專利名稱：：燃料用添加劑組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種添加到煤炭、石油、煤氣等燃料的燃料用添加劑組合物，尤其涉及一種能夠促進(jìn)燃料的燃燒并使其完全燃燒，并防止渣塊(clinker)及污垢(fouling)產(chǎn)生，特別是在用于煤炭時(shí)，能夠提高前處理過(guò)程中粉碎效率的燃料用添加劑組合物。
背景技術(shù)：
：以往技術(shù)中，為了去除爐內(nèi)的煙灰(soot)及渣塊(clinker)，主要采用了物理方法，而為了降低空氣污染物的產(chǎn)生，主要釆用了對(duì)廢氣進(jìn)行后處理的方法。另外，為了改善熱效率，主要使用了機(jī)械系統(tǒng)。但是，根據(jù)爐子的運(yùn)轉(zhuǎn)方式或其條件、或者燃料的性質(zhì)，出現(xiàn)了很多問(wèn)題。特別是，使用化石燃料、瞬時(shí)燃料(transientfiiel)及生物能源等的燃燒機(jī)，由于在燃燒機(jī)內(nèi)形成堅(jiān)硬的固體物質(zhì)等污泥而增加燃料的消耗量，并且降低了燃燒效率。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明鑒于上述問(wèn)題而作，其目的在于提供一種被加入到煤炭、石油、煤氣等燃料的燃料用添加劑組合物，其能夠促進(jìn)燃料的燃燒并使其完全燃燒，并能夠防止燃燒機(jī)內(nèi)的渣塊(clinker)及污垢(fouling)的產(chǎn)生，從而提高熱傳遞，特別是用于煤炭時(shí)，隨著前處理過(guò)程中粉碎效率的提高，可提高燃料的燃燒效率，從而更易于供給適合在大型燃燒機(jī)中使用的煤炭。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種燃料用添加劑組合物，該組合物基于過(guò)氧化氫100重量份，包含5-120重量份的硅酸鹽(silicate)、10-140重量份的硼砂(borax)、10-140重量份的氫氧化鈉或者氫氧化鉀、以及15-300重量份的水。根據(jù)本發(fā)明，所述燃料用添加劑組合物最好是基于燃料100重量份添加0.02-0.5重量份。所述組合物可進(jìn)一步包含水溶性分散劑，其含量最好是基于所述組合物100重量份包含0.1-100重量份。本發(fā)明還提供如上燃料用添加劑組合物的用途。本發(fā)明還提供一種可減少大氣污染物的方法。即，在燃燒時(shí)，使用添加有所述燃料用添加劑組合物的燃料。所述大氣污染物是SOx,NOx，CO或灰塵等。如果應(yīng)用本發(fā)明的方法，就與沒(méi)有添加本發(fā)明的燃料用添加劑組合物時(shí)相比，可以分別把SOx、NOx、CO、灰塵減少30%、25%、50%、55%以上。本發(fā)明還提供一種在燃燒器中節(jié)約燃料的方法。即，在燃燒時(shí)，使用添加有所述燃料用添加劑組合物的燃料。如果應(yīng)用該方法，就與沒(méi)有添加本發(fā)明的燃料用添加劑組合物時(shí)相比，可以節(jié)省40°/。以上的燃料。本發(fā)明的燃料用添加劑組合物，通過(guò)在預(yù)定量的水中混合過(guò)氧化氬、硅酸鹽、硼砂以及氪氧化鈉(或者氫氧化鉀)，來(lái)促進(jìn)燃料的燃燒并使其完全燃燒，并防止燃燒機(jī)內(nèi)渣塊(clinker)及污垢(fouling)的產(chǎn)生，從而提高熱傳遞效率，特別是用于煤炭時(shí)，隨著前處理過(guò)程中粉碎效率的提高而提高燃料的燃燒效率，而且能夠更加容易供給適合在大型燃燒機(jī)中使用的煤炭。具體實(shí)施例方式下面，進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。本發(fā)明的燃料用添加劑組合物，在預(yù)定量的水中加入過(guò)氧化氫、硅酸鹽、硼砂以及氫氧化鈉(或者氫氧化鉀)，以促進(jìn)燃料的燃燒并使其完全燃燒，并且防止燃燒機(jī)內(nèi)渣塊(clinker)及污垢(fouling)的產(chǎn)生而提高熱傳遞，特別是用于煤炭時(shí)，在前處理過(guò)程中提高粉碎效率，從而提高燃燒效率。所述過(guò)氧化氫釋放新生氧(氧自由基(OxygenRadical))從而促進(jìn)燃料的燃燒。新生氧是指原子狀態(tài)的氧，其狀態(tài)極不穩(wěn)定而且只存在很短時(shí)間，其化學(xué)性質(zhì)亦不穩(wěn)定從而具有反應(yīng)性大的特點(diǎn)。本發(fā)明的組合物中過(guò)氧化氫產(chǎn)生新生氧而促進(jìn)投入到爐子及燃燒機(jī)內(nèi)的燃料的燃燒，即使氧氣量少也能夠使燃料容易燃燒。另外，對(duì)于燃燒機(jī)來(lái)說(shuō)，由于新生氧的存在而降低熱態(tài)NOx(thermalNOx)、SOx、CO的產(chǎn)生，并且抑制微塵、未燃物等顆粒狀物質(zhì)(particulatematters)的產(chǎn)生。所述過(guò)氧化氫，即使在常溫環(huán)境下也能產(chǎn)生新生氧或者氧分子，因此，使用硅酸鹽(silicate)來(lái)抑制低溫條件下新生氧的產(chǎn)生。由此，約在400。C的預(yù)定溫度下燃燒時(shí)，因大量產(chǎn)生的氧自由基而提高燃料與氧氣的接觸能力，從而獲得促進(jìn)燃燒的效果，而且，約在800。C以上溫度下，因硼砂(borax)釋放出的氧自由基，可進(jìn)一步促進(jìn)燃燒。所述硅酸鹽(silicate)可使用選自包含Na20Si02、K20Si02的堿性硅酸鹽中的至少一種物質(zhì)，最好使用水玻璃(waterglass)。尤其是，因使用所述硅酸鹽，不僅在常溫下而且在加熱至180。C左右時(shí)也能夠延遲所述過(guò)氧化氫的分解。另外，達(dá)到180。C以上時(shí)，開始釋放少量的新生氧，但一旦達(dá)到400。C以上就能夠大量釋放新生氧而促進(jìn)燃料的燃燒，并且即便在只有少量氧氣的條件下，也能快速燒掉燃料(碳)而促進(jìn)燃燒。另外，硅酸鹽可防止低溫腐蝕，提高水溶液中的物質(zhì)分散性，從而提高物質(zhì)的比重差，而且還提高灰分(ash)的熔點(diǎn)。所述硼砂(borax)為十水四硼酸鈉(Na2B4O7'10H2O)，其可以去除燃燒機(jī)內(nèi)的煙灰(soot)及渣塊(clinker)從而提高熱傳遞效率，并防止燃燒機(jī)表面的腐蝕，延長(zhǎng)燃燒機(jī)壽命。本發(fā)明的組合物和石油、煤炭等燃料混合使用，由此使部分所述硼砂被分解而釋放出氧自由基，而未來(lái)得及分解的硼砂則沉積在爐子及附帶設(shè)備的表面形成皮膜，從而抑制高溫中的腐蝕。另外，所述硼砂降低灰分(ash)的粘度而抑制煙灰、渣塊以及污泥等顆粒狀物質(zhì)的產(chǎn)生及附著現(xiàn)象，從而提高熱效率，進(jìn)而降低空氣污染物質(zhì)(塵埃、煙塵、NOx以及SOx)的產(chǎn)生。即，對(duì)于燃燒機(jī)，由于本發(fā)明的燃料用添加劑組合物所產(chǎn)生的氧自由基，降低熱態(tài)(thermal)氮氧化物NOx的生成，由于混合在混合物中的鈉(Na),形成芒硝而從燃燒機(jī)下部排出，從而抑制SOx的生成并排放到大氣中。所述硼妙、可以在形成粉末后以溶解在水中的狀態(tài)被加入到組合物中，但隨著時(shí)間的推移可能會(huì)產(chǎn)生沉淀，因此，將水溫保持在50-95°C，從而提高硼砂在水中的溶解度，而且為防止水分散時(shí)出現(xiàn)沉淀，使用氫氧化鈉(或者氫氧化鉀)和硅酸鹽。如上所述的燃料用添加劑組合物，基于過(guò)氧化氬100重量份，含有5-120重量份的珪酸鹽(silicate)、10-140重量份的硼砂(borax)、10-140重量份的氬氧化鈉(或者氳氧化鉀)以及15-300重量份的水，而上述溶質(zhì)被均勻分散在所述水中。此時(shí)，如果各成分的含量超出所述范圍，就會(huì)存在燃燒變慢而需要增加燃料使用量，或者降低對(duì)渣塊及污垢的抑制能力，并且會(huì)在水中分散時(shí)產(chǎn)生沉淀等問(wèn)題。另外，為使所述組合物能夠均勻地分散在水中，所述組合物可進(jìn)一步包含本領(lǐng)域中常規(guī)使用的水溶性分散劑，最好使用甘油或者三乙醇胺(triethanolamine)。此時(shí)，所述水溶性分散劑的使用量不應(yīng)超出能夠體現(xiàn)分散均勻性提高效果的范圍及不致改變組合物特性的范圍，最好基于組合物100重量份，添加0.1-100重量份的所述分散劑。另外，根據(jù)所使用燃料的類型和質(zhì)量、燃燒機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件及老化程度，可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整燃料及本發(fā)明組合物的配比，基于燃料100重量份，最好加入0.02-0.5重量份的所述組合物。本發(fā)明的如上組合物，其制備方法并不受特別的限定，可以采用常規(guī)的混合方法來(lái)制備。但是，在50-95。C溫度下添加硼砂，可以最大限度地提高硼砂在水中的溶解度，并且在最后步驟中添加過(guò)氧化氫，可以適當(dāng)?shù)乜刂蒲踝杂苫纳闪俊４藭r(shí)，如果讓過(guò)氧化氫同時(shí)與硼砂及氬氧化鈉混合，就會(huì)生成過(guò)量的氧自由基而產(chǎn)生氣泡，由此可能會(huì)損失氧自由基。不過(guò)，混合順序并不局限于此。本發(fā)明對(duì)可與本發(fā)明的組合物一起使用的燃料并不做特別的限定，可以使用固體燃料、液體燃料或氣體燃料。其中，固體燃料可以有煤炭、焦炭、木炭等；液體燃料可以有汽油、燈油、輕油、重油、煤焦油、油砂、油頁(yè)巖、曱醇以及乙醇等；氣體燃料可以有煤氣、液化石油氣、氬以及乙炔等。本發(fā)明的燃料用添加劑組合物，在燃料的灰分(ash)融聚之前會(huì)燃燒碳顆粒(煤炭等)，從而防止碳顆粒和灰分的粘結(jié)。此外，可通過(guò)硼砂的皮膜形成作用和灰分粘度的改變，防止?fàn)t內(nèi)渣塊、煙灰及污泥的附著，并防止產(chǎn)生污垢。另外，一般來(lái)說(shuō)在爐內(nèi)的還原環(huán)境下會(huì)導(dǎo)致灰融點(diǎn)的下降，但利用本發(fā)明的燃料用添加劑組合物后，由于在還原環(huán)境下生成氧自由基，據(jù)此會(huì)抑制灰融點(diǎn)的降低。并且，滲透到煤炭空隙的硼砂被加熱后，由于硼砂珠反應(yīng)作用而會(huì)阻礙熔融的灰分間的相互粘結(jié)。而未來(lái)得及分解的硼砂會(huì)附著在爐子和附帶設(shè)備的表面而形成皮膜，從而抑制高溫腐蝕及渣塊的附著，進(jìn)而提高熱效率。特別是，本發(fā)明的燃料用添加劑組合物，經(jīng)過(guò)水分散后，可以提高粉煤等的粉碎度，并通過(guò)所述燃料用添加劑組合物產(chǎn)生的新生氧來(lái)促進(jìn)燃燒，以減少炭灰量，并提高炭灰的再利用價(jià)值。并且，將所述組合物噴撒或者混合在煤炭、煤餅(蜂窩煤等)、焦炭或者生物能源等燃料中后進(jìn)行燃燒時(shí)，可提高燃燒效率并減少煙及硫磺味等的產(chǎn)生。下面，通過(guò)實(shí)施例更為詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明，但實(shí)施例只是用于說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)例子，并不限定本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。毋庸置疑，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不超出權(quán)利要求書中所記載的技術(shù)思想及領(lǐng)域范圍內(nèi)，可以用多種形式來(lái)進(jìn)行^修正及變更。實(shí)施例1在70。C溫度下，在50kg的水中溶解15kg的硼砂及20kg的氫氧化鈉后，添加20kg的硅酸鹽(水玻璃)和20kg的過(guò)氧化氫，以制備本發(fā)明的燃料用添加劑組合物。即使在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，該組合物也沒(méi)有產(chǎn)生硼石少沉淀或硼石少析出等現(xiàn)象，而且其水溶液比較穩(wěn)定。比較例1除了把溫度設(shè)成40。C外，其他方法均與實(shí)施例1相同。所制得的組合物隨著時(shí)間的推移，產(chǎn)生了沉淀物。實(shí)施例2:評(píng)價(jià)煤炭的粉碎效率向經(jīng)過(guò)供給煤機(jī)(coalfeeder)的塊煤上噴撒由實(shí)施例1制備的添加劑組合物，所述組合物及水、煤炭的重量配比為1:10:1000。而后評(píng)價(jià)了微粉機(jī)中的粉碎效率。此時(shí)所使用塊煤的成分、性質(zhì)及微粉機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件如表1及表2所示，而評(píng)價(jià)結(jié)果如表3所示。表1<所使用塊煤的成分及物性><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表2<微粉機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>比壽交例2除了沒(méi)有在經(jīng)過(guò)供給煤機(jī)的塊煤上噴撒組合物外，通過(guò)與實(shí)施例2相同的方法評(píng)價(jià)了粉碎效率，其結(jié)果顯示在表3中。表3項(xiàng)目<table><table>如表3所示，采用本發(fā)明的燃料用添加劑組合物(實(shí)施例2)后，和未使用本發(fā)明的燃料用添加劑組合物(比較例2)時(shí)相比，大于Rw的顆粒分布率減少了15.53%，而大于R2oo的顆粒分布率減少了41.07%。由此可知，隨著顆粒均勾度的提高，能夠更容易地供給具有適于在大型燃燒機(jī)使用的粒徑的煤炭。實(shí)施例3在過(guò)?？諝庀禂?shù)(excessairfactor)=3.5的條件下，用燃燒爐燃燒實(shí)施例2中經(jīng)粉碎的煤炭，并評(píng)價(jià)了空氣污染物的產(chǎn)生程度、燃料節(jié)省效果、對(duì)渣塊及污垢的抑制效果。此時(shí)，所述燃燒爐的體積如下體積(m3)=(長(zhǎng)x寬x高)=(1.62x1.86x5.22);單位時(shí)間燃燒量為200kg/hr(1，328,600kcal/hr);單位體積燃燒量為84，624kcal/hrm3;爐子內(nèi)部溫度為1，249°C;廢氣溫度為150。C，而把評(píng)價(jià)結(jié)果顯示在表4中。*空氣污染物產(chǎn)生程度對(duì)廢氣分別檢測(cè)SOx(用沉淀滴定法檢測(cè))、NOx(用4辛還原萘基乙二胺法(naphthylethylenediaminephotometricmethod)檢測(cè))、CO(用非分散紅外線分析法檢測(cè))以及灰塵(用濾紙片法檢測(cè))的濃度。*燃料節(jié)省效果用灰分(ash)中的未燃物含量(％)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。*對(duì)渣塊及污垢的抑制效果在所述燃燒爐內(nèi)粘貼試片，并用肉眼觀察，從而進(jìn)行了評(píng)價(jià)。實(shí)施例4除了在過(guò)剩空氣系數(shù)(excessairfactor)=1.3條件下，用燃燒爐燃燒實(shí)施例2中經(jīng)粉碎的煤炭外，通過(guò)與實(shí)施例3相同的方法，評(píng)價(jià)了空氣污染物的產(chǎn)生程度、燃料節(jié)省效果、對(duì)渣塊及污垢的抑制效果，并將其結(jié)果顯示在表4中。比車交例3除了在過(guò)?？諝庀禂?shù)(excessairfactor)=3.5條件下，用燃燒爐燃燒比較例2中經(jīng)粉碎的煤炭外，通過(guò)與實(shí)施例3相同的方法，評(píng)價(jià)了空氣污染物的產(chǎn)生程度、燃料節(jié)省效果、對(duì)渣塊及污垢的抑制效果，并將其結(jié)果顯示在表4中。比凈交例4除了在過(guò)?？諝庀禂?shù)(excessairfactor)=1.3條件下，用燃燒爐燃燒比較例2中經(jīng)粉碎的煤炭外，通過(guò)與實(shí)施例3相同的方法，評(píng)價(jià)了空氣污染物的產(chǎn)生程度、燃料節(jié)省效果、對(duì)渣塊及污垢的抑制效果，并將其結(jié)果顯示在表4中。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>如表4所示，采用了本發(fā)明的燃料用添加劑組合物(實(shí)施例3)后，和未使用本發(fā)明的燃料用添加劑組合物(比較例3)時(shí)相比，空氣污染物SOx、NOx、CO及灰塵分別減少了34.06%、29.82%、54.90%及61.54%,燃料節(jié)省效果提高了46.69%(灰分中未燃物含量降低)，并且抑制了渣塊及污垢的產(chǎn)生。權(quán)利要求1.一種燃料用添加劑組合物，其特征在于，基于過(guò)氧化氫100重量份，含有:5-120重量份的硅酸鹽；10-140重量份的硼砂；10-140重量份的氫氧化鈉或者氫氧化鉀；以及15-300重量份的水。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料用添加劑組合物，其特征在于所述硅酸鹽是選自包含Na2OSi02、K2O.Si02的石威性硅酸鹽中的至少一種物質(zhì)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料用添加劑組合物，其特征在于基于選自固體燃料、液體燃料以及氣體燃料中的至少一種燃料100重量份，所述組合物的加入量為0.02-0.5重量份。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料用添加劑組合物，其特征在于進(jìn)一步包含選自甘油及三乙醇胺中的至少一種水溶性分散劑。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料用添加劑組合物，其特征在于基于所述組合物100重量份，含有0.1-100重量份的所述水溶性分散劑。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料用添加劑組合物，其特征在于所述組合物在50-95。C溫度下混合制成。7.—種減少大氣污染物的方法，其特征在于在燃燒時(shí)，使用添加有燃料用添加劑組合物的燃料，所述燃料用添加劑組合物基于過(guò)氧化氫100重量份，含有，5-120重量份的硅酸鹽；10-140重量^f分的硼砂、10-140重量份的氫氧化鈉或者氫氧化鉀;以及15-300重量份的水。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的減少大氣污染物的方法，其特征在于所述硅酸鹽是選自包含Na2OSi02、K2OSi02的i咸性硅酸鹽中的至少一種物質(zhì)。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的減少大氣污染物的方法，其特征在于基于選自固體燃料、液體燃料以及氣體燃料中的至少一種燃料100重量份，所述組合物的加入量為0.02-0.5重量份。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的減少大氣污染物的方法，其特征在于進(jìn)一步包含選自甘油及三乙醇胺中的至少一種水溶性分散劑。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的減少大氣污染物的方法，其特征在于基于所述組合物100重量份，含有0.1-100重量份的所述水溶性分散劑。12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的減少大氣污染物的方法，其特征在于所述大氣污染物為SOx，NOx，CO或灰塵中的至少一種物質(zhì)。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的減少大氣污染物的方法，其特征在于添加有所述燃料用添加劑的燃料燃燒后，和燃料中沒(méi)有添加所述燃料用添加劑組合物時(shí)相比，其向大氣中排放的所述SOx，NOx，CO及灰塵量分別減少了30%以上、25%以上、50%以上及55%以上。全文摘要本發(fā)明涉及一種燃料用添加劑組合物，尤其涉及一種包含過(guò)氧化氫、硅酸鹽(silicate)、硼砂(borax)、氫氧化鈉(或氫氧化鉀)以及水的燃料用添加劑組合物。本發(fā)明的燃料用添加劑組合物被添加到煤炭、石油，以及煤氣等燃料中，以促進(jìn)燃料的燃燒并使其完全燃燒，并防止燃燒機(jī)內(nèi)渣塊(clinker)及污垢(fouling)的產(chǎn)生，從而提高熱傳遞效率，特別是用于煤炭時(shí)，隨著前處理過(guò)程中粉碎效率的提高，可以提高燃料的燃燒效率，從而更加容易供給適合在大型燃燒機(jī)中使用的煤炭。文檔編號(hào)C10L10/00GK101386802SQ200710145348公開日2009年3月18日申請(qǐng)日期2007年9月11日優(yōu)先權(quán)日2007年9月11日發(fā)明者吳美惠申請(qǐng)人:吳美惠