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