专利名称：环保型煤炭添加剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及环保型煤炭添加剂，特别是节煤、固硫和。
背景技术：
我国是产煤和用煤大国，2011年上半年产煤17. 4万亿吨，预测全年产煤将达到 37万亿吨，随着国家经济的高速发展，原煤的开采和用量的增长趋势就不会停止。根据我国的能源需求及结构，目前煤炭占整个能源的比重为66. 73%，预测到本世纪中任然保持在 66.73%。在相当长时间内，煤炭仍然是我国主要能源。我国目前约有50万台层式燃煤锅炉，这些锅炉大约消耗全国煤产量的40%，这些锅炉主要分布在比较寒冷的北部地区，除了冬季取暖外，一些中小企业也用于生产。由于国土面积广阔，采暖锅炉适当地分散也是有其合理性。但是，层燃式锅炉热效率低，一般为60-65%。因此采取某些强化燃烧的节能措施， 以提高燃烧效率达到节能的目的就非常急迫和有重要意义。我国将近55%的煤炭产量用于大型煤粉炉火力发电。煤粉炉装机容量大，技术先进，热效率可以达到95%以上，由于煤粉炉工艺的特殊性，含有助燃易爆成分的节煤剂是不能使用的，此外节煤剂的使用成本也是需要考虑的一个重要因素。
发明内容
本发明的特点在于将节煤剂中的助燃剂改变为安全的催化剂。目前常用的助燃剂为氯酸钾、氯酸钠、硝酸钾和硝酸钠等具有助燃和易爆的特点，含有这类助燃剂的节煤剂在煤粉炉发电厂使用时会遇到很大的风险，煤粉炉发电厂必须将煤加工到200目以下，而球磨机内温度一般在350度以上，加上钢球之间的撞击，对于混有一定数量的氯酸钾和硝酸钾，而且比表面很大的煤粉，发生爆炸的风险是无法预测和回避的。这是煤粉炉未曾使用这类节煤剂的一个重要原因。此外，氯酸钾和硝酸钾等是易爆的危险品，对生产带来诸多不便。由于煤的品种和性质差异极大，即使在链条炉中，使用也需要防止炉膛局部过热和炉渣结焦的出现。本发明的催化剂采用的是氯化钾、氯化钠、碳酸铈、硝酸铈、碱式碳酸铜、硫酸铜、 高锰酸钾、重铬酸钾、重铬酸钠等。催化剂体系中不含有易爆炸物，性质稳定和安全，但对加快煤炭燃烧过程同样具有明显的效果。催化剂体系主要的作用在于它能改变煤炭中碳-碳键骨架的性质，使得碳-碳键在断键时减少能量的消耗。众所周知煤炭燃烧时产生的热量来源于二氧化碳的生成热，但煤炭中的碳元素是以碳-碳链形成的稠环化合物形式存在。 二氧化碳的生成必须有游离碳原子为前提。因此，煤炭燃烧产生热量主要是二氧化碳生成热(正值)和碳-碳链断链所消耗的能量(负值)二者的总和。催化剂减少了碳-碳链断链时的能量消耗，其结果是同等质量的煤炭在燃烧时产生更多热量。为了获得更好的催化效果，必须将煤炭和节煤剂混合均勻。由于本节煤剂目前基本上是采用液体形态，同时考虑到煤炭是一种具有微孔的亲油物质，为了使节煤剂水溶液中的催化剂成分能更好地分散和渗透到煤炭的颗粒上，本专利采用了一种能抗氧化和性能稳定的表面活性剂离子溶液。使得催化剂诸成分能在入炉之前尽量均勻地吸收在煤炭表面并部分渗透进入煤炭微孔之中，使得催化剂能发挥更好的作用。本发明提供的燃煤添加剂含有催化剂和表面活性剂，含或不含水，其中，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的混合物，以添加剂总重量为基准，催化剂的含量为0. 3-95重量％，表面活性剂的含量为0. 01-20重量％，水的含量为0-99. 5重量％ ；所述阴离子表面活性剂选自脂肪醇聚乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚硫酸盐和/或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐。本发明提供的燃煤添加剂的制备方法是将催化剂和表面活性剂，或者还有水按照上述比例混合均勻即可。本发明提供的燃煤添加剂中的阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂混合后能够形成稳定、均一的离子溶液，该离子溶液具有很强的抗氧化性，良好的润湿和渗透作用， 从而有效地将添加剂中的催化剂等表面活性剂携带并渗入到煤块的内部，在煤块燃烧时， 由于高温使得煤块膨胀和产生微爆，使煤块变成更小的颗粒得以充分燃烧，从而大大提高了煤的燃烧效率。由于表面活性剂离子溶液的稳定性，同时由于催化剂配比的合适和无机盐的抗冻性，使得本发明的燃煤添加剂在配成水溶液后具有很好的抗冻性，零下20°C运输时不会冻结。
具体实施例方式按照本发明提供的添加剂，所述催化剂的含量为0. 3-95重量％，优选为5-85重量％，所述表面活性剂的含量为0.01-20重量％，优选为0. 1-15重量％，所述水的含量 0-99. 5重量％，优选为0-90重量％。按照本发明提供的添加剂，虽然所述表面活性剂只要是阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的混合物即可达到本发明的目的，但是，优选情况下，阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的重量比为1 8-1 50，优选为1 5-1 20.按照本发明提供的添加剂，所述阴离子表面活性剂选自脂肪醇聚乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚硫酸盐具有如下化学通式
R-0— [―CH-CH-0—] [-CHr-CH-O-]-[-CH57-CH^O-]-SOX其中，R为碳原子数为5-20的烷基，η m ρ为40 15 5-40 10 2，脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚硫酸盐的分子量为，200-4500，优选为800-3000 ；X为钾离子或钠离子。所述脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚硫酸盐和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐可以按以下方法制备得到。1、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚的合成在室温下，控制反应压力为l-3kg/cm2，将脂肪醇、氢氧化钾和环氧乙烷分批加入反应釜中反应，同时搅拌，当反应压力(表压)降低到零时，再分批加入环氧丙烷继续反应， 控制反应压力(表压)为1.5-4kg/cm2，当反应压力(表压)降低为零时，再分批加入环氧乙烷，控制压力(表压)为l-3kg/cm2，当反应压力降到零时，停止反应，经减压蒸馏后得到脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚。所述脂肪醇与环氧乙烷、环氧丙烷、环氧乙烷的重量比为 1 40 20 2-1 80 20 2，氢氧化钾的用量为反应物总重量的0. 3-0. 8重量％。2、聚醚硫酸盐的合成将步骤1中得到的脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚溶解于无水乙醚中，在0°C 下，分别逐渐加入氯磺酸，并搅拌，加完后，再在室温下反应4-5小时。反应停止后，用10% 的氢氧化钾或氢氧化钠水溶液调节PH值为7. 0-7. 2，即可得到脂肪醇聚醚硫酸盐。所述脂肪醇聚醚与无水乙醚的重量比为1 3-1 8，所述脂肪醇聚醚与氯磺酸的克分子比为 1 1.1-1 1.5。所述的脂肪醇为5-20碳醇，优选为8-15碳醇。所述脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚硫酸盐的数均分子量为200-4500，优选为 500-3500，更优选为 1000-3000.按照本发明，所述阳离子表面活性剂可以选自各种常规的阳离子表面活性剂，这些阳离子表面活性剂为本领域技术人员所公知，例如所述阳离子表面活性剂可以选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵中的一种或几种。本发明所述的催化剂选自氯化钾、氯化钠、碳酸铈、硝酸铈、碱式碳酸铜、硫酸铜、 高锰酸钾、重铬酸钾、重铬酸钠中的一种或几种。本发明所述的燃煤添加剂的使用方法对于链条炉是将含水的添加剂直接喷洒在原煤上，使用的量使煤与固体添加剂的重量比为3500 1-4500 1为宜。对于流化床炉和煤粉炉则燃煤添加剂不加水，而用粉煤灰做稀释剂，使用的量和链条炉相同，使煤与固体添加剂的重量比为3500 1-4500 1。下面的实施例将对本发明做进一步说明。实施例1-7包括煤粉炉、循环流化床炉和链条炉三种锅炉类型，均为工业规模试验，所用皮带秤均通过国家二级计量标准，加节煤剂的煤和不加节煤剂的煤为相同的煤；指同一堆煤，具有相同的热值，试验时采取相同的工况，指炉排速度、煤层厚度、空气过剩系数和蒸汽压力，采集数据的时间为八小时，分别记录仪表台上显示的蒸汽产出量和炉膛温度。按照GB/T161571996《固定污染源排放中颗粒物与气态污染物采样方法》分别测定含有和不含有添加剂的原煤的烟尘排放量，按照GBM68-91《锅炉烟尘测试方法》分别测定含有和不含有添加剂的原煤中的二氧化硫排放量，并分别按下述公式计算节煤百分比率和二氧化硫脱硫率；
权利要求
1.环保型煤炭添加剂含有催化剂和表面活性剂，含或不含水，其特征在于，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的混合物，以添加剂总重量为基准，催化剂的含量为0. 3-95重量％，表面活性剂的含量为0. 01-20重量％，水的含量为0-99. 5重量％，所述催化剂为氯化钾、氯化钠、碳酸铈、硝酸铈、碱式碳酸铜、硫酸铜、高锰酸钾、重铬酸钾、重铬酸钠中的一种或几种。
2.根据权利要求1所表述的添加剂，其特征在于，所述催化剂的含量为5-85重量％； 所述表面活性剂的含量为0. 1-15重量％，所述水的含量为0-90重量％，
3.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述阳离子表面活性剂和阴离子表面活剂的重量比为1:8-1: 50.
4.根据权利要求1所述的添加剂，其特征在于，所述的阴离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚硫酸盐具有如下化学通式d义)R—O— [-CH-CH^O-U-CHr-CH-O-]^ [-CHr-CH1-O-I-SOji其中，R为碳原子数5-20的烷基，m η ρ为40 15 5-40 10 2，，脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚硫酸盐的分子量为800-3000，X为钾离子或钠离子。
5.根据权利要求3所述的添加剂，其特征在于，所述阳离子表面活性剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵中的一种或几种。
全文摘要
环保型煤炭添加剂含有催化剂和表面活性剂，含或不含水，其中，所述表面活性剂为阳离子表活剂和阴离子表面活剂的混合物，以添加剂总重量为基准，催化剂的含量为0.3-95重量％，表面活性剂的含量为0.01-20重量％，水的含量为0-99.5重量％，所述阴离子表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段聚醚硫酸盐。该燃煤添加剂具有良好的稳定性，且能大大提高煤的燃烧效率，并且能明显降低二氧化硫的排放量。
文档编号C10L9/10GK102559332SQ20121000797
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者李之平, 林长虹 申请人:李之平, 林长虹