[发明专利]一种防治电厂褐煤自燃的化学阻燃剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学阻燃剂，尤其是涉及一种防治电厂褐煤自燃的化学阻燃剂，在褐煤堆积和运输的过程中能够起到阻燃的作用，专用于对褐煤进行阻燃。

背景技术

褐煤在堆积和运输的过程中，会因氧化作用而使煤的灰分升高，固定炭和热值下降，降低了煤的质量，煤炭自燃还会造成大量的煤白白烧掉。如福建电厂燃烧的褐煤，煤场经常有十五天以上的正常用量，因储煤时间过长而经常发生自燃，有时出现几处地方同时发生自燃的情况。阴燃的褐煤被送到输送和研磨设备上后，会造成燃烧和爆炸的事故。煤自燃既是重大的隐患，也降低了煤的经济价值，同时煤的自燃还将放出大量的SO₂，CO₂、NO_x、H₂S和CO等有害气体和大量的烟尘，煤中的有机物在氧化分解过程中还会生成一定量的苯并笓等有毒物质，这些气体将污染大气环境，对人体健康、动植物生长、水体和土壤环境造成不同程度的损害，因此，防治煤自燃具有十分重要的意义。

目前一般采用向煤堆中喷洒阻燃剂的方法来防治煤自燃，常用的阻燃剂主要有卤盐阻燃剂（如：CaCl₂、MgCl₂等）、铵盐阻燃剂（如：碳酸氢胺、氯化铵等）、氢氧化钙阻燃剂、硅凝胶和高聚物阻燃剂等，近年来，又出现了新型凝胶阻燃剂、新型泡沫阻燃剂等。

现有的阻燃剂因成分的不同而各有其优缺点，如卤盐吸水液阻化剂(如CaCl₂、MgCl₂、NaCl和AlCl₃等的水溶液)主要是一些吸水性很强的无机盐类，它们能使煤体长期处于潮湿状态或形成一层水膜层隔绝氧气，利用水分蒸发吸收大量的热量，减小煤堆的升温速率，从而中断或减缓自由基链反应的连续进行，在一定程度上可抑制煤的自燃；但是，该卤盐吸水液阻化剂具有负催化作用，即煤的自由基链式反应中加入吸水盐类阻化剂，生成稳定的链环，减缓或抑制煤氧气与表面活性自由基团的反应速率。此外，无机阻化剂阻化寿命较短，在阻化前期作用明显，到后期就会慢慢失去阻化效果，需要反复喷洒，这样就会增加煤种的碱金属含量，对锅炉燃烧造成影响。

铵盐阻化剂的类型很多，常用的有氯化铵、磷酸二氢铵和碳酸氢铵的水溶液等，如公开日为2012年07月04日，公开号为CN102532600A的中国专利中，公开了一种三聚氰铵盐阻燃剂，该阻燃剂为含有四氢呋喃环结构的膦酸三聚氰铵盐，添加该三聚氰铵盐阻燃剂不会降低聚酰胺的粘度。铵盐阻化剂在加热的情况下都会发生分解反应，每一步都是吸热反应，能够吸收煤体的一部分热量，降低煤炭温度，起到冷却的作用；挥发出来的游离氨也能够捕获煤氧化链反应中的自由基OH基，从而阻止氧化反应的继续，起到抑制煤炭自燃的作用。同时，碳酸氧铵加热后产生CO₂，可稀释煤体表面的氧气浓度。磷酸二氢铵的分解产物能在煤体表面形成一层结构稳定的交联状固体物质或者碳化层薄膜，冷却后变为脆性覆盖物，具有隔氧的功能。但是，铵盐会分解产生NH₃、HCl等有害气体，会对环境造成污染。

对于高硫褐煤来说，应选择能阻碍或中断黄铁矿氧化反应的阻化剂。高硫煤(主要富含黄铁矿FeS₂)发生自身氧化循环反应，主要产物是H₂SO₄和Fe₂(SO₄)₃。反应产物以及没有反应的Ca(OH)₂在黄铁矿表面构成一层亲水性膜，抑制黄铁矿的氧化，使氧化循环反应发生中断，从而达到阻化的目的。但Ca(OH)₂在水中的溶解度小，与水混合后容易形成固液混合物，可对泵以及封孔器产生破坏作用，还会阻塞煤体空隙。另外，Ca(OH)₂具有强碱性、强腐蚀性，对设备的耐腐蚀性要求高。

以水玻璃为基料形成的硅凝胶类阻化剂，其促凝剂用量较大，在扑灭大范围的火灾时，材料运输极为不便，妨碍了灭火进程，所添加的强氧化剂破坏煤体中的活性结构和基团，降低煤的品质。现在使用的有机氮系阻燃剂、有机卤系阻燃剂在高温燃烧后会放出NO_X、二苯呋喃等对大气和人体有害的物质；有机磷系阻燃剂大多数是液体，挥发性大，耐热性差，在后期易失去阻燃效果。

综上所述，目前还没有一种专用于对褐煤进行阻燃，阻燃效果好，符合电厂环保要求的防治电厂褐煤自燃的化学阻燃剂。

发明内容