[發明專利]清潔型低壓低溫燃燒的固體燃料

有效

• 申請號: 200810018153.3
• 申請日: 2008-05-08
• 公開（公告）號: CN101265426A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 郭德惠;吳永剛;胡申林;周鵬;劉杰;符少波;王春峰;陳齊;王永強
• 申請（專利權）人: 西安北方惠安化學工業有限公司
• 主分類號: C10L5/40
• 分類號: C10L5/40
• 代理公司: 中國科學院西安專利中心
• 代理人: 任越

技術領域

本發明屬于固體燃料技術領域，主要涉及在低壓低溫條件下穩定清潔燃燒的固體燃料配方和制備方法。

背景技術

固體燃料的使用已有多年歷史，人們在日常生活中經常會用到這種燃料，它具有便攜、適合野外使用的優點。目前，常用的固體燃料主要有固體酒精型、烏洛托品型、煤炭型、植物粉型和纖維素型等幾種類型，由于它們自身組成體系中含氧量較低，限制了燃燒的使用，普遍存在有熱值相對較低、抗風性能差、使用環境窄的缺點，僅適合在低海拔(3000m以下)地區的室內或風力不超過7級的野外環境使用。尤其是目前的固體燃料不適合在低氣壓、低氣溫(高寒地區)野外條件下使用，極大地限制了固體燃料的使用范圍。雖然國外開發有適合野外登山和探險使用的固體燃料，但其仍不能滿足高海拔(海拔高度4000m以上)嚴寒地區的野外使用需要。隨著人們野外活動(登山、野外探險、科學考察、高原地區野戰訓練、高峰火炬傳遞)的日益頻繁，迫切需要一種可在地球大陸上任何環境下使用的安全可靠能穩定燃燒的固體燃料。

經檢索，國內外未見有低氣壓、低氣溫燃燒的固體燃料的公開資料。

發明內容

本發明的目的是提供一種在高寒地區野外條件下能夠使用的固體燃料，尤其適用于地球陸地上任何高海拔、低氣壓、低氣溫環境，并使其具有燃燒清潔、無煙、無毒、燃燒熱值高、抗風性強、安全性好的優點。

本發明提出的清潔型低壓低溫燃燒的固體燃料中所含的組分包括有：端羥基聚丁二烯(HTPB)、高氯酸銨(AP)、硝酸銨(AN)、甲苯二異氰酸酯(TDI)、硝化棉(NC)、增塑劑、安定劑和硝酸鉀(KNO₃)；其組分配比的重量百分比依次為：7～16％，3～50％，16～68％，0.2～0.8％，10～30％，1.5～7％，0.2～0.8％和0.6～3％。其中所述的增塑劑可以是三乙酸甘油酯(TA)、或鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、或鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、或二硝基甲苯(DNT)的任一種或幾種的混合物；所述的安定劑可以是二苯胺(DPA)、或二乙基二苯脲、或二甲基二苯脲的任一種或幾種的混合物。另外，本發明固體燃料中，還可以根據需要按重量百分比加有燃燒氣味調節劑0.1～0.5％和/或火焰顏色調節劑0.1～2％；所述的氣味調節劑是風油精、或玫瑰香精、或百合香精或是其他植物香精的任一種；所述的火焰顏色調節劑可以是硝酸鍶(Sr(NO₃)₂)、或松香、或是它們的混合物。加入硝酸鍶后火焰顏色呈紅色，加入松香后火焰顏色呈金黃色，若將兩者混合加入，可將火焰顏色從紅色至金黃色調節。

本發明所提出清潔型低壓低溫燃燒固體燃料的制備方法，包括硝化棉基固體顆粒的制備和固體燃料的制備；具體步驟如下：

硝化棉基固體顆粒的制備：將所述組分中硝酸鉀、硝酸銨、硝化棉攪拌混合均勻，另將增塑劑和安定劑用有機溶劑溶解后加入，混合攪拌不低于1小時；將混合均勻的物料擠壓制成尺寸為0.5mm～4mm的顆粒，晾干后再烘干，得到硝化棉基固體顆粒，備用；其中，所述硝酸銨的量為硝酸銨總量的20～40％。所述的有機溶劑包括乙醇、乙醚、丙酮的任一種或是幾種的混合。

固體燃料的制備：將所述的端羥基聚丁二烯、高氯酸銨、硝酸銨、硝化棉基固體顆粒、甲苯二異氰酸酯混合攪拌均勻；將混合后的物料加壓澆注成型，于65～72℃下固化，即得到固體燃料成品；其中，所述硝酸銨的量為余量。

本發明制備的固體燃料先后在關中平原、華北平原、東北漠河、青藏高原、珠峰大本營等地區經過多次實地使用試驗，并在海拔8300m處進行了實地使用。結果表明，本發明固體燃料具有燃燒火焰高(在專用燃燒器中高度大于30cm)，火焰可視性好(適合拍攝、展示)，燃燒殘渣小(小于0.5％)燃燒清潔，燃燒熱值高(2000kJ/kg～3000kJ/kg)、無煙、無毒、抗風性強、安全性好的優點；尤其是在0.02Mpa的-40℃環境條件下能夠持續穩定燃燒(燃速0.1～0.5mm/s)，在該環境下配合專用燃燒器使用時，在30m/s風速及50mm/h雨雪量的條件下能夠燃燒不滅；為在各大高峰峰頂(包括珠穆朗瑪峰)上火炬的傳遞提供了性能良好可靠的固體燃料。本發明填補了在高寒地區使用固體燃料的技術空白，可以在地球的任何陸地上，海拔10000m(0.2大氣壓)以下、環境溫度-45℃以上的任何環境下燃燒使用，是迄今為止，唯一能夠在地球陸地上無限制使用的固體燃料。本發明特別適合于高寒地區(海拔高度4000m以上，環境溫度0℃以下)的野外使用，為野外生活和野外登山、探險、取暖、野戰訓練及燃放信號提供了便攜可靠的高熱值固體燃料。