一種新型水基燃煤助燃劑及其合成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型水基燃煤助燃劑及其合成方法，按照重量計，新型水基燃煤助燃劑由5～10份高錳酸鉀、3～8份氯酸鉀、8～12份的硼砂、5～10份二氧化錳、5～10份三氧化二鐵、45～55份懸浮劑和10～30份水組成；懸浮劑由水、可溶性纖維素、氫氧化鈉溶液和水玻璃反應(yīng)制得。合成方法是先制備懸浮劑，利用上述原料在反應(yīng)釜中合成新型水基燃煤助燃劑。該新型水基燃煤助燃劑能夠有效降低煤的著火溫度、燃盡溫度和相對燃盡時間，提高煤的燃燒率，提高爐溫、大幅度降低灰渣含碳率和大幅度提高鍋爐熱效率。該合成方法簡便易于操作，對設(shè)備和人員操作要求較低，能夠大范圍推廣使用。
【專利說明】一種新型水基燃煤助燃劑及其合成方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種新型水基燃煤助燃劑及其合成方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 中國是世界第一煤炭消費大國，也是世界上少數(shù)能源消耗以煤為主的國家。改革開放以來，我國經(jīng)濟快速發(fā)展，但單位GDP能耗高和由此導(dǎo)致的污染物排放強度大的問題日益制約著我國社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，為此，節(jié)能減排已成為各級政府的約束性考核指標(biāo)。作為重要的節(jié)能減排產(chǎn)品，燃煤助燃劑的開發(fā)和研究近十幾年來比較活躍，一些產(chǎn)品已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中使用；另外，隨著煤價的日益升高，從節(jié)能的商業(yè)角度考慮，燃煤助燃劑也日益得到商家和燃煤用戶的青睞?？梢哉f，燃煤助燃劑在節(jié)能減排、商業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的潛力。
[0004]目前國內(nèi)外對助燃劑的研究很多。但多數(shù)是注重于助燃劑對煤粉燃燒性能的研究。有學(xué)著如巨建濤、梁林旺、張朝暉等指出，隨著噴煤比的不斷提高，煤粉在高爐內(nèi)的燃燒條件惡化，燃燒率降低，煤焦置換比有所下降。同時，大量未燃煤粉和碳黑滯留在軟熔帶和滴落帶，降低了爐內(nèi)的透氣性和透液性，造成液泛現(xiàn)象提前出現(xiàn)，從而造成高爐下部礦料難行或懸料。為解決這些問題，就必須采取強化燃燒的措施，促使煤粉在高爐風(fēng)口區(qū)快速燃燒。降低煤粉的著火點和提高燃燒效率都有利于煤粉在短時間內(nèi)完全燃燒。為此，采取富氧噴煤和在煤粉中加入適量的助燃劑，可降低煤粉入爐的著火溫度，提高燃燒效率，降低高爐的入爐焦比。
[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有的燃煤燃燒率不高的問題進(jìn)行研發(fā)與設(shè)計，以獲取能夠很好的提高爐溫、大幅度降低灰渣含碳率和大幅度提高鍋爐熱效率的燃煤助燃劑，提高煤的燃燒率，并且能夠有效的降低環(huán)境污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題就在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種新型水基燃煤助燃劑及其合成方法，該新型水基燃煤助燃劑能夠有效降低煤的著火溫度、燃盡溫度和相對燃盡時間，提高煤的燃燒率，從而很好的提高爐溫、大幅度降低灰渣含碳率和大幅度提高鍋爐熱效率，起到節(jié)能減排的作用。該合成方法簡便易于操作，對設(shè)備和人員操作要求較低，能夠在較大范圍內(nèi)推廣使用。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明采用技術(shù)方案為:
一種新型水基燃煤助燃劑，按照重量份數(shù)計算，所述新型水基燃煤助燃劑由5~10份高錳酸鉀、3~8份氯酸鉀、8~12份的硼砂、5~10份二氧化錳、5~10份三氧化二鐵、45~55份懸浮劑和10~30份水組成；所述懸浮劑由水、可溶性纖維素、氫氧化鈉溶液和水玻璃反應(yīng)制得。[0008]為了使燃煤助燃劑取得最佳的助燃效果，提高燃煤燃燒效率，進(jìn)一步的，按照重量份數(shù)計算，新型水基燃煤助燃劑由7份高錳酸鉀、5份氯酸鉀、10份的硼砂、8份二氧化錳、8份三氧化二鐵、50份懸浮劑和12份水組成。
[0009]一種制備所述新型水基燃煤助燃劑的合成方法的步驟為:
第一步為制備懸浮劑:以使用675Kg水為比例，常溫下向反應(yīng)釜內(nèi)加入675kg水，以120轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度進(jìn)行攪拌，然后向反應(yīng)釜內(nèi)加入75kg可溶性纖維素，將反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)物加熱升溫至80°C ;然后向反應(yīng)釜內(nèi)緩慢加入200kg氫氧化鈉水溶液，加入速度為每分鐘20kg,氫氧化鈉水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%,氫氧化鈉水溶液添加完畢后于80°C恒溫反應(yīng)I小時后，再向反應(yīng)釜內(nèi)加入50kg水玻璃，在80°C反應(yīng)0.5小時后得到所述懸浮劑，水玻璃是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的硅酸鈉水溶液。
[0010]第二步為合成新型水基燃煤助燃劑:按重量份數(shù)計算，向反應(yīng)釜內(nèi)加入10~30份7jC,以120轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度進(jìn)行攪拌，將反應(yīng)釜升溫到60°C，然后向反應(yīng)釜內(nèi)加入8~12份硼砂；待硼砂溶解后再向反應(yīng)釜加入5~10份高錳酸鉀、3~8份氯酸鉀；待高錳酸鉀和氯酸鉀溶解后再向反應(yīng)釜內(nèi)加入45~55份懸浮劑，在60°C攪拌均勻后，向反應(yīng)釜內(nèi)加入5~10份二氧化錳和5~10份三氧化二鐵，在60°C攪拌0.5小時后制得所述新型水基燃煤助燃劑。
[0011]進(jìn)一步的，為了提高助燃劑的助燃效果，便于推廣本發(fā)明的合成方法，合成新型水基燃煤助燃劑的優(yōu)選方法為:
按重量份數(shù)計算，向反應(yīng)釜內(nèi)加入12份水，以120轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度進(jìn)行攪拌，將反應(yīng)釜升溫到60°C，然后向反應(yīng)釜內(nèi)加入10份硼砂；待硼砂溶解后再向反應(yīng)釜加入7份高錳酸鉀、5份氯酸鉀；待高錳酸鉀和氯酸鉀溶解后再向反應(yīng)釜內(nèi)加入50份懸浮劑，在60°C攪拌均勻后，向反應(yīng)釜內(nèi)加入8份二氧化錳和8份三氧化二鐵，在60°C攪拌0.5小時后制得所述新型水基燃煤助燃劑。
[0012]本發(fā)明所使用的無機固體原料的顆粒度要求在100~200目之間。
[0013]懸浮劑由水、可溶性纖維素、氫氧化鈉溶液和水玻璃反應(yīng)制得，其反應(yīng)過程原理為用氫氧化鈉將纖維素改性，增加粘度，然后加入水玻璃提高密度，使懸浮劑得懸浮能力大大提聞。
[0014]本發(fā)明的水基燃煤助燃劑由水溶和不溶的無機成分與水形成的一種懸浮液劑型，需要懸浮劑將水溶、不溶或難溶的成分分散到水中，形成均勻穩(wěn)定的粗懸浮體系，以保證產(chǎn)品的分散性和穩(wěn)定性。懸浮劑由水、可溶性纖維素、氫氧化鈉溶液和水玻璃制備，具有較佳的穩(wěn)定性，并且能夠高效溶解和分散高錳酸鉀、氯酸鉀、硼砂、二氧化錳、三氧化二鐵這些組分。
[0015]在煤中添加堿金屬、堿土金屬和過度金屬元素能起到催化反應(yīng)的作用，加速碳與氧的反應(yīng)過程，使碳的著火點提前，燃燒速率提高。其中堿金屬包括鉀鹽、鈉鹽；堿土金屬包括鎂鹽、鈣鹽、鍶鹽、鋇鹽；過度金屬包括釩、錳、銅、鐵、鎳、鉻等的化合物；過度金屬包括鑭、鈰、鐠等輕稀土的化合物。
[0016]KMnO4是燃煤最理想的氧化劑，它在不同溫度條件下分解出O2，促進(jìn)燃煤氧化反應(yīng)速度，而且其分解產(chǎn)生K2O和MnO2又是燃煤催化劑可進(jìn)一步激發(fā)煤中各組分的反應(yīng)活性，加速煤的燃燒過程。因此本發(fā)明除選用KMnO4氧化劑外，考慮到KMnO4價格因素，助燃劑中還添加氯酸鉀、硼砂(四硼酸鈉)、二氧化錳、三氧化二鐵作為組分，同時懸浮劑中的水玻璃(硅酸鈉水溶液)和氫氧化鈉溶液中也含有鈉離子，能夠起到助燃的作用，同時其組分的價格也相對較低，便于降低燃煤助燃劑的成本，提高其市場競爭力和節(jié)能減排效果。
[0017]在薪碳上撒鹽(NaCI)或澆鹽水可促進(jìn)薪碳的燃燒，顯然其機理是建立在Na元素對燃煤過程的催化作用上。堿金屬、堿土金屬、過渡及稀土元素的氧化物及其鹽添加劑對煤著火點延遲時間的影響均比較顯著。
[0018]本發(fā)明的燃煤助燃劑的組分中選擇含有Mn、Fe、Na、K元素的化合物作為催化劑: 一方面，這些催化劑在煤的燃燒過程中主要充當(dāng)了氧的活性載體促進(jìn)氧從氣相向碳表
面擴散，從而降低了固定碳表面的著火溫度，同時還促進(jìn)煤中揮發(fā)份的析出，提高了固定碳表面的活性，促進(jìn)氣-固相燃煤反應(yīng)的進(jìn)行；
另一方面，催化元素在提高燃煤揮發(fā)份產(chǎn)率的同時也在改變揮發(fā)份的成分裂解反應(yīng)，降低煤均相燃燒過程；
其次，堿金屬或其鹽類催化劑通過離子交換作用可加速煤本身的裂解反應(yīng)，使煤中腐殖酸、焦油和粗苯等揮發(fā)份易于分解，導(dǎo)致氣體和低分子量碳?xì)浠衔锂a(chǎn)生增加；
因此，本發(fā)明的燃煤助燃劑具有使煤炭的著火點溫度降低、著火延遲時間縮短、燃燒效率提高的催化效果。提高了燃煤的燃燒效率，減少了燃煤的使用量和環(huán)境污染程度。
[0019]本發(fā)明燃煤助燃劑產(chǎn)品的性能試驗如下:以下三個對比試驗的試驗條件為:使用鍋爐為35噸角管式蒸汽鍋爐，型號為GG-3.5/3.82-H，將助燃劑均勻噴灑在燃煤上，每噸噴灑量為15kg。
[0020]1、本發(fā)明助燃劑產(chǎn)品與市售燃煤助燃劑在常規(guī)情況下燃煤溫度對比結(jié)果見表1。
[0021]表1、本發(fā)明助燃劑與市售燃煤助燃劑在常規(guī)情況下燃煤溫度對比表。
【權(quán)利要求】
1.一種新型水基燃煤助燃劑，其特征在于，按照重量份數(shù)計算，所述新型水基燃煤助燃劑由5~10份高錳酸鉀、3~8份氯酸鉀、8~12份的硼砂、5~10份二氧化錳、5~10份三氧化二鐵、45~55份懸浮劑和10~30份水組成； 所述懸浮劑由水、可溶性纖維素、氫氧化鈉溶液和水玻璃反應(yīng)制得。
2.如權(quán)利要求1所述的新型水基燃煤助燃劑，其特征在于，按照重量份數(shù)計算，所述新型水基燃煤助燃劑由7份高錳酸鉀、5份氯酸鉀、10份的硼砂、8份二氧化錳、8份三氧化二鐵、50份懸浮劑和12份水組成。
3.一種用于制備如權(quán)利要求1所述的新型水基燃煤助燃劑的合成方法，其特征在于，該合成方法的步驟為: 制備懸浮劑:以使用675Kg水為比例，常溫下向反應(yīng)釜內(nèi)加入675kg水，以120轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度進(jìn)行攪拌，然后向反應(yīng)釜內(nèi)加入75kg可溶性纖維素，將反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)物加熱升溫至80°C;然后向反應(yīng)爸內(nèi)緩慢加入200kg氫氧化鈉水溶液,加入速度為每分鐘20kg,氫氧化鈉水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%,氫氧化鈉水溶液添加完畢后在80°C恒溫反應(yīng)I小時后,再向反應(yīng)釜內(nèi)加入50kg水玻璃，在80°C反應(yīng)0.5小時后得到所述懸浮劑，水玻璃是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的娃酸鈉水溶液； 合成新型水基燃煤助燃劑:按重量份數(shù)計算，向反應(yīng)釜內(nèi)加入10~30份水，以120轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度進(jìn)行攪拌，將反應(yīng)釜升溫到60°C，然后向反應(yīng)釜內(nèi)加入8~12份硼砂；待硼砂溶解后再向反應(yīng)釜加入5~10份高錳酸鉀、3~8份氯酸鉀；待高錳酸鉀和氯酸鉀溶解后再向反應(yīng)釜內(nèi)加入45~55份懸浮劑，在60°C攪拌均勻后，向反應(yīng)釜內(nèi)加入5~10份二氧化錳和5~10份三 氧化二鐵，在60°C攪拌0.5小時后制得所述新型水基燃煤助燃劑。
4.如權(quán)利要求3所述的新型水基燃煤助燃劑的合成方法，其特征在于，合成新型水基燃煤助燃劑的步驟為: 按重量份數(shù)計算，向反應(yīng)釜內(nèi)加入12份水，以120轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度進(jìn)行攪拌，將反應(yīng)釜升溫到60°C，然后向反應(yīng)釜內(nèi)加入10份硼砂；待硼砂溶解后再向反應(yīng)釜加入7份高錳酸鉀、5份氯酸鉀；待高錳酸鉀和氯酸鉀溶解后再向反應(yīng)釜內(nèi)加入50份懸浮劑，在60°C攪拌均勻后，向反應(yīng)釜內(nèi)加入8份二氧化錳和8份三氧化二鐵，在60°C攪拌0.5小時后制得所述新型水基燃煤助燃劑。
【文檔編號】C10L9/12GK103965986SQ201410231715
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】陳平, 米麗班, 霍加艾合買提, 馬江平, 王春江, 李濤, 邸聯(lián)合, 祁倩倩, 馬曉紅 申請人:新疆師范大學(xué)