CN100516183C - 水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于燃煤活化剂领域。一种水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂，其特征在于：它由铁粉、电石渣和改性下脚料原料组成，各原料所占重量百分比为：铁粉30-60，电石渣20-50，改性下脚料10-30；所述的改性下脚料为下脚料中加入加气混凝土粉末，下脚料与加气混凝土粉末按重量百分比60-90∶10-40选取，粉磨0.5-1.0小时而制得。本发明能降低煤粉着火温度、提高煤粉燃尽度、加快劣质煤燃烧速率，且具有成本低、对水泥熟料的性能没有负面影响的特点，本发明的燃煤活化剂适用于高灰分烟煤、低挥发分无烟煤等多种煤。

Description

水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂及其应用

技术领域

本发明属于燃煤活化剂领域，具体涉及水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂及其应用。

背景技术

2004年我国水泥总产量达到9.7亿吨，水泥总能耗高达1亿多吨标煤，煤耗占全国煤炭总产量的10％。因此，在各国能源消耗日趋紧张的情况下，作为高能耗低产出的水泥产业发展将受到限制。燃料的选取与利用在很大程度上决定了一个水泥企业的经济效益，但局限于当前的水泥生产工艺水平，能够适应水泥生产的煤种范围比较窄，一般我国水泥工业中的大中型企业多使用较优质烟煤，对挥发份(≥25％)、灰分(≤20％)、含硫量等要求比较严格。当今国际上水泥窑采用低活性燃料增多，我国水泥工业为合理利用资源、降低生产成本，也正逐步向利用低挥发份、高灰分等低活性煤的方向发展。

低挥发分和高灰分煤用于窑外分解窑，因为其可燃性差，着火温度高，燃烧速度慢，且不易燃尽，会给水泥生产带来不稳定的因素。特别是在分解炉中，因为碳酸钙分解这一吸热反应与燃料燃烧同时进行，则燃料的燃烧速度就会直接影响到碳酸钙的分解速度，影响了分解炉的正常运行，使入窑碳酸钙分解率不能达到生产要求，从而增加窑系统热负荷，造成工况不稳，难于操作控制；同时由于其燃尽度低，未燃尽煤粉容易被带入下一级悬浮预热器，继续燃烧，造成下一级悬浮预热器局部高温，从而引起预热器系统的结皮堵塞，妨害安全生产，这就在很大程度上限制了低挥发分和高灰分煤的推广应用。而且粉煤燃烧的残余物(灰烬等)与分解后的氧化钙一道进入回转窑进行锻烧生成熟料，在一定程度上会影响到最终水泥的质量。

近年来，为了改善煤的燃烧状况，燃煤高效活化剂的研究和使用国内外进行过大量工作，申请了许多专利，但这些研究结果是针对发电及锅炉行业，且多为带K⁺、Mg²⁺、Na⁺、Cl^-等水泥熟料有负面影响的助燃剂都不一定适用于水泥生产。同时，市售的助燃剂多数存在着掺量高、价格贵和对煤种的选择性等缺点，且通过用溶液浸泡煤粉添加助燃剂的方法在燃煤工业中应用。

随着我国现代化建设的高速发展，钢铁、化工、石化等工业的废弃物排放量巨大，其对环境造成了严重的负担，因此利用工业废弃物的特性制备燃煤催化-诱导燃烧一体化活化剂不仅可提高劣质煤的利用率，同时高效消纳其它工业废弃物，有利于我国循环经济的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂及其应用，具有降低煤粉着火温度、提高煤粉燃尽度且对水泥熟料的性能没有负面影响、原材料廉价易得的特点。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂，其特征在于：它由铁粉、电石渣和改性下脚料原料组成，各原料所占重量百分比为：铁粉30-60，电石渣20-50，改性下脚料10-30。

上述的铁粉是指钢铁冶炼过程中排放的铁粉，其Fe₂O₃所占重量百分比为70-85，具有催化燃烧作用。

上述的电石渣为用电石与水反应生产乙炔气体过程中产生的工业废渣，其CaO所占重量百分比为60-70，具有催化燃烧和固硫作用。

上述的改性下脚料为在下脚料中加入加气混凝土粉末，下脚料与加气混凝土粉末按重量百分比60-90∶10-40选取，粉磨0.5-1.0小时而制得，所述的下脚料为来自食品工业的废食用油或石化工业的石油渣油；改性下脚料作为劣质煤粉的诱导燃烧成分。

上述的加气混凝土粉末是加气混凝土制品厂的下脚料经粉磨制备而成，作为下脚料的改性组分。

水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂的制备方法：

1).按各原料所占重量百分比为：铁粉30-60，电石渣20-50，改性下脚料10-30选取铁粉、电石渣和改性下脚料；所述的铁粉是指钢铁冶炼过程中排放的铁粉，其Fe₂O₃所占重量百分比为70-85；所述的改性下脚料为在下脚料中加入加气混凝土粉末，下脚料与加气混凝土粉末按重量百分比60-90∶10-40选取，粉磨0.5-1.0小时而制得，所述的下脚料为来自食品工业的废食用油或石化工业的石油渣油；

2).将铁粉、电石渣和改性下脚料加入磨机混合，研磨成180-200目的粉末状物料，即得产品。

水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂的应用：将重量百分比为1-10的水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂加入原煤中，混合、干燥和破碎至煤粉的标准粒度，通过输送管道或燃烧器送入水泥工艺的分解炉和回转窑内。

本发明的基本原理是：将具有催化和诱导燃烧功能的工业废弃物经物理和化学的表面改性得到具有高分散性的添加剂，然后将添加剂分散到煤粉中形成大量表面活化点；利用诱导燃烧组分的高挥发分、低着火点、低灰分等特点在较低温度下快速着火，为难着火的劣质煤着火创造燃烧气氛和空间，而催化燃烧组分催化固定碳的燃烧，从而促进劣质煤的燃尽特性；且燃烧残余物中的杂质离子固熔在水泥生料液相中因掺杂效应使液相提前出现，大大降低熟料形成活化能，加快了熟料矿物的反应速度，使熟料中C₃S在低温下快速大量形成。

该添加剂中不带K⁺、Mg²⁺、Na⁺、Cl^-等，故对水泥熟料的性能无负面影响。另外，该添加剂中的铁粉、电石渣、下脚料和加气混凝土粉末等都为钢铁、石油、食品或建筑等工业废弃物，因此，原材料廉价易得。

本发明的有益效果是：具有降低煤粉着火温度、提高煤粉燃尽度且对水泥熟料的性能没有负面影响、原材料廉价易得的优点；可广泛适用于水泥工业用低挥发分煤、高灰分煤。

本发明具有如下特点：

1、充分利用工业废弃物制备燃煤添加剂，以废治废，变废为宝，成本低，效率高。

2、燃煤添加剂的原材料易得，且适用于烟煤、高灰分煤、劣质无烟煤等多种煤。

3、本发明适用于各种窑型特别是新型干法水泥窑，由于添加量少，加之添加剂含K⁺、Mg²⁺、Na⁺、Cl^-的量非常小，故不会引起熟料中镁和碱含量的超标，对水泥熟料的性能没有负面影响。

4、本发明具有制备工艺简单、操作容易和易于推广等优点。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：

一种水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂，由铁粉、电石渣和改性下脚料原料组成，各原料所占重量百分比为：铁粉50，电石渣30，改性下脚料20。

上述的铁粉是指钢铁冶炼过程中排放的铁粉，其Fe₂O₃所占重量百分比为70-85，具有催化燃烧作用。

上述的电石渣为用电石与水反应生产乙炔气体过程中产生的工业废渣，其CaO所占重量百分比为60-70，具有催化燃烧和固硫作用。

上述的改性下脚料为在来自石化工业的石油渣油加入加气混凝土粉末，石油渣油与加气混凝土粉末按重量百分比90∶10选取，粉磨1.0小时而制得。改性下脚料作为劣质煤粉的诱导燃烧成分。

上述的加气混凝土粉末是加气混凝土制品厂的下脚料经粉磨制备而成，作为下脚料的改性组分。

水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂的制备方法：

1).按各原料所占重量百分比为：铁粉50，电石渣30，改性下脚料20选取铁粉、电石渣和改性下脚料；

2).将铁粉、电石渣和改性下脚料加入磨机混合，研磨成180-200目的粉末状物料，即得产品。

以灰分高达40％的高灰分煤和掺重量百分比为2％的水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂为研究对象，见表1。

实施例2：

一种水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂，由铁粉、电石渣和改性下脚料原料组成，各原料所占重量百分比为：铁粉40，电石渣30，改性下脚料30。

上述的铁粉是指钢铁冶炼过程中排放的铁粉，其Fe₂O₃所占重量百分比为70-85，具有催化燃烧作用。

上述的电石渣为用电石与水反应生产乙炔气体过程中产生的工业废渣，其CaO所占重量百分比为60-70，具有催化燃烧和固硫作用。

上述的改性下脚料为在来自石化工业的石油渣油加入加气混凝土粉末，石油渣油与加气混凝土粉末按重量百分比70∶30选取，粉磨0.8小时而制得。改性下脚料作为劣质煤粉的诱导燃烧成分。

上述的加气混凝土粉末是加气混凝土制品厂的下脚料经粉磨制备而成，作为下脚料的改性组分。

水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂的制备方法：

1).按各原料所占重量百分比为：铁粉40，电石渣30，改性下脚料30选取铁粉、电石渣和改性下脚料；

2).将铁粉、电石渣和改性下脚料加入磨机混合，研磨成180-200目的粉末状物料，即得产品。

以灰分高达30％、挥发分小于8％的劣质无烟煤和掺重量百分比为3％的燃煤活化剂为研究对象，见表1。

表1：活化剂对煤粉燃烧特性的影响

由上表可知，水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂的掺入在一定程度上加快高灰分烟煤和劣质无烟煤的燃烧速率、降低煤粉着火温度、提高煤粉燃尽度。同时两个实施例熟料烧成结果表明：使用本发明燃煤添加剂后熟料的凝结时间、碱含量、安定性正常。

实施例3：

一种水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂，它主要由铁粉、电石渣和改性下脚料原料组成，各原料所占重量百分比为：铁粉30，电石渣50，改性下脚料20。

上述的铁粉是指钢铁冶炼过程中排放的铁粉，其Fe₂O₃所占重量百分比为70-85，具有催化燃烧作用。

上述的电石渣为用电石与水反应生产乙炔气体过程中产生的工业废渣，其CaO所占重量百分比为60-70，具有催化燃烧和固硫作用。

上述的改性下脚料为在来自食品工业的废食用油加入加气混凝土粉末，废食用油与加气混凝土粉末按重量百分比60∶40选取，粉磨0.5时而制得。改性下脚料作为劣质煤粉的诱导燃烧成分。

上述的加气混凝土粉末是加气混凝土制品厂的下脚料经粉磨制备而成，作为下脚料的改性组分。

水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂的制备方法：

1).按各原料所占重量百分比为：铁粉30，电石渣50，改性下脚料20选取铁粉、电石渣和改性下脚料；

2).将铁粉、电石渣和改性下脚料加入磨机混合，研磨成180-200目的粉末状物料，即得产品。

水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂的应用：将重量百分比为1的水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂加入原煤中，混合、干燥和破碎至煤粉的标准粒度，通过输送管道或燃烧器送入水泥工艺的分解炉和回转窑内。

实施例4：

一种水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂，它主要由铁粉、电石渣和改性下脚料原料组成，各原料所占重量百分比为：铁粉60，电石渣20，改性下脚料20。

上述的铁粉是指钢铁冶炼过程中排放的铁粉，其Fe₂O₃所占重量百分比为70-85，具有催化燃烧作用。

上述的电石渣为用电石与水反应生产乙炔气体过程中产生的工业废渣，其CaO所占重量百分比为60-70，具有催化燃烧和固硫作用。

上述的改性下脚料为在来自食品工业的废食用油加入加气混凝土粉末，废食用油与加气混凝土粉末按重量百分比80∶20选取，粉磨1.0小时而制得。改性下脚料作为劣质煤粉的诱导燃烧成分。

上述的加气混凝土粉末是加气混凝土制品厂的下脚料经粉磨制备而成，作为下脚料的改性组分。

水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂的制备方法：

1).按各原料所占重量百分比为：铁粉60，电石渣20，改性下脚料20选取铁粉、电石渣和改性下脚料；

2).将铁粉、电石渣和改性下脚料加入磨机混合，研磨成180-200目的粉末状物料，即得产品。

水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂的应用：将重量百分比为10的水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂加入原煤中，混合、干燥和破碎至煤粉的标准粒度，通过输送管道或燃烧器送入水泥工艺的分解炉和回转窑内。

本发明的铁粉、电石渣、改性下脚料各原料的上限、下限及区间值都能实现本发明，在此就不一一举例。

Claims (4)

1.一种水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂，其特征在于：它由铁粉、电石渣和改性下脚料原料组成，各原料所占重量百分比为：铁粉30-60，电石渣20-50，改性下脚料10-30；

所述的改性下脚料为在下脚料中加入加气混凝土粉末，下脚料与加气混凝土粉末按重量百分比6090∶10-40选取，粉磨0.5-1.0小时而制得，所述的下脚料为来自食品工业的废食用油或石化工业的石油渣油；

所述的铁粉是指钢铁冶炼过程中排放的铁粉，其Fe₂O₃所占重量百分比为70-85。

2.根据权利要求1所述的一种水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂，其特征在于：所述的电石渣为用电石与水反应生产乙炔气过程中产生的工业废渣，其CaO所占重量百分比为60-70。

3.如权利要求1所述的水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂的制备方法，其特征在于：

1).按各原料所占重量百分比为：铁粉30-60，电石渣20-50，改性下脚料10-30选取铁粉、电石渣和改性下脚料；所述的铁粉是指钢铁冶炼过程中排放的铁粉，其Fe₂O₃所占重量百分比为70-85；所述的改性下脚料为在下脚料中加入加气混凝土粉末，下脚料与加气混凝土粉末按重量百分比60-90∶10-40选取，粉磨0.5-1.0小时而制得，所述的下脚料为来自食品工业的废食用油或石化工业的石油渣油；

2).将铁粉、电石渣和改性下脚料加入磨机混合，研磨成180-200目的粉末状物料，即得产品。

4.如权利要求1所述的水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂的应用，其特征在于：将重量百分比为1-10的水泥工业燃煤催化-诱导燃烧活化剂加入原煤中，混合、干燥和破碎至煤粉的标准粒度，通过输送管道或燃烧器送入水泥工艺的分解炉和回转窑内。