CN106753681A - 一种节煤剂 - Google Patents

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Abstract

本发明属于煤炭燃烧添加剂技术领域,具体是一种节煤剂。解决了现有节煤剂效果不明显,而且存在着添加量大、污染环境、格林黑度不达标的问题,包括助燃剂、混合型强氧化剂、分散剂、催化剂和复合固硫剂,其各组分的重量比份为,助燃剂22‑26份,氧化剂28‑41份,分散剂18‑26份,催化剂2‑5份,复合固硫剂15‑25份。本发明制备的节煤剂可以改善炉体燃烧条件,增强煤层透气性,使煤充分燃烧,提高燃煤热效率,降低烟尘排放量,改善热传导效率,固硫降烟,降低CO、SO2等的排放,减少环境污染,从而达到助燃、固硫、节能、脱硫的目的。

Description

一种节煤剂
技术领域
本发明属于煤炭燃烧添加剂技术领域,具体是一种节煤剂。
背景技术
煤炭是我国一项主要的能源和化工原料之一,尤其是作为能源,是现代工业中应用最普遍的能源原料。然而,随着地球上煤炭资源的储备越来越少,煤炭的价格越来越高,国家及相关部门对煤炭燃烧排烟的要求越来越严格,如何提高煤炭的利用率,减少其带来的污染就成了一项重要的世界课题。按照现在的研究方向,节煤剂能有效的解决这些问题,然而现有的节煤剂只是初具雏形,效果不明显,而且存在着添加量大、污染环境、格林黑度不达标的问题,远远没有达到期望的效果。
发明内容
本发明为了解决现有节煤剂效果不明显,而且存在着添加量大、污染环境、格林黑度不达标的问题,提供一种节煤剂。
本发明采取以下技术方案:一种节煤剂,包括助燃剂、混合型强氧化剂、分散剂、催化剂和复合固硫剂,其各组分的质量份为:助燃剂44-52份,氧化剂56-82份,分散剂36-52份,催化剂4-10份,复合固硫剂30-50份。
其中,氧化剂包括高锰酸钾、氯酸钾、重铬酸钾和次氯酸钠,其各组分的质量份数比值,高锰酸钾:氯酸钾:重铬酸钾:次氯酸钠,为20-25:15-20:30-35:20-30。
其中,复合固硫剂包括碳酸钠、氢氧化钠、氧化钙和碳酸钾,其各组分的质量份数比值,碳酸钠:氢氧化钠:氧化钙:碳酸钾,为5-10:5-15:5-25:10-20。
其中,催化剂为三氯化钛、硫酸镍和硝酸铈,其可以为上述的一种或几种的混合物,当其为三者的混合物时,其各组分的质量份为:三氯化钛25-35份,硫酸镍30-40份,硝酸铈25-35份。
其中,还含有总质量为10-15份的高岭土、膨胀珍珠岩和改性白云石的混合物,其各组分的质量份数比值,高岭土:膨胀珍珠岩:改性白云石,为3-8:5-10:10-15。
其中,还含有总质量份为10-20份的顺丁烯二酸、丙烯酸硬脂酸酯和十八烷酸的混合物,其各组分的质量份数比值,顺丁烯二酸:丙烯酸硬脂酸酯:十八烷酸,为15-30:20-25:10-20。
改性白云石由以下步骤制得:
1)将白云石加入18%浓度的次氯酸溶液中,搅拌2小时后过滤,用蒸馏水反复洗涤滤饼,烘干后得到漂白白云石;
2)将步骤1所得漂白白云石过80目筛后得到白云石微粉,将重量比为1:10的白云石微粉和蒸馏水一起加入玛瑙球磨罐中,再将50个直径为5μm的氧化锆磨球加入玛瑙球磨罐中,盖紧盖子后将玛瑙球磨罐放入球磨机频率为100Hz条件下球磨24小时,取出后置于鼓风干燥机中120℃下干燥至绝干,研磨后过200目筛得到平均粒径为4-6μm的白云石粉;
3)将步骤2所得白云石粉加入10倍重量的无水乙醇中,超声搅拌1小时后加入氨水溶液,调节ph值为7,得到白云石粉溶液,将正硅酸乙酯加入10倍重量的无水乙醇中,搅拌至混合均匀后加入白云石粉溶液中,加热至90℃恒温搅拌5小时,取出后离心分离,用丙酮反复洗涤滤饼,干燥后研磨,过100目筛后得到纳米二氧化硅包覆白云石粉;
4)将硅烷偶联剂、步骤3所得纳米二氧化硅包覆白云石粉加入高混机,120℃下搅拌60分钟,自然冷却至室温,研磨后过100目筛,得到改性白云石粉。
根据煤的燃烧原理;在煤的燃烧过程中,加入特殊的催化剂,助燃剂等多种物质,产生催化、活化,从而提高煤的燃烧强度,并能在高温条件下对煤中的水进行催化分解,生成甲烷、氢气和氧气,其化学反应如下:
C+CO2=CO+H2-131千焦 (1)
C+O2=CO2+393千焦 (2)
CO2+3H2=CH4+H2O+250千焦 (3)
甲烷是高能量燃料,发热值非常高,氢气燃烧的热量是汽油的三倍;氧气助燃,使可燃气体剧烈燃烧。由反应式可知整个过程是从吸热→放热。加入脱硫催化剂可使燃煤中的二氧化硫等有害气体,生成盐类固体物质,随炉碴排出。
高锰酸钾、氯酸钾和高氯酸钾混合使用,在高温下能与燃煤中二氧化硫、二氧化氮等有害气体发生反应生成硫酸盐。而且这些物料还具有氧化、催化功能,能将燃煤中的金属矿物质催化分解与二氧化硫生成盐类固体物质。所有盐类固化物随炉碴排出,从而达到固硫、降污作用。
本发明环保节煤剂的各组分之间相互配合,由于各组分及其比例的优化调节,使得该节煤剂具有优异的燃烧效率。将煤炭燃烧过程中产生的烟气变成煤气,与煤炭共同燃烧,使火焰巨增,极大的增加了火焰长度、燃烧密度、燃烧面积,从而提高了锅炉的效率,节省大量煤炭,并且减少了大量烟尘与有害气体(SO2、NO2)的排放,起到了节约能源有环保的双重效果。
与现有技术相比,本发明制备的节煤剂可以改善炉体燃烧条件,增强煤层透气性,使煤充分燃烧,提高燃煤热效率,降低烟尘排放量,改善热传导效率,固硫降烟,降低CO、SO2等的排放,减少环境污染,从而达到助燃、固硫、节能、脱硫的目的,可以节煤10%—20%,提高火力20%以上,降硫25—70%。
具体实施方式
改性白云石由以下步骤制得:
1)将白云石加入18%浓度的次氯酸溶液中,搅拌2小时后过滤,用蒸馏水反复洗涤滤饼,烘干后得到漂白白云石;
2)将步骤1所得漂白白云石过80目筛后得到白云石微粉,将重量比为1:10的白云石微粉和蒸馏水一起加入玛瑙球磨罐中,再将50个直径为5μm的氧化锆磨球加入玛瑙球磨罐中,盖紧盖子后将玛瑙球磨罐放入球磨机频率为100Hz条件下球磨24小时,取出后置于鼓风干燥机中120℃下干燥至绝干,研磨后过200目筛得到平均粒径为4-6μm的白云石粉;
3)将步骤2所得白云石粉加入10倍重量的无水乙醇中,超声搅拌1小时后加入氨水溶液,调节ph值为7,得到白云石粉溶液,将正硅酸乙酯加入10倍重量的无水乙醇中,搅拌至混合均匀后加入白云石粉溶液中,加热至90℃恒温搅拌5小时,取出后离心分离,用丙酮反复洗涤滤饼,干燥后研磨,过100目筛后得到纳米二氧化硅包覆白云石粉;
4)将硅烷偶联剂、步骤3所得纳米二氧化硅包覆白云石粉加入高混机,120℃下搅拌60分钟,自然冷却至室温,研磨后过100目筛,得到改性白云石粉。
实施例1
节煤剂组分按照质量份比为助燃剂、混合型强氧化剂、分散剂、催化剂和复合固硫剂,其各组分的质量份为:助燃剂44份,氧化剂56份,分散剂36份,催化剂4份,复合固硫剂30份。
其中,氧化剂包括高锰酸钾、氯酸钾、重铬酸钾和次氯酸钠,其各组分的质量份数比值,高锰酸钾:氯酸钾:重铬酸钾:次氯酸钠,为20:15:30:20。
其中,复合固硫剂包括碳酸钠、氢氧化钠、氧化钙和碳酸钾,其各组分的质量份数比值,碳酸钠:氢氧化钠:氧化钙:碳酸钾,为5:5:5:10。
其中,催化剂为三氯化钛、硫酸镍和硝酸铈,其可以为上述的一种或几种的混合物,当其为三者的混合物时,其各组分的质量份为:三氯化钛25份,硫酸镍30份,硝酸铈25份。
其中,还含有总质量为10份的高岭土、膨胀珍珠岩和改性白云石的混合物,其各组分的质量份数比值,高岭土:膨胀珍珠岩:改性白云石,为3:5:10。
其中,还含有总质量份为10份的顺丁烯二酸、丙烯酸硬脂酸酯和十八烷酸的混合物,其各组分的质量份数比值,顺丁烯二酸:丙烯酸硬脂酸酯:十八烷酸,为15:20:10。
所有物料加水稀释,混入煤炭中。
与不加节煤剂的煤炭相比较,灰渣含碳量由20.65%降至15.36%,有害气体减少50%以上,林格曼黑度小于1级,节煤率17.2%。
实施例2
一种节煤剂,包括助燃剂、混合型强氧化剂、分散剂、催化剂和复合固硫剂,其各组分的质量份为:助燃剂48份,氧化剂60份,分散剂43份,催化剂7份,复合固硫剂40份。
其中,氧化剂包括高锰酸钾、氯酸钾、重铬酸钾和次氯酸钠,其各组分的质量份数比值,高锰酸钾:氯酸钾:重铬酸钾:次氯酸钠,为22:18:33:25。
其中,复合固硫剂包括碳酸钠、氢氧化钠、氧化钙和碳酸钾,其各组分的质量份数比值,碳酸钠:氢氧化钠:氧化钙:碳酸钾,为8:10:14:15。
其中,催化剂为三氯化钛。
其中,还含有总质量为13份的高岭土、膨胀珍珠岩和改性白云石的混合物,其各组分的质量份数比值,高岭土:膨胀珍珠岩:改性白云石,为5:7:13。
其中,还含有总质量份为15份的顺丁烯二酸、丙烯酸硬脂酸酯和十八烷酸的混合物,其各组分的质量份数比值,顺丁烯二酸:丙烯酸硬脂酸酯:十八烷酸,为18:22:14。
所有物料加水稀释,混入煤炭中。
与不加节煤剂的煤炭相比较,灰渣含碳量由19.43%降至13.58%,有害气体减少45%以上,林格曼黑度小于1级,节煤率14.6%。
实施例3
一种节煤剂,包括助燃剂、混合型强氧化剂、分散剂、催化剂和复合固硫剂,其各组分的质量份为:助燃剂52份,氧化剂82份,分散剂52份,催化剂10份,复合固硫剂50份。
其中,氧化剂包括高锰酸钾、氯酸钾、重铬酸钾和次氯酸钠,其各组分的质量份数比值,高锰酸钾:氯酸钾:重铬酸钾:次氯酸钠,为25:20:35:30。
其中,复合固硫剂包括碳酸钠、氢氧化钠、氧化钙和碳酸钾,其各组分的质量份数比值,碳酸钠:氢氧化钠:氧化钙:碳酸钾,为10:15:25:20。
其中,催化剂为三氯化钛和硝酸铈。
其中,还含有总质量为15份的高岭土、膨胀珍珠岩和改性白云石的混合物,其各组分的质量份数比值,高岭土:膨胀珍珠岩:改性白云石,为8:10:15。
其中,还含有总质量份为20份的顺丁烯二酸、丙烯酸硬脂酸酯和十八烷酸的混合物,其各组分的质量份数比值,顺丁烯二酸:丙烯酸硬脂酸酯:十八烷酸,为30:25:20。
所有物料加水稀释,混入煤炭中。
与不加节煤剂的煤炭相比较,灰渣含碳量由19.43%降至14.36%,有害气体减少45%以上,林格曼黑度小于1级,节煤率16.7%。

Claims (7)

1.一种节煤剂,其特征在于:包括助燃剂、混合型强氧化剂、分散剂、催化剂和复合固硫剂,其各组分的质量份为:助燃剂44-52份,氧化剂56-82份,分散剂36-52份,催化剂4-10份,复合固硫剂30-50份。
2.根据权利要求1所述的节煤剂,其特征在于:氧化剂包括高锰酸钾、氯酸钾、重铬酸钾和次氯酸钠,其各组分的质量份数比值,高锰酸钾:氯酸钾:重铬酸钾:次氯酸钠,为20-25:15-20:30-35:20-30。
3.根据权利要求2所述的节煤剂,其特征在于:复合固硫剂包括碳酸钠、氢氧化钠、氧化钙和碳酸钾,其各组分的质量份数比值,碳酸钠:氢氧化钠:氧化钙:碳酸钾,为5-10:5-15:5-25:10-20。
4.根据权利要求3所述的节煤剂,其特征在于:催化剂为三氯化钛、硫酸镍和硝酸铈,其可以为上述的一种或几种的混合物,当其为三者的混合物时,其各组分的质量份为:三氯化钛25-35份,硫酸镍30-40份,硝酸铈25-35份。
5.根据权利要求4所述的节煤剂,其特征在于:还含有总质量为10-15份的高岭土、膨胀珍珠岩和改性白云石的混合物,其各组分的质量份数比值,高岭土:膨胀珍珠岩:改性白云石,为3-8:5-10:10-15。
6.根据权利要求5所述的节煤剂,其特征在于:还含有总质量份为10-20份的顺丁烯二酸、丙烯酸硬脂酸酯和十八烷酸的混合物,其各组分的质量份数比值,顺丁烯二酸:丙烯酸硬脂酸酯:十八烷酸,为15-30:20-25:10-20。
7.一种制作如权利要求5所述的改性白云石,其特征在于:改性白云石由以下步骤制得:
1)将白云石加入18%浓度的次氯酸溶液中,搅拌2小时后过滤,用蒸馏水反复洗涤滤饼,烘干后得到漂白白云石;
2)将步骤1所得漂白白云石过80目筛后得到白云石微粉,将重量比为1:10的白云石微粉和蒸馏水一起加入玛瑙球磨罐中,再将50个直径为5μm的氧化锆磨球加入玛瑙球磨罐中,盖紧盖子后将玛瑙球磨罐放入球磨机频率为100Hz条件下球磨24小时,取出后置于鼓风干燥机中120℃下干燥至绝干,研磨后过200目筛得到平均粒径为4-6μm的白云石粉;
3)将步骤2所得白云石粉加入10倍重量的无水乙醇中,超声搅拌1小时后加入氨水溶液,调节ph值为7,得到白云石粉溶液,将正硅酸乙酯加入10倍重量的无水乙醇中,搅拌至混合均匀后加入白云石粉溶液中,加热至90℃恒温搅拌5小时,取出后离心分离,用丙酮反复洗涤滤饼,干燥后研磨,过100目筛后得到纳米二氧化硅包覆白云石粉;
4)将硅烷偶联剂、步骤3所得纳米二氧化硅包覆白云石粉加入高混机,120℃下搅拌60分钟,自然冷却至室温,研磨后过100目筛,得到改性白云石粉。
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