本发明属于醇醚燃料技术领域，涉及一种热值与燃烧柴油相当但污染物排放显著低于燃烧柴油的清洁型醇醚燃料。
背景技术：
世界能源储量日趋短缺，环境问题日益严重，能源问题和环境问题已引起世界各国的高度重视，寻求新的清洁替代能源已成为全球性的课题。
环境问题已成为制约我国经济高速发展的一大重要问题。我国目前的锅炉常用燃料包括煤、天然气和燃油等。其中，煤作为主要燃料，会产生大量的污染物排放，严重影响大气环境。特别是北方地区每年进入取暖季后，由于大量燃煤导致的雾霾天气频发，严重影响广大人民的生活。天然气排放清洁，但受到管道铺设和接入费用较高等的限制，在城市周边和小城镇的使用受到了限制。锅炉用燃油虽然使用灵活，但是费用较高，也存在排放的问题。
因此，当前迫切需要一种热值高、排放清洁、使用方便的锅炉用液体替代燃料。而我国富煤、少油的能源现状，也为替代燃料作为能源产品提供了广阔的市场空间。近年来，高清洁醇醚燃料越来越受到人们的广泛关注。
聚甲氧基甲缩醛(dmm)，是一种由甲醇衍生得到的化工原料。近年来随着生产工艺的完善，聚甲氧基甲缩醛的市场需求量激增，产量迅速增加。
聚甲氧基甲缩醛具有原料来源丰富、含氧量高、高挥发性、可与其他烃类混合物任意混溶、对环境无污染等优势，是理想的高清洁燃料替代品。但是，将聚甲氧基甲缩醛作为锅炉燃料使用时，还存在以下问题：1、与烃类燃料相比吸水性较强，接触空气易氧化，导致对金属腐蚀性较强；2、热值较低，着火温度较高，单独燃烧不充分；3、长时间存放易聚合。如果不能合理解决这些问题，长期使用聚甲氧基甲缩醛会对燃烧器具和燃料输送系统造成不利影响。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种以聚甲氧基甲缩醛为主要成分的高清洁液体锅炉燃料，通过在聚甲氧基甲缩醛中添加改善使用性能的组分和添加剂，克服聚甲氧基甲缩醛在使用中存在的问题，使燃料能更好、高清洁的适用于锅炉、窑炉燃用。
本发明所述的高清洁液体锅炉燃料是由下述体积百分含量的原料调配制成的：
聚甲氧基甲缩醛 60～80%
重石脑油 13～29.5%
脂肪酸甲酯 5～10%
添加助剂 0.5～2%。
上述各种原料中，所述的添加助剂具有抑制金属腐蚀、稳定体系、增加热值、抗水性等多重功效，由以下质量百分含量的组分混合组成：
烷基酚钡 10～20%
二叔丁基对甲酚 10～20%
硝基丙烷 50～75%
乙二醇单苯醚 2.5～5%
硼酸三甲酯 1.25～2.5%
n,n′-二亚水杨-1,2丙二胺 1.25～2.5%。
本发明使用聚甲氧基甲缩醛作为高清洁液体锅炉燃料的主要成分，其中聚甲氧基甲缩醛质量百分含量＞99%，水分＜0.3%。聚甲氧基甲缩醛通式ch3o(ch2o)nch3，具有很高的十六烷值和含氧量，是一种世界公认的新型环保型燃油组分。本发明优选使用n为3～8的聚甲氧基甲缩醛，其十六烷值平均高达76。
本发明所述高清洁液体锅炉燃料中，所述的重石脑油是馏程70～180℃的烃类燃料，其硫、苯含量符合新近的国家车用汽油标准。
所述的脂肪酸甲酯优选使用碳链长度为12～18的脂肪酸甲酯，含量>98%，水分<0.3%。
本发明的高清洁液体锅炉燃料具有热值高和排放清洁的特点，与国标0#柴油的燃料消耗量相当，但有害物质排放总量能比燃烧柴油降低40%以上。
本发明的高清洁液体锅炉燃料能够直接代替柴油，在现有燃油锅炉、窑炉中使用，无需改动燃油锅炉的燃烧器，使用方便。其还可以与柴油以任意比例混溶，不影响使用效果。
本发明高清洁液体锅炉燃料的适用性能良好，在气温-30℃时不会凝固，能够正常点火燃烧、正常工作，长期使用不腐蚀燃烧器及输油系统。
对燃煤锅炉进行简单改造后，也可以直接使用本发明的高清洁液体锅炉燃料。
以下给出了本发明高清洁液体锅炉燃料与国标0#柴油的基本理化性质对比数据，其各项性能指标与国标0#柴油基本相当。
使用本发明高清洁液体锅炉燃料与国标0#柴油进行锅炉燃烧对比试验，显示本发明高清洁液体锅炉燃料与燃料国标0#柴油的热值基本相当，燃料消耗量也基本持平。但燃烧排放中so2与使用柴油相比减少约60%左右，nox比使用柴油减少30%以上，特别是颗粒物能够降低约50%以上，清洁性显著提高。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不是限制本发明的保护范围。本领域普通技术人员在不脱离本发明原理和宗旨的情况下，针对这些实施例进行的各种变化、修改、替换和变型，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例1。
称取烷基酚钡10kg、二叔丁基对甲酚10kg、硝基丙烷70kg、乙二醇单苯醚2.5kg、硼酸三甲酯1.25kg、n,n′-二亚水杨-1,2丙二胺1.25kg加入混合罐中，充分搅拌均匀得到100kg添加助剂。
量取聚甲氧基甲缩醛600升、重石脑油295升、脂肪酸甲酯100升混合均匀，加入5升上述添加助剂，调配得到1000升高清洁液体锅炉燃料。
分别以3种不同的燃料在三台0.7mw常压热水锅炉上进行燃烧试验，并对燃烧性能进行测试。其中，1号为国标0#柴油；2号(加剂)为本实施例制备的高清洁液体锅炉燃料；3号(不加剂)中除未加入添加助剂外，其他成分及用量与2号相同。
1、燃料消耗量。
燃料消耗量为同时点火后水温达到90℃时的燃料消耗量。三台锅炉同时点火，水温从室温18℃升至90℃，1号消耗27升，2号消耗28.2升，3号消耗30.3升；2号与1号的替代比为1.04∶1；2号与3号的替代比为0.93∶1；3号与1号的替代比为1.12∶1。比较看出，加剂燃料与国标0#柴油的消耗量基本相当，不加剂燃料比国标0#柴油多消耗12%燃料，比加剂燃料多消耗7%燃料。
2、污染物排放测试结果。
污染物排放量的检测参照gb/t16175《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》、hj/t397《固定污染源废气检测技术规范》等方法进行，排放标准按最新的gb13271-2014《锅炉大气污染物排放标准》执行。具体测试结果见表2。
根据上表数据，可知加剂燃料与国标0#柴油相比较，颗粒物减少了54.2%，二氧化硫减少了57.1%，氮氧化物减少了34.6%，而加剂燃料与不加剂燃料的排放基本相当。
3、金属腐蚀抑制性测试结果。
金属腐蚀抑制性测试参考saej1747《汽油/甲醇混合燃料腐蚀测试推荐方法》中试验条件进行。采用多种金属片浸泡作为筛选评定的方法，考察各种燃料的金属腐蚀抑制效果。金属片的选择范围为锅炉供油系统和燃料燃烧系统中可能存在的金属，在50℃条件下，分别在1号——国标0#柴油、2号——本实施例高清洁液体锅炉燃料(加剂)中浸泡168小时，并以3号——不加入添加剂的本实施例高清洁液体锅炉燃料(不加剂)作为对比，观察金属片的腐蚀程度并计算腐蚀失重。
根据上表数据可知，加剂高清洁锅炉燃料对金属片的腐蚀与国标0#柴油基本相当，明显好于不加剂高清洁锅炉燃料，在使用过程中不会对燃烧机的金属部件和燃料输送系统的金属部件造成腐蚀。
实施例2。
称取烷基酚钡20kg、二叔丁基对甲酚20kg、硝基丙烷50kg、乙二醇单苯醚5kg、硼酸三甲酯2.5kg、n,n′-二亚水杨-1,2丙二胺2.5kg加入混合罐中，充分搅拌均匀得到100kg添加助剂。
量取聚甲氧基甲缩醛800升、重石脑油130升、脂肪酸甲酯50升混合均匀，加入20升上述添加助剂，调配得到1000升高清洁液体锅炉燃料。
分别以3种不同的燃料在三台0.7mw常压热水锅炉上进行燃烧试验，并对燃烧性能进行测试。其中，1号为国标0#柴油；2号(加剂)为本实施例制备的高清洁液体锅炉燃料；3号(不加剂)中除未加入添加助剂外，其他成分及用量与2号相同。
1、燃料消耗量。
燃料消耗量为同时点火后水温达到90℃时的燃料消耗量。三台锅炉同时点火，水温从室温13℃升至90℃，1号消耗28.9升，2号消耗29.6升，3号消耗31.3升；2号与1号的替代比为1.02∶1；2号与3号的替代比为0.95∶1；3号与1号的替代比为1.08∶1。加剂燃料与国标0#柴油的消耗量基本相当，不加剂燃料比国标0#柴油多消耗8%燃料，比加剂燃料多消耗5%燃料。
2、污染物排放测试结果。
污染物排放量的检测同实施例1，测试结果见表4，加剂燃料与不加剂燃料的排放基本相当，加剂燃料与国标0#柴油比较，颗粒物减少了55.5%，二氧化硫减少了57.2%，氮氧化物减少了31.6%。
实施例3。
称取烷基酚钡10kg、二叔丁基对甲酚10kg、硝基丙烷70kg、乙二醇单苯醚2.5kg、硼酸三甲酯1.25kg、n,n′-二亚水杨-1,2丙二胺1.25kg加入混合罐中，充分搅拌均匀得到100kg添加助剂。
量取聚甲氧基甲缩醛700升、重石脑油185升、脂肪酸甲酯100升混合均匀，加入15升上述添加助剂，调配得到1000升高清洁液体锅炉燃料。
分别以3种不同的燃料在三台0.7mw常压热水锅炉上进行燃烧试验，并对燃烧性能进行测试。其中，1号为国标0#柴油；2号(加剂)为本实施例制备的高清洁液体锅炉燃料；3号(不加剂)中除未加入添加助剂外，其他成分及用量与2号相同。
1、燃料消耗量。
燃料消耗量为同时点火后水温达到90℃时的燃料消耗量。三台锅炉同时点火，水温从室温21℃升至90℃，1号消耗25.9升，2号消耗27.7升，3号消耗29.3升；2号与1号的替代比为1.07∶1；2号与3号的替代比为0.95∶1；3号与1号的替代比为1.13∶1。加剂燃料与国标0#柴油的消耗量基本相当，不加剂燃料比国标0#柴油多消耗13%燃料，比加剂燃料多消耗5%燃料。
2、污染物排放测试结果。
污染物排放量的检测同实施例1，测试结果见表5，加剂燃料与不加剂燃料的排放基本相当，加剂燃料与国标0#柴油比较，颗粒物减少了54.0%，二氧化硫减少了55.4%，氮氧化物减少了30.1%。
实施例4。
称取烷基酚钡20kg、二叔丁基对甲酚20kg、硝基丙烷50kg、乙二醇单苯醚5kg、硼酸三甲酯2.5kg、n,n′-二亚水杨-1,2丙二胺2.5kg加入混合罐中，充分搅拌均匀得到100kg添加助剂。
量取聚甲氧基甲缩醛750升、重石脑油152.5升、脂肪酸甲酯80升混合均匀，加入17.5升上述添加助剂，调配得到1000升高清洁液体锅炉燃料。
分别以3种不同的燃料在三台0.7mw常压热水锅炉上进行燃烧试验，并对燃烧性能进行测试。其中，1号为国标0#柴油；2号(加剂)为本实施例制备的高清洁液体锅炉燃料；3号(不加剂)中除未加入添加助剂外，其他成分及用量与2号相同。
1、燃料消耗量。
燃料消耗量为同时点火后水温达到90℃时的燃料消耗量。三台锅炉同时点火，水温从室温27℃升至90℃，1号消耗23.7升，2号消耗25.6升，3号消耗28.1升；2号与1号的替代比为1.08∶1；2号与3号的替代比为0.91∶1；3号与1号的替代比为1.19∶1。加剂燃料与国标0#柴油的消耗量基本相当，不加剂燃料比国标0#柴油多消耗19%燃料，比加剂燃料多消耗9%燃料。
2、污染物排放测试结果。
污染物排放量的检测同实施例1，测试结果见表6，加剂燃料与不加剂燃料的排放基本相当，加剂燃料与国标0#柴油比较，颗粒物减少了54.1%，二氧化硫减少了62.7%，氮氧化物减少了30.5%。
实施例5。
称取烷基酚钡20kg、二叔丁基对甲酚20kg、硝基丙烷50kg、乙二醇单苯醚5kg、硼酸三甲酯2.5kg、n,n′-二亚水杨-1,2丙二胺2.5kg加入混合罐中，充分搅拌均匀得到100kg添加助剂。
量取聚甲氧基甲缩醛650升、重石脑油250升、脂肪酸甲酯90升混合均匀，加入10升上述添加助剂，调配得到1000升高清洁液体锅炉燃料。
分别以3种不同的燃料在三台0.7mw常压热水锅炉上进行燃烧试验，并对燃烧性能进行测试。其中，1号为国标0#柴油；2号(加剂)为本实施例制备的高清洁液体锅炉燃料；3号(不加剂)中除未加入添加助剂外，其他成分及用量与2号相同。
1、燃料消耗量。
燃料消耗量为同时点火后水温达到90℃时的燃料消耗量。三台锅炉同时点火，水温从室温10℃升至90℃，1号消耗30.2升，2号消耗31.2升，3号消耗33.8升；2号与1号的替代比为1.03∶1；2号与3号的替代比为0.92∶1；3号与1号的替代比为1.12∶1。加剂燃料与国标0#柴油的消耗量基本相当，不加剂燃料比国标0#柴油多消耗12%燃料，比加剂燃料多消耗8%燃料。
2、污染物排放测试结果。
污染物排放量的检测同实施例1，测试结果见表7，加剂燃料与不加剂燃料的排放基本相当，加剂燃料与国标0#柴油比较，颗粒物减少了58.5%，二氧化硫减少了57.8%，氮氧化物减少了35.8%。
实施例6。
称取烷基酚钡10kg、二叔丁基对甲酚10kg、硝基丙烷70kg、乙二醇单苯醚2.5kg、硼酸三甲酯1.25kg、n,n′-二亚水杨-1,2丙二胺1.25kg加入混合罐中，充分搅拌均匀得到100kg添加助剂。
量取聚甲氧基甲缩醛650升、重石脑油245升、脂肪酸甲酯100升混合均匀，加入5升上述添加助剂，调配得到1000升高清洁液体锅炉燃料。
分别以3种不同的燃料在三台0.7mw常压热水锅炉上进行燃烧试验，并对燃烧性能进行测试。其中，1号为国标0#柴油；2号(加剂)为本实施例制备的高清洁液体锅炉燃料；3号(不加剂)中除未加入添加助剂外，其他成分及用量与2号相同。
1、燃料消耗量。
燃料消耗量为同时点火后水温达到90℃时的燃料消耗量。三台锅炉同时点火，水温从室温15℃升至90℃，1号消耗27.9升，2号消耗29升，3号消耗31.5升；2号与1号的替代比为1.04∶1；2号与3号的替代比为0.92∶1；3号与1号的替代比为1.13∶1。加剂燃料与国标0#柴油的消耗量基本相当，不加剂燃料比国标0#柴油多消耗13%燃料，比加剂燃料多消耗8%燃料。
2、污染物排放测试结果。
污染物排放量的检测同实施例1，测试结果见表8，加剂燃料与不加剂燃料的排放基本相当，加剂燃料与国标0#柴油比较，颗粒物减少了52.6%，二氧化硫减少了63.6%，氮氧化物减少了34.5%。