水泥生产用燃煤液体助燃剂及其制备方法

摘要

本发明提供一种水泥生产用燃煤液体助燃剂，各组分占总重量的百分比如下：矿物油20%-40%、植物油25%-35%、乳化剂6%-16%、金属催化剂盐4%-8%，其余为水。与现有技术相比，本发明的水泥生产用燃煤液体助燃剂具备以下有益效果：在不改变原有设备和工艺的基础上使制备的煤粉燃点降低、燃烧速率提高、燃尽率得到改善；降低单位水泥熟料的煤耗，减少排放量，大幅度节能，促进水泥熟料的烧成，提高水泥熟料的质量，提升水泥熟料生产的经济社会效益，有利于环境保护。本发明还提供了该燃煤液体助燃剂的制备方法。

权利要求

1.水泥生产用燃煤液体助燃剂，其特征在于，该水泥生产用燃煤液体助燃剂采用包括以下步骤的方法制备：

(1)制备乳化剂

原料各组分占总重量的百分比如下：由大豆油、菜籽油、蓖麻油和花生油组成的物组中选择的一种或一种以上的物质10％-30％；由油酸、硬脂酸和月桂酸组成的物组中选择的一种或一种以上的物质10％-20％；由乙醇、丁醇、辛醇和葵醇组成的物组中选择的一种或一种以上的物质10％-20％；由乙二醇、二乙二醇和聚乙二醇组成的物组中选择的一种或一种以上的物质10％-20％；30％浓度氢氧化钠溶液10％-20％；山梨糖醇酐单油酸酯2％-4％；

聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯0.5％-1％；壬基酚聚氧乙烯醚1％-2％；其余为水；

先将上述由乙醇、丁醇、辛醇和葵醇组成的物组中选择的一种或一种以上的物质、30％浓度氢氧化钠溶液以及水加到反应釜中，在搅拌的状态下，加热到90-100℃，再加入上述由大豆油、菜籽油、蓖麻油和花生油组成的物组中选择的一种或一种以上的物质，保持原温度，反应3小时，然后再加入上述由油酸、硬脂酸和月桂酸组成的物组中选择的一种或一种以上的物质，反应0.5小时，最后加入上述由乙二醇、二乙二醇和聚乙二醇组成的物组中选择的一种或一种以上的物质、山梨糖醇酐单油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和壬基酚聚氧乙烯醚，保持原温度高速搅拌1小时，待液体上下匀质后制备结束，得到乳化剂；

(2)制备金属催化剂盐

先将金属催化剂盐即由硝酸锂、硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙、硝酸锶、硝酸钡、硝酸镍、硝酸钯、硝酸铁、硝酸锰、硝酸铈、硝酸镧、硝酸铋、硝酸铜、硝酸锌和硝酸铬组成的物组中选择的一种或一种以上的物质按重量比30％-60％加入到30％-60％的水中，加热至50℃，全部溶解均匀后加入10％-20％乙二醇，再搅拌均匀；

(3)在反应釜加入矿物油即由石油渣油、重油、柴油和机油组成的物组中选择的一种物质，保持温度在90-100℃，在此状态下加入上述(1)制备的乳化剂，在高速搅拌过程中按一定流速加入上述(2)制备的金属催化剂盐，混合均匀后，得到上述水泥生产用燃煤液体助燃剂。

说明书

水泥生产用燃煤液体助燃剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及煤粉燃烧领域，具体而言，是涉及一种水泥生产用燃煤液体助燃剂及其制备方法。

背景技术

[0002] 在水泥生产领域，许多企业在熟料烧成过程中仍然以燃煤作为主要的能源。近年来，随着世界各国对环境保护的极大重视，人们对容易造成环境污染的这种传统生产方式，给予极大的关注。

[0003] 另一方面，提高燃料利用率以实现节能和降低成本，是水泥生产企业不断追求的目标。实际上，节能不但能够降低成本，而且意味着减少排放，也就是说，如果能够采用有效的节能技术，就可以获得相应的环保效果。

[0004] 在以煤粉作为燃料生产水泥的企业中，节能主要有两条途径：

[0005] 一、改善煤粉的燃烧环境，主要从改善燃烧工艺和设备方面着手，如富氧燃烧、降低煤粉细度增加煤粉反应面积、燃烧设备的大型化等；

[0006] 二、利用催化助燃的方法，使用催化助燃剂，在现有的燃烧水平和条件下，改善煤粉的燃烧状况，提高煤粉的燃烧效率。

[0007] 上述第一条途径必需更换设备和采用新工艺来提高煤粉的燃烧效率，但由于投资巨大而受到限制；因此，上述第二条途径，即在现有燃烧工艺、设备的基础上，通过添加煤粉助燃催化剂提高燃烧效率，成为许多企业节能减排的有效手段。

[0008] 燃煤助燃剂的发展有数十年的历史，传统的助燃剂主要以碱金属、碱土金属、过渡元素金属盐类的混合物作为催化剂，这种燃煤助燃剂存在以下诸多缺点：掺加量大，甚至达到原煤用量的5%，即一吨原煤的助燃剂掺加量达到50千克；性价比低；碱金属、氯离子、硫元素经常超标；对燃烧设备的腐蚀严重；而且难以运输。

[0009] 鉴于现有技术中存在的上述问题，在使用煤粉作为燃料生产水泥的领域，急需开发出一种掺加量适宜、助燃效果好、有害成分含量少的煤粉液体助燃剂，该助燃剂不需要改变原有的燃烧工艺和设备，而且使用方便，效果显著，可以在水泥生产领域迅速普及。

[0010] 除此之外，还希望这种燃煤液体助燃剂还可以推广到电厂燃煤锅炉、高炉喷煤等其它技术领域。

发明内容

[0011] 本发明的目的就是要解决现有技术中存在的上述问题，提供一种高效的水泥生产用燃煤液体助燃剂。本发明的水泥生产用燃煤液体助燃剂与现有技术相比，能够在不改变原有设备和工艺的基础上提高燃煤的燃烧效果，使燃煤的燃点降低、燃烧速率得到提高、燃尽率得到改善；从而达到降低单位水泥熟料的煤耗，促进水泥熟料的烧成，提高水泥熟料的质量，提高水泥熟料生产的经济社会效益，并且有益于环境保护。本发明还提供了上述水泥生产用燃煤液体助燃剂的制备方法。

[0012] 本发明的水泥生产用燃煤液体助燃剂也适用于燃煤锅炉、高炉喷煤等其它技术领域。

[0013] 为实现上述发明目的采用的技术方案如下：

[0014] 水泥生产用燃煤液体助燃剂，各组分占总重量的百分比如下：矿物油20%-40%、植物油25%-35%、乳化剂6%-16%、金属催化剂盐4%-8%、其余为水。

[0015] 所述的矿物油是由石油渣油、重油、柴油和机油组成的物组中选择的一种或一种以上的物质。

[0016] 所述的植物油是由大豆油、棕榈油、菜籽油、蓖麻油和花生油组成的物组中选择的一种或一种以上的物质。

[0017] 所述的乳化剂的原料为：由大豆油、菜籽油、蓖麻油和花生油组成的物组中选择的一种或一种以上的物质；由油酸、硬脂酸和月桂酸组成的物组中选择的一种或一种以上的物质；由乙醇、丁醇、辛醇和葵醇组成的物组中选择的一种或一种以上的物质；由乙二醇、二乙二醇和聚乙二醇组成的物组中选择的一种或一种以上的物质；30%浓度氢氧化钠溶液；山梨糖醇酐单油酸酯；聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯；壬基酚聚氧乙烯醚和水。

[0018] 所述的金属催化剂盐是由硝酸锂、硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙、硝酸锶、硝酸钡、硝酸镍、硝酸钯、硝酸铁、硝酸锰、硝酸铈、硝酸镧、硝酸铋、硝酸铜、硝酸锌和硝酸铬组成的物组中选择的一种或一种以上的物质。

[0019] 本发明还提供了上述水泥生产用燃煤液体助燃剂的制备方法，包括以下步骤：

[0020] （1）制备乳化剂

[0021] 原料各组分占总重量的百分比如下：由大豆油、菜籽油、蓖麻油和花生油组成的物组中选择的一种或一种以上的物质10%-30%；由油酸、硬脂酸和月桂酸组成的物组中选择的一种或一种以上的物质10%-20%；由乙醇、丁醇、辛醇和葵醇组成的物组中选择的一种或一种以上的物质10%-20%；由乙二醇、二乙二醇和聚乙二醇组成的物组中选择的一种或一种以上的物质10%-20%；30%浓度氢氧化钠溶液10%-20%；山梨糖醇酐单油酸酯2%-4%；聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯0.5%-1%;壬基酚聚氧乙烯醚1%-2%；其余为水。

[0022] 先将上述由乙醇、丁醇、辛醇和葵醇组成的物组中选择的一种或一种以上的物质、30%浓度氢氧化钠溶液以及水加到反应釜中，在搅拌的状态下，加热到90-100℃，再加入上述由大豆油、菜籽油、蓖麻油和花生油组成的物组中选择的一种或一种以上的物质，保持原温度，反应3小时，然后再加入上述由油酸、硬脂酸和月桂酸组成的物组中选择的一种或一种以上的物质，反应0.5小时，最后加入上述由乙二醇、二乙二醇和聚乙二醇组成的物组中选择的一种或一种以上的物质、山梨糖醇酐单油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和壬基酚聚氧乙烯醚，保持原温度高速搅拌1小时，待液体上下匀质后制备结束，得到乳化剂；

[0023] （2）制备催化剂

[0024] 先将上述金属催化剂盐即由硝酸锂、硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙、硝酸锶、硝酸钡、硝酸镍、硝酸钯、硝酸铁、硝酸锰、硝酸铈、硝酸镧、硝酸铋、硝酸铜、硝酸锌和硝酸铬组成的物组中选择的一种或一种以上的物质按重量比30%-60%加入到30%-60%的水中，加热至50℃，全部溶解均匀后加入10%-20%乙二醇，再搅拌均匀；

[0025] （3）在反应釜加入上述矿物油即由石油渣油、重油、柴油和机油组成的物组中选择的一种物质，保持温度在90-100℃，在此状态下加入上述（1）制备的乳化剂，在高速搅拌过程中按一定流速加入上述（2）制备的催化剂，然后加入计算量的水，混合均匀后，得到水泥生产用燃煤液体助燃剂。

[0026] 与现有技术相比，本发明的水泥生产用燃煤液体助燃剂具有以下有益效果：

[0027] 1、在不改变原有设备和工艺的基础上提高燃煤的燃烧效果，使燃煤的燃点降低、燃烧速率得到提高、燃尽率得到改善；

[0028] 2、降低单位水泥熟料的煤耗，达到了节能的效果；

[0029] 3、促进水泥熟料的烧成，提高水泥熟料的质量；

[0030] 4、由于实现了节能，所以在相同产量的情况下，大大减少了排放量，使水泥生产过程实现绿色经济发展，有利于环境保护。

具体实施方式

[0031] 以下通过实施例对本发明的水泥生产用燃煤液体助燃剂及其制备方法进行详细说明。

[0032] 实施例1

[0033] 本实施例制备水泥生产用燃煤液体助燃剂1，包括以下步骤：

[0034] （1）制备乳化剂

[0035] 原料各组分占总重量的百分比如下：由大豆油、菜籽油、蓖麻油和花生油组成的物组中选择的一种或一种以上的物质10%；由油酸、硬脂酸和月桂酸组成的物组中选择的一种或一种以上的物质20%；由乙醇、丁醇、辛醇和葵醇组成的物组中选择的一种或一种以上的物质20%；由乙二醇、二乙二醇和聚乙二醇组成的物组中选择的一种或一种以上的物质20%；30%浓度氢氧化钠溶液20%；山梨糖醇酐单油酸酯4%；聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯
1%；壬基酚聚氧乙烯醚2%；水3%。

[0036] 先将上述由乙醇、丁醇、辛醇和葵醇组成的物组中选择的一种或一种以上的物质、30%浓度氢氧化钠溶液以及水加到反应釜中，在搅拌的状态下，加热到90-100℃，再加入上述由大豆油、菜籽油、蓖麻油和花生油组成的物组中选择的一种或一种以上的物质，保持原温度，反应3小时，然后再加入上述由油酸、硬脂酸和月桂酸组成的物组中选择的一种或一种以上的物质，反应0.5小时，最后加入上述由乙二醇、二乙二醇和聚乙二醇组成的物组中选择的一种或一种以上的物质、山梨糖醇酐单油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和壬基酚聚氧乙烯醚，保持原温度高速搅拌1小时，待液体上下匀质后制备结束，得到乳化剂。

[0037] （2）制备催化剂

[0038] 先将上述金属催化剂盐即由硝酸锂、硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙、硝酸锶、硝酸钡、硝酸镍、硝酸钯、硝酸铁、硝酸锰、硝酸铈、硝酸镧、硝酸铋、硝酸铜、硝酸锌和硝酸铬组成的物组中选择的一种或一种以上的物质按重量比60%加入到30%的水中，加热至50℃，全部溶解均匀后加入10%乙二醇，再搅拌均匀。

[0039] （3）在反应釜加入上述矿物油即由石油渣油、重油、柴油和机油组成的物组中选择的一种物质，保持温度在90-100℃，在此状态下加入上述（1）制备的乳化剂，在高速搅拌过程中按一定流速加入上述（2）制备的催化剂，然后加入计算量的水，混合均匀后，得到水泥生产用燃煤液体助燃剂1。

[0040] 实施例2

[0041] 本实施例制备水泥生产用燃煤液体助燃剂2，包括以下步骤：

[0042] （1）制备乳化剂

[0043] 原料各组分占总重量的百分比如下：由大豆油、菜籽油、蓖麻油和花生油组成的物组中选择的一种或一种以上的物质30%；由油酸、硬脂酸和月桂酸组成的物组中选择的一种或一种以上的物质15%；由乙醇、丁醇、辛醇和葵醇组成的物组中选择的一种或一种以上的物质15%；由乙二醇、二乙二醇和聚乙二醇组成的物组中选择的一种或一种以上的物质15%；30%浓度氢氧化钠溶液15%；山梨糖醇酐单油酸酯2%；聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯
0.5%；壬基酚聚氧乙烯醚1%；水6.5%。

[0044] 先将上述由乙醇、丁醇、辛醇和葵醇组成的物组中选择的一种或一种以上的物质、30%浓度氢氧化钠溶液以及水加到反应釜中，在搅拌的状态下，加热到90-100℃，再加入上述由大豆油、菜籽油、蓖麻油和花生油组成的物组中选择的一种或一种以上的物质，保持原温度，反应3小时，然后再加入上述由油酸、硬脂酸和月桂酸组成的物组中选择的一种或一种以上的物质，反应0.5小时，最后加入上述由乙二醇、二乙二醇和聚乙二醇组成的物组中选择的一种或一种以上的物质、山梨糖醇酐单油酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和壬基酚聚氧乙烯醚，保持原温度高速搅拌1小时，待液体上下匀质后制备结束，得到乳化剂。

[0045] （2）制备催化剂

[0046] 先将上述金属催化剂盐即由硝酸锂、硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙、硝酸锶、硝酸钡、硝酸镍、硝酸钯、硝酸铁、硝酸锰、硝酸铈、硝酸镧、硝酸铋、硝酸铜、硝酸锌和硝酸铬组成的物组中选择的一种或一种以上的物质按重量比30%加入到60%的水中，加热至50℃，全部溶解均匀后加入10%乙二醇，再搅拌均匀。

[0047] （3）在反应釜加入上述矿物油即由石油渣油、重油、柴油和机油组成的物组中选择的一种物质，保持温度在90-100℃，在此状态下加入上述（1）制备的乳化剂，在高速搅拌过程中按一定流速加入上述（2）制备的催化剂，然后加入计算量的水，混合均匀后，得到水泥生产用燃煤液体助燃剂2。

[0048] 实施例3

[0049] 将实施例1制备的产品即水泥生产用燃煤液体助燃剂1掺入原煤，掺量以重量％计为原煤重量的0.06%-0.08％，将这种掺入助燃剂1的燃煤称为1#燃煤，以常规方式燃烧，测定1#燃煤的燃烧特性。

[0050] 实施例4

[0051] 将实施例2制备的产品即水泥生产用燃煤液体助燃剂2掺入原煤，掺量以重量％计为原煤重量的0.05%-0.08％，将这种掺入助燃剂2的燃煤称为2#燃煤，以常规方式燃烧，测定2#燃煤的燃烧特性。

[0052] 比较例

[0053] 不添加助燃剂，原煤燃煤以常规方式燃烧，测定原煤燃煤的燃烧特性。

[0054] 现将实验室试验和工业试验的过程和结果详述如下。

[0055] 1．试验用原煤成分

[0056] 对试验用原煤进行工业分析，将结果列于表1。

[0057] 表1试验用原煤工业分析

[0058]

[0059] 2.制备1#燃煤、2#燃煤和原煤燃煤

[0060] （1）制备1#燃煤

[0061] 将原煤3kg和本发明的燃煤助燃剂1一起装入Φ500mm×500mm试验小磨中进行粉磨，助燃剂掺量为0.08％，粉磨时间15min，得到1#燃煤。

[0062] （2）制备2#燃煤

[0063] 将原煤3kg和本发明的燃煤助燃剂2一起装入Φ500mm×500mm试验小磨中进行粉磨，助燃剂掺量为0.06％，粉磨时间15min，得到2#燃煤。

[0064] （3）制备原煤燃煤

[0065] 作为对比，不掺入燃煤助燃剂，将原煤3kg装入Φ500mm×500mm试验小磨中进行粉磨，粉磨时间15min，得到原煤燃煤。

[0066] 3.实验室燃烧数据测定

[0067] 分别对上述1#燃煤、2#燃煤和原煤燃煤进行燃点、燃尽率的测定，将测定结果列于表2。

[0068] 表2燃烧试验数据

[0069]

[0070] 表2的试验数据表明，使用本发明燃煤液体助燃剂的实施例3的1#燃煤和实施例4的2#燃煤，在燃煤细度、燃点和燃尽率方面均明显优于比较例的原煤燃煤。

[0071] 4.燃烧工业试验和节能效果

[0072] 本发明的助燃剂分别在两家水泥企业进行工业试验：

[0073] T水泥企业的工业应用试验表明，在本发明的燃煤液体助燃剂掺量为0.08%的情况下，实施例3的1#燃煤、实施例4的2#燃煤与比较例的不掺助燃剂的原煤燃煤相比，熟料烧成的台时产量提高2%，吨熟料煤耗降低4%，具有明显的节能效果，实验过程中系统稳定，