一种用于煤炭加速燃烧的添加剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于煤炭加速燃烧的添加剂，所述添加剂由以下物质组成：硝酸钾15～23wt％，高锰酸钾2～5wt％，纳米氧化铁4～9wt％，固硫剂3～6wt％，硝酸铈2～4wt％，二甘醇15～18wt％，多碳一元醇4～6wt％，膨松剂12～17wt％，十二烷基苯磺酸钠1～3wt％，发泡剂1～4wt％，水余量。添加剂中各组分可以发挥多重作用，各组分一起加入煤炭中进行燃烧，不但提高煤炭颗粒的分散性，还提供额外的氧气，再辅以各种助剂的作用，实现促进煤炭快速燃烧、充分燃烧的效果，不但提高热效率，还能节约用煤量，降低环境污染。

【技术实现步骤摘要】
一种用于煤炭加速燃烧的添加剂及其制备方法
本专利技术涉及一种煤炭的燃烧添加剂，特别是涉及一种用于煤炭加速燃烧的添加剂。
技术介绍
面对日益紧张的能源资源以及环保的要求，如何提高能源热效率和减少大气污染物排放，是能源领域技术工作者奋斗的目标。我们常用的能源主要分为固体燃料(如煤、焦炭等)、液体燃料(如汽油、煤油、醇类合成燃料等)和气体燃料(如天然气、水煤气等)。其中气体燃料主要是碳氢化物，其燃烧产物以水和二氧化碳为主，对于环境污染较小；液体燃料的添加剂(如催化助燃剂、清净剂等)应用已日趋成熟，并取得了显著成效；而对于固体燃料，由于其成分复杂，经过多年的探索，仍不成熟，至今没有能够有效提高燃烧效果同时又能显著降低污染的燃烧添加剂。我国是一个能源消耗大国，其中尤以煤炭作为主要能源，现如今我国北方大部分地区冬季的雾霾天气，其中一个原因就是由于煤炭燃烧产生的各种有害气体和小颗粒造成的，给人民群众的健康带来巨大隐患，因此，迫切需要一种煤炭燃烧添加剂，提高煤炭的燃烧效率，同时减少污染物的排放。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足之处，提供一种用于煤炭加速燃烧的添加剂。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种用于煤炭加速燃烧的添加剂，所述添加剂由以下物质组成：硝酸钾15～23wt％，高锰酸钾2～5wt％，纳米氧化铁4～9wt％，固硫剂3～6wt％，硝酸铈2～4wt％，二甘醇15～18wt％，多碳一元醇4～6wt％，膨松剂12～17wt％，十二烷基苯磺酸钠1～3wt％，发泡剂1～4wt％，水余量；其中，所述的多碳一元醇是碳原子数在10～15个的一元醇。优选地，所述固硫剂为氧化钙和氧化铝的混合物。进一步优选氧化钙和氧化铝的摩尔比为3:1。氧化钙和氧化铝与煤炭中的硫元素反应，生成具有高温稳定性的3CaO·Al2O3·CaSO4，有效的固定煤炭中的硫元素，避免其生成硫氧化物污染环境。优选地，发泡剂是碳酸镁与正戊烷中的一种或两种。优选地，膨松剂是MgO、NaCl中的一种或两种。本专利技术还提供一种用于煤炭加速燃烧的添加剂的制备方法。所述方法包括如下步骤：(a)按照上述添加剂中各物质的质量比例，准确称量各物质备用；(b)取适量水，将纳米氧化铁、固硫剂和十二烷基苯磺酸钠加入水中搅拌均匀得到粘稠的浆料，之后加入发泡剂，搅拌至发泡剂均匀分散在浆料中，最后再加入硝酸钠和高锰酸钾，得到混合浆料；(c)将二甘醇和多碳一元醇均匀溶解在剩余的水中形成醇的水溶液，再将膨松剂和硝酸铈分别加入到所述醇的水溶液中搅拌至分散均匀，得到糊状浆料；(d)将步骤(b)制备的混合浆料加入到纳米研磨机中，再加入步骤(c)制备的糊状浆料，开启纳米研磨机搅拌4-6小时，罐装得到成品。本专利技术中，硝酸钠和高锰酸钾作为强氧化剂，与纳米氧化铁一起，可以降低煤炭的燃烧点，从而促进煤炭的快速燃烧；另一方面，高锰酸钾在高温下分解出氧气，提供煤炭燃烧的氧气，既有助于燃烧反应的快速进行，还有助于减少由于氧气含量不足而生成的有毒的一氧化碳。但是高锰酸钾也是一种易爆的强氧化剂，与煤炭一起使用容易造成爆炸，因此需要控制其合适的含量，通过合理配伍添加剂中的各成分即含量，最终确定其添加量为2～5wt％。硝酸铈中的稀土离子具有独特的催化作用，可以有效降低燃烧反应所需的能量，加速煤炭燃烧、提高燃烧的程度。通过实验比较，发现众多稀土元素中，铈对燃烧效率的提高效果最为显著，在此基础上，通过合理调整硝酸铈与其他原料的配比，确定出硝酸铈的合适添加量，既能起到促燃效果，也避免过量使用而造成的成本上升。膨松剂在燃烧过程中由于爆裂作用可以有效分散紧密堆积的煤炭颗粒，有助于气体的流通，提高反应效率。发泡剂在加热过程中产生气体，同样有助于煤炭颗粒的分散，同时还需注意发泡剂加热后会生成二氧化碳，会带燃烧带来负面影响，应严格控制其使用量。本专利技术的添加剂中，二甘醇和多碳一元醇利用其羟基络合其他成分中的金属离子，尤其是铈离子，保证其在燃烧过程中可以充分发挥其促燃作用。选择碳原子数在10～15个的一元醇，一方面是由于其在常温下呈粘稠的液状，有助于膨松剂和硝酸铈分散在其中形成糊状浆料，另一方面，其碳原子数较高，在后期也作为一种燃料进行燃烧，提高物质的利用率。在制备添加剂的过程中，需要先加入十二烷基苯磺酸钠，利用其表面活性剂的作用，可以显著提高发泡剂的分散效果，从而在使用时可以均匀的发泡，煤炭燃烧均匀。另外，十二烷基苯磺酸钠本身在添加剂中起到活化剂的作用，降低煤炭的燃点。本专利技术的有益效果：通过分析煤炭燃烧过程动力学以及反应效率低、反应程度低的原因，合理调整确定添加剂的组分，并考虑到各组分的协同作用，在保证促进燃烧效果的前提下，降低高成本组分的用量，专利技术出该高效、低成本的煤炭加速燃烧添加剂。添加剂中各组分可以发挥多重作用，各组分一起加入煤炭中进行燃烧，不但提高煤炭颗粒的分散性，还提供额外的氧气，再辅以各种助剂的作用，实现促进煤炭快速燃烧、充分燃烧的效果，不但提高热效率，还能节约用煤量，降低环境污染。具体实施方式为了更好的解释本专利技术，通过以下具体实施方式对本专利技术进行解释和说明。一种用于煤炭加速燃烧的添加剂，所述添加剂由以下物质组成：硝酸钾15～23wt％，高锰酸钾2～5wt％，纳米氧化铁4～9wt％，固硫剂3～6wt％，硝酸铈2～4wt％，二甘醇15～18wt％，多碳一元醇4～6wt％，膨松剂12～17wt％，十二烷基苯磺酸钠1～3wt％，发泡剂1～4wt％，水余量；其中，所述的多碳一元醇是碳原子数在10～15个的一元醇。所述用于煤炭加速燃烧的添加剂按照如下步骤制备：(a)按照上述添加剂中各物质的质量比例，准确称量各物质备用；(b)取适量水，将纳米氧化铁、固硫剂和十二烷基苯磺酸钠加入水中搅拌均匀得到粘稠的浆料，之后加入发泡剂，搅拌至发泡剂均匀分散在浆料中，最后再加入硝酸钠和高锰酸钾，得到混合浆料；(c)将二甘醇和多碳一元醇均匀溶解在剩余的水中形成醇的水溶液，再将膨松剂和硝酸铈分别加入到所述醇的水溶液中搅拌至分散均匀，得到糊状浆料；(d)将步骤(b)制备的混合浆料加入到纳米研磨机中，再加入步骤(c)制备的糊状浆料，开启纳米研磨机搅拌4-6小时，罐装得到成品。用于煤炭加速燃烧的添加剂中的固硫剂为氧化钙和氧化铝的摩尔比为3:1的混合物；发泡剂是碳酸镁与正戊烷中的一种或两种；膨松剂是MgO、NaCl中的一种或两种。实施例1准确称取硝酸钾20kg，高锰酸钾2kg，纳米氧化铁6kg，氧化钙3.1kg，氧化铝1.9kg，硝酸铈4kg，二甘醇15kg，十三碳醇5kg，氯化钠14kg，十二烷基苯磺酸钠3kg，碳酸镁4kg，水适量；取适量水，将称取好的将纳米氧化铁、氧化钙和氧化铝依次加入到水中，再加入十二烷基苯磺酸钠，搅拌均匀得到粘稠的浆料，之后加入碳酸镁，搅拌至其均匀分散在浆料中，最后再加入硝酸钠和高锰酸钾，得到混合浆料；将二甘醇和十三碳醇均匀溶解在剩余的水中形成醇的水溶液，再将氯化钠和硝酸铈分别加入到所述醇的水溶液中搅拌至分散均匀，得到糊状浆料；将混合浆料加入到纳米研磨机中，再加入糊状浆料，开启纳米研磨机搅拌4小时即可，取出产物罐装得到用于煤炭加速燃烧的添加剂，记为F1。实施例2按照实施例1的方法制备用于煤炭加速燃烧的添加剂，记为F2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于煤炭加速燃烧的添加剂，其特征在于，所述添加剂由以下物质组成：硝酸钾15～23wt％，高锰酸钾2～5wt％，纳米氧化铁4～9wt％，固硫剂3～6wt％，硝酸铈2～4wt％，二甘醇15～18wt％，多碳一元醇4～6wt％，膨松剂12～17wt％，十二烷基苯磺酸钠1～3wt％，发泡剂1～4wt％，水余量；其中，所述的多碳一元醇是碳原子数在10～15个的一元醇。

【技术特征摘要】
1.一种用于煤炭加速燃烧的添加剂，其特征在于，所述添加剂由以下物质组成：硝酸钾15～23wt％，高锰酸钾2～5wt％，纳米氧化铁4～9wt％，固硫剂3～6wt％，硝酸铈2～4wt％，二甘醇15～18wt％，多碳一元醇4～6wt％，膨松剂12～17wt％，十二烷基苯磺酸钠1～3wt％，发泡剂1～4wt％，水余量；其中，所述的多碳一元醇是碳原子数在10～15个的一元醇。2.根据权利要求1所述的一种用于煤炭加速燃烧的添加剂，其特征在于，所述固硫剂为氧化钙和氧化铝的混合物。3.根据权利要求2所述的一种用于煤炭加速燃烧的添加剂，其特征在于，所述氧化钙和所述氧化铝的摩尔比为3:1。4.根据权利要求1所述的一种用于煤炭加速燃烧的添加剂，其特征在于，所述发泡剂是碳酸镁与正戊烷中的一种或两种。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗贤辉，
申请(专利权)人：泉州朝旭新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35