FR2637909A1 - Combustion additives containing metal derivatives, process for their manufacture and their use - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne des additifs de combustion comportant des dérivés métalliques, leur procédé de préparation et leur utilisation. Elle est particulièrement, quoique non exclusivement, appropriée pour améliorer la combustion d'hydrocarbures liquides. The present invention relates to combustion additives comprising metal derivatives, their method of preparation and their use. It is particularly, although not exclusively, suitable for improving the combustion of liquid hydrocarbons.
La combustion de fiouls lourds dans les dispositifs de combustion, par exemple des chaudières et des moteurs diesel, entraîne, du fait de leur composition, des problèmes pour l'exploitation et la conservation du matériel industriel. The combustion of heavy fuel oils in combustion devices, for example boilers and diesel engines, causes, due to their composition, problems for the operation and conservation of industrial equipment.
Un des problèmes existant reste que la combustion des gouttelettes de fioul pulvérisé s'accompagne de la formation de 2 à 5 g de carbone par kg de combustible entraînant, ainsi, une pollution de l'environnement, la salissure des surfaces d'échange et une diminution dans le temps du rendement de la combustion. One of the problems that exists is that the combustion of the droplets of pulverized fuel is accompanied by the formation of 2 to 5 g of carbon per kg of fuel, thus causing environmental pollution, soiling of the exchange surfaces and a decrease in the time of combustion efficiency.
Pour limiter l'inconvénient de cette mauvaise combustion, il existe trois méthodes. To limit the inconvenience of this bad combustion, there are three methods.
La première méthode consiste à utiliser une quantité d'air toujours supérieure aux quantités stoechiométriques, mais ajustée au mieux pour éviter une baisse trop rapide du rendement, lorsque le volume des fumées augmente. Cette méthode est coûteuse en combustible. The first method is to use an amount of air always greater than the stoichiometric quantities, but adjusted to the best to avoid a too rapid decline in yield, when the volume of fumes increases. This method is expensive in fuel.
La deuxième méthode consiste à ajouter au combustible 5 à 100 g par tonne de combustible d'un ou plusieurs des métaux suivants : fer, nickel, cobalt, manganèse, chrome, baryum, cérium, cuivre, potassium, combiné sous une forme oléosoluble telle que des sels d'acides organiques comportant au moins huit atomes de carbone ou de complexes organiques tels que ceux du cyclopentadiène ou de la ss-dicétone.-L'additif agit par son rôle chimique. Ainsi, l'émission d'imbrulés est réduite à quelques dixièmes de la valeur initiale pour un excès d'air constant. The second method consists in adding to the fuel 5 to 100 g per ton of fuel of one or more of the following metals: iron, nickel, cobalt, manganese, chromium, barium, cerium, copper, potassium, combined in an oil-soluble form such as salts of organic acids having at least eight carbon atoms or of organic complexes such as those of cyclopentadiene or of β-diketone.-The additive acts by its chemical role. Thus, the emission of unburned is reduced to a few tenths of the initial value for a constant excess of air.
La troisième méthode consiste à créer, par passage dans un broyeur colloïdal, une émulsion d'eau et d'huile contenant 5 à 30 % d'eau. Lors de la pulvérisation du combustible dans la chambre, la vaporisation instantanée de l'eau fait éclater les gouttelettes de fioul, favorisant ainsi la combustion. The third method is to create, by passage in a colloidal mill, an emulsion of water and oil containing 5 to 30% water. When spraying the fuel into the chamber, the instantaneous vaporization of the water causes the oil droplets to burst, thus promoting combustion.
L'eau agit par ses caractéristiques physiques. Pour un excès d'air donné, l'émission dtimbrtlés solides est diminuée de deux à trois fois.Water acts by its physical characteristics. For a given excess of air, the emission of solid matter is reduced by two to three times.
I1 existe un autre problème dt au soufre contenu dans le fioul. Pour limiter l'inconvénient de la salissure et la corrosion des surfaces d'échange, et par conséquent, éviter une diminution du rendement et l'usure du matériel, il est utilisé des dérivés organosolubles des métaux tels que le magnésium, le calcium, le baryum, le zinc, en quantité de 10 à 200 g de métal par tonne de combustible. Ce type d'additif permet de neutraliser l'acide sulfurique formé et de réduire l'oxydation en S03 du soufre en empoisonnant l'effet catalytique des oxydes de vanadium. There is another problem with sulfur in the fuel oil. To limit the inconvenience of dirt and corrosion of the exchange surfaces, and therefore avoid a decrease in the yield and wear of the material, it is used organosoluble derivatives of metals such as magnesium, calcium, barium, zinc, in the amount of 10 to 200 g of metal per ton of fuel. This type of additive makes it possible to neutralize the sulfuric acid formed and to reduce the oxidation to SO 3 of the sulfur by poisoning the catalytic effect of the vanadium oxides.
Enfin, la présence de vanadium et de sodium dans les fiouls résiduaires entralne, dans les parties chaudes de la chaudière, un dépôt pâteux ou semi-liquide corrosif, s'opposant aux passages des gaz et diminuant les échanges thermiques. L'utilisation de dérivés organo-solubles de magnésium, calcium, baryum, cérium, terres rares permet, en transformant la composition et la structure du dépôt, de limiter les inconvénients pré-cités, pour des concentrations de 5 à 100 g de métal ajoutés par tonne de fioul. Finally, the presence of vanadium and sodium in the residual fuel oil entrainene, in the hot parts of the boiler, a pasty deposit or semi-liquid corrosive, opposing the passage of gases and reducing heat exchange. The use of organosoluble magnesium, calcium, barium, cerium and rare earth derivatives makes it possible, by transforming the composition and the structure of the deposit, to limit the abovementioned disadvantages, for concentrations of 5 to 100 g of added metal. per ton of fuel oil.
Cependant, l'utilisation des additifs augmente le prix de la combustion du fait de leur cotit élevé et de la quantité importante nécessaire à l'obtention de bons résultats, ainsi que par la nécessité pour leur fabrication d'une intervention d'un personnel qualifié et d'un matériel onéreux. However, the use of additives increases the price of combustion because of their high cost and the large amount needed to obtain good results, as well as by the necessity for their manufacture of an intervention of qualified personnel and expensive equipment.
La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients, et concerne des additifs de combustion comportant des dérivés métalliques caractérisés en ce qu'ils consistent en une solution aqueuse contenant des sels métalliques hydrosolubles utilisés à l'état d'émulsion eau dans huile. The present invention aims to avoid these disadvantages, and relates to combustion additives comprising metal derivatives characterized in that they consist of an aqueous solution containing water-soluble metal salts used in the water-in-oil emulsion state.
Ainsi, ces sels hydrosolubles métalliques qui agissent, par leur rôle chimique combiné avec les caractéristiques physiques de l'eau, sur la combustion permettent de réduire la pollution de l'environnement, diminuer la salissure du matériel industriel utilisé et maintenir le taux de rendement, tout en diminuant substantiellement le coût de la combustion (le volume d'hydrocarbures est moindre), de l'entretien et l'usure du dispositif de combustion et du traitement. Thus, these water-soluble metallic salts which act, by their chemical role combined with the physical characteristics of the water, on the combustion make it possible to reduce the pollution of the environment, to reduce the soiling of the industrial material used and to maintain the rate of yield, while substantially reducing the cost of combustion (the volume of hydrocarbons is lower), maintenance and wear of the combustion device and treatment.
De préférence, l'émulsion eau dans huile est formée avant injection dans le combustible. Preferably, the water-in-oil emulsion is formed before injection into the fuel.
Préférentiellement, les sels métalliques sont choisis parmi les composés diminuant la formation d-'imbrtlés, les composés diminuant la formation des dépôts à basse température, les composés diminuant la formation des dépôts à haute température. Preferably, the metal salts are chosen from compounds which reduce the formation of ink, the compounds reducing the formation of deposits at low temperature, the compounds reducing the formation of deposits at high temperature.
Le dépôt à haute température est dt à la présence de vanadium et sodium. Celui à basse température est dA à l'acide sulfurique créé lors de la combustion. The high temperature deposition is due to the presence of vanadium and sodium. The low temperature one is dA with sulfuric acid created during combustion.
Avantageusement pour obtenir plusieurs des effets ci-dessus décrits pour ces dérivés organosolubles, les sels hydrosolubles sont choisis parmi ceux contenant sous forme de chlorure, sulfate, nitrate, acétate, formiate, chromate, phosphate, phosphonate, complexe d'acides aminocarboxyliques, hydroxydes, citrates, sels complexes de fer, du cobalt et du nickel, avec les cyanures, lactates, oxalates, un ou plusieurs des métaux suivants : fer, nickel, cobalt, manganèse, chrome, cuivre; magnésium, calcium, baryum, cérium, terres rares, aluminium, zinc, zirconium, potassium. Advantageously, to obtain several of the effects described above for these organosoluble derivatives, the water-soluble salts are chosen from those containing, in the form of chloride, sulphate, nitrate, acetate, formate, chromate, phosphate, phosphonate, aminocarboxylic acid complex, hydroxides, citrates, complex salts of iron, cobalt and nickel, with cyanides, lactates, oxalates, one or more of the following metals: iron, nickel, cobalt, manganese, chromium, copper; magnesium, calcium, barium, cerium, rare earths, aluminum, zinc, zirconium, potassium.
Selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention, les sels hydrosolubles métalliques sont choisis parmi le sulfate ferreux, le chlorure de nickel, le chlorure de cobalt, le chlorure de manganèse, le sulfate de cuivre, le nitrate de cérium, le chlorure de baryum, le chromate de potassium, seuls ou en mélange. According to a preferred embodiment of the invention, the water-soluble metal salts are chosen from ferrous sulphate, nickel chloride, cobalt chloride, manganese chloride, copper sulphate, cerium nitrate, sodium chloride and the like. barium, potassium chromate, alone or as a mixture.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les sels hydrosolubles métalliques sont choisis parmi le-chlorure ou le nitrate de magnésium, le chlorure de calcium, le chlorure de zinc, le nitrate de potassium, le chlorure de baryum, seuls ou en mélange. According to another embodiment of the invention, the water-soluble metal salts are chosen from magnesium chloride or nitrate, calcium chloride, zinc chloride, potassium nitrate, barium chloride, alone or in part. mixed.
Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, les sels hydrosolubles métalliques sont choisis parmi le nitrate ou le chlorure de cérium, les chlorures de terres rares, les chlorures ou les nitrates de calcium, de magnésium ou de baryum, seuls ou en mélange. According to yet another embodiment of the invention, the water-soluble metal salts are chosen from nitrate or cerium chloride, rare earth chlorides, chlorides or nitrates of calcium, magnesium or barium, alone or in mixed.
En outre, l'additif peut contenir un ou plusieurs sels hydrosolubles métalliques choisis parmi le sulfate ferreux, le chlorure de nickel, le chlorure de cobalt, le chlorure de manganèse, le sulfate de cuivre, le nitrate de cérium, le chlorure de baryum, le chromate de potassium, seuls ou en mélange avec des sels hydrosolubles choisis parmi le chlorure ou le nitrate de magnésium, le chlorure de calcium, le chlorure de zinc, le nitrate de potassium, le chlorure de baryum, seuls ou en mélange. In addition, the additive may contain one or more water-soluble metallic salts chosen from ferrous sulphate, nickel chloride, cobalt chloride, manganese chloride, copper sulphate, cerium nitrate, barium chloride, potassium chromate, alone or in admixture with water-soluble salts selected from magnesium chloride or nitrate, calcium chloride, zinc chloride, potassium nitrate, barium chloride, alone or as a mixture.
Avantageusement, la concentration de la solution aqueuse, en métal, est comprise entre 0,05 et 2 moles, de préférence entre 0,1 et 0,5 mole/l. Advantageously, the concentration of the aqueous solution of metal is between 0.05 and 2 moles, preferably between 0.1 and 0.5 mole / l.
Avantageusement, le rapport en volume de la phase aqueuse à la phase organique est inférieur à 1, et, de préférence, inférieur à 0,3. La phase organique est constitué de tout liquide organique miscible au combustible. Advantageously, the volume ratio of the aqueous phase to the organic phase is less than 1, and preferably less than 0.3. The organic phase consists of any organic liquid miscible with fuel.
Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, la phase organique est constituée en totalité ou en partie du combustible mis en oeuvre pour la combustion. In a particular embodiment of the invention, the organic phase is constituted in whole or in part of the fuel used for combustion.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la phase organique contient un solvant volatil qui est, de préférence, du gasoil. According to another embodiment of the invention, the organic phase contains a volatile solvent which is preferably gas oil.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les additifs contiennent un agent tensioactif, ceci afin d'augmenter les propriétés d'étalement et de mouillabilité et donc la facilité de fabrication de l'émulsion. According to another embodiment of the invention, the additives contain a surfactant, this in order to increase the spreading properties and wettability and thus the ease of manufacture of the emulsion.
Avantageusement, l'émulsion présente une viscosité inférieure à 100 mm./s, de préférence inférieure à 30 mm4 /s, à la température de fabrication et d'utilisation. Advantageously, the emulsion has a viscosity of less than 100 mm./s, preferably less than 30 mm.sup.4 / s, at the temperature of manufacture and use.
Le procédé de préparation des additifs selon l'invention se caractérise en ce que les sels métalliques sont mis en solution aqueuse et la solution aqueuse est ajoutée à un liquide organique pour former une émulsion eau dans l'huile. The process for preparing the additives according to the invention is characterized in that the metal salts are put in aqueous solution and the aqueous solution is added to an organic liquid to form a water-in-oil emulsion.
Avantageusement, l'émulsion est formée dans un émulsionneur. Advantageously, the emulsion is formed in an emulsifier.
Selon un mode particulier de réalisation, il s'agit d'un émulsionneur de cuve fonctionnant en discontinu comportant une turbine tournant à grande vitesse dans une cage munie de déflecteurs. According to a particular embodiment, it is a batch-wise batch emulsifier comprising a turbine rotating at high speed in a cage provided with baffles.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, l'émulsionneur, comportant un rotor tournant à grande vitesse dans un stator, est alimenté en continu. According to a particular embodiment of the invention, the emulsifier, comprising a rotor rotating at high speed in a stator, is fed continuously.
Avantageusement, les additifs utilisés selon l'invention pour la combustion d'hydrocarbures liquides, sont mis en oeuvre en quantité comprise entre 0,05 et 5 volumes pour 100 volumes de combustible de façon à obtenir la concentration convenable en métal ajouté. Advantageously, the additives used according to the invention for the combustion of liquid hydrocarbons are used in an amount of between 0.05 and 5 volumes per 100 volumes of fuel so as to obtain the appropriate concentration of added metal.
La quantité d'additif introduit peut varier en cours d'utilisation, notamment en fonction des résultats obtenus (taux de C021 imbrulés, température des fumées etc...) et des caractéristiques du combustible. The amount of additive introduced may vary during use, in particular depending on the results obtained (unburned C021 rate, flue gas temperature, etc.) and the characteristics of the fuel.
Avantageusement, l'additif est mélangé en continu avec le combustible. Advantageously, the additive is mixed continuously with the fuel.
Selon un mode de réalisation, l'additif est injecté dans la ligne d'alimentation des hydrocarbures. According to one embodiment, the additive is injected into the hydrocarbon feed line.
Selon un autre mode de réalisation, l'additif est injecté dans une cuve de prémélange contenant les combustibles, cuve dont le contenu est mélangé au moyen d'un agitateur. According to another embodiment, the additive is injected into a premix tank containing the fuel, tank whose content is mixed by means of a stirrer.
Selon-une autre réalisation de l'invention, l'additif est mélangé au préalable dans la cuve de stockage du combustible. According to another embodiment of the invention, the additive is premixed in the fuel storage tank.
Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée. The following examples illustrate the invention without, however, limiting its scope.
E:X~Lr 1
Une chaudière à vapeur d'une chaufferie industrielle, consommant une tonne de fioul lourd par heure, fonctionne avec un excès d'air tel que - le taux de C02 dégagé est de 12,8 % - la température des fumées est de 3100C - le taux d'imbrQfés est de 200 mg/m3 de fumées.E: X ~ Lr 1
A steam boiler in an industrial boiler, consuming one tonne of heavy fuel oil per hour, operates with an excess of air such that - the CO2 content released is 12.8% - the flue gas temperature is 3100C - the impregnated rate is 200 mg / m3 of fumes.
Une émulsion eau dans l'huile est préparée selon la composition suivante
39 % d'une solution aqueuse à 286 g/l de sulfate
ferreux (soit 90 g/l de fer)
59 % de fioul domestique
2 % d'amines grasses.A water-in-oil emulsion is prepared according to the following composition
39% of an aqueous solution containing 286 g / l of sulphate
ferrous (90 g / l of iron)
59% of heating oil
2% fatty amines.
Cette émulsion est formée dans une cuve munie d'un émulsionneur, du type broyeur colloïdal. La turbine tourne alors à environ 3000 à 15000 tours/mn, les déflecteurs sont séparés de 0,1 à 2 mm. Le temps de broyage est de 1 heure. This emulsion is formed in a vessel equipped with an emulsifier, of the colloidal mill type. The turbine then rotates at about 3000 to 15000 rev / min, the deflectors are separated from 0.1 to 2 mm. The grinding time is 1 hour.
L'émulsion est, ensuite, stockée dans un bac. Sa concentration en métal est de 36 g/l. Elle reste stable plusieurs semaines. The emulsion is then stored in a tray. Its metal concentration is 36 g / l. It remains stable for several weeks.
L'émulsion est, ensuite, injectée par une pompe doseuse, à un débit de 700 ml/heure, dans la ligne d'alimentation du dispositif de combustion. The emulsion is then injected by a metering pump, at a rate of 700 ml / hour, into the supply line of the combustion device.
Après ajustement de l'excès d'air, le taux de
C02 dégagé est de 13,8 % ; la température des fumées est de 2580C ; le taux d'imbrûlés est de 82 mg/m3 de fumées.After adjusting the excess air, the rate of
C02 released is 13.8%; the flue gas temperature is 2580C; the unburnt rate is 82 mg / m3 of fumes.
Ce premier exemple montre que l'invention permet de d: : :;er la pollution de l'environnement de manière significative, et d'améliorer le rendement. This first example shows that the invention makes it possible to significantly reduce the environmental pollution and to improve the efficiency.
EXEMPLE 2
Une émulsion eau dans l'huile est préparée selon la composition suivante
40 % d'une solution aqueuse contenant, sous forme de
nitrate, 30 g/l de magnésium
59 % de fioul lourd
1 % d'acide gras tallol ou tallöl.EXAMPLE 2
A water-in-oil emulsion is prepared according to the following composition
40% of an aqueous solution containing, in the form of
nitrate, 30 g / l magnesium
59% of heavy fuel oil
1% tall oil or tall oil.
L'émulsion contient ainsi 12 g/l de magnésium. The emulsion thus contains 12 g / l of magnesium.
La solution de nitrate de magnésium est préparée en dissolvant, à saturation, dans une solution 2,5 N d'acide nitrique, de la chaux magnésienne, obtenue par calcination de carbonate de magnésium naturel. Après décantation des impuretés solides, la solution est alcalinisée avec 0,5 g/l d'ammoniaque à 20 % de NH3. The magnesium nitrate solution is prepared by dissolving magnesium lime, saturated in a 2.5 N solution of nitric acid, obtained by calcining natural magnesium carbonate. After decantation of the solid impurities, the solution is alkalinized with 0.5 g / l of ammonia at 20% NH 3.
80 1 de cette solution est versée lentement dans une cuve de 220 litres contenant 120 litres de la phase organique chauffée à 950C. Une fois versée, elle est agitée pendant 30 mn par un agitateur à cage à 15000 tours/mn. Cette opération est effectuée à une température maintenue à 80 - 900C de façon à ce que ia viscosité du fioul constituant la phase organique de l'émulsion soit maintenue à environ 30 mm2 /s. 80 1 of this solution is poured slowly into a 220 liter tank containing 120 liters of the organic phase heated to 950C. Once poured, it is stirred for 30 minutes by a cage stirrer at 15,000 rpm. This operation is carried out at a temperature maintained at 80 ° C. to 900 ° C. so that the viscosity of the oil constituting the organic phase of the emulsion is maintained at approximately 30 mm 2 / s.
L'émulsion est stockée dans des cuves de 220 litres. Sa viscosité est de l'ordre de 1000 mm ./s à température ambiante, la température ordinaire lui assurant donc une bonne stabilité pendant plusieurs mois. The emulsion is stored in 220 liter tanks. Its viscosity is of the order of 1000 mm ./s at room temperature, the ordinary temperature thus ensuring a good stability for several months.
L'injection de cette émulsion dans le fioul peut etre réalisée - soit lors du remplissage de la cuve de stockage par
l'intermédiaire d'une pompe à piston munie à
l'aspiration d'une crépine chauffante, - soit sur la ligne d'alimentation des brûlers par une
pompe doseuse munie à l'aspiration d'une crépine
chauffante.The injection of this emulsion into the fuel oil can be carried out - either when filling the storage tank with
through a piston pump provided with
the suction of a heating strainer, - either on the supply line of the burners by a
metering pump provided with the suction of a strainer
heating.
La crépine chauffante sert à abaisser la viscosité à une valeur inférieure à 100 mmt /s. The heating strainer serves to lower the viscosity to less than 100 mmt / s.
Les essais ont été réalisés avec un fioul
contenant 3,6 % de soufre dans une chaudière, brulant 2
tonnes/h de combustibles.The tests were carried out with a fuel
containing 3.6% sulfur in a boiler, burning 2
tonnes / h of fuel.
Au début des essais, les résultats de contrôle
technique sur les fumées étaient les suivants
teneur en CO2 : 13,8 %
température des fumées : 2790C
teneur en SO3 : 40 ppm.At the beginning of the tests, the control results
technique on fumes were as follows
CO2 content: 13.8%
flue gas temperature: 2790C
SO3 content: 40 ppm.
Après trois mois de fonctionnement, les
résultats sont
teneur en CO2 : 13,0 %
teneur en SO3 : 45 ppm
température des fumées : 3200C
dépôt sur les tubes : 1 à 3 mm dépôt blanc adhérant
ayant les caractéristiques suivantes
pH d'une solution à 1 % = 1,9 ;
Teneurs en oxydes : S042 = 50,5 % ;
Fe2O3 = 30, 9 % ; CaO = 5,9 % ;
Mgo = 1,1 % ; V2O5 = 12,2 i ;
Echantillons relevés au niveau des parties
arrières, corrodées, froides de la chaudière).After three months of operation, the
results are
CO2 content: 13.0%
SO3 content: 45 ppm
flue gas temperature: 3200C
deposit on the tubes: 1 to 3 mm adhering white deposit
having the following characteristics
pH of a 1% solution = 1.9;
Oxides content: S042 = 50.5%;
Fe2O3 = 30.9%; CaO = 5.9%;
Mgo = 1.1%; V2O5 = 12.21;
Samples taken at party level
rear, corroded, cold boiler).
On traite ensuite le fioul avec 30 g de
magnésium par tonne de fioul en ajoutant, lors du
remplissage des cuves de stockage, 2,5 litres d'émulsion
par tonne de combustible.The fuel oil is then treated with 30 g of
magnesium per tonne of fuel oil by adding
filling of the storage tanks, 2.5 liters of emulsion
per ton of fuel.
Après trois mois de fonctionnement, les
résultats sont les suivants
teneur en S03 = 32 ppm
taux de CO2 : 13,2 %
la température des fumées : 2920c
dépôt sur les tubes : inférieur à 0,5 mm (dépôt blanc
peu adhérent ayant les caractéristiques suivantes
pH d'une solution à 1 % = 3,4 %
Teneurs en oxydes : S042 = 56,8 % ; Fe2O3 = 7,4 % ;
CaO = 2,9 % ; MgO = 17,1 % ;
V2O5 = 17,4 %.After three months of operation, the
results are as follows
S03 content = 32 ppm
CO2 level: 13.2%
the temperature of the fumes: 2920c
deposit on tubes: less than 0.5 mm (white deposit
little adherent with the following characteristics
pH of a 1% solution = 3.4%
Oxide content: S042 = 56.8%; Fe2O3 = 7.4%;
CaO = 2.9%; MgO = 17.1%;
V2O5 = 17.4%.
L'analyse de ces résultats montre une diminution de la corrosion et une amélioration du rendement dans le temps, dues à un moindre salissement. The analysis of these results shows a decrease in corrosion and an improvement in the yield over time, due to less soil.
Le traitement a donc permis de limiter les pertes de rendement dans le temps, et de diminuer très nettement la formation de sulfate de fer, par suite des corrosions, ainsi que le montre la quantité de dépôts existant sur les tubes et leurs compositions. The treatment thus made it possible to limit the losses of yield over time, and to very markedly reduce the formation of iron sulphate, as a result of the corrosions, as is shown by the quantity of deposits existing on the tubes and their compositions.
EXEMPLE 3
Une centrale thermique est équipée de six chaudières de 100 MM brtlant du fioul lourd, avec un débit de 25 tonnes/h. EXAMPLE 3
A thermal power station is equipped with six 100 MM boilers burning heavy fuel oil, with a flow rate of 25 tonnes / h.
Afin d"éviter les corrosions sulfuriques dans les parties arrière des chaudières, l'excès d'air y est maintenu au-dessous de 1 8. Cependant, ce réglage provoque l'émission d'imbrûlés sclides à un niveau important. Le salissement des surchauffeurs est rapide, entrainant une baisse de rendement global, une obstruction du passage des gaz et donc des arrêts trimestriels d'au moins une semaine. Après trois mois de fonctionnement, la température de surchauffe passe de 605 à 5750C, la température de sortie des fumées de 155 à le50C ; la perte de rendement est de l'ordre de 4 %, traduit par une consommation spécifique de fioul qui passe de 250 à 260 g/kWh. In order to avoid sulfuric corrosions in the rear parts of the boilers, the excess air is kept below 1 8. However, this setting causes the emission of unburnt sclides at a high level. superheaters is fast, resulting in a drop in overall efficiency, an obstruction of the passage of gas and therefore quarterly shutdowns of at least a week.After three months of operation, the temperature of overheating goes from 605 to 5750C, the temperature of exit of fumes from 155 to 50C, the yield loss is of the order of 4%, resulting in a specific consumption of fuel oil that goes from 250 to 260 g / kWh.
La vitesse d'encrassement des tubes des surchauffeurs dépend de la teneur en vanadium et en sodium du fioul utilisé. The fouling rate of the superheater tubes depends on the vanadium and sodium content of the fuel oil used.
Sur la ligne d'alimentation des brûleurs, on crée une boucle entre l'amont et l'aval de la pompe haute pression. Sur cette boucle, est inséré un broyeur colloïdal fonctionnant en continu. Le débit de fioul dans la boucle est de 400 1/h. On the burner feed line, a loop is created between the upstream and downstream of the high pressure pump. On this loop is inserted a colloid mill operating continuously. The oil flow in the loop is 400 1 / h.
Il est injecté, et amont du broyeur, par l'intermédiaire d'une pompe doseuse, une solution saline contenant 110 gZl de chlorure de calcium et 50 g/l d'un nitrate de terres rares à 40 % d'oxydes. La quantité de chlorure de calcium est calcuiée selon la teneur en V205 sur la base de 20 g de calcium par tonne de fioul pour une teneur de 109 ppm de V205; la pompe doseuse est réglée en conséquence. Pour 100 ppm de V205 il est injecté 0,5 litre de solution saline, et
l'émulsion contient-donc
- 400 1 de fioul lourd
- 12,5 1 de solution aqueuse.It is injected, and upstream of the mill, via a dosing pump, a saline solution containing 110 g of calcium chloride and 50 g / l of a rare earth nitrate containing 40% of oxides. The amount of calcium chloride is calculated according to the content of V205 based on 20 g of calcium per ton of fuel oil at a content of 109 ppm of V205; the dosing pump is adjusted accordingly. For 100 ppm of V205 0.5 liter of saline is injected, and
the emulsion contains-so
- 400 liters of heavy fuel oil
12.5 l of aqueous solution.
Pour réduire l'émission éventuelle d'imbrulés, il est préparé une solution à 150 g/l de nitrates de terres rares à 40 % d'oxydes (50 % d'oxydes de cérium). To reduce the possible emission of unburned, a solution is prepared at 150 g / l of rare earth nitrates containing 40% of oxides (50% of cerium oxides).
Lorsque l'émission d'imbrQlés dépasse la consigne de limite, cette solution remplace celle du mélange calcium-terres rares.When the emission of proteins exceeds the limit setpoint, this solution replaces that of the calcium-rare earth mixture.
Un essai comparatif a été réalisé pendant trois mois sur la chaudières I qui a reçu le traitement et la chaudière II qui n'a pas reçu le traitement. Le fonctionnement s'effectue à charge constante. La teneur moyenne en V2O5 est de 180 ppm. La solution de terres rares a remplacé celle du mélange à base de calcium pendant 125 heures par période de 30 mn à 2 heures.
<tb> <SEP> Chaudière <SEP> I <SEP> Chaudière <SEP> II <SEP>
<tb> Temps <SEP> O <SEP> 3 <SEP> mois <SEP> 0 <SEP> 3 <SEP> mois
<tb> Temp.de <SEP> sur
<tb> chauffe <SEP> ( C) <SEP> 608 <SEP> 595 <SEP> 610 <SEP> 575
<tb> Temp.<SEP> fumées
<tb> ( C) <SEP> 155 <SEP> 168 <SEP> 153 <SEP> 184
<tb> Consommation
<tb> spécifique <SEP> 245 <SEP> 251 <SEP> 244 <SEP> 258
<tb> (g/kWh)
<tb> Dépôt <SEP> 0 <SEP> < <SEP> à <SEP> 1 <SEP> mm <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> à <SEP> 10 <SEP> mm
<tb> <SEP> d'un <SEP> dépôt <SEP> de <SEP> dépôt
<tb> <SEP> friable <SEP> peu <SEP> dur <SEP> et
<tb> <SEP> adhérent <SEP> cristal
<tb> <SEP> lisé
<tb> Temp. <SEP> de <SEP> fusion
<tb> <SEP> (0C) <SEP> | <SEP> 965 <SEP> 625
<tb> Temp.<SEP> de <SEP> frit
<tb> taae <SEP> ( C) <SEP> 885 <SEP> 515
<tb> <SEP> SO4 <SEP> 38,9 <SEP> % <SEP> 16,2 <SEP> %
<tb> CaO <SEP> 24,6 <SEP> % <SEP> 3,8 <SEP> %
<tb> Fe2O <SEP> 12,1 <SEP> s6 <SEP> 18,9 <SEP> %
<tb> Na2O <SEP> 5,2 <SEP> % <SEP> 27,9 <SEP> %
<tb> V2O5 <SEP> 13,8 <SEP> % <SEP> 27,4 <SEP> %
<tb> NiO <SEP> 6,3 <SEP> % <SEP> 8,2 <SEP> %
<tb> CeO2 <SEP> | <SEP> 4,1 <SEP> %
<tb> <tb><SEP> Boiler <SEP> I <SEP> Boiler <SEP> II <SEP>
<tb> Time <SEP> O <SEP> 3 <SEP> months <SEP> 0 <SEP> 3 <SEP> months
<tb> Temp.de <SEP> on
<tb> heats up <SEP> (C) <SEP> 608 <SEP> 595 <SEP> 610 <SEP> 575
<tb> Temp. <SEP> smokes
<tb> (C) <SEP> 155 <SEP> 168 <SEP> 153 <SEP> 184
<tb> Consumption
<tb> specific <SEP> 245 <SEP> 251 <SEP> 244 <SEP> 258
<tb> (g / kWh)
<tb> Depot <SEP> 0 <SEP><<SEP> to <SEP> 1 <SEP> mm <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> to <SEP> 10 <SEP> mm
<tb><SEP> of a <SEP> repository <SEP> of <SEP> repository
<tb><SEP> friable <SEP> little <SEP> hard <SEP> and
<tb><SEP> adherent <SEP> crystal
<tb><SEP> read
<tb> Temp. <SEP> of <SEP> merge
<tb><SEP> (0C) <SEP> | <SEP> 965 <SEP> 625
<tb> Temp. <SEP> of <SEP> fried
<tb> taae <SEP> (C) <SEP> 885 <SEP> 515
<tb><SEP> SO4 <SEP> 38.9 <SEP>% <SEP> 16.2 <SEP>%
<tb> CaO <SEP> 24.6 <SEP>% <SEP> 3.8 <SEP>%
<tb> Fe2O <SEP> 12.1 <SEP> s6 <SEP> 18.9 <SEP>%
<tb> Na2O <SEP> 5.2 <SEP>% <SEP> 27.9 <SEP>%
<tb> V2O5 <SEP> 13.8 <SEP>% <SEP> 27.4 <SEP>%
<tb> NiO <SEP> 6.3 <SEP>% <SEP> 8.2 <SEP>%
<tb> CeO2 <SEP> | <SEP> 4.1 <SEP>%
<Tb>
Le calcium ajouté s'est combiné au V2O5 et au S042- provoquant une élévation des températures de fusion et de frittage des dépôts, et donc de leur adhérence sur les tubes. The added calcium combined with V2O5 and S042- causing a rise in the melting and sintering temperatures of the deposits, and hence their adhesion to the tubes.
La chaudière II a du être arrêtée. La chaudière I aurait pu fonctionner encore plusieurs mois. Boiler II had to be stopped. Boiler I could have worked for several more months.
Le gain de rendement est de 2,5 %. Par rapport à l'utilisation d'un savon organosoluble basique de calcium, le cout du traitement est divisé par trois. The yield gain is 2.5%. Compared with the use of a basic organosoluble calcium soap, the cost of treatment is divided by three.
EXEMPLE 4
Des essais comparatifs sont menés sur un -moteur diesel du type BUDA monocylindrique Type BO38 moteur diesel du type BUDA monocylindrique Type BO38 accouplé à un générateur électrique. Les gaz d'échappement sont dépoussiérés dans un cyclone séparateur. La puissance électrique est maintenue à 8 kw en réglant le débit du combustible.EXAMPLE 4
Comparative tests are carried out on a diesel engine of the type BUDA single-cylinder type BO38 diesel engine type BUDA single-cylinder type BO38 coupled to an electric generator. The exhaust gases are dedusted in a separator cyclone. The electrical power is maintained at 8 kw by adjusting the fuel flow.
Le combustible utilisé pour le premier essai est un fioul léger de masse volumique egale à 0,958 g/cm3 et de viscosité à 1000C égale à 1,85 mm2 /s. The fuel used for the first test is a light fuel oil of density equal to 0.958 g / cm3 and viscosity at 1000C equal to 1.85 mm2 / s.
La consommation de combustible est de 464 kg et la quantité de suie recueillie est de 1452 g pour 300 heures de fonctionnement. The fuel consumption is 464 kg and the amount of soot collected is 1452 g for 300 hours of operation.
Pour le second essai, il est ajouté au même combustible utilisé précédemment, 500 ml d'une solution à 150 g/l de chlorure de baryum anhydre par tonne de fioul. La mise en émulsion est en fait réalisée avec le meme appareillage que dans l'exemple 2. For the second test, 500 ml of a 150 g / l solution of anhydrous barium chloride per ton of fuel oil are added to the same fuel previously used. The emulsification is in fact carried out with the same apparatus as in Example 2.
La consommation de combustible est alors de 452 kg et la quantité de suive recueillie est de 464 g pour 300 heures de fonctionnement. The fuel consumption is then 452 kg and the amount of follow up collected is 464 g for 300 hours of operation.
Le gain de rendement est de l'ordre de 2,6 % en utilisant un sel hydrosoluble métallique. La baisse démission de suie est de l'ordre de 68 %. The yield gain is of the order of 2.6% using a water-soluble metal salt. The decline in soot emission is around 68%.
Ces exemples démontrent les avantages de l'utilisation de ces émulsions de sels hydrosolubles permettant de meilleurs rendements globaux et un Oout moindre du traitement de la combustion des hydrocarbures liquides. These examples demonstrate the advantages of using these water-soluble salt emulsions for better overall yields and less of the treatment of liquid hydrocarbon combustion.
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Family Applications (1)
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