專利名稱：固硫節(jié)煤添加劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理固體燃料以增進它們的燃燒，以添加劑的形式降低煙塵，促進煙塵的去除、并將腐蝕結(jié)殼現(xiàn)象降到最輕，尤指固硫節(jié)煤添加劑。
在
背景技術(shù)：
中，我國能源以煤炭為主，在一次能源構(gòu)成中占74％，我國的煤大多是因海陸交替沉積而形成的，硫含量普通較高，燃燒后，向大氣環(huán)境中排放的主要污染物有二氧化硫、煙塵顆粒物、氮氧化物和一氧化碳。據(jù)統(tǒng)計，燃料燃燒排放的污染物中有96％來自煤燃燒，約90％的SO2和約96％的煙塵都直接來自煤燃燒，防止煤煙型污染，是保護大氣環(huán)境的最緊迫任務(wù)，其防治重點是大氣中的二氧化硫和煙塵顆粒物。國內(nèi)外大氣燃煤污染的主要治理方法有三類①前處理建立洗煤廠在煤燃燒前用水洗去大部分硫和硫化物；②燃燒過程中處理在燃燒室中加入CaO使其與SO2反應(yīng)生成CaSO3和CaSO4。由于生成CaSO4的最佳溫度在800℃以下，因此需要采用低溫分階段燃燒技術(shù)，典型設(shè)備有循環(huán)流化床及爐內(nèi)噴鈣設(shè)備，這種技術(shù)并不適用于現(xiàn)有設(shè)備的改造；③后期處理煤燃燒生成了大量的SO2后，在煙氣的排放過程中采取適當?shù)幕瘜W(xué)物理措施脫硫除塵，發(fā)達國家主要采用煙氣脫硫方法，其技術(shù)工藝復(fù)雜，設(shè)備龐大，投資多，設(shè)備運轉(zhuǎn)費用高。上述方法都需要較大的設(shè)備投資和較高的設(shè)備運轉(zhuǎn)費用，而且需要一定的鍋爐改造期。中國發(fā)明專利公報于1993年3月24日公告了一種“型煤制作方法”，其公告號CN1070219A。其方法是在煤粉、粘接劑和水組成的原料中加入助燃劑，其成分質(zhì)量比依次為催化劑硝酸鈉30～38％、氧化劑高錳酸鉀0.3～1％、固硫劑碳酸鈉2～4％，其余為翻松劑氧化鈉。占煤粉質(zhì)量1.5～4‰的助燃劑完全溶于水中后摻入煤粉中拌勻，再加入粘結(jié)劑和水攪拌勻，最后模具中加壓力成型。其產(chǎn)品配方簡單、組份少、各組份功能單一，且配方組份里各物質(zhì)作用有重合之處，整體效能低，添加量為2‰時，節(jié)煤率只有5～8％，該添加劑雖有助燃節(jié)煤作用，但固硫環(huán)保作用較低，泛用于劣質(zhì)煤，在鏈條爐上使用，其應(yīng)用范圍受到限制，難以有效地克服使用中出現(xiàn)的結(jié)焦現(xiàn)象，鍋爐熱損隨之增加，同時增加了煤耗和清爐次數(shù)，影響鍋爐正常運行。
本發(fā)明針對上述背景技術(shù)中煤用添加劑存在的問題，申請人認真研究，積積開拓，查閱大量資料和文獻，經(jīng)過30多次的大小實驗，投資80多萬元，耗時二年多，根據(jù)環(huán)境問題愈來愈受到人們重視的特點，申請人開發(fā)研究制出了具有獨特優(yōu)點的XAIA系列固硫節(jié)煤添加劑，達到組分功能穩(wěn)定，配方科學(xué)合理，提高煤燃燒效率，改善鍋爐的熱傳導(dǎo)效率，節(jié)煤固硫，有效地治理大氣污染的目的。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下其成份組成為固硫劑是輕質(zhì)碳酸鈣CaCO3，氧化鈣CaO，氧化劑是高錳酸鉀KMnO4，硝酸鈉NaNO3，膨松劑是氯化鈉NaCl，穩(wěn)定劑是二氧化硅SiO2，氧化鍶SrO，催化劑是三氧化二鐵FeO3，輔劑是碳酸鈉Na2CO3。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案還包括取上述組份中的固硫劑CaCO318～22％，氧化劑KMnO42～4％、NaNO312～18％，膨松劑NaCl 41～46％，穩(wěn)定劑SiO2或SrO或硼砂Na2B4O70.5～2％，催化劑Fe2O31～2％，輔劑Na2CO313～18％，組成固硫節(jié)煤綜合型添加劑。
取上述組份中的固硫劑CaCO323～28％、CaO 25～30％，氧化劑KMnO42.3～3％、NaNO38～12％，膨松劑NaCl 20～25％，穩(wěn)定劑SiO2或SrO或硼砂Na2B4O71～2％，催化劑Fe2O31～3％，輔劑Na2CO38～12％，組成固硫加強型添加劑。
取上述組份中的固硫劑CaCO338～42％、CaO 30～35％，氧化劑KMnO42.3～3％、NaNO35～6％，膨松劑NaCl 5～15％，穩(wěn)定劑SiO2或SrO 2～4％，催化劑Fe2O31～2％，輔劑Na2CO35～7％，組成固硫型添加劑。
取上述組份中的固硫劑CaCO30％，氧化劑KMnO43～4％、NaNO325～30％，膨松劑NaCl 55～60％，催化劑Fe2O31～2％，輔劑Na2CO37～12％，組成節(jié)煤型添加劑。
取上述組份中的固硫劑CaCO318～23％，氧化劑KMnO41～2％、NaNO340～45％，膨松劑NaCl 25～30％，穩(wěn)定劑SiO21～3％，催化劑Fe2O32～3％，另外加入碳化硅SiC43～5％，組成節(jié)煤加強型添加劑。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案還包括上述的固硫節(jié)煤添加劑工藝方法如下①原材料的檢驗投料按組成配料，其原材料必須符合GB、HB或QB的相應(yīng)要求；②粉碎采用粉碎機對顆粒粗大或已結(jié)塊的原材料進行粉碎，其細度要求達到100～200目；
③攪拌經(jīng)皮帶輸送將配方組成中各原材料填加入攪拌機內(nèi)，投料緩慢均勻，要求攪拌物料溫度低于150℃；④檢驗合格合格的產(chǎn)品要求無雜質(zhì)，色澤、細度均勻，表面呈淺紅棕色或深紅棕色；⑤裝袋稱重產(chǎn)品檢驗合格后，裝袋，大袋包裝為每袋25公斤，小袋包裝每袋1公斤；⑥熱壓封口袋內(nèi)效入合格證及使用說明，貼上激光防偽標識，熱壓封口；⑦包裝縫制用手提封口機將外包裝袋用塑料編織袋包裝縫制；⑧填寫型號、批號、入庫貯存。
本發(fā)明實施例如下取各配方組成如下<

上述的五種十五個組分按組成配料，用SJ-03型食鹽粉碎機對顆粒粗大或已結(jié)塊的原材料進行粉碎，要求細度達到100～200目。經(jīng)皮帶輸送至攪拌機內(nèi)，投料緩慢均勻，當原材料填加至料筒一半時，開始攪拌，填加至三分之二時，停止加料，攪拌約10分鐘后，停機檢驗。檢驗產(chǎn)品要求無雜質(zhì)，色澤、細度均勻，表面呈淺紅棕色或深紅棕色，檢驗合格后，裝袋稱重，大袋每袋25公斤，小袋每袋1公斤。各袋內(nèi)放入合格證及使用說明，貼上激光防偽標記，熱壓封口。用手提封口機將外包裝袋用塑料編織袋包裝縫制。填寫型號、批號、入庫貯存。
本發(fā)明的使用是這樣，可以按用戶各自要求選擇各組份不同種類的添加劑，在燃燒用的原煤中加入2‰的固硫節(jié)煤添加劑，均勻的撒入其中，入爐燃燒，達到節(jié)煤和降低燃煙氣中SO2的排放。也可以按2‰的固流節(jié)煤添加劑均勻加入原煤中(除去固硫型添加劑組分)，再加入適量粘接劑和水，在成型模具中加壓成型，從而制成成品型煤。
本發(fā)明的優(yōu)點和效果如下1、節(jié)煤鍋爐的蒸發(fā)量一定的前題下，其耗煤量主要決定于煤的燃燒效率和鍋爐本體的熱傳導(dǎo)效率，下面從這兩個方面說明①二次微爆提高了煤的燃燒效率在層燃爐里，由于煤呈塊狀并且堆積在煤層中，煤難以與空氣中的氧充分接觸，不能有效燃燒，爐渣的含炭量較高，本發(fā)明的膨松劑晶體在爐膛高溫下會在煤層中爆裂，使較大顆粒的煤塊破碎，攪動了煤層和煤層中的氣體，煤層膨松改善了煤層的透氣性，使煤的可燃成份充分與氧燃燒，燃燒強度提高，從而提高了煤的燃燒效率。同時由于微爆作用，使焦粒表面燃燒產(chǎn)物(灰殼)較快脫離，使助燃空氣迅速地接觸到灼熱的焦粒表面，使煤炭燃燒更為充分，并在反應(yīng)點形成“點穴”，利于助燃空氣在煤層中流通和改善結(jié)焦。本發(fā)明的這種在煤燃燒初期階段，細小的輔極晶粒遇熱爆裂，產(chǎn)生第一次微爆，隨著溫度逐漸升高，氧化劑依次作用，與一次微爆產(chǎn)生的碳粉末在局部空間中達到高濃度而發(fā)生二次爆燃，從而進一步強化了微爆效果，不僅大大降低了排煙黑度，還降低了爐渣的含碳量，提高了鍋爐的出力和燃燒效率，這是本發(fā)明的一個特點。
②抑制和消除結(jié)焦，改善了鍋爐的熱傳導(dǎo)效率原煤在鍋爐內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的煙塵和灰垢粘在鍋爐爐膛內(nèi)壁、鍋爐水管、煙氣通道及除塵設(shè)備上，天長日久后，一是設(shè)備壁厚因腐蝕而減薄；二是鍋爐爐膛內(nèi)壁的灰垢增厚使空氣通氣切面減小，阻力增大，燃容比改變；三是鍋爐熱效率降低，排煙溫度升高，能源消耗上升。實踐證明鍋爐的爐膛灰垢壁厚每增加1毫米，耗煤量增加5％以上。本發(fā)明采用膨松劑、穩(wěn)定劑及膨砂Na2B4O7、少量的金屬鋅粉(Zn)組成膨松酥松清灰防垢劑，與灰垢主要成份CaSO4、Al2(SO4)3、MgSO4、K2SO4反應(yīng)生成氯化物，熔點較低，在772～801℃之間，該氯化物均易揮發(fā)，與煙氣一道進入爐膛內(nèi)壁、煙道壁和除塵設(shè)備壁，從而使結(jié)灰垢變得多孔、酥松，繼而粉化、脫落，起到除灰垢、抑制結(jié)焦和除焦效果。膨砂受熱后分解出強堿性的偏硼酸鈉(Na2BO2)，導(dǎo)致灰垢熔點降低，使除灰垢反應(yīng)有可能在液相中進行，創(chuàng)造良好的有利條件。穩(wěn)定劑在于抑制高溫腐蝕作用，延長和保護鍋爐壁、煙道壁和除塵設(shè)備的使用壽命。加入金屬鋅，起保護金屬、抑制腐蝕作用。這樣，經(jīng)過除焦、除灰垢，增加了水管壁的導(dǎo)熱系數(shù)，改善管壁熱傳導(dǎo)，減少熱量損失，提高熱效率，據(jù)測試，鍋爐出力提高，節(jié)煤率可達10％以上，最高可達25％。這是本發(fā)明的第二個特點。
2、固硫煤里的硫可分為無機硫和有機硫，無機硫有FeS2、MgSO4、S、其中以FeS2最多，有機硫通式R-S，有機硫、游離狀態(tài)的硫和硫鐵礦中的硫皆為可燃性硫，在400℃左右，大部分燃燒生成SO2，而固硫就是把SO2以硫酸鹽的形式固定在爐渣中，使煙氣中的SO2含量減少。一般硫酸鹽中的硫難于分解，為不可燃燒的硫，進入灰份中，而實際中，高溫下有些金屬的硫酸鹽是可以分解現(xiàn)實中的大部分鍋爐、爐窯、灶等燃燒爐具煤燃燒溫度一般不會超過1100℃。本發(fā)明采用固硫劑輕質(zhì)碳酸鈣和催化劑來實現(xiàn)固硫，其反應(yīng)式
其中催化劑Fe2O3提高和加快上述二式的固硫反應(yīng)速度，從而達到提高固硫率的目的。燃燒固硫率的高低主要取決于溫度低于500℃這一階段。本發(fā)明采用固硫劑和催化劑、氧化劑及穩(wěn)定劑，不僅能保證煤充分燃燒，而且將煤燃燒產(chǎn)生的SO2、SO3等變?yōu)辂}類，固定于爐渣中，其中穩(wěn)定劑使硫酸鹽不再分解，不隨煙氣排空，最終起到固硫、助燃、消煙、除塵的作用，這是本發(fā)明第三個特點。
3、高溫固硫由于采用上述固硫劑，燃燒生成硫酸鈣，使硫固定在渣內(nèi)，但硫酸鈣在爐溫達1200℃～1450℃以后，會發(fā)生分解，導(dǎo)致SO2再次逸出，影響固硫效果，本發(fā)明采用CaCO3，F(xiàn)e2O3，SiO2，SrO組份，混合煤在1500℃～2000℃高溫燃燒后將所獲得的灰渣樣品進行X射線熒光譜(XRFA)分析，從X射線結(jié)構(gòu)分析結(jié)果和掃描電鏡的觀察結(jié)果可以看到添加劑中的晶體緊密共生形成了新的穩(wěn)定的大分子體系Ca-Fe-S-SiO體系，上述添加劑的組份卻未參與任何化學(xué)反應(yīng)，卻起到阻止CaSO4分解作用，使其能大量穩(wěn)定地保留下來，大大提高了本發(fā)明的固硫效率，使固硫技術(shù)從一般的鍋爐、爐窯應(yīng)用推向大工業(yè)高溫鍋爐和爐窯的應(yīng)用方向發(fā)展和開發(fā)，這是本發(fā)明第四個特點。
4、本發(fā)明配方科學(xué)合理，各組份功能明確、穩(wěn)定，整體效能高，保證產(chǎn)品不結(jié)塊，利于使用，各組份按不同用途組成系列產(chǎn)品，使各種劑料作用各有側(cè)重，相互促進，共同作用，達到固硫、節(jié)煤、助燃、消煙、清灰、除垢、防腐作用，并有效地增加使用范圍。
5、本發(fā)明經(jīng)測試表明爐膛火焰中心的溫度提高100℃以上，鍋爐的燃燒效率提高10％以上；鍋爐的出力提高10％以上；降低爐渣含碳量10％以上；排煙黑度明顯降低，可降低0.5～2林格曼級；降低SO2排放量15～60％；節(jié)煤率10～25％。
本發(fā)明在研制開發(fā)中，國家環(huán)境保護局環(huán)科〔1994〕171號文，將本發(fā)明列為1994年國家環(huán)境保護最佳實用技術(shù)推廣計劃項目。
權(quán)利要求
1.固硫節(jié)煤添加劑，其特征是，其成份組成為固硫劑是輕質(zhì)碳酸鈣CaCO3，氧化鈣CaO，氧化劑是高錳酸鉀KMnO4，硝酸鈉NaNO3，膨松劑是氯化鈉NaCl，穩(wěn)定劑是二氧化硅SiO2，氧化鍶SrO，催化劑是三氧化二鐵FeO3，輔劑是碳酸鈉Na2CO3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固硫節(jié)煤添加劑，其特征是，取上述組份中的固硫劑CaCO318～22％，氧化劑KMnO42～4％、NaNO312～18％，膨松劑NaCl 41～46％，穩(wěn)定劑SiO2或SrO或硼砂Na2B4O70.5～2％，催化劑Fe2O31～2％，輔劑Na2CO313～18％，組成固硫節(jié)煤綜合型添加劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固硫節(jié)煤添加劑，其特征是，取上述組份中的固硫劑CaCO323～28％、CaO 25～30％，氧化劑KMnO42.3～3％、NaNO38～12％，膨松劑NaCl 20～25％，穩(wěn)定劑SiO2或SrO或硼砂Na2B4O71～2％，催化劑Fe2O31～3％，輔劑Na2CO38～12％，組成固硫加強型添加劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固硫節(jié)煤添加劑，其特征是，取上述組份中的固硫劑CaCO338～42％、CaO 30～35％，氧化劑KMnO42.3～3％、NaNO35～6％，膨松劑NaCl 5～15％，穩(wěn)定劑SiO2或SrO 2～4％，催化劑Fe2O31～2％，輔劑Na2CO35～7％，組成固硫型添加劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固硫節(jié)煤添加劑，其特征是，取上述組份中的固硫劑CaCO30％，氧化劑KMnO43～4％、NaNO325～30％，膨松劑NaCl 55～60％，催化劑Fe2O31～2％，輔劑Na2CO37～12％，組成節(jié)煤型添加劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固硫節(jié)煤添加劑，其特征是，取上述組份中的固硫劑CaCO318～23％，氧化劑KMnO41～2％、NaNO340～45％，膨松劑NaCl 25～30％，穩(wěn)定劑SiO21～3％，催化劑Fe2O32～3％，另外加入碳化硅SiC43～5％，組成節(jié)煤加強型添加劑。
7.制作權(quán)利要求1至6所述的固硫節(jié)煤添加劑工藝方法，其特征是，①原材料的檢驗投料按組成配料，其原材料必須符合GB、HB或QB的相應(yīng)要求；②粉碎采用粉碎機對顆粒粗大或已結(jié)塊的原材料進行粉碎，其細度要求達到100～200目；③攪拌經(jīng)皮帶輸送將配方組成中各原材料填加入攪拌機內(nèi)，投料緩慢均勻，要求攪拌物料溫度低于150℃；④檢驗合格合格的產(chǎn)品要求無雜質(zhì)，色澤、細度均勻，表面呈淺紅棕色或深紅棕色；⑤裝袋稱重產(chǎn)品檢驗合格后，裝袋，大袋包裝為每袋25公斤，小袋包裝每袋1公斤；⑥熱壓封口袋內(nèi)放入合格證及使用說明，貼上激光防偽標識，熱壓封口；⑦包裝縫制用手提封口機將外包裝袋用塑料編織袋包裝縫制；⑧填寫型號、批號、入庫貯存。
全文摘要
本發(fā)明涉及固硫節(jié)煤添加劑，目的是組分功能穩(wěn)定，提高煤燃燒效率，節(jié)煤固硫。主要特征是添加劑成分有固硫劑CaCO
文檔編號C10L9/10GK1127776SQ9510092
公開日1996年7月31日 申請日期1995年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月28日
發(fā)明者周年芳, 秦亮 申請人:西安正陽環(huán)保能源有限公司