CN1171432A - 一种列车餐车专用燃料及其制法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以煤和植物纤维为主要成分的列车专用燃料及该燃料的制造方法。本固体燃料以优质煤粉、植物纤维、纸、石灰、纯碱、石蜡、粘结剂、催化消烟剂、防霉防腐剂等原料经粉碎、混合、成型、干燥、浸蜡等工序制成,与燃烧散煤相比,在列车餐车上燃烧本燃料可大幅度地降低煤粉、烟尘、煤灰及有害气体所造成的环境污染,而且本燃料易点燃,上火快,不易变质,燃烧完全,可大幅度地降低餐车上厨师的劳动强度,节约煤炭用量。

Description

一种列车餐车专用燃料及其制法

本发明涉及一种以煤和植物纤维为主要成分的固体燃料及该燃料的制造方法。

目前，在列车餐车上，均以散煤为主要原料蒸饭、烧水、烹调。散煤上车时，有煤粒撒落，散煤在燃烧时，煤中挥发份在燃烧到一定程度就会集中析出，因来不及充分燃烧而产生大量浓烟及CO气体，煤中的氮、硫等元素被氧化成NO_x及SO₂等有害气体。散煤在燃烧过程中还会产生一定的结焦现象，炉渣焦结在一起，除渣时往往煤灰飞扬。这些煤粒、烟尘、煤灰以及有害气体，既影响了车厢内环境卫生，也污染了车厢内空气，烧散煤对空调车厢的空气污染尤其严重。因火车上的炉子是靠火车运动帮助通风的，火车在停车时，炉子通风不畅，车厢被严重污染，火车茶炉所排出的烟尘甚至秧及站台内的环境。另外，因煤的燃点较高，难以点燃，上火时间长，工人操作不便，劳动强度大，因点火不方便，在两餐之间需封炉，造成了煤的无效燃烧和热量的浪费。在跟车调查中还发现，散煤在餐车炉具中燃烧很不完全，有20％-30％左右的碳残存在煤渣之中。煤的浪费还造成了列车有限空间和运力的浪费，也增加了空调车在夏季的电力损耗。火车餐车烧散煤所带来的高污染、高浪费、点火困难、出渣困难的状况急待改变。

与普通散煤相此，以煤--纤维素为主要成份的固体燃料中的绝大部分为可燃的易挥发物质，燃料的燃点较低。在点燃时，纤维素首先燃烧，留下较多的孔隙为空气中的氧气扩散到煤粒的表面并与碳等有机物发生气固相反应提供了条件，纤维素的渗入和首先燃烧，避免了煤在狭窄的温度区域内，特别是在低温段同时挥发燃烧，起到了一定的降烟、减尘、避免结焦的作用。另外，与蜂窝煤相比，煤--植物纤维的发热量要大。介于上述优点，以煤--植物纤维为主要成份的燃料发展较快，文献报道也较多。比较典型的如日本太阳铁工株式会社申请的中国专利，公开号为CN1083519A，该专利叙述了直径0.25mm以下的粉煤与2mm以下的植物性材料均匀混合模压成型。另一典型的专利申请为北京煤炭利用研究所申请的上层为点火层，下层为本体层的“上点火易燃炭”，(公开号为CN1034750A)，该燃料以有毒的Ba(NO₃)₂为主要助燃剂。尽管这些文献报道具有这样或那样的优点，有可能成为代替散煤的火车餐车专用燃料，但这些以煤和植物性纤维为主要成份的各种配方都存在如下所述的一种或数种缺陷。

1、燃料中的纤维素在含水量较高时易发霉，降解，在制作该类燃料时，成型后需立即烘干，以免霉变，一般在制作时，很少能利用日晒或通风自然干燥，人工烘干的结果是增加了生产成本。

2、含纤维素的燃料在存放过程中，纤维素易吸水返潮而变质，燃料不易点燃，或点燃时有异味。

3、与含有大量碱性金属氧化物的粘土相比，植物性纤维吸收NO_X和SO₂等有害气体的能力较弱。

4、因缺少有效的金属氧化物的气固相催化作用，煤的燃烧不够充分，烟尘较大。

5、燃料的燃点一般还是较高，为降低燃点，又考虑所加盐类不能吸水，不少申请采用了Ba(NO₃)₂等有毒物质为助燃剂，而Ba(NO₃)₂有剧毒，其分解后的产物BaO若没有及与SO₂及氧气结合，其残渣对人有害。

本发明的目的是制作一种点火容易、上火速度快、燃烧值高、使用方便、卫生，能有效吸收SO₂、NO₂、B(a)P等物质，烟气黑度低，经催化反应燃烧完全，存放不易吸潮的列车餐车专用燃料，特别是考虑到该燃料具有较好的防霉、防腐功能，可利用日晒和自然干燥降低烘干费用。

本发明的内容是一种以煤粉和粉碎的植物性纤维为主要成份的列车餐车专用燃料及其制造方法，该燃料由以下成份构成：

0.5mm以下的优质煤粉                           60-75％

2mm以下的植物性纤维材料(稻草、谷糠、桔杆等)   15-30％

纸、纸浆(干重)                                1-4％

NaOH、Ca(OH)₂、CaCO₃                        1-3％

石蜡(外浸)                                    0.5-5％

PVA、氧化淀粉粘结剂                           0.2-1.5％

催化消烟剂              0.2-3％

防霉、防腐剂            0.1-0.6％

MnO₂                   0-2％

水                      0-3％

各组成之和为100％其中所述的催化消烟剂可以有以下配比

KNO₃或NaNO₃          60-80

可溶性Fe(III)盐        3-15

可溶性Mn(II)盐         0.2-0.5

可溶性Cu盐             1-2

可溶性Ni(II)盐         0.1-1

可溶性镁盐             3-10

可溶性钼酸盐           0.5-2其中的防霉、防腐剂可以是0.02-0.4％的新洁尔灭，或0.1-0.5％的KMnO₄或0.05-0.2的多菌灵。本产品的制作工艺是，将煤粉碎至0.5mm以下，将助燃、催化消烟剂加水溶解，喷撒至煤粉表面；再将植物性材料粉至2mm以下，喷撒防霉防腐剂；另将CaO加水消解，加入Na₂CO₃再加纸浆或废纸后加水并加热浸泡搅拌至浓稠状，取PVA或氧化淀粉粘接剂溶于水共同制得粘接剂；最后将煤粉、植物性材料、粘接剂及MnO₂放入搅拌机中加水搅拌成熟料，经成型机成型，然后干燥至在含水率2％以下时外表浸蜡0.5-5％即成成品。

本申请除了具有前面已提到过的一般的煤--纤维素混合燃料所共有的点火容易、发热量大等优点外，本配方具有以下特点：

1、因防霉剂的加入，燃料中的纤维素不易发霉变质，故在制作时，在室温高于10℃时，一般不需专门烘干，只要等天晴日晒或自然风干即可，这样可降低烘干费用，在温度为28℃，相对温度为100％时，在煤为50％，纤维素为25％，水为25％的混合料加入不同的防霉剂后，防霉效果对比如下：

防霉剂  时间(h)	8	16	24	32
					对照	有霉味	表面有霉点	表面变白	内部霉变
KMnO4   0.1％	正常	正常	正常	正常
					多菌灵   0.1％	正常	正常	正常	正常
新洁尔灭 0.1％	正常	正常	正常	正常

2、因燃料表层浸蜡阻碍了燃料中的纤维素吸水返潮和变质，同时产品外表光洁，手拿无煤粒擦落，使用方便。

3、本配方中Na₂CO₃与石灰及经反应后得NaOH、Ca(OH)₂、CaCO₃等物质，其中的NaOH及Ca(OH)₂除起到促进纤维素水解增加产品的粘接力之外，这些物质还可以在不同的温度段起到吸硫作用，而一般配方中的硫往往在低温段吸硫剂还没有起到作用时即大量逸出。在配方中的过渡金属离子的催化作用下，在不同的温度段的吸硫机理如下：

在低温、中温段 $2\mathrm{NaOH}+S{O}_2+\frac{1}{2}-O_2=={\mathrm{Na}}_2{\mathrm{SO}}_4+H_{2}O$ ${\mathrm{Na}}_2{\mathrm{CO}}_3+{\mathrm{SO}}_2+\frac{1}{2}-O_2=={\mathrm{Na}}_2{\mathrm{SO}}_4+{\mathrm{CO}}_2$ ${\mathrm{Ca}\left(\mathrm{OH}\right)}_2+{\mathrm{SO}}_2+\frac{1}{2}-O_2==\mathrm{Ca}{\mathrm{SO}}_4+H_{2}O$ 在中高温度段(900℃左右) $\mathrm{Ca}{\mathrm{CO}}_3+{\mathrm{SO}}_2+\frac{1}{2}-O_2==\mathrm{Ca}{\mathrm{SO}}_4+{\mathrm{CO}}_2$

4、因本配方中的催化消烟助剂是以溶液状态，直接喷在煤粉表面并被吸收，大部分以离子状态被吸附在晶格中，这些离子加碱后生成金属氢氧化物高度分散在煤料内部，这比直接以固体氧化物与煤粒混合有更大的接触面积，也就有了更好的催化效果，配方中的NaOH、Ca(OH)₂的协同作用增加了催化效果，特别需要提出的是本配方中使用了对氧化反应有较强催化活性的钼酸盐，它与其它金属氧化物的协同作用较好地抑制了CO和烟雾的生成。散煤燃烧所排出的有害成份与本配方的燃料排出的有害成份对比如下(g/kg)

成份	SO2	NOX	B(a)P	CO	烟类
						散  煤	1.58	0.515	99.03	44.83	2.950
本产品	0.465	0.490	未检出	1.86	0.24

5、本配方中的煤较好地得到了粉碎和隔离，煤燃烧所产生的煤焦油被植物性材料吸收，煤燃烧所成的焦炭被植物性纤维留下的二氧化硅成份分开，煤不易结焦，炉碴易清除。

6、本配方的蜡除有防潮、防霉作用外，还有助燃作用，KNO₃和MnO₂的加入更进一步降低了燃点，加快了上火速度，本燃料用半张纸可点燃，2分钟即可上火，同时，本产品燃料中的碳的燃烧率为98.9％，基本没有碳残留。经江西省煤碳质量检测定本产品每公斤的燃料发热量为6100千卡，发热量较大。

7、本产品自95年10月起在南昌至上海的游7、游8次空调列车的餐车上试用，效果良好。原来列车自南昌至北京车一个往返，餐车需耗散煤500公斤，现改用本燃料后只需要使用燃料120公斤，而且使用本燃料后，餐车内干净卫生，排放的烟尘少，且点火容易，上火快，出渣容易，简化了工人的操作，可大幅度减少工人的劳动强度和环境污染，同时因减少热量的无效释放，也减少了夏季的列车空调的耗电量。因使用本燃料的种种优点，目前南昌至北京的空调列车上也在使用本发明的燃料。

本发明的非限定实施例如下：

1、取210kg粉碎至直径0.5mm以下的精洗煤粉，在其中加入0.3kg的MnO₂充分混合。

2、将6kg的KNO₃溶于20kg的水后，再加入0.09kg的Fe₂(SO₄)₃，0.2kg的MgSO₄，0.3kg的MnSO₄，0.03kg的钼酸铵和0.06kg的CuSO₄及0.03kg的NiSO₄，混合均匀。

3、将2所得溶液喷啉到1中，得A料。

4、取5kg的废纸，加2kg的Na₂CO₃和1kg的石灰，加水混合后，加入10kg的开水搅拌、浸泡、加热2小时左右，待成为桨状之后，加入10％的氧化淀粉粘接剂3kg，一起混合，再加2mm以下的谷糠80kg，加新洁尔灭0.3kg，加开水120kg并搅拌得B料。

5、将A、B料混合，加水搅拌，挤出成型得三棱柱形燃料毛坯。

6、将毛坯干燥至含水率2％以下，在燃料外浸蜡9kg包装入库。

Claims (4)

1、一种以煤粉和粉碎了的植物纤维为主要成份的列车餐车专用燃料，其特征是，该燃料由以下成份构成；

0.5mm以下的优质煤粉                           60-75％

2mm以下的植物性纤维材料(稻草、谷糠、桔杆等)     15-30％

纸、纸浆(干重)                                1-4％

NaOH、Ca(OH)₂、CaCO₃                       1-3％

石蜡(外浸)                                    0.5-5％

PVA、氧化淀粉粘结剂                           0.2-1.5％

催化消烟剂                                    0.2-3％

防霉、防腐剂                                  0.1-0.6％

MnO₂                                         0-2％

水                                            0-3％

各部分比例之和为100％。

2、如1所示的一种新型列车餐车专用燃料，其特征是，其中所述的催化消烟剂由以下比例构成：

KNO₃或NaNO₃              60-80

可溶性Fe(III)盐            3-15

可溶性Mn(II)盐             0.2-0.5

可溶性Cu盐                 1-2

可溶性Ni(II)盐             0.1-1

可溶性镁盐                 3-10

可溶性钼酸盐               0.5-2

3、如1所述的列车餐车专用燃料，其特征是，所述的防霉、防腐剂可以是0.02-0.4％的新洁尔灭，或0.1-0.5％的KMnO₄或0.05-0.2％的多菌灵。

4、一种列车餐车专用燃料，其制法是，将煤粉碎至0.5mm以下，将助燃、催化消烟剂加水溶解，喷撒至煤粉表面；再将植物性材料粉至2mm以下，喷撒防霉防腐剂；另将CaO加水消解，加入Na₂CO₃再加纸浆或废纸后加水并加热浸泡搅拌至浓稠状，取PVA或氧化淀粉粘接剂溶于水共同制得粘接剂；最后将煤粉、植物性材料、粘接剂及MnO₂放入搅拌机中加水搅拌成熟料，经成型机成型，然后干燥至在含水率2％以下时外表浸蜡0.5-5％即成成品。