[发明专利]一种用于制粉系统节能的纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料科学与节能技术领域，特别是涉及制粉系统的节能方面，提供一种用于制粉系统节能的纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

进入21世纪，人类将面临着越来越严重的能源危机，节约能源是我国乃至全世界可持续发展的必然手段。节约能源，提高能源利用率，不仅关系到国家的经济发展速度，直接影响到企业的成本和经济效益，而且对减少污染、保护环境、保持生态平衡也起到重要的作用。节能降耗已经成为关系到国民经济安全、国际市场竞争能力、资源保护和环境保护等社会经济可持续发展的重大问题。电力工业既是重要的能源生产部门，同时又是耗能大户，中国电力发展的十一五规划中已将电力工业节能作为八大关键问题之一。

节能对于火力发电企业而言，就是要最大可能的改进电厂的设备质量和优化设备的运行，以降低发电煤耗，减少电厂的厂用电。制粉系统作为火力发电机组中重要的辅助系统，也是整个机组的用电大户，优化制粉系统运行，降低制粉系统的厂用电是火电机组节能的重要手段。制粉系统的球磨机是整个系统中的耗电大户之一，也是潜在的节能大户，如何降低球磨机的电耗，提高其工作效率，降低工作人员的劳动强度，安全稳定运行是电厂节能的一项重要内容。球磨机消耗的电功率基本上不随出力的变化而变化，因此球磨机应尽可能的在出力最大的条件下运行，同时由于制粉系统运行与锅炉负荷没有直接的联系，完全可以通过一些外加节能方式以及参数调整等方式达到降低能耗的目的。制粉系统的节能运行目标就是在磨制出合格煤粉的前提下，降低电耗、噪声，将系统的能量最大限度的有效利用，安全稳定运行，经济文明生产。

发明内容

本发明的目的是：提出一种用于电力、水泥等企业制粉系统的高性能助磨材料，该材料助磨性能优良，且不含任何对环境和人体有害的物质和阻燃物质，材料组分均为碳水化合物，可与煤粉同时燃烧，可大幅度提高制粉系统出力、降低能耗、减轻设备磨损、为该类企业的节能运行提供服务。

本发明的技术原理是：由于摩擦磨损过程主要发生在固体的表面，固体材料的表面性能起着非常重要的作用，使用助磨剂可以减少摩擦。根据金属的粘着摩擦原理，摩擦系数正比于界面的临界剪切应力，反比于基体材料的屈服强度。据此，一方面可通过渗碳、渗氮、激光表面改性等来强化钢的基体；另一方面可通过形成一层自润滑涂层来降低界面的临界剪切应力。本发明是在不改变金属基体材料强度的条件下，通过改善摩擦界面环境达到满足上述摩擦学理论。本发明利用了纳米材料的优异特性，以特制的纳米结构材料为添加剂组成纳米助磨材料，采用喷淋技术覆于煤粉表面，使煤粉在单位时间内，在固定尺寸的缝隙中通过的数量显著增加，从而达到提高制粉系统出力、节能降耗的目的。

本发明的技术方案是：一种用于制粉系统节能的纳米复合材料，该材料是由多种化合物复合组成的水性材料，包括主助磨材料、辅助磨材料、分散剂、防腐防霉剂、表面活性剂、纳米填料及水，各组分的重量比如下：

主助磨材料         10～15％

辅助磨材料         5～10％

分散剂             1～2％

防腐防霉剂         1％

表面活性剂         1～2％

纳米填料           10～15％

其余部分用水补足为100％。

其中主助磨材料为水溶性木质素醇脂(由麦杆提取得到)，辅助磨材料为聚丙烯酰胺或水性聚醚中的一种或两者的混合物，表面活性剂为十六烷基苯磺酸钠或木质素磺酸钙中的一种或两者的混合物，分散剂为六偏磷酸纳，防腐防霉剂为五氯酚钠，纳米填料为钠基膨润土或超细二氧化硅中的一种或两者的混合物。

该材料的具体制备方法为：按上述各组分的重量比，首先将配置好的40％水溶性木质素醇脂水溶液30～40份放入分散罐中，再加入配置好的5％聚丙烯酰胺水溶液10～15份，在搅拌的条件下加入1～2份的六偏磷酸纳，然后将10～15份纳米填料钠基膨润土缓慢的加入到上述体系中，再将1～2份的木质素磺酸钙加入上述体系中，在室温条件下搅拌1小时，整个体系静止放置过夜，过滤未溶解的钠基膨润土后，加入0.5份防腐防霉剂五氯酚钠，其余部分用水补足100份即可。

该制备方法中，能用1份的木质素磺酸钙和1份的十六烷基苯磺酸钠代替所述的1～2份的木质素磺酸钙；用配置好的5％聚丙烯酰胺水溶液10份和10％水性聚醚水溶液5份代替所述的配置好的5％聚丙烯酰胺水溶液10～15份；用10份纳米填料钠基膨润土和5份超细二氧化硅代替所述的10～15份纳米填料钠基膨润土。