CN108384599A - 一种复合型节煤剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤炭添加剂技术领域，特别涉及一种复合型节煤剂及其应用。本发明提供的复合型节煤剂，包括独立分装的液相组合物和固相组合物，所述液相组合物包括助燃剂、渗透剂、活性剂、消烟剂、酵素、酸调节剂和水；所述固相组合物包括锰单质、三氧化铬、膨化剂和乳化剂。本发明利用液相组合物和固相组合物的协同作用，使煤炭燃烧反应迅速彻底。实施例结果表明，本发明提供的复合型节煤剂用于煤炭燃烧时，节煤量达到13～20wt.％。

Description

一种复合型节煤剂及其应用

技术领域

本发明属于燃煤添加剂技术领域，特别涉及一种复合型节煤剂及其应用。

背景技术

煤炭作为三大石化能源之一，在工业和农业领域占据重要地位，短时期内无法被新型能源完全替代。随着煤炭能源的消费，一方面使煤炭储量越来越少，另一方面在大量使用煤炭资源的同时，也产生含大量一氧化碳、硫化物的废气和粉尘污染，对环境影响严重。随着人们节能、环保意识的增强，降低能耗，降低燃煤烟尘、以及降低硫的排放量已经成为衡量煤炭资源利用效果的量化标准，因此，展开环保型、高效性节煤是有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合型节煤剂，本发明提供的复合型节煤剂能提高煤炭的燃烧效率。

为实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种复合型节煤剂，包括独立分装的液相组合物和固相组合物，所述液相组合物包括酵素、助燃剂、酸调节剂、渗透剂、活性剂、消烟剂和水；所述固相组合物包括锰单质、三氧化铬、碱调节剂、膨化剂和乳化剂。

优选地，所述液相组合物与固相组合物使用时的质量比为1:0.5～1.5。

优选地，以质量份计，所述液相组合物包括酵素10～20份、助燃剂2～10份、酸调节剂5～10份、渗透剂5～10、活性剂10～20份、消烟剂5～10份和水30～40份。

优选地，所述助燃剂为过硫酸盐。

优选地，所述酸调节剂为磺酸。

优选地，以质量份计，所述固相组合物包括锰单质5～10份、三氧化铬5～10份、碱调节剂碳酸钠5～10份，膨化剂60～80份、乳化剂5～10份。

优选地，所述膨化剂包括氯化钠和/或氯化钾。

优选地，所述乳化剂包括吐温、司盘、聚丙烯酰胺或烷基苯磺酸盐。

本发明还提供了上述方案所述复合型节煤剂的应用，将所述复合型节煤剂与煤炭混合，静置4h以上。

优选地，所述复合型节煤剂的质量占煤炭质量的0.1～0.3％。

本发明提供的复合型节煤剂，包括独立分装的液相组合物和固相组合物，所述液相组合物包括助燃剂、渗透剂、活性剂、消烟剂、酵素、酸调节剂和水；所述固相组合物包括锰单质、三氧化铬、碱调节剂、膨化剂和乳化剂。本发明利用液相组合物和固相组合物的协同作用，使煤炭燃烧反应迅速彻底。在本发明中，所述液相组合物中的渗透剂和活性剂与煤炭表面接触后，能迅速渗透到煤炭的内核空隙，提高煤炭的输送流动性，降低“棚煤”现象，使煤炭燃烧更充分；渗透剂和活性剂渗透过程中，还能将复合型节煤剂中的各组分带入到煤炭空隙中，使固相组合物能与煤炭充分接触；固相组合物中的三氧化铬作为催化剂，可提高煤炭分子的活性度，降低煤炭的着火温度，使煤炭在较低温度下即可燃烧，避免煤炭受热不均导致的不充分燃烧；膨化剂能降低出渣含量，锰单质可有效固硫，减少因煤渣和烟气生成量过多而导致的热量损失。在本发明中，液相组合物和固相组合物配合作用，提高煤炭的燃烧效率，能够在保持供热总量的基础上，减少煤炭的使用量，具有良好的节煤效果。实施例结果表明，本发明提供的复合型节煤剂用于煤炭燃烧时，节煤量达到13～20wt.％。

具体实施方式

本发明提供了一种复合型节煤剂，包括独立分装的液相组合物和固相组合物，所述液相组合物包括酵素、助燃剂、酸调节剂、渗透剂、活性剂、消烟剂和水；所述固相组合物包括锰单质、三氧化铬、碱调节剂、膨化剂和乳化剂。

本发明所述复合型节煤剂的各组分除特殊说明外，均为市售产品。

本发明提供的复合型节煤剂包括独立分装的液相组合物和固相组合物。在本发明中，所述液相组合物和固相组合物的质量比优选为1:0.5～1.5，进一步优选为1:0.6～1。

本发明提供的复合型节煤剂包括液相组合物。在本发明中，所述液相组合物为无色液体。在本发明中，所述液相组合物的pH值(1％)优选为6～10，进一步优选为7～8。在本发明中，所述pH值(1％)表示液相组分与水以1:100的质量比稀释后的pH值。在本发明中，所述液相组合物遇明火时，难以燃烧，且液相组合物在常温条件下不挥发。在本发明中，所述液相组合物的毒性LD₅₀＞500mg/kg。

在本发明中，所述液相组合物包括酵素；以质量份计，所述酵素优选为10～20份，进一步优选为15～20份。在本发明中，所述酵素能够与乳化剂、渗透剂有机结合起来，达到去污、脱硝、净化、除尘的目的。

本发明所述复合型节煤剂的液相组合物包括助燃剂。以所述酵素的质量份为基准，本发明所述助燃剂优选为2～10份,进一步优选为3～7份。在本发明中，所述助燃剂优选为过硫酸盐，进一步优选为过硫酸铵、过硫酸钠和过硫酸钾中的一种或几种，更优选为过硫酸铵或过硫酸钠。在本发明中，当所述助燃剂为两种或两种以上组分的混合物时，本发明对所述混合物中各组分的用量比没有特殊要求。在本发明中，所述助燃剂受热后分解，为煤炭充分燃烧提供所需的氧气，减少煤炭不充分燃烧生成一氧化碳的量，提高煤炭的燃烧效率。

本发明所述复合型节煤剂的液相组合物包括酸调节剂。以所述酵素的质量份为基准，本发明所述酸调节剂优选为5～10份,进一步优选为6～8份。在本发明中，所述酸调节剂优选为磺酸，所述酸调节剂能调整复合型节煤剂的pH值，使复合型节煤剂的pH值(1％)稳定在6～10，避免酸性过强导致对燃烧设备的腐蚀。

本发明所述复合型节煤剂的液相组合物包括渗透剂。以所述酵素的质量份为基准，本发明所述渗透剂优选为5～10份,进一步优选为6～9份。在本发明中，所述渗透剂优选为壬基酚聚氧乙烯醚，进一步优选为OP-10。

本发明所述复合型节煤剂的液相组合物包括活性剂。以所述酵素的质量份为基准，本发明所述活性剂优选为10～20份,进一步优选为12～18份。在本发明中，所述活性剂优选为脂肪醇聚氧乙烯醚。在本发明中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚具体为平平加-25。

在本发明中，所述渗透剂与活性剂配合作用，能使复合型节煤剂中的功能组分迅速渗透到煤炭的内核空隙，提高固体组分与煤炭的接触程度；另外渗透剂和活性剂还能提高煤炭的流动性，降低“棚煤现象”，煤炭的燃烧活性得到激发，使煤炭燃烧更加充分。

本发明所述复合型节煤剂的液相组合物包括消烟剂。以所述酵素的质量份为基准，本发明所述消烟剂优选为5～10份,进一步优选为6～8份。在本发明中，所述消烟剂优选为高锰酸钾。

本发明所述复合型节煤剂的液相组合物包括水。以所述酵素的质量份为基准，本发明所述水优选为30～40份,进一步优选为32～36份。本发明对所述水的具体来源没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的即可。

本发明提供的复合型节煤剂包括固相组合物，在本发明中，所述固相组合物优选为灰色粉末状态或灰色颗粒状；本发明对所述固相组合物的粒径没有特殊要求。在本发明中，所述固相组合物的1％水溶液pH值优选为6～10，进一步优选为7～8；所述固相组合物遇明火时，难以燃烧，且在常温条件下不挥发；所述固相组合物的毒性LD₅₀＞500mg/kg。

本发明所述固相组合物包括锰单质。以质量份计，本发明所述锰单质优选为5～10份,进一步优选为6～8份。在本发明中，所述锰单质优选为锰粉。本发明对所述锰粉的粒径没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的即可。在本发明中，所述锰单质作为脱硫剂，可去除煤炭中的硫组分，减少烟气中二氧化硫的含量。在本发明中，所述锰单质的固硫量优选为58～65％，进一步优选为60～62％。在本发明中，煤炭中含有硫，煤炭燃烧时生成硫化物，不仅会腐蚀金属设备，还会污染大气；添加本发明所述复合型节煤剂后，锰单质能与煤炭中的硫组分反应，生成固态的硫酸锰，渗入到炉渣中，进而减少烟尘中二氧化硫的含量，减少对金属设备的腐蚀和对环境的污染。

本发明所述固相组合物包括三氧化铬。以所述锰单质的质量份为基准，本发明所述三氧化铬优选为5～10份,进一步优选为6～8份。在本发明中，所述三氧化铬优选为粉状或颗粒状，本发明对所述三氧化铬的粒径没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的即可。在本发明中，所述三氧化铬作为催化剂，在液相组合物辅助下，能深入渗透到煤炭空隙内，提高燃烧煤炭分子活性度，降低煤炭的着火温度，使煤炭在较低温度下即可燃烧，避免煤炭受热不均导致的不充分燃烧。

本发明所述固相组分包括碱调节剂。以所述锰单质的质量份为基准，本发明所述碱调节剂优选为5～10份,进一步优选为6～9份。在本发明中，所述碱调节剂优选包括碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾和碳酸氢钾中的一种或几种。在本发明中，当所述碱调节剂为两种或两种以上组分的混合物时，本发明对所述混合物中各组分的用量比没有特殊要求。

本发明所述固相组合物包括膨化剂。以所述锰单质的质量份为基准，本发明所述膨化剂优选为60～80份,进一步优选为65～70份。在本发明中，所述膨化剂优选包括氯化钠和/或氯化钾，进一步优选为氯化钠。当所述膨化剂包括氯化钠和氯化钾时，本发明对所述氯化钠和氯化钾的质量比没有特殊要求。在本发明中，所述膨化剂在其他组分的配合作用下，能使煤炭燃烧时发生崩解反应，提高煤炭燃烧的充分度，降低出渣含碳量，结焦变得酥松、粉化，粉化的结焦随烟气排走或随炉排带走，使得锅炉炉膛壁、水冷壁管和烟道不易结垢，降低燃烧设备的腐蚀速度，大大提高了换热效率。

本发明所述固相组合物包括乳化剂。以所述锰单质的质量份为基准，本发明所述乳化剂优选为5～10份,进一步优选为6～9份。在本发明中，所述乳化剂优选包括吐温、司盘、聚丙烯酰胺和烷基苯磺酸盐中的一种或几种，更优选为吐温或司盘。当所述乳化剂为两种或两种以上组分的混合物时，本发明对所述混合物中各组分的质量比没有特殊要求。在本发明中，所述乳化剂能使固相组合物、液相组合为和煤炭混合的更加均匀，促进煤炭燃烧。

本发明对上述方案所述复合型节煤剂的制备方法没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的即可；在本发明中，所述复合型节煤剂的制备方法优选包括：将所述酵素、助燃剂、酸调节剂、渗透剂、活性剂、消烟剂和水混合得到液相组合物；将所述锰单质、三氧化铬、碱调节剂、膨化剂和乳化剂混合得到固相组合物；所述液相组合物和固相组合物独立分装。

本发明将所述液相组合物和固相组独立分装，以避免液相组合物和固相组合物使用前反应，降低复合型节煤剂的节煤性能。

本发明另提供了上述技术方案所述复合型节煤剂的应用，将所述复合型节煤剂与煤炭混合，静置4h以上,进一步优选为5～7h。在本发明中，所述复合型节煤剂占煤炭质量的0.1～0.3％，进一步优选为0.15～0.25％。在本发明中，所述煤炭的粒径优选为3～50mm，进一步优选为10～40mm。本发明对所述煤炭的具体来源没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。本发明对所述液复合型节煤剂与煤炭的混合方式没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的方式即可；本发明优选将所述复合型节煤剂中的固相组合物和液相组合物混合后再与煤炭混合。在本发明中，所述混合方式包括但不限于直接添加或喷洒。

所述复合型节煤剂与煤炭混合前，本发明优选对复合型节煤剂进行稀释，以进一步提高复合型节煤剂与煤炭混合的均匀性。在本发明中，所述稀释优选将复合型节煤剂与水按照1：90～120的质量比混合，进一步优选为1：100～110；所述稀释具体为将复合型节煤剂中固相组合物和液相组合物混合后，将得到的固液混合物与水混合。

所述复合型节煤剂与煤炭混合后，本发明将所述混合后的煤炭静置4h以上。本发明将所述混合后的煤炭静置，可使复合型节煤剂与煤炭充分接触，进而提高复合型节煤剂中活性组分的节煤效果。

本发明将复合型节煤剂与煤炭混合后，所述复合型节煤剂中的膨松剂使煤层在燃烧过程中膨胀升高，减少结焦；同时使空气更易流通，促使煤炭充分燃烧，减少炉渣中的残碳。在本发明中，所述复合型节煤剂还能与燃烧设备受热面上的烟垢产生物理和化学作用，将腐蚀性极强的硫酸盐、亚硝酸盐和氧化物结渣从弱酸性变成弱碱性，利用碱性渣熔点较低的优势，使渣相转为液相，为复合型节煤剂发挥节煤作用创造有利条件。在本发明中，复合型节煤剂还能促使结焦、积灰和结垢的脱落，改善燃烧设备燃烧工况，大大提高燃烧设备受热面的传热效果，提高了燃烧设备的热效率；而且还能避免因结焦自动脱落而引发灭火、停炉事故的发生，从而达到节能、减排、安全运行目的。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的复合型节煤剂及其应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1：

液相组合物中助燃剂为过硫酸铵、酸调节剂为磺酸，渗透剂为壬基酚聚氧乙烯醚、活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、消烟剂为高锰酸钾；固相组合物中膨化剂为氯化钠、乳化剂为吐温。各组分用量参见表1。

测试本实施例所得复合型节煤剂的性能，其中，毒性测试按照GB/T21603-2008标准测试得到；pH值是将液相组合物与固相组合物按照1：1的质量比配成复合型节煤剂，并将复合型节煤剂稀释100倍后，测试其pH值。测试结果见表2。

复合型节煤剂节煤性能测试：将液相组合物和固相组合物按照6:4的质量比混合，得到固液混合物；将固液混合物与清水按照1:100的质量比形成稀释液，再将稀释液喷洒在煤炭上，固液混合物总质量占煤炭总质量的千分之三，混匀，静置4h，将添加复合型节煤剂的煤炭送入试验锅炉中，记录10天的锅炉运行状况，见表3。

在提供热量相同的条件下，将加入复合型节煤剂的煤炭用量与未加入复合型节煤剂的煤炭用量进行对比，结果见表4。

按照企业标准煤炭发热值测定方法，测试添加复合型节煤剂的煤炭和未添加复合型节煤剂的煤炭发热值，测试结果见表5。

按照企业标准煤炭发热值测定方法测试添加复合型节煤剂的煤炭燃烧产物的状况，其中烟气测试硫化物、氮氧化物和粉尘颗粒的含量，测试结果见表6。

表1实施例1～4复合型节煤配方

表2复合型节煤剂主要性能参数

由表2可知，本实施例所得复合型节煤剂在明火状态下难以点燃，且毒性较低，说明本发明提供的复合型节煤剂安全系数高。

表3燃烧添加复合型节煤剂的煤炭锅炉运行状况记录表

注：锅炉运行时间10月29日上午9点～11月7日上午9点

由表3可知，10月29日至11月7日之间3#锅炉的运行状况正常，说明添加本发明复合型节煤剂后的煤炭能够在锅炉中正常燃烧，不会增加改装锅炉的负担。

表4添加复合型节煤剂的煤碳与原煤碳用量对比结果

表4中计划煤量为不添加复合型节煤剂的原煤使用量，实际煤量为含复合型节煤剂的使用量。由表4测试结果可知，添加复合型节煤剂后，煤炭使用量明显降低，节煤率达到17.1％。

表5添加复合型节煤剂的煤炭与原煤发热值对比结果

由表5对比结果可知，添加复合型节煤剂后的煤炭含水率会增加1％，但相对于燃煤含水的要求，增加量微小，有利于燃煤的流动，减少仓内棚煤及落煤阻滞现象；另外，添加复合型节煤剂的煤炭相对于原煤的发热值有明显提升，说明添加复合型节煤剂后，煤炭得到充分燃烧，提高了煤炭资源的利用率。

表6添加复合型节煤剂的煤炭燃烧产物检测结果

由表6可知，添加本实施例复合型节煤剂后，燃烧120t的煤炭，渣量为64m³，说明煤炭燃烧比较充分；烟气中二氧化硫、一氧化氮和粉尘颗粒的含量明显降低，相对于国家标准规定的SO₂的排放量为400mg/m³，NO排放量为400mg/m³，粉尘颗粒排放量为80mg/m³，均有明显下降，说明本发明提供的复合型节煤剂能够提高煤炭资源的利用率，降低煤炭燃烧对环境的污染。

实施例2

按照实施例1的方式配制复合型节煤剂，不同之处在于液相组合物中，酸调节剂中磺酸，渗透剂为OP-10，活性剂为平平加-25；固相组合物中膨化剂为氯化钾、乳化剂为司盘。各组分用量参见表1。

按照实施例1的方法测试本实施例复合型节煤剂的节煤性能，不同之处在于，液相组合物与固相组合物的组分配比的变化调整，固液混合物与清水按照质量比1：100混合稀释后，将稀释液喷洒在煤炭上，固液混合物质量占总体质量的千分之三，混匀，静置4h后送入锅炉燃烧，煤炭燃烧时火焰呈金黄色，颜色明亮，燃烧剧烈；锅炉炉膛温度、火焰温度、排烟温度及出水温度有明显升高；燃烧火焰在燃尽区完全燃尽，灰渣颜色呈灰白色而且出渣量明显降低。

以运行10天的锅炉燃煤量进行计算，将添加本实施例复合型节煤剂的煤炭燃烧状况与未添加复合型节煤剂的煤炭燃烧状况进行对比，并将煤炭发热值、用煤量；燃烧产渣量、烟气中二氧化硫、一氧化氮和粉尘颗粒的含量列于表7中。

实施例3

复合型节煤剂与实施例1同，不同之处在于固液相混合物比例的变化。各组分用量参见表1。

使用方法及性能测试方法同实施例1，测试结果见表7。

实施例4

复合型节煤剂与实施例1同，不同之处在于固液混合物比例的调整。各组分用量参见表1。

使用方法及性能测试方法同实施例1，测试结果见表7。

表7实施例1～4复合型节煤剂节煤效果统计结果

由表7数据可知，本发明提供的复合型节煤剂能显著提升煤炭的发热值，在提供同等热量的情况下，使用本发明的复合型节煤剂最高能够节约煤炭19.8％；且煤炭燃烧更充分，燃烧后煤渣、烟尘中的二氧化硫、一氧化氮和粉尘颗粒均明显降低。

由实施例1～4可知，本发明提供的复合型节煤剂节煤率较高，节煤效果明显。

除上述优势外，本发明提供的复合型节煤剂安全无毒，能降低格林曼黑度至1～2；本发明提供的复合型节煤剂与煤炭混合用于锅炉燃料，可有效提高锅炉效率，降低锅炉房运营成本；本发明提供的复合型节煤剂对锅炉设备要求较低，使用本发明产品不需要用户对燃烧设备进行改动，也无须改变操作方式；本发明提供的复合型节煤剂助燃、催化效果理想，且加入复合型节煤剂后煤炭热值增加导致的炉温升高在锅炉可承受范围以内，不会增加损坏炉体的风险；环保排放标准低于国家最新标准，有较高的推广价值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种复合型节煤剂，包括独立分装的液相组合物和固相组合物，所述液相组合物包括酵素、助燃剂、酸调节剂、渗透剂、活性剂、消烟剂和水；所述固相组合物包括锰单质、三氧化铬、碱调节剂、膨化剂和乳化剂。

2.如权利要求1所述的复合型节煤剂，其特征在于，所述液相组合物与固相组合物使用时的质量比为1:0.5～1.5。

3.如权利要求1或2所述的复合型节煤剂，其特征在于，以质量份计，所述液相组合物包括酵素10～20份、助燃剂2～10份、酸调节剂5～10份、渗透剂5～10、活性剂10～20份、消烟剂5～10份和水30～40份。

4.如权利要求3所述的复合型节煤剂，其特征在于，所述助燃剂为过硫酸盐。

5.如权利要求3所述的复合型节煤剂，其特征在于，所述酸调节剂为磺酸。

6.如权利要求1所述的复合型节煤剂，其特征在于，以质量份计，所述固相组合物包括锰单质5～10份、三氧化铬5～10份、碱调节剂5～10份，膨化剂60～80份、乳化剂5～10份。

7.如权利要求1或6所述的复合型节煤剂，其特征在于，所述膨化剂包括氯化钠和/或氯化钾。

8.如权利要求1或6所述的复合型节煤剂，其特征在于，所述乳化剂包括吐温、司盘、聚丙烯酰胺或烷基苯磺酸盐。

9.权利要求1～8任意一项所述复合型节煤剂的应用，将所述复合型节煤剂与煤炭混合，静置4h以上。

10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述复合型节煤剂的质量占煤炭质量的0.1～0.3％。