CN111440647A - 一种复合清洁燃料、其制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种复合清洁燃料、其制备方法及应用，所述的复合清洁燃料包括有机燃料、复合添加剂和粘结剂；其中，所述的有机燃料的质量分数为50～90wt％，所述的复合添加剂和粘结剂的总质量分数为10～50wt％。所述的制备方法包括：有机燃料、复合添加剂和粘结剂按比例混合制成原料浆，原料浆成型干燥后得到所述的复合清洁燃料。本发明提供的复合清洁燃料可作为民用自动化炉具专用燃料，能解决现有民用自动化炉具燃料种类单一、NOx偏高和燃尽率差等问题。复合清洁燃料的制备工艺简单，不涉及高温过程，制备的复合清洁燃料具有成品强度高，燃烧效果好，环保指标优，经济成本低廉等优点。

Description

一种复合清洁燃料、其制备方法及应用
技术领域
本发明属于燃料制造技术领域，涉及一种复合清洁燃料、其制备方法及应用，尤其涉及一种用于民用自动化炉具的复合清洁燃料、其制备方法及应用。
背景技术
在民用清洁供暖领域，作为“煤改气”、“煤改电”之外的兜底性技术措施，自动化炉具已成为保障居民采暖的主流方式之一。然而，现有自动化炉具发展制约因素较多，尤其是燃料方面存在诸多问题，例如：燃料种类单一，主要为生物质、兰炭、无烟煤三种。燃料的特性要求高，兰炭、无烟煤需满足氮含量≤0.9％、灰分≤15％、硫分＜0.3％的指标要求，生物质以樟子松、锯末、木质等原料为主，氮含量≤0.3％，灰分≤5％。燃料成本偏高，优质生物质、兰炭、无烟煤价格高于传统取暖用烟煤价格一倍以上，用户取暖经济压力大。三大燃料可利用量低，我国可利用的优质林木资源年产量仅有3亿吨，并且难以全部用于民用。兰炭、无烟煤属于稀缺资源，工业领域需求量大，可用于民用的资源有限。
我国具有富煤、贫油、少气的资源禀赋，煤炭资源储量丰富，其中主要为烟煤资源，总占比70％以上。而在民用领域，烟煤一直是我国城乡居民取暖的主要能源形式。同时，我国是全球农业大国，农作物秸秆年产量高达10亿吨，资源极其丰富。因此，以烟煤、农作物秸秆作为主要燃料来源的能源形式，是我国现有资源格局下，自动化炉具发展的必然要求。但是，烟煤、农作物秸秆物化指标较差，例如：烟煤氮含量远高于优质生物质、兰炭、无烟煤，并且以硫含量＞0.5％的低、中、高硫煤为主。我国农作物秸秆以玉米、小麦秸秆为主，其氮含量＞1％，灰分＞10％，硫分≥0.1％，碱金属含量较高。
CN103923719B公开了一种复合固体燃料，包括无烟煤、生物质、辅料，其制备方法依次包括如下步骤：(1)、粉碎：将无烟煤粉碎，生物质磨碎；(2)、发酵：磨碎后的生物质粉末，在60℃以上的温度下，蒸汽发酵22-26小时；(3)、焙干：生物质粉末经发酵后送入干燥机焙干；(4)、搅拌：向容器中加入粉碎后的无烟煤、经发酵和焙干的生物质粉末、玉米淀粉和水后，搅拌均匀；(5)、沤制：将搅拌均匀的混合物沉入料池中，在常温下沤制10-12小时；(6)、成型：沤制完成后，混合物经过机器压制后一次成型；(7)、干燥：成型后的成品干燥后即得所述复合固体燃料。
CN105316057A公开了一种以无烟煤和炭化生物质燃料为基材的生物质型煤，包括以下重量份的原料：无烟煤49～59％、炭化生物质燃料粉末30～36％、助燃剂0.5～12％，粘结剂9～14％；所述炭化生物质燃料粉末包括以下重量份的原料，经炭化制成：桉树皮50～72份、松树枝15～20份、稻草15～20份、玉米芯5～8份、玉米秸秆15～20份、大豆秸秆15～20份。
CN108456577A公开了一种包含生物质的烟煤燃料及其制备方法。该烟煤燃料包括烟煤、稻草、树茎、秸秆、泥炭和生物质醇。优选地，该烟煤燃料包括以重量计的以下组分：烟煤100～300份、稻草10～65份、树茎20～35份、秸秆5～20份、泥炭5～20份、生物质醇10～50份。
在民用自动化炉具领域，直接燃用单一烟煤或农作物秸秆时，存在冒黑烟，CO浓度高，易结焦，NOx、SO2难以满足环保要求等问题，国内外尚无成熟的烟煤、农作物秸秆燃料产品，严重制约烟煤、农作物秸秆在民用智能取暖领域的燃料化应用。因此，本发明开发一种以烟煤、农作物秸秆作为主要原料的复合清洁燃料，可填补国内外民用自动化炉具燃料领域的技术空白。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种复合清洁燃料、其制备方法及应用，本发明提供的复合清洁燃料可作为民用自动化炉具专用燃料，能解决现有民用自动化炉具燃料种类单一、NOx偏高和燃尽率差等问题。复合清洁燃料的制备工艺简单，不涉及高温过程，制备的复合清洁燃料具有成品强度高，燃烧效果好，环保指标优，经济成本低廉等优点。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种复合清洁燃料，所述的复合清洁燃料包括有机燃料、复合添加剂和粘结剂。
其中，所述的有机燃料的质量分数为50～90wt％，所述的复合添加剂和粘结剂的总质量分数为10～50wt％。
本发明提供的复合清洁燃料可作为民用自动化炉具专用燃料，能解决现有民用自动化炉具燃料种类单一、NOx偏高和燃尽率差等问题。复合清洁燃料的制备工艺简单，不涉及高温过程，制备的复合清洁燃料具有成品强度高，燃烧效果好，环保指标优，经济成本低廉等优点。
有机燃料的质量分数可以是50wt％、52wt％、54wt％、56wt％、58wt％、60wt％、62wt％、64wt％、66wt％、68wt％、70wt％、72wt％、74wt％、76wt％、78wt％、80wt％、82wt％、84wt％、86wt％、88wt％或90wt％，复合添加剂和粘结剂的总质量分数可以是10wt％、12wt％、14wt％、16wt％、18wt％、20wt％、22wt％、24wt％、26wt％、28wt％、30wt％、32wt％、34wt％、36wt％、38wt％、40wt％、42wt％、44wt％、46wt％、48wt％或50wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的复合清洁燃料按照质量百分数包括如下组分：
有机燃料 50～90wt％
复合添加剂 7～40wt％
粘结剂 3～10wt％。
例如，有机燃料的质量分数可以是50wt％、52wt％、54wt％、56wt％、58wt％、60wt％、62wt％、64wt％、66wt％、68wt％、70wt％、72wt％、74wt％、76wt％、78wt％、80wt％、82wt％、84wt％、86wt％、88wt％或90wt％，复合添加剂的质量分数可以是7wt％、10wt％、12wt％、14wt％、16wt％、18wt％、20wt％、22wt％、24wt％、26wt％、28wt％、30wt％、32wt％、34wt％、36wt％、38wt％或40wt％，粘结剂的质量分数可以是3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的复合清洁燃料中还包括水。
优选地，每100g原料中包括5～30ml水，其中，原料指所述的有机燃料、复合添加剂和粘结剂，例如，每100g原料中包括5ml水、6ml水、8ml水、10ml水、12ml水、14ml水、16ml水、18ml水、20ml水、22ml水、24ml水、26ml水、28ml水或30ml水，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的有机燃料包括烟煤、无烟煤、兰炭或生物质中的任意一种或至少两种的组合，例如可以是烟煤和无烟煤的组合、无烟煤和兰炭的组合、兰炭和生物质的组合、烟煤和兰炭的组合或烟煤和生物质的组合，但并不仅限于所列举的组合，该种类范围内的任意组合同样适用。
优选地，所述的有机燃料包括生物质和煤炭，所述的煤炭包括烟煤、无烟煤或兰炭中的任意一种或至少两种的组合。
在本发明中，利用烟煤、无烟煤、兰炭和生物质作为主要原料，成本低，来源广泛，可利用煤矿和生物质加工厂等地产生的粉末固废资源，从而降低有机燃料的原料成本和破碎成本。本发明更优选地，限定有机燃料中包括生物质，生物质与煤炭结合后，煤炭挥发分析出后形成还原性红炭层，有利于生物质燃烧产生的NOx还原为N2，生物质有利于降低煤炭着火点，减少燃料点火时间。
优选地，所述的复合添加剂包括主反应剂、氧化剂和分解抑制剂。
在本发明中，复合添加剂主要用于降氮固硫，主反应剂、氧化剂和分解抑制剂三者相互配合能有效降低NOx及SO2排放。具体而言，主反应剂高温分解，在清洁燃料内形成多孔结构，提高燃尽率；分解抑制剂用于抑制固硫产物高温分解，减少结焦；氧化剂在受热后分解并放热，有利于降低着火点。分解产生的O2等气体有利于着火，缩短着火时间，减轻冒烟。
优选地，所述的主反应剂、氧化剂和分解抑制剂的质量比为(8～17)：(2～4)：1，例如可以是8:2:1、9:2:1、10:2:1、11:2:1、12:2:1、13:2:1、14:2:1、15:2:1、16:2:1、17:2:1、14:3:1或14:4:1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的主反应剂包括丙酸钙、醋酸钙镁、尿素、氰尿酸、氢氧化钙、碳酸钙、氧化钙、碳酸锶、三氧化二铁或四氧化三铁中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述的氧化剂包括高锰酸钾、氯酸钾或高铁酸钾中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述的分解抑制剂包括氯化钠、氯化钾、碳酸钾、碳酸钠中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述的粘结剂包括预糊化淀粉、黏土、蒙脱石、凹凸棒、膨润土、糊精或羟甲基纤维素中的任意一种或至少两种的组合。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的有机燃料的粒径范围为5～400目，例如可以是5目、50目、100目、150目、200目、250目、300目、350目或400目，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的复合添加剂的粒径范围为35～3000目，例如可以是35目、100目、500目、1000目、1500目、2000目、2500目或3000目，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的粘结剂的粒径范围为100～400目，例如可以是100目、120目、140目、160目、180目、200目、220目、240目、260目、280目、300目、320目、340目、360目、380目或400目，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的复合清洁燃料的截面为圆形。
优选地，所述的复合清洁燃料的圆形截面的直径为3～12mm，例如可以是3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm或12mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的复合清洁燃料的长度为5～100mm，例如可以是5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm、60mm、65mm、70mm、75mm、80mm、85mm、90mm、95mm或100mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的复合清洁燃料为球体、圆柱形、椭球形或胶囊形。
优选地，所述的胶囊形包括圆柱体和位于圆柱体两端的半球体。
优选地，所述的复合清洁燃料为跑道形截面的薄片结构，所述的跑道形截面为由矩形和位于矩形两侧短边半圆形成的外轮廓。
优选地，所述的薄片结构的厚度为3～12mm，例如可以是3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm或12mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的薄片结构的宽度为3～12mm，例如可以是3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm或12mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的薄片结构的长度为5～100mm，例如可以是5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm、60mm、65mm、70mm、75mm、80mm、85mm、90mm、95mm或100mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
在本发明中，复合清洁燃料为球体、圆柱形、椭球形或胶囊形的实心结构，有助于提高冷压强度、跌落强度、抗碎强度以及燃料流动性，便于远距离运输，有利于避免在储料仓内架桥造成炉具断料，防止被给料装置挤碎压碎。有利于利用现有挤出成型、辊压成型、压片成型设备，简化成型工艺，形状更为规则，有利于模机脱模，提高设备产量，降低生产成本。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的复合清洁燃料的制备方法，有机燃料、复合添加剂和粘结剂按比例混合制成原料浆，原料浆成型干燥后得到所述的复合清洁燃料。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的制备方法具体包括如下步骤：
按比例称取有机染料、复合添加剂和粘结剂，有机燃料和复合添加剂优先混合，混合过程中加入水和粘结剂，搅拌均匀得到原料浆，原料浆成型干燥后得到所述的复合清洁燃料。
优选地，所述的成型过程在成型装置中进行。
优选地，所述的成型装置包括挤出装置或环辊压片装置。
优选地，所述的干燥温度为200～300℃，例如可以是200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃或300℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的干燥时间为20～30min，例如可以是20min、21min、22min、23min、24min、25min、26min、27min、28min、29min或30min，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明一种优选的技术方案，所述的有机燃料包括烟煤、无烟煤、兰炭或生物质中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述的有机燃料包括生物质和煤炭，所述的煤炭包括烟煤、无烟煤或兰炭中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述的有机燃料的质量分数为50～90wt％，例如可以是50wt％、52wt％、54wt％、56wt％、58wt％、60wt％、62wt％、64wt％、66wt％、68wt％、70wt％、72wt％、74wt％、76wt％、78wt％、80wt％、82wt％、84wt％、86wt％、88wt％或90wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的有机燃料的粒径范围为5～400目，例如可以是5目、50目、100目、150目、200目、250目、300目、350目或400目，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的复合添加剂包括主反应剂、氧化剂和分解抑制剂。
优选地，所述的主反应剂、氧化剂和分解抑制剂的质量比为(8～17)：(2～4)：1，例如可以是8:2:1、9:2:1、10:2:1、11:2:1、12:2:1、13:2:1、14:2:1、15:2:1、16:2:1、17:2:1、14:3:1或14:4:1，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的主反应剂包括丙酸钙、醋酸钙镁、尿素、氰尿酸、氢氧化钙、碳酸钙、氧化钙、碳酸锶、三氧化二铁或四氧化三铁中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述的氧化剂包括高锰酸钾、氯酸钾或高铁酸钾中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述的分解抑制剂包括氯化钠、氯化钾、碳酸钾、碳酸钠中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述的复合添加剂的质量分数为7～40wt％，例如可以是7wt％、10wt％、12wt％、14wt％、16wt％、18wt％、20wt％、22wt％、24wt％、26wt％、28wt％、30wt％、32wt％、34wt％、36wt％、38wt％或40wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的复合添加剂的粒径范围为35～3000目，例如可以是35目、100目、500目、1000目、1500目、2000目、2500目或3000目，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的粘结剂包括预糊化淀粉、黏土、蒙脱石、凹凸棒、膨润土、糊精或羟甲基纤维素中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述的粘结剂的质量分数为3～10wt％，例如可以是3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％或10wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述的粘结剂的粒径范围为100～400目，例如可以是100目、120目、140目、160目、180目、200目、220目、240目、260目、280目、300目、320目、340目、360目、380目或400目，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，每100g原料中加入5～30ml水，其中，原料指所述的有机燃料、复合添加剂和粘结剂，例如可以是每100g原料中加入5ml水、6ml水、8ml水、10ml水、12ml水、14ml水、16ml水、18ml水、20ml水、22ml水、24ml水、26ml水、28ml水或30ml水，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
第三方面，本发明提供了一种如第一方面所述的复合清洁燃料的应用，所述的复合清洁燃料用于民用自动化炉具。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明利用烟煤、无烟煤、兰炭和生物质作为主要原料，成本低，来源广泛，可利用煤矿和生物质加工厂等地产生的粉末固废资源，从而降低有机燃料的原料成本和破碎成本。本发明更优选地，限定有机燃料中包括生物质，生物质与煤炭结合后，煤炭挥发分析出后形成还原性红炭层，有利于生物质燃烧产生的NOx还原为N2，生物质有利于降低煤炭着火点，减少燃料点火时间。
2、发明采用的复合添加剂主要用于降氮固硫，主反应剂、氧化剂和分解抑制剂三者相互配合能有效降低NOx及SO2排放。具体而言，主反应剂高温分解，在清洁燃料内形成多孔结构，提高燃尽率；分解抑制剂用于抑制固硫产物高温分解，减少结焦；氧化剂在受热后分解并放热，有利于降低着火点。分解产生的O2等气体有利于着火，缩短着火时间，减轻冒烟。
3、在本发明中，复合清洁燃料为球体、圆柱形、椭球形或胶囊形的实心结构，有助于提高冷压强度、跌落强度、抗碎强度以及燃料流动性，便于远距离运输，有利于避免在储料仓内架桥造成炉具断料，防止被给料装置挤碎压碎。有利于利用现有挤出成型、辊压成型、压片成型设备，简化成型工艺，形状更为规则，有利于模机脱模，提高设备产量，降低生产成本。
4、本发明提供的复合清洁燃料可作为民用自动化炉具专用燃料，能解决现有民用自动化炉具燃料种类单一、NOx偏高和燃尽率差等问题。复合清洁燃料的制备工艺简单，不涉及高温过程，制备的复合清洁燃料具有成品强度高，燃烧效果好，环保指标优，经济成本低廉等优点。
附图说明
图1为本发明实施例2提供的跑道形截面的薄片结构俯视图；
图2为本发明实施例2提供的跑道形截面的薄片结构主视图；
图3为本发明实施例2提供的跑道形截面的薄片结构侧视图。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例提供了一种复合清洁燃料，所述的复合清洁燃料包括80wt％的有机燃料，15wt％的复合添加剂和5wt％的粘结剂，每100g原料中包括20ml水，原料指有机燃料、复合添加剂和粘结剂。有机燃料的粒径范围为250目，复合添加剂的粒径范围为1500目，粘结剂的粒径范围为150目。
具体地，有机燃料为烟煤；复合添加剂包括主反应剂、氧化剂和分解抑制剂，主反应剂、氧化剂和分解抑制剂的质量比为12:2:1，主反应剂为碳酸钙和氢氧化钙，碳酸钙和氢氧化钙的质量比为1:2，氧化剂为高锰酸钾，分解抑制剂为氯化钠；粘结剂为预糊化淀粉。
本实施例还提供了一种复合清洁燃料的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：
按上述比例称取有机染料、复合添加剂和粘结剂，有机燃料和复合添加剂优先混合，混合过程中加入水和粘结剂，搅拌均匀得到原料浆，原料浆经挤出装置挤压成型后干燥得到所述的复合清洁燃料，干燥温度为250℃，干燥温度为23min。
最终制备得到圆柱形复合清洁燃料，复合清洁燃料的圆形截面的直径为8mm，复合清洁燃料的长度为30mm。
对制备得到的复合清洁燃料进行冷压强度测试和跌落测试，采用工业型煤冷压强度测定方法MT/T748-2007进行冷压强度测试，采用WE-10B型液压式万能试验机依据GB/T15459规定的方法进行跌落测试，测试结果表明：复合清洁燃料的冷压强度为800N/个，跌落强度＞90％。
应用实施例1
将实施例1制备得到的复合清洁燃料送入自动化热水炉具料斗中，给料量为1.8kg/h，风量10m3/h，实际输出功率9kW。
在该操作条件下，测得固硫率70％，NOx折算浓度小于160mg/Nm3(9％干基氧量)，CO浓度小于0.1％，底渣含碳量小于1.7％。
实施例2
本实施例提供了一种复合清洁燃料，所述的复合清洁燃料包括80wt％的有机燃料，16wt％的复合添加剂和4wt％的粘结剂，每100g原料中包括10ml水，原料指有机燃料、复合添加剂和粘结剂。有机燃料的粒径范围为150目，复合添加剂的粒径范围为2500目，粘结剂的粒径范围为250目。
具体地，有机燃料为烟煤和兰炭的混合物，烟煤和兰炭的质量比为3:2；复合添加剂包括主反应剂、氧化剂和分解抑制剂，主反应剂、氧化剂和分解抑制剂的质量比为14:2:1，主反应剂为碳酸钙、丙酸钙和氢氧化钙的混合物，碳酸钙、丙酸钙和氢氧化钙的质量比为3:4:5，氧化剂为高锰酸钾，分解抑制剂为氯化钾；粘结剂为预糊化淀粉。
本实施例还提供了一种复合清洁燃料的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：
按上述比例称取有机染料、复合添加剂和粘结剂，有机燃料和复合添加剂优先混合，混合过程中加入水和粘结剂，搅拌均匀得到原料浆，原料浆经环辊压片装置辊压成型后干燥得到所述的复合清洁燃料，干燥温度为230℃，干燥温度为26min。
最终制备得到的复合清洁燃料为跑道形截面的薄片结构(如图1、图2和图3所示)，跑道形截面为由矩形和位于矩形两侧短边半圆形成的外轮廓，薄片结构的厚度为5mm，薄片结构的宽度为10mm，薄片结构的长度为20mm。
对制备得到的复合清洁燃料进行冷压强度测试和跌落测试，采用工业型煤冷压强度测定方法MT/T748-2007进行冷压强度测试，采用WE-10B型液压式万能试验机依据GB/T15459规定的方法进行跌落测试，测试结果表明：复合清洁燃料的冷压强度为600N/个，跌落强度＞80％。
应用实施例2
将实施例1制备得到的复合清洁燃料送入自动化热水炉具料斗中，给料量1.7kg/h，风量10m3/h，实际输出功率9kW。
在该操作条件下，测得固硫率62％，NOx折算浓度小于100mg/Nm3(9％干基氧量)，CO浓度小于0.05％，底渣含碳量小于2％。
实施例3
本实施例提供了一种复合清洁燃料，所述的复合清洁燃料包括50wt％的有机燃料，40wt％的复合添加剂和10wt％的粘结剂，每100g原料中包括5ml水，原料指有机燃料、复合添加剂和粘结剂。有机燃料的粒径范围为5目，复合添加剂的粒径范围为35目，粘结剂的粒径范围为100目。
具体地，有机燃料为烟煤；复合添加剂包括主反应剂、氧化剂和分解抑制剂，主反应剂、氧化剂和分解抑制剂的质量比为15:4:1，主反应剂为丙酸钙，氧化剂为高锰酸钾，分解抑制剂为氯化钠；粘结剂为预糊化淀粉。
本实施例还提供了一种复合清洁燃料的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：
按上述比例称取有机染料、复合添加剂和粘结剂，有机燃料和复合添加剂优先混合，混合过程中加入水和粘结剂，搅拌均匀得到原料浆，原料浆经挤出装置挤压成型后干燥得到所述的复合清洁燃料，干燥温度为200～300℃，干燥温度为20～30min。
最终制备得到球体复合清洁燃料，复合清洁燃料的圆形截面的直径为3mm。
对制备得到的复合清洁燃料进行冷压强度测试和跌落测试，采用工业型煤冷压强度测定方法MT/T748-2007进行冷压强度测试，采用WE-10B型液压式万能试验机依据GB/T15459规定的方法进行跌落测试，测试结果表明：复合清洁燃料的冷压强度为700N/个，跌落强度＞85％。
实施例4
本实施例提供了一种复合清洁燃料，所述的复合清洁燃料包括60wt％的有机燃料，33wt％的复合添加剂和7wt％的粘结剂，每100g原料中包括10ml水，原料指有机燃料、复合添加剂和粘结剂。有机燃料的粒径范围为100目，复合添加剂的粒径范围为500目，粘结剂的粒径范围为150目。
具体地，有机燃料为无烟煤；复合添加剂包括主反应剂、氧化剂和分解抑制剂，主反应剂、氧化剂和分解抑制剂的质量比为17:4:1，主反应剂为醋酸钙镁，氧化剂为氯酸钾，分解抑制剂为氯化钾；粘结剂为黏土。
本实施例还提供了一种复合清洁燃料的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：
按上述比例称取有机染料、复合添加剂和粘结剂，有机燃料和复合添加剂优先混合，混合过程中加入水和粘结剂，搅拌均匀得到原料浆，原料浆经挤出装置挤压成型后干燥得到所述的复合清洁燃料，干燥温度为220℃，干燥温度为27min。
最终制备得到圆柱形复合清洁燃料，复合清洁燃料的圆形截面的直径为5mm，复合清洁燃料的长度为20mm。
对制备得到的复合清洁燃料进行冷压强度测试和跌落测试，采用工业型煤冷压强度测定方法MT/T748-2007进行冷压强度测试，采用WE-10B型液压式万能试验机依据GB/T15459规定的方法进行跌落测试，测试结果表明：复合清洁燃料的冷压强度为700N/个，跌落强度＞80％。
实施例5
本实施例提供了一种复合清洁燃料，所述的复合清洁燃料包括70wt％的有机燃料，24wt％的复合添加剂和6wt％的粘结剂，每100g原料中包括20ml水，原料指有机燃料、复合添加剂和粘结剂。有机燃料的粒径范围为200目，复合添加剂的粒径范围为1000目，粘结剂的粒径范围为200目。
具体地，有机燃料为烟煤和兰炭的混合物，烟煤和兰炭的质量比为4:3；复合添加剂包括主反应剂、氧化剂和分解抑制剂，主反应剂、氧化剂和分解抑制剂的质量比为8:3:1，主反应剂为丙酸钙和碳酸钙的混合物，丙酸钙和碳酸钙的质量比为4:3，氧化剂为高铁酸钾，分解抑制剂为碳酸钾；粘结剂为蒙脱石。
本实施例还提供了一种复合清洁燃料的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：
按上述比例称取有机染料、复合添加剂和粘结剂，有机燃料和复合添加剂优先混合，混合过程中加入水和粘结剂，搅拌均匀得到原料浆，原料浆经挤出装置挤压成型后干燥得到所述的复合清洁燃料，干燥温度为250℃，干燥温度为25min。
最终制备得到椭球形复合清洁燃料，复合清洁燃料的圆形截面的直径为7mm，复合清洁燃料的长度为50mm。
对制备得到的复合清洁燃料进行冷压强度测试和跌落测试，采用工业型煤冷压强度测定方法MT/T748-2007进行冷压强度测试，采用WE-10B型液压式万能试验机依据GB/T15459规定的方法进行跌落测试，测试结果表明：复合清洁燃料的冷压强度为600N/个，跌落强度＞80％。
实施例6
本实施例提供了一种复合清洁燃料，所述的复合清洁燃料包括80wt％的有机燃料，15wt％的复合添加剂和5wt％的粘结剂，每100g原料中包括25ml水，原料指有机燃料、复合添加剂和粘结剂。有机燃料的粒径范围为300目，复合添加剂的粒径范围为2000目，粘结剂的粒径范围为300目。
具体地，有机燃料为兰炭和生物质，兰炭和生物质的质量比为5:4；复合添加剂包括主反应剂、氧化剂和分解抑制剂，主反应剂、氧化剂和分解抑制剂的质量比为13:2:1，主反应剂为氢氧化钙和碳酸钙的混合物，氢氧化钙和碳酸钙的质量比为5:4，氧化剂为高锰酸钾，分解抑制剂为碳酸钠；粘结剂为凹凸棒。
本实施例还提供了一种复合清洁燃料的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：
按上述比例称取有机染料、复合添加剂和粘结剂，有机燃料和复合添加剂优先混合，混合过程中加入水和粘结剂，搅拌均匀得到原料浆，原料浆经挤出装置挤压成型后干燥得到所述的复合清洁燃料，干燥温度为270℃，干燥温度为22min。
最终制备得到胶囊形复合清洁燃料，复合清洁燃料的圆形截面的直径为9mm，复合清洁燃料的长度为70mm。
对制备得到的复合清洁燃料进行冷压强度测试和跌落测试，采用工业型煤冷压强度测定方法MT/T748-2007进行冷压强度测试，采用WE-10B型液压式万能试验机依据GB/T15459规定的方法进行跌落测试，测试结果表明：复合清洁燃料的冷压强度为750N/个，跌落强度＞85％。
实施例7
本实施例提供了一种复合清洁燃料，所述的复合清洁燃料包括90wt％的有机燃料，7wt％的复合添加剂和3wt％的粘结剂，每100g原料中包括30ml水，原料指有机燃料、复合添加剂和粘结剂。有机燃料的粒径范围为400目，复合添加剂的粒径范围为3000目，粘结剂的粒径范围为400目。
具体地，有机燃料为烟煤、兰炭和生物质的混合物，烟煤、兰炭和生物质的质量比为5:4:3；复合添加剂包括主反应剂、氧化剂和分解抑制剂，主反应剂、氧化剂和分解抑制剂的质量比为9:4:1，主反应剂为丙酸钙、氢氧化钙和氧化钙的混合物，丙酸钙、氢氧化钙和氧化钙的质量比为5:4:3；氧化剂为氯酸钾，分解抑制剂为氯化钾；粘结剂为膨润土。
本实施例还提供了一种复合清洁燃料的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：
按上述比例称取有机染料、复合添加剂和粘结剂，有机燃料和复合添加剂优先混合，混合过程中加入水和粘结剂，搅拌均匀得到原料浆，原料浆经环辊压片装置辊压成型后干燥得到所述的复合清洁燃料，干燥温度为300℃，干燥温度为20min。
最终制备得到的复合清洁燃料为跑道形截面的薄片结构，跑道形截面为由矩形和位于矩形两侧短边半圆形成的外轮廓，薄片结构的厚度为12mm，薄片结构的宽度为12mm，薄片结构的长度为100mm。
对制备得到的复合清洁燃料进行冷压强度测试和跌落测试，采用工业型煤冷压强度测定方法MT/T748-2007进行冷压强度测试，采用WE-10B型液压式万能试验机依据GB/T15459规定的方法进行跌落测试，测试结果表明：复合清洁燃料的冷压强度为700N/个，跌落强度＞85％。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种复合清洁燃料，其特征在于，所述的复合清洁燃料包括有机燃料、复合添加剂和粘结剂；
其中，所述的有机燃料的质量分数为50～90wt％，所述的复合添加剂和粘结剂的总质量分数为10～50wt％。
2.根据权利要求1所述的复合清洁燃料，其特征在于，所述的复合清洁燃料按照质量百分数包括如下组分：
有机燃料 50～90wt％
复合添加剂 7～40wt％
粘结剂 3～10wt％。
3.根据权利要求1或2所述的复合清洁燃料，其特征在于，所述的复合清洁燃料中还包括水；
优选地，每100g原料中包括5～30ml水，其中，原料指所述的有机燃料、复合添加剂和粘结剂。
4.根据权利要求1-3任一项所述的复合清洁燃料，其特征在于，所述的有机燃料包括烟煤、无烟煤、兰炭或生物质中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述的有机燃料包括生物质和煤炭，所述的煤炭包括烟煤、无烟煤或兰炭中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述的复合添加剂包括主反应剂、氧化剂和分解抑制剂；
优选地，所述的主反应剂、氧化剂和分解抑制剂的质量比为(8～17)：(2～4)：1；
优选地，所述的主反应剂包括丙酸钙、醋酸钙镁、尿素、氰尿酸、氢氧化钙、碳酸钙、氧化钙、碳酸锶、三氧化二铁或四氧化三铁中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述的氧化剂包括高锰酸钾、氯酸钾或高铁酸钾中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述的分解抑制剂包括氯化钠、氯化钾、碳酸钾、碳酸钠中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述的粘结剂包括预糊化淀粉、黏土、蒙脱石、凹凸棒、膨润土、糊精或羟甲基纤维素中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1-4任一项所述的复合清洁燃料，其特征在于，所述的有机燃料的粒径范围为5～400目；
优选地，所述的复合添加剂的粒径范围为35～3000目；
优选地，所述的粘结剂的粒径范围为100～400目。
6.根据权利要求1-5任一项所述的复合清洁燃料，其特征在于，所述的复合清洁燃料的截面为圆形；
优选地，所述的复合清洁燃料的圆形截面的直径为3～12mm；
优选地，所述的复合清洁燃料的长度为5～100mm；
优选地，所述的复合清洁燃料为球体、圆柱形、椭球形或胶囊形；
优选地，所述的胶囊形包括圆柱体和位于圆柱体两端的半球体；
优选地，所述的复合清洁燃料为跑道形截面的薄片结构，所述的跑道形截面为由矩形和位于矩形两侧短边半圆形成的外轮廓；
优选地，所述的薄片结构的厚度为3～12mm；
优选地，所述的薄片结构的宽度为3～12mm；
优选地，所述的薄片结构的长度为5～100mm。
7.一种权利要求1-6任一项所述的复合清洁燃料的制备方法，其特征在于，有机燃料、复合添加剂和粘结剂按比例混合制成原料浆，原料浆成型干燥后得到所述的复合清洁燃料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的制备方法具体包括如下步骤：
按比例称取有机染料、复合添加剂和粘结剂，有机燃料和复合添加剂优先混合，混合过程中加入水和粘结剂，搅拌均匀得到原料浆，原料浆成型干燥后得到所述的复合清洁燃料；
优选地，所述的成型过程在成型装置中进行；
优选地，所述的成型装置包括挤出装置或环辊压片装置；
优选地，所述的干燥温度为200～300℃；
优选地，所述的干燥时间为20～30min。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述的有机燃料包括烟煤、无烟煤、兰炭或生物质中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述的有机燃料包括生物质和煤炭，所述的煤炭包括烟煤、无烟煤或兰炭中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述的有机燃料的质量分数为50～90wt％；
优选地，所述的有机燃料的粒径范围为5～400目；
优选地，所述的复合添加剂包括主反应剂、氧化剂和分解抑制剂；
优选地，所述的主反应剂、氧化剂和分解抑制剂的质量比为(8～17)：(2～4)：1；
优选地，所述的主反应剂包括丙酸钙、醋酸钙镁、尿素、氰尿酸、氢氧化钙、碳酸钙、氧化钙、碳酸锶、三氧化二铁或四氧化三铁中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述的氧化剂包括高锰酸钾、氯酸钾或高铁酸钾中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述的分解抑制剂包括氯化钠、氯化钾、碳酸钾、碳酸钠中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述的复合添加剂的质量分数为7～40wt％；
优选地，所述的复合添加剂的粒径范围为35～3000目；
优选地，所述的粘结剂包括预糊化淀粉、黏土、蒙脱石、凹凸棒、膨润土、糊精或羟甲基纤维素中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述的粘结剂的质量分数为3～10wt％；
优选地，所述的粘结剂的粒径范围为100～400目；
优选地，每100g原料中加入5～30ml水，其中，原料指所述的有机燃料、复合添加剂和粘结剂。
10.一种权利要求1-6任一项所述的复合清洁燃料的应用，其特征在于，所述的复合清洁燃料用于民用自动化炉具。
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CN112831360A (zh) * 2020-12-31 2021-05-25 兖矿科技有限公司 一种改性洁净型煤及其制备方法与应用
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