CN106118797B - 一种基于化工副产物的煤基醇醚燃料助剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于化工副产物的煤基醇醚燃料助剂及其应用，它的原料配方包括以下重量份数的组分：第一烷基醇单烷基醚50~100份、第二烷基醇单烷基醚50~100份、周位酸60~120份、劳伦酸60~120份、纳米金属氧化物5~10份、乳化剂1~5份、多元醇500~1000份。通过采用特定的配方，可以改善煤粉的颗粒形态，有利于在燃烧器喷煤过程中煤粉流动的通畅性，保证了煤粉的稳定燃烧，从而可减少一次风机用风量，减少冷风进入量，达到节煤和降氮的目的；并且具有适应性广的优势，可应用于水泥厂和电厂等使用煤炭作为主要燃料的行业，适用于不同的煤种，如劣质煤、无烟煤、烟煤和高硫煤。

Description

一种基于化工副产物的煤基醇醚燃料助剂及其应用
技术领域
本发明属于燃料助剂领域，具体涉及一种基于化工副产物的煤基醇醚燃料助剂及其应用。
背景技术
2014年中国能源消费总量42.6亿吨标准煤，比上年增长2.2％。其中煤炭消费量占能源消费总量的66.0％，从数据看，煤炭仍然是我国能源支柱。我国成为世界燃煤生产第一大国，同时也成为世界煤炭消费大国。煤炭消耗企业已经成为我国污染环境的重点行业。现在绝大多数燃煤企业没有加燃煤添加剂，仍然延续传统方式直接燃烧。直接燃烧主要缺点是：一是煤燃烧不充分，锅炉热效率低，浪费宝贵的煤炭资源；二是排烟中含有大量没有燃烧的残碳，冒黑烟，严重污染空气；三是在排烟气内含有二氧化硫和氮氧化物，排入大气形成酸雨，污染环境。国家为治理环境，在国家《产业政策指导目录(2011年本)》(2013年修订本)把“煤炭高效脱硫技术开发和利用”列为鼓励发展序列给予支持。生产煤基醇醚燃料助剂是针对煤炭清洁燃烧开发的高科技产品，广泛应用于电厂、水泥厂，可以提高煤炭燃烧的热效率，降低大气污染物排放。
现有的煤基醇醚燃料助剂在制备时需要从国外进口原料，导致其成本很高。而周位酸、劳伦酸、多元醇等化副产品又对我国的环境造成损害：周位酸和劳伦酸为白色针状结晶体，有毒，用于制造偶氮染料，与人体直接接触，易引起剧烈头痛、头晕、呼吸困难，呈现紫绀症，以后出现血尿、尿闭、精神障碍、肌肉抽搐；遇明火、高热可燃，受高热分解放出有毒的气体，对环境影响较大；多元醇是一种无嗅、无色、水溶性和吸湿性液体，微毒，遇明火、高热易燃。如果能够利用上述化工副产物制备煤基醇醚燃料助剂不仅能够降低煤基醇醚燃料助剂的成本，而且能够极大地保护环境。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种基于化工副产物的煤基醇醚燃料助剂。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种基于化工副产物的煤基醇醚燃料助剂，它的原料配方包括以下重量份数的组分：
优化地，它的原料配方包括以下重量份数的组分：
优化地，它的原料配方包括以下重量份数的组分：
优化地，所述第一烷基醇单烷基醚选自乙二醇单甲醚、二乙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚、聚乙二醇单甲醚和五甘醇单甲醚中的一种或多种组成的混合物；所述第二烷基醇单烷基醚选自四甘醇单壬基醚、二乙二醇单乙基醚、聚丙二醇单丁基醚、三甘醇单丁醚和四甘醇十二烷基醚中的一种或多种组成的混合物。
优化地，所述纳米金属氧化物为氧化铂、稀土氧化物、氧化锌、氧化铬和二氧化钛中的一种或多种组成的混合物。
优化地，所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚OP、NP、TX系列以及脂肪醇聚氧乙烯醚AEO系列中的一种。
优化地，所述多元醇为季戊四醇、乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷和甘油等中的一种。
本发明的又一目的在于提供一种上述基于化工副产物的煤基醇醚燃料助剂的应用，将所述煤基醇醚燃料助剂添加到煤粉中即可，所述煤基醇醚燃料助剂的质量为所述煤粉质量的0.05～0.15％。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明基于化工副产物的煤基醇醚燃料助剂，通过采用特定的配方，可以改善煤粉的颗粒形态，有利于在燃烧器喷煤过程中煤粉流动的通畅性，保证了煤粉的稳定燃烧，从而可减少一次风机用风量，减少冷风进入量，达到节煤和降氮的目的；并且具有适应性广的优势，可应用于水泥厂和电厂等使用煤炭作为主要燃料的行业，适用于不同的煤种，如劣质煤、无烟煤、烟煤和高硫煤。
具体实施方式
本发明基于化工副产物的煤基醇醚燃料助剂，它的原料配方包括以下重量份数的组分：第一烷基醇单烷基醚50～100份、第二烷基醇单烷基醚50～100份、周位酸60～120份、劳伦酸60～120份、纳米金属氧化物5～10份、乳化剂1～5份、多元醇500～1000份。煤基醇醚燃料助剂中各组分形成有机的整体，可以改善煤粉的颗粒形态，有利于在燃烧器喷煤过程中煤粉流动的通畅性，保证了煤粉的稳定燃烧，从而可减少一次风机用风量，减少冷风进入量，达到节煤和降氮的目的。所述第一烷基醇单烷基醚优选自乙二醇单甲醚、二乙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚、聚乙二醇单甲醚和五甘醇单甲醚中的一种或多种组成的混合物；所述第二烷基醇单烷基醚优选自四甘醇单壬基醚、二乙二醇单乙基醚、聚丙二醇单丁基醚、三甘醇单丁醚和四甘醇十二烷基醚中的一种或多种组成的混合物。所述纳米金属氧化物优选为氧化铂、稀土氧化物、氧化锌、氧化铬和二氧化钛中的一种或多种组成的混合物。所述乳化剂优选为烷基酚聚氧乙烯醚OP、NP、TX系列以及脂肪醇聚氧乙烯醚AEO系列中的一种。所述多元醇优选为季戊四醇、乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷和甘油等中的一种。
它的原料配方优选包括以下重量份数的组分：第一烷基醇单烷基醚80～100份、第二烷基醇单烷基醚80～100份、周位酸60～80份、劳伦酸60～80份、纳米金属氧化物5～8份、乳化剂1～5份、多元醇800～1000份；它的原料配方最优选包括以下重量份数的组分：第一烷基醇单烷基醚100份、第二烷基醇单烷基醚90份、周位酸85份、劳伦酸80份、纳米金属氧化物5份、乳化剂6份、多元醇900份；以进一步优化其性能。
将上述基于化工副产物的煤基醇醚燃料助剂添加到煤粉中，使得其质量为所述煤粉质量的0.05～0.15％。
上述基于化工副产物的煤基醇醚燃料助剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将配方量的所述多元醇均分成四组，将配方量的所述乳化剂均分成三组；
(2)将配方量的第一烷基醇单烷基醚、第二烷基醇单烷基醚分别溶于两组多元醇中形成第一醚溶液、第二醚溶液；
(3)将配方量的劳伦酸、周位酸分别溶于水中形成周位酸溶液、劳伦酸溶液(通常为1～5mol/L)，随后将所述第一醚溶液分别与所述周位酸溶液、所述劳伦酸溶液进行脱水酯化(采用现有的脱水酯化方法即可)反应，随后分别各加入一组乳化剂进行混合；
(4)将一组乳化剂加入配方量的纳米金属氧化物中，球磨5～10分钟进行表面改性；
(5)将步骤(3)的产物进行混合，随后向其中加入步骤(4)中的纳米金属氧化物、配方量的第二醚溶液进行混合，形成煤基醇醚燃料助剂原浆；
(6)对步骤(5)的产物进行离心分离除渣、过滤精选后分散于两组多元醇即可。
下面将结合对本发明优选实施方案进行详细说明。
实施例1
本实施例提供一种基于化工副产物的煤基醇醚燃料助剂，它的原料配方包括以下重量份数的组分：二乙二醇单甲醚50份、四甘醇单壬基醚100份、周位酸60份、劳伦酸120份、纳米二氧化钛10份、乳化剂OP-10 5份、乙二醇1000份。
上述煤基醇醚燃料助剂的方法，它包括以下步骤：
(1)将配方量的乙二醇均分成四组，将配方量的乳化剂均分成三组；
(2)将配方量的第一烷基醇单烷基醚、第二烷基醇单烷基醚分别溶于两组多元醇中形成第一醚溶液、第二醚溶液；
(3)将配方量的劳伦酸、周位酸分别溶于水中形成周位酸溶液、劳伦酸溶液(通常为1～5mol/L)，随后将所述第一醚溶液分别与所述周位酸溶液、所述劳伦酸溶液进行脱水酯化(采用现有的脱水酯化方法即可)反应，随后分别各加入一组乳化剂进行混合；
(4)将一组乳化剂加入配方量的纳米金属氧化物中，球磨5～10分钟进行表面改性；
(5)将步骤(3)的产物进行混合，随后向其中加入步骤(4)中的纳米金属氧化物、配方量的第二醚溶液进行混合，形成煤基醇醚燃料助剂原浆；
(6)对步骤(5)的产物进行离心分离除渣、过滤精选后分散于两组多元醇即可。
实施例2
本实施例提供一种基于化工副产物的煤基醇醚燃料助剂，其制备方法与实施例1中的一致，不同的是，它的原料配方包括以下重量份数的组分：五甘醇单甲醚100份、四甘醇十二烷基醚50份、周位酸50份、劳伦酸60份、纳米La2O3 5份、乳化剂OP-10 1份、丙二醇500份。
实施例3
本实施例提供一种基于化工副产物的煤基醇醚燃料助剂，其制备方法与实施例1中的一致，不同的是，它的原料配方包括以下重量份数的组分：聚乙二醇单甲醚100份、二乙二醇单乙基醚80份、周位酸60份、劳伦酸60份、纳米氧化铂5份、乳化剂NP-7 1份、1,4-丁二醇800份。
实施例4
本实施例提供一种基于化工副产物的煤基醇醚燃料助剂，其制备方法与实施例1中的一致，不同的是，它的原料配方包括以下重量份数的组分：五甘醇单甲醚80份、四甘醇十二烷基醚100份、周位酸80份、劳伦酸80份、纳米La2O3 8份、乳化剂OP-10 5份、1,6-己二醇1000份。
实施例5
本实施例提供一种基于化工副产物的煤基醇醚燃料助剂，其制备方法与实施例1中的一致，不同的是，它的原料配方包括以下重量份数的组分：二丙二醇单甲醚100份、聚丙二醇单丁基醚90份、周位酸85份、劳伦酸80份、纳米La2O3 5份、乳化剂OP-15 6份、乙二醇900份。
将实施例1至实施例5中的煤基醇醚燃料助剂分别添加到煤粉中(煤基醇醚燃料助剂添加量相互独立地为煤炭质量的0.05wt％、0.1wt％、0.15wt％)制得四份等质量(1kg)的平行试样，再参考GB/T213-2003分别测定其燃烧效率(环境温度25℃)，并测定氮氧化物的排放，其结果列于表1中。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于化工副产物的煤基醇醚燃料助剂，其特征在于，它的原料配方包括以下重量份数的组分：
第一烷基醇单烷基醚 50~100份；
第二烷基醇单烷基醚 50~100份；
周位酸 60~120份；
劳伦酸 60~120份；
纳米金属氧化物 5~10份；
乳化剂 1~5份；
多元醇 500~1000份。
2.根据权利要求1所述基于化工副产物的煤基醇醚燃料助剂，其特征在于，它的原料配方包括以下重量份数的组分：
第一烷基醇单烷基醚 80~100份；
第二烷基醇单烷基醚 80~100份；
周位酸 60~80份；
劳伦酸 60~80份；
纳米金属氧化物 5~8份；
乳化剂 1~5份；
多元醇 800~1000份。
3.根据权利要求1所述基于化工副产物的煤基醇醚燃料助剂，其特征在于，它的原料配方包括以下重量份数的组分：
第一烷基醇单烷基醚 100份；
第二烷基醇单烷基醚 90份；
周位酸 85份；
劳伦酸 80份；
纳米金属氧化物 5份；
乳化剂 5份；
多元醇 1000份。
4.根据权利要求1所述基于化工副产物的煤基醇醚燃料助剂，其特征在于：所述第一烷基醇单烷基醚选自乙二醇单甲醚、二乙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚、二丙二醇单甲醚、聚乙二醇单甲醚和五甘醇单甲醚中的一种或多种组成的混合物；所述第二烷基醇单烷基醚选自四甘醇单壬基醚、二乙二醇单乙基醚、聚丙二醇单丁基醚、三甘醇单丁醚和四甘醇十二烷基醚中的一种或多种组成的混合物。
5.根据权利要求1所述基于化工副产物的煤基醇醚燃料助剂，其特征在于：所述纳米金属氧化物为氧化铂、稀土氧化物、氧化锌、氧化铬和二氧化钛中的一种或多种组成的混合物。
6.根据权利要求1所述基于化工副产物的煤基醇醚燃料助剂，其特征在于：所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚OP、NP、TX系列以及脂肪醇聚氧乙烯醚AEO系列中的一种。
7.根据权利要求1所述基于化工副产物的煤基醇醚燃料助剂，其特征在于：所述多元醇为季戊四醇、乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷和甘油中的一种。
8.权利要求1至7中任一所述基于化工副产物的煤基醇醚燃料助剂的应用，其特征在于：将所述煤基醇醚燃料助剂添加到煤粉中即可，所述煤基醇醚燃料助剂的质量为所述煤粉质量的0.05~0.15%。
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