本发明专利技术提供了一种环保型纳米碳氢燃料和其制备方法。该纳米碳氢燃料为含有水、粉料和附加氢的液体燃料,其中,粉料包含煤矸石和高质煤,煤矸石和高质煤重量比为1:2~1:3,粉料的粒度分布情况为D50为1.6~3.0μm,D90为5~20μm,D97≤42μm。采用的纳米碳氢燃料颗粒粒度为微纳米级,表面活性高,进入锅炉后燃烧充分,燃烧效率高,燃尽率高,与传统水煤浆相比,在同等工况下具有更高的热值,本申请的纳米碳氢燃料由于粒度为微纳米级,可以较好的结合附加氢,使其具有更高的热值,可满足工业要求。可满足工业要求。可满足工业要求。
【技术实现步骤摘要】
一种环保型纳米碳氢燃料和其制备方法
[0001]本专利技术涉及环保燃料领,具体而言,涉及一种环保型纳米碳氢燃料和其制备方法。
技术介绍
[0002]目前,我国煤炭能源消费比重约60%,煤矿企业在矿山开采、洗选过程中产生大量煤矸石,煤矸石堆存约40亿吨。煤矸石的产生和堆存带来了大量的环境污染、安全隐患等问题。
[0003]由于煤矸石或劣质煤包含较多不可燃的矿物质杂质,热值低、产量巨大等特点,围绕本领域固体废物利用一直未获大的进展。
[0004]内蒙古准格尔矿区煤矸石灰分中氧化铝含量很高,通常可达40%~50%左右,已接近我国中等品位铝土矿中Al2O3的含量,是非常宝贵的再生含铝矿物资源。准能集团公司历时15年成功研发了“一步酸溶法”铝硅粉提取氧化铝核心工艺技术,已具备了工业化实施条件。
[0005]以煤矸石等劣质煤为原料,从环保和经济效益两个角度出发,制备一种性能相对优异的清洁燃料,满足用户燃烧设备对煤质的要求,解决大宗固废环境污染等问题。同时,在保持煤炭燃料资源特性的基础上,充分发掘煤炭所具有的原材料资源特性,利用高铝粉煤灰生产氧化铝,推进煤炭由单一的“燃料”向“燃料+原料”转变,实现对煤矸石的高值化利用,缓解我国铝土矿资源短缺的困境,具有重大的现实意义和长远的战略意义。
技术实现思路
[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种环保型纳米碳氢燃料和其制备方法,以解决现有技术中燃料附加值偏低的问题。
[0007]为了实现上述目的,根据本专利技术的一个方面,提供了一种环保型纳米碳氢燃料,该纳米碳氢燃料为含有水、粉料和附加氢的液体燃料,其中,粉料包含煤矸石和高质煤,煤矸石和高质煤重量比为1:2~1:3,粉料的粒度分布情况为D50为1.6~3.0μm,D90为5~20μm,D97≤42μm。
[0008]进一步地,以重量百分比计,煤矸石中碳含量为10%~12%,氧化铝含量为30%~40%,二氧化硅含量为30%~35%,氧化钙含量为0.05%~0.15%,氧化铁含量为1.0%~2.5%;和/或,高质煤中碳含量为63%~75%,氧化铝含量为11%~15%,二氧化硅含量为6%~10%,氧化钙含量为0.5%~2.0%,氧化铁含量为1.0%~2.0%;
[0009]优选的,高质煤中碳含量为70%~75%,氧化铝含量为13%~15%,二氧化硅含量为8%~10%,氧化钙含量为1.5%~2.0%,氧化铁含量为1.0%~2.0%;
[0010]优选的,粉料的粒度分布情况为D50为1.6~2.0μm,D90为5~15μm,D97≤30μm。
[0011]进一步地,粉料的含量为65wt%~68wt%,优选的,高质煤的灰分≤30wt%,更优选的,高质煤的热值为5500~7000大卡。
[0012]进一步地,纳米碳氢燃料置于密闭容器内,附加氢包括固相氢、游离液相氢和游离
气相氢,优选的,固相氢为粉料中氢含量的1.1~1.3倍,进一步优选的,固相氢为粉料中氢含量的1.2~1.3倍;优选的,游离液相氢的含量为400~800ppm;优选的,纳米碳氢燃料气相组分中游离气相氢的含量为600~1000ppm。
[0013]根据本申请的另一个方面,提供了一种环保型纳米碳氢燃料的制备方法,该制备方法包括以下步骤:步骤S1,将煤矸石与高质煤按重量比1:2~1:3混合,得到原料煤;步骤S2,将原料煤进行预粉碎,得到预粉碎煤粉,预粉碎煤粉的中位粒度40~80目;步骤S3,将预粉碎煤粉与水混合,进行纳米化粉碎,得到纳米煤粉浆料,纳米煤粉的D50为1.6~3.0μm,D90为5~20μm,D97为30~42μm;步骤S4,将纳米煤粉浆料进行附氢处理,得到环保型纳米碳氢燃料。
[0014]进一步地,以重量百分比计,煤矸石中碳含量为10%~12%,氧化铝含量为30%~40%,二氧化硅含量为30%~35%,氧化钙含量为0.05%~0.15%,氧化铁含量为1.0%~2.5%;和/或,高质煤中碳含量为63%~75%,氧化铝含量为11%~15%,二氧化硅含量为6%~10%,氧化钙含量为0.5%~2.0%,氧化铁含量为1.0%~2.0%;
[0015]优选的,高质煤中碳含量为70%~75%,氧化铝含量为13%~15%,二氧化硅含量为8%~10%,氧化钙含量为1.5%~2.0%,氧化铁含量为1.0%~2.0。
[0016]进一步地,以重量计,预粉碎煤粉小于150目部分≤15%,和/或,预粉碎煤粉大于30目部分≤15%;
[0017]优选的,预粉碎煤粉小于150目部分≤10%,和/或,预粉碎煤粉大于30目部分≤10%,和/或,预粉碎煤粉5~20目通过率100%;
[0018]进一步优选的,步骤S2包括,将原料煤通过第一级粗粉碎,得到颗粒直径在1~3mm的粗粉碎煤粉,将粗粉碎煤粉进行第二级细粉碎,得到预粉碎煤粉。
[0019]进一步地,纳米煤粉的D50为1.6~2.0μm,D90为5~15μm,D97≤30μm;优选的,纳米煤粉浆料的固含量为65%~68%。
[0020]进一步地,步骤S3包括:步骤S31,将预粉碎煤粉与水混合,进行纳米化粉碎,得到纳米煤粉粉碎浆料,步骤S32,向纳米煤粉粉碎浆料中加入助剂,得到纳米煤粉浆料,
[0021]优选的,助剂采用乳化剪切的方式加入纳米煤粉浆料中,进一步优选的,乳化剪切机转速为2800~3000转/秒,乳化时长25~30分钟,更优选的,将助剂分多次加入纳米煤粉浆料中。
[0022]优选的,助剂包括木质素、六偏磷酸钠、磺酸盐中的任意一种或者多种,
[0023]更优选的,以纳米煤粉浆料中的固体干重为基准,六偏磷酸钠添加量为3
‰
~6
‰
,和/或,木质素添加量为0.7
‰
~1.1
‰
,和/或,磺酸盐添加量为1.3
‰
~2.2
‰
。
[0024]进一步地,步骤S4中,通过向纳米煤粉浆料中通入氢气进行附氢处理,优选的,每吨原料煤形成的纳米煤粉浆料中通入的氢气量为2.0~6.0m3。
[0025]应用本专利技术的技术方案,采用的纳米碳氢燃料颗粒粒度为微纳米级,表面活性高,进入锅炉后燃烧充分,燃烧效率高,燃尽率高,与传统水煤浆相比,在同等工况下具有更高的热值,本申请的纳米碳氢燃料由于粒度为微纳米级,可以较好的结合附加氢,使其具有更高的热值,可满足工业要求。同时,通过煤矸石与高质煤复配,节约了原料煤的成本,解决煤矸石大宗固废污染问题,而且,底渣排放量较低,大大减少SO2、NO
x
以及烟尘排放,降低发电能耗,降低污染物排放。本申请的纳米碳氢燃料燃烧后的铝硅粉活性提高,溶出率高,是后
续“一步酸溶法”提取氧化铝环节优质的原材料,实现了煤矸石由大宗固废向“燃料+原料”双重价值的升级。
附图说明
[0026]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解,本专利技术的示意性本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种环保型纳米碳氢燃料,为含有水、粉料和附加氢的液体燃料,其特征在于,所述粉料包含煤矸石和高质煤,所述煤矸石和高质煤重量比为1:2~1:3,所述粉料的粒度分布情况为D50为1.6~3.0μm,D90为5~20μm,D97≤42μm。2.根据权利要求1所述的纳米碳氢燃料,其特征在于,以重量百分比计,所述煤矸石中碳含量为10%~12%,氧化铝含量为30%~40%,二氧化硅含量为30%~35%,氧化钙含量为0.05%~0.15%,氧化铁含量为1.0%~2.5%;和/或,所述高质煤中碳含量为63%~75%,氧化铝含量为11%~15%,二氧化硅含量为6%~10%,氧化钙含量为0.5%~2.0%,氧化铁含量为1.0%~2.0%;优选的,所述高质煤中碳含量为70%~75%,氧化铝含量为13%~15%,二氧化硅含量为8%~10%,氧化钙含量为1.5%~2.0%,氧化铁含量为1.0%~2.0%;优选的,所述粉料的粒度分布情况为D50为1.6~2.0μm,D90为5~15μm,D97≤30μm。3.根据权利要求2所述的纳米碳氢燃料,其特征在于,所述粉料的含量为65wt%~68wt%,优选的,所述高质煤的灰分≤30wt%,更优选的,所述高质煤的热值为5500~7000大卡。4.根据权利要求1所述的纳米碳氢燃料,其特征在于,所述纳米碳氢燃料置于密闭容器内,所述附加氢包括固相氢、游离液相氢和游离气相氢,优选的,所述固相氢为所述粉料中氢含量的1.1~1.3倍,进一步优选的,所述固相氢为所述粉料中氢含量的1.2~1.3倍;优选的,所述游离液相氢的含量为400~800ppm;优选的,所述纳米碳氢燃料气相组分中游离气相氢的含量为600~1000ppm。5.一种环保型纳米碳氢燃料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1,将煤矸石与高质煤按重量比1:2~1:3混合,得到原料煤;步骤S2,将所述原料煤进行预粉碎,得到预粉碎煤粉;步骤S3,将所述预粉碎煤粉与水混合,进行纳米化粉碎,得到纳米煤粉浆料,所述纳米煤粉的D50为1.6~3.0μm,D90为5~20μm,D97为30~42μm;步骤S4,将所述纳米煤粉浆料进行附氢处理,得到所述环保型纳米碳氢燃料。6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,以重量百分比计,所述煤矸石中碳含量为10%~12%,氧化铝含量为30%~40%,二氧化硅含量为30%~35%,氧化钙含量为0.05%~0...
【专利技术属性】
技术研发人员:杜善周,黄涌波,董晖,周永利,叶涛,李雪,张志,甄鹏,高进,闫淑君,
申请(专利权)人:三易康养海南科技发展有限公司,
类型:发明
国别省市:
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