CN109097150A - 一种节煤助燃剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于节能减排技术领域，具体涉及一种节煤助燃剂及其制备方法。本发明通过花生壳在无氧高温条件下制备花生壳生物炭，该花生壳生物炭的孔隙率大大提升，吸附性能大大提高，将该花生壳生物炭与六偏磷酸钠、氧化铈、碳酸钡、高锰酸钾、三氧化二铁和硝酸钾混合搅拌，使节煤助燃活性组分与花生壳生物炭充分接触并吸附于孔隙中，使其制备的节煤助燃剂在煤炭燃烧过程中，可缓慢释放节煤助燃活性组分，使其作用更为持久，使煤炭燃烧更为充分，节省能源并且减少废弃排放。

Description

一种节煤助燃剂及其制备方法
技术领域
本发明属于节能减排领域，具体涉及一种节煤助燃及及其制备方法。
背景技术
煤主要由碳、氢、氧、氮、硫、磷、水和灰分等元素组成，碳、氢、氧总和约占有机质的95％以上，有褐煤、烟煤、无烟煤这几种分类。煤炭资源是不可再生资源，随着每年的大量开采使用将日趋减少，大量的煤炭燃烧后所产生的粉尘和二氧化碳又会对环境和气候产生不利影响，因此减少煤炭消耗及碳排放是全人类所面临的非常重要的节能环保课题。由于燃煤的活路热效率低，燃烧设备不能将供给它的煤炭完全燃烧，不充分燃烧的煤炭带着硫、硝等有害物质随着烟尘排出，黑烟与废渣产生环境污染的同时，造成了能量的损失，同时由于煤炭燃烧不充分，炉内会积聚大量灰垢，严重时，锅炉喷燃口被堵塞，掉焦卡在冷灰斗部分，引起积灰，结焦最为严重时，锅炉被迫停运，给生产和生活带来不便。同时，煤在燃烧过程中产生二氧化硫和少部分的三氧化硫排放到大气中，严重污染大气环境。为大力开展清洁生产，减少污染物排放，目前，一般采用对燃煤锅炉安装烟气脱硫装置，虽然给燃煤锅炉安装这种脱硫装置对脱硫有些作用，但是需要改变现有的燃煤工艺和设备，并且脱硫效果不是很明显，对锅炉燃煤的燃烧也起不到助燃作用。工业上为提高煤炭热效率，节约能源，减少由于烟尘和废渣排放污染环境，人们对此进行了大量的研究，发明了节煤剂，其外观为铁红色、固体粉末状。节煤剂无毒无腐蚀，与煤混合燃烧后，产生化学和物理反应，起到助燃、清灰、除焦、消烟、固硫的作用，达到节煤的目的。节煤剂在投入参加燃烧时，可提前燃料的着火点，逐级分解生成多种较强的氧化剂与催化剂，同时释放出大量的氧，起到强烈助燃作用，促进燃煤中碳与碳化物的去除，使煤充分燃烬；尤其能把烟气中未完全燃烧的一氧化碳生成二氧化碳释放出大量的热量，提高锅炉的效率，减少锅炉煤耗，降低林格曼黑度，达到助燃、消烟、节煤的目的。然而，现有的节煤剂存在添加量大、污染环境、格林曼黑度不达标的缺点。
煤炭燃烧效果是以煤炭是否完全燃烧的燃烧效率，及燃烧了的煤炭所产生的热量是否完全被利用的热效率的集成结果集中为节煤率。一方面要尽量使煤炭全部燃烧，减少不完全燃烧所造成的煤炭浪费损失，追求高的燃烧效率产生更多的热量；另一方面要尽量使产生的热量在传导加热过程中减少热量损失，追求高的热效率以获取更高的增热节煤效果。在实际生产中考察燃煤燃烧效率，热效率的方法。影响煤炭燃烧效率的主要因素，有煤炭中的可燃性物质碳、挥发分、硫化物等多种不同组分的燃烧特点及伴生不燃烧的灰分组分量多少的影响；燃烧中空气助燃的氧气与煤炭燃烧方式及伴随不助燃的惰性气体的影响；各种炉窑的不同燃烧方式等因素的影响。然而，现有的工业节煤剂制备方法所使用的原料成本高、工艺复杂，造成节煤剂生产成本大幅提高，限制了节煤剂的应用和推广，另一方面部分节煤剂存在不稳定、易挥发的缺点，这类性能不稳定的节煤剂极大限制了节煤剂的节煤效能。
专利CN106753683A公开了一种节煤助燃及及其制备方法，由以下质量分数的配方组成：碳酸锶6～10份、氢氧化钡5～7份、膨松剂1～3份、氧化剂2～4份、活性炭6～10份、氧化铜10～12份、五氧化二钒9～11份、硅铁粉10～12份、氯化钠6～8份、氯化铁7～9份、氧化铝6～8份、高锰酸钾2～3份、氟化镁4～6份，该发明不仅生产工艺简单，而且在配方中合理选择了原料的种类以及组成，使个原料均匀混合，在煤炭燃烧过程中随着燃烧温度的升高而逐渐发生作用，助燃持续时间长，同时可以使煤炭中的高分子化合物充分燃烧释放大量热量，减少了废气排放和环境污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种节煤助燃剂，通过花生壳在无氧高温条件下制备花生壳生物炭，该花生壳生物炭的孔隙率大大提升，吸附性能大大提高，将该花生壳生物炭与六偏磷酸钠、氧化铈、碳酸钡、高锰酸钾、三氧化二铁和硝酸钾混合搅拌，使节煤助燃活性组分与花生壳生物炭充分接触并吸附于孔隙中，使其制备的节煤助燃剂在煤炭燃烧过程中，可缓慢释放节煤助燃活性组分，使其作用更为持久，使煤炭燃烧更为充分，节省能源并且减少废弃排放。
本发明的技术方案为：
一种节煤助燃剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取花生壳除杂后破碎并过筛，然后烘干得到花生壳粉末；
(2)将花生壳粉末置于600～700℃并且无氧的条件下进行炭化，得到炭化粗产物，取无机酸溶液将炭化粗产物进行冲洗，去除灰分等无机物，然后用去离子水冲洗，烘干后得到花生壳生物炭；
(3)取六偏磷酸钠、氧化铈、碳酸钡、高锰酸钾、三氧化二铁和硝酸钾混合均匀后研磨、过筛，得到混合物粉末；
(4)将花生壳生物炭研磨，然后过600～700目筛，得到花生壳生物炭粉末，取花生壳生物炭粉末与混合物粉末按照重量比10～20:9～15进行混合，然后置于搅拌器中搅拌，得到节煤助燃剂。
优选地，步骤(1)中烘干温度为80～90℃，烘干时间为1～2h。
优选地，步骤(1)中过筛是指过40～60目筛。
优选地，步骤(2)中炭化时间控制为50～80min。
优选地，步骤(2)中无机酸溶液是指质量浓度为1％～2％的盐酸水溶液或者硝酸水溶液。
优选地，步骤(2)中去离子水冲洗至pH值为6～7。
优选地，步骤(3)中各组分的比例为：六偏磷酸钠3～5重量份、氧化铈1～2重量份、碳酸钡6～8重量份、高锰酸钾12～15重量份、三氧化二铁3～9重量份、硝酸钾2～5重量份。
优选地，步骤(3)中过筛是指过600～700目筛。
优选地，步骤(4)中搅拌速度为1500～2000r/min，搅拌时间为60～90min。
上述方法制备得到的节煤助燃剂。
本发明的有益效果如下：
本发明通过花生壳在无氧高温条件下制备花生壳生物炭，该花生壳生物炭的孔隙率大大提升，吸附性能大大提高，将该花生壳生物炭与六偏磷酸钠、氧化铈、碳酸钡、高锰酸钾、三氧化二铁和硝酸钾混合搅拌，使节煤助燃活性组分与花生壳生物炭充分接触并吸附于孔隙中，使其制备的节煤助燃剂在煤炭燃烧过程中，可缓慢释放节煤助燃活性组分，使其作用更为持久，使煤炭燃烧更为充分，节省能源并且减少废弃排放。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
实施例1
一种节煤助燃剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取花生壳除杂后破碎并过40目筛，然后在85℃条件下烘干1h，得到花生壳粉末；
(2)将花生壳粉末置于650℃温度下，并且通入氮气保证无氧的条件下进行炭化，控制炭化时间60min，得到炭化粗产物，取质量浓度为1％的盐酸水溶液将炭化粗产物进行冲洗，去除灰分等无机物，然后用去离子水反复冲洗至pH值为6.5，烘干后得到花生壳生物炭；
(3)取4重量份六偏磷酸钠、1重量份氧化铈、7重量份碳酸钡、12重量份高锰酸钾、5重量份三氧化二铁和5重量份硝酸钾混合均匀后研磨、过600目筛，得到混合物粉末；
(4)将花生壳生物炭研磨，然后过600目筛，得到花生壳生物炭粉末，取花生壳生物炭粉末与混合物粉末按照重量比15:9进行混合，然后置于搅拌器中搅拌，控制搅拌器转速为1800r/min，搅拌80min，得到节煤助燃剂。
实施例2
一种节煤助燃剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取花生壳除杂后破碎并过60目筛，然后在90℃条件下烘干1h，得到花生壳粉末；
(2)将花生壳粉末置于660℃温度下，并且通入氮气保证无氧的条件下进行炭化，控制炭化时间55min，得到炭化粗产物，取质量浓度为2％的盐酸水溶液将炭化粗产物进行冲洗，去除灰分等无机物，然后用去离子水反复冲洗至pH值为6.5，烘干后得到花生壳生物炭；
(3)取5重量份六偏磷酸钠、1重量份氧化铈、8重量份碳酸钡、12重量份高锰酸钾、5重量份三氧化二铁和2重量份硝酸钾混合均匀后研磨、过700目筛，得到混合物粉末；
(4)将花生壳生物炭研磨，然后过660目筛，得到花生壳生物炭粉末，取花生壳生物炭粉末与混合物粉末按照重量比3:1进行混合，然后置于搅拌器中搅拌，控制搅拌器转速为1500r/min，搅拌90min，得到节煤助燃剂。
实施例3
一种节煤助燃剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取花生壳除杂后破碎并过40目筛，然后在90℃条件下烘干1h，得到花生壳粉末；
(2)将花生壳粉末置于680℃温度下，并且通入氮气保证无氧的条件下进行炭化，控制炭化时间60min，得到炭化粗产物，取质量浓度为1％的硝酸水溶液将炭化粗产物进行冲洗，去除灰分等无机物，然后用去离子水反复冲洗至pH值为6.5，烘干后得到花生壳生物炭；
(3)取3重量份六偏磷酸钠、1重量份氧化铈、6重量份碳酸钡、15重量份高锰酸钾、3重量份三氧化二铁和5重量份硝酸钾混合均匀后研磨、过660目筛，得到混合物粉末；
(4)将花生壳生物炭研磨，然后过700目筛，得到花生壳生物炭粉末，取花生壳生物炭粉末与混合物粉末按照重量比4:3进行混合，然后置于搅拌器中搅拌，控制搅拌器转速为2000r/min，搅拌60min，得到节煤助燃剂。
实施例4
一种节煤助燃剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取花生壳除杂后破碎并过50目筛，然后在805℃条件下烘干2h，得到花生壳粉末；
(2)将花生壳粉末置于620℃温度下，并且通入氮气保证无氧的条件下进行炭化，控制炭化时间65min，得到炭化粗产物，取质量浓度为2％的盐酸水溶液将炭化粗产物进行冲洗，去除灰分等无机物，然后用去离子水反复冲洗至pH值为6，烘干后得到花生壳生物炭；
(3)取4重量份六偏磷酸钠、2重量份氧化铈、7重量份碳酸钡、14重量份高锰酸钾、5重量份三氧化二铁和3重量份硝酸钾混合均匀后研磨、过700目筛，得到混合物粉末；
(4)将花生壳生物炭研磨，然后过700目筛，得到花生壳生物炭粉末，取花生壳生物炭粉末与混合物粉末按照重量比2:3进行混合，然后置于搅拌器中搅拌，控制搅拌器转速为1800r/min，搅拌90min，得到节煤助燃剂。
实施例5
一种节煤助燃剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)取花生壳除杂后破碎并过40目筛，然后在90℃条件下烘干1h，得到花生壳粉末；
(2)将花生壳粉末置于620℃温度下，并且通入氮气保证无氧的条件下进行炭化，控制炭化时间60min，得到炭化粗产物，取质量浓度为2％的盐酸水溶液将炭化粗产物进行冲洗，去除灰分等无机物，然后用去离子水反复冲洗至pH值为6.8，烘干后得到花生壳生物炭；
(3)取3重量份六偏磷酸钠、1重量份氧化铈、8重量份碳酸钡、13重量份高锰酸钾、5重量份三氧化二铁和2重量份硝酸钾混合均匀后研磨、过680目筛，得到混合物粉末；
(4)将花生壳生物炭研磨，然后过700目筛，得到花生壳生物炭粉末，取花生壳生物炭粉末与混合物粉末按照重量比20:9进行混合，然后置于搅拌器中搅拌，控制搅拌器转速为1600r/min，搅拌90min，得到节煤助燃剂。
对比例1
专利CN106753683A公开的一种节煤助燃剂，由以下组分构成：碳酸锶6重量份、氢氧化钡5重量份、膨松剂1重量份、氧化剂2重量份、活性炭6份、氧化铜10重量份、五氧化二钒9重量份、硅铁粉10重量份、氯化钠6重量份、氯化铁7重量份、氧化铝6重量份、高锰酸钾2重量份、氟化镁4重量份。
性能测试
取实施例1～5和对比例1中的节煤剂分别与燃煤按照质量比1:5000进行添加燃烧，检测煤热值及单位产品批量耗标准煤量，计算节煤率，测试结果如下表1所示。
表1煤热值及节煤率测试
组别 煤热值(kJ/kg) 节煤率(％)
实施例1 30989 39.9
实施例2 31024 40.6
实施例3 30879 39.8
实施例4 31002 40.3
实施例5 31108 40.9
对比例1 28796 36.7
通过上述测试发现，同样的煤炭使用本发明实施例中的节煤助燃剂之后，其煤热值和节煤率均明显高于对比例。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种节煤助燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取花生壳除杂后破碎并过筛，然后烘干得到花生壳粉末；
(2)将花生壳粉末置于600～700℃并且无氧的条件下进行炭化，得到炭化粗产物，取无机酸溶液将炭化粗产物进行冲洗，去除灰分等无机物，然后用去离子水冲洗，烘干后得到花生壳生物炭；
(3)取六偏磷酸钠、氧化铈、碳酸钡、高锰酸钾、三氧化二铁和硝酸钾混合均匀后研磨、过筛，得到混合物粉末；
(4)将花生壳生物炭研磨，然后过600～700目筛，得到花生壳生物炭粉末，取花生壳生物炭粉末与混合物粉末按照重量比10～20:9～15进行混合，然后置于搅拌器中搅拌，得到节煤助燃剂。
2.根据权利要求1所述的一种节煤助燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中烘干温度为80～90℃，烘干时间为1～2h。
3.根据权利要求1所述的一种节煤助燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中过筛是指过40～60目筛。
4.根据权利要求1所述的一种节煤助燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中炭化时间控制为50～80min。
5.根据权利要求1所述的一种节煤助燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中无机酸溶液是指质量浓度为1％～2％的盐酸水溶液或者硝酸水溶液。
6.根据权利要求1所述的一种节煤助燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中去离子水冲洗至pH值为6～7。
7.根据权利要求1所述的一种节煤助燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中各组分的比例为：六偏磷酸钠3～5重量份、氧化铈1～2重量份、碳酸钡6～8重量份、高锰酸钾12～15重量份、三氧化二铁3～9重量份、硝酸钾2～5重量份。
8.根据权利要求1所述的一种节煤助燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中过筛是指过600～700目筛。
9.根据权利要求1所述的一种节煤助燃剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中搅拌速度为1500～2000r/min，搅拌时间为60～90min。
10.权利要求1至9所述的任一种方法制备得到的节煤助燃剂。
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