CN107523373A

CN107523373A - 一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂及其生产方法

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Publication number: CN107523373A
Application number: CN201710928144.7A
Authority: CN
Inventors: 吕建华; 左书彬
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-10-10
Filing date: 2017-10-10
Publication date: 2017-12-29

Abstract

本发明提供一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂及其生产方法，所述煤炭助燃剂构成组分的重量百分比为：硫酸渣42～45%、电石渣32～35%、木屑6～8%、硝酸4～5%和水10～12%；其优化比例为硫酸渣44%，电石渣34%，木屑7%，硝酸5%和水10%等。与现有技术相比，所述煤炭助燃剂具有成分简单、生产简便、使用方便的特点，添加于煤炭燃料中，能够进一步提高助燃、节煤和减少大气污染物产生的效果，大幅度减低产品成本价格，有利于产品的推广应用；特别是以硫酸渣、电石渣和木屑等工业固体废物为主要原料，实现固体废物的资源化，符合节能减排和可持续发展方向，具有广阔的推广空间。

Description

一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种煤炭助燃剂，特别涉及一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂及其生产方法。

背景技术

煤炭助燃剂是一种对煤炭燃烧起助燃和节煤作用的添加剂。随着我国节能减排和可持续发展战略的实施，煤炭资源的有效利用越来越受到社会的关注和重视，因此各种类型和不同功能的煤炭助燃剂相继得到了开发和应用，有些产品在助燃和节能减排方面确实取得了很好的效果，但是从总体来看，现有产品在实际生产中普遍存在下述问题和不足：一是助燃和节煤指标在实际生产中还不能达到预期效果，其中平均节煤率只能达到10%，燃烧效率平均提高不超过15%；二是助燃和节煤效果受使用煤质和燃烧装置的影响较大，燃烧效果不够稳定，不能适应大型锅炉或者窑炉产业化生产的需要；三是产品成本相对较高，严重制约其在实际生产中的推广应用。其中，专利号2005100450521的发明专利“一种环保节煤助燃剂”披露了一种包含有硫酸渣等工业固体废物的煤炭助燃剂，所述煤炭助燃剂虽然在助燃和节煤指标有所提高，并且使用了较大比例的工业废渣降低了原料成本，但仍然不能克服前述煤炭助燃剂应用领域的问题和不足，主要原因是由于所述助燃剂成分组成多，组份构成复杂，特别是采用固液两相混配使用的工艺方法，使产品及其生产原料在生产、储运和使用环节中增加了生产和管理成本，因此其总成本依然相对较高，无法达到市场预期水平，而且在助燃、节煤和减少大气污染物排放效果上依然有需进一步提高的空间和潜力。因此，进一步开发研究价格成本低，助燃效率高，节煤效果好，大气污染物产生量少的新型煤炭助燃剂仍然是合理利用煤炭资源、促进节能减排的一个方向性课题。

发明内容

本发明的目的是，通过对原料组份的筛选和配方结构的优化，提供一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂，所述煤炭助燃剂具有成分简单、生产简便、使用方便的特点，添加于煤炭燃料中，能够进一步提高助燃、节煤和减少大气污染物产生的效果，能够大幅度减低产品成本价格，有利于产品的推广应用；同时还提供了所述一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂的生产方法。

所述一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂，由硫酸渣、电石渣、木屑、硝酸和水组成，所述组成结构是本着组分作用最大化和成分构成简单化的原则，经过实验筛选和研究提炼所确定的，其目的是充分发挥每个组分的功能作用，提高所述煤炭助燃剂的功能效果，简化原料组份整体组成结构，降低所述煤炭助燃剂的生产成本。为了降低原料成本，原料组分中选择大量工业固废作为主要原料，所述硫酸渣、电石渣和木屑的累计用量达到了原料总重量的80%以上，其中，所述硫酸渣为硫酸产品生产废渣，其化学成分以三氧化二铁和二氧化硅为主，同时还含有少量的三氧化二铝、氧化钙和氧化镁等；所述电石渣为电石水解制取乙炔气体产生的渣浆，主要成分为氢氧化钙；所述木屑为木材加工产生的固体废弃物，可优选使用木材加工锯末废屑。

所述一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂，构成组分的重量百分比为：硫酸渣42～45%，电石渣32～35%，木屑6～8%，硝酸4～5%和水10～12%。

进一步，所述一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂，优选构成组分的重量百分比为：硫酸渣44%，电石渣34%，木屑7%，硝酸5%和水10%。

或者，所述一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂，优选构成组分的重量百分比为：硫酸渣42%，电石渣35%，木屑6%，硝酸5%和水12%。

所述一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂的生产方法，工艺过程如下：称取使用量的原料组分，先将硝酸掺入水中制成硝酸的水溶液，再向所述硝酸水溶液中加入硫酸渣并强力搅拌10～30分钟，之后继续加入电石渣和木屑并继续搅拌30分钟左右，直至各组分混合均匀，即完成所述一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂的生产。

所述一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂的生产方法，在向所述硝酸水溶液中加入硫酸渣并强力搅拌和静置过程中，所述硫酸渣中的过量金属氧化物，包括三氧化二铁、三氧化二铝、氧化钙和氧化镁与硝酸发生部分化学反应，生成硝酸铁、硝酸铝、硝酸钙和硝酸镁等硝酸盐。同时，继续加入电石渣、木屑并继续搅拌过程中，电石渣中的部分氢氧化钙还可能与残余的硝酸发生化学反应，生成硝酸钙和水。

上述各具体化学反应方程式如下：

Fe₂O₃+6HNO₃=2Fe(NO₃)₃+3H₂O；

Al₂O₃+6HNO₃=2Al(NO₃)₃+3H₂O；

CaO+2HNO₃=Ca(NO₃)₂+H₂O；

MgO+2HNO₃=Mg(NO₃)₂+H₂O；

Ca(OH)₂+2HNO₃=Ca(NO₃)₂+2H₂O。

所述一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂，其添加在煤炭中的助燃、节煤和减少大气污染物排放的机理如下：

1、木屑是煤炭燃烧的起燃剂。由于所述木屑的燃点很低，所以在煤炭燃烧中首先燃烧形成最初的起燃点，同时由于它是均匀弥散分布在煤炭燃料中，所以能够在煤炭中同时形成很多个起燃点，在煤炭中形成多个分布均匀的升温点，带动燃煤迅速升温，快速起燃，明显缩短了燃煤的起燃时间，减少了因煤炭起燃期间不完全燃烧所造成的大气污染物过量产生，提高煤炭燃烧率。

2、硝酸盐是煤炭燃烧的助燃剂。随着煤炭起燃和温度的升高，所述硝酸盐，包括硝酸铁、硝酸铝、硝酸钙和硝酸镁等，将逐步开始发生分解反应，生成相应的金属氧化物，同时释放出氧气和二氧化氮气体，其中产生的氧气将对燃烧煤炭产生强烈的助燃作用，促使燃烧煤炭加速氧化、充分燃烧。具体化学反应方程式如下：

4Fe(NO₃)₃=2Fe₂O₃+ 3O₂↑+12NO₂↑；

4Al(NO₃)₃=2Al₂O₃+ 3O₂↑+12NO₂↑；

2Ca(NO₃)₂=2CaO+O₂↑+4NO₂↑；

2Mg(NO₃)₂=2MgO+O₂↑+4NO₂↑。

3、氢氧化钙和金属氧化物为固硫剂。煤炭燃烧中，所述氢氧化钙和氧化钙在高温作用下，将会与煤炭燃烧产生的二氧化硫发生化学反应，生成的硫酸钙随固体炉渣排放出来，减少了二氧化硫向大气中的排放量，起到了固硫减排的作用。具体化学反应方程式如下：

2Ca(HO)₂+ SO₂=2CaSO₄↓+HO₂；

2CaO+2SO₂+O₂=2CaSO₄↓。

4、二氧化硅为催化剂。在煤炭燃烧过程中，所述二氧化硅虽然既不参与任何化学反应，也不发生任何化学变化，但在炉膛高温状态下自身会产生一定的固结作用，由于所述二氧化硅均匀分布在燃烧煤炭中，所以随着煤炭的逐渐燃烬，燃烧煤炭中可短暂形成一个以二氧化硅为骨架，煤炭燃烬孔隙为通道的多孔状蜂窝结构，使燃烧中的煤层不会迅速塌落，而氧气可在多孔结构中流动，增大了煤炭燃烧的透气性，增加了燃烧煤炭与氧气接触的表面积，起到了催化助燃的作用。

所述一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂，可广泛应用于各种生产锅炉、窑炉和民用燃煤装置，燃烧性能稳定，对所述锅炉、窑炉和民用燃煤装置不会造成任何损害；既可添加于原煤中直接混合使用，也可与煤炭混配后加工成型煤使用，对不同品种、不同类型、不同品质的原煤均可起到提升燃烧效率，节约煤炭消耗，减少污染物排放的作用和效果，其中：所述煤炭燃烧效率可提高21～25%，煤炭节约率可达到25～30%，大气污染物产生量可减少50%，其节煤机理既包括有燃烧效率提高使煤炭消耗量的减小，同时也包括较大掺入比例的所述煤炭助燃剂取代煤炭占位燃烧，使煤炭消耗量的减小；所述煤炭助燃剂以及添加了所述煤炭助燃剂的生产用煤可长时间运输、储存，不会减低其助燃、节能和减排的效果，在燃烧使用中不会给使用者增加任何附加工序或者环节，从而增加使用和管理成本。

本发明的有益效果是，提供一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂及其生产方法，与现有技术相比，具有组成成分简单，成分构成优化，组分作用突出的特点，同时还具有生产工艺简便，应用使用方便，助燃、节煤和减少大气污染物产生，以及产品成本大幅降低等优点，特别是以硫酸渣、电石渣和木屑等工业固体废物为主要原料，实现固体废物的资源化，符合节能减排和可持续发展方向，具有广阔的推广空间。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明的技术方案做进一步的说明描述。

实施例一：一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂，成分组成及构成组分的重量百分比为：硫酸渣44%，电石渣34%，木屑7%，硝酸5%和水10%。称取使用量的组分原料，采用前述一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂的生产方法，制备生产所述煤炭助燃剂备用。

在生产使用量的优质原煤中，按照10︰1的比例添加已经制备完成的所述煤炭添加剂，制成生产燃烧用煤；将所述生产燃烧用煤用于较大型生产用锅炉的燃烧生产，可使锅炉燃烧效率提高22%，节约燃煤28%，大气污染物产生量减少50%。

实施例二：一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂，成分组成及构成组分的重量百分比为：硫酸渣42%，电石渣35%，木屑6%，硝酸5%和水12%。称取使用量的组分原料，采用前述一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂的生产方法，制备生产所述煤炭助燃剂备用。

在生产使用量的非优质原煤中，按照10︰1.2的比例添加已经制备完成的所述煤炭添加剂，制成生产燃烧用煤；将所述生产燃烧用煤用于较大型生产用锅炉的燃烧生产，可使锅炉燃烧效率提高25%，节约燃煤30%，大气污染物产生量减少50%。

实施例三：一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂，成分组成及构成组分的重量百分比为：硫酸渣45%，电石渣35%，木屑6%，硝酸4%和水10%。称取使用量的组分原料，采用前述一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂的生产方法，制备生产所述煤炭助燃剂备用。

在生产使用量的优质原煤中，按照10︰1.5的比例添加已经制备完成的所述煤炭添加剂，制成燃烧用煤；将所述燃烧用煤用于生活炉灶燃烧使用，可使炉灶燃烧效率提高21%，节约燃煤25%，炉灶烟尘排放量明显减少。

Claims

1.一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂，其特征在于，由硫酸渣、电石渣、木屑、硝酸和水为原料制备而成。

2.如权利要求1所述的一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂，其特征在于，各成分组成及其重量百分比为：硫酸渣42～45%，电石渣32～35%，木屑6～8%，硝酸4～5%和水10～12%。

3.如权利要求2所述的一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂，其特征在于，成分组成及各组分的重量百分比为：硫酸渣44%，电石渣34%，木屑7%，硝酸5%和水10%。

4.如权利要求2所述的一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂，其特征在于，成分组成及各组分的重量百分比为：硫酸渣42%，电石渣35%，木屑6%，硝酸5%和水12%。

5.权利要求1至4任一项所述一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂的生产方法，工艺过程如下：称取使用量的原料组分，先将硝酸掺入水中制成硝酸的水溶液，再向所述硝酸水溶液中加入硫酸渣并强力搅拌10～30分钟，之后继续加入电石渣和木屑并继续搅拌30分钟左右，直至各组分混合均匀，即生产完成所述一种以工业固废为主要原料的煤炭助燃剂。