CN109097151A - 一种生物质煤炭助燃剂的制备方法 - Google Patents

一种生物质煤炭助燃剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于生物质碳化技术领域，特别涉及一种生物质煤炭助燃剂的制备方法。本发明以海泥作为原料，通过利用海泥内部丰富的有机质，且具有高活性的性质，通过盐酸调节，氨水的处理，形成了磁性颗粒，可以有效的促进燃烧，再将其与溴化铜进行结合，利用通过后期与镁的结合，形成镁铜结合物，再与其中的磁性颗粒进行复配，可以有助于提供燃烧在预热段、燃烧段和燃烬段所必需的活性氧，促进煤在燃烧过程中释放可燃的挥发分和碳粒的燃烧，并且其中的铜、铁、锰等金属化合物受热分解出金属离子，促进C=O键的形成和加强，从而促进燃烧，并且在煅烧过程中加入氢气，具有储氢的功能，在燃烧过程中，进一步提高燃烧效率。

Description

一种生物质煤炭助燃剂的制备方法
技术领域
本发明属于生物质碳化技术领域，特别涉及一种生物质煤炭助燃剂的制备方法。
背景技术
随着世界经济的发展、人口的剧增和人民生活水平的不断提高，世界能源需求量持续增大，导致石油价格飞速增长，能源的供应不足已经成为制约国家经济发展的瓶颈。能源是左右可持续发展进程的关键因素之一。目前，我国面临着常规能源资源的约束、过分依赖煤炭资源，在能源的使用过程中存在着污染严重、能源利用效率低等问题。为了减轻我国使用化石能源对环境造成的影响，同时减少对化石能源的依赖，需要改变能源生产和消费方式，开发利用生物质能等可再生的清洁能源对建立可持续的能源系统，促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。生物质作为一种可再生资源，使用过程中几乎不产生污染，同时起着保护和改善生态环境的重要作用，是理想的可再生能源之一，对其大力开发利用潜力无限。但由于生物质具有体积大、重量轻、易着火、分布面积广、收获具有季节性等特点，给生物质收集、运输、储藏、防火等造成了很大的困难，影响了生物质的大规模使用。而目前国内外普遍使用的生物质成型压缩技术制造的生物质成型燃料，虽然解决了生物质收集、运输、储藏、防火等技术难题，但生物质成型颗粒长期存放时，不防水，易松散，稳定性欠佳，大规模直接应用于发电时需要对炉膛结构进行大规模改造。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前生物煤炭的的热力值不足，燃烧效率低的问题，提供一种生物质煤炭助燃剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种生物质煤炭助燃剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）取海泥进行晾晒，收集晾晒物，将晾晒物、添加剂及溶剂按质量比4～8:2:3放入球磨机中进行球磨，收集球磨物；
（2）将球磨物、水按质量比1:4～7混合，使用盐酸调节pH至4.5～5.0，加热，再使用氨水调节pH至8.0～8.5，继续加热，冷却至室温，静置，喷雾干燥，收集干燥物；
（3）将干燥物、表面活性剂按质量比7～9:1进行碾磨，收集碾磨物，将碾磨物、水按质量比1:3～5进行混合，再加入碾磨物质量1～2％的氢溴酸，搅拌，冷冻干燥，收集冷冻干燥物；
（4）将冷冻干燥物、添加剂及混合溶剂按质量比5～9:1:13混合均匀，放入反应器中，再加入添加剂质量4～6％的镁粉，使用氩气保护，加热，过滤，收集滤渣，将滤渣、助剂按质量比7～9:1进行混合，放入煅烧炉中，在500～530℃下，使用氩气保护进行煅烧，再升温至540～600℃，通入氢气进行煅烧，收集煅烧物，粉碎，过筛，即得生物质煤炭助燃剂。
所述步骤（1）中添加剂为硫酸亚铁、溴化铜按质量比2～6:3混合而成。
所述步骤（2）中溶剂为乙醇溶液与乙二醇按质量比4:1混合而成。
所述步骤（3）中表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的任意一种。
所述步骤（3）中混合溶剂为无水乙腈、聚乙二醇溶液按质量比7～9:1混合而成。
所述步骤（3）中添加剂为硼砂、二氧化钛中的任意一种。
所述步骤（4）中的助剂为碳酸氢铵、碳酸氢钠中的任意一种。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
本发明以海泥作为原料，通过利用海泥内部丰富的有机质，且具有高活性的性质，通过盐酸调节，氨水的处理，形成了磁性颗粒，可以有效的促进燃烧，再将其与溴化铜进行结合，利用通过后期与镁的结合，形成镁铜结合物，再与其中的磁性颗粒进行复配，可以有助于提供燃烧在预热段、燃烧段和燃烬段所必需的活性氧，促进煤在燃烧过程中释放可燃的挥发分和碳粒的燃烧，并且其中的铜、铁、锰等金属化合物受热分解出金属离子，促进C=O键的形成和加强，削弱煤中C-C键使之易断裂，且C=O键作为电子给予体与具有未满d能带的过滤金属形成络合物，该络合物担负着反应活性中心的作用，从而促进燃烧，并且在煅烧过程中加入氢气，具有储氢的功能，在燃烧过程中，进一步提高燃烧效率。
具体实施方式
添加剂为硫酸亚铁、溴化铜按质量比2～6:3混合而成；
溶剂为乙醇溶液与乙二醇按质量比4:1混合而成；
表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的任意一种；
混合溶剂为无水乙腈、聚乙二醇溶液按质量比7～9:1混合而成；
添加剂为硼砂、二氧化钛中的任意一种；
助剂为碳酸氢铵、碳酸氢钠中的任意一种；
一种生物质煤炭助燃剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）取海泥进行晾晒，晾晒至含水量为10～15％，收集晾晒物，将晾晒物、添加剂及溶剂按质量比4～8:2:3放入球磨机中，以600r/min进行球磨30min，收集球磨物；
（2）将球磨物、水按质量比1:4～7混合，使用盐酸调节pH至4.5～5.0，加热至40～50min，加热40min，再使用氨水调节pH至8.0～8.5，继续加热2h，冷却至室温，静置1h，喷雾干燥，收集干燥物；
（3）将干燥物、表面活性剂按质量比7～9:1以500r/min进行碾磨80min，收集碾磨物，将碾磨物、水按质量比1:3～5进行混合，再加入碾磨物质量1～2％的氢溴酸，搅拌40min，冷冻干燥，收集冷冻干燥物；
（4）将冷冻干燥物、添加剂及混合溶剂按质量比5～9:1:13混合均匀，放入反应器中，再加入添加剂质量4～6％的镁粉，使用氩气保护，加热至55～60℃，加热5h，过滤，收集滤渣，将滤渣、助剂按质量比7～9:1进行混合，放入煅烧炉中，在500～530℃下，使用氩气保护进行煅烧2h，再升温至540～600℃，通入氢气进行煅烧4h，收集煅烧物，粉碎，过300目筛，即得生物质煤炭助燃剂。
实施例1
添加剂为硫酸亚铁、溴化铜按质量比6:3混合而成；
溶剂为乙醇溶液与乙二醇按质量比4:1混合而成；
表面活性剂为十二烷基硫酸钠；
混合溶剂为无水乙腈、聚乙二醇溶液按质量比9:1混合而成；
添加剂为硼砂；
助剂为碳酸氢铵；
一种生物质煤炭助燃剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）取海泥进行晾晒，晾晒至含水量为15％，收集晾晒物，将晾晒物、添加剂及溶剂按质量比8:2:3放入球磨机中，以600r/min进行球磨30min，收集球磨物；
（2）将球磨物、水按质量比1:7混合，使用盐酸调节pH至5.0，加热至50min，加热40min，再使用氨水调节pH至8.5，继续加热2h，冷却至室温，静置1h，喷雾干燥，收集干燥物；
（3）将干燥物、表面活性剂按质量比9:1以500r/min进行碾磨80min，收集碾磨物，将碾磨物、水按质量比1:5进行混合，再加入碾磨物质量2％的氢溴酸，搅拌40min，冷冻干燥，收集冷冻干燥物；
（4）将冷冻干燥物、添加剂及混合溶剂按质量比9:1:13混合均匀，放入反应器中，再加入添加剂质量6％的镁粉，使用氩气保护，加热至60℃，加热5h，过滤，收集滤渣，将滤渣、助剂按质量比9:1进行混合，放入煅烧炉中，在530℃下，使用氩气保护进行煅烧2h，再升温至600℃，通入氢气进行煅烧4h，收集煅烧物，粉碎，过300目筛，即得生物质煤炭助燃剂。
实施例2
添加剂为硫酸亚铁、溴化铜按质量比4:3混合而成；
溶剂为乙醇溶液与乙二醇按质量比4:1混合而成；
表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠；
混合溶剂为无水乙腈、聚乙二醇溶液按质量比8:1混合而成；
添加剂为二氧化钛；
助剂为碳酸氢铵；
一种生物质煤炭助燃剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）取海泥进行晾晒，晾晒至含水量为13％，收集晾晒物，将晾晒物、添加剂及溶剂按质量比6:2:3放入球磨机中，以600r/min进行球磨30min，收集球磨物；
（2）将球磨物、水按质量比1:6混合，使用盐酸调节pH至4.5，加热至45min，加热40min，再使用氨水调节pH至8.5，继续加热2h，冷却至室温，静置1h，喷雾干燥，收集干燥物；
（3）将干燥物、表面活性剂按质量比8:1以500r/min进行碾磨80min，收集碾磨物，将碾磨物、水按质量比1:4进行混合，再加入碾磨物质量1.5％的氢溴酸，搅拌40min，冷冻干燥，收集冷冻干燥物；
（4）将冷冻干燥物、添加剂及混合溶剂按质量比7:1:13混合均匀，放入反应器中，再加入添加剂质量5％的镁粉，使用氩气保护，加热至58℃，加热5h，过滤，收集滤渣，将滤渣、助剂按质量比8:1进行混合，放入煅烧炉中，在520℃下，使用氩气保护进行煅烧2h，再升温至570℃，通入氢气进行煅烧4h，收集煅烧物，粉碎，过300目筛，即得生物质煤炭助燃剂。
实施例3
添加剂为硫酸亚铁、溴化铜按质量比2:3混合而成；
溶剂为乙醇溶液与乙二醇按质量比4:1混合而成；
表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠；
混合溶剂为无水乙腈、聚乙二醇溶液按质量比7:1混合而成；
添加剂为硼砂；
助剂为碳酸氢铵；
一种生物质煤炭助燃剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
（1）取海泥进行晾晒，晾晒至含水量为10％，收集晾晒物，将晾晒物、添加剂及溶剂按质量比4:2:3放入球磨机中，以600r/min进行球磨30min，收集球磨物；
（2）将球磨物、水按质量比1:4混合，使用盐酸调节pH至4.5，加热至40min，加热40min，再使用氨水调节pH至8.0，继续加热2h，冷却至室温，静置1h，喷雾干燥，收集干燥物；
（3）将干燥物、表面活性剂按质量比7:1以500r/min进行碾磨80min，收集碾磨物，将碾磨物、水按质量比1:3进行混合，再加入碾磨物质量1％的氢溴酸，搅拌40min，冷冻干燥，收集冷冻干燥物；
（4）将冷冻干燥物、添加剂及混合溶剂按质量比5:1:13混合均匀，放入反应器中，再加入添加剂质量4％的镁粉，使用氩气保护，加热至55℃，加热5h，过滤，收集滤渣，将滤渣、助剂按质量比7:1进行混合，放入煅烧炉中，在500℃下，使用氩气保护进行煅烧2h，再升温至540℃，通入氢气进行煅烧4h，收集煅烧物，粉碎，过300目筛，即得生物质煤炭助燃剂。
对比例：广州市某公司生产的生物煤炭。
将实施例1、2、3制备的生物质煤炭助燃剂按生物质煤炭总质量5～8％的添加量，添加至生物质煤炭的制备过程中，和对比例的生物质煤炭分别取1kg放入密闭箱内12小时，按照《GB/T 213-2008》标准对热力值以及稳定性进行测试。其测试结果记录于表1。
表1:
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1
热力值（kcal/kg） 7906 7892 7903 6979
活化能（kJ/mol） 218 220 222 260
综上所述，由表1可知，本发明的生物质煤炭助燃剂具有很好的助燃效果。

Claims (7)

1.一种生物质煤炭助燃剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）取海泥进行晾晒，收集晾晒物，将晾晒物、添加剂及溶剂按质量比4～8:2:3放入球磨机中进行球磨，收集球磨物；
（2）将球磨物、水按质量比1:4～7混合，使用盐酸调节pH至4.5～5.0，加热，再使用氨水调节pH至8.0～8.5，继续加热，冷却至室温，静置，喷雾干燥，收集干燥物；
（3）将干燥物、表面活性剂按质量比7～9:1进行碾磨，收集碾磨物，将碾磨物、水按质量比1:3～5进行混合，再加入碾磨物质量1～2％的氢溴酸，搅拌，冷冻干燥，收集冷冻干燥物；
（4）将冷冻干燥物、添加剂及混合溶剂按质量比5～9:1:13混合均匀，放入反应器中，再加入添加剂质量4～6％的镁粉，使用氩气保护，加热，过滤，收集滤渣，将滤渣、助剂按质量比7～9:1进行混合，放入煅烧炉中，在500～530℃下，使用氩气保护进行煅烧，再升温至540～600℃，通入氢气进行煅烧，收集煅烧物，粉碎，过筛，即得生物质煤炭助燃剂。
2.根据权利要求1所述生物质煤炭助燃剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中添加剂为硫酸亚铁、溴化铜按质量比2～6:3混合而成。
3.根据权利要求1所述生物质煤炭助燃剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中溶剂为乙醇溶液与乙二醇按质量比4:1混合而成。
4.根据权利要求1所述生物质煤炭助燃剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的任意一种。
5.根据权利要求1所述生物质煤炭助燃剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中混合溶剂为无水乙腈、聚乙二醇溶液按质量比7～9:1混合而成。
6.根据权利要求1所述生物质煤炭助燃剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中添加剂为硼砂、二氧化钛中的任意一种。
7.根据权利要求1所述生物质煤炭助燃剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中的助剂为碳酸氢铵、碳酸氢钠中的任意一种。
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