。在組合物送入燃燒用空氣的情況下，與燃燒用空氣的體積比為約5×10-7±20％。在添加組合物送入可燃物的情況下，活性物質的相應數量由燃燒過程的額定燃燒空氣量來計算。考慮到以活性物質克數表示的組合物的數量(它必需送入燃燒用空氣中或直接在可燃物中)在裝置中每產生109卡的熱量為0.025克±20％。
制備這兩種組合物中任何一種的方法都包括用上述波長的單色光處理活性物質，在第一個變通方案中為6％重鉻酸鉀水溶液，在第二個變通方案中為5％高錳酸鉀水溶液。用這一方法，活性物質以最大為3毫米的薄層連續地和均勻地沿水平循環槽流過，并很容易沿水平石英玻璃筒的產生線滴下，水平石英玻璃筒在循環槽上沿液流方向以恒定的轉數旋轉。在整個液流過程中，單色光發生器沿園筒軸不斷發光。根據要處理的活性物質所需的波長來選擇單色光的濾光器。
用單色光處理的設備由帶有塞孔并平行于石英玻璃園筒的循環槽構成，石英玻璃園筒圍繞它自己的軸旋轉，因此經處理的液體沿玻璃圓筒上產生線流動。將單色光發生器放在園筒一端，而鏡子與園筒軸垂直放置在另一端，并將沿旋轉園筒流動的液體收集在收集容器中。
考慮到以前用于改進可燃物燃燒的組合物和方法長期存在的缺點，本發明的優點是不言而喻的，其優點如下——組合物的送入保持恒定，無論可燃物的數量或燃燒設備的熱負荷是否變化；——如果以正確的方式應用，每種組合物都完全能達到添加方法的目的，即除去換熱金屬表面上的沉積物、抑制腐蝕、減少腐蝕性的有害的排放物、減少對環境的有害影響；——其鹽排放到環境中是有害的金屬例如Cr、Nii、Mn保持在燃燒設備的內部燃燒器的金屬側面上，作為防腐保護層。
作為例如，現參改附圖來描述本發明兩個與所用可燃物的特性有關的優選實施方案，其中——

圖1表示用于組合物活性物質的單色光處理的設備；——圖2表示用添加組合物處理液體可燃物的方塊圖；——圖3表示用添加組合物處理氣體可燃物的方塊圖。
在使用常用的液體可燃物或氣體可燃物的燃燒設備以及使用固體可燃物同時用液體或氣體可燃物來增強燃燒過程的燃燒設備的情況下，組合物含有——約20％用λ約480-490·10-9米的單色光處理過的6％重鉻酸鉀溶液；——0.02％氨；——0.02％未加添加劑的礦物油；——約80％去礦物質的水。
用于固體可燃物例如煤、固體沉積物或用于高粘度(高于燃料油的粘度)的液體可燃物如瀝青狀頁巖油、煉油廠沉積物的組合物為——約20％用λ約595-625·10-9米波長的單色光處理過的5％高錳酸鉀水溶液；——0.05％尿素；——0.3％未加添加劑的礦物油；——約90％去礦物質的水。所有這些比例按重量計。兩種組合物中任一種都可用于或送入燃燒用空氣中或可燃物中，并維持相同的比例。在組合物送入燃燒用空氣的情況下，它與燃燒用空氣的體積比為約5×10-7±20％。在添加組合物送入可燃物的情況下，考慮燃燒過程所需的燃燒空氣的標稱數量來計算活性物質的數量。
與在設備中產生的熱量相比，已送入燃燒用空氣或直接送入可燃物的活性物的組合物(以克表示)為每產生109卡熱為0.025克±20％。考慮到可用尿素代替氨，燃燒用空氣可加入氨，以及可燃物可加入尿素。現在描述用單色光處理的方法。將這些組合物中任何一種作為活性劑蒸汽送入燃燒用空氣或送入用于燃燒過程的可燃物，它將與可燃物燃燒過程中形成的腐蝕性產物反應并將它們中和。分析產生的效果，看來在這些反應中產生新的化學化合物，它(作為化學式)可與H2SO5相似，它只與燃燒產物中未燃燒的物質分子反應。所述的反應在約750℃下開始，而在溫度降至約100℃以下結束。這種化合物具有吸引游離氧離子的短存在期。氧離子引發周圍顆粒的氧化，當H2SO5出現時，容易燃燒的物質已被氧化，將作用到任何未燃燒的物質上，包括換熱表面上的沉積物產生的未燃燒物質。因此，它基本上使可燃物特別是劣質可燃物燃燒的兩個主要缺點相互抵消，可能作為添加物控制的結果。由于這一原因，本發明使用兩種鉀鹽——重鉻酸鹽和高錳酸鹽，它們都與硫酸反應。酸被中和，同時釋放游離氧離子。固此，設想短時間內存在僅對未燃燒的物質有親合性而對金屬(鐵)沒有親合物的H2SO5，硫酸對這兩種鹽的親合物為100％，而對金屬沒有親合物。實驗過程中所作的分析表明，使用如此添加在組合物的可燃物的燃燒設備在大于4000小時以后，換熱金屬表面被一保護層覆蓋，例如鉻或錳。鉻和錳與在一些使用的可燃物中以不同濃度存在的鎳和鋅一起被發現，它們將留在換熱金屬表面上。在換熱表面上如此形成的保護劑毫不影響傳熱能力，其厚度為分子尺寸。事實上，生成金屬表面的保護性金屬涂層。為了得到上述效果，本發明的方法是，受控數量的對硫酸有特殊親合物的兩種組合物中的一種被送入燃燒用空氣中或可燃物中，與含硫的可燃物燃燒過程中不斷生成的硫酸反應，釋放出能使未燃燒物質的穩定鍵斷裂的游離氧離子。用這一方法使換熱表面上不再生成附著的沉積物。
送入燃燒用空氣中或直接送入可燃物中的組合物量是極少的。然而，上述效果和優點是真實存在的。應當指出，兩個組合物不反應，除非燃燒器中的溫度達到750℃以上；此外，如此制得組合物一旦在750℃以上活化，它們離開燃燒設備(通過煙囪)仍有活性。兩種組合物都有利用可燃物中現存金屬Ni、Cr、Mn的能力(這些金屬的鹽釋放到環境中的情況下都是有害的)，使它們在操作溫度較低和腐蝕性較高的地方作為保護層沉積在換熱金屬表面上。添加組合物含有鉻。與可燃物中所含的其余金屬相比，組合物所含的鉻量是極少的。例如，在生產能力為120噸過熱水蒸汽/小時的鍋爐情況下，所需的活性物質最大量為3-5克/24小時。可使用不同類型的燃燒用空氣添加設備。考慮到它的簡單性和有效性，并能更準確地添加；我們推薦使用羅馬尼亞專利RO113489的設備，不再需要調節回路，因為溶液體積隨熱負荷的變化按比例變化，正如實驗表明的。
如圖2方塊圖所示，使用一簡單的設備來添加液體可燃物。罐1的組合物按預定的比例與罐2的可燃物——燃料油通過攪拌器——進料器3混合。用泵4取出如此生成的混合物，并送入罐5。燃燒用氣體的加入也很容易做到。相應的方塊圖示于圖3。用氣溶膠發生器1’產生的氣溶膠通過調壓器2’，然后注入氣體管線3’，從那里通過燃燒器進入中心區。
制備這兩種組合物中任一種的方法都包括活性物質的處理，在第一個變通方案中為用上述波長的單色光處理6％重鉻酸鉀水溶液，而在第二個變通方案中為處理5％高錳酸鉀水溶液。活性物質以最厚3毫米的薄層沿水平的循環槽連續地和均勻地流動，并沿水平石英玻璃園筒的生成線緩慢下落。同時，園筒用恒定的轉數以液體在循環槽上的流動方向圍繞它自己的軸旋轉。單色光發生器在整個液體流動期間沿園筒軸發出光線。根據要處理的活性物質所需單色光的波長來選擇單色光發生器的濾光片。
在處理組合物活性物質的優選實施方案中，所用的單色光發生器的功率為20瓦，而光密度為40毫瓦/厘米2。當600毫米長和100毫米直徑的玻璃園筒以10-12轉/分的轉數旋轉時，得到最好的結果。在循環槽上液體必需以均勻的速度和約12升/分的排出量連續流動。
如圖1所示，單色光處理的設備由上面有塞孔并與石英玻璃園筒2”平行的循環槽1”，因此經處理的液體沿玻璃園2”產生的線流動。玻璃園筒必需用某一已知的設備驅動，以便用恒定的轉數圍繞它自己的軸旋轉。旋轉方向與液體在循環槽上的流動方向相同。由于在循環槽上流動的瞬時液體排放量必需相對恒定，用計量設備確保排放量是適當的。園筒兩端必需裝有兩個環狀限制器3”，它使落在園筒上的液體不會散開。單色光發生器4”放在園筒的一端，以便光沿園筒的旋轉軸散射。放在玻璃園筒另一端并與它的軸垂直的平面鏡5”連續反射它的光。從園筒流出的經處理的液體下落在收集容器6”中。由于兩種活性物質中的每一種僅用某一波長的單色光處理，發生器裝有可按需要更換的濾光片7”。
本發明的組合物和方法適用于相對大量的各種尺寸的使用所有類型可燃物的燃燒設備。下面給出這兩種設備的一些結果。
1. 1998年3月12日創辦了VRANCART-ADJUD-ROMANIA公司，CLEAVERBROOKS公司制造了新的鍋爐，有如下參數Q＝25噸水蒸汽/小時P＝16巴T＝250℃一直到1998年6月12日為止該鍋爐一直用燃料油運轉，沒有裝任何另外的燃燒設備。當鍋爐停工時，發現在鍋爐壁以及煙道管上有沉積物。從那天起安裝本發明的空氣添加設備。隨后在1999的10月未停止，人們可發現原先在鍋爐壁和管上的沉積物消失了。而且，盡管鍋爐是新的和現代化的，但已注意到燃料油消耗下降幾乎5％。
2.Bacau的S.C.SOFERT S.A.公司已將本發明的組合物和方法用于有以下主要技術數據的水蒸汽鍋爐——標稱排出量120噸/小時——標稱功率 100公斤力/厘米2——過熱水蒸汽溫度540℃——給水溫度 215℃——可燃物消耗·燃料油 7900公斤/小時·天然氣 9230標米3/小時將鍋爐改用燃料油，只用燃料油大約500小時向已經有某些堵塞的跡象。鍋爐的負荷已經受到限制，為驅動透平所需的水蒸汽參數已不可能以安全的條件提供。在鍋爐不停工的條件下將添加設備加入，由于需要為消費者提供水蒸汽。在連續運轉約2000小時以后，第一次于1999年12月29日停工。一個委員會對鍋爐中找到的沉積物作了電視記錄，照相和化學分析。我們現在給出一些結果。在燃燒室中后濾網上——濾網管部分變清潔；存在的沉積物很少、非粘性的和脆性的；將它們取出后，濾網管仍是清潔的，接近金屬的光澤。當沉積物被取下時，在濾網管和鋼帶上不存在較粘的層。在節油器盤管上的老沉積物被完全除掉。僅在盤管上發現易被除去的最大0.2毫米的白色粉末。
已確定的主要效果是——沉積物幾乎完全被除去，包括老的沉積物和腐蝕性沉積物；——含硫的鹽完全消失；——硫酸和硫酸酐完全消失；——沒有未燃燒的物質。
由各種受益人1-5年的高負荷應用得到的結果的基礎上可得出上述所有的結論。
權利要求
1.在堿金屬鉀的鉻鹽和錳鹽的基礎上得到的用于改進可燃物燃燒的組合物，其特征在于，在一個用于常用液體或氣體可燃物的燃燒設備以及用于固體可燃物同時用液體和氣體可燃物增強燃燒的燃燒設備的變通方案中，組合物含有約20％用λ約480-490·10-9米波長的單色光處理過的6％重鉻酸鉀水溶液；0.02％氨；0.2％未加添加劑的礦物油；約80％去礦物質水，而在另一用于固體可燃物例如煤、固體沉積物或高于燃料油粘度的高粘度液體可燃物例如瀝青頁巖油、煉油廠沉積物的燃燒設備的變通方案中，組合物含有約10％用λ約595-625·10-9米波長的單色光處理過的5％高錳酸鉀水溶液；0.3％未加添加劑的礦物油；約90％去礦物質水。
2.使用權利要求1的組合物的方法，其特征在于，將它們中的每一種以這樣的數量送入燃燒用空氣中或液體或氣體可燃物中，其比值為每產生109卡送入0.025克±20％。
3.用單色光處理權利要求1的組合物的活性物質來制備權利要求1的組合物的方法，其特征在于，以恒定排出量沿收集槽(1”)流動的活性物質沿10-12轉/分均勻旋轉的石英玻璃園筒(2”)的生成線自由下落，并用功率20瓦和光密度40毫瓦/厘米2的單色光發生器軸向照射。
4.制備權利要求3的組合物的方法，其特征在于，石英園筒(2”)按循環槽(1”)上液體流動的相同方向圍繞其縱軸旋轉。
5.根據權利要求4的方法，用于單色光處理權利要求1的組合物的活性物質的設備，其特征在于，它包括一上面有塞孔的并平行于石英玻璃園筒(2”)的循環槽(1”)，以致經處理的液體沿其產生線流動，玻璃園筒圍繞其軸以恒定的轉數不斷轉動；在園筒的兩端裝有一些環狀限制器(3”)，它們使園筒上流動的液體不會散開；為了沿園筒的旋轉軸發射光線，在園筒的一端放置有濾光片(7”)的單色光發生器(4”)在園筒的另一端垂直它的軸放有反射發生器(4”)的光的平面鏡(5”)；收集容器(6”)放在玻璃園筒(2”)的下方，以便收集在園筒(2”)上流過的經處理的液體。
6.根據權利要求4的單色光處理設備，其特征在于，計量設備確保在循環槽(1”)上流動的液體的恒定瞬間排出量。
全文摘要
本發明涉及一種用于改進任何種類可燃物燃燒的組合物和方法。本發明還涉及一種制造這樣的組合物的方法和設備。用于使用常用的液體/氣體可燃物的燃燒設備以及用于使用固體可燃物同時用液體/氣體可燃物來增強燃燒的燃燒設備的變通方案含有約20％用480－490·10
文檔編號C10L1/10GK1452652SQ00819501
公開日2003年10月29日 申請日期2000年9月15日 優先權日2000年4月12日
發明者米哈伊·蘇塔 申請人:米哈伊·蘇塔