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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