本發明屬于煤炭燃燒添加劑技術領域,具體是一種節煤劑。
背景技術:
煤炭是我國一項主要的能源和化工原料之一,尤其是作為能源,是現代工業中應用最普遍的能源原料。然而,隨著地球上煤炭資源的儲備越來越少,煤炭的價格越來越高,國家及相關部門對煤炭燃燒排煙的要求越來越嚴格,如何提高煤炭的利用率,減少其帶來的污染就成了一項重要的世界課題。按照現在的研究方向,節煤劑能有效的解決這些問題,然而現有的節煤劑只是初具雛形,效果不明顯,而且存在著添加量大、污染環境、格林黑度不達標的問題,遠遠沒有達到期望的效果。
技術實現要素:
本發明為了解決現有節煤劑效果不明顯,而且存在著添加量大、污染環境、格林黑度不達標的問題,提供一種節煤劑。
本發明采取以下技術方案:一種節煤劑,包括助燃劑、混合型強氧化劑、分散劑、催化劑和復合固硫劑,其各組分的質量份為:助燃劑44-52份,氧化劑56-82份,分散劑36-52份,催化劑4-10份,復合固硫劑30-50份。
其中,氧化劑包括高錳酸鉀、氯酸鉀、重鉻酸鉀和次氯酸鈉,其各組分的質量份數比值,高錳酸鉀:氯酸鉀:重鉻酸鉀:次氯酸鈉,為20-25:15-20:30-35:20-30。
其中,復合固硫劑包括碳酸鈉、氫氧化鈉、氧化鈣和碳酸鉀,其各組分的質量份數比值,碳酸鈉:氫氧化鈉:氧化鈣:碳酸鉀,為5-10:5-15:5-25:10-20。
其中,催化劑為三氯化鈦、硫酸鎳和硝酸鈰,其可以為上述的一種或幾種的混合物,當其為三者的混合物時,其各組分的質量份為:三氯化鈦25-35份,硫酸鎳30-40份,硝酸鈰25-35份。
其中,還含有總質量為10-15份的高嶺土、膨脹珍珠巖和改性白云石的混合物,其各組分的質量份數比值,高嶺土:膨脹珍珠巖:改性白云石,為3-8:5-10:10-15。
其中,還含有總質量份為10-20份的順丁烯二酸、丙烯酸硬脂酸酯和十八烷酸的混合物,其各組分的質量份數比值,順丁烯二酸:丙烯酸硬脂酸酯:十八烷酸,為15-30:20-25:10-20。
改性白云石由以下步驟制得:
1)將白云石加入18%濃度的次氯酸溶液中,攪拌2小時后過濾,用蒸餾水反復洗滌濾餅,烘干后得到漂白白云石;
2)將步驟1所得漂白白云石過80目篩后得到白云石微粉,將重量比為1:10的白云石微粉和蒸餾水一起加入瑪瑙球磨罐中,再將50個直徑為5μm的氧化鋯磨球加入瑪瑙球磨罐中,蓋緊蓋子后將瑪瑙球磨罐放入球磨機頻率為100Hz條件下球磨24小時,取出后置于鼓風干燥機中120℃下干燥至絕干,研磨后過200目篩得到平均粒徑為4-6μm的白云石粉;
3)將步驟2所得白云石粉加入10倍重量的無水乙醇中,超聲攪拌1小時后加入氨水溶液,調節ph值為7,得到白云石粉溶液,將正硅酸乙酯加入10倍重量的無水乙醇中,攪拌至混合均勻后加入白云石粉溶液中,加熱至90℃恒溫攪拌5小時,取出后離心分離,用丙酮反復洗滌濾餅,干燥后研磨,過100目篩后得到納米二氧化硅包覆白云石粉;
4)將硅烷偶聯劑、步驟3所得納米二氧化硅包覆白云石粉加入高混機,120℃下攪拌60分鐘,自然冷卻至室溫,研磨后過100目篩,得到改性白云石粉。
根據煤的燃燒原理;在煤的燃燒過程中,加入特殊的催化劑,助燃劑等多種物質,產生催化、活化,從而提高煤的燃燒強度,并能在高溫條件下對煤中的水進行催化分解,生成甲烷、氫氣和氧氣,其化學反應如下:
C+CO2=CO+H2-131千焦 (1)
C+O2=CO2+393千焦 (2)
CO2+3H2=CH4+H2O+250千焦 (3)
甲烷是高能量燃料,發熱值非常高,氫氣燃燒的熱量是汽油的三倍;氧氣助燃,使可燃氣體劇烈燃燒。由反應式可知整個過程是從吸熱→放熱。加入脫硫催化劑可使燃煤中的二氧化硫等有害氣體,生成鹽類固體物質,隨爐碴排出。
高錳酸鉀、氯酸鉀和高氯酸鉀混合使用,在高溫下能與燃煤中二氧化硫、二氧化氮等有害氣體發生反應生成硫酸鹽。而且這些物料還具有氧化、催化功能,能將燃煤中的金屬礦物質催化分解與二氧化硫生成鹽類固體物質。所有鹽類固化物隨爐碴排出,從而達到固硫、降污作用。
本發明環保節煤劑的各組分之間相互配合,由于各組分及其比例的優化調節,使得該節煤劑具有優異的燃燒效率。將煤炭燃燒過程中產生的煙氣變成煤氣,與煤炭共同燃燒,使火焰巨增,極大的增加了火焰長度、燃燒密度、燃燒面積,從而提高了鍋爐的效率,節省大量煤炭,并且減少了大量煙塵與有害氣體(SO2、NO2)的排放,起到了節約能源有環保的雙重效果。
與現有技術相比,本發明制備的節煤劑可以改善爐體燃燒條件,增強煤層透氣性,使煤充分燃燒,提高燃煤熱效率,降低煙塵排放量,改善熱傳導效率,固硫降煙,降低CO、SO2等的排放,減少環境污染,從而達到助燃、固硫、節能、脫硫的目的,可以節煤10%—20%,提高火力20%以上,降硫25—70%。
具體實施方式
改性白云石由以下步驟制得:
1)將白云石加入18%濃度的次氯酸溶液中,攪拌2小時后過濾,用蒸餾水反復洗滌濾餅,烘干后得到漂白白云石;
2)將步驟1所得漂白白云石過80目篩后得到白云石微粉,將重量比為1:10的白云石微粉和蒸餾水一起加入瑪瑙球磨罐中,再將50個直徑為5μm的氧化鋯磨球加入瑪瑙球磨罐中,蓋緊蓋子后將瑪瑙球磨罐放入球磨機頻率為100Hz條件下球磨24小時,取出后置于鼓風干燥機中120℃下干燥至絕干,研磨后過200目篩得到平均粒徑為4-6μm的白云石粉;
3)將步驟2所得白云石粉加入10倍重量的無水乙醇中,超聲攪拌1小時后加入氨水溶液,調節ph值為7,得到白云石粉溶液,將正硅酸乙酯加入10倍重量的無水乙醇中,攪拌至混合均勻后加入白云石粉溶液中,加熱至90℃恒溫攪拌5小時,取出后離心分離,用丙酮反復洗滌濾餅,干燥后研磨,過100目篩后得到納米二氧化硅包覆白云石粉;
4)將硅烷偶聯劑、步驟3所得納米二氧化硅包覆白云石粉加入高混機,120℃下攪拌60分鐘,自然冷卻至室溫,研磨后過100目篩,得到改性白云石粉。
實施例1
節煤劑組分按照質量份比為助燃劑、混合型強氧化劑、分散劑、催化劑和復合固硫劑,其各組分的質量份為:助燃劑44份,氧化劑56份,分散劑36份,催化劑4份,復合固硫劑30份。
其中,氧化劑包括高錳酸鉀、氯酸鉀、重鉻酸鉀和次氯酸鈉,其各組分的質量份數比值,高錳酸鉀:氯酸鉀:重鉻酸鉀:次氯酸鈉,為20:15:30:20。
其中,復合固硫劑包括碳酸鈉、氫氧化鈉、氧化鈣和碳酸鉀,其各組分的質量份數比值,碳酸鈉:氫氧化鈉:氧化鈣:碳酸鉀,為5:5:5:10。
其中,催化劑為三氯化鈦、硫酸鎳和硝酸鈰,其可以為上述的一種或幾種的混合物,當其為三者的混合物時,其各組分的質量份為:三氯化鈦25份,硫酸鎳30份,硝酸鈰25份。
其中,還含有總質量為10份的高嶺土、膨脹珍珠巖和改性白云石的混合物,其各組分的質量份數比值,高嶺土:膨脹珍珠巖:改性白云石,為3:5:10。
其中,還含有總質量份為10份的順丁烯二酸、丙烯酸硬脂酸酯和十八烷酸的混合物,其各組分的質量份數比值,順丁烯二酸:丙烯酸硬脂酸酯:十八烷酸,為15:20:10。
所有物料加水稀釋,混入煤炭中。
與不加節煤劑的煤炭相比較,灰渣含碳量由20.65%降至15.36%,有害氣體減少50%以上,林格曼黑度小于1級,節煤率17.2%。
實施例2
一種節煤劑,包括助燃劑、混合型強氧化劑、分散劑、催化劑和復合固硫劑,其各組分的質量份為:助燃劑48份,氧化劑60份,分散劑43份,催化劑7份,復合固硫劑40份。
其中,氧化劑包括高錳酸鉀、氯酸鉀、重鉻酸鉀和次氯酸鈉,其各組分的質量份數比值,高錳酸鉀:氯酸鉀:重鉻酸鉀:次氯酸鈉,為22:18:33:25。
其中,復合固硫劑包括碳酸鈉、氫氧化鈉、氧化鈣和碳酸鉀,其各組分的質量份數比值,碳酸鈉:氫氧化鈉:氧化鈣:碳酸鉀,為8:10:14:15。
其中,催化劑為三氯化鈦。
其中,還含有總質量為13份的高嶺土、膨脹珍珠巖和改性白云石的混合物,其各組分的質量份數比值,高嶺土:膨脹珍珠巖:改性白云石,為5:7:13。
其中,還含有總質量份為15份的順丁烯二酸、丙烯酸硬脂酸酯和十八烷酸的混合物,其各組分的質量份數比值,順丁烯二酸:丙烯酸硬脂酸酯:十八烷酸,為18:22:14。
所有物料加水稀釋,混入煤炭中。
與不加節煤劑的煤炭相比較,灰渣含碳量由19.43%降至13.58%,有害氣體減少45%以上,林格曼黑度小于1級,節煤率14.6%。
實施例3
一種節煤劑,包括助燃劑、混合型強氧化劑、分散劑、催化劑和復合固硫劑,其各組分的質量份為:助燃劑52份,氧化劑82份,分散劑52份,催化劑10份,復合固硫劑50份。
其中,氧化劑包括高錳酸鉀、氯酸鉀、重鉻酸鉀和次氯酸鈉,其各組分的質量份數比值,高錳酸鉀:氯酸鉀:重鉻酸鉀:次氯酸鈉,為25:20:35:30。
其中,復合固硫劑包括碳酸鈉、氫氧化鈉、氧化鈣和碳酸鉀,其各組分的質量份數比值,碳酸鈉:氫氧化鈉:氧化鈣:碳酸鉀,為10:15:25:20。
其中,催化劑為三氯化鈦和硝酸鈰。
其中,還含有總質量為15份的高嶺土、膨脹珍珠巖和改性白云石的混合物,其各組分的質量份數比值,高嶺土:膨脹珍珠巖:改性白云石,為8:10:15。
其中,還含有總質量份為20份的順丁烯二酸、丙烯酸硬脂酸酯和十八烷酸的混合物,其各組分的質量份數比值,順丁烯二酸:丙烯酸硬脂酸酯:十八烷酸,為30:25:20。
所有物料加水稀釋,混入煤炭中。
與不加節煤劑的煤炭相比較,灰渣含碳量由19.43%降至14.36%,有害氣體減少45%以上,林格曼黑度小于1級,節煤率16.7%。