[发明专利]用于固态烃为燃料的直接燃烧燃烧器、炉子、明火的添加剂和相关的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求了于2004年11月15日提交的美国临时专利申请60/628,002的优先权。

发明技术领域

本发明涉及燃料添加剂领域，特别地涉及用于固态烃为燃料的燃烧器、炉子和火焰以提高效率和/或减少不希望的排放物例如污染物的添加剂。

发明背景

长久以来将固态烃燃料例如煤用于燃料燃烧器、炉子和明火。煤，特别是褐煤和其他低BTU煤不会非常有效地燃烧并且产生了显著的烟尘、NOx、SO₂、粒状物质和其他所不希望的排放物，包括CO。已经将化学化合物用作燃烧改进剂以提高固态燃料的燃烧效率。然而，这些添加剂中的许多含有重金属元素例如锰、锌、铁、铜、铯、钙和钡。当燃烧时，这些元素中的一些可能产生重金属固体残渣，这是非常不希望的。

包括燃烧催化剂以减少来自燃煤的燃烧器、炉子和其他直接燃烧应用的粒状排放物的燃料添加剂将是有利的。在这些应用中使用的提高效率和/或减少煤和其他固态燃料包括低质量煤例如褐煤的污染物的燃料添加剂将是特别有利的。减少来自燃料应用的烟尘、颗粒和含氮排放物也将是有利的。除了减少NO_x之外，还非常希望减少或消除其他毒性污染物例如SO₂。在燃烧过程期间不会导致形成重金属沉淀和残渣的添加剂将是理想的。

发明概述

本发明包括燃料添加剂和将该添加剂用于固态燃料例如煤的方法。

本发明的燃料添加剂包括含磷母液，该母液含有[Y]_xH₂PO₄、[Y]_x+HPO₄，其中Y是阳离子。在这两种盐化合物中，Y不必是同一种阳离子。盐化合物的阳离子部分可以是任何的阳离子，钾是优选的阳离子。在该情况下，优选的组分将是KH₂PO₄、K₂HPO₄。将这些盐至少部分分散在水或其他合适的溶剂中以生成含磷的母液。有利地，燃料添加剂的该实施方案是不含氨的溶液。一个优选的实施方案包括在水的存在下加入这些组分以生成含磷的母液作为含水母液。水充当溶剂。其他优选的母液溶剂包括醇。另一类优选的阳离子将是碱金属或1A族元素。尽管作为Y使用的NH₄生成了增强燃料性能的燃料添加剂，但有些情况下优选避免铵和氨。

含磷母液的另一个优选实施方案包括将[NH₄]₂HPO₄加入到[Y]_xH₂PO₄、[Y]_x+HPO₄和水中。仍然另一个实施方案包括加入NH₄C₂H₃O₂，其中C₂H₃O₂^-离子是乙酸根基团，以使得溶液含有[Y]_xH₂PO₄、[Y]_x+HPO₄、[NH₄]₂HPO₄、NH₄C₂H₃O₂和水。当使用铵化合物制备燃料添加剂时，铵化合物被定义为含有NH_x基团的那些化合物，溶液中的氮基本全部为铵离子的形式。至多有可忽略量的游离氨。在一个优选实施方案中，溶液具有约6.0-8.0的pH。

含磷母液的另一个优选实施方案包括将[Y]_xPO₄加入到[Y]_xH₂PO₄和[Y]_x+HPO₄中。