CN101041788A - 节能降硫除尘浓缩液 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种节能降硫除尘浓缩液，它是以高锰酸钾、高氯酸钾、硝酸钠、氯化钠、氯化稀土、碳酸钙、氧化钙、碳酸镁、重铬酸钾、氧化硼、硼砂为原料，事先将其中的碳酸钙、碳酸镁、氧化钙粉碎成粒度小于1mm的粉末，然后将上述各组分混合均匀，加水搅拌均匀即可。本发明浓缩液按一定比例混入煤炭中，使燃煤可以充分燃烧，提高炉膛温度，提高锅炉热效率，节约能源，减少SO2和烟尘的排放。

Description

节能降硫除尘浓缩液
技术领域
本发明属于能够使煤炭充分燃烧、降低污染物排放的燃煤添加浓缩液，特别是节能降硫除尘浓缩液。
背景技术
煤炭是我国主要的一次性能源，但是煤炭燃烧不充分，能源利用效率低下，而且带来严重的大气污染。现阶段对煤炭洁净利用，大部分是把煤炭粉碎后添加固体浓缩液，然后再加工成型煤，不仅增加设备，而且添加的固体物质如：黏土、石灰等本身不燃烧，在燃烧过程中吸收热量，降低煤炭的燃烧效率，因此效果不理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种节能降硫除尘浓缩液，按一定比例混入煤炭中使燃煤可以充分燃烧，提高炉膛温度，提高锅炉热效率，节约能源，减少SO2和烟尘的排放。
本发明的目的是这样实现的：一种节能降硫除尘浓缩液，由以下原料重量配比组成(用量为重量份)：
高锰酸钾0.5-2    高氯酸钾2-6      硝酸钠2-6
氯化钠8-13       氯化稀土0.2-1    碳酸钙1-4
氧化钙0.5-4      碳酸镁0.5-2      重铬酸钾0.2-1
氧化硼0.5-2      硼砂0.5-2        水70-90。
制备本发明浓缩液的配方优选重量分配比范围是：
高锰酸钾1-1.5    高氯酸钾3-5      硝酸钠3-5
氯化钠10-13      氯化稀土0.5-1    碳酸钙1.5-3.5
氧化钙0.5-3.5    碳酸镁0.5-1.8    重铬酸钾0.5-1
氧化硼0.8-2      硼砂0.5-1.8      水73-85。
将上述各组分制成本发明浓缩液的生产方法是：
按上述各原料的重量(份)配比称取原料，其中，碳酸钙、碳酸镁、氧化钙先粉碎成粒度小于1mm的粉末，然后将上述各组分混合均匀，加水70-90重量份搅拌均匀即可。
高锰酸钾、高氯酸钾、硝酸钾、硝酸钠、重铬酸钾、氧化硼组成混合型强氧化剂，可以在煤炭燃烧过程中在不同的温度分别释放氧气和易燃物质，起到助燃作用，提高煤炭燃烧效率。重铬酸钾的分子式：K2Cr2O7，分子量：294.18。氯化钠作为膨松剂，在煤炭燃烧过程中产生“微爆”现象，达到使煤炭与氧良好接触，加快燃烧速度，使煤炭迅速、完全、彻底燃烧的目的；氯化稀土作为脱硫剂，在高温下，氯化稀土被置换出来的稀土元素可以和煤炭中的硫发生反应，起到固硫脱硫的作用。氯化稀土主要指以轻稀土为主的稀土矿物，经碱法或酸法处理并通过P204分组后得到的轻稀土氯化物的混合物。其中含有氯化镧、氯化铈、氯化镨、氯化钕等。氯化稀土的化学成分见表1。
表1
                                                                                   ST6-混合氯化稀土分子式：ReCl3.H2O    分子量：425.5
产品牌号 化学成份％
REO≥                                   主要稀土含量/REO                                         非稀土杂质≤
La203 CeO2 Pr6011 Nd203 Sm203 Eu203 Gd203 Fe2O3 ThO2 BaO   CaO±MgO Na2O Nh4Cl SO4＝ PO4 水不溶物
    ST6-RECl3.6H2O-1 45     25±3   48±3 4±1   15±2   1±0.3 ≥0.20   0.3±0.1 0.06 0.002 0.6 3.0 0.5 4 0.03 0.01 0.3
    ST6-RECl3.6H2O-2 45     25±3   48±3 4±1   15±2   1±0.3 ≥0.20   0.3±0 1 0.06 0.002 0.6 3.0 0.5 4 0.03 0.01 0.3
    ST6-RECl3.6H2O-3 45     25±3   48±3 4±1   15±2   1±0.3 ≥0.20   0.3±0.1 0.06 0.002 0.6 3.0 0.5 4 0.03 0.01 0.3
碳酸钙、氧化钙、碳酸镁在煤炭燃烧达到1000℃以上时，防止硫酸盐分解产生二次二氧化硫，生成稳定相的复式硫酸盐【CaMg(SO4)2】，随渣排放，达到降低二氧化硫的排放。
对比试验：将本发明的浓缩液拌合原煤与没经处理的相同成分原煤在同等燃烧条件下进行了烟尘、二氧化硫排放浓度和排放量的对比，如表2、表3、表4所示。
一、测试方法：GB5468-91《锅炉烟尘测试方法》、GB/T16157-1996《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》。
二、测试仪器：TH880V全自动烟尘测试仪、testo烟气测试仪。
三、测试位置：锅炉原始烟尘排放口、除尘器出口两个测点。
四、测试条件：
表2    燃料成分
    项目     原煤  拌合本发明浓缩液的原煤
    原煤低位发热值MJ/kg     23.58  23.58
    全硫量％     0.98  0.98
    灰分     19.35  19.35
    水分     2.34  2.34
    煤炭来源     新矿集团苇湖梁煤矿
    煤炭检验     新疆煤炭质量乌鲁木齐检验中心
表3    锅炉运行状态
    原煤燃烧   拌合本发明浓缩液的原煤
    锅炉单位时间输出蒸汽     8.3吨/小时   8.3吨/小时
    测试时间     6.5小时   8.2小时
    用煤量     8吨   8吨
    吨煤产蒸汽量     6.7吨   8.5吨
    炉膛温度平均值     640℃   715℃
五、测试结果
表4
    测点位置   锅炉出口   除尘器出口
状态   没有添加浓缩液的原煤     添加浓缩液的原煤   没有添加浓缩液的原煤   添加浓缩液的原煤
    测点截面积(m2)   0.64     0.64   0.50   0.50
    烟气温度(℃)   220     270   200   250
    过剩空气系数   2.33     2.06   2.39   2.07
    烟气流量(Ndm3/h)   13018     11721   13233   11830
    烟尘排放实测浓度(mg/Ndm3)   965.5     570.5   151.7   161.4
    烟尘排放折算浓度(mg/Ndm3)   1322.7     691.3   201.4   185.6
    烟尘排放速率(kg/h)   12.57     6.69   2.01   1.91
    SO2排放实测浓度(mg/Ndm3)   1180     626   1158   602
    SO2排放折算浓度(mg/Ndm3)   1616     758.6   1538   692
    SO2排放速率(kg/h)   15.35     7.34   15.35   7.12
    烟尘排放速率降低率％              46.8               5.0
    SO2排放速率降低率％                              52.2
测试结果分析
1.从测试结果上来看，在链条锅炉上使用原煤时二氧化硫排放速率为15.35kg/h；使用洁净煤时二氧化硫排放速率为7.22kg/h，降低52.9％。
2.从测试结果上来看，在链条锅炉上使用原煤时，其锅炉的原始烟尘排放速率为12.57kg/h：使用添加了本发明浓缩液的原煤时锅炉的原始烟尘排放速率为6.04kg/h，降低51.9％；除尘器出口的烟尘排放率几乎没有变化。
在山东省龙口南山集团热电厂1号WGZ-220/9.81液态排渣旋风炉上对本公司生产的用本发明浓缩液拌合的原煤与没有经过处理的相同成分原煤在同等燃烧条件下进行了吨标煤产气量、二氧化硫排放浓度的对比，如表5、表6所示。
一、测试方法：二氧化硫排放浓度的测试，按照GB5468-91《锅炉烟尘测试方法》和GB/T16157-1996《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》。
二、测试仪器：TH880V全自动烟尘测试仪
三、测试位置：锅炉原始烟尘排放口
四、测试条件：
表5
  项目     原煤   用浓缩液拌和原煤
  原煤低位发热值kJ/kg     26.13   26.51
  全硫份％     1.5   1.5
  原煤水分％     6.8   8.8
  煤粉水份％     1.33   2.32
五、测试结果
表6
原煤     用浓缩液拌和原煤 变化率％
实验时间(h)     24     72   /
吨标煤产汽量(吨汽/吨标煤)     9.7     10.47   7.9
二氧化硫排放浓度(mg/m3) 3884 1947 49.8
六、测试结果分析
1.从测试结果看，在山东省龙口南山集团热电厂1#WGZ-220/9.81液态排渣旋风炉上使用原煤时二氧化硫排放浓度为3884mg/m3。使用本发明浓缩液拌和的原煤时二氧化硫排放浓度为1947mg/m3，降低49.8％。
2.从测试结果看，在山东省龙口南山集团热电厂1#WGZ-220/9.81液态排渣旋风炉上使用原煤时吨标煤产汽量9.7吨汽/吨标煤。使用本发明浓缩液拌和的原煤时吨标煤产汽量为10.7吨汽/吨标煤，提高7.9％。
原煤添加本发明的浓缩液，在燃烧时主要有以下特点：
1、火焰温度的改变：加入浓缩液后，向火焰内部充入高密度氧，从而提高了火焰内焰、中焰的温度，使火焰的外焰得到相助(不加剂时，只有外部燃烧，火焰内核缺氧不燃烧呈黑色)，达到燃料在高温状态下更充分燃烧，从而提高炉膛温度100℃。
2、煤中的一部分水得到利用：正常运行时，水作为火床稳定燃烧的调解剂，但它是煤燃烧中的主要杂质之一，加入浓缩液后，煤中的水遇热后蒸发出水蒸气，通过强氧化剂与高温烟气混合，瞬间形成可燃气体参与燃烧增加热能。
3、灰渣里面的金属化合物及非氧化物得到利用：煤里面的灰份也是煤燃烧中的主要杂质之一，加入浓缩液后，通过催化、氧化、膨松等过程，使灰渣中的金属化合物及非氧化物参与燃烧增加热能，又使灰渣总排放量减少30％。
4、火床的燃烧面积密度加大：火床燃烧时，由于燃料及机械特性所至，火床的燃烧不稳定、不均匀，火苗的分部疏密不定，火床燃烧后高低不平浪费了有效的火床面积和燃煤，加入浓缩液后，火床燃烧平整，燃煤得到了良性燃烧。燃烧区扩展，向后延伸约1/4-1/3。
5、固定碳的充分利用，由于浓缩液作用，改变了原始燃烧状态，火焰温度高，火床疏松燃烧充分，降低了炉渣的含碳量。
6、煤床膨胀与疏松，比平时高约1倍多。工人称：″煤象面包一样，发起来了″。
7、烟气里林格曼黑度降低。黑烟变白。
8、长期使用可减少锅炉系统的腐蚀，对于延长设备使用寿命具有特殊的保护作用。
原煤添加本发明浓缩液后，可以使燃煤充分燃烧，提高炉膛温度，提高锅炉热效率，节约能源，减少了SO2和烟尘的排放。
具体实施方式
实例一、
生产本发明浓缩液原料配比：高锰酸钾10kg、高氯酸钾50kg、硝酸钠50kg、重铬酸钾10kg、氧化硼20kg、硼砂10kg、氯化纳100kg，氯化稀土10kg，水740kg，放入转速1800转/分钟的剪切机，搅拌；然后将碳酸钙15kg、氧化钙5kg、碳酸镁5kg，分别粉碎之粒度小于1mm的粉末，进行混合，加入75kg水，搅拌均匀，再与上述混合剂混合，进行搅拌1小时，即得本发明浓缩液。在往煤炭喷洒时，取5kg节能降硫除尘浓缩液用200kg水稀释，喷洒在5000kg煤炭上，在10T/小时的链条锅炉上试验，炉膛温度提高121℃，可以使烟尘下降51.8％，林格曼黑度I级以内，二氧化硫下降52.2％，节煤率达到21.9％。
实例二、
生产本发明浓缩液原料配比：高锰酸钾15kg、高氯酸钾50kg、硝酸纳50kg、重铬酸钾10kg、氧化硼15kg、硼砂5kg、氯化纳130kg，氯化稀土5kg，水730kg，放入转速1800转/分钟的剪切机，搅拌；然后将碳酸钙15kg、氧化钙15kg、碳酸镁10kg，分别粉碎之粒度小于1mm的粉末，进行混合，加入65kg水，搅拌均匀，再与上述混合液混合，搅拌1小时，即得本发明浓缩液。在喷洒煤炭时，取5kg节能降硫除尘浓缩液用200kg水稀释，喷洒在5000kg煤炭上，在35T/小时抛煤炉上试验，炉膛温度提高138℃，可以使烟尘下降59.3％，林格曼黑度I级以内，二氧化硫下降65.2％，节煤率达到20.3％。

Claims (2)

1、一种节能降硫除尘浓缩液，其特征是由以下原料重量配比组成(用量为重量份)：
高锰酸钾0.5-2    高氯酸钾2-6        硝酸钠2-6
氯化钠8-13       氯化稀土0.2-1      碳酸钙1-4
氧化钙0.5-4      碳酸镁0.5-2        重铬酸钾0.2-1
氧化硼0.5-2      硼砂0.5-2          水70-90。
2、根据权利要求1所述的节能降硫除尘浓缩液，其特征是其中各原料的重量配比是：
高锰酸钾1-1.5    高氯酸钾3-5        硝酸钠3-5
氯化钠10-13      氯化稀土0.5-1      碳酸钙1.5-3.5
氧化钙0.5-3.5    碳酸镁0.5-1.8      重铬酸钾0.5-1
氧化硼0.8-2      硼砂0.5-1.8        水73-85。
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