一種能源燃料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種能源燃料，包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分：甲醇：45～65％；甲酸甲酯：5～15％；高錳酸鉀：5～15％；二茂鐵：5～20％；硝酸鐵：4～6％；高氯酸鈉：3～10％。本發(fā)明提供的能源燃料在燃燒瞬間能夠自身放出巨大的熱能，使煤炭更容易燃燒；并且由于本發(fā)明提供的能源燃料為W-O-W體系，在高溫下易產(chǎn)生微爆，使煤炭的反應(yīng)活化中心成數(shù)量級(jí)的增長，極大地加快了反應(yīng)的速度，提高了燃燒的效率。進(jìn)一步的，本發(fā)明提供的能源燃料還有固硫降塵和除焦的作用，可降低硫化物對(duì)空氣的污染，同時(shí)還能夠改善鍋爐底部結(jié)焦的情況。本發(fā)明還提供了一種能源燃料的制備方法。
【專利說明】一種能源燃料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤炭能源【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種能源燃料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]我國是世界能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國，煤炭資源豐富，其儲(chǔ)量居世界前列，作為三大化石燃料之一，煤炭既是重要能源，也是冶金、化學(xué)工業(yè)的重要原料。在石油資源的緊缺和全球能源危機(jī)進(jìn)一步深化的今天，煤炭資源的綜合利用及煤化工行業(yè)的發(fā)展管理，再一次成為能源界的熱點(diǎn)話題。
[0003]煤炭屬于非再生能源，隨著工業(yè)的發(fā)展，煤炭資源越來越緊張。近兩年來，我國煤炭價(jià)格一路飆升。煤炭價(jià)格大幅上漲形成企業(yè)現(xiàn)實(shí)的成本壓力，政府的大力推進(jìn)及整個(gè)國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向集約性經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型等諸多因素形成合力，節(jié)能減排已成為時(shí)代熱點(diǎn)。
[0004]煤炭開采后的利用方向主要有以下五個(gè)方面:首先，煤炭是常用的燃料，是工業(yè)和民用都不可缺少的能源物質(zhì)；第二:煉焦。煉焦即煤的高溫干餾，其過程是將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱。煉焦得到的主要產(chǎn)品有焦炭、煤焦油，焦?fàn)t氣，粗氨水，粗苯等。其中焦炭主要用于冶金行業(yè)；第三:煤的氣化，即為常說的煤變氣，是把煤中有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w的過程，主要是生產(chǎn)工業(yè)或民用燃料以及化工合成原料的煤氣；第四:煤的液化，即為煤變油，是把煤轉(zhuǎn)化成液體燃料的過程，在高溫高壓下使煤和氫氣作用生成液體燃料，其產(chǎn)物經(jīng)進(jìn)一步加工可得汽油、柴油等液體燃料。加氫液化的原料煤以褐煤、長焰煤、氣煤為主；最后是煤的低溫干餾，低溫干餾可制取低溫焦油和低溫焦?fàn)t煤氣，低溫焦油可用于制取高級(jí)液體燃料和作為化工原料。
[0005]以上五個(gè)方面的應(yīng)用中，煤作為燃料的應(yīng)用最為廣泛，在煤燃燒時(shí)通常會(huì)添加一些燃煤添加劑，以提高煤炭的燃燒利用率。雖然現(xiàn)有的燃煤添加劑也有一定的節(jié)煤作用，但效果并不明顯，一般節(jié)煤率都在2%~3%左右。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種能源燃料及其制備方法，本發(fā)明提供的能源燃料能夠提高煤炭的燃燒效率，節(jié)約煤炭的使用量。
[0007]本發(fā)明一種能源燃料，包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分:
[0008]甲醇:45~65% ;甲酸甲酯:5~15% ;高錳酸鉀:5~15% ;二茂鐵:5~20% ；硝酸鐵:4~6% ;高氯酸鈉:3~10%。
[0009]優(yōu)選的，所述能源燃料的密度為0.9~2.0g/cm3。
[0010]優(yōu)選的，所述能源燃料的pH值為6.5~7.5。
[0011]優(yōu)選的，所述能源燃料還包括正戊烷；
[0012] 所述正戊烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3~10%。
[0013]優(yōu)選的，所述能源燃料還包括吐溫-80 ；
[0014]所述吐溫-80的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3~8%.
[0015]優(yōu)選的，所述能源燃料還包括乙醇；
[0016]所述乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3~10%。
[0017]優(yōu)選的，所述能源燃料還包括油類；
[0018]所述油類的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9~30%。
[0019]優(yōu)選的，以每噸標(biāo)煤的用量計(jì)，所述能源燃料的用量為10~15kg/噸。
[0020]本發(fā)明提供一種能源燃料的制備方法，包括以下步驟:
[0021]將45~65%的甲醇、5~15%的甲酸甲酯、5~15%的高錳酸鉀、5~20%二茂鐵、4~6%的硝酸鐵和3~10%的高氯酸鈉混合,得到能源燃料。
[0022]本發(fā)明提供了一種能源燃料，包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分:甲醇:45~65%;甲酸甲酯:5~15% ;高錳酸鉀:5~15% ;二茂鐵:5~20% ;硝酸鐵:4~6% ;高氯酸鈉:3~10%。本發(fā)明提供的能源燃料在燃燒瞬間能夠自身放出巨大的熱能，使煤炭更容易燃燒；并且由于本發(fā)明提供的能源燃料為W-O-W體系，在高溫下易產(chǎn)生微爆，使煤炭的反應(yīng)活化中心成數(shù)量級(jí)的增長，極大地加快了反應(yīng)的速度，提高了燃燒的效率。
[0023]進(jìn)一步的，本發(fā)明提供的能源燃料還有固硫降塵和除焦的作用，可降低硫化物對(duì)空氣的污染，同時(shí)還能夠改善鍋爐底部結(jié)焦的情況。

【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明提供了一種能源燃料，包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分:甲醇:45~65% ;甲酸甲酯:5~15% ;高錳酸鉀:5~15% ;二茂鐵:5~20% ;硝酸鐵:4~6% ;高氯酸鈉:3~10%。
[0025]本發(fā)明提供的能源燃料能夠加快煤炭活化中心的反應(yīng)的速度，提高煤炭燃燒的效率。
[0026]在本發(fā)明中，所述能源燃料的密度優(yōu)選為0.9~2.0，更優(yōu)選為1.0~1.8g/cm3，最優(yōu)選為1.2~1.6g/cm3 ;所述能源燃料的pH值優(yōu)選為6.5~7.5，更優(yōu)選為6.7~7.2。
[0027]本發(fā)明提供的能源燃料包括甲醇，所述甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45~65%，優(yōu)選為50~60%，更優(yōu)選為52~58%;所述甲醇的熱值為19.7MJ/kg。在本發(fā)明中，所述甲醇能夠降低燃燒過程中的發(fā)煙量，提高環(huán)境中氧含量50%左右，在燃燒過程中，所述甲醇發(fā)生如式I所示的反應(yīng):
[0028]CH3OH (I)+O2 (g) — CO2 (g) +2H20 (g) 式 I ;
[0029]如式I所示的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔΗ = -725.76KJ/mol。
[0030]本發(fā)明提供的能源燃料包括甲酸甲酯，所述甲酸甲酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5~15%，優(yōu)選為7~13%，更優(yōu)選為8~11% ;所述甲酸甲酯的熱值為16.3MJ/kg。在本發(fā)明中，所述甲酸甲酯的沸點(diǎn)低，揮發(fā)性大，極易燃，可釋放出大量的熱，是煤炭更容易燃燒。在燃燒過程中，所述甲酸甲酯發(fā)生如式2所示的反應(yīng):
[0031 ] C2H4O2 (g) +O2 (g) — 2C02 (g) +2H20 (g)式 2 ;
[0032]如式2所示的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔΗ =-978.76KJ/mol。
[0033]本發(fā)明提供的能源燃料包括高錳酸鉀，所述高錳酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5~15%，優(yōu)選為7~13%，更優(yōu)選為8~12%，在本發(fā)明中，所述高錳酸鉀發(fā)生如式3所示的反應(yīng):
[0034]2KMnO4 — K2MnO4+Mn02+02 (g) 式 3
[0035]在本發(fā)明中，所述高錳酸鉀作為強(qiáng)氧化劑，可加速水分子裂解，提高燃燒值；并且所述高錳酸鉀在分解過程中釋放出大量的氧氣，可以起到助燃的作用。
[0036]本發(fā)明提供的能源燃料包括二茂鐵，所述二茂鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5~20%，優(yōu)選為8~18%，更優(yōu)選為10~15%，本發(fā)明對(duì)所述二茂鐵的來源沒有特殊的限制，可采用所述二茂鐵的市售商品，也可按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的制備二茂鐵的技術(shù)方案自行制備。在本發(fā)明中，所述二茂鐵為助燃劑，同時(shí)也能夠起到消煙劑的作用。
[0037]本發(fā)明提供的能源燃料包括硝酸鐵，所述硝酸鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4~6%，優(yōu)選為
4.5~5.5%，更優(yōu)選為4.8~5.2%，在本發(fā)明中，所述硝酸鐵能夠在煤炭燃燒時(shí)能夠劇烈的燃燒，發(fā)揮助燃的作用。
[0038]本發(fā)明提供的能源燃料包括高氯酸鈉，所述高氯酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3~10%，優(yōu)選為4~9 %，更優(yōu)選為5~8 %，在本發(fā)明中，所述高氯酸鈉發(fā)生如式4所示的反應(yīng):
[0039]NaClO4 — NaCl+02 (g) 式 4 ;
[0040]在本發(fā)明中，所述高氯酸鈉具有強(qiáng)氧化性，在燃燒過程中釋放出大量的氧氣，促進(jìn)了煤炭的燃燒。
[0041]本發(fā)明提供的能源燃料優(yōu)選還包括正戊烷，所述正戊烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為3~10 %，更優(yōu)選為4~9 %，最優(yōu)選為5~8 %;所述正戊烷的熱值為48.8MJ/kg。在本發(fā)明中，所述正戍燒發(fā)生如式5所示的反應(yīng):
[0042]C5H12+02 (g) — 2C02 (g) +2H20 (g)式 5 ;
[0043]在本發(fā)明中，如式5所示的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔΗ = -3506.lKJ/mol,所述正戍燒在燃燒時(shí)能夠釋放出大量的能量，減少了煤炭燃燒時(shí)需要提供的熱量，加快煤炭的燃燒速度，促進(jìn)煤炭的充分燃燒。
[0044]本發(fā)明提供的能源燃料優(yōu)選還包括吐溫-80，在本發(fā)明中，所述吐溫-80能夠起到表面活性劑的作用，在燃燒過程中能夠滲透到煤炭空隙中，使催化和助燃作用在煤炭內(nèi)層發(fā)生，從而使煤炭的著火和燃燒更易進(jìn)行。所述吐溫-80的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為3~8%，更優(yōu)選為4~7%，最優(yōu)選為5~6%，本發(fā)明對(duì)所述吐溫-80的來源沒有特殊的限制，采用吐溫-80的市售商品即可。
[0045]本發(fā)明提供的能源燃料優(yōu)選還包括乙醇，所述乙醇能與空氣混合形成可燃性混合物，使煤炭更容易燃燒。在本發(fā)明中，所述乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為3~10%，更優(yōu)選為4~9%，最優(yōu)選為5~8% ;所述乙醇的熱值為26.8MJ/kg ;所述乙醇在煤炭燃燒時(shí)發(fā)生如式6所示的反應(yīng):
[0046]C2H50H+302 (g) — 2C02 (g) +3H20 (g)式 6 ;
[0047]在本發(fā)明中，如式6所示的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔΗ = -1367.lKJ/mol,所述乙醇在燃燒時(shí)能夠釋放出大量的熱量，促進(jìn)煤炭的燃燒。
[0048]本發(fā)明提供的能源燃料優(yōu)選還包括油類，所述油類在燃燒時(shí)能夠釋放出大量的熱量，促進(jìn)煤炭的燃燒。在本發(fā)明中，所述油類的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為9~30%，更優(yōu)選為10~25%，最優(yōu)選為12~23% ;所述油類優(yōu)選為煤油、煤焦油和植物油中的一種或幾種。在本發(fā)明中，所述煤油的熱值為46MJ/kg ;所述煤焦油的熱值為37.8MJ/kg ;所述植物油的熱值為39MJ/kg。在本發(fā)明中，所述油類在燃燒時(shí)發(fā)生如式7所示的反應(yīng):
[0049]油類+O2 (g) — CO2 (g) +H2O (g)式 7。
[0050]本發(fā)明還提供了一種能源燃料的制備方法，包括以下步驟:
[0051]將45~65%的甲醇、5~15%的甲酸甲酯、5~15%的高錳酸鉀、5~20%二茂鐵、4~6%的硝酸鐵和3~10%的高氯酸鈉混合,得到能源燃料。
[0052]在本發(fā)明中，所述甲醇、甲酸甲酯、高錳酸鉀、二茂鐵、硝酸鐵和高氯酸鉀的來源和用量與上述技術(shù)方案中甲醇、甲酸甲酯、高錳酸鉀、二茂鐵、硝酸鐵和高氯酸鉀的用量一致，在此不再贅述。
[0053]本發(fā)明優(yōu)選將45~65%的甲醇、5~15%的甲酸甲酯、5~15%的高猛酸鉀、5~20%二茂鐵、4~6%的硝酸鐵和3~10%的高氯酸鈉進(jìn)行攪拌，使各原料混合，得到能源燃料。在本發(fā)明中，所述攪拌的速度優(yōu)選為2500~3200r/min，更優(yōu)選為2600~3100r/min，最優(yōu)選為2800~3000r/min ;所述攪拌的時(shí)間優(yōu)選為15~30min，更優(yōu)選為20~25min。本發(fā)明對(duì)所述攪拌所用的設(shè)備沒有特殊的限制，具體的，在本發(fā)明的實(shí)施例中，可采用高速攪拌機(jī)。
[0054]得到能源燃料后，本發(fā)明將能源燃料與煤炭混合，進(jìn)行燃燒。在本發(fā)明中，以每噸標(biāo)煤的用量計(jì)，所述能源燃料的用量優(yōu)選為10~15kg/噸，更優(yōu)選為11~14kg/噸，最優(yōu)選為12~13kg/噸。結(jié)果表明，使用電站鍋爐可節(jié)煤5~10%，使用工業(yè)鍋爐可節(jié)煤6~15%。
[0055]本發(fā)明提供了一種能源燃料，能源燃料本身與氧氣反應(yīng)能夠釋放出大量的燃燒熱，同時(shí)，表面活性劑等試劑由于滲透到煤炭空隙中甚至與碳分子緊密連接使煤的著火點(diǎn)降低，加速煤熱解過程中各種結(jié)合鍵的斷裂，促進(jìn)碳及不完全反應(yīng)物質(zhì)的充分燃燒；并且，由于產(chǎn)品的W-O-W體系，在高溫下易產(chǎn)生微爆，使碳的反應(yīng)活化中心成數(shù)量級(jí)的增長，極大地加快了反應(yīng)的速度，從而提高煤炭的利用率，節(jié)約了能源。
[0056]另外，本發(fā)明提供的能源燃料能夠使煤層在燃燒過程中膨脹升高，不易結(jié)焦，同時(shí)使空氣更易流通，促進(jìn)了充分燃燒，同時(shí)爐渣中的含碳量減少，達(dá)到除焦的目的。
[0057]為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的一種能源燃料及其制備方法進(jìn)行詳細(xì)描述，但不能將其理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0058]實(shí)施例1
[0059]將10kg甲醇、20kg的甲酸甲酯、20kg的高錳酸鉀、30kg的二茂鐵、1kg的硝酸鐵和20kg的高氯酸鉀在高速攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌,攪拌速度為2800r/min,攪拌20min后,得到能源燃料；
[0060]將200kg本實(shí)施例得到的能源燃料和20噸標(biāo)煤混合，在工業(yè)鍋爐中進(jìn)行燃燒，結(jié)果表明，煤炭的熱值提高了 500大卡，節(jié)能效果為10%。
[0061]實(shí)施例2
[0062]將115kg甲醇、25kg的甲酸甲酯、12.5kg的正戍燒、1kg的乙醇、25kg的高猛酸鉀、37.5kg的二茂鐵、12.5kg的硝酸鐵和12.5kg的高氯酸鉀在高速攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，攪拌速度為2800r/min，攪拌20min后，得到能源燃料；
[0063]將250kg本實(shí)施例得到的能源燃料和20噸標(biāo)煤混合，在工業(yè)鍋爐中進(jìn)行燃燒，結(jié)果表明，煤炭的熱值提高了 550大卡，節(jié)能效果為15%。
[0064]實(shí)施例3
[0065]將180kg甲醇、15kg的甲酸甲酯、9kg的正戍燒、15kg的煤油、9kg的煤焦油、9kg的植物油、9kg的乙醇、15kg的高猛酸鉀、15kg的二茂鐵、15kg的硝酸鐵和9kg的高氯酸鉀在高速攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，攪拌速度為2800r/min,攪拌30min后,得到能源燃料；
[0066]將300kg本實(shí)施例得到的能源燃料和20噸標(biāo)煤混合，在電站鍋爐中進(jìn)行燃燒，結(jié)果表明，煤炭的熱值提高了 400大卡，節(jié)能效果為8%。
[0067]實(shí)施例4
[0068]將160kg甲醇、20kg的甲酸甲酯、9kg的正戍燒、25kg的煤油、9kg的煤焦油、9kg的植物油、9kg的乙醇、15kg的高猛酸鉀、20kg的二茂鐵、15kg的硝酸鐵和9kg的高氯酸鉀在高速攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，攪拌速度為2800r/min,攪拌30min后,得到能源燃料；
[0069]將300kg本實(shí)施例得到的能源燃料和20噸標(biāo)煤混合，在電站鍋爐中進(jìn)行燃燒，結(jié)果表明，煤炭的熱值提高了 510大卡，節(jié)能效果為11%。
[0070]實(shí)施例5
[0071]將120kg甲醇、23kg的甲酸甲酯、13kg的正戊烷、1kg的乙醇、26kg的高錳酸鉀、37.5kg的二茂鐵、13kg的硝酸鐵和12.5kg的高氯酸鉀在高速攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，攪拌速度為2800r/min，攪拌20min后，得到能源燃料；
[0072]將255kg本實(shí)施例得到的能源燃料和20噸標(biāo)煤混合，在工業(yè)鍋爐中進(jìn)行燃燒，結(jié)果表明，煤炭的熱值提高了 530大卡，節(jié)能效果為14%。
[0073]比較例I
[0074]將10kg高錳酸鉀、50kg高氯酸鉀和50kg的二茂鐵在高速攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，攪拌速度為2800r/min，攪拌20min后，得到節(jié)煤劑。
[0075]將200kg本比較例得到的節(jié)煤劑和20噸標(biāo)煤混合，在工業(yè)鍋爐中進(jìn)行燃燒，結(jié)果表明，煤炭的熱值提高了 100大卡，節(jié)能效果為3%.
[0076]由上述實(shí)施例和比較例可以看出，本發(fā)明提供的能源燃料節(jié)能高達(dá)15%，煤炭的熱值最高提高了 550大卡，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于比較例I中現(xiàn)有的節(jié)煤劑的節(jié)能效果。
[0077]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種能源燃料，包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分: 甲醇:45~65% ;甲酸甲酯:5~15% ;高錳酸鉀:5~15% ;二茂鐵:5~20% ;硝酸鐵:4~6% ;高氯酸鈉:3~10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能源燃料，其特征在于，所述能源燃料的密度為0.9~2.0g/3cm ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能源燃料，其特征在于，所述能源燃料的PH值為6.5~7.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3任意一項(xiàng)所述的能源燃料，其特征在于，所述能源燃料還包括正戍燒; 所述正戍燒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3~10%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~3任意一項(xiàng)所述的能源燃料，其特征在于，所述能源燃料還包括吐溫-80 ； 所述吐溫-80的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3~8%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~3任意一項(xiàng)所述的能源燃料，其特征在于，所述能源燃料還包括乙醇； 所述乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3~10%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~3任意一項(xiàng)所述的能源燃料，其特征在于，所述能源燃料還包括油類； 所述油類的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9~30%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~3任意一項(xiàng)所述的能源燃料，其特征在于，以每噸標(biāo)煤的用量計(jì)，所述能源燃料的用量為10~15kg/噸。
9.一種能源燃料的制備方法，包括以下步驟: 將45~65%的甲醇、5~15%的甲酸甲酯、5~15%的高錳酸鉀、5~20%二茂鐵、4~6%的硝酸鐵和3~10%的高氯酸鈉混合，得到能源燃料。
【文檔編號(hào)】C10L9/10GK104164272SQ201410441992
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月2日
【發(fā)明者】祁偉, 劉朝杰 申請(qǐng)人:河南炬能能源科技有限公司