液態燃煤添加劑及其製備方法
2023-04-26 11:47:06
專利名稱：液態燃煤添加劑及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種燃煤用的液態添加劑，該添加劑具有催化助燃、固硫、固氮即改善煤燃燒特性，起到節煤和減少汙染物排放的綜合作用，屬於燃煤的催化燃燒技術領域。
背景技術：
能源是經濟發展和社會生活必不可少的，煤炭是我國能源消耗最重要的組成成份之一，其在一次能源中的比重高達70%左右。據統計，在我國消耗的煤炭總量中，85%以上直接用於火力發電、工業鍋爐、工業窯爐和家庭爐灶等直接燃燒。由於煤炭燃燒效率低下，不僅造成了嚴重的能源浪費，而且也對環境產生了嚴重的破壞，其直接表現便是我國嚴重的燃燒型大氣汙染。如何設法減少急劇增加的巨量煤炭消耗量，特別是大量劣質煤的穩定利用，並且減輕燃燒煤炭帶來的日益嚴重的環境汙染對我國在解決能源危機和環境汙染問題兩方面具有重大意義。研究表明向燃煤中添加各種添加劑，不僅可以很好的促進煤炭燃燒，提高煤的燃燒效率，從而達到節約能源的作用；而且還有良好的脫硫脫硝作用，減輕煤燃燒對環境產生的汙染。從國內外專利檢索及實際應用情況來看，現有的燃煤添加劑大致可分為四大類 第一類以煙花、火藥原料強氧化劑(如硝酸鹽、氯酸鹽、高氯酸鹽、高錳酸鹽、重鉻酸鹽)為主，或輔以工業鹽、過渡金屬氧化物、糖、尿素、磷、固硫劑等如專利CN1227256A。第二類以各種金屬氧化物及尾礦為主，如專利CN1172151A。第三類以低分子醇類為主，如專利 CN1266089A。第四類以金屬羧酸鹽類為主，包括醋酸鹽、草酸鹽、琥珀酸鹽、脂肪酸鹽等17 類有機酸鹽，如專利Cm718699A。強氧化劑添加劑雖對降低燃煤著火點溫度，提高燃燒效率有一定效果，但強氧化劑不穩定，受熱後快速分解，對燃燒體系的作用時間較短，此外，在強氧化劑添加劑的加工、 運輸、儲存及使用過程中存在自然爆炸這一安全性隱患。金屬氧化物及尾礦添加劑的催化原理是金屬離子的催化助燃作用，由於燃燒是個快速反應，而金屬離子預期起的催化裂解反應是個慢速反應，必須經過吸附、絡合、裂解、解析等過程，其作用不及時，另外，如果選用金屬離子不當，會導致催化助燃效率低下，廢渣和飛灰量大，可能不滿足實際生產要求。低分子醇類添加劑實質上是增加燃煤的易揮發份，對燃煤本身的促進作用不大，在減輕環境汙染方面基本不起作用，因而限制了其實際使用。金屬羧酸鹽類添加劑不穩定，有機溶解度低，在燃燒過程中容易成鹽或氧化物而失活。其催化機理與金屬氧化物及尾礦相似，效果也不太理想，難以達到持續穩定高效燃燒、防止結渣和高溫腐蝕。雖然現有的各類添加劑對煤炭燃燒和環保減汙確有一定的幫助，但由於使用的安全性、穩定性、經濟性及生產可操作性方面存在的實際問題，導致難以大範圍推廣應用。因此，研究開發合適而高效的燃煤添加劑，對提高資源利用效率、減輕環境汙染具有重要的研究和現實意義。
發明內容
技術問題本發明針對當前現有的原煤燃燒不夠充分、熱效率低、大氣汙染物排放多等現狀問題，發明了一種節能、環保液態燃煤添加劑，該添加劑的組分功能穩定，可以有效地促進原煤的燃燒，具有顯著的固硫除塵及節能功效，減少燃燒爐結渣含碳量，節省燃煤用量，是一種具有良好安全性、穩定性、經濟性及高催化助燃效率的液態燃煤添加劑。技術方案本發明的液態燃煤添加劑按質量比為1 廣1 100將無機固體混合物和無機懸浮液混合均勻而成，無機固體混合物由活化無機鉀鹽引火助燃劑、活化無機金屬催化劑、無機膨鬆劑和固硫劑混合而成，無機懸浮液由懸浮劑、增稠凍融穩定劑和潤溼分散劑混合而成；其中
無機固體混合物中各成份佔無機固體混合物總質量的百分比為
活化無機鉀鹽引火助燃劑為10wt9T25wt %，
活化無機金屬催化劑為 40 wt 9Γ60 wt %，
無機膨鬆劑為5 wt 9Γ15 wt %，
固硫劑為IOwt % 25 wt % ；
無機懸浮液中各成份佔無機懸浮液總質量的百分比為
懸浮劑為1 wt 9Γ3 wt %，
增稠凍融穩定劑為0. 2 wt 9Γ2 wt %，
潤溼分散劑為 0. 2 wt 9Γ2 wt %，
餘量為水。所述活化無機鉀鹽引火助燃劑由無機鉀鹽引火助燃劑活化得到，無機鉀鹽引火助燃劑由高錳酸鉀、高氯酸鉀和硝酸鉀組成；活化無機金屬催化劑由無機金屬催化劑活化得到，無機金屬催化劑為金屬氧化物、無機鹽中的一種或兩種的混合物，金屬氧化物由氧化鐵、氧化鋅和氧化鈰組成，無機鹽為氯化鐵、氯化鋅、硫酸銅中的一種或多種的混合物；無機膨鬆劑為氯化鈉、氯化鎂中的一種或兩種的混合物；固硫劑為碳酸鈣、氯化鈣、氧化鈣中的一種或多種的混合物；其中
無機鉀鹽引火助燃劑中各成份佔無機鉀鹽引火助燃劑總質量的百分比為 高錳酸鉀為15wt% 30wt %， 高氯酸鉀為25wt% 40wt %， 硝酸鉀為 35wt% 50wt % ；
金屬氧化物中各成份佔金屬氧化物總質量的百分比為 氧化鐵為40wt% 60wt %， 氧化鋅為30wt% 50wt %， 氧化鈰為5wt% 15wt %。所述的懸浮劑為矽酸鎂鋁、膨潤土中的一種或兩種的混合物，增稠凍融穩定劑為黃原膠、乙二醇中的一種或兩種的混合物，潤溼分散劑為六偏磷酸鈉、三乙醇胺中的一種或兩種的混合物。本發明的液態燃煤添加劑的製備方法為將無機鉀鹽引火助燃劑在100°C ^150°C 下煅燒活化3、h後，冷卻得活化無機鉀鹽引火助燃劑，將無機金屬催化劑在200°C ^500oC 下煅燒活化3、h後，冷卻得活化無機金屬催化劑，室溫下將活化無機鉀鹽引火助燃劑、活化無機金屬催化劑、無機膨鬆劑和固硫劑混合均勻得到無機固體混合物；在60°C 90°C下， 將懸浮劑、增稠凍融穩定劑、潤溼分散劑和水混合均勻後，用廣5mol/L的KOH水溶液調pH 為10. (Γ12. 0得無機懸浮液；室溫下，按質量比為1 廣1 100將無機固體混合物和無機懸浮液混合均勻得液態燃煤添加劑。有益效果與其他燃煤添加劑相比，本發明具有以下優勢1、本發明對無機鉀鹽引火助燃劑和無機金屬催化劑進行活化，提高了液態燃煤添加劑的反應活性。2、本發明用水懸浮體系替代傳統的有機溶劑懸浮體系，且該燃煤添加劑的組分主要為無機物，具有成本低、安全等優點。3、本發明的燃煤添加劑作用效果明顯，使用該添加劑可節煤廣30%，脫硫率達到 8 15%。
具體實施例方式本發明的液態燃煤添加劑是由無機固體混合物和無機懸浮液混合而成，無機固體混合物由活化無機鉀鹽引火助燃劑、活化無機金屬催化劑、無機膨鬆劑和固硫劑混合而成， 無機懸浮液由懸浮劑、增稠凍融穩定劑和潤溼分散劑混合而成。使用時，添加劑通過噴霧霧化和攪拌的方式添加到煤炭上，不僅能夠使其與煤炭表面充分接觸，並且可增加向煤炭內部滲透的比例，這就使得燃煤添加劑能最大限度的在煤炭內外表面上分布，從而保證在煤炭發生反應時能最大限度地發揮添加劑的催化效果，使反應速度和效率得到提高，達到提高煤炭利用率、節約煤炭資源、減少環境汙染物、安全高效生產等目的，鍋爐結焦情況得到明顯改善。本發明的液態燃煤添加劑按質量比為1 廣1 100將無機固體混合物和無機懸浮液混合均勻而成，無機固體混合物由活化無機鉀鹽引火助燃劑、活化無機金屬催化劑、無機膨鬆劑和固硫劑混合而成，無機懸浮液由懸浮劑、增稠凍融穩定劑和潤溼分散劑混合而成； 其中無機固體混合物中各成份佔無機固體混合物總質量的百分比為
活化無機鉀鹽引火助燃劑為10wt9T25wt %， 活化無機金屬催化劑為 40 wt 9Γ60 wt %， 無機膨鬆劑為5 wt 9Γ15 wt %，
固硫劑為IOwt % 25 wt % ；
無機懸浮液中各成份佔無機懸浮液總質量的百分比為 懸浮劑為1 wt 9Γ3 wt %，
增稠凍融穩定劑為0. 2 wt 9Γ2 wt %， 潤溼分散劑為 0. 2 wt 9Γ2 wt %， 餘量為水。
實施例1按以下質量百分比1. 5wt%矽酸鎂鋁，0. 2襯％黃原膠，0. 2 wt%乙二醇，0. 6 wt%六偏磷酸鈉，97. 5 wt%水，於90 V加熱攪拌4h後，用4mol/L的KOH水溶液調pH值為 10.0得1.5%矽酸鎂鋁水懸浮液。按以下質量百分比5 wt%高錳酸鉀，10襯％硝酸鉀，5 wt%高氯酸鉀，充分混勻於150°C煅燒活化4小時後冷卻，14 wt%氯化鋅，16 wt%氯化鐵，20 wt%硫酸銅，充分混勻於200°C煅燒活化4小時後冷卻，常溫下與10 wt%碳酸鈣，10 wt%氯化鈣，10 wt%氯化鈉混合得無機固體混合物，將20 wt%無機固體混合物與80襯％矽酸鎂鋁水懸浮液，在常溫下攪拌0. 5h，即得液態燃煤添加劑。使用時，通過噴霧攪拌的方式直接加到燃煤中，沃煙煤的燃燒效率提高8%，節煤率在10%，脫硫率達8%。實施例2按以下質量百分比1. 5wt%矽酸鎂鋁，0. 3襯％黃原膠，0. 2 wt%乙二醇， 0. 6 wt%六偏磷酸鈉，0. 4 wt% 二乙醇胺，97 wt%水，於90°C加熱攪拌4h後，用lmol/L的 KOH水溶液調pH值為10. 0得1. 5%矽酸鎂鋁水懸浮液。按以下質量百分比5 wt%高錳酸鉀，10 wt%硝酸鉀，5 wt%高氯酸鉀，充分混勻於150°C煅燒活化4小時後冷卻，按以下質量百分比24 wt%氧化鋅，26 wt%氧化鐵，5 wt%氧化鈰，充分混勻於400 V煅燒活化4小時後冷卻，常溫下與10襯％碳酸鈣，10襯％氧化鈣，5 wt%氯化鎂混合得無機固體混合物，將20 wt%無機固體混合物與80 wt%矽酸鎂鋁水懸浮液，在常溫下攪拌0. 5h，即得液態燃煤添加劑。使用時，通過噴霧攪拌的方式直接加到燃煤中。沃煙煤的燃燒效率提高12%，節煤率在 16%，脫硫率達11%。實施例3按以下質量百分比1. 5 wt%矽酸鎂鋁，0. 3襯％黃原膠，0. 2襯％乙二醇， 0. 6 wt%六偏磷酸鈉，0. 4 wt% 二乙醇胺，97 wt%水，於90°C加熱攪拌4h後，用3mol/L的 KOH水溶液調pH值為10. 0得1. 5%矽酸鎂鋁水懸浮液。按以下質量百分比5 wt%高錳酸鉀，10襯％硝酸鉀，5 wt%高氯酸鉀，充分混勻於150°C煅燒活化4小時後冷卻，14 wt%氧化鋅，16 丨％氧化鐵，5 丨％氧化鈰，10 丨％氯化鋅，10 丨％硫酸銅，5 wt%氯化鐵，充分混勻於 400°C煅燒活化4小時後冷卻，常溫下與5襯％碳酸鈣，10襯％氧化鈣，2襯％氯化鎂，3 wt% 氯化鈉混合得無機固體混合物，將20 wt%的無機固體混合物與80 wt%矽酸鎂鋁懸浮液，在常溫下攪拌0. 5h，即得液態燃煤添加劑。使用時，通過噴霧攪拌的方式直接加到燃煤中。沃煙煤的燃燒效率提高15%，節煤率在21%，脫硫率達10%。
權利要求
1.一種液態燃煤添加劑，其特徵在於該添加劑是按質量比為1 廣1:100將無機固體混合物和無機懸浮液混合均勻而成，無機固體混合物由活化無機鉀鹽引火助燃劑、活化無機金屬催化劑、無機膨鬆劑和固硫劑混合而成，無機懸浮液由懸浮劑、增稠凍融穩定劑和潤溼分散劑混合而成；其中無機固體混合物中各成份佔無機固體混合物總質量的百分比為活化無機鉀鹽引火助燃劑為10wt9T25wt %，活化無機金屬催化劑為 40 wt 9Γ60 wt %，無機膨鬆劑為5 wt 9Γ15 wt %，固硫劑為IOwt % 25 wt % ；無機懸浮液中各成份佔無機懸浮液總質量的百分比為懸浮劑為1 wt 9Γ3 wt %，增稠凍融穩定劑為0. 2 wt 9Γ2 wt %，潤溼分散劑為 0. 2 wt 9Γ2 wt %，餘量為水。
2.根據權利要求1所述的液態燃煤添加劑，其特徵在於所述活化無機鉀鹽引火助燃劑由無機鉀鹽引火助燃劑活化得到，無機鉀鹽引火助燃劑由高錳酸鉀、高氯酸鉀和硝酸鉀組成；活化無機金屬催化劑由無機金屬催化劑活化得到，無機金屬催化劑為金屬氧化物、無機鹽中的一種或兩種的混合物，金屬氧化物由氧化鐵、氧化鋅和氧化鈰組成，無機鹽為氯化鐵、氯化鋅、硫酸銅中的一種或多種的混合物；無機膨鬆劑為氯化鈉、氯化鎂中的一種或兩種的混合物；固硫劑為碳酸鈣、氯化鈣、氧化鈣中的一種或多種的混合物；其中無機鉀鹽引火助燃劑中各成份佔無機鉀鹽引火助燃劑總質量的百分比為 高錳酸鉀為15wt% 30wt %， 高氯酸鉀為25wt% 40wt %， 硝酸鉀為 35wt% 50wt % ；金屬氧化物中各成份佔金屬氧化物總質量的百分比為 氧化鐵為40wt% 60wt %， 氧化鋅為30wt% 50wt %， 氧化鈰為5wt% 15wt %。
3.根據權利要求1所述的液態燃煤添加劑，其特徵在於所述的懸浮劑為矽酸鎂鋁、膨潤土中的一種或兩種的混合物，增稠凍融穩定劑為黃原膠、乙二醇中的一種或兩種的混合物，潤溼分散劑為六偏磷酸鈉、三乙醇胺中的一種或兩種的混合物。
4.根據權利要求1所述的液態燃煤添加劑的製備方法，其特徵在於該製備方法為將無機鉀鹽引火助燃劑在100°C 150°C下煅燒活化3、h後，冷卻得活化無機鉀鹽引火助燃劑，將無機金屬催化劑在200°C飛00°C下煅燒活化3、h後，冷卻得活化無機金屬催化劑，室溫下將活化無機鉀鹽引火助燃劑、活化無機金屬催化劑、無機膨鬆劑和固硫劑混合均勻得到無機固體混合物；在60°C 90°C下，將懸浮劑、增稠凍融穩定劑、潤溼分散劑和水混合均勻後，用廣5mol/L的KOH水溶液調pH為10. (Tl2. 0得無機懸浮液；室溫下，按質量比為1 Γ1 100將無機固體混合物和無機懸浮液混合均勻得液態燃煤添加劑。
全文摘要
本發明提供的液態燃煤添加劑製備方法是將無機鉀鹽引火助燃劑在100℃~150℃下煅燒活化3~8h後，冷卻得活化無機鉀鹽引火助燃劑，將無機金屬催化劑在200℃~500℃下煅燒活化3~8h後，冷卻得活化無機金屬催化劑，室溫下將活化無機鉀鹽引火助燃劑、活化無機金屬催化劑、無機膨鬆劑和固硫劑混合均勻得到無機固體混合物；在60℃~90℃下，將懸浮劑、增稠凍融穩定劑、潤溼分散劑和水混合均勻後，用1~5mol/L的KOH水溶液調pH為10.0~12.0得無機懸浮液；室溫下，按質量比為11~1100將無機固體混合物和無機懸浮液混合均勻得液態燃煤添加劑。該添加劑具有催化助燃、固硫、固氮，即改善煤燃燒特性，起到節煤和減少汙染物排放的綜合作用。
文檔編號C10L9/10GK102191109SQ20111009787
公開日2011年9月21日 申請日期2011年4月19日 優先權日2011年4月19日
發明者周鈺明, 姚清照, 尹康 申請人:東南大學