本發(fā)明屬于煤粉燃燒技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種具有優(yōu)良燃燒性能的煤粉配方及其制備方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)自然資源的基本特點(diǎn)是富煤、貧油、少氣，這就決定了煤炭在一次能源中不可或缺的重要地位。我國(guó)煤炭的儲(chǔ)量占世界儲(chǔ)量的11.60％，煤炭資源總量為5.6萬(wàn)億噸，其中已探明儲(chǔ)量為1萬(wàn)億噸，到目前為止，我國(guó)是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。改革開(kāi)放三十多年來(lái)，在我國(guó)工業(yè)的快速崛起、工業(yè)的快速發(fā)展過(guò)程中，煤炭作為主要的能源起到了舉足輕重的作用。

然而，煤炭資源的利用前景卻頗為令人憂(yōu)心。從開(kāi)采方面看，我國(guó)煤炭資源在開(kāi)采規(guī)模、采煤方法、技術(shù)裝備水平上的差別，使得煤炭資源的回收水平差異較大，開(kāi)采技術(shù)落后的小型煤礦數(shù)量較大，使得我國(guó)的煤炭開(kāi)采技術(shù)水平整體偏低。有些企業(yè)采用一次采全高的方法，只采中間一層，頂?shù)酌罕粡U棄，采一丟四；一些小型煤炭企業(yè)采煤方法落后，對(duì)煤炭的回采率有的甚至不到30％，造成了資源的極大浪費(fèi)。從使用方面看，煤燃燒生成的污染物NOx等造成的環(huán)境污染問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重，嚴(yán)重地威脅著人類(lèi)的健康，主要表現(xiàn)為酸雨和光化學(xué)煙霧，已經(jīng)嚴(yán)重地影響到人類(lèi)的生活和發(fā)展。

因此，提高煤粉燃燒效率、降低燃燒污染物排放對(duì)于我國(guó)煤資源的利用尤其重要。現(xiàn)有技術(shù)中提高煤粉的燃燒效率，降低燃燒污染的手段有很多，如改變燒嘴的類(lèi)型，但是這種方法需要對(duì)現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行改造，消耗成本并且影響生產(chǎn)，操作復(fù)雜，不適于工業(yè)應(yīng)用。煤粉添加劑的應(yīng)用是在不改變煤燃燒設(shè)備的前提下，依照煤燃燒的化學(xué)反應(yīng)原理，用添加少量添加劑的方法來(lái)改善煤粉的燃燒性能，達(dá)到提高煤粉燃燒效率和降低污染物含量的目的。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)很多研究者開(kāi)始廣泛研究添加各種添加劑對(duì)煤粉燃燒性能的影響，并取得了一定的成果。

如，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?01110100569.1的申請(qǐng)案公開(kāi)了一種煤炭燃燒改性催化添加劑，該申請(qǐng)案的煤炭燃燒改性催化添加劑由硝酸稀土10-15％、銅及其化合物10-15％、鐵及其化合物8-10％、鎂及其化合物35-52％和無(wú)機(jī)鹽20-25％組成，其所用無(wú)機(jī)鹽為硝酸鉀、硝酸鈉中的一種或二種。通過(guò)向煤粉中添加該申請(qǐng)案的添加劑在一定程度上能夠提高煤粉的燃燒效率，有利于實(shí)現(xiàn)節(jié)煤減排的效果。

又如，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?00910231034.0的申請(qǐng)案公開(kāi)了一種燃煤添加劑及其制備方法， 該申請(qǐng)案的燃煤添加劑的質(zhì)量組成為：煤渣改良劑5～13份、助燃劑6～19份、固硫劑10～25份、催化劑4～10份；其中，所述煤渣改良劑由氯化鎂和硫酸鈉組成，所述助燃劑由硝酸鉀、高錳酸鉀和氯酸鈉組成，所述固硫劑由乙醇胺、異丙醇胺和氫氧化鈣組成，所述催化劑為硝酸鈰。該申請(qǐng)案通過(guò)多種組分的配合從而能夠同時(shí)兼有催化助燃、減少污染物排放和保持設(shè)備清潔的三重作用，且添加劑的添加量相對(duì)較少。

但現(xiàn)有煤粉燃燒用添加劑的組分配方大多相對(duì)復(fù)雜，成本較高，且其對(duì)煤粉燃燒性能的改善仍有待進(jìn)一步提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有煤粉添加劑的組分配方相對(duì)復(fù)雜、成本高，且煤粉的燃燒性能有待進(jìn)一步提高的不足，提供了一種具有優(yōu)良燃燒性能的煤粉配方及其制備方法。采用本發(fā)明的技術(shù)方案能夠有效提高煤粉燃燒效率，同時(shí)降低NOx及SO₂污染物的排放，且其工藝配方簡(jiǎn)單，成本低，有利于工業(yè)推廣應(yīng)用。

2.技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的一種具有優(yōu)良燃燒性能的煤粉配方，其是通過(guò)向煤粉中添加一定量的海鹽作為添加劑制備而成的，其中，所述海鹽與煤粉的混合質(zhì)量比例為2:100～5:100。

更進(jìn)一步的，所述的煤粉為由天然煤粉礦石經(jīng)粉碎研磨后，使用目數(shù)為200目的篩網(wǎng)篩分后獲得的粒徑小于74μm的煤粉顆粒。

更進(jìn)一步的，所述的海鹽包括如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分：Cl元素：50-55％；Na元素：15-20％；S元素：＜3％；F元素：5-8；Mg元素：5-8；Ca元素：4-6；Al元素：＜3％

更進(jìn)一步的，所述的海鹽為由海水直接經(jīng)除雜處理后獲得或采用市售海鹽。

更進(jìn)一步的，所述海鹽與煤粉的混合質(zhì)量比例為4:100～5:100。

更進(jìn)一步的，所述海鹽與煤粉的混合質(zhì)量比例為4:100。

本發(fā)明的一種具有優(yōu)良燃燒性能的煤粉的制備方法，其步驟為：將所述的海鹽溶于去離子水中，經(jīng)過(guò)濾處理后與煤粉按照質(zhì)量比混合，然后于水浴條件下對(duì)混合液進(jìn)行攪拌，使其充分混合，隨后置于烘箱中烘干，即得本發(fā)明的煤粉。

更進(jìn)一步的，所述水浴的溫度為40～60℃，且將混合液在水浴條件下進(jìn)行攪拌1～2h。

更進(jìn)一步的，所述烘箱溫度為100～110℃，烘干處理時(shí)間為2～3h。

3.有益效果

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著效果：

(1)本發(fā)明的一種具有優(yōu)良燃燒性能的煤粉配方，是通過(guò)向煤粉中添加特定含量的海鹽作為添加劑制備而成的，從而可以有效促進(jìn)揮發(fā)分的析出與煤粉的燃燒，使煤粉的燃盡溫度及最大失重溫度均有所提前，煤粉的著火點(diǎn)也得到了有效的降低，催化劑效果明顯。同時(shí)，本發(fā)明通過(guò)海鹽的添加還能夠顯著減少燃料氮向NO的轉(zhuǎn)化及SO₂的排放量，并減短污染物的生成時(shí)間。

(2)本發(fā)明的一種具有優(yōu)良燃燒性能的煤粉配方，通過(guò)選擇特定的海鹽種類(lèi)，并將海鹽與煤粉的混合比例進(jìn)一步優(yōu)化為4:100～5:100，從而可以使煤粉的燃燒效率等燃燒性能的改善與煤粉燃燒污染物的排放量之間實(shí)現(xiàn)最佳配合，在保證顯著提高煤粉燃燒效率、降低其著火點(diǎn)的基礎(chǔ)上，具有綜合最佳的NO_x與SO₂脫除效果。

(3)本發(fā)明的一種具有優(yōu)良燃燒性能的煤粉配方，其添加劑海鹽可通過(guò)將海水進(jìn)行簡(jiǎn)單的除雜處理之后獲得，來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，有廣泛的應(yīng)用前景，同時(shí)也可直接使用市場(chǎng)上的海鹽。

(4)本發(fā)明的一種具有優(yōu)良燃燒性能的煤粉的制備方法，通過(guò)向煤粉中添加特定比例的海鹽制備而成，其配方組成及制備工藝簡(jiǎn)單，成本較低，且能夠有效提高煤粉的燃燒性能，降低燃燒污染物的排放量。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明中海鹽與煤粉按不同比例混合后煤粉燃燒的著火點(diǎn)變化關(guān)系圖；

圖2是海鹽與煤粉按不同比例混合后煤粉燃燒的SO₂的累計(jì)排放量關(guān)系圖；

圖3為海鹽與煤粉按不同比例混合后煤粉燃燒的NO_x的累計(jì)排放量關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的一種具有優(yōu)良燃燒性能的煤粉配方，其是通過(guò)向煤粉中添加一定量的海鹽作為添加劑制備而成的，其中，所述的煤粉為由天然煤粉礦石經(jīng)粉碎研磨后，使用目數(shù)為200目的篩網(wǎng)篩分后獲得的粒徑小于74μm的煤粉顆粒，海鹽與煤粉的混合質(zhì)量比例為2:100～5:100，更優(yōu)選為4:100～5:100，其最佳混合比例為4:100。本發(fā)明中的海鹽由海水直接經(jīng)除雜處理后獲得，也可采用市售海鹽，其主要包括如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分：Cl元素：50-55％；Na元素：15-20％；S元素：＜3％；F元素：5-8；Mg元素：5-8；Ca元素：4-6；Al元素：＜3％

針對(duì)現(xiàn)有煤粉燃燒性能相對(duì)較差，其燃燒污染物的排放量較大的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)研究者展開(kāi)了大量實(shí)驗(yàn)研究，并且得到了許多煤粉添加劑的配方。采用現(xiàn)有煤粉添加劑雖然能在一定程度上提高煤粉的燃燒效率，但其組分配方和制備工藝相對(duì)復(fù)雜，成本較高，且其對(duì)煤粉燃燒性能的改善能力有待進(jìn)一步提高，這也是影響煤粉添加劑推廣應(yīng)用的主要問(wèn)題。發(fā)明人結(jié)合煤粉燃燒過(guò)程的理論分析，并通過(guò)長(zhǎng)期大量的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)向煤粉中加入一定含量的 海鹽作為添加劑，從而可以有效促進(jìn)揮發(fā)分的析出與煤粉的燃燒，使煤粉的燃盡溫度及最大失重溫度均有所提前，煤粉的著火點(diǎn)也得到了有效降低，這可能是由于海鹽中的金屬元素在煤粉燃燒過(guò)程中充當(dāng)了氧的活性載體，在供電子效應(yīng)下，將氧傳遞到碳表面，從而促進(jìn)了煤粉的燃燒。同時(shí)，本發(fā)明通過(guò)海鹽的添加還能夠顯著減少燃料氮向NO的轉(zhuǎn)化及SO₂的排放量，并減短污染物的生成時(shí)間，從而降低煤粉燃燒污染物的排放量。

但需要說(shuō)明的是，發(fā)明人在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，海鹽的添加量對(duì)于煤粉的燃燒性能至關(guān)重要，當(dāng)海鹽添加量過(guò)少時(shí)，其對(duì)煤粉燃燒性能的改善作用相對(duì)較小，但當(dāng)海鹽的添加量過(guò)多時(shí)，海鹽中的一部分Na易覆蓋在部分碳表面上，阻塞部分氣孔，加大了氧擴(kuò)散的阻力，阻礙煤的燃燒，從而減小了體系的表觀活化能，提高了反應(yīng)速率，使催化著火的作用減弱，進(jìn)而不能進(jìn)一步降低煤粉的著火溫度，甚至使著火溫度有所提高。海鹽添加量過(guò)多時(shí)還會(huì)降低燃煤污染物NO_x的脫除率，且易發(fā)生結(jié)焦粘結(jié)現(xiàn)象，存在堵塞碳?？紫兜奈：?。同時(shí)發(fā)明人在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)海鹽添加量過(guò)多時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致燃燒過(guò)程中產(chǎn)生一些難熔物，這些難熔物在升高到900℃甚至更高溫度時(shí)才會(huì)消失，從而影響煤粉的燃燒性能。發(fā)明人通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究對(duì)海鹽的添加量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，當(dāng)海鹽與煤粉的混合質(zhì)量比例為2:100～5:100，可以在有效提高煤粉燃燒性能的基礎(chǔ)上同時(shí)降低燃煤污染物NO_x及SO₂的排放量，尤其當(dāng)海鹽與煤粉的混合質(zhì)量比例為4:100～5:100時(shí)，可以使煤粉的燃燒性能、NO_x的排放及SO₂的排放三者之間實(shí)現(xiàn)最佳配合，這也是本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)。

本發(fā)明的上述具有優(yōu)良燃燒性能的煤粉的制備方法，其步驟為：將所述的海鹽溶于去離子水中，經(jīng)過(guò)濾處理后與煤粉按照質(zhì)量比混合，然后于40-60℃水浴條件下對(duì)混合液進(jìn)行攪拌，使其充分混合，隨后置于烘箱中于100～110℃烘干2～3h，即得本發(fā)明的煤粉。由于本發(fā)明中的海鹽可直接由海水經(jīng)除雜處理后獲得，來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，且制備工藝簡(jiǎn)單，操作要求低，便于工業(yè)推廣應(yīng)用，這對(duì)于我國(guó)煤粉資源的充分利用具有重大的意義，解決了現(xiàn)有煤粉添加劑的組分配方較為復(fù)雜、成本高的不足，且同時(shí)能有效保證煤粉的燃燒性能。

具體的，本發(fā)明通過(guò)海鹽中各金屬元素的相互配合作用可以有效促進(jìn)煤粉的揮發(fā)分的析出以及著火溫度的降低，同時(shí)具有增加煤粉顆?？讖降淖饔?，使煤粉顆粒內(nèi)孔面積得到增大，煤粉比表面積相應(yīng)變大，孔徑通暢，與氧化劑接觸更加充分，達(dá)到了燃燒時(shí)降低著火溫度的作用。此外，通過(guò)控制合適的海鹽添加量，可以有效保證煤粉燃燒性能得到有效改善的基礎(chǔ)上，具有最佳配合的NO_x及SO₂脫除效果，且能夠有效防止結(jié)焦粘結(jié)現(xiàn)象的發(fā)生及燃燒過(guò)程中難熔物的產(chǎn)生。

為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，現(xiàn)結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

本實(shí)例的一種具有優(yōu)良燃燒性能的煤粉的制備方法，將天然煤礦石利用磨煤機(jī)粉碎研磨，用目數(shù)為200目的篩網(wǎng)篩分后獲得的粒徑小于74μm的煤粉顆粒，分別稱(chēng)量0.02g海鹽與2g煤粉(質(zhì)量比為1:100)，將海鹽溶于去離子水，過(guò)濾處理后與煤粉混合，在40℃水浴中對(duì)混合液攪拌1h，充分混合后，放入烘箱中烘干，設(shè)置烘箱溫度為100℃，2h后拿出即可獲得所需的煤粉。本實(shí)施例中煤粉的化學(xué)元素分析及工業(yè)分析結(jié)果如下表1所示，所用海鹽為由海水直接經(jīng)除雜處理后獲得，其包括如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分：Cl元素：55％；Na元素：15％；S元素：2.5％；F元素：5％；Mg元素：8％；Ca元素：6％；Al元素：2％。

表1本實(shí)施例中煤粉的元素分析及工業(yè)分析結(jié)果

實(shí)施例2

本實(shí)例的一種具有優(yōu)良燃燒性能的煤粉的制備方法，將天然煤礦石利用磨煤機(jī)粉碎研磨，用目數(shù)為200目的篩網(wǎng)篩分后獲得的粒徑小于74μm的煤粉顆粒，分別稱(chēng)量0.04g海鹽與2g煤粉(質(zhì)量比為2:100)，將海鹽溶于去離子水，過(guò)濾處理后與煤粉混合，在55℃水浴中對(duì)混合液攪拌1.5h，充分混合后，放入烘箱中烘干，設(shè)置烘箱溫度為107℃，2h后拿出即可獲得所需的煤粉。本實(shí)施例中所用煤粉的化學(xué)元素分析及工業(yè)分析結(jié)果同實(shí)施例1，所用海鹽為由海水直接經(jīng)除雜處理后獲得，其包括如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分：Cl元素：53％；Na元素：20％；S元素：2.3％；F元素：6％；Mg元素：5％；Ca元素：5％；Al元素：2.7％。

實(shí)施例3

本實(shí)例的一種具有優(yōu)良燃燒性能的煤粉的制備方法，將天然煤礦石利用磨煤機(jī)粉碎研磨，用目數(shù)為200目的篩網(wǎng)篩分后獲得的粒徑小于74μm的煤粉顆粒，分別稱(chēng)量0.06g海鹽與2g煤粉(質(zhì)量比為3:100)，將海鹽溶于去離子水，過(guò)濾處理后與煤粉混合，在60℃水浴中對(duì)混合液攪拌2h，充分混合后，放入烘箱中烘干，設(shè)置烘箱溫度為100℃，2h后拿出即可獲得所需的煤粉。本實(shí)施例中所用煤粉的化學(xué)元素分析及工業(yè)分析結(jié)果同實(shí)施例1，所用海鹽為由海水直接經(jīng)除雜處理后獲得，其包括如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分：Cl元素：54％；Na元素：17％；S元素：2.85％；F元素：6.87％；Mg元素：6.8％；Ca元素：4％；Al元素：1.6％。

實(shí)施例4

本實(shí)施例的一種具有優(yōu)良燃燒性能的煤粉的制備方法，其制備步驟與實(shí)施例1基本相同， 不同之處在于，海鹽與煤粉的質(zhì)量比例為4:100，分別稱(chēng)量0.08g海鹽和2g煤粉；水浴攪拌時(shí)間為1.5h，設(shè)置烘箱溫度為105℃，干燥時(shí)間為2.5h。本實(shí)施例中所用煤粉的化學(xué)元素分析及工業(yè)分析結(jié)果同實(shí)施例1，所用海鹽為美國(guó)珊瑚礁精裝海鹽，其包括如下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分：Cl元素：50.81％；Na元素：18.51％；S元素：2.99％；F元素：7.99；Mg元素：6.32；Ca元素：4.25；Al元素：1.32％。發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)海鹽與煤粉的質(zhì)量比例為4:100，且所用海鹽為本實(shí)施例中的美國(guó)珊瑚礁精裝海鹽時(shí)，所得煤粉的燃燒性能、NO_x的脫除效果及SO₂的脫除效果實(shí)現(xiàn)最佳配合。

實(shí)施例5

本實(shí)施例的一種具有優(yōu)良燃燒性能的煤粉的制備方法，其制備步驟與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于，海鹽和煤粉的質(zhì)量比例為5:100，分別稱(chēng)量0.1g海鹽和2g煤粉；水浴攪拌2h，設(shè)置烘箱溫度為110℃，干燥時(shí)間為3h，本實(shí)施例中所用煤粉的化學(xué)元素分析及工業(yè)分析結(jié)果同實(shí)施例1，所用海鹽組分與實(shí)施例3相同。

將本發(fā)明實(shí)施例1-實(shí)施例5中制備所得煤粉與未添加海鹽的煤粉在相同條件下進(jìn)行燃燒測(cè)試，并對(duì)煤粉的燃燒性能及污染物排放量進(jìn)行測(cè)試比較，結(jié)果如圖1-圖3所示。其中，采用熱分析儀(NETZSCH-STA 449C)對(duì)煤粉的燃燒性能分別進(jìn)行研究，實(shí)驗(yàn)條件為：實(shí)驗(yàn)條件為：溫度范圍30-1000℃，實(shí)驗(yàn)氣體為空氣，升溫速率為15K/min，樣品質(zhì)量為9-12mg。由圖1-圖3可以看出，通過(guò)向煤粉中添加特定含量的海鹽作為添加劑，可以顯著提高煤粉的燃燒特性、降低煤粉的燃燒點(diǎn)，同時(shí)能夠有效降低煤粉燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的NO_x和SO₂，且其原料組成及制備工藝簡(jiǎn)單，成本較低，利于推廣應(yīng)用。其中，當(dāng)海鹽與煤粉的質(zhì)量比為4:100～5:100時(shí)效果最好。