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Brevet d'invention, Perfectionnements à la fabrication, ae comoustiples.
La. présente invention est relative à des améliorations ap- portées aux combustibles liquides ou mobiles, tels que de l'hui- le ou des mélanges stabilisés de matières caroonacées, par exemple du charcon mélangé a ae l'huile.
Il n'est normalement pas possible de consumer de 1'huile ou des mélanges charon-huile ayant une certaine teneur en eau, car l'eau à l'état libre est susceptible d'éteindre la flamme.
Selon la présente invention, de l'eau est ajoutée à un combustible mobile ou liquide, par émulsion avec lui, une com- bustion effective pouvant,dans ce cas, être obtenue, et il a mê- me été constaté que dans certaines conditions, l'intensité de combustion se trouve ainsi accrûe.
On peut utiliser divers agents émulsionnants, tels que l'amidon ou la caséine. On peut utiliser un agent émulsionnant, soit soluble dans 1'huile, soit soluble dans l'eau, ou ces deux
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genres d'agent émulsionnant simultanément, par exemple un acide sulfonique dérivé d'une huile végétale ou un acide naphthénique.
Lorsque le combustible est destiné par exemple a des usages maritimes, il est désirable, alors, d'employer un agent émulsion- nant qui, en présence de sel ou ae solutions électrolytiques, agira de manière à maintenir la teneur en eau du combustible, en émulsion avec celui-ci, malgré la combinaison accidentelle du combustible avec l'eau ou vapeur condensée de mer.
Dans l'application de l'invention à des mélanges charoon- huile, ou analogue, l'eau peut adéquatement être ajoutée comme partie de l'agent stabilisateur réalisant la suspension des par- ticules de charbon dans l'huile, lorsqu'un tel agent est employé.
Des agents contrôlant la combustion, tels que des composés bores, peuvent être ajoutés, et s'ils sont solubles dans l'eau, ils peuvent être dissous dans l'eau ajoutée au combustible.
Facultativement, des catalyseurs de combustion, non solubles, tels qu'un oxyde de fer, peuvent être ajoutés au combustible et maintenus en suspension dans celui-ci à l'aide d'un agent stabi- lisateur qui, dans les mélanges charbon-huile,peut être le même agent stabilisateur employé pour les particules ae charbon..
Une émulsion intime peut être obtenue en faisant passer l'huile avec l'eau, ou le poussier de charbon avec l'huile et l'eau, a travers un moulin, préférablement un moulin d'attrition à grande vitesse, ou un certain nombre de pareils moulins, dispo- sés en série, lesquels moulins peuvent aussi, aans le cas d'un combustible charbon-huile, servir à réduire les particules de charbon à une plus grande finesse de grain.
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Dans le cas d'un combustible charbon-huile, le charbon peut être soumis à un broyage dans l'eau, comme étape préliminaire avant le traitement pour l'élimination des constituants formant des cendres, ce traitement s'effectuant par un système quelconque connu, par exemple par un procédé ae centrifugation, mais de pré- férnce par un procédé de flottage sous forme de mousse. On peut
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ainsi obtenir un combustiole sensiblement exempt ae oenares et qui possède une teneur élevée en eau, mais peut cepenclaiit être employé pour constituer un co4vuatioie liquide, stalle : les par- ties soliaes et d'eau deiueaiezit en suspension pendant toute pé- riode d'emmagasinage de durée quelconque.
Comme l'addition d'eau a l'huile, ou au mélange stabilisé charbon-huile par cette métnode tend normalement à augmenter leur viscosité, il est désirable, dans certains cas, de réduire la viscosité de façon que le combustible puisse être effectivement dirigé et consumé. Des matières, telles que la naphtalène peu- vent être ajoutées à cette fin.
En raison de la distribution intime, obtenue par émulsion,
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de l'eau dans toute la masse du COJJwustiole mobile, on peut 00- server, aans le cas ou le combustible est consumé dans un urûleur, que celui-ci reste propre, car la dissociation de l'eau empêche la combustion partielle des liy(irocar-ooiies ae l'huile ou du char- bon et prévient ainsi des dépôts de coke sur le brûleur.
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Il a été constaté que le renaezuent de combustion est consi- dérablement augmenté par 1'addition d'eau à 1'nulle ou aux mélan- ges stabilisés huile-char'con selon la présente invention, ainsi que le démontrent les essais comparatifs ci-apres, renseignés
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purement à titre alexel4rple.
Une chaudière à. simple tube-foyer, d'une capacité calculée de 3000 a 3500 livres anglaises de vapeur par heure et mesurant environ 12 pieds 6 pouces sur 6 pieds, a été chauffée avec une huile de pétrole, non traitée, indiquant 500 secondes au viscosi- mètre Redwood N 1.
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poids spécifique à 60 2aiirer2ieit 0.947 point d'inflanndation 1900 Faurenneit viscosité à 1000 5anrexuiait Y80
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<tb> cendres <SEP> 0.08 <SEP> %
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asphalt aur 3.3 yo
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<tb> eau <SEP> 0.15 <SEP> %
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coke (Conradson) 8. 7 ,jo l
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sédiment 0.22 % sulfure 1.07 % essai à froid 10 Fahrenneit. pouvoir calorifique 18,900 unités thermiques an- glaises par livre anglaise. durée de l'essai, de 9 h. du soir à
4 h. du matin 7 heures.
quantité d'eau évaporée 4660 - 3566 gallons. température de l'eau d'alimentation 51 Fahrenheit. poids de l'eau utilisée 10940 livres avoirdupois anglaises. livres anglaises de vapeur produite par heure 1563 livres avoirdupois anglaises. quantité d'huile consumée 86.0- 42 pouces cubes. capacité du réservoir environ 2.547 gallons. température moyenne de l'huile 1800 Fahrenheit. poids spécifique de l'huile 0.947 poids spécifique de l'huile à
1800 Fahrenheit 0.899 poids d'huile utilisée 1008 livres avoirdupois anglaises. pouvoir calorifique de l'huile 18,900 par. livre avuir- dupds anlaise. poids d'eau évaporée par livre anglaise d'huile 10.86 livres anglaises. évaporation à partir de/et à
212 Fahrenheit 13. 03 livres anglaises.
pression de la vapeur de la chaudière 100 livres anglaises par pouce carré, mesurées au manomètre, chaleur totale utilisée par livre .or;. anglaise de vapeur 1189 unités thermiques anglaises. chiffre corrigé en tenant compte de l'eau d'alimentation à 31 Fahrenheit 1170 unités thermiques anglaises. unités thermiques anglaises utilisées pour la génération de 10.86 livres avoirdupois anglaises de vapeur 12706.2
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rendement réel à 51 Fahrelilleit 12706,21,900 = 67.2
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La teneur en CO2 des gaz de fumée est demeurée pratique- ment constante pendant toute la durée de l'essai et a varié de 11 % à 12 % ,sauf durant les quelques minutes employées à chan- ger les brûleurs.
La température moyenne pendant toute la durée de l'essai fut de 1280 centigrade.
Une nulle émulsionnée avec 4 % d'eau et utilisant un hui- tième de 1 % d'amidon comme agent ém@lsionnant a été ensuite brû- lée dans des conditions Identiques et en donnant les résultats suivants :
durée de l'essai 8 h. (lQh.30 à 6n. 30) quantité d'eau évaporée 12825 - 11255. température de l'eau d'alimentation 57 Fahrenheit. poids d'eau utilisée 15700 livres anglaises poids de vapeur produite par heure 1962 livres anglaises quantité d'huile consumée 80 - 17.375 pouces cubes. capacité du réservoir environ 2.547 gallons température moyenne de 1'nulle 161 Fahrenheit. poids spécifique de 1'nulle 0.947 à 60 Fahrenheit poids spécifique de l'huile 0.907 à, 161 Fahren- heit. poids d'huile utilisée 1440.5 livres an- glaises. poids d'eau évaporée par livre anglaise d'huile 10. 9 livres anglaises pression de la vapeur, mesurée au manomètre 94 livres par pouce carré.
évaporation à partir de/et à
212 Fahrenheit 13.00 pouvoir calorifique du combustible 18,710 unités thermi- ques anglaises par livre anglaise. chaleur totale utilisée par livre anglaise de vapeur 1188 unités thermi- ques anglaises. chiffre corrigé en tenant compte de l'eau d'alimentation à
64 Fahrenheit 1163 unités thermi- ques anglaises.
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unités thermiques anglaises utilisées poùr l'évaporation de 10.9 livres anglaises d'eau 12,676 rendement réel 67.7 C 02 dans les gaz de fumée 10
La température moyenne s'est maintenue à 1300 Centigrade pendant toute la durée de l'essai.
De plus, on a constaté que, tandis qu'avec l'huile non traitée ou sècne il était né- eessaire de nettoyer les brûleurs toutes les quatre heures eu égard à la quantité considérable de dépôt de coke, se formant sous la flamme, d'autre part avec l'huile traitée, c'est-à-dire l'huile contenant de l'eau, les brûleurs ne s'étaient recouverts, après six heures, que d'environ la moitié de la quantité de dé- pôt de coke que les brûleurs avaient accumulée précédemment en quatre heures.
Un troisième essai dans des conditions identiques a été effectué avec le même combustible de base, c'est-à-dire une huile de pétrole anglo-américaine de 500 secondes au viscosimètre Redwood N 1, quatre parties d'eau étant ajoutées et émulsionnées à l'aide d'un huitième d'une partie d'amidon, en même temps qu'avec trois huitièmes d'une partie de borax en,solution.dans
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orrom huitièmes l'eau rois nu t laies l'eau jjuurent. ji'Liee en puids à'#àllo et qu'avec une partie de chlorure de sodium en solution dans l'eau, pour cent parties en poids d'huile.
Il peut être fait remarquer ici que le chlorure de sodium, s'il agit normalement comme agent retardateur de combustion, n'est estimé avoir un effet retardateur que sur la vitesse de combustion, tandis que les composés borés ont un effet remarqua- ble dans l'accroissement de l'intensité de combustion. Cet essai a donné comme résultats: durée de l'essai 4 heures ( de 3h. à
7 h. de l'après-midi) quantité d'eau évaporée 18703 - 17908 gallons. température de l'eau d' alimentation 60 Fahrenheit. poids de l'eau utilisée 7950 livres anglaises.
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poids de vapeur produite par heure 1987.5 livres anglaises. quantité d'huile brûlée 29.36 pouces cubes capacité du réservoir d'huile environ 2.5478 gallons. température moyenne de l'huile 140 Fahrenheit. poids d'huile utilisée (poids spécifique 0.912 à 140
Fahrenheit) 683.5 livres anglaises. poids d'eau évaporée par livre anglaise:
4'huile 11.63 livres anglaises. pression de la vapeur mesurée au manomètre 90 livres anglaises. évaporation à partir de/et à
212 Fahrenheit 13.89 pouvoir calorifique du combus- tible sec 18,900 valeur calorifique du combusti- ble sec additionné de 4% d'eau 18,144 chaleur totale utilisée par livre anglaise de vapeur 1160 unités thermiques anglaises utilisées pour la conversion de 11.63 livres anglaises d'eau 13,491 rendement réel 74.35 %
La température moyenne s'est maintenue à 1320 .
On peut facilement se convaincre que des essais simi- laires avec des mélanges stabilisés charbon - huile, ayant une certaine teneur en eau, et avec des mélanges stabilisés charbon - huile ayant une certaine teneur en eau et en agents favorisant la combustion donneraient des résultats semblables dans le sens de l'accroissement du rendement.
Une combustion satisfaisante a été obtenue avec de 1' huile et des mélanges stabilisés huile-charbon, ayant une teneur en eau de l'ordre de 10 %, quoique dans ce cas, le rendement de combustion n'ait pas été aussi élevé qu'avec une moindre teneur en eau. On appréciera cependant que de cette fagon on peut obtenir un combustible considérablement moins coûteux, d'un rendement équivalent à celui d'une huile non
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traitée et -procurant des avantages supplémentaires se rap- portant au maintien de la propreté du brûleur pendant son utilisation.
Certains combustibles produits selon la présente invention conviendront aussi pour être utilisés dans des moteurs à combustion interne, par exemple du type à auto- allumage .
Résumé.
En résumé, l'invention concerne:
1) Une méthode d'amélioration de combustibles carbo- nacés liquides, tels que de l'huile ou des suspensions de petite charbon et d'huile, caractérisésen ce qu'une/ petite propor- tion d'eau est émulsionnée avec eux.
2) Une méthode d'amélioration de combustibles carbo- nacés liquides selon 1, caractérisé en ce que la proportion d'eau est de 4 % ou moins du poids de l'huile.
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