Способ получения топлива для сжигания и установка для его осуществления

(51) 23 11/00 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ углеродсодержащего материала используют углеродсодержащий газ, который пропускают между жидкостным осадительным заземленным электродом, образованным потоком воды, и электродом, состоящим, по меньшей мере, из одной иглы и подключенным к источнику тока напряжением 10-3000 кВ для создания высокой напряженности электрического поля, униполярной ионизации и генерирования атомарного водорода,которым восстанавливают углерод и собирают его на жидкостном осадительном электроде в виде топлива с последующим его сжиганием. В установке получения топлива для сжигания,содержащей устройство для обработки углеродсодержащего материала,согласно изобретению,устройство для обработки углеродсодержащего материала содержит электроды, один из которых подключен к высоковольтному источнику тока и состоит, по меньшей мере, из одной иглы, а другой электрод образован потоком воды, который заземлен и служит жидкостным осадительным электродом для осаждения углерода, получаемого в виде твердого топлива, предназначенного для сжигания.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТОПЛИВА ДЛЯ СЖИГАНИЯ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к физико-химическим процессам переработки газообразного углеродсодержащего материала с получением углерода в качестве твердого топлива. Технический результат - снижение энергозатрат за счет исключения использования традиционного топлива и применения в качестве исходного материала отходов производства, упрощение способа и конструкции установки, очистка отходящих и дымовых газов от вредных примесей и исключение загрязнения окружающей среды достигается тем, что в способе получения топлива для сжигания, включающем обработку исходного углеродсодержащего материала с получением твердого топлива, согласно изобретению, в качестве 17673 Изобретение относится к физико-химическим процессам переработки газообразного углеродсодержащего материала с получением углерода в качестве твердого топлива. Известно устройство для получения топлива путем электрохимического разложения воды и получения водорода и кислорода с разделенными стенкой по высоте отделениями анода и катода,сообщающимися между собой посредством щели или по меньшей мере одного отверстия в стенке вблизи днища ванны на уровне или под нижними концами анода и/или катода, расположенными в отделениях сверху вниз, трубопроводы для водорода и кислорода со средствами управления,например клапанами, подключенные на выходе к смесителю, а также горелку или камеру сгорания для смеси. Смеситель на выходе подключен к дополнительному устройству, имеющему ряд камер завихрения и столкновения потоков, соединенных между собой узкими каналами, причем форма и размер камер выбраны с обеспечением образования в них молекулярного состава смеси НхОу, где х и/или у отличны от х 2 и у 1 (Патент РФ 2055267, кл. 23 11/00, 1996). Данное устройство не позволяет получать топливо из отходящих газов. Известен способ получения топлива для сжигания, включающий обработку исходного углеродсодержащего материала с получением твердого топлива с его последующим сжиганием. В качестве исходного материала используют сырой уголь, который подвергают предварительной термообработке с получением кокса. Установка для реализации указанного способа содержит термообрабатывающее устройство в виде предтопки для получения твердого топлива в виде кокса из углеродсодержащего материала и устройство для сжигания кокса (Патент РФ 2052717, кл. 23 11/00, 1996). Указанные способ и установка для его осуществления характеризуются высокими энергозатратами за счет использования традиционного топлива. Необходимость предварительной термообработки сырого угля в предтопке усложняет способ и конструкцию установки, при этом не обеспечивается очистка дымовых газов от вредных примесей и не исключается загрязнение окружающей среды. Задачей изобретения является разработка способа получения топлива для сжигания путем переработки газов, содержащих углерод, а именно дымовых газов котельных установок, ТЭЦ,установок для сжигания мусора, нефтехимических предприятий или газов, полученных при сжигании углеводородов. Технический результат - снижение энергозатрат за счет исключения использования традиционного топлива и применения в качестве исходного материала отходов производства, упрощение способа и конструкции установки, очистка отходящих и дымовых газов от вредных примесей и исключение загрязнения окружающей среды достигается тем, что в способе получения топлива 2 для сжигания, включающем обработку исходного углеродсодержащего материала с получением твердого топлива, согласно изобретению, в качестве углеродсодержащего материала используют углеродсодержащий газ, который пропускают между жидкостным осадительным заземленным электродом, образованным потоком воды и электродом, состоящим по меньшей мере из одной иглы и подключенным к источнику тока напряжением 10-3000 кВ для создания высокой напряженности электрического поля, униполярной ионизации и генерирования атомарного водорода,которым восстанавливают углерод и собирают его на жидкостном осадительном электроде в виде топлива с последующим его сжиганием. В установке получения топлива для сжигания,содержащей устройство для обработки углеродсодержащего материала,согласно изобретению,устройство для обработки углеродсодержащего материала содержит электроды, один из которых подключен к высоковольтному источнику тока и состоит, по меньшей мере, из одной иглы, а другой электрод образован потоком воды, который заземлен и служит жидкостным осадительным электродом для осаждения углерода, получаемого в виде твердого топлива, предназначенного для сжигания. Изобретение поясняется чертежом,где представлен продольный разрез установки для получения и сжигания топлива. Установка получения топлива для сжигания содержит устройство для обработки углеродсодержащего материала,включающее емкость 1 с водой и электроды, один из электродов 3 подключен к высоковольтному источнику тока 4 и состоит, по меньшей мере, из одной иглы 7, а другой электрод образован потоком воды,стекающей по конической стенке корпуса 5 и заземлен, он служит жидкостным осадительным электродом для осаждения углерода, получаемого в виде твердого топлива, предназначенного для сжигания. Углеродсодержащий газ подводится через трубопровод 2 и/или по трубопроводу 11 через кольцевой газоход 10 с помощью газового насоса 12. Установка снабжена фильтром 6 для извлечения из воды осажденного углерода, для перекачивания воды с целью ее повторного использования и циркуляции в замкнутом цикле служит насос 9. Отвод переработанного газа осуществляется через кольцевой канал 8. Устройство для сжигания полученного твердого топлива, которым является чистый углерод, содержит горелку 13, в которую подают кислород или кислородно-воздушную смесь и теплообменник 14. Получение топлива осуществляют следующим образом. Пример 1. Углеродсодержащий газ подают по трубопроводу 11 через кольцевой газоход 10 и пропускают его между электродом 3,подключенным к отрицательному полюсу источника тока 4 и жидкостным осадительным электродом, который образован потоком воды,стекающей по конической поверхности стенки 5. На 17673 электрод 3 подают напряжение 3000 кВ, емкость 1 с водой заземляют. Вода, образующая жидкостной осадительный электрод, служит акцептором извлекаемого из газа углерода. При подаче напряжения на электрод 3 частицы углерода заряжаются от электрода 3 и оседают на поверхности воды, стекающей по конической стенке корпуса 5. Воду с осажденным в ней углеродом собирают в нижней части корпуса и подают в фильтр 6, где извлекают углерод в виде порошка, а очищенные газы отводят через кольцевой канал 8,образованный конической поверхностью корпуса 5 и электродом 3. Воду из фильтра 6 повторно используют для образования жидкостного осадительного электрода,перекачивая ее насосом 9 в емкость 1. Восстановление углерода производится атомарным водородом,выделяющимся в специфических условиях, создаваемых в установке в области высокой напряженности электрического поля и высокой униполярной ионизации при пропускании газов в смеси с воздухом между электродом 3 с иглами 7 и жидкостным электродом. Пример 2. Для восстановления углерода из дымового газа его пропускают между электродом 3,состоящим, по меньшей мере, из одной иглы и подключенным к отрицательному полюсу источника тока и электродом, который образован потоком воды. На электрод 3 подают напряжение 10 кВ, емкость с водой заземляют. При подаче напряжения на электрод 3 происходит выделение атомарного водорода, который восстанавливает углерод из его оксида. Вода, образующая жидкостный осадительный электрод, служит акцептором восстанавливаемого углерода, который служит топливом. Процесс восстановления углерода может происходить по следующим схемам 1. 4 НСО 2 С 2 Н 2 О. 2. СО 28 НСН 42 Н 2 О СН 4 СО 22 С 2 Н 2 О В качестве подвергаемого переработке газа для получения углерода могут применяться продукты сгорания углеводородов, продукты сжигания мусора, дымовые газы ТЭЦ и котельных установок. Выход топливного углерода может достигать 100 по отношению к углероду, содержащемуся в исходном газе. При диаметре кромки перелива емкости 1,равной 2000 мм, производительность установки составляет 1 м 3/сек газа. Полученный углерод сжигают. Для этого его подают в горелку 13, куда дополнительно поступает воздух или кислородно-воздушная смесь. Тепловая энергия, которая выделяется при сгорании углерода,утилизируется с помощью теплообменника 14. Установка может применяться в качестве высокоэффективного средства для извлечения из газов пылевидных или аэрозольных частиц. Установка может применяться для проведения широкого спектра химических реакций в зависимости от характера исходного газа,добавляемого в трубопровод 2 и состава газовой среды, с которой контактирует кольцевой канал 8. Установка может быть использована для очистки технологических газов перед сбросом их в атмосферу. При этом улучшается экология и снижаются энергозатраты, так как топливо производится не из дорогостоящего сырья, а из отходов производства. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения топлива для сжигания,включающий обработку исходного углеродсодержащего материала с получением твердого топлива, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего материала используют углеродсодержащий газ, который пропускают между жидкостным осадительным заземленным электродом, образованным потоком воды и электродом, состоящим по меньшей мере из одной иглы и подключенным к источнику тока напряжением 10-3000 кВ для создания высокой напряженности электрического поля, униполярной ионизации и генерирования атомарного водорода,которым восстанавливают углерод и собирают его на жидкостном осадительном электроде в виде топлива с последующим его сжиганием. 2. Установка получения топлива для сжигания,содержащая устройство для обработки углеродсодержащего материала, отличающаяся тем,что устройство для обработки углеродсодержащего материала содержит электроды, один из которых подключен к высоковольтному источнику тока и состоит, по меньшей мере, из одной иглы, а другой электрод образован потоком воды, который заземлен и служит жидкостным осадительным электродом для осаждения углерода, получаемого в виде твердого топлива, предназначенного для сжигания.