CN101275095B

CN101275095B - 燃煤添加剂

Info

Publication number: CN101275095B
Application number: CN2008100943857A
Authority: CN
Inventors: 许学龙
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-04-29
Filing date: 2008-04-29
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2028-04-29
Also published as: CN101275095A

Abstract

本发明公开了一种燃煤添加剂，该燃煤添加剂按重量百分比包括以下组分：3％～15％的硼砂、1％～10％的氢氧化钠、0.2％～2.5％的钡催化剂、5.5％～32％的过氧化钙、5％～45％的丙二醇、15％～68％的葡萄糖酸、5.5％-16％的丙三醇。采用本发明的燃煤添加剂，可以显著提高煤的燃烧效率，降低粉尘排放量，减少硫化物的排放，有效去除附着在炉壁上的炉渣，防止燃烧设备内部的腐蚀，从而延长设备使用寿命。

Description

燃煤添加剂

技术领域

本发明涉及一种燃煤添加剂，更具体地讲，涉及一种能够提高煤的燃烧效率，降低粉尘排放量并减少SO₂的排放的燃煤添加剂。

背景技术

煤有丰富的埋藏量，但存在使用不方便、污染严重、燃烧效率低下等问题。燃煤不能充分燃烧发挥其燃烧热量是能源的重大浪费，并且燃煤产生的废气中的硫化物腐蚀燃煤设备，且对大气环境造成了严重的污染。因此，如何提高煤的燃烧效率并有效去除硫化物成为急需解决的问题。

对大量的燃煤设备进行技术改进以提高其燃烧效率，其投资十分庞大，短期内很难做到。目前，大多采用向煤中添加助燃剂的方法来提高煤的燃烧效率。市场上流行的煤炭助燃剂大都是采用高锰酸钾、高氯酸钾、硝酸钠等固体氧化剂，通过在锅炉中产生氧气来达到助燃节煤的目的，但是这些助燃剂大多有毒、有腐蚀、易燃易爆且会产生二次污染。

在控制煤燃烧时产生的硫化物的排放方面，有燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫即烟气脱硫三种途径。燃烧前脱硫是通过洗煤的方式洗除煤中的硫，但这种方法大多只能脱除无机硫。一种传统的湿法烟气脱硫是在要排放的废气中喷射氧化钙(CaO)稀释液，使硫氧化合物进行化学反应后生成硫酸钙，如以下化学反应式所示：

CaO+H₂O＝Ca(OH)₂

Ca(OH)₂+SO₃＝CaSO₄+H₂O。

但这种方法产生废弃物淤泥，为此还要另外安装除尘器而浪费大量的设备制作安装费、维护费等费用。

另外，目前已知金属氧化物脱硫物有Zn、Fe、Cu、Ca、Mg、V、Mn、Co、Sn、Pb、Cd、Mo、W、Cr等的氧化物，这些氧化物都有各自的优、缺点。例如，目前已开发的脱硫剂中有混合锌系脱硫剂和锰系脱硫剂。锰系脱硫剂是一种锰与铝的重量比为3∶1的混合物，它能从800℃的H₂-H₂S混合气体中脱硫。但这种锰系脱硫剂因要经过一系列比如混合粉末状原料→烘干→硬化等工艺，所以工艺时间长、造价高。因这些原因这种脱硫剂没有实用价值，而且这种脱硫剂只能脱硫，不能提高煤炭的燃烧效率，所以还要另外再添加燃烧促进剂，操作比较麻烦。

在燃烧中脱硫，即在煤中加入一定的添加剂，使煤燃烧过程中产生的硫氧化合物与添加剂反应，生成硫酸盐或其它含硫化合物而固定在炉渣中，这种方法不需要增加额外的脱硫设备，投资少，运行费用低，因此该技术得到广泛的应用。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种能够提高煤炭燃烧效率并降低粉尘排放量的燃煤添加剂。

本发明的另一目的在于提供一种能够简单且有效地去除煤燃烧时产生的硫化物的燃煤添加剂。

本发明的又一目的在于提供一种能够防止设备的腐蚀以使设备寿命延长的燃煤添加剂。

本发明的再一目的在于提供一种能够有效去除炉渣的燃煤添加剂。

本发明提供了一种燃煤添加剂，从而实现上述目的中的一个或多个并克服上述技术问题中的一个或多个。所述燃煤添加剂按重量百分比包括以下组分：3％～15％的硼砂、1％～10％的氢氧化钠、0.2％～2.5％的钡催化剂、5.5％～32％的过氧化钙、5％～45％的丙二醇、15％～68％的葡萄糖酸、5.5％-16％的丙三醇。

根据本发明的一方面，所述钡催化剂为硝酸钡。

根据本发明的一方面，硼砂与过氧化钙的重量比为1∶1.5～1∶3。

根据本发明的一方面，所述燃煤添加剂还包括抑制过氧化钙在常温下分解的稳定剂。

具体实施方式

根据本发明的燃煤添加剂包括按重量计3％～15％的硼砂、1％～10％的氢氧化钠、0.2％～2.5％的钡催化剂、5.5％～32％的过氧化钙、5％～45％的丙二醇、15％～68％的葡萄糖酸、5.5％-16％的丙三醇。

根据本发明的添加剂含有过氧化钙，过氧化钙在高温下产生大量的活性氧，并且渗透到煤的内部与外部的活性氧成为直接的供氧源，更有效地促进燃烧，提高燃烧效率。另外，本发明的燃煤添加剂中含有的丙二醇、丙三醇和葡萄糖酸在煤燃烧过程中与氧反应生成CO₂和H₂O，增大了煤燃烧时产生的热能。

本发明的燃煤添加剂中含有的钡催化剂遇可燃物燃烧时能助长火势，并且可以与煤粉中的碳、硫、磷等形成爆炸性混合物，有助于提高燃烧效率。优选地，所述钡催化剂为硝酸钡。另外，本发明燃煤添加剂中含有的丙二醇、丙三醇和过氧化钙也可与煤粉中的碳、硫、磷等形成爆炸性混合物，从而促进煤的燃烧。

因此，通过使用本发明的燃煤添加剂，减少了烟气排放量和粉尘排放量，同时降低了粉尘和炉渣中的可燃性碳粉的含量。

煤炭燃烧时产生的SO₂在高温中被氧化并与H₂O结合，生成H₂SO₄，然后H₂SO₄与本发明添加剂中的硼砂(Na₂B₄O₇·10H₂O)反应，转换成H₂B₄O₇·10H₂O及Na₂SO₄，反应式如下：

2SO₂+2H₂O+O₂＝2H₂SO₄

H₂SO₄+Na₂B₄O₇·10H₂O＝Na₂SO₄+H₂B₄O₇·10H₂O。

优选地，硼砂与过氧化钙的混合重量比为1∶1.5～1∶3。如果硼砂的含量过多，则会导致燃烧效率下降；如果硼砂的含量过少，则会影响脱硫效果。

过氧化钙除了在加热时释放出氧气，还能与H₂SO₄反应生成硫酸钙和过氧化氢，所以本发明燃煤添加剂中含有的过氧化钙也具有脱硫效果。此外，本发明的添加剂中含有的氢氧化钠也与H₂SO₄反应生成Na₂SO₄。通过上述反应，煤燃烧产生的SO₂以Na₂SO₄的形式固定在炉渣中，达到脱硫的目的。

因此，与传统单一的脱硫成份相比，本发明的添加剂含有三种脱硫成份(硼砂、过氧化钙和氢氧化钠)，从而可以更有效地脱除煤燃烧时产生的SO₂。

本发明的燃煤添加剂中含有的硼砂可以在高温下与Fe₂O₃反应生成Fe(BO₂)₃，反应式如下：

Na₂B₄O₇·10H₂O＝2NaBO₂+B₂O₃+10H₂O

Fe₂O₃+3B₂O₃＝2Fe(BO₂)₃，

Fe(BO₂)₃作为玻璃质状的膜可以牢固地附着在燃烧设备的壁上，从而防止燃烧设备的氧化腐蚀。

本发明燃煤添加剂中含有的过氧化钙产生的活性氧使炉渣内的未燃烧物质重新燃烧，使煤的燃烧较为彻底，从而降低了炉渣与炉壁之间的附着力，有助于去除附着在炉壁上的炉渣。此外，因为本发明的燃煤添加剂中含有的氢氧化钠是一种强碱并具有强的表面活性功能，所以氢氧化钠可以减小炉渣与炉壁之间的结合力，也有助于去除炉渣。因此，通过使用本发明的燃煤添加剂，可以有效地去除附着在炉壁上的炉渣，从而提高了燃煤设备的热效率。

根据本发明的燃煤添加剂还可以包含稳定剂。在常温下过氧化钙慢速分解，增加了包装容器的压力，所以可以向该燃煤添加剂中加入稳定剂来抑制过氧化钙的分解。可以根据需要选择合适的稳定剂，并确定合适的用量。

在使用时，可以将重量为1份的本发明的燃煤添加剂加入10～20份的水中，混合均匀后，利用喷雾器将其喷在1000份的煤上，随后将喷有添加剂的煤投入锅炉进行燃烧。本发明的燃煤添加剂可以用于各种链条式工业锅炉、往复炉、抛煤炉、手烧炉和各种煤窑等。可以将本发明的燃煤添加剂与任何类型的煤混合使用，尤其对低质煤效果更加明显。

下面的实验例更加详细地说明了本发明。然而，应该理解，本发明不受这些实验例的限制。

下面的实验例1至实验例3中的使用的根据本发明的燃煤添加剂各组分及配比按重量百分比如下：8.5％的硼砂、4.5％的氢氧化钠、1.2％的硝酸钡、14.0％的过氧化钙、34.5％的丙二醇、23.5％的葡萄糖酸和13.8％的丙三醇。测得该燃煤添加剂的收到基低位发热量为7636cal/g，即，该燃煤添加剂本身也具有较高的发热量。

实验例1

将重量为1份的上述燃煤添加剂加入10份的水中，混合均匀后，利用喷雾器将其喷在1000份的低位发热量为4484Kcal/Kg的煤上，随后将喷有添加剂的煤投入DZL29-1.25/130/70-A II(40T/h)热水锅炉进行燃烧。在锅炉各系统工况稳定的条件下，加入了添加剂的煤的燃烧与不加添加剂的煤的燃烧的各项对比结果如表1所示。

表1

测试项目	未加入添加剂	加入添加剂	备注
				锅炉热效率(％)	70.99	78.09	增加7.10百分点
可燃物含量(％)	12.57	9.16	降低3.41百分点

除尘器后烟尘排放浓度(mg/Nm³)	182	145	降低20.33％
				除尘器后SO₂排放浓度(mg/Nm³)	361	289	降低20％

实验例2

将重量为1份的上述燃煤添加剂加入10份的水中，混合均匀后，利用喷雾器将其喷在1000份的低位发热量为4500Kcal/Kg的煤上，随后将喷有添加剂的煤投入SHL-20/13-A(20T/h)蒸汽锅炉进行燃烧。在锅炉各系统工况稳定的条件下，加入了添加剂的煤的燃烧与不加添加剂的煤的燃烧的各项对比结果如表2所示。

表2

测试项目	未加入添加剂	加入添加剂	备注
				锅炉热效率(％)	72.20	78.66	增加6.46百分点
可燃物含量(％)	16.96	12.87	降低4.09百分点
				蒸汽单耗(Kg标煤/Kg蒸汽)	0.122	0.111	降低9.02％

实验例3

将重量为1份的上述燃煤添加剂加入10份的水中，混合均匀后，利用喷雾器将其喷在1000份的低位发热量为6200Kcal/Kg的煤上，随后将喷有添加剂的煤投入0.5T/h热水锅炉进行燃烧。在锅炉各系统工况稳定的条件下，加入了添加剂的煤的燃烧与不加添加剂的煤的燃烧的各项对比结果如表3所示。

表3

测试项目	未加入添加剂	加入添加剂	备注
				烟尘排放浓度(mg/Nm³)	905.05	372.63	降低58.83％
SO₂排放浓度(mg/Nm³)	3410	2632	降低22.82％

注：无除尘器，直接排放。

因此，采用本发明的燃煤添加剂，可以显著提高煤的燃烧效率，降低粉尘排放量，减少硫化物的排放，有效去除附着在炉壁上的炉渣，防止燃烧设备内部的腐蚀，从而延长设备使用寿命。此外，本发明的燃煤添加剂使用方法简单，并且生产成本低。

本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种变形和修改。

Claims

1.一种燃煤添加剂，按重量百分比包括以下组分：3％～15％的硼砂、1％～10％的氢氧化钠、0.2％～2.5％的硝酸钡、5.5％～32％的过氧化钙、5％～45％的丙二醇、15％～68％的葡萄糖酸、5.5％-16％的丙三醇。

2.如权利要求1所述的燃煤添加剂，其特征在于，硼砂与过氧化钙的重量比为1∶1.5～1∶3。

3.如权利要求1所述的燃煤添加剂，其特征在于，所述燃煤添加剂还包括抑制过氧化钙在常温下分解的稳定剂。

4.如权利要求1所述的燃煤添加剂，其特征在于，所述燃煤添加剂按重量百分比包括以下组分：8.5％的硼砂、4.5％的氢氧化钠、1.2％的硝酸钡、14.0％的过氧化钙、34.5％的丙二醇、23.5％的葡萄糖酸和13.8％的丙三醇。