CN102732356B

CN102732356B - 复合型节煤催化助燃剂

Info

Publication number: CN102732356B
Application number: CN 201210243149
Authority: CN
Inventors: 吕保樱; 王明生; 张金海
Original assignee: Guilin Haisheng Biological Technology Development Co Ltd; GUILIN PRODUCT QUALITY SUPERVISION TESTING INSTITUTE
Current assignee: Guilin Haisheng Biological Technology Development Co Ltd; GUILIN PRODUCT QUALITY SUPERVISION TESTING INSTITUTE
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2013-08-21
Anticipated expiration: 2032-07-13
Also published as: CN102732356A

Abstract

本发明公开了一种复合型节煤催化助燃剂，按重量百分比计，包括以下组分：促进剂40%～60%；诱导剂0.5%～1%；催化剂10%～20%；分散剂8%～15%；稳定固硫剂20%～40%；其中，采用醇基燃料为促进剂，过氧化钙为诱导剂；以纳米三氧化二铁20%～30%、纳米氧化亚铁20%～30%、纳米四氧化三铁20%～30%、纳米二氧化锰5%～10%、碳酸钠10%～15%和碳酸钾10%～15%组成催化剂；以聚氧乙烯基醚类表面活性剂为分散剂；以碳酸钙20%～30%、硅酸钙20%～30%和氧化钙50%～60%组成稳定固硫剂。通过在燃煤中添加本助燃剂再燃烧，节煤率可达30%以上，且燃煤燃烧后SO₂排放量有效减少。

Description

复合型节煤催化助燃剂

技术领域

本发明涉及燃烧添加剂技术领域，具体涉及一种复合型节煤催化助燃剂。

背景技术

目前，我国的发电厂、工业锅炉等行业主要使用煤炭等不可再生能源作为燃料，然而煤炭燃烧不充分和未完全燃烧的部分进入大气和废渣中，产生污染的同时造成能源的浪费。随着社会工业化的不断发展，能源问题日渐突出，如何节省有限的煤炭资源、提高煤炭的燃烧效率、以及降低因煤炭燃烧造成的环境污染问题，成为科研工作者的研究课题。目前，多以燃煤添加剂的方式达到节煤目的，在现有众多节煤添加剂中，其机理主要是使用促进剂、催化剂等以氧气与燃烧物充分接触，进而达到充分燃烧的目的。如公开号为CN102295970A的发明专利，公开了一种燃煤助燃剂，包括分散剂5～10%、渗透剂5～10%、氧化剂35～50%、催化剂35～50%和乳化剂5～10%；其中所述氧化剂为硝基苯酚和甲基叔丁基醚的混合物；所述催化剂为纳米二氧化铈、纳米二氧化钛或纳米氧化铁中的一种或几种；所述分散剂为聚乙二醇；所述渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯和烷基磷酸酯中的一种或几种；所述乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚和/或硫酸化蓖蔴油。该发明所述助燃剂添加到煤炭中以锅炉燃烧产生的蒸汽量为标准进行试验，节煤率可达到12.7%，较现有技术中节煤率(10%以下)高出3个百分点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种节煤率更高、更环保的复合型节煤催化助燃剂。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

复合型节煤催化助燃剂，按重量百分比计，包括以下组分：

促进剂40%～60%；

诱导剂0.5%～1%；

催化剂10%～20%；

分散剂8%～15%；

稳定固硫剂20%～40%；

其中：

所述的促进剂为醇基燃料中的一种或两种以上的组合；

所述的诱导剂为过氧化钙；

所述的催化剂按重量百分比计，由纳米三氧化二铁20%～30%、纳米氧化亚铁20%～30%、纳米四氧化三铁20%～30%、纳米二氧化锰5%～10%、碳酸钠10%～15%和碳酸钾10%～15%组成；

所述的分散剂为选自聚氧乙烯基醚类表面活性剂中的任意一种或两种以上的组合；

所述的稳定固硫剂按重量百分比计，由碳酸钙20%～30%、硅酸钙20%～30%和氧化钙50%～60%组成。

本发明复合型节煤催化助燃剂中各组分在燃烧过程中的作用机理如下：当加有复合型节煤催化助燃剂的燃煤进入燃烧区时，水分子和有机相升入炉膛空间，以催化剂(纳米三氧化二铁、纳米氧化亚铁、纳米四氧化三铁、纳米二氧化锰、碳酸钠和碳酸钾)为中心形成许多燃烧点，促进了游离碳粒的燃烧，升高了火焰高度，从而提高了热效率，增加了锅炉的蒸汽量并减少了烟尘和炉渣的排放；混有复合型节煤催化助燃剂的水溶液蒸发后在促进剂(醇基燃料)的作用下，易于与空气投入到煤层各处发生氧化反应，并且在诱导剂(过氧化钙)和分散剂(聚氧乙烯基醚类表面活性剂)的作用下，使得氧化反应更加完全的进行，促进了煤的充分燃烧；在稳定固硫剂(碳酸钙、硅酸钙和氧化钙)作用下，可以使得煤中的硫与煤渣和石头中的铁、钙、硅等成分形成类似水泥的结构，使硫固定在煤渣中，进而使得硫氧化合物的去除率大大增加；一些劣质煤中有很多不可燃的矿物质，燃烧过程中，只是这类矿物质包裹在煤的表面，使得表面的煤得到燃烧，而在内部无法接触到空气，使得燃烧很不完全，加入复合型节煤催化助燃剂后，催化剂在灰渣中形成催化中心，使得内部无法接触到空气的煤块也可以得以充分燃烧，使得煤燃烧更加完全，有害气体的排放大大降低。

上述各组分的重量百分比优选为：

促进剂40%～55%；

诱导剂0.6%～1%；

催化剂12%～18%；

分散剂10%～12%；

稳定固硫剂20%～35%。

上述技术方案中，

所述的醇基燃料包括含有1～12个碳的直链或支链醇类。如可以是甲醇、乙醇、丁醇、异庚醇和直链辛醇等，当促进剂为以上两种以上物质的组合时，它们的配比可以是任意配比。上述的醇基燃料可以是固体也可以是液态的。

所述的聚氧乙烯基醚类表面活性剂包括聚氧乙烯月桂醚、壬基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯基醚类非离子型氟碳表面活性剂等，其中聚氧乙烯基醚类非离子型氟碳表面活性剂可以是

-14非离子聚氧乙烯醚类氟碳表面活性剂(是由聚乙二醇类碳氢表面活性剂与全氟烷基醚（Rf）在一定条件下反应，而生成的一系列新型全氟聚氧乙烯醚类非离子氟碳表面活性剂)，具体有如上海瀛正科技有限公司生产的

-14-1A、

-14-1B、-14-2A、

-14-2B等型号的表面活性剂。当分散剂为以上两种以上物质的组合时，它们的配比可以是任意配比。

当本发明中的促进剂组分为液态或者是液态与固态的组合时，通常是先将固体状的其它各组分或者是先将固体状的其它各组分与促进剂中的固体成分混合均匀，得到混合物；再将液态的组分再加入到上述混合物中，混合均匀，即得到复合型节煤催化助燃剂。当本发明中的促进剂组分为固态时，通常是先将本发明的其它各组分混合均匀，得到混合物；再将固态的促进剂加入适量水(此时水的加入量为使所得复合型节煤催化助燃剂中的含水量不超过10%重量)调匀后加入到上述混合物中，混合均匀，即得。

本发明所述复合型节煤催化助燃剂的使用方法为：在燃煤中按1～5%(重量百分比)的比例添加到燃煤中，混合均匀后即可进行燃烧。通常是将燃煤与复合型节煤催化助燃剂混合均匀后，再加入适量水(水的加入量为使煤的含水率保持在5～15%重量)，搅拌均匀后制成蜂窝煤或煤球使用。

与现有技术相比，本发明所述复合型节煤催化助燃剂的优点在于：

1、通过添加复合型节煤催化助燃剂，有效降低了燃煤的着火温度，缩短了点火延迟时间，提高了煤中挥发分的析出速率，加快了焦炭的燃烧速度，使化学未完全燃烧损失和固体未完全燃烧损失降低，达到提高锅炉热效率和节煤的目的；

2、采用纳米三氧化二铁、纳米氧化亚铁、纳米四氧化三铁、纳米二氧化锰、碳酸钠和碳酸钾的特定组合物为催化剂，不仅提高了煤的燃烧效率和锅炉热效率，而且催化剂本身可以作为反应物直接与SO_x反应，催化剂与煤中的硫形成类似水泥的结构，把煤中的可燃硫转变为不可燃硫，固留在灰渣中，达到减少SO₂排放的目的；同时，还为锅炉的脱硫、脱硝、除尘创造了有利条件，并降低了运行成本；

3、由于煤的着火温度降低，使炉内火焰保持在相对较低的温度水平上，加之空气过剩系数降低，有效抑制了“热力型NO_X”的生成；

4、通过在燃煤中添加本发明所述复合型节煤催化助燃剂再燃烧，节煤率可达30%，且燃煤燃烧后SO₂排放量有效减少。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。

以下各实施例中涉及的百分比均为重量百分比。

实施例1

一、复合型节煤催化助燃剂的组成如下：

促进剂：固体酒精50kg；

诱导剂：过氧化钙0.8kg；

催化剂：15kg，其含有纳米三氧化二铁20%、纳米氧化亚铁20%、纳米四氧化三铁25%、纳米二氧化锰10%、碳酸钠10%和碳酸钾15%；

分散剂：聚氧乙烯月桂醚10kg；

稳定固硫剂：24.2kg，其含有碳酸钙25%、硅酸钙25%和氧化钙50%。

二、制备方法：

先将固体状的诱导剂、催化剂、分散剂和稳定固硫剂混合均匀，得到混合物；再将固体酒精用5kg水调匀，然后将其加入到上述混合物中，搅拌均匀，即得到复合型节煤催化助燃剂。

实施例2

一、复合型节煤催化助燃剂的组成如下：

促进剂：丁醇(液态)40kg；

诱导剂：过氧化钙1kg；

催化剂：20kg，其含有纳米三氧化二铁30%、纳米氧化亚铁25%、纳米四氧化三铁20%、纳米二氧化锰5%、碳酸钠10%和碳酸钾10%；

分散剂：壬基酚聚氧乙烯醚8kg；

稳定固硫剂：31kg，其含有碳酸钙30%、硅酸钙20%和氧化钙50%。

二、制备方法：

先将固体状的诱导剂、催化剂、分散剂和稳定固硫剂混合均匀，得到混合物；再将丁醇与上述混合物混合均匀，即得到复合型节煤催化助燃剂。

实施例3

一、复合型节煤催化助燃剂的组成如下：

促进剂：异庚醇（液态）60kg；

诱导剂：过氧化钙0.5kg；

催化剂：10kg，其含有纳米三氧化二铁25%、纳米氧化亚铁20%、纳米四氧化三铁20%、纳米二氧化锰8%、碳酸钠15%和碳酸钾12%；

分散剂：聚氧乙烯月桂醚和壬基酚聚氧乙烯醚9kg，其中聚氧乙烯月桂醚5kg，壬基酚聚氧乙烯醚4kg；

稳定固硫剂：20.5kg，其含有碳酸钙20%、硅酸钙20%和氧化钙60%。

二、制备方法：

先将固体状的诱导剂、催化剂、分散剂和稳定固硫剂混合均匀，得到混合物；再将异庚醇与上述混合物混合均匀，即得到复合型节煤催化助燃剂。

实施例4

一、复合型节煤催化助燃剂的组成如下：

促进剂：直链辛醇（液态）40kg；

诱导剂：过氧化钙0.6kg；

催化剂：10kg，其含有纳米三氧化二铁20%、纳米氧化亚铁22%、纳米四氧化三铁30%、纳米二氧化锰5%、碳酸钠13%和碳酸钾10%；

分散剂：聚氧乙烯基醚类非离子型氟碳表面活性剂(

-14-1A型表面活性剂，上海瀛正科技有限公司)9.4kg；

稳定固硫剂：40kg，其含有碳酸钙25%、硅酸钙20%和氧化钙55%。

二、制备方法：

先将固体状的诱导剂、催化剂、分散剂和稳定固硫剂混合均匀，得到混合物；再将直链辛醇与上述混合物混合均匀，即得到复合型节煤催化助燃剂。

实施例5

一、复合型节煤催化助燃剂的组成如下：

促进剂：固体酒精和直链辛醇45kg，其中固体酒精20kg，直链辛醇（液体）25kg；

诱导剂：过氧化钙1kg；

催化剂：18kg，其含有纳米三氧化二铁22%、纳米氧化亚铁30%、纳米四氧化三铁22%、纳米二氧化锰6%、碳酸钠10%和碳酸钾10%；

分散剂：聚氧乙烯月桂醚、壬基酚聚氧乙烯醚和

-14-1A型表面活性剂共15kg，其中聚氧乙烯月桂醚4kg，壬基酚聚氧乙烯醚2kg，

-14-1A型表面活性剂9kg；

稳定固硫剂：21kg，其含有碳酸钙22%、硅酸钙28%和氧化钙50%。

二、制备方法：

先将固体状的诱导剂、催化剂、分散剂、稳定固硫剂和固体酒精混合均匀，得到混合物；再将直链辛醇与上述混合物混合均匀，即得到复合型节煤催化助燃剂。

实验例1

以热值为5000cal/kg的燃煤在桂林兴安县某砖厂进行烧砖试验。

在未掺入本发明所述复合型节煤催化助燃剂时，该砖厂用上述热值为5000cal/kg的燃煤在烧砖时需要按每块砖160克燃煤的用量用煤，烟囱出口SO₂的含量为200mg/m³。

申请人在上述热值为5000cal/kg的燃煤中按3%(重量)的比例加入本发明实施例1制备的复合型节煤催化助燃剂，在烧砖时按每块砖105克燃煤的用量用煤，并同时按每块砖55克煤矸石的用量添加煤矸石，烧得的砖与不加助燃剂按每块砖160克燃煤的用量用煤烧得的砖品质一致，烟囱出口SO₂的含量为小于80mg/m³。

可见，在燃煤中掺入本发明所述的复合型节煤催化助燃剂后，节煤率为34%，烟囱出口SO₂的含量大幅减少。

实验例2

以热值为5000cal/kg的烟煤锅炉烧蒸汽的实验。

在0.1T/H的立式蒸汽锅炉中进行试验，试验采用实施例2制备的复合型节煤催化助燃剂，按3%(重量)的比例加入，实验结果如下述表1所示。

表1：

参数	加入助燃剂前	加入助燃剂后	差值
				每吨标煤产汽量(t/t)	6.58	7.69	1.01
锅炉热效率(%)	59.56	68.02	8.46
				出风口SO₂的含量(ppm)	205.3	80.1	125.2

由此可知，锅炉的热效率提高14%，产气量提高15%，二氧化硫的排放量降低61%。

Claims

1.复合型节煤催化助燃剂，其特征在于：按重量百分比计，包括以下组分：

促进剂40%～60%；

诱导剂0.5%～1%；

催化剂10%～20%；

分散剂8%～15%；

稳定固硫剂20%～40%；

其中：

所述的促进剂为固体酒精、丁醇、异庚醇或直链辛醇，或者是固体酒精和直链辛醇的组合；

所述的诱导剂为过氧化钙；

所述的分散剂为聚氧乙烯月桂醚、壬基酚聚氧乙烯醚或-14-1A型表面活性剂，或者是聚氧乙烯月桂醚和壬基酚聚氧乙烯醚的组合，或者是聚氧乙烯月桂醚、壬基酚聚氧乙烯醚和

-14-1A型表面活性剂的组合；

2.根据权利要求1所述的复合型节煤催化助燃剂，其特征在于：上述各组分的重量百分比为：

促进剂40%～55%；

诱导剂0.6%～1%；

催化剂12%～18%；

分散剂10%～12%；

稳定固硫剂20%～35%。