CN104293412A

CN104293412A - 一种煤炭燃烧助燃剂制备方法

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Publication number: CN104293412A
Application number: CN201410456879.0A
Authority: CN
Inventors: 李慧芝; 李志英; 许崇娟
Original assignee: University of Jinan
Current assignee: Longxiangyu Shenzhen Technology Co ltd
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2034-09-10
Also published as: CN104293412B

Abstract

本发明公开了一种煤炭燃烧助燃剂制备方法，特征在于其组成包括A、B剂：A剂的制备方法：在反应器中，按质量百分浓度加入硝酸铜：15-30%；硝酸铈：15-30%；硝酸钙：20-35%；高锰酸钾：7-15%；可溶性淀粉：11-22%；研磨混合均匀，即得煤炭燃烧助燃剂的A剂；B剂制备方法：在反应器中，按质量百分浓度加入氯化亚铁5~15%，加入水5~15%，溶解后加入乳化剂OP-1071~88%，搅拌混合均匀，即得煤炭燃烧助燃剂的B剂；使用时A剂与B剂按质量比为1：1。该煤炭燃烧助燃剂制备工艺简单，生产成本低，长期使用对锅炉不产生腐蚀，提高煤炭的燃烧效率。

Description

一种煤炭燃烧助燃剂制备方法

技术领域

本发明涉及的是一种用于煤炭燃烧技术领域，特别涉及一种脱硫、除尘、煤炭燃烧助燃剂。

背景技术

能源是国民经济建设的物质基础。我国的一次能源以煤炭为主，煤炭占一次能源消费的70%左右。据统计在我国消耗的煤炭总量中，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的煤炭高达85%以上。2013年产煤总量达到37亿吨，其中30亿吨左右用于直接燃烧或发电。由于燃烧技术落后，燃烧不完全，燃烧效率低等原因，能级不高的劣质煤未被利用或利用很少而被浪费，能源浪费问题比较严重。煤炭在燃烧过程中产生的主要污染物有：二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫（与空气接触可产生三氧化硫）、二氧化氮（一定条件下可形成四氧化二氮）、一氧化氮、粉尘等。造成了空气污染，也是形成雾霾的主要因素。因此，提高煤炭的燃烧效率，减少污染物的排放，实现煤洁净高效燃烧，不仅具有较高的经济效益，同时也具有重大的社会意义。为了实现这一目标，使用燃煤促进剂（以下简称促进剂）是较为有效的措施之一。在煤炭中加入燃烧促进剂，能显著改善煤的燃烧特征，即能够提高煤的挥发份的析出速率，降低煤的着火点，加快焦炭的燃烧速度，缩短燃烧时间，从而提高煤的燃烧效率。通过在煤中加入少量促进剂，可以在促进煤的完全燃烧的同时，减少粉尘和污染物的排放。

煤炭燃烧是一个复杂的氧化过程，一般可以分为挥发逸出、燃烧（均相燃烧）和炭粒的着火燃烧（非均相燃烧）。燃烧促进剂能降低煤炭燃烧的表观活化能，降低煤炭的着火点和加快煤炭燃烧速率；能加速煤炭热解过程中各种结合健的断裂，提高煤炭挥发分的析出速度。在煤炭燃烧促进剂中加入脱硫剂可以使煤炭在燃烧过程中减少二氧化硫的排放；在煤炭燃烧促进剂中加入降尘剂可以使煤炭在燃烧过程中减少粉尘的排放，所以说在煤炭燃烧过程中添加燃烧促进剂不仅能提高煤炭的燃烧效率，同时也减少煤炭燃烧过程污染物的排放。近年来，对煤炭燃烧促进剂和助燃剂的研究已有报道。中国专利CN 102816625 A中公开了一种脱硫效果好的煤炭燃烧促进剂，包括促进剂和脱硫剂，所述脱硫剂为：丙炔酸甲酯，丙炔酸甲酯占总重量的1-2％。本发明煤炭燃烧节省率明显，在5-25％之间，尤其对低热值、低挥发份的煤炭燃烧促进效果明显。能够大幅降低烟气中硫含量，降低幅度在35-65％之间。中国专利CN 102816624 A中公开了一种煤炭燃烧促进剂，包括促进剂和脱硫剂，所述脱硫剂为：丙炔酸甲酯，丙炔酸乙酯。本发明煤炭燃烧节省率明显，在5-25％之间，尤其对低热值、低挥发份的煤炭燃烧促进效果明显。能够大幅降低烟气中硫含量，降低幅度在40-70％之间。中国专利CN 101775323 A中公开了一种燃煤助燃剂的制备方法，本发明采用了①用稳定性好的氯酸钠和氯化钾，在加水溶解过程中反应生成氯酸钾的原理。②而膨松剂乙酸钠的引入是与煤炭中的腐植酸盐进行盐基交换，而生成着火点较低的腐植酸盐，降低了煤炭的着火性能。③配方中所需的氧化铁是不溶于水的化合物。因此本发明用氯化铁和氧化钙，在加水溶解过程中反应生成氧化铁。中国专利CN 102191110 A中公开了一种燃煤助燃剂，其特征在于组成为白云石粉20－30% ；二环戊二烯基合铁5－15% ；三氧化铬3－10% ；二氧化锰3-10% ；硝酸镁3-15% ；重铬酸钠和/ 或重铬酸钾3－15% ；氧化锌3－18% ；活性白土15－30wt% 复配混合组成。具有助燃、固硫、消烟等多种功能，可以提高锅炉热效率3－8%，节煤率达5－15%，排烟林格曼黑度＜ 1，SO2、NOx等总去除率25－60%，具有显著节煤、环保效果。中国专利CN1109096 燃煤助燃剂，由氯化镁20-25 份、硝酸钾25-35 份、硝酸钠25-35 份、氯酸钾8-12 份和氯酸钠10-15 份组成。中国专利CN1724621 燃煤添加剂，由食盐助燃剂和生石灰吸收剂按4-10％∶ 96-90％重量配比混合。中国专利CN1597884 高效助燃环保节煤剂。由5-12％氯化镁、6-15％磷酸钠、0.8-1.2％高锰酸钾、0.1-0.3％氢氧化铁、0.1％氢氧化镁。

上述现有技术，大都采用助氧燃烧原理，通常采用氯化钠、高锰酸钾、硝酸钠、氯化镁、硝酸钾、氯酸钾等作为煤碳助燃剂原料，对锅炉受热面有一定腐蚀性，会降低锅炉使用寿命。其次，功能单一，缺少消尘、防结焦、催化剂。固硫剂大多采用有机物，这样使其价格很高，影响生产企业的使用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种使用方便，效果好，价格便宜，集固硫、消尘、促进燃烧于一体的煤炭燃烧助燃剂。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种煤炭燃烧助燃剂，特征在于组成包括A剂和B剂：

所述A剂的制备方法：在反应器中，按质量百分浓度加入硝酸铜：15-30%；硝酸铈： 15-30%；硝酸钙：20-35%；高锰酸钾：7-15%；可溶性淀粉：11-22%；各组分含量之和为百分之百，研磨混合均匀，即得煤炭燃烧助燃剂的A剂,密封包装，阴凉干燥处保存；

所述B剂制备工艺过程：在反应器中，按质量百分浓度加入氯化亚铁5~15%，加入水5~15%，溶解后加入乳化剂OP-10 71~88%，各组分含量之和为百分之百，搅拌混合均匀，即得煤炭燃烧助燃剂的B剂, 密封包装，阴凉干燥处保存。

所述一种煤炭燃烧助燃剂中，所述的硝酸铜、硝酸铈、硝酸钙、氯化亚铁可以是含结晶水的化合物，也可以是不含结晶水的化合物，质量百分浓度是按不含结晶水进行计算。

本发明的一种煤炭促进剂的使用方法如下：

将所述煤炭燃烧助燃剂A剂、B剂溶于水中喷洒在燃煤上，A剂与B剂的质量比为1：1，加入煤炭燃烧助燃剂的量为煤炭质量的0.05~1%范围内。

包装储存；A、B剂要分别包装、储存，不能放在一起，防止A剂中的氧化剂与B剂中的氯化亚铁发生反应。

所述煤炭燃烧助燃剂采用多重氧化剂如硝酸铜、硝酸铈、高锰酸钾、硝酸钙，氧化剂的作用是燃烧过程中提供充足的氧，使煤炭充分燃烧的必要条件，采用多重氧化剂优点是氧化的分解温度不同可以在燃烧的不同阶段提供氧，多重氧化剂硝酸铜、硝酸铈、高锰酸钾、硝酸钙的质量为1：1：0.5：1.3为最优。选用硝酸盐作为氧化的另一作用是，由于在燃烧过程中有N₂的产生，使燃料更加膨松氧气更容易进入，燃烧更充分，起到膨松剂的作用

所述煤炭燃烧促进剂中硝酸铜、高锰酸钾、硝酸铈在燃烧过程中，既是氧化剂分解后的氧化是煤炭燃烧的催化剂，由于燃烧后高锰酸钾和碳反应产生金属锰，硝酸铜产生铜，硝酸铈产生的稀土铈这些金属的存在碳的晶格发生扭曲变化，碳的活性就提高了，所产生的热量就提高了。

所述煤炭燃烧助燃剂中硝酸钙为固硫剂，在燃烧过程中SO₂与CaO和O₂反应生成CaSO₄，煤中的钙硫比越高，SO₂的排放就越小。

所述煤炭燃烧助燃剂中可溶性淀粉的作用是膨松剂和粘结剂。。

所述煤炭燃烧助燃剂中的乳化剂OP-10的作用为分散剂和渗透剂，乳化剂OP-10的存在使煤炭燃烧助燃剂能很好分散煤炭的表面和充分渗透到煤炭的内部，使煤炭燃烧促进剂的作用跟充分；氯化亚铁起到助燃和降尘作用。

本发明与现有技术比较，具有如下优点及有益效果：

（1）本发明的一种煤炭燃烧助燃剂中A剂为固体、B剂为液体，易于储存、运输、操作简单、安全、添加量少。

（2）本发明的一种煤炭燃烧助燃剂，添加后节省煤炭明显，热量可增加15~35%，尤其对低热值的煤炭燃烧促进效果更明显。

（3）本发明的一种煤炭燃烧助燃剂，能够大幅降低烟气中的硫含量和粉尘的含量，硫含量可降低50~80%，粉尘含量可降低50~80% 之间。

（4）本发明的一种煤炭燃烧助燃剂，制备工艺简单，生产成本低，易于工业化生产。

具体实施方式

实施例1

一种煤炭燃烧助燃剂A剂制备方法：在反应器中，分别加入硝酸铜：22g，硝酸铈： 25g，硝酸钙：28g，高锰酸钾：11g，可溶性淀粉：14g，研磨混合均匀，即得煤炭燃烧助燃剂的A剂；

一种煤炭燃烧助燃剂B剂制备方法：在反应器中，加入氯化亚铁：10 g，加水10mL，搅拌溶解后，加入80 mL乳化剂OP-10，搅拌混合均匀，即得煤炭燃烧助燃剂的B剂。

实施例2

一种煤炭燃烧助燃剂A剂制备方法：在反应器中，分别加入硝酸铜：15g，硝酸铈： 20g，硝酸钙：35g，高锰酸钾：8g，可溶性淀粉：22g，研磨混合均匀，即得煤炭燃烧助燃剂的A剂；

一种煤炭燃烧助燃剂B剂制备方法：在反应器中，加入氯化亚铁：5 g，加水10mL，搅拌溶解后，加入85 mL乳化剂OP-10，搅拌混合均匀，即得煤炭燃烧助燃剂的B剂。

实施例3

一种煤炭燃烧助燃剂A剂制备方法：在反应器中，分别加入硝酸铜：30g，硝酸铈： 15g，硝酸钙：20g，高锰酸钾：15g，可溶性淀粉：20g，研磨混合均匀，即得煤炭燃烧助燃剂的A剂；

一种煤炭燃烧助燃剂B剂制备方法：在反应器中，加入氯化亚铁：8 g，加水10mL，搅拌溶解后，加入82 mL乳化剂OP-10，搅拌混合均匀，即得煤炭燃烧助燃剂的B剂。

实施例4

一种煤炭燃烧助燃剂A剂制备方法：在反应器中，分别加入硝酸铜：20g，硝酸铈： 30g，硝酸钙：25g，高锰酸钾：7g，可溶性淀粉：18g，研磨混合均匀，即得煤炭燃烧助燃剂的A剂；

一种煤炭燃烧助燃剂B剂制备方法：在反应器中，加入氯化亚铁：14 g，加水15mL，搅拌溶解后，加入71 mL乳化剂OP-10，搅拌混合均匀，即得煤炭燃烧助燃剂的B剂。

实施例5

一种煤炭燃烧助燃剂A剂制备方法：在反应器中，分别加入硝酸铜：25g，硝酸铈： 25g，硝酸钙：25g，高锰酸钾：10g，可溶性淀粉：15g，研磨混合均匀，即得煤炭燃烧助燃剂的A剂；

一种煤炭燃烧助燃剂B剂制备方法：在反应器中，加入氯化亚铁：6 g，加水6mL，搅拌溶解后，加入88 mL乳化剂OP-10，搅拌混合均匀，即得煤炭燃烧助燃剂的B剂。

实施例6

一种煤炭燃烧助燃剂A剂制备方法：在反应器中，分别加入硝酸铜：22kg，硝酸铈： 22kg，硝酸钙：28kg，高锰酸钾：11kg，可溶性淀粉：14kg，研磨混合均匀，即得煤炭燃烧助燃剂的A剂；

一种煤炭燃烧助燃剂B剂制备方法：在反应器中，加入氯化亚铁：10 kg，加水10L，搅拌溶解后，加入80 L乳化剂OP-10，搅拌混合均匀，即得煤炭燃烧助燃剂的B剂。

使用方法：将煤炭燃烧助燃剂A、B剂溶于水，质量浓度在5~10%之间，搅拌均匀，均匀喷洒在煤碳上，立即燃烧。

本发明获得一种煤炭燃烧助燃剂,有很好的固硫、降尘效果，有明显的提高煤炭的燃烧效率。

Claims

1.一种煤炭燃烧助燃剂制备方法，特征在于组成包括A剂和B剂：

2.根据权利要求1中所述的一种煤炭燃烧助燃剂制备方法，其特征是：所述的硝酸铜、硝酸铈、高锰酸钾、硝酸钙的质量为1：1：0.5：1.3为最优。

3.根据权利要求1中所述的一种煤炭燃烧助燃剂制备方法，其特征是：所述的硝酸铜、硝酸铈、硝酸钙、氯化亚铁可以是含结晶水的化合物，也可以是不含结晶水的化合物，质量百分浓度是按不含结晶水进行计算。

4.根据权利要求1中所述的一种煤炭燃烧助燃剂制备方法制备的煤炭燃烧助燃剂，其特征是：将所述煤炭燃烧助燃剂A剂、B剂溶于水中喷洒在燃煤上，A剂与B剂的质量比为1：1，加入煤炭燃烧助燃剂的量为煤炭质量的0.05~1%范围内。

5.根据权利要求1中所述的一种煤炭燃烧助燃剂制备方法制备的煤炭燃烧助燃剂，其特征是：所述煤炭燃烧助燃剂A剂、B剂要分别包装、储存。