CN102585967A - 高效环保煤炭增效剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效环保煤炭增效剂，包含有一种或多种金属离子螯合物。进一步地，该金属离子螯合物是乙二胺四乙酸盐。该乙二胺四乙酸盐是乙二胺四乙酸二钠盐、乙二胺四乙酸四钠盐、乙二胺四乙酸铁钠、乙二胺四乙酸铜钠、乙二胺四乙酸锌钠、乙二胺四乙酸镁钠、乙二胺四乙酸锰钠、乙二胺四乙酸钙钠中的任意一种。将上述溶质溶解到去离子水中，混合均匀，即制得高效环保煤炭增效剂。该高效环保煤炭增效剂运用金属离子螯合物作为催化剂主体，大大提高了使用的安全性和稳定性，确保高效环保煤炭增效剂在高温磨煤阶段不升华，可以广泛使用于大型火力发电厂煤粉炉及循环流化床炉、水泥厂旋窑炉中。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤炭增效剂，尤其涉及一种将金属离子螯合物作为催化剂主体，经过高温磨煤阶段后不会失效的高效环保煤炭增效剂，属于煤燃烧技术领域。
背景技术
目前，对煤催化燃烧的机理主要形成了两种学说，即氧传递学说和电子转移学说。而无论哪种理论都涉及到催化剂或它们的分解产物所形成的反应活性中心，反应活性中心增加，燃烧必然加快和进行完全。而为了增加反应活性中心的数量，就需要增加催化剂的用量，和增加催化剂的表面积。当大量增加催化剂的用量时，一方面会提高催化剂的使用成本；另一方面，由于用量过大，催化剂会堵塞煤炭表面的毛细孔，反而容易导致煤炭的燃烧性能下降。
在现有技术中，国内、国际研发的节煤剂、煤炭助燃剂、煤炭催化剂等产品都是以强氧化物为主体，放氧助燃的催化剂类产品。由于以强氧化物为主体的催化剂类产品，在200℃以上即开始升华分解，失去催化效果。而一些大型的火力发电厂和大型水泥厂，在煤炭进入煤仓前都有高温磨煤的阶段，一般温度都在240℃～300℃之间。因而，为了保证产品对煤炭的助燃效果，这种以强氧化剂为主体的催化剂类产品，只适用于在进入炉膛燃烧之前没有高温磨煤阶段的小型工业窑炉、链条炉等。而对于如火力发电厂煤粉炉、循环流化床炉、水泥厂旋窑炉等在进入煤仓前有高温磨煤阶段的大型燃烧炉，该催化剂类产品无法使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用金属离子螯合物作为催化剂主体的高效环保煤炭增效剂。该煤炭增效剂在经过高温磨煤阶段后不会失效。
为了实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案：
一种高效环保煤炭增效剂，包含有一种或多种金属离子螯合物。
进一步地，所述金属离子螯合物是乙二胺四乙酸盐。
所述乙二胺四乙酸盐是乙二胺四乙酸二钠盐、乙二胺四乙酸四钠盐、乙二胺四乙酸铁钠、乙二胺四乙酸铜钠、乙二胺四乙酸锌钠、乙二胺四乙酸镁钠、乙二胺四乙酸锰钠、乙二胺四乙酸钙钠中的任意一种。
进一步地，还包含有作为溶剂的去离子水。
进一步地，还包含有六亚甲基四胺。
进一步地，还包含有氯化镍。
较优地，一种高效环保煤炭增效剂，它的重量组成为：乙二胺四乙酸二钠盐2～4％、乙二胺四乙酸四钠盐2～4％、乙二胺四乙酸铁钠3～6％、乙二胺四乙酸铜钠5～15％、乙二胺四乙酸锌钠5～15％、乙二胺四乙酸镁钠1～6％、乙二胺四乙酸锰钠1～6％、乙二胺四乙酸钙钠2～5％、六亚甲基四胺3～6％、氯化镍2～4％、余量为去离子水。
该高效环保煤炭增效剂通过金属离子螯合剂乙二胺四乙酸(EDTA)与Na+、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Mg2+、Ca2+等金属离子的强结合作用，将金属离子包合在螯合剂内部，变成稳定的、分子量更大的化合物，用于煤炭燃烧反应时提供金属离子和增加反应活性中心。该高效环保煤炭增效剂的W-O-W体系，在高温下产生微爆，使催化剂得到最大程度的分散，产生的反应活性中心成数量级增长，极大地加快了反应的速度，提高了燃烧的效率。
该高效环保煤炭增效剂可以使煤炭燃烧所需的活化能降低，着火点降低，因而燃烧所需提供的着火热减少，使煤炭更易燃烧。从而提高煤的放热量5～10％，使煤燃尽时间变短，有利于煤的燃烧，对煤的综合燃烧性能有所提高。
本发明所提供的高效环保煤炭增效剂，运用金属离子螯合剂作为催化剂主体，大大提高了使用的安全性和稳定性，确保该高效环保煤炭增效剂在高温磨煤阶段不升华，从而可广泛使用于大型火力发电厂煤粉炉及循环流化床炉、水泥厂旋窑炉中，达到节煤固硫的效果。本高效环保煤炭增效剂的添加量少、催化效率高，同时降低煤炭燃烧所需活化能，使煤炭更易燃烧。
具体实施方式
本发明公开了一种高效环保煤炭增效剂，包含有一种或多种金属离子螯合物。该金属离子螯合物是乙二胺四乙酸盐。例如该金属离子螯合物可以是乙二胺四乙酸二钠盐、乙二胺四乙酸四钠盐、乙二胺四乙酸铁钠、乙二胺四乙酸铜钠、乙二胺四乙酸锌钠、乙二胺四乙酸镁钠、乙二胺四乙酸锰钠、乙二胺四乙酸钙钠中的任意一种。较优地，以去离子水作为溶剂，将各溶质按剂量加入去离子水中，混合搅拌均匀，即可制得该高效环保煤炭增效剂。当然这些金属离子螯合剂的溶解顺序可以不同，只要将其全部溶解、混合均匀即可。较优地，为了保持乙二胺四乙酸盐与煤炭的反应持续进行，添加了六亚甲基四胺作为缓冲溶剂。较优地，进一步添加了氯化镍为氨吸收剂，用于处理高效环保煤炭增效剂在煤炭燃烧过程中产生的氨气。
该高效环保煤炭增效剂中主要采用金属离子螯合物作为催化剂主体，通过有机金属离子螯合剂乙二胺四乙酸(EDTA)与Na+、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Mg2+、Ca2+等金属离子的强结合作用，将金属离子包合在螯合剂内部，变成稳定的、分子量更大的化合物。这些金属离子螯合物可以在煤炭燃烧反应时，提供金属离子Na+、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Mg2+等。并且，这些金属离子螯合物在煤炭燃烧反应时，通过羧基的断裂，提供了更多的反应活性中心。这些金属离子螯合物的W-O-W体系，在高温下产生微爆，可以使催化剂得到最大程度的分散，产生的反应活性中心成数量级增长，极大地加快了反应的速度，提高了燃烧的效率。
该高效环保煤炭增效剂可使煤炭燃烧所需的活化能降低，着火点降低，因而燃烧所需提供的着火热减少，使煤炭更易燃烧。经过实验验证，该高效环保煤炭增效剂能提高煤的放热量5～10％，使煤燃尽时间变短，有利于煤的燃烧，对煤的综合燃烧性能有所提高。
实施例1～实施例12：下述各实施例公开了一种高效环保煤炭增效剂，分别由不同质量份数的原料配制。将各溶质按剂量依次加入去离子水中，搅拌混合均匀即可制得高效环保煤炭增效剂。
具体原料配制重量百分比见表1和表2。
表1 实施例1～实施例6的原料配制重量百分比
表2 实施例7～实施例12的原料配制重量百分比
实施例13：本实施例公开了一种高效环保煤炭增效剂，由下述质量份数的原料配制：乙二胺四乙酸二钠盐2～4％、乙二胺四乙酸四钠盐2～4％、乙二胺四乙酸铁钠3～6％、乙二胺四乙酸铜钠5～15％、乙二胺四乙酸锌钠5～15％、乙二胺四乙酸镁钠1～6％、乙二胺四乙酸锰钠1～6％、乙二胺四乙酸钙钠2～5％、六亚甲基四胺3～6％、氯化镍2～4％、余量为去离子水混合而成。将各溶质按剂量分别加入去离子水中，搅拌混合均匀，即可制得高效环保煤炭增效剂。
用NETZSCH STA 409PC综合热分析仪C20对原煤及原煤添加本高效环保煤炭增效剂后进行对比测试。测试结果为：加入本高效环保煤炭增效剂后煤炭燃烧烈度降低13.6％，放热量提高5.92％，平均放热强度提高7.13％，燃烧特性指数提高了1.167％。
实施例14：在某动力厂20T(吨，下同)蒸汽炉上进行试烧。采用耗煤量和对应的蒸汽产量计算吨煤产汽量，并根据添加本高效环保煤炭增效剂前后的吨煤产汽量，计算该高效环保煤炭增效剂的节煤率。
其中，该高效环保煤炭增效剂为将各溶质按下述质量百分比溶解到去离子水中，搅拌均匀而成。具体比例份数如下：乙二胺四乙酸二钠盐4％、乙二胺四乙酸四钠盐4％、乙二胺四乙酸铁钠3％、乙二胺四乙酸铜钠10％、乙二胺四乙酸锌钠13％、乙二胺四乙酸镁钠2％、乙二胺四乙酸锰钠5％、乙二胺四乙酸钙钠2％、六亚甲基四胺4％、氯化镍3％、去离子水50％混合而成。
将该高效环保煤炭增效剂与原煤，按照重量1∶3000的比例添加到输煤皮带上，即每3吨原煤添加1公斤该高效环保煤炭增效剂。现将配置完成的高效环保煤炭增效剂，用8～10倍的水稀释，并通过雾化喷淋设备，在输煤皮带破碎机至核子秤间的输送皮带处连续喷洒。在核子秤上采集耗煤量数据，在中控室蒸汽流量表采集蒸汽量数据，获得试烧数据如下(见表3)：
表3 某动力厂20T蒸汽炉试烧数据分析
按照国家技术监督局发布的GB/T 13234～19(企业节能的概念和计算方法)中关于节煤率的计算公式来计算节煤率。
P＝(K1-K2)/K2×100％；其中，
P：节煤率；
K1：加剂吨煤产汽量(产汽/耗煤)；
K2：空白吨煤产汽量(产汽/耗煤)。
试烧期间所用煤质为相同煤质，天气温度及锅炉负荷相同。由表3计算可得，未添加本高效环保煤炭增效剂时，1吨原煤可产蒸汽3.027吨；而添加高效环保煤炭增效剂后，1吨原煤可产蒸汽3.992吨，由此计算，节煤率＝(3.992-3.027)/3.027×100％＝31.88％。
实施例15：某热电有限公司35T循环流化床经过二个月使用，节煤率稳定。将实施例1～实施例12所获得的高效环保煤炭增效剂按1∶3000的剂煤比，添加到原煤堆场到煤仓之间的输送带上。
选取燃烧稳定期的数据进行节煤率计算，获得节煤率为P＝(9.15～7.93)/7.93×100％＝15.4％。
试烧数据具体数值见表4：
表4某热电有限公司35T循环流化床试烧数据分析
实施例16：某铝业有限公司130T煤粉锅炉经过15天使用，燃烧稳定，节煤率9.2％，煤渣固硫率53.42％。具体试烧过程如下：
取200kg的上述高效环保煤炭增效剂混合均匀，用水稀释至1m3，并将该高效环保煤炭增效剂添加到雾化喷淋设备中。上煤皮带开动后，启动添加泵，调节开度，使喷出的高效环保煤炭增效剂能均匀地喷洒在皮带上。按照0.4～0.5m3/h的添加速度进行喷洒，上煤结束后停止添加泵。试验开始后每5min(分钟)在上煤皮带上取样一次，上煤结束后将取出来的煤样制成混合样，做煤质分析。同时取锅炉灰渣样分析全硫。
最后通过计算得出：节煤率＝(9.30-8.52)/8.52＝9.2％，烟气测量值固硫率24.23％，灰渣测量值固硫率53.42％。
综上所述，可知该高效环保煤炭增效剂在高温磨煤阶段不升华失效。使用该高效环保煤炭增效剂，可提高煤炭的燃烧热量，使煤炭充分燃烧，是一种理想的煤炭增效剂。
显然，上述实施例仅是为清楚说明本发明所做的举例，并非对本发明保护范围的具体限制。例如，对该种高效环保煤炭增效剂的成分及重量比做一定的调整，仍然可以达到煤炭燃烧增效的目的。因此，对于本领域普通技术人员来说，在此基础上所做的任何变化，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种高效环保煤炭增效剂，其特征在于包含一种或多种金属离子螯合物。
2.如权利要求1所述的高效环保煤炭增效剂，其特征在于：
所述金属离子螯合物是乙二胺四乙酸盐。
3.如权利要求2所述的高效环保煤炭增效剂，其特征在于：
所述乙二胺四乙酸盐是乙二胺四乙酸二钠盐、乙二胺四乙酸四钠盐、乙二胺四乙酸铁钠、乙二胺四乙酸铜钠、乙二胺四乙酸锌钠、乙二胺四乙酸镁钠、乙二胺四乙酸锰钠、乙二胺四乙酸钙钠中的任意一种。
4.如权利要求1～3中任意一项所述的高效环保煤炭增效剂，其特征在于：
所述高效环保煤炭增效剂还包含溶剂去离子水。
5.如权利要求4所述的高效环保煤炭增效剂，其特征在于：
所述高效环保煤炭增效剂还包含六亚甲基四胺。
6.如权利要求5所述的高效环保煤炭增效剂，其特征在于：
所述高效环保煤炭增效剂还包含氯化镍。
7.如权利要求6所述的高效环保煤炭增效剂，其特征在于：
所述高效环保煤炭增效剂的重量组成为：乙二胺四乙酸二钠盐2～4％、乙二胺四乙酸四钠盐2～4％、乙二胺四乙酸铁钠3～6％、乙二胺四乙酸铜钠5～15％、乙二胺四乙酸锌钠5～15％、乙二胺四乙酸镁钠1～6％、乙二胺四乙酸锰钠1～6％、乙二胺四乙酸钙钠2～5％、六亚甲基四胺3～6％、氯化镍2～4％、余量为去离子水。
8.一种高效环保煤炭增效剂，其特征在于重量组成为：
乙二胺四乙酸二钠盐2～4％、乙二胺四乙酸四钠盐2～4％、乙二胺四乙酸铁钠3～6％、乙二胺四乙酸铜钠5～15％、乙二胺四乙酸锌钠5～15％、乙二胺四乙酸镁钠1～6％、乙二胺四乙酸锰钠1～6％、乙二胺四乙酸钙钠2～5％、六亚甲基四胺3～6％、氯化镍2～4％、去离子水29～74％。
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