CN102643704A - 一种燃煤增氧助燃爆破丸及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃煤增氧助燃爆破丸及其制备方法与应用，该燃煤增氧助燃爆破丸由外层包覆物和助燃小颗粒构成，外层包覆物包裹着助燃小颗粒；外层包覆物由高岭土与高分子聚合物按质量比(1-50):1组成；助燃小颗粒由硝酸钙、硝酸镁、硝酸钡、稀土元素、硝酸钠、硝酸钾、氯酸钾、二氧化锰、高锰酸钾、蒙脱土与硅藻土混合挤压而成。本发明的燃煤增氧助燃爆破丸可与煤炭直接混合，使用方便，适用于工业锅炉、电站炉、蒸汽炉和窑炉等燃煤。使用本发明的燃煤增氧助燃爆破丸后脱硫率达88%，节标煤率12.9%，提高锅炉热效率11.2%，炉渣含碳量降低11.4%，清焦、消烟、缓蚀达90%以上，起到节煤和减少污染物排放的综合作用。

Description

一种燃煤增氧助燃爆破丸及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种煤炭助燃剂，具体涉及一种燃煤增氧助燃爆破丸及其制备方法与应用，该燃煤增氧助燃爆破丸适用于工业锅炉、电站炉、窖炉、蒸汽炉和生活型煤炉。

背景技术

我国每年的煤炭消耗量达到6亿吨以上，工业燃煤解决了我国能源需求量的70%左右。目前在燃煤工业存在的一系列问题中，最突出的是煤的热值偏低（我国煤中含硫量2%以上的中高硫煤和高硫煤约占总储量的1/3）。煤在燃烧过程当中，由于其品质较差造成燃烧不够充分，使炉膛温度偏低，燃点高、不易着火、热容大、不易传热。燃烧的基本反应式：C+O₂→CO₂，在高温下，很容易发生吸热的副反应：C+CO₂→2CO，其结果是能源浪费、热效率下降，污染环境。另外，燃煤所排放的SO_X、NO_X等有害气体和烟尘，也是城市大气受污染的祸首。

在不改变燃煤设备的前提下，依据煤炭燃烧的化学反应机制，在煤中加入一些添加剂，通过催化、活化、促进氧化等手段，能有效地降低煤的燃点，提高燃烧效率，抑制CO的产生。

目前国内外所采用的煤炭助燃剂，成分主要有膨松剂、氧化剂、催化剂、脱硫剂、消烟剂、水及有机助剂等。在燃煤中添加助燃剂，能显著改善煤的燃烧特性，降低着火温度，加快焦炭的燃烧速度，缩短燃烧时间，提高燃烧效率。助燃剂在煤炭燃烧过程中，当中的金属离子可参与碳在燃烧过程中所必需的氧传递过程，有助于电子转移，可以降低煤炭燃烧的活化能，起到助燃、增能、节煤的作用。通过调整不同金属离子之间的比例关系，可以调控在不同的燃烧温度下的助燃效果，适合于不同种类的锅炉。另外，助燃剂中的氧化剂，例如双氧水、高氯酸钾等，在高温下释放出氧气，促进煤炭的燃烧更加充分。最后，助燃剂中的碱性氧化物等成分与受热面上的烟垢和烟气等发生化学反应，使烟垢和烟气中的硫化物生成硫酸盐，随炉渣一起排出，减少二氧化硫、二氧化氮等有害气体的排放，有利于环保。因此，采用煤炭助燃剂，不需要增加额外的机械设备，投资少，比较适用于我国现有的经济条件和环保要求，具有一定的广泛适用性。

中国专利申请200710050000.2、200810000141.8、200510013262.2、200810028083.X等，主要是利用某些金属氧化物、工业废渣、生石灰、尾矿等作为添加剂，利用其助燃效果，添加到煤中，提高煤的热值。也可以利用工农业的可燃性废弃物，添加到原煤中，提高煤的热值。

专利申请03124816.0公开了一种“煤炭添加剂”，将生石灰、氯化钠、三氧化二铁、硝酸钠等进行粉碎，将粉末投入煤炭中。

在以往公开的各种助燃剂虽然对煤炭能起到一定的助燃效果，但是只能在煤炭的表面起作用，无法促进煤炭内部未能完全燃烧的部分暴露在空气中。解决煤炭在燃烧过程当中燃烧不充分，局部氧气供应不足的问题，有利于取得最佳的助燃效果，取得较高的经济利益。

发明内容

为了克服现有煤炭助燃剂的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种燃煤增氧助燃爆破丸。

本发明的另一目的在于提供上述燃煤增氧助燃爆破丸的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述燃煤增氧助燃爆破丸的用途。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种燃煤增氧助燃爆破丸，由外层包覆物和助燃小颗粒构成，外层包覆物包裹着助燃小颗粒；

所述的外层包覆物由高岭土与高分子聚合物按质量比(1-50):1组成；高岭土与高分子聚合物的质量比优选(8-9):1；

所述的高分子聚合物为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇或聚乙烯醇缩丁醛中的一种；

所述的助燃小颗粒由以下质量百分比的成分组成：

硝酸钙：10~30%

硝酸镁：5~20%

硝酸钡：1~10%

稀土元素：1~5%

硝酸钠：0~25%

硝酸钾：0~25%

氯酸钾：0~20%

二氧化锰：0~20%

高锰酸钾：0~10%

蒙脱土：0~10%

硅藻土：0~10%；

所述的稀土元素为氧化稀土或稀土的硝酸盐；

所述燃煤增氧助燃爆破丸的粒径为3.5-55mm，其中外层包覆物的厚度为0.5-5mm。

上述的燃煤增氧助燃爆破丸的制备方法，包括以下步骤：

（1）取硝酸钙、硝酸镁、硝酸钡、稀土元素、硝酸钠、硝酸钾、氯酸钾、二氧化锰、高锰酸钾、蒙脱土与硅藻土混合均匀，挤压成小颗粒，即助燃小颗粒；

（2）取高岭土与高分子聚合物混合，加入水调匀，作为外层包覆物；

（3）将助燃小颗粒用外层包覆物包裹起来，烘干，即得到燃煤增氧助燃爆破丸；

步骤（2）中所述水的用量是高岭土与高分子聚合物质量和的0.2-2倍；

步骤（3）所述的烘干是在40-100℃下烘干。

上述的燃煤增氧助燃爆破丸可用于煤炭助燃。在煤炭燃烧前，将燃煤增氧助燃爆破丸与煤炭按质量比1:(50-1000)混合，然后再进行燃烧，可起到助燃效果。

本发明的燃煤增氧助燃爆破丸，内层含有硝酸钠、硝酸钾、氯酸钾、高锰酸钾、二氧化锰、稀土等催化助燃剂成份，硝酸钙、硝酸镁、硝酸钡等脱硫剂成份；硅藻土、蒙脱土等膨松剂成分；外层包覆剂为高岭土与高分子聚合物组成的复合膜。爆破丸受热时，当中的助燃剂成分（例如硝酸钠、高锰酸钾等）迅速膨胀，发生微弱爆炸，使呈现粉末状态的除硫剂和助燃剂小颗粒等成分冲破外层，洒在周围的正在燃烧的煤炭表面，并发挥助燃的作用；同时借助冲力，达到翻松煤层的效果，改善与氧气的接触效果；铝离子、钙离子、镁离子等等在煤炭燃烧过程中发生烧结，有利于固定炉渣，达到清焦、缓蚀、固硫的目的。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本发明的燃煤增氧助燃爆破丸可以与各种煤种配合使用。用于优质煤（燃烧值在5000大卡以上），添加该爆破丸可大大提高热值，而且可以降低有害气体和烟尘排放量。用于劣质煤，添加该爆破丸后可提高燃烧值1000千卡/公斤左右；例如：2700~3300千卡/公斤的原煤添加该丸子后，燃烧值可提高到3900~4200千卡/公斤，热效率提高了26%以上，节省原煤约31%左右，含硫量由1.0%降低到0.7%以下。用于不合格的一类烟煤（2000千卡/公斤以下），如煤中掺有大量的煤矸石或常年堆积的不能燃烧的废煤，单独燃烧则无法使用，但加入该丸子后，经合理配制可以实现充分的燃烧，并能提高1100千卡/公斤的产能效果，实现废物利用。

2、本发明的燃煤增氧助燃爆破丸可与煤炭直接混合，使用方便，适用于工业锅炉、电站炉、蒸汽炉和窑炉等燃煤。

3、经环保部门和节能监测中心检测，使用本发明的燃煤增氧助燃爆破丸后脱硫率达88%，节标煤率12.9%，提高锅炉热效率11.2%，炉渣含碳量降低11.4%，清焦、消烟、缓蚀达90%以上，起到节煤和减少污染物排放的综合作用。

4、本发明的燃煤增氧助燃爆破丸原料充足、制备工艺简单、价格低廉、性质稳定，对环境无污染，是一种理想的煤炭助剂，具有明显的社会和经济效益。

附图说明

图1是本发明燃煤增氧助燃爆破丸的剖面示意图；其中，1-外层包覆物，2-助燃小颗粒。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种燃煤增氧助燃爆破丸，由以下步骤制备得到：

（1）取25%硝酸钙、10%硝酸镁、5%硝酸钡、1%硝酸镧、15%硝酸钠、20%氯酸钾、10%二氧化锰、4%高锰酸钾、5%蒙脱土与5%硅藻土混合均匀，通过小型制丸机挤压成直径为2cm的小颗粒；所述的百分比为占小颗粒原料总质量的百分比；

（2）取高岭土和聚丙烯酰胺按质量比9:1混合，加入水调匀，作为小颗粒的外层包覆物；所述水的用量是高岭土和聚丙烯酰胺的质量和；

（3）将小颗粒用外层包覆物包裹起来，外层包覆物的厚度约为2毫米，80℃下烘干，即得到燃煤增氧助燃爆破丸。

所得到的燃煤增氧助燃爆破丸的结构和组成如图1所示，外层为包覆物1，外层包覆物1包裹着的是小颗粒2。

将本实施例的燃煤增氧助燃爆破丸与劣质煤按质量比1:200混合后燃烧，脱硫率达88%，节标煤率12.9%，提高锅炉热效率11.2%，炉渣含碳量降低11.4%，清焦、消烟、缓蚀达90%以上，起到节煤和减少污染物排放的综合作用。

实施例2

一种燃煤增氧助燃爆破丸，由以下步骤制备得到：

（1）取20%硝酸钙、10%硝酸镁、5%硝酸钡、1%硝酸镧、20%硝酸钠、20%氯酸钾、10%二氧化锰、4%高锰酸钾、5%蒙脱土与5%硅藻土混合均匀，通过小型制丸机挤压成直径为3cm的小颗粒；所述的百分比为占小颗粒原料总质量的百分比；

（2）取高岭土和聚丙烯酰胺按质量比8:1混合，加入水调匀，作为小颗粒的外层包覆物；所述水的用量是高岭土和聚丙烯酰胺的质量和；

（3）将小颗粒用外层包覆物包裹起来，外层包覆物的厚度约为2.5毫米，80℃下烘干，即得到燃煤增氧助燃爆破丸。

所得到的燃煤增氧助燃爆破丸的结构和组成如图1所示，外层为包覆物1，外层包覆物1包裹着的是小颗粒2。

将本实施例的燃煤增氧助燃爆破丸与劣质煤按质量比1:200混合后燃烧，脱硫率达86%，节标煤率11.2%，提高锅炉热效率10.9%，炉渣含碳量降低11.1%，清焦、消烟、缓蚀达90%以上，起到节煤和减少污染物排放的综合作用。

实施例3

一种燃煤增氧助燃爆破丸，由以下步骤制备得到：

（1）取15%硝酸钙、10%硝酸镁、10%硝酸钡、3%的硝酸铈、20%硝酸钠、20%氯酸钾、10%二氧化锰、4%高锰酸钾、5%蒙脱土与3%硅藻土混合均匀，通过小型制丸机挤压成直径为1.5cm的小颗粒；所述的百分比为占小颗粒原料总质量的百分比；

（2）取高岭土和聚丙烯酰胺按质量比9:1混合，加入水调匀，作为小颗粒的外层包覆物；所述水的用量是高岭土和聚丙烯酰胺的质量和；

（3）将小颗粒用外层包覆物包裹起来，外层包覆物的厚度约为1毫米，70℃下烘干，即得到燃煤增氧助燃爆破丸。

所得到的燃煤增氧助燃爆破丸的结构和组成如图1所示，外层为包覆物1，外层包覆物1包裹着的是小颗粒2。

将本实施例的燃煤增氧助燃爆破丸与劣质煤按质量比1:300混合后燃烧，脱硫率达84%，节标煤率10.4%，提高锅炉热效率10.5%，炉渣含碳量降低10.8%，清焦、消烟、缓蚀达88%以上，起到节煤和减少污染物排放的综合作用。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种燃煤增氧助燃爆破丸，其特征在于：是由外层包覆物和助燃小颗粒构成，外层包覆物包裹着助燃小颗粒；

所述的外层包覆物由高岭土与高分子聚合物按质量比(1-50):1组成；

所述的高分子聚合物为聚丙烯酰胺、聚乙烯醇或聚乙烯醇缩丁醛中的一种；

所述的助燃小颗粒由以下质量百分比的成分组成：

硝酸钙：10~30%

硝酸镁：5~20%

硝酸钡：1~10%

稀土元素：1~5%

硝酸钠：0~25%

硝酸钾：0~25%

氯酸钾：0~20%

二氧化锰：0~20%

高锰酸钾：0~10%

蒙脱土：0~10%

硅藻土：0~10%。

2.根据权利要求1所述的燃煤增氧助燃爆破丸，其特征在于：所述的外层包覆物由高岭土与高分子聚合物按质量比(8-9):1组成。

3.根据权利要求1所述的燃煤增氧助燃爆破丸，其特征在于：所述的稀土元素为氧化稀土或稀土的硝酸盐。

4.根据权利要求1所述的燃煤增氧助燃爆破丸，其特征在于：所述燃煤增氧助燃爆破丸的粒径为3.5-55mm，其中外层包覆物的厚度为0.5-5mm。

5.权利要求1-4任一项所述的燃煤增氧助燃爆破丸的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）取硝酸钙、硝酸镁、硝酸钡、稀土元素、硝酸钠、硝酸钾、氯酸钾、二氧化锰、高锰酸钾、蒙脱土与硅藻土混合均匀，挤压成小颗粒，即助燃小颗粒；

（2）取高岭土与高分子聚合物混合，加入水调匀，作为外层包覆物；

（3）将助燃小颗粒用外层包覆物包裹起来，烘干，即得到燃煤增氧助燃爆破丸。

6.根据权利要求5所述的燃煤增氧助燃爆破丸的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述水的用量是高岭土与高分子聚合物质量和的0.2-2倍。

7.根据权利要求5所述的燃煤增氧助燃爆破丸的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述的烘干是在40-100℃下烘干。

8.权利要求1-4任一项所述的燃煤增氧助燃爆破丸在煤炭助燃中的应用。

9.根据权利要求8所述的燃煤增氧助燃爆破丸在煤炭助燃中的应用，其特征在于包括以下步骤：在煤炭燃烧前，将燃煤增氧助燃爆破丸与煤炭按质量比1:(50-1000)混合，然后再进行燃烧。

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