一种燃煤添加剂及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种燃煤添加剂及其制备方法。其技术方案是：燃煤添加剂的原料及其含量是：催化剂为40~55wt%，氧化剂为25~35wt%，氯化钠为10~20wt%，五水偏硅酸钠为2~6wt%，木质素磺酸钠为0.05~0.15wt%。按所述原料及其含量：先按固液质量比为1︰(2~4)将木质素磺酸钠溶解于水中，制得助磨剂溶液；再将制得的助磨剂溶液均匀地喷洒在催化剂表面，在球磨机中研磨至粒径小于100μm，得到研磨后的细粉；然后将研磨后的细粉与氧化剂、氯化钠、五水偏硅酸钠和为原料质量2~4倍的水混合，在剪切搅拌机上高速搅拌，得到燃煤添加剂。本发明具有成本低廉、节约资源和环境友好的特点，制备的燃煤添加剂使用方便、燃烧效果好和易于推广，适用于水泥工业窑炉。
【专利说明】一种燃煤添加剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于燃煤【技术领域】。具体涉及一种燃煤添加剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]目前，研究并应用适合我国国情的各种清洁煤技术，提高煤炭利用效率，降低二氧化硫、氮氧化物等有害气体及烟尘的排放，将成为国家实现能源可持续发展战略、解决大气环境污染的有效措施之一。虽然我国煤矿种类繁多、资源丰富，但能够适应新型干法水泥工业的煤种范围较窄，我国水泥工业中的大中型企业多使用较优质烟煤，以增加煤粉的热值，防止窑尾系统的粘结和窑内结圈。但就综合利用资源和经济效益而言，对利用低挥发分煤和高灰分煤，水泥工业又承担着义不容辞的责任。
[0003]近几年，国际上水泥窑多采用低活性燃煤，我国水泥窑也会向利用劣质燃煤、合理利用资源、降低生产成本的方面发展。但是低挥发分和高灰分煤用于窑外分解窑，因为其可燃性差，燃烧速度慢，着火温度高，且燃烧不充分，这些缺陷都会给水泥生产带来不稳定的因素。另外，水泥工业是燃煤消费大户，其NOx排放量已仅次于我国火电和汽车尾气，居第三大排放户，环保形势日趋严峻。
[0004]为了弥补以上缺陷，很多技术人员开发了不同的添加剂，但由于这些添加剂价格昂贵或者效果不佳，或者不能适应水泥工业的生产特点，导致很难得到推广应用。
【发明内容】
[0005]本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种成本低廉、节约资源和环境友好的燃煤添加剂的制备方法，用该方法制备的燃煤添加剂使用方便、燃烧效果好和易于推广应用。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:燃煤添加剂的原料及其含量是:催化剂为40?55wt%，氧化剂为25?35wt%，氯化钠为l(T20wt%，五水偏硅酸钠为2?6wt%，木质素磺酸钠为0.05?0.15wt%0
[0007]按所述燃煤添加剂的原料及其含量:先按固液质量比为1: (2?4)将木质素磺酸钠溶解于水中，制得助磨剂溶液；将制得的助磨剂溶液均匀地喷洒在催化剂表面，再将喷洒助磨剂溶液后的催化剂在球磨机中研磨至粒径小于100 μ m，得到研磨后的细粉；然后将研磨后的细粉与氧化剂、氯化钠、五水偏硅酸钠和为原料质量2?4倍的水混合，在剪切搅拌机上高速搅拌，得到燃煤添加剂。
[0008]所述催化剂中:钢渣为25?35wt% ；炼钢脱硫渣为l(T20wt% ;冷轧氧化铁渣为20?30wt% ;铬渣为5?15wt% ;锰尾矿为5?15wt% ;二氧化锰为5?10wt%。
[0009]所述氧化剂中:高锰酸钾为45?55wt% ;高氯酸钾为45?55wt%。
[0010]由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果:
本发明利用工业废渣做催化剂，变废为宝，大大降低了原料成本，节约资源，环境友好。本发明中的钢渣、炼钢脱硫渣、冷轧氧化铁渣、铬渣和锰尾矿含有大量的碱金属和过渡金属氧化物，这些氧化物的加入，在两相间形成极性相反的离子化电位差，从而减弱了原有的电动势，降低了燃烧所需的活化能，使反应的着火温度降低，燃烧更易进行，从而加快了煤燃烧速率，促进煤粉的完全燃烧，提高了燃烧效率。同时金属氧化物能改变煤粉或焦炭表面的物理形态，进而增强煤粉或焦炭对NOx的吸附，促进焦炭的异相还原反应；煤粉或焦炭负载金属氧化物之后，能够降低焦炭的异相还原反应的活化能，进而使异相反应速率提高，从而起到催化脱硝作用。所以在加入催化剂后，着火温度降低了 7.2?16.5°C，燃尽度提高了
2.3飞.5%，氮氧化物排放减少了 6.8?22.8%。
[0011]本发明中的高锰酸钾和高氯酸钾能在不同的温度段逐步分解析出活泼氧，不仅增大了固定碳与氧的接触面积，促进了固定碳的完全燃烧，而且对燃尽烟气中的可燃气体和悬浮的碳粒起到很大的作用，从而降低了煤的消耗和烟气的黑度；高锰酸钾燃烧后生成的二氧化锰又是氧化反应的催化剂，又能促进氧化反应的进行。高氯酸钾最终分解产生的氯化钾也可以起到催化燃烧的作用。
[0012]本发明中的氯化钠在高温下能瞬间膨胀，使燃煤处于蓬松状态，提高比表面积，增大了供氧面，使燃烧更加充分。同时，当温度达到800°C时，氯化钠能分解成单质钠和氯，钠和氯都具有催化助燃作用。
[0013]本发明中的五水偏硅酸钠起到的是分散作用。加入五水偏硅酸钠后，添加剂中其他助剂能更好的分散在水中，混合更均匀，提高了添加剂的利用效率。
[0014]本发明中的木质素磺酸钠是典型的木质素磺酸盐类，有良好的助磨作用。木质素磺酸钠吸附在颗粒表面上，颗粒表面的强度和硬度发生改变。当完全吸附时，颗粒的耐磨性最小，表面硬度也最小，使研磨更易进行，且大大提高了细度。同时助磨剂还可以防止颗粒附着于介质或磨机上而减少粉碎力，从而加速物料的研磨。针对于工业废渣的难以粉粹这一问题，加入木质素磺酸钠后，提高了研磨的细度，进一步提高了添加剂的效果。
[0015]本发明制备的添加剂为液体添加剂，与燃煤混合时便于喷洒均匀，使用方便。添加剂的添加量小，效果好；煤种适应性好，易于推广应用。
[0016]因此，本发明具有成本低廉、节约资源和环境友好的特点，所制备的燃煤添加剂使用方便、燃烧效果好和易于推广应用，适用于水泥工业窑炉。
【具体实施方式】
[0017]为了更好的了解本发明，以下结合【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0018]为避免重复，先将本【具体实施方式】所涉及的催化剂和氧化剂统一描述如下，实施例中不再赘述:
所述催化剂中:钢渣为25?35wt% ；炼钢脱硫渣为l(T20wt% ;冷轧氧化铁渣为20?30wt% ;铬渣为5?15wt% ;锰尾矿为5?15wt% ;二氧化锰为5?10wt%。
[0019]所述氧化剂中:高锰酸钾为45?55wt% ;高氯酸钾为45?55wt%。
[0020]实施例1
一种燃煤添加剂及其制备方法。燃煤添加剂的原料及其含量是:催化剂为5(T55wt%，氧化剂为27?32wt%，氯化钠为l(Tl5wt%，五水偏硅酸钠为2飞wt%，木质素磺酸钠为0.05、.15wt%0
[0021]按所述燃煤添加剂的原料及其含量:先按固液质量比为1: (2?4)将木质素磺酸钠溶解于水中，制得助磨剂溶液；将制得的助磨剂溶液均匀地喷洒在催化剂表面，再将喷洒助磨剂溶液后的催化剂在球磨机中研磨至粒径小于ΙΟΟμπι，得到研磨后的细粉；然后将研磨后的细粉与氧化剂、氯化钠、五水偏硅酸钠和为原料质量2?4倍的水混合，在剪切搅拌机上高速搅拌，得到燃煤添加剂。
[0022]将本实施例所制备的燃煤添加剂，以燃煤质量0.2%的加入量加入到某中灰分超高阶烟煤中，在转鼓中混合30分钟(20r/min)。在沉降炉和热重上的实验结果表明:煤样的着火温度降低了 9.3^16.5°C;燃尽度提高了 3.3飞.5% ;氮氧化物排放减少了 6.8^15.3%。
[0023]实施例2
一种燃煤添加剂及其制备方法。燃煤添加剂的原料及其含量是:催化剂为46飞2wt%，氧化剂为25?30wt%，氯化钠为15?20wt%，五水偏硅酸钠为2?6wt%，木质素磺酸钠为0.05、.15wt%0
[0024]按所述燃煤添加剂的原料及其含量:先按固液质量比为1: (2?4)将木质素磺酸钠溶解于水中，制得助磨剂溶液；将制得的助磨剂溶液均匀地喷洒在催化剂表面，再将喷洒助磨剂溶液后的催化剂在球磨机中研磨至粒径小于ΙΟΟμπι，得到研磨后的细粉；然后将研磨后的细粉与氧化剂、氯化钠、五水偏硅酸钠和为原料质量2?4倍的水混合，在剪切搅拌机上高速搅拌，得到燃煤添加剂。
[0025]将本实施例所制备的燃煤添加剂，以燃煤质量0.2%的加入量加入到某高灰分高阶烟煤中，在转鼓中混合30分钟(20r/min)。在沉降炉和热重上的实验结果表明:煤样的着火温度降低了 9.Γ14.80C ;燃尽度提高了 3.Γ5.7% ;氮氧化物排放减少了 12.5^18.6%。
[0026]实施例3
一种燃煤添加剂及其制备方法。燃煤添加剂的原料及其含量是:催化剂为4(T46wt%，氧化剂为32?35wt%，氯化钠为16?20wt%，五水偏硅酸钠为2?6wt%，木质素磺酸钠为0.05、.15wt%0
[0027]按所述燃煤添加剂的原料及其含量:先按固液质量比为1: (2?4)将木质素磺酸钠溶解于水中，制得助磨剂溶液；将制得的助磨剂溶液均匀地喷洒在催化剂表面，再将喷洒助磨剂溶液后的催化剂在球磨机中研磨至粒径小于ΙΟΟμπι，得到研磨后的细粉；然后将研磨后的细粉与氧化剂、氯化钠、五水偏硅酸钠和为原料质量2?4倍的水混合，在剪切搅拌机上高速搅拌，得到燃煤添加剂。
[0028]将本实施例所制备的燃煤添加剂，以燃煤质量0.2%的加入量加入到某较高灰分中阶烟煤中，在转鼓中混合30分钟(20r/min)。在沉降炉和热重上的实验结果表明:煤样的着火温度降低了 7.2^9.3°C;燃尽度提高了 2.3^4.2% ;氮氧化物排放减少了 15.9^22.8%。
[0029]本【具体实施方式】与现有技术相比具有以下积极效果:
本【具体实施方式】利用工业废渣做催化剂，变废为宝，大大降低了原料成本，节约资源，环境友好。本【具体实施方式】中的钢渣、炼钢脱硫渣、冷轧氧化铁渣、铬渣和锰尾矿含有大量的碱金属和过渡金属氧化物，这些氧化物的加入，在两相间形成极性相反的离子化电位差，从而减弱了原有的电动势，降低了燃烧所需的活化能，使反应的着火温度降低，燃烧更易进行，从而加快了煤燃烧速率，促进煤粉的完全燃烧，提高了燃烧效率。同时金属氧化物能改变煤粉或焦炭表面的物理形态，进而增强煤粉或焦炭对NOx的吸附，促进焦炭的异相还原反应；煤粉或焦炭负载金属氧化物之后，能够降低焦炭的异相还原反应的活化能，进而使异相反应速率提高，从而起到催化脱硝作用。所以在加入催化剂后，着火温度降低了7.2^16.5°C，燃尽度提高了 2.3飞.5%，氮氧化物排放减少了 6.8^22.8%。
[0030]本【具体实施方式】中的高锰酸钾和高氯酸钾能在不同的温度段逐步分解析出活泼氧，不仅增大了固定碳与氧的接触面积，促进了固定碳的完全燃烧，而且对燃尽烟气中的可燃气体和悬浮的碳粒起到很大的作用，从而降低了煤的消耗和烟气的黑度；高锰酸钾燃烧后生成的二氧化锰又是氧化反应的催化剂，又能促进氧化反应的进行。高氯酸钾最终分解产生的氯化钾也可以起到催化燃烧的作用。
[0031]本【具体实施方式】中的氯化钠在高温下能瞬间膨胀，使燃煤处于蓬松状态，提高比表面积，增大了供氧面，使燃烧更加充分。同时，当温度达到800°C时，氯化钠能分解成单质钠和氯，钠和氯都具有催化助燃作用。
[0032]本【具体实施方式】中的五水偏硅酸钠起到的是分散作用。加入五水偏硅酸钠后，添力口剂中其他助剂能更好的分散在水中，混合更均勻，提高了添加剂的利用效率。
[0033]本【具体实施方式】中的木质素磺酸钠是典型的木质素磺酸盐类，有良好的助磨作用。木质素磺酸钠吸附在颗粒表面上，颗粒表面的强度和硬度发生改变。当完全吸附时，颗粒的耐磨性最小，表面硬度也最小，使研磨更易进行，且大大提高了细度。同时助磨剂还可以防止颗粒附着于介质或磨机上而减少粉碎力，从而加速物料的研磨。针对于工业废渣的难以粉粹这一问题，加入木质素磺酸钠后，提高了研磨的细度，进一步提高了添加剂的效果O
[0034]本【具体实施方式】制备的添加剂为液体添加剂，与燃煤混合时便于喷洒均匀，使用方便。添加剂的添加量小，效果好；煤种适应性好，易于推广应用。
[0035]因此，本【具体实施方式】具有成本低廉、节约资源和环境友好的特点，所制备的燃煤添加剂使用方便、燃烧效果好和易于推广应用，适用于水泥工业窑炉。
【权利要求】
1.一种燃煤添加剂的制备方法，其特征在于所述燃煤添加剂的原料及其含量是:催化剂为40?55wt%，氧化剂为25?35wt%，氯化钠为l(T20wt%，五水偏硅酸钠为2?6wt%，木质素磺酸钠为0.05?0.15wt% ； 按所述燃煤添加剂的原料及其含量:先按固液质量比为1: (2?4)将木质素磺酸钠溶解于水中，制得助磨剂溶液；将制得的助磨剂溶液均匀地喷洒在催化剂表面，再将喷洒助磨剂溶液后的催化剂在球磨机中研磨至粒径小于ΙΟΟμπι，得到研磨后的细粉；然后将研磨后的细粉与氧化剂、氯化钠、五水偏硅酸钠和为原料质量2?4倍的水混合，在剪切搅拌机上高速搅拌，得到燃煤添加剂； 所述催化剂中:钢渣为25?35wt%，炼钢脱硫渣为l(T20wt%，冷轧氧化铁渣为2(T30wt%，铬渣为5?15wt%，锰尾矿为5?15wt%，二氧化锰为5?10wt% ； 所述氧化剂中:高锰酸钾为45?55wt%，高氯酸钾为45?55wt%。
2.一种燃煤添加剂，其特征在于所述燃煤添加剂是根据权利要求1所述燃煤添加剂的制备方法制备的燃煤添加剂。
【文档编号】C10L9/10GK104232241SQ201410536296
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】王世杰, 王志勇, 方庆艳, 吴芳, 张顾 申请人:武汉科技大学, 华中科技大学