專利名稱：由煤炭、水、油組成的油基三元混合燃料的制作方法
技術領域：
本發明屬于燃料，特別涉及一種由煤炭、水、油組成的油基三元混合燃料。
我國煤多油少，煤的開發利用在國民經濟發展中具有極其重要的戰略地位。八十年代興起的油煤漿、水煤漿燃料可用于燃油鍋爐中代油燃燒，因此引起了人們的普遍關注。但由于油煤漿、水煤漿這兩種煤漿所用煤的含灰量大、顆粒粗、燃燒時需改造燃燒鍋爐及鍋爐噴嘴，用戶深感不便，而且煤中所含的雜質在燃燒時對環境污染很大，所以用戶并不歡迎，嚴重影響了上述兩種煤漿的工業化推廣應用。
本發明的目的在于克服水煤漿、油煤漿代油燃燒時需改造燃燒鍋爐及鍋爐噴嘴，以及容易對環境造成污染的缺陷，提供一種經過精細加工的由煤炭、水、油組成的油基三元混合燃料。
本發明的油基三元混合燃料是由煤炭、水、燃油及分散劑和乳化劑組成，以重量百分比計的組成為，煤炭4-20％、燃油70-90％、水5-20％、分散劑0.5-5％和乳化劑0.5-5％。
所述的煤炭可以是精選煤、焦炭、焦油、炭黑、活性炭、木炭、煤煙或燈煙等；所述的煤炭的灰份小于1％，粒徑小于10微米。
所述的燃油可以是汽油、柴油、煤油、重油或渣油等。
所述的分散煤炭用的分散劑可以是離子型表面活性劑、或非離子型表面活性劑或兩者的混合體以及高聚物。
分散用的離子型表面活性劑是長鏈烷基苯基磺酸鈉、長鏈烷基硫酸鈉、長鏈烷基胺或長鏈烷基酸等，其中烷基(CH2)數為C12～C20。如十二烷基苯基磺酸鈉等。
分散用的非離子型表面活性劑是失水山梨醇脂肪酸酯或烷基聚氧乙烯衍生物等，其中烷基(CH2)數為C12～C20。失水山梨醇脂肪酸酯是Span60、Span65、Span80或Span85。
分散用的高聚物是聚乙烯醇、聚乙烯吡咯酮、聚甲基乙基醚、松香、松脂、瀝青、芳香類樹脂、氧化橡膠、硝化纖維素、醋酸纖維素、芐基纖維素、慢干性涂料、底漆、瓷漆、醇酸樹脂清漆或瀝青漆等等。
所述的水的乳化劑可以是離子型表面活性劑、或非離子型表面活性劑或是兩者的混合體。
乳化用的離子型表面活性劑是雙烷基琥珀酸磺酸酯或十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)。
乳化用的雙烷基琥珀酸磺酸酯是雙-2-乙基己基磺基琥珀酸鈉(AOT)。
乳化用的非離子型表面活性劑是烷基酚聚氧乙烯醚(TritonX)、聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚的加成物，其中烷基(CH2)數為C12～C20。
本發明的油基三元混合燃料的制備方法是，以重量百分比計在70-90％的燃油中加入0.5-5％的乳化劑，在高速攪拌下逐漸加入5-20％的水，形成乳狀液，在乳狀液中加入0.5-5％的分散劑，繼續高速攪拌逐漸加入4-20％的煤炭，繼續攪拌形成煤炭、水、油的均勻漿體，制成煤炭、水、油組成的油基三元混合燃料。
本發明的制備方法還可以是先在燃油中加入分散煤的分散劑，在高速攪拌下逐漸加入煤炭，然后再加入乳化劑，在高速攪拌下逐漸加入水，形成煤炭、水、油的均勻漿體，制成煤炭、水、油組成的油基三元混合燃料。
在本發明中采用煤炭、水、燃油三元混合燃料，這種燃料屬于一種互不相容的混合體系，因此在放置和運輸期間的分層與沉淀以及體系的流動性能是研究的難點，本發明通過控制各組份的相對含量、顆粒大小以及添加劑的選用、用量來控制上述性能，以來保證該三元體系的穩定性。本發明中由于在煤炭、燃油中加入了一部分水，并利用了水油混合爆炸以及燃燒時發生水煤氣反應等過程，使燃料的熱值和燃燒效率優于水煤漿。水油混合發生爆炸以及水煤氣反應的相關文獻請見Y.Kitamuna，Q，Hllan8，and T.TakahaShi；J.of Colloid andinterface，156，188-194，1993；張倩，《現代化工》，1995年第11期。
本發明的三元混合燃料，具有穩定性好、不分層、燃燒完全和無殘渣等特點，是一種清潔燃料，使用時無需改造燃燒鍋爐及鍋爐噴嘴。在本發明中，煤炭與水能生成水煤氣，所包含的微水滴在高溫下具有微爆炸性能，所含的水分能使燃燒更完全、更充分。以柴油三元體系為例，在消耗相當于1噸柴油熱值的該種三元燃料時可省100-300元，或者說可省去10-20％的柴油。此外，這種燃料中的水分能大大降低柴油所產生的污染，減少NOx釋出，對節省能源、降低污染、保護環境有著重大作用。通過在煤炭研究總院進行的熱值測定，證明這種三元混合燃料的熱值可以自由控制，可以滿足不同用途的需要。
下面結合附圖及實施例對本發明的技術方案作進一步說明。
圖1.本發明實施例5的流變曲線圖；圖2.本發明實施例8的流變曲線圖。
其中■.粘度值實施例1在710克的汽油中加入40克雙-2-乙基己基磺基琥珀酸鈉(AOT)，在高速攪拌下逐漸加入50克的水，形成乳狀液，在乳狀液中加入50克失山梨醇月桂酸脂(Span65)，繼續高速攪拌逐漸加入經過粉碎后粒度為10微米以下的煤粉150克，繼續攪拌成煤水油均勻漿體，最后得到的煤水油漿體流變性能近似于牛頓(Newton)型，切變速率為50秒-1，粘度為1000Pa.s，靜止一個月不發生油水分離和顆粒沉淀。
權利要求
1.一種由煤炭、水、油組成的油基三元混合燃料，其特征在于該油基三元混合燃料由煤炭、水、燃油及分散劑和乳化劑組成，以重量百分比計，煤炭4-20％、燃油70-90％、水5-20％、分散劑0.5-5％和乳化劑0.5-5％。
2.根據權利要求1所述的油基三元混合燃料，其特征在于所述的煤炭是精選煤、焦炭、焦油、炭黑、活性炭、木炭、煤煙或燈煙。
3.根據權利要求1或2所述的油基三元混合燃料，其特征在于所述的煤炭的灰份小于1％，粒徑小于10微米。
4.根據權利要求1所述的油基三元混合燃料，其特征在于所述的燃油是汽油、柴油、煤油、重油或渣油。
5.根據權利要求1所述的油基三元混合燃料，其特征在于所述的分散劑是離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑、離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑的混合物、高聚物、離子型表面活性劑和高聚物的混合物或非離子型表面活性劑和高聚物的混合物。
6.根據權利要求5所述的油基三元混合燃料，其特征在于所述的非離子型表面活性劑是失水山梨醇脂肪酸酯或烷基聚氧乙烯衍生物，其中烷基數為C12～C20。
7.根據權利要求5所述的油基三元混合燃料，其特征在于所述的離子型表面活性劑是長鏈烷基苯基磺酸鈉、長鏈烷基硫酸鈉、長鏈烷基胺或長鏈烷基酸，其中烷基數為C12～C20。
8.根據權利要求5所述的油基三元混合燃料，其特征在于所述的高聚物是聚乙烯醇、聚乙烯吡咯酮、聚甲基乙基醚、松香、松脂、瀝青、芳香類樹脂、氧化橡膠、硝化纖維素、醋酸纖維素、芐基纖維素、慢干性涂料、底漆、瓷漆、醇酸樹脂清漆或瀝青漆。
9.根據權利要求1所述的油基三元混合燃料，其特征在于所述的乳化劑是離子型乳化劑、非離子型乳化劑或是兩者的混合物。
10.根據權利要求9所述的油基三元混合燃料，其特征在于所述的離子型乳化劑是雙烷基琥珀酸磺酸酯或十六烷基三甲基溴化銨。
11.根據權利要求10所述的油基三元混合燃料，其特征在于所述的雙烷基琥珀酸磺酸酯是雙-2-乙基己基磺基琥珀酸鈉。
12.根據權利要求9所述的油基三元混合燃料，其特征在于所述的非離子型乳化劑是烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯醚或聚氧丙烯醚的加成物，其中烷基數為C12～C20。
全文摘要
本發明屬于燃料,特別涉及一種由煤炭、水、油組成的油基三元混合燃料。其特征在于由煤炭、水、燃油及分散劑和乳化劑組成,以重量百分比計,煤炭4－20%、燃油70－90%、水5－20%、分散劑0.5－5%和乳化劑0.5－5%。本發明的三元混合燃料,具有穩定性好、不分層、燃燒完全和無殘渣等特點,是一種清潔燃料,使用時無需改造燃燒鍋爐及鍋爐噴嘴。
文檔編號C10L1/32GK1354227SQ0013266
公開日2002年6月19日 申請日期2000年11月20日 優先權日2000年11月20日
發明者榮惠林, 江龍, 李興長 申請人:中國科學院理化技術研究所