本发明属于醇基液体燃料技术领域，涉及一种用于改善醇基液体燃料燃烧性能的添加剂，本发明添加剂适合于在工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料中添加使用。
背景技术：
直接燃煤是造成我国大气污染的主要原因，也是冬季北方地区“雾霾”形成的重要原因之一。我国能源利用结构中，污染严重的煤占总能源消耗的70%左右。
煤、燃料油和重柴油等含碳量高的各类燃料在各型锅炉和窑炉等装置中燃烧，产生大量的烟尘、颗粒物、硫化物等污染物排放，特别是10蒸吨以下燃煤锅炉，数量多、分布广、燃烧条件差，各种排放物对局部地区大气污染影响较大。减少燃煤锅炉使用，推广应用新型醇基燃料锅炉和清洁燃料，是改善城市大气环境质量的一个有效措施。
我国在1996年颁布了GB 16663-1996《醇基液体燃料》标准。该标准规定醇基燃料是以醇类（主要是甲醇）为主调配的液体燃料，醇含量不小于70%。目前由于价格因素，工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料的甲醇含量一般在95%以上。
醇基液体燃料是一种廉价、环保的清洁能源。醇基液体燃料本身含氧，燃烧需氧量较少、燃烧充分。醇基液体燃料原料来源广泛，规模化生产成本远远低于液化石油气、天然气、人工煤气等其他清洁燃料，大规模推广使用醇基液体燃料符合我国“富煤、缺油、少气”的国情，具有非常好的市场前景，对保障我国能源安全具有很重要的战略意义。
但由于醇基液体燃料本身存在易被氧化、汽化潜热大、点燃温度高等特点，目前还存在着冷炉不易点燃，多次喷射点火容易造成炉膛炸裂的问题。同时，醇基液体燃料的燃烧排放物中，氮氧化物含量相对较高。
另外，醇基液体燃料的润滑性较差，容易导致燃料输送泵的异常磨损。长期使用醇基液体燃料还存在锅炉炉膛、燃烧器、输送管路等金属部件腐蚀不能正常使用的问题。
醇基液体燃料是大量甲醇与少量烃类物质的混合物，由于极性差别较大，存在低温或水分含量超标时容易相分离的现象，影响正常使用。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料添加剂，以及该添加剂的制备方法。本发明的添加剂适用于添加到工业锅炉、窑炉专用醇基液体燃料中使用，以有效降低醇基液体燃料的点燃温度，增加燃料的润滑性和粘度，降低非常规污染物排放，并增加燃料的热值。
本发明的工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料添加剂是由以下重量份数的原料调配制成的：
羟丙甲基纤维素4～6
六次甲基四胺4～6
丙烯醇13～17
聚乙烯基正丁醚4～6
聚乙二醇10～15
二丙二醇甲醚3～6
聚丙烯10～15
碳九芳烃5～10
点火促进剂30～40。
其中，所述的点火促进剂是由二氢吡喃、异丙醚、乙缩醛、甲基叔丁基醚和碳五混合制成的。
优选地，所述的点火促进剂是由二氢吡喃、异丙醚、乙缩醛与碳五的混合物与甲基叔丁基醚以1∶1的质量比混合制成的。
本发明所述原料中，所述聚乙二醇的相对分子量为200～400，聚丙烯的相对分子量为1000～1100，其他原料均为市售常规化工产品或试剂。
进一步地，在本发明的工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料添加剂中，还可以加入占添加剂总质量1%的金属腐蚀抑制剂。
所述的金属腐蚀抑制剂由醇燃料腐蚀抑制剂与PTX-CS缓蚀剂以质量比3∶7配制而成，能够更好地解决温度较高环境下醇基液体燃料对金属的腐蚀作用。
其中，所述的醇燃料腐蚀抑制剂由深圳超美化工科技有限公司生产，主要由氯化烷基吡啶胺盐与乙醇以2∶8的质量比配制而成，PTX-CS缓蚀剂的主要成分为烷基苯聚氧乙烯醚磷酸酯。
本发明的工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料添加剂可以采用以下制备方法制备得到。
将所述重量份数的丙烯醇加热至40～45℃，加入所述重量份数的六次甲基四胺和羟丙甲基纤维素，搅拌反应2～3h，加入所述重量份数的聚丙烯、聚乙二醇、二丙二醇甲醚、聚乙烯基正丁醚和碳九芳烃，搅拌混合均匀，降温到室温，加入所述重量份数的点火促进剂，搅拌混合均匀形成粘稠液体。在所述粘稠液体中加入或不加入占添加剂总质量1%的金属腐蚀抑制剂，搅拌调和均匀，制成所述工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料添加剂。
本发明的工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料添加剂可以作为添加剂，加入到任何一种工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料中使用。
添加有本发明添加剂的工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料中，所述添加剂的质量比优选为5～8%。
本发明工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料添加剂的各组成原料中，所加入的点火促进剂是由二氢吡喃、异丙醚、乙缩醛、甲基叔丁基醚和碳五这5种低闪点物质混合制成的，其中，二氢呋喃在空气中不稳定，与其他几种物质可以发生少量的氧化反应，通过反应改变点火促进剂的易挥发、与醇基液体燃料互溶性不好的问题。同时，点火促进剂还具有稀释其他添加剂组分，使添加剂保持适当流动性的作用。
丙烯醇、聚丙烯、聚乙二醇、二丙二醇甲醚、羟丙甲基纤维素和聚乙烯基正丁醚几种物质能形成长链状分子团，该链状分子团上含有大量极性键，能够与醇基液体燃料中的甲醇分子通过分子间作用力形成更大的分子链，从而增加醇基液体燃料的黏度和润滑性。同时，由于长链状分子链与烃类化合物结构相似，能够更好的促进醇基液体燃料的混溶，实现-45℃以下低温情况下醇基液体燃料的相稳定，并提高其对水分的耐受性，以满足我国高寒地区冬季使用的要求。
然而，如果醇基液体燃料添加剂的低温流动性不好和分子团聚集太大，也会导致醇基液体燃料的燃烧不充分。本发明在醇基液体燃料添加剂中加入丙烯醇，其能够促进和保证添加剂在醇基液体燃料中的分散性，防止形成太大的分子团。同时，丙烯醇也是溶解六次甲基四胺和羟丙甲基纤维素的良好溶剂。六次甲基四胺含有-3价的氮元素，在燃烧过程中能够与正价的氮元素合成氮气，减少锅炉尾气中氮氧化物的排放。
碳九芳烃一方面可以用来提高醇基液体燃料的热值，同时还能够促进以二氢吡喃、异丙醚、乙缩醛、甲基叔丁基醚与碳五混配制成的点火促进剂均匀分散于醇基液体燃料中。
将本发明的工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料添加剂添加在醇基液体燃料中使用，可以有效降低醇基液体燃料的点燃温度，增加醇基液体燃料的润滑性和运动粘度，降低非常规污染物排放，防止燃料对金属部件的腐蚀，同时能够增加燃料的热值。
具体实施方式
下述实施例仅为本发明的优选技术方案，并不用于对本发明进行任何限制。对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例1。
取异丙醚15kg、乙缩醛10kg、甲基叔丁基醚15kg和二氢呋喃10kg混合均匀，加入碳五50kg混合均匀，制成100kg点火促进剂。
将丙烯醇15kg、羟丙甲基纤维素5kg和六次甲基四胺5kg加入容器中，40℃下搅拌反应2h。再加入聚丙烯10kg、聚乙二醇15kg、二丙二醇甲醚3kg、聚乙烯基正丁醚5kg和碳九芳烃7kg，40℃搅拌20min混合均匀，降温至室温，加入点火促进剂35kg，搅拌混合均匀，形成粘稠的液体。最后加入配好的金属腐蚀抑制剂1kg，搅拌20min调和均匀，制成工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料添加剂。
为验证本实施例制备添加剂的应用效果，取5kg上述添加剂，加入到95kg由95%优级甲醇与5%烃类物质混合组成的醇基液体燃料(未加剂燃料)中，制成100kg工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料(加剂燃料)。取加剂燃料和未加剂燃料进行各项性能测试，测试三次取平均值。
1、基本性能测试。
通过表1的基本性能测试数据，可以看出工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料(加剂燃料)在以下几方面的性能得到了明显改善。
1）、可燃液体的燃烧难易程度判定指标主要是闪点和燃点。加剂燃料的闪点-16℃，燃点317℃，比未加剂燃料分别降低了28℃和153℃，加剂燃料更容易燃烧。
2）、加剂燃料的运动黏度提升了5.41倍，为燃料的更好雾化提供了有效帮助，同时也提高了燃料充分燃烧的效率。
3）、与未加剂燃料进行比较，加剂燃料的热值增加了10.2%，低温相分离温度降低了23℃。
4）、加剂燃料的润滑性能明显提升，对减小燃料供应泵的非正常磨损有重要作用。
2、环境影响性测试。
醇基液体燃料的环境影响性主要表现在排放污染物的各项指标上。按照GB 13271《锅炉大气污染物排放标准》要求，对加剂燃料和未加剂燃料进行对比测试，醇基液体燃料的用量为20kg/h。测试结果见表2。
根据表2的测试数据可知，醇基液体燃料是一种高清洁燃料，各项排放指标都能满足国家标准要求。与未加剂燃料比较，加剂燃料的颗粒物排放降低了32.9%，氮氧化物降低了40%，实现了更清洁高效的燃烧。
比较例1。
除不加入丙烯醇外，其他与实施例1相同，制成不含丙烯醇的工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料添加剂。
分别取实施例1和比较例1制备的添加剂5kg，加入到95kg醇基液体燃料中，观察添加剂在醇基液体燃料中的分散效果。
在10℃条件下将比较例1添加剂加入醇基液体燃料中时，添加剂不易均匀分散在醇基液体燃料中，可以明显观察到肉眼可见的小液滴。
将比较例1添加剂加热到25℃后再加入到醇基液体燃料中，搅拌40min后，才能混合均匀。
在10℃条件下将实施例1添加剂加入醇基液体燃料中，简单搅拌3min后，添加剂与醇基液体燃料混合均匀。
实施例2。
取异丙醚10kg、乙缩醛15kg、甲基叔丁基醚10kg和二氢呋喃15kg混合均匀，加入碳五50kg混合均匀，制成100kg点火促进剂。
将丙烯醇15kg、羟丙甲基纤维素5kg和六次甲基四胺5kg加入容器中，40℃下搅拌反应2h。再加入聚丙烯10kg、聚乙二醇10kg、二丙二醇甲醚6kg、聚乙烯基正丁醚5kg和碳九芳烃9kg，40℃搅拌20min混合均匀，降温至室温，加入点火促进剂35kg，搅拌混合均匀，形成粘稠的液体。最后加入配好的金属腐蚀抑制剂1kg，搅拌20min调和均匀，制成工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料添加剂。
为验证本实施例制备添加剂的应用效果，取8kg上述添加剂，加入到92kg醇基液体燃料(未加剂燃料)中，制成100kg工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料(加剂燃料)。取加剂燃料和未加剂燃料进行各项性能测试，测试三次取平均值。
1、基本性能测试。
2、环境影响性测试。
醇基液体燃料的环境影响性主要表现在排放污染物的各项指标上。按照GB 13271《锅炉大气污染物排放标准》要求，对加剂燃料和未加剂燃料进行对比测试，醇基液体燃料的用量为20kg/h。测试结果见表4。
实施例3。
取异丙醚12.5kg、乙缩醛12.5kg、甲基叔丁基醚12.5kg和二氢呋喃12.5kg混合均匀，加入碳五50kg混合均匀，制成100kg点火促进剂。
将丙烯醇15kg、羟丙甲基纤维素5kg和六次甲基四胺5kg加入容器中，40℃下搅拌反应2h。再加入聚丙烯10kg、聚乙二醇10kg、二丙二醇甲醚5kg、聚乙烯基正丁醚5kg和碳九芳烃5kg，40℃搅拌20min混合均匀，降温至室温，加入点火促进剂40kg，搅拌混合均匀，形成粘稠的液体。最后加入配好的金属腐蚀抑制剂1kg，搅拌20min调和均匀，制成工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料添加剂。
为验证本实施例制备添加剂的应用效果，取6.5kg上述添加剂，加入到93.5kg醇基液体燃料(未加剂燃料)中，制成100kg工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料(加剂燃料)。取加剂燃料和未加剂燃料进行各项性能测试，测试三次取平均值。
1、基本性能测试。
2、环境影响性测试。
醇基液体燃料的环境影响性主要表现在排放污染物的各项指标上。按照GB 13271《锅炉大气污染物排放标准》要求，对加剂燃料和未加剂燃料进行对比测试，醇基液体燃料的用量为20kg/h。测试结果见表6。
实施例4。
取异丙醚13kg、乙缩醛12kg、甲基叔丁基醚12kg和二氢呋喃13kg混合均匀，加入碳五50kg混合均匀，制成100kg点火促进剂。
将丙烯醇15kg、羟丙甲基纤维素5kg和六次甲基四胺5kg加入容器中，40℃下搅拌反应2h。再加入聚丙烯15kg、聚乙二醇15kg、二丙二醇甲醚3kg、聚乙烯基正丁醚5kg和碳九芳烃5kg，40℃搅拌20min混合均匀，降温至室温，加入点火促进剂32kg，搅拌混合均匀，形成粘稠的液体。最后加入配好的金属腐蚀抑制剂1kg，搅拌20min调和均匀，制成工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料添加剂。
实施例5。
取异丙醚15kg、乙缩醛13kg、甲基叔丁基醚12kg和二氢呋喃10kg混合均匀，加入碳五50kg混合均匀，制成100kg点火促进剂。
将丙烯醇15kg、羟丙甲基纤维素5kg和六次甲基四胺5kg加入容器中，40℃下搅拌反应2h。再加入聚丙烯10kg、聚乙二醇10kg、二丙二醇甲醚3kg、聚乙烯基正丁醚5kg和碳九芳烃10kg，40℃搅拌20min混合均匀，降至室温，加入点火促进剂37kg，搅拌混合均匀，形成粘稠的液体。最后加入配好的金属腐蚀抑制剂1kg，搅拌20min调和均匀，制成工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料添加剂。
技术特征：
1.一种工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料添加剂，由以下重量份数的原料调配制成：
羟丙甲基纤维素4～6
六次甲基四胺4～6
丙烯醇13～17
聚乙烯基正丁醚4～6
聚乙二醇10～15
二丙二醇甲醚3～6
聚丙烯10～15
碳九芳烃5～10
点火促进剂30～40。
2.根据权利要求1所述的醇基液体燃料添加剂，其特征是所述的点火促进剂由二氢吡喃、异丙醚、乙缩醛、甲基叔丁基醚和碳五混合制成。
3.根据权利要求1或2所述的醇基液体燃料添加剂，其特征是所述的点火促进剂由二氢吡喃、异丙醚、乙缩醛与碳五的混合物与甲基叔丁基醚以1∶1的质量比混合制成。
4.根据权利要求1所述的醇基液体燃料添加剂，其特征是所述聚乙二醇的相对分子量为200～400。
5.根据权利要求1所述的醇基液体燃料添加剂，其特征是所述聚丙烯的相对分子量为1000～1100。
6.根据权利要求1所述的醇基液体燃料添加剂，其特征是在所述醇基液体燃料添加剂中还加入占添加剂总质量1%的金属腐蚀抑制剂，所述金属腐蚀抑制剂由醇燃料腐蚀抑制剂与PTX-CS缓蚀剂以质量比3∶7配制而成。
7.权利要求1或6所述工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料添加剂的制备方法，是将所述重量份数的丙烯醇加热至40～45℃，加入所述重量份数的六次甲基四胺和羟丙甲基纤维素，搅拌反应2～3h，加入所述重量份数的聚丙烯、聚乙二醇、二丙二醇甲醚、聚乙烯基正丁醚和碳九芳烃，搅拌混合均匀，降温到室温，加入所述重量份数的点火促进剂，搅拌混合均匀形成粘稠液体，加入或不加入所述金属腐蚀抑制剂，搅拌调和均匀，制成所述工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料添加剂。
8.权利要求1或6所述工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料添加剂添加在任何一种工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，所述工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料添加剂占工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料总质量的5～8%。
技术总结
本发明公开了一种工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料添加剂，由羟丙甲基纤维素、六次甲基四胺、丙烯醇、聚乙烯基正丁醚、聚乙二醇、二丙二醇甲醚、聚丙烯、碳九芳烃和点火促进剂等原料调配制成，用于添加在工业锅炉、窑炉用醇基液体燃料中，以有效降低醇基液体燃料的点燃温度，并增加醇基液体燃料的润滑性和运动粘度，降低非常规污染物排放，防止燃料对金属部件的腐蚀，同时能够增加燃料的热值。
技术研发人员：王明
受保护的技术使用者：通辽市燊德新能源科技有限公司
技术研发日：.07.08
技术公布日：.10.08
