Химическое соединение для катализа горения и устройство, использующее указанное соединение - RU2429283C2

Описание

Данное изобретение относится к химическому соединению для получения растворов, пригодных для катализа горения.

Изобретение также относится к устройству, предназначенному для катализа горения, применяющему растворы, которые включают определенные химические соединения.

Уровень техники

Чтобы повысить КПД устройства и приспособлений для сжигания жидкого или газообразного топлива, а также твердого топлива, предназначенного либо для водонагревателей или парогенераторов для получения энергии, либо, кроме твердого топлива, для двигателей внутреннего сгорания, ранее исследовались устройства и оборудование, предназначенное для предварительной обработки воздуха горения, или его части, и, в частности, для барботации воздуха через водные растворы, содержащиеся в указанных устройствах и оборудовании.

В некоторых патентных заявках, касающихся такого оборудования, раскрыты устройства и методы, в основном направленные на регулирование скорости образования и размеров пузырьков воздуха в указанных водных растворах. Регулирование указанных параметров, кажется, влияет на результаты применения указанного оборудования; результаты, которые могут быть, главным образом, подытожены из:

- чистой теплообменной поверхности от образований сажи,

- снижения расхода топлива,

- снижения концентрации твердых частиц в отработанном газе,

- повышения температуры горения,

- повышения эмиссии диоксида углерода в процентном объеме, и снижения абсолютной величины того же, и, таким образом, снижения эмиссии монооксида углерода с четкими преимуществами относительно загрязнения.

В частности, указанные параметры барботирования воздуха могут регулироваться либо через внесение перфорированного листа на дно резервуара для жидкой фазы, как, например, в патенте США №4325691 и в патенте США №4432691; либо образование пузырей больших размеров может стимулироваться, как в патенте США №4014637, путем расширения конца воздуховода; или воздух, который взяли снаружи, пропустили через фильтр и ввели барботер воздуха перед поступлением в горелку вместе с первичным воздухом горения, как в патенте США №4133628, в то время как в заявке на патент Италии №1205425, что подана в Италии 14.10.1980 и получена заявителем, размер пузырьков воздуха и их скорость образования регулировали путем применения регулятора потока, помещенного между барботером и камерой сгорания.

Независимо от методик, применяемых для регулирования указанных параметров, из различных экспериментальных и исследуемых показателей четко проявляется, что скорость образования пузырьков и их размеры влияют, в течение барботирования воздуха в электропроводных водных растворах, на электростатический заряд пузырька и, таким образом, ионизацию воздуха, выходящего из барботера, ионизация которого больше всех производит вышеописанные результаты, и, в частности, снижение температуры и массы отходящего газа и очищение теплообменных поверхностей котла, и также становится понятным, что такой электростатический заряд тесно связан с электрохимическими свойствами раствора, в котором происходит барботирование воздуха.

После определенных экспериментальных показателей заявитель открыл химическое соединение для реализации водных растворов, особенно подходящих для применения в устройстве, предназначенном для катализа сгорания в различных определенных областях применения.

Краткое описание изобретения

Главным объектом данного изобретения является предложение химического соединения, подходящего для реализации водных растворов, особенно подходящих для эффективной обработки воздуха горения горелок или камеры сгорания вообще, используемого в устройстве, которое предназначено для катализа горения твердого, жидкого и газообразного топлива.

Дополнительным объектом изобретения являлось предложение устройства для катализа горения твердого, жидкого и газообразного топлива, содержащего резервуары определенных растворов химических веществ, для обработки воздуха горения или его части.

Вышеупомянутые объекты и остальное получены путем соединения химических веществ в водном растворе, включающего

- щелочные хлориды и

- щелочные нитраты, и/или

- нитраты аммония;

и, преимущественно, с бактерицидной функцией,

- неорганические соли и/или катионные ПАА (поверхностно-активные агенты);

в смеси, в которой количество щелочных хлоридов находится между 25 и 134 г на литр воды, количество щелочных нитратов и/или нитратов аммония находится между 0,175 и 128 г на литр воды и количество бактерицидных неорганических солей и/или катионных ПАВ, когда они присутствуют, находится между 0,086 и 0,375 г на литр воды раствора.

Щелочные хлориды специфически включают хлорид натрия (NaCl), и также они могут включать хлорид калия (КСl) и, в некоторых применениях, хлорид лития (LiCl). Вышеупомянутые щелочные хлориды разделены так, что хлорид натрия варьирует между 25 и 110 г на литр воды, и хлорид калия, и хлорид лития, когда присутствуют, варьируют соответственно между 0,086 и 22 г на литр воды и между 0,086 и 2 г на литр воды.

Щелочные нитраты и нитраты аммония, когда присутствуют одновременно, разделены так, что и нитраты аммония, и щелочные нитраты могут варьировать между 0,175 и 64 г на литр воды и, в частности, щелочными нитратами является нитрат калия (КNО₃) и нитратами аммония является нитрат аммония (NH₄NO₃).

Бактерицидные неорганические соли включают, в частности, бихромат калия (К₂Сr₂O₇).

Устройство для катализа горения, применяемое при сгорании жидкого и газообразного топлива, так же как и твердых топлив, содержит, по меньшей мере, один резервуар водного раствора, через который барботируют воздух горения, или его часть, причем в указанном водном растворе растворили смесь химических веществ, что составлена из

- щелочных хлоридов и

- щелочных нитратов, и/или

- нитратов аммония;

и, преимущественно, с бактерицидной функцией,

- неорганических солей и/или катионных ПАВ;

где количество щелочных хлоридов находится между 25 и 134 г на литр воды и количество щелочных нитратов и/или нитратов аммония находится между 0,175 и 128 г на литр воды и количество бактерицидных неорганических солей и/или катионных ПАВ, когда они присутствуют, находится между 0,086 и 0,375 г на литр воды раствора.

Устройство по данному изобретению также содержит, по меньшей мере, первый резервуар водного раствора, через который барботируют воздух горения или его часть, причем в указанном водном растворе растворили смесь химических веществ, что составлена из

- щелочных хлоридов и

- щелочных нитратов, и/или

- нитратов аммония;

и, преимущественно, с бактерицидной функцией,

- неорганических солей и/или катионных ПАВ;

и, по меньшей мере, второй резервуар второго водного раствора, через который барботируют воздух горения, или его часть, причем в указанном втором водном растворе растворили либо смесь

- аммония, пропиленового гликоля и оксида меди, либо смесь

- нитрата церия и хлорида натрия.

Устройство для катализа горения жидкого и газообразного топлива, так же как и твердых топлив, по данному изобретению, также содержит, по меньшей мере, первый резервуар водного раствора, через который барботируют воздух горения или его часть, причем в указанном водном растворе растворили смесь химических веществ, что составлена из

- щелочных хлоридов и

- щелочных нитратов, и/или

- нитратов аммония; и, преимущественно, с бактерицидной функцией,

- неорганических солей и/или катионных ПАВ;

и, по меньшей мере, второй резервуар второго водного раствора, через который барботируют воздух горения или его часть, причем в указанном водном растворе растворили смесь аммония, пропиленового гликоля и оксида меди;

и, по меньшей мере, третий резервуар третьего водного раствора, через который барботируют воздух горения или его часть, причем в указанном водном растворе растворили нитрат церия и хлорид натрия.

Устройство по данному изобретению вносит, для каждой из вышеописанной версий, подходящее для отдельных применений относительно, например, двигателей внутреннего сгорания для автомобилей, и котлов или паровых машин для энергетической промышленности, основательное повышение КПД сгорания, с чистыми теплообменными поверхностями в котлах и чистыми клапанами цилиндра в двигателях, и это, кроме того, несет улучшение, с точки зрения воздействия на окружающую среду, из-за снижения выхлопа сгорания.

Описание предпочтительных вариантов осуществления

Для лучшего понимания преимуществ и характеристик данного изобретения некоторые варианты осуществления будут описаны в дальнейшем в качестве неограничивающих примеров.

1 - Химическое соединение в водном растворе для обработки воздуха горения, или его части, двигателей внутреннего сгорания.

Химическое соединение, подходящее для получения водных растворов, через которые барботируют воздух горения, или его часть, в двигателях внутреннего сгорания, что включает (на литр воды):

в котором неорганическими солями является бихромат калия К₂Сr₂O₇.

2 - Химическое соединение в водном растворе для обработки воздуха горения, или его части, для горелок нагревательных котлов или парогенераторов, работающих на метане.

Химическое соединение, подходящее для получения водных растворов, через которые барботируют воздух горения, или его часть, для горелок, работающих на метане, что включает (на литр воды):

в котором неорганическими солями является бихромат калия К₂Сr₂O₇.

Дополнительный водный раствор, через который барботируют часть воздуха горения для горелок указанных котлов, включает (на литр воды):

- аммиак (NН₃), количество которого составляет от 12,5 до 75 сл (от 0,125 до 0,75 л) на литр воды раствора,

- пропиленовый гликоль (С₃Н₈O₂), количество которого составляет от 8,33 до 52,5 сл (от 0,0833 до 0,525 л) на литр воды раствора, и

- оксид меди (СuО), количество которого находится между 2,5 и 15 г на литр воды раствора.

3 - Химическое соединение в водном растворе для обработки воздуха горения или его части, для горелок нагревательных котлов или парогенераторов, работающих на жидком топливе.

Химическое соединение, подходящее для получения водных растворов, через которые барботируют воздух горения или его часть, для горелок, работающих на жидком топливе, что включает (на литр воды):

в которых неорганическими солями является бихромат калия К₂Сr₂O₇.

Дополнительно водный раствор, через который барботируют часть воздуха горения для горелок указанных котлов, включает (на литр воды):

- нитрат церия (СеN₃O₉×6Н₂O), количество которого находится между 0,5 и 1,5 г на литр воды раствора, и

- хлорид натрия (NaCl), количество которого находится между 25 и 75 г на литр воды раствора.

Вышеописанные водные растворы предпочтительно содержатся в резервуарах, которые являются частью устройства, раскрытого в патентной заявке Италии 1205425, но, очевидно, они могут содержаться в различных резервуарах, которые в любом случае подходят для барботирования воздуха горения или его части, двигателей внутреннего сгорания или другого прибора для сжигания жидкого или газообразного топлива, так же как и твердых топлив.

Соединения химических веществ, растворенные в вышеуказанных растворах, очевидно, могут варьировать в зависимости от раскрытого в вышеописанных вариантах осуществления, все еще оставаясь в пределах защиты данной патентной заявки.

Например, среди щелочных хлоридов, которые включены в соединения вышеописанных вариантов осуществления, хлорид калия может быть исключен и, в итоге, замещен хлоридом натрия. То же самое касается хлорида лития, когда его применяют для двигателей внутреннего сгорания.

Щелочные нитраты предпочтительно составлены из нитрата калия (КNO₃), но они могут также включать дополнительные и различные виды щелочных нитратов.

Неорганические соли с бактерицидной функцией могут быть замещены или закончены катионными ПАВ или другими веществами, имеющими эквивалентную функцию.

Очевидно дополнительные изменения могут быть сделаны к вышеописанным вариантам осуществления и могут быть получены различные смеси, все еще оставаясь в пределах защиты следующей формулы изобретения.

Реферат

Группа изобретений может быть использована в химической промышленности. Водный раствор химических соединений для обработки воздуха горения или его части, горелок или камер сгорания применяется в устройстве, предназначенном для катализа горения жидкого и газообразного топлива, а также твердых видов топлива. Указанный раствор включает хлориды щелочных металлов, нитраты щелочных металлов, нитрат аммония и неорганическую соль - бихромат калия, обладающую бактерицидной функцией. Количество хлоридов щелочных металлов составляет от 25 до 134 г на литр воды, количество нитратов щелочных металлов и нитрата аммония составляет от 0,175 до 128 г на литр воды, а количество бихромата калия составляет от 0,086 до 0,375 г на литр воды раствора. Устройство содержит резервуар с указанным водным раствором химических соединений, через который барботируют воздух горения или его часть. Устройство может дополнительно содержать второй резервуар второго водного раствора, в котором растворена смесь аммиака, пропиленового гликоля и оксида меди, и/или третий резервуар третьего водного раствора, в котором растворена смесь нитрата церия и хлорида натрия. Способ позволяет эффективно обрабатывать воздух горения горелок или камеры сгорания, используемого в устройстве, предназначенном для катализа горения твердого, жидкого и газообразного топлива. 5 н. и 8 з.п. ф-лы.

Формула