CN102191109A - 液态燃煤添加剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的液态燃煤添加剂制备方法是将无机钾盐引火助燃剂在100℃~150℃下煅烧活化3~8h后，冷却得活化无机钾盐引火助燃剂，将无机金属催化剂在200℃~500℃下煅烧活化3~8h后，冷却得活化无机金属催化剂，室温下将活化无机钾盐引火助燃剂、活化无机金属催化剂、无机膨松剂和固硫剂混合均匀得到无机固体混合物；在60℃~90℃下，将悬浮剂、增稠冻融稳定剂、润湿分散剂和水混合均匀后，用1~5mol/L的KOH水溶液调pH为10.0~12.0得无机悬浮液；室温下，按质量比为1：1~1：100将无机固体混合物和无机悬浮液混合均匀得液态燃煤添加剂。该添加剂具有催化助燃、固硫、固氮，即改善煤燃烧特性，起到节煤和减少污染物排放的综合作用。

Description

液态燃煤添加剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种燃煤用的液态添加剂，该添加剂具有催化助燃、固硫、固氮即改善煤燃烧特性，起到节煤和减少污染物排放的综合作用，属于燃煤的催化燃烧技术领域。

背景技术

能源是经济发展和社会生活必不可少的，煤炭是我国能源消耗最重要的组成成份之一，其在一次能源中的比重高达70%左右。据统计，在我国消耗的煤炭总量中，85%以上直接用于火力发电、工业锅炉、工业窑炉和家庭炉灶等直接燃烧。由于煤炭燃烧效率低下，不仅造成了严重的能源浪费，而且也对环境产生了严重的破坏，其直接表现便是我国严重的燃烧型大气污染。

如何设法减少急剧增加的巨量煤炭消耗量，特别是大量劣质煤的稳定利用，并且减轻燃烧煤炭带来的日益严重的环境污染对我国在解决能源危机和环境污染问题两方面具有重大意义。研究表明：向燃煤中添加各种添加剂，不仅可以很好的促进煤炭燃烧，提高煤的燃烧效率，从而达到节约能源的作用；而且还有良好的脱硫脱硝作用，减轻煤燃烧对环境产生的污染。

从国内外专利检索及实际应用情况来看，现有的燃煤添加剂大致可分为四大类：第一类以烟花、火药原料强氧化剂（如硝酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、高锰酸盐、重铬酸盐）为主，或辅以工业盐、过渡金属氧化物、糖、尿素、磷、固硫剂等如专利CN1227256A。第二类以各种金属氧化物及尾矿为主，如专利CN1172151A。第三类以低分子醇类为主，如专利CN1266089A。第四类以金属羧酸盐类为主，包括醋酸盐、草酸盐、琥珀酸盐、脂肪酸盐等17类有机酸盐，如专利CN1718699A。

强氧化剂添加剂虽对降低燃煤着火点温度，提高燃烧效率有一定效果，但强氧化剂不稳定，受热后快速分解，对燃烧体系的作用时间较短，此外，在强氧化剂添加剂的加工、运输、储存及使用过程中存在自然爆炸这一安全性隐患。金属氧化物及尾矿添加剂的催化原理是金属离子的催化助燃作用，由于燃烧是个快速反应，而金属离子预期起的催化裂解反应是个慢速反应，必须经过吸附、络合、裂解、解析等过程，其作用不及时，另外，如果选用金属离子不当，会导致催化助燃效率低下，废渣和飞灰量大，可能不满足实际生产要求。低分子醇类添加剂实质上是增加燃煤的易挥发份，对燃煤本身的促进作用不大，在减轻环境污染方面基本不起作用，因而限制了其实际使用。金属羧酸盐类添加剂不稳定，有机溶解度低，在燃烧过程中容易成盐或氧化物而失活。其催化机理与金属氧化物及尾矿相似，效果也不太理想，难以达到持续稳定高效燃烧、防止结渣和高温腐蚀。

虽然现有的各类添加剂对煤炭燃烧和环保减污确有一定的帮助，但由于使用的安全性、稳定性、经济性及生产可操作性方面存在的实际问题，导致难以大范围推广应用。因此，研究开发合适而高效的燃煤添加剂，对提高资源利用效率、减轻环境污染具有重要的研究和现实意义。

发明内容

技术问题：本发明针对当前现有的原煤燃烧不够充分、热效率低、大气污染物排放多等现状问题，发明了一种节能、环保液态燃煤添加剂，该添加剂的组分功能稳定，可以有效地促进原煤的燃烧，具有显著的固硫除尘及节能功效，减少燃烧炉结渣含碳量，节省燃煤用量，是一种具有良好安全性、稳定性、经济性及高催化助燃效率的液态燃煤添加剂。

技术方案： 本发明的液态燃煤添加剂按质量比为1：1~1：100将无机固体混合物和无机悬浮液混合均匀而成，无机固体混合物由活化无机钾盐引火助燃剂、活化无机金属催化剂、无机膨松剂和固硫剂混合而成，无机悬浮液由悬浮剂、增稠冻融稳定剂和润湿分散剂混合而成；其中：

无机固体混合物中各成份占无机固体混合物总质量的百分比为：

活化无机钾盐引火助燃剂为10wt%~25wt %，

活化无机金属催化剂为    40 wt %~60 wt %，

无机膨松剂为            5 wt %~15 wt %，

固硫剂为                10wt %~25 wt %；

无机悬浮液中各成份占无机悬浮液总质量的百分比为：

悬浮剂为          1 wt %~3 wt %，

增稠冻融稳定剂为 0.2 wt %~2 wt %，

润湿分散剂为     0.2 wt %~2 wt %，

余量为水。

所述活化无机钾盐引火助燃剂由无机钾盐引火助燃剂活化得到，无机钾盐引火助燃剂由高锰酸钾、高氯酸钾和硝酸钾组成；活化无机金属催化剂由无机金属催化剂活化得到，无机金属催化剂为金属氧化物、无机盐中的一种或两种的混合物，金属氧化物由氧化铁、氧化锌和氧化铈组成，无机盐为氯化铁、氯化锌、硫酸铜中的一种或多种的混合物；无机膨松剂为氯化钠、氯化镁中的一种或两种的混合物；固硫剂为碳酸钙、氯化钙、氧化钙中的一种或多种的混合物；其中：

无机钾盐引火助燃剂中各成份占无机钾盐引火助燃剂总质量的百分比为：

高锰酸钾为15wt%~30wt %，

高氯酸钾为25wt%~40wt %，

硝酸钾为  35wt%~50wt %；

金属氧化物中各成份占金属氧化物总质量的百分比为：

氧化铁为40wt%~60wt %，

氧化锌为30wt%~50wt %，

氧化铈为5wt%~15wt %。

所述的悬浮剂为硅酸镁铝、膨润土中的一种或两种的混合物，增稠冻融稳定剂为黄原胶、乙二醇中的一种或两种的混合物，润湿分散剂为六偏磷酸钠、三乙醇胺中的一种或两种的混合物。

本发明的液态燃煤添加剂的制备方法为：将无机钾盐引火助燃剂在100℃~150℃下煅烧活化3~8h后，冷却得活化无机钾盐引火助燃剂，将无机金属催化剂在200℃~500℃下煅烧活化3~8h后，冷却得活化无机金属催化剂，室温下将活化无机钾盐引火助燃剂、活化无机金属催化剂、无机膨松剂和固硫剂混合均匀得到无机固体混合物；在60℃~90℃下，将悬浮剂、增稠冻融稳定剂、润湿分散剂和水混合均匀后，用1~5mol/L的KOH水溶液调pH为10.0~12.0得无机悬浮液；室温下，按质量比为1：1~1：100将无机固体混合物和无机悬浮液混合均匀得液态燃煤添加剂。

有益效果：与其他燃煤添加剂相比，本发明具有以下优势：1、本发明对无机钾盐引火助燃剂和无机金属催化剂进行活化，提高了液态燃煤添加剂的反应活性。

2、本发明用水悬浮体系替代传统的有机溶剂悬浮体系，且该燃煤添加剂的组分主要为无机物，具有成本低、安全等优点。

3、本发明的燃煤添加剂作用效果明显，使用该添加剂可节煤5~30%，脱硫率达到8~15%。

具体实施方式

本发明的液态燃煤添加剂是由无机固体混合物和无机悬浮液混合而成，无机固体混合物由活化无机钾盐引火助燃剂、活化无机金属催化剂、无机膨松剂和固硫剂混合而成，无机悬浮液由悬浮剂、增稠冻融稳定剂和润湿分散剂混合而成。使用时，添加剂通过喷雾雾化和搅拌的方式添加到煤炭上，不仅能够使其与煤炭表面充分接触，并且可增加向煤炭内部渗透的比例，这就使得燃煤添加剂能最大限度的在煤炭内外表面上分布，从而保证在煤炭发生反应时能最大限度地发挥添加剂的催化效果，使反应速度和效率得到提高，达到提高煤炭利用率、节约煤炭资源、减少环境污染物、安全高效生产等目的，锅炉结焦情况得到明显改善。

本发明的液态燃煤添加剂按质量比为1：1~1：100将无机固体混合物和无机悬浮液混合均匀而成，无机固体混合物由活化无机钾盐引火助燃剂、活化无机金属催化剂、无机膨松剂和固硫剂混合而成，无机悬浮液由悬浮剂、增稠冻融稳定剂和润湿分散剂混合而成；其中：无机固体混合物中各成份占无机固体混合物总质量的百分比为：

活化无机钾盐引火助燃剂为10wt%~25wt %，

活化无机金属催化剂为    40 wt %~60 wt %，

无机膨松剂为            5 wt %~15 wt %，

固硫剂为                10wt %~25 wt %；

无机悬浮液中各成份占无机悬浮液总质量的百分比为：

悬浮剂为          1 wt %~3 wt %，

增稠冻融稳定剂为 0.2 wt %~2 wt %，

润湿分散剂为     0.2 wt %~2 wt %，

余量为水。

实施例1按以下质量百分比：1.5wt%硅酸镁铝，0.2 wt%黄原胶，0.2 wt%乙二醇，0.6 wt%六偏磷酸钠，97.5 wt%水，于90℃加热搅拌4h后，用4mol/L的KOH水溶液调pH值为10.0得1.5%硅酸镁铝水悬浮液。按以下质量百分比：5 wt%高锰酸钾，10 wt%硝酸钾，5 wt%高氯酸钾，充分混匀于150℃煅烧活化4小时后冷却，14 wt%氯化锌，16 wt%氯化铁，20 wt%硫酸铜，充分混匀于200℃煅烧活化4小时后冷却，常温下与10 wt%碳酸钙，10 wt%氯化钙，10 wt%氯化钠混合得无机固体混合物，将20 wt%无机固体混合物与80 wt%硅酸镁铝水悬浮液，在常温下搅拌0.5h，即得液态燃煤添加剂。使用时，通过喷雾搅拌的方式直接加到燃煤中，沃烟煤的燃烧效率提高8%，节煤率在10%，脱硫率达8%。

实施例2按以下质量百分比：1.5wt%硅酸镁铝，0.3 wt%黄原胶，0.2 wt%乙二醇，0.6 wt%六偏磷酸钠，0.4 wt%二乙醇胺，97 wt%水，于90℃加热搅拌4h后，用1mol/L的KOH水溶液调pH值为10.0得1.5%硅酸镁铝水悬浮液。按以下质量百分比：5 wt%高锰酸钾，10 wt%硝酸钾，5 wt%高氯酸钾，充分混匀于150℃煅烧活化4小时后冷却，按以下质量百分比：24 wt%氧化锌，26 wt%氧化铁，5 wt%氧化铈，充分混匀于400℃煅烧活化4小时后冷却，常温下与10 wt%碳酸钙，10 wt%氧化钙，5 wt%氯化镁混合得无机固体混合物，将20 wt%无机固体混合物与80 wt%硅酸镁铝水悬浮液，在常温下搅拌0.5h，即得液态燃煤添加剂。使用时，通过喷雾搅拌的方式直接加到燃煤中。沃烟煤的燃烧效率提高12%，节煤率在16%，脱硫率达11%。

实施例3按以下质量百分比：1.5 wt%硅酸镁铝，0.3 wt%黄原胶，0.2 wt%乙二醇，0.6 wt%六偏磷酸钠，0.4 wt%二乙醇胺，97 wt%水，于90℃加热搅拌4h后，用3mol/L的KOH水溶液调pH值为10.0得1.5%硅酸镁铝水悬浮液。按以下质量百分比：5 wt%高锰酸钾，10 wt%硝酸钾，5 wt%高氯酸钾，充分混匀于150℃煅烧活化4小时后冷却，14 wt%氧化锌，16 wt%氧化铁，5 wt%氧化铈，10 wt%氯化锌，10 wt%硫酸铜，5 wt%氯化铁，充分混匀于400℃煅烧活化4小时后冷却，常温下与5 wt%碳酸钙，10 wt%氧化钙，2 wt%氯化镁，3 wt%氯化钠混合得无机固体混合物，将20 wt%的无机固体混合物与80 wt%硅酸镁铝悬浮液，在常温下搅拌0.5h，即得液态燃煤添加剂。使用时，通过喷雾搅拌的方式直接加到燃煤中。沃烟煤的燃烧效率提高15%，节煤率在21%，脱硫率达10%。

Claims (4)

1.一种液态燃煤添加剂，其特征在于该添加剂是按质量比为1：1~1：100将无机固体混合物和无机悬浮液混合均匀而成，无机固体混合物由活化无机钾盐引火助燃剂、活化无机金属催化剂、无机膨松剂和固硫剂混合而成，无机悬浮液由悬浮剂、增稠冻融稳定剂和润湿分散剂混合而成；其中：

无机固体混合物中各成份占无机固体混合物总质量的百分比为：

活化无机钾盐引火助燃剂为10wt%~25wt %，

活化无机金属催化剂为    40 wt %~60 wt %，

无机膨松剂为            5 wt %~15 wt %，

固硫剂为                10wt %~25 wt %；     

无机悬浮液中各成份占无机悬浮液总质量的百分比为：

悬浮剂为          1 wt %~3 wt %，

增稠冻融稳定剂为 0.2 wt %~2 wt %，

润湿分散剂为     0.2 wt %~2 wt %，

余量为水。

2.根据权利要求1所述的液态燃煤添加剂，其特征在于所述活化无机钾盐引火助燃剂由无机钾盐引火助燃剂活化得到，无机钾盐引火助燃剂由高锰酸钾、高氯酸钾和硝酸钾组成；活化无机金属催化剂由无机金属催化剂活化得到，无机金属催化剂为金属氧化物、无机盐中的一种或两种的混合物，金属氧化物由氧化铁、氧化锌和氧化铈组成，无机盐为氯化铁、氯化锌、硫酸铜中的一种或多种的混合物；无机膨松剂为氯化钠、氯化镁中的一种或两种的混合物；固硫剂为碳酸钙、氯化钙、氧化钙中的一种或多种的混合物；其中：

无机钾盐引火助燃剂中各成份占无机钾盐引火助燃剂总质量的百分比为：

高锰酸钾为15wt%~30wt %，

高氯酸钾为25wt%~40wt %，

硝酸钾为  35wt%~50wt %；

金属氧化物中各成份占金属氧化物总质量的百分比为：

氧化铁为40wt%~60wt %，

氧化锌为30wt%~50wt %，

氧化铈为5wt%~15wt %。

3.根据权利要求1所述的液态燃煤添加剂，其特征在于所述的悬浮剂为硅酸镁铝、膨润土中的一种或两种的混合物，增稠冻融稳定剂为黄原胶、乙二醇中的一种或两种的混合物，润湿分散剂为六偏磷酸钠、三乙醇胺中的一种或两种的混合物。

4.根据权利要求1所述的液态燃煤添加剂的制备方法，其特征在于该制备方法为：将无机钾盐引火助燃剂在100℃~150℃下煅烧活化3~8h后，冷却得活化无机钾盐引火助燃剂，将无机金属催化剂在200℃~500℃下煅烧活化3~8h后，冷却得活化无机金属催化剂，室温下将活化无机钾盐引火助燃剂、活化无机金属催化剂、无机膨松剂和固硫剂混合均匀得到无机固体混合物；在60℃~90℃下，将悬浮剂、增稠冻融稳定剂、润湿分散剂和水混合均匀后，用1~5mol/L的KOH水溶液调pH为10.0~12.0得无机悬浮液；室温下，按质量比为1：1~1：100将无机固体混合物和无机悬浮液混合均匀得液态燃煤添加剂。