環保型煤炭添加劑的製作方法
2023-06-21 07:46:06
專利名稱：環保型煤炭添加劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及環保型煤炭添加劑，特別是節煤、固硫和。
背景技術：
我國是產煤和用煤大國，2011年上半年產煤17. 4萬億噸，預測全年產煤將達到 37萬億噸，隨著國家經濟的高速發展，原煤的開採和用量的增長趨勢就不會停止。根據我國的能源需求及結構，目前煤炭佔整個能源的比重為66. 73%，預測到本世紀中任然保持在 66.73%。在相當長時間內，煤炭仍然是我國主要能源。我國目前約有50萬臺層式燃煤鍋爐，這些鍋爐大約消耗全國煤產量的40%，這些鍋爐主要分布在比較寒冷的北部地區，除了冬季取暖外，一些中小企業也用於生產。由於國土面積廣闊，採暖鍋爐適當地分散也是有其合理性。但是，層燃式鍋爐熱效率低，一般為60-65%。因此採取某些強化燃燒的節能措施， 以提高燃燒效率達到節能的目的就非常急迫和有重要意義。我國將近55%的煤炭產量用於大型煤粉爐火力發電。煤粉爐裝機容量大，技術先進，熱效率可以達到95%以上，由於煤粉爐工藝的特殊性，含有助燃易爆成分的節煤劑是不能使用的，此外節煤劑的使用成本也是需要考慮的一個重要因素。
發明內容
本發明的特點在於將節煤劑中的助燃劑改變為安全的催化劑。目前常用的助燃劑為氯酸鉀、氯酸鈉、硝酸鉀和硝酸鈉等具有助燃和易爆的特點，含有這類助燃劑的節煤劑在煤粉爐發電廠使用時會遇到很大的風險，煤粉爐發電廠必須將煤加工到200目以下，而球磨機內溫度一般在350度以上，加上鋼球之間的撞擊，對於混有一定數量的氯酸鉀和硝酸鉀，而且比表面很大的煤粉，發生爆炸的風險是無法預測和迴避的。這是煤粉爐未曾使用這類節煤劑的一個重要原因。此外，氯酸鉀和硝酸鉀等是易爆的危險品，對生產帶來諸多不便。由於煤的品種和性質差異極大，即使在鏈條爐中，使用也需要防止爐膛局部過熱和爐渣結焦的出現。本發明的催化劑採用的是氯化鉀、氯化鈉、碳酸鈰、硝酸鈰、鹼式碳酸銅、硫酸銅、 高錳酸鉀、重鉻酸鉀、重鉻酸鈉等。催化劑體系中不含有易爆炸物，性質穩定和安全，但對加快煤炭燃燒過程同樣具有明顯的效果。催化劑體系主要的作用在於它能改變煤炭中碳-碳鍵骨架的性質，使得碳-碳鍵在斷鍵時減少能量的消耗。眾所周知煤炭燃燒時產生的熱量來源於二氧化碳的生成熱，但煤炭中的碳元素是以碳-碳鏈形成的稠環化合物形式存在。 二氧化碳的生成必須有游離碳原子為前提。因此，煤炭燃燒產生熱量主要是二氧化碳生成熱(正值)和碳-碳鏈斷鏈所消耗的能量(負值)二者的總和。催化劑減少了碳-碳鏈斷鏈時的能量消耗，其結果是同等質量的煤炭在燃燒時產生更多熱量。為了獲得更好的催化效果，必須將煤炭和節煤劑混合均勻。由於本節煤劑目前基本上是採用液體形態，同時考慮到煤炭是一種具有微孔的親油物質，為了使節煤劑水溶液中的催化劑成分能更好地分散和滲透到煤炭的顆粒上，本專利採用了一種能抗氧化和性能穩定的表面活性劑離子溶液。使得催化劑諸成分能在入爐之前儘量均勻地吸收在煤炭表面並部分滲透進入煤炭微孔之中，使得催化劑能發揮更好的作用。本發明提供的燃煤添加劑含有催化劑和表面活性劑，含或不含水，其中，所述表面活性劑為陽離子表面活性劑和陰離子表面活性劑的混合物，以添加劑總重量為基準，催化劑的含量為0. 3-95重量％，表面活性劑的含量為0. 01-20重量％，水的含量為0-99. 5重量％ ；所述陰離子表面活性劑選自脂肪醇聚乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚硫酸鹽和/或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽。本發明提供的燃煤添加劑的製備方法是將催化劑和表面活性劑，或者還有水按照上述比例混合均勻即可。本發明提供的燃煤添加劑中的陽離子表面活性劑和陰離子表面活性劑混合後能夠形成穩定、均一的離子溶液，該離子溶液具有很強的抗氧化性，良好的潤溼和滲透作用， 從而有效地將添加劑中的催化劑等表面活性劑攜帶並滲入到煤塊的內部，在煤塊燃燒時， 由於高溫使得煤塊膨脹和產生微爆，使煤塊變成更小的顆粒得以充分燃燒，從而大大提高了煤的燃燒效率。由於表面活性劑離子溶液的穩定性，同時由於催化劑配比的合適和無機鹽的抗凍性，使得本發明的燃煤添加劑在配成水溶液後具有很好的抗凍性，零下20°C運輸時不會凍結。
具體實施例方式按照本發明提供的添加劑，所述催化劑的含量為0. 3-95重量％，優選為5-85重量％，所述表面活性劑的含量為0.01-20重量％，優選為0. 1-15重量％，所述水的含量 0-99. 5重量％，優選為0-90重量％。按照本發明提供的添加劑，雖然所述表面活性劑只要是陽離子表面活性劑和陰離子表面活性劑的混合物即可達到本發明的目的，但是，優選情況下，陽離子表面活性劑和陰離子表面活性劑的重量比為1 8-1 50，優選為1 5-1 20.按照本發明提供的添加劑，所述陰離子表面活性劑選自脂肪醇聚乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚硫酸鹽具有如下化學通式
R-0— [―CH-CH-0—] [-CHr-CH-O-]-[-CH57-CH^O-]-SOX其中，R為碳原子數為5-20的烷基，η m ρ為40 15 5-40 10 2，脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚硫酸鹽的分子量為，200-4500，優選為800-3000 ；X為鉀離子或鈉離子。所述脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚硫酸鹽和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽可以按以下方法製備得到。1、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚的合成在室溫下，控制反應壓力為l-3kg/cm2，將脂肪醇、氫氧化鉀和環氧乙烷分批加入反應釜中反應，同時攪拌，當反應壓力(表壓)降低到零時，再分批加入環氧丙烷繼續反應， 控制反應壓力(表壓)為1.5-4kg/cm2，當反應壓力(表壓)降低為零時，再分批加入環氧乙烷，控制壓力(表壓)為l-3kg/cm2，當反應壓力降到零時，停止反應，經減壓蒸餾後得到脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚。所述脂肪醇與環氧乙烷、環氧丙烷、環氧乙烷的重量比為 1 40 20 2-1 80 20 2，氫氧化鉀的用量為反應物總重量的0. 3-0. 8重量％。2、聚醚硫酸鹽的合成將步驟1中得到的脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚溶解於無水乙醚中，在0°C 下，分別逐漸加入氯磺酸，並攪拌，加完後，再在室溫下反應4-5小時。反應停止後，用10% 的氫氧化鉀或氫氧化鈉水溶液調節PH值為7. 0-7. 2，即可得到脂肪醇聚醚硫酸鹽。所述脂肪醇聚醚與無水乙醚的重量比為1 3-1 8，所述脂肪醇聚醚與氯磺酸的克分子比為 1 1.1-1 1.5。所述的脂肪醇為5-20碳醇，優選為8-15碳醇。所述脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚硫酸鹽的數均分子量為200-4500，優選為 500-3500，更優選為 1000-3000.按照本發明，所述陽離子表面活性劑可以選自各種常規的陽離子表面活性劑，這些陽離子表面活性劑為本領域技術人員所公知，例如所述陽離子表面活性劑可以選自十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十二烷基三甲基氯化銨中的一種或幾種。本發明所述的催化劑選自氯化鉀、氯化鈉、碳酸鈰、硝酸鈰、鹼式碳酸銅、硫酸銅、 高錳酸鉀、重鉻酸鉀、重鉻酸鈉中的一種或幾種。本發明所述的燃煤添加劑的使用方法對於鏈條爐是將含水的添加劑直接噴灑在原煤上，使用的量使煤與固體添加劑的重量比為3500 1-4500 1為宜。對於流化床爐和煤粉爐則燃煤添加劑不加水，而用粉煤灰做稀釋劑，使用的量和鏈條爐相同，使煤與固體添加劑的重量比為3500 1-4500 1。下面的實施例將對本發明做進一步說明。實施例1-7包括煤粉爐、循環流化床爐和鏈條爐三種鍋爐類型，均為工業規模試驗，所用皮帶秤均通過國家二級計量標準，加節煤劑的煤和不加節煤劑的煤為相同的煤；指同一堆煤，具有相同的熱值，試驗時採取相同的工況，指爐排速度、煤層厚度、空氣過剩係數和蒸汽壓力，採集數據的時間為八小時，分別記錄儀表臺上顯示的蒸汽產出量和爐膛溫度。按照GB/T161571996《固定汙染源排放中顆粒物與氣態汙染物採樣方法》分別測定含有和不含有添加劑的原煤的煙塵排放量，按照GBM68-91《鍋爐煙塵測試方法》分別測定含有和不含有添加劑的原煤中的二氧化硫排放量，並分別按下述公式計算節煤百分比率和二氧化硫脫硫率；
權利要求
1.環保型煤炭添加劑含有催化劑和表面活性劑，含或不含水，其特徵在於，所述表面活性劑為陽離子表面活性劑和陰離子表面活性劑的混合物，以添加劑總重量為基準，催化劑的含量為0. 3-95重量％，表面活性劑的含量為0. 01-20重量％，水的含量為0-99. 5重量％，所述催化劑為氯化鉀、氯化鈉、碳酸鈰、硝酸鈰、鹼式碳酸銅、硫酸銅、高錳酸鉀、重鉻酸鉀、重鉻酸鈉中的一種或幾種。
2.根據權利要求1所表述的添加劑，其特徵在於，所述催化劑的含量為5-85重量％； 所述表面活性劑的含量為0. 1-15重量％，所述水的含量為0-90重量％，
3.根據權利要求1所述的添加劑，其特徵在於，所述陽離子表面活性劑和陰離子表面活劑的重量比為1:8-1: 50.
4.根據權利要求1所述的添加劑，其特徵在於，所述的陰離子表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚硫酸鹽具有如下化學通式d義)R—O— [-CH-CH^O-U-CHr-CH-O-]^ [-CHr-CH1-O-I-SOji其中，R為碳原子數5-20的烷基，m η ρ為40 15 5-40 10 2，，脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚硫酸鹽的分子量為800-3000，X為鉀離子或鈉離子。
5.根據權利要求3所述的添加劑，其特徵在於，所述陽離子表面活性劑選自十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十二烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基氯化銨中的一種或幾種。
全文摘要
環保型煤炭添加劑含有催化劑和表面活性劑，含或不含水，其中，所述表面活性劑為陽離子表活劑和陰離子表面活劑的混合物，以添加劑總重量為基準，催化劑的含量為0.3-95重量％，表面活性劑的含量為0.01-20重量％，水的含量為0-99.5重量％，所述陰離子表面活性劑選自脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚硫酸鹽。該燃煤添加劑具有良好的穩定性，且能大大提高煤的燃燒效率，並且能明顯降低二氧化硫的排放量。
文檔編號C10L9/10GK102559332SQ20121000797
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者李之平, 林長虹 申請人:李之平, 林長虹