专利名称：一种粉煤固硫防冻粗化剂及其制备方法和使用方法
技术领域：
本发明涉及一种固硫防冻粗化剂及其制备方法和使用方法。
背景技术：
我国是煤炭能源的消耗大国，除电力用煤外，绝大多数的动力用煤应用于层燃锅炉。层燃锅炉用煤一般为粉煤和块煤混合物，其中，粉煤约占60%-70%。而在层燃锅炉燃煤的粒度方面，国家有明确的标准。按照中华人民共和国《链条炉排锅炉用煤技术条件》(GB/T18942— 2009)要求，粒度小于6mm以下的煤的限下率应小于30%。在配煤生产过程中解决粉煤超限问题的专利技术未见报道。
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在燃煤硫分控制方面，环保部《城市环境质量达标管理办法》将禁燃含硫0.6%以上的原煤和配煤并添加固硫剂列为煤炭清洁利用的规定措施。配煤并添加固硫剂所有专利技术公开报道，但也未见在此过程中一并解决粉煤超限的专利技术报道。煤炭运输的防冻剂检索出公开号为CN1603380A，申请号为200410012507.5的发明专利申请公开说明书，其特征是大量加入有机防冻组分，造价和应用成本偏高，且仅有单一的防冻功能，不易大规模推广使用。所以现有技术存在不能同时实现粉煤固硫、防冻和粗化的问题，导致现有技术只能实现单一的固硫和防冻的目的，但粉煤超限的问题一直没有得到解决，即粉煤粗化问题一直没有得到解决，无法实现粉煤最佳的燃烧状态。
发明内容
本发明的目的是要解决现有技术存在不能同时实现粉煤固硫、防冻和粗化的问题，而提供一种粉煤固硫防冻粗化剂及其制备方法和使用方法。一种粉煤固硫防冻粗化剂由单独包装的复合固硫防冻剂和单独包装的粘结渗透剂组成；所述的单独包装的复合固硫防冻剂与单独包装的粘结渗透剂按质量比100: (I
2)混合使用；其中所述的复合固硫防冻剂按重量份数由45 55份消石灰、33 43份膨润土、10 15份氯化钙和2 4份四硼酸钠混合而成；其中所述的粘结渗透剂按重量份数由50 60份羧甲基淀粉钠、40 50份腐殖酸钠和0.2 0.6份十二烷基苯磺酸钠混合而成。一种粉煤固硫防冻粗化剂的制备方法，具体是按以下步骤完成的:一、制备复合固硫防冻剂:首先按重量份数称取45 55份消石灰、33 43份膨润土、10 15份氯化钙和2 4份四硼酸钠，并在室温条件下搅拌混合均匀，然后单独包装即得到复合固硫防冻剂；二、制备粘结渗透剂:首先按重量份数称取50 60份羧甲基淀粉钠、40 50份腐殖酸钠和0.2 0.6份十二烷基苯磺酸钠，并在室温条件下搅拌混合均匀，然后单独包装即得到粘结渗透剂。一种粉煤固硫防冻粗化剂的使用方法，具体是按以下步骤完成的:首先将复合固硫防冻剂加入粉煤中，并混合均匀，得到混有复合固硫防冻剂的粉煤，然后在室温下将粘结渗透剂溶于水配置成粘结渗透剂水溶液，并将粘结渗透剂水溶液加入到混有复合固硫防冻剂的粉煤中，再搅拌混匀(即完成将粉煤固硫防冻粗化剂添加到粉煤中)，即得到外水含量为10% 12%的待燃烧煤；所述的复合固硫防冻剂中Ca(OH)2与粉煤中S元素的摩尔比为(2 3):1 ;所述的复合固硫防冻剂与粘结渗透剂的质量比100: (I 2)。本发明优点:一、本发明制备的粉煤固硫防冻粗化剂可以成功实现对粉煤固硫、防冻和粗化的目的，且制备粉煤固硫防冻粗化剂的原料来源广泛、价格低廉，且制备工艺简单；二、使用本发明制备的粉煤固硫防冻粗化剂得到的外水含量为10% 12%的待燃烧煤贮存时不扬尘或少扬尘，冬季煤炭运输过程中不与车辆厢体冻粘，使用于层燃锅炉炉排上煤层疏松，通风良好，飞扬、落漏损失小，固硫减排，达到最佳的燃烧状态，从而节煤和降低燃煤烟尘对大气的污染。
具体实施例方式具体实施方式
一:本实施方式是一种粉煤固硫防冻粗化剂，粉煤固硫防冻粗化剂由单独包装的复合固硫防冻剂和单独包装的粘结渗透剂组成。本实施方式所述的单独包装的复合固硫防冻剂与单独包装的粘结渗透剂按质量比100: (I 2)混合使用；其中所述的复合固硫防冻剂按重量份数由45 55份消石灰、33 43份膨润土、10 15份氯化钙和2 4份四硼酸钠混合而成；其中所述的粘结渗透剂按重量份数由50 60份羧甲基淀粉钠、40 50份腐殖酸钠和0.2 0.6份十二烷基苯磺酸钠混合而成。本实施方式所述消石灰在复合固硫防冻剂中作为钙系固硫剂，因为在煤燃烧时产生的SO2气体与CaO发生固硫能发生反应生成CaSO4,达到实现将硫固定在炉渣中的目的。本实施方式所述膨润土在复合固硫防冻剂中作为吸水黏结剂，因为膨润土具有强的吸湿性和膨胀性，可吸附8 15倍于自身体积的水量，体积膨胀可达数倍至30倍，在水介质中能分散成胶凝状，具有一定的黏滞性的特性，克服煤表面的疏水性，保持煤的外水含量，同时将固硫剂均匀地附着于煤的表面，给燃烧时固硫反应创造良好的接触条件。本实施方式所述氯化钙在复合固硫防冻剂中作为防冻剂，这里利用氯化钙吸湿性极强，水溶液凝固点底的特性，持水并防止煤炭坚固冻结。本实施方式所述四硼酸钠在复合固硫防冻剂中作为金属防蚀剂，这是利用四硼酸钠对金属具有优良的缓蚀抑制作用的特点，防止氯化钙对车辆厢体腐蚀。本实施方式所述羧甲基淀粉钠在粘结渗透剂中作为黏结剂，这里利用羧甲基淀粉钠水溶液粘结性强的特性，将包裹着固硫防冻剂的粉煤在粘结，增加粉煤粗化的粒度。本实施方式所述腐殖酸钠在粘结渗透剂中作为黏结剂，这是利用腐殖酸钠水溶液粘结性强的特性，将包裹着固硫防冻剂的粉煤再粘结，增加粉煤粗化的粒度。本实施方式所述十二烷基苯磺酸钠在粘结渗透剂中作为渗透剂，这是利用十二烷基苯磺酸钠润湿、渗透性强的特性，强化固硫防冻粗化剂包裹粘结粉煤的效果。
具体实施方式
二:本实施方式与具体实施方式
一的不同点是:所述的复合固硫防冻剂按重量份数由47 53份消石灰、35 41份膨润土、10 14份氯化钙和2 3.5份四硼酸钠混合而成。其他与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三:本实施方式与具体实施方式
一或二之一不同点是:所述的粘结渗透剂按重量份数由52 58份羧甲基淀粉钠、42 48份腐殖酸钠和0.3 0.5份十二烷基苯磺酸钠混合而成。其他与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四:本实施方式是一种粉煤固硫防冻粗化剂的制备方法，具体是按以下步骤完成的:一、制备复合固硫防冻剂:首先按重量份数称取45 55份消石灰、33 43份膨润土、10 15份氯化钙和2 4份四硼酸钠，并在室温条件下搅拌混合均匀，然后单独包装即得到复合固硫防冻剂；二、制备粘结渗透剂:首先按重量份数称取50 60份羧甲基淀粉钠、40 50份腐殖酸钠和0.2 0.6份十二烷基苯磺酸钠，并在室温条件下搅拌混合均匀，然后单独包装即得到粘结渗透剂。
具体实施方式
五:本实施方式与具体实施方式
四的不同点是:步骤一中首先按重量份数称取47 53份消石灰、35 41份膨润土、10 14份氯化钙和2 3.5份四硼酸钠，并在室温条件下搅拌混合均匀，然后单独包装即得到复合固硫防冻剂。其他与具体实施方式
四相同。
具体实施方式
六:本实施方式与具体实施方式
四或五之一不同点是:步骤二中首先按重量份数称取52 58份羧甲基淀粉钠、42 48份腐殖酸钠和0.3 0.5份十二烷基苯磺酸钠，并在室温条件下搅拌混合均匀，然后单独包装即得到粘结渗透剂。其他与具体实施方式
四或五相同。
具体实施方式
七:本实施方式是一种粉煤固硫防冻粗化剂的使用方法，具体是按以下步骤完成的:首先将复合固硫防冻剂加入粉煤中，并混合均匀，然后在室温下将粘结渗透剂溶于水配置成粘结渗透剂水溶液，再加入粘结渗透剂水溶液，并搅拌混匀(即完成将粉煤固硫防冻粗化剂添加到粉煤中)，即得到外水含量为10% 12%的待燃烧煤。本实施方式所述的复合固硫防冻剂中Ca(OH)2与粉煤中S元素的摩尔比为(2
3):1 ;本实施方式所述的复合固硫防冻剂与粘结渗透剂的质量比100: (I 2)。本实施方式所述的复合固硫防冻剂在外水含量为10% 12%的待燃烧煤中起到的作用是固硫和防冻；其中起固硫作用的组分Ca (OH)2与煤燃烧时产生的S02&生固硫反应生成CaSO4，将硫固定在炉渣中；其中起黏结吸水作用的组分膨润土起到克服煤炭疏水性，保证固硫剂均匀包裹粉煤并有吸水、持水的作用；其中起防冻作用的组分氯化钙在吸水后起防冻作用；其中起金属缓蚀作用四硼酸钠用来防止氯化钙对车辆厢体腐蚀。本实施方式所述的粘结渗透剂在外水含量为10% 12%的待燃烧煤中起到的作用是通过吸水和持水来粗化粉煤；其中粘结剂组分羧甲基淀粉钠和腐殖酸钠的水溶液通过粘结性强的特性，将包裹着固硫防冻剂的粉煤再粘结，增加粉煤粗化的粒度；其中渗透剂组分十二烷基苯磺酸钠通过润湿、渗透性强的特性，进一步强化固硫防冻粗化剂包裹粘结粉煤的效果。本实施方式所述的复合固硫防冻剂用量根据粉煤中S元素含量确定，首先计算出粉煤的全硫含量确定S元素含量，再根据复合固硫防冻剂中Ca(OH)2与粉煤中S元素的摩尔比为(2 3):1将复合固硫防冻剂添加到粉煤中。本实施方式用来溶解粘结渗透剂的水的用量根据粉煤中外水含量确定，首先计算出粉煤的外水含量，确定达到待燃烧煤外水含量为10% 12%需要添加水的量，再按达到待燃烧煤外水含量为10% 12%的需要称取水备用，然后按复合固硫防冻剂与粘结渗透剂的质量比100: (I 2)准备粘结渗透剂，最后将准备好的粘结渗透剂溶于上述称取的水中，得到粘结渗透剂水溶液。
本发明要求待燃烧煤外水含量为10% 12%的目的在于粒度3 25mm的块煤最适于燃烧。粉煤如果能均匀和适当地加些水分，加强细煤粉的团聚力，细粉可以被粗化，形成较大的颗粒状；而煤块的表面也因为加水后被湿润，易于粘结细粉，煤粉也等于被块状化，燃煤的堆积比重可以达到最小，水分的汽化也能疏松煤层，炉排上的煤层孔隙度会相对增大，便于均匀通风，从而能提高入炉煤的燃尽度。同时，水蒸汽可以增加火焰及烟气的辐射放热强度，强化燃烧。煤中掺水对热量的增加虽无所裨益，但适当的水分在燃烧化学反应过程中能起到催化和媒介作用，籍以加速完成煤的燃烧过程，因此具有重要的实际意义。采用下述试验验证本发明效果:试验一:一种粉煤固硫防冻粗化剂的制备方法，具体是按以下步骤完成的:一、制备复合固硫防冻剂:首先按重量份数称取50份消石灰、38份膨润土、10份氯化钙和2份四硼酸钠，并在室温条件下搅拌混合均匀，然后单独包装即得到复合固硫防冻剂；二、制备粘结渗透剂:首先按重量份数称取55份羧甲基淀粉钠、44.6份腐殖酸钠和0.4份十二烷基苯磺酸钠，并在室温条件下搅拌混合均匀，然后单独包装即得到粘结渗透剂。试验二:一种粉煤固硫防冻粗化剂的使用方法:具体是按以下步骤完成的:首先将复合固硫防冻剂加入粉煤中，并混合均匀，然后在室温下将粘结渗透剂溶于水配置成粘结渗透剂水溶液，再加入粘结渗透剂水溶液，并搅拌混匀，完成将粉煤固硫防冻粗化剂添加到粉煤中，即得到外水含量为11%的待燃烧煤。本试验所述的复合固硫防冻剂中Ca(OH)2与粉煤中S元素的摩尔比为2:1 ;本试验的复合固硫防冻剂与粘结渗透剂的质量比100:1.5。本试验所述的粉煤固硫防冻粗化剂是试验一制备的粉煤固硫防冻粗化剂，本试验所述的复合固硫防冻剂是试验一步骤一制备的复合固硫防冻剂，本试验所述的粘结渗透剂是试验一步骤二制备的粘结渗透剂。试验二的实际操作过 程 如下:一、计算:粉煤总量为I吨，通过测量可知粉煤中全硫含量为6公斤，外水含量为45公斤，按复合固硫防冻剂中Ca (OH)2与粉煤中S元素的摩尔比为2:1确定复合固硫防冻剂的投加量为55.85公斤，按待燃烧煤外水含量为11%计算可知需要补充外水65公斤，按复合固硫防冻剂与粘结渗透剂的质量比为100:1.5计算出粘结渗透剂加加量为0.84公斤；二、混合:首先将55.85公斤复合固硫防冻剂加入I吨粉煤中，并混合均匀，然后在室温下将0.84公斤粘结渗透剂溶于65公斤水配置成粘结渗透剂水溶液，再加入粘结渗透剂水溶液，并搅拌混匀，完成将粉煤固硫防冻粗化剂添加到粉煤中，即得到外水含量为11%的待燃烧煤。检测本试验所述的粉煤和本试验得到外水含量为11%的待燃烧煤的散密度，通过检测可知，本试验所述的粉煤的散密度为1.35g/cm3，本试验得到外水含量为11%的待燃烧煤的散密度0.93g/cm3，通过对比可知本试验得到外水含量为11%的待燃烧煤与本试验所述的粉煤相比散密度下降31%，为炉排上煤层通风提供了空间。采用艾氏卡法测定本试验所述的粉煤和本试验得到外水含量为11%的待燃烧煤，通过检测可知试验二的固硫率为60.24%ο在零下30°C的环境下对本试验得到的外水含量为11%的待燃烧煤露天堆放，并进行装卸运输实验，检验添加粉煤固硫防冻粗化剂的煤炭与作业机械的冻结粘连情况。观察实验表明，煤垛表层轻微冻结10cm，铲车开垛无大阻力，装车时铲车铲斗不沾煤，且停留3小时后自动卸车，车 厢板壁不沾煤。
权利要求
1.一种粉煤固硫防冻粗化剂，其特征在于粉煤固硫防冻粗化剂由单独包装的复合固硫防冻剂和单独包装的粘结渗透剂组成；所述的单独包装的复合固硫防冻剂与单独包装的粘结渗透剂按质量比100: (I 2)混合使用；其中所述的复合固硫防冻剂按重量份数由45 55份消石灰、33 43份膨润土、10 15份氯化钙和2 4份四硼酸钠混合而成；其中所述的粘结渗透剂按重量份数由50 60份羧甲基淀粉钠、40 50份腐殖酸钠和0.2 0.6份十二烷基苯磺酸钠混合而成。
2.根据权利要求1所述的一种粉煤固硫防冻粗化剂，其特征在于所述的复合固硫防冻剂按重量份数由47 53份消石灰、35 41份膨润土、10 14份氯化钙和2 3.5份四硼酸钠混合而成。
3.根据权利要求1或2所述的一种粉煤固硫防冻粗化剂，其特征在于所述的粘结渗透剂按重量份数由52 58份羧甲基淀粉钠、42 48份腐殖酸钠和0.3 0.5份十二烷基苯磺酸钠混合而成。
4.如权利要求1所述的一种粉煤固硫防冻粗化剂的制备方法，其特征在于粉煤固硫防冻粗化剂的制备方法是按以下步骤完成的:一、制备复合固硫防冻剂:首先按重量份数称取45 55份消石灰、33 43份膨润土、10 15份氯化钙和2 4份四硼酸钠，并在室温条件下搅拌混合均匀，然后单独包装即得到复合固硫防冻剂；二、制备粘结渗透剂:首先按重量份数称取50 60份羧甲基淀粉钠、40 50份腐殖酸钠和0.2 0.6份十二烷基苯磺酸钠，并在室温条件下搅拌混合均匀，然后单独包装即得到粘结渗透剂。
5.根据权利要求4所述的一种粉煤固硫防冻粗化剂的制备方法，其特征在于步骤一中首先按重量份数称取47 53份消石灰、35 41份膨润土、10 14份氯化钙和2 3.5份四硼酸钠，并在室温条件下搅拌混合均匀，然后单独包装即得到复合固硫防冻剂。
6.根据权利要求4或5所 述的一种粉煤固硫防冻粗化剂的制备方法，其特征在于步骤二中首先按重量份数称取52 58份羧甲基淀粉钠、42 48份腐殖酸钠和0.3 0.5份十二烷基苯磺酸钠，并在室温条件下搅拌混合均匀，然后单独包装即得到粘结渗透剂。
7.如权利要求1所述的一种粉煤固硫防冻粗化剂的使用方法，其特征在于粉煤固硫防冻粗化剂的使用方法是按以下步骤完成的:首先将复合固硫防冻剂加入粉煤中，并混合均匀，得到混有复合固硫防冻剂的粉煤，然后在室温下将粘结渗透剂溶于水配置成粘结渗透剂水溶液，并将粘结渗透剂水溶液加入到混有复合固硫防冻剂的粉煤中，再搅拌混匀，即得到外水含量为10% 12%的待燃烧煤；所述的复合固硫防冻剂中Ca(OH)2与粉煤中S元素的摩尔比为(2 3):1 ;所述的复合固硫防冻剂与粘结渗透剂的质量比100: (I 2)。
全文摘要
一种粉煤固硫防冻粗化剂及其制备方法和使用方法，它涉及一种固硫防冻粗化剂及其制备方法和使用方法。本发明的目的是要解决现有技术存在不能同时实现粉煤固硫、防冻和粗化的问题。一种粉煤固硫防冻粗化剂由单独包装的复合固硫防冻剂和单独包装的粘结渗透剂组成；方法一、制备单独包装即得到复合固硫防冻剂；二、制备单独包装即得到粘结渗透剂；使用方法，具体是按以下步骤完成的先加入复合固硫防冻剂，并将粘结渗透剂溶于水配置成粘结渗透剂水溶液，然后再加入粘结渗透剂水溶液搅拌混匀。本发明主要用于制备粉煤固硫防冻粗化剂和粉煤固硫防冻粗化剂的应用。
文档编号C10L9/10GK103113952SQ20131006590
公开日2013年5月22日 申请日期2013年3月1日 优先权日2013年3月1日
发明者赵志文, 张大康 申请人:赵志文