CN101475864A - 无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂，要解决的技术问题是消除氯化钠对炉、窑体及大气的危害。本发明的助燃剂由工业级成品原料、工业废渣、尾矿材料组成；包含钡化物，硼化物，碳酸物，铬化物，氟化物，镁化物，锰化物，硝酸物，钼化物二，锆化物，稀土工业废渣或尾矿，氧化物，二茂铁。本发明与现有技术相比，完全取消氯化钠，最大程度地降低Cl－在配料中的含量，消除氯化钠对炉、窑体及大气的危害，减少了对大气造成酸雨的危害；增加多种金属酸、氧化合物及稀土矿物，包含废渣，使燃烧在可控下进行，改善了燃烧环境、提高了燃煤燃烧效率，降低了能源消耗，延长了设备使用寿命，保护了环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃煤助剂，特别是一种旋窑水泥用的燃煤助剂。
背景技术
在建设资源节约型、环境友好型社会，及面临金融危机、市场需求下降、化石能源日趋紧张、环保要求不断提高的今天，节能降耗、提高燃煤热效率、减少有害物质排放，尤其不能造成二次污染，已经成为新产品开发研究的重点方向。现有技术的煤用助燃剂及水泥立窑专用节煤增效剂，含有对金属造成腐蚀及对大气造成污染的工业盐NaCl，虽然工业盐在使用中有很好的节煤助燃效果，但却严重腐蚀了炉及窑体金属，如中国专利申请号200610137000.1、200410035717.6所公开的资料，氯化钠含量有的高达90％，含有NaCl的助燃剂看似降低了燃煤的使用量，实际上设备已经被腐蚀，给日后维护保养带来高昂成本，工业盐燃烧后Cl-与水蒸气形成的氯酸，在大气中形成酸雨破坏了环境，更是无法用金钱去祢补的。还有的助燃剂仅从供氧角度考虑，使煤在燃烧中持续时间短，形成快烧，无法使燃煤在燃烧区内烧烬、烧透，以达到充分燃烧，无法保证工业窑炉燃煤需要耐烧的工艺要求。
在工业废渣、金属尾矿利用上我国也面临着巨大的挑战，许多废渣、尾矿因重金属超标对大气、环境造成很大的破坏，致使工厂、矿区周围环境恶化威胁着人类、植物的生存。
发明内容
本发明的目的是提供一种无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂，要解决的技术问题是消除氯化钠对炉、窑体及大气的危害，充分利用工业废渣及尾矿渣保护环境，本发明要解决的第二个技术问题是提高煤粉燃烧速率、燃烧热效率及燃尽度，减少粉尘及有害气体排放，本发明要解决的第三个技术问题是改善水泥窑、炉内煤的燃烧环境，消除化学和机械不完全燃烧，消除或减少窑、炉体内长厚窑皮结圈结皮现象。
本发明采用以下技术方案：一种无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂，所述无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂由重量比工业级成品原料30％～90％、工业废渣5％～50％、尾矿材料5％～50％组成；包含的成分重量百分比为：钡化物二种以上3％～8％，硼化物二种以上5％～10％，碳酸物二种以上3％～8％，铬化物二种以上3％～8％，氟化物二种以上3％～8％，镁化物5％～10％，锰化物二种以上3％～8％，硝酸物二种以上5％～8％，钼化物二种以上3％～6％，锆化物5％～10％，稀土工业废渣或尾矿5％～10％，氧化物二种以上5％～10％，明矾石、蛇纹石、滑石、锂辉石二种以上5％～25％，二茂铁0.5％～5％。
本发明的钡化物是氟化钡、氧化钡、碳酸钡、硝酸钡和钛酸钡；硼化物是硼酸、碳化硼、氧化硼、硼化锆、硼砂；碳酸物是碳酸铵、碳酸钙、碳酸钴、碳酸锂、碳酸钾、碳酸锶；铬化物是氧化铬、硝酸铬、铬酸铵、铬酸钾、铬酸钠、铬酸锶、重铬酸钾、重铬酸铵、重铬酸锂、重铬酸钠；氟化物是氟化锂、氟化铝、氟化铵、氟化钙、氟化镁、氟化钾、氟化钠、氟化铬、氟铝酸钾；镁化物是氧化镁、过氧化镁、碳酸镁、硫酸镁；锰化物是二氧化锰、碳酸锰、硝酸锰、硫酸锰、高锰酸钾、高锰酸钠；硝酸物是硝酸铝、硝酸铵、硝酸钙、硝酸钴、硝酸铜、硝酸铁、硝酸铅、硝酸镁、硝酸镍、硝酸锂、硝酸钾、硝酸锶、硝酸锌、硝酸钠；钼化物是三氧化钼、六氟化钼、钼酸铵、钼酸钡、钼酸钠、钼酸锌；锆化物是碳化锆、二氧化锆、锆酸钠、锆酸铝、锆酸钾；稀土化物是碳酸铈、硝酸铈、氧化铕、氧化镧、氧化钕、氧化镨；氧化物是氧化铝、氧化钙、氧化钴、氧化铜、氧化锗、氧化铁、氧化铅、氧化镍、氧化锡、氧化锶、氧化锌。
本发明的无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂包含的重量百分比为：钛酸钡、氟酸钡混合物5％，硼酸、硼砂混合物5％，碳酸铵、碳酸锶混合物5％，重铬酸铵、重铬酸钾混合物5％，氟化铵、氟铝酸钾混合物5％，氧化镁、碳酸镁混合物5％，高锰酸钾、高锰酸钠混合物5％，硝酸镍、硝酸铜混合物5％，钼酸铵、六氟化钼混合物6％，碳化锆、锆酸铝混合物5％，稀土生产中碳酸铈、硝酸铈的工业废渣6％，氧化铜、氧化钴混合物5％，明矾石、硅藻土、膨润土、锂辉石混合物20％，二茂铁3％。
一种无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂，所述无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂由重量比工业级成品原料30％～90％、工业废渣5％～50％、尾矿材料5％～50％组成；包含的成分重量百分比为：钡化物二种以上3％～8％，硼化物5％～10％，碳酸物二种以上3％～8％，铬化物二种以上3％～8％，氟化物二种以上3％～8％，锰化物二种以上3％～8％，硝酸物二种以上5％～8％，钼化物二种以上3％～6％，钨化物二种以上3％～8％，锆化物5％～10％，稀土生产中的工业废渣或尾矿5％～10％，氧化物二种以上5％～10％，明矾石、硅藻土、膨润土、莹石、锂辉石二种以上15％～25％，二茂铁0.5％～5％。
本发明的钡化物是氟化钡、氧化钡、碳酸钡、硝酸钡、钛酸钡；硼化物是硼酸、碳化硼、氧化硼、硼化锆、硼砂；碳酸物是碳酸铵、碳酸钙、碳酸钴、碳酸锂、碳酸钾、碳酸锶；铬化物是氧化铬、硝酸铬、铬酸铵、铬酸钾、铬酸钠、铬酸锶、重铬酸钾、重铬酸铵、重铬酸锂、重铬酸钠；氟化物是氟化锂、氟化铝、氟化铵、氟化钙、氟化镁、氟化钾、氟化钠、氟化铬、氟铝酸钾；锰化物是二氧化锰、碳酸锰、硝酸锰、硫酸锰、高锰酸钾、高锰酸钠；硝酸物是硝酸铝、硝酸铵、硝酸钙、硝酸钴、硝酸铜、硝酸铁、硝酸铅、硝酸镁、硝酸镍、硝酸锂、硝酸钾、硝酸锶、硝酸锌、硝酸钠；钼化物是三氧化钼、六氟化钼、钼酸铵、钼酸钡、钼酸钠、钼酸锌；钨化物是碳化钨、三氧化钨、钨酸钙、钨酸钠；锆化物是碳化锆、二氧化锆、锆酸钠、锆酸铝、锆酸钾；稀土化物：碳酸铈、硝酸铈、氧化铕、氧化镧、氧化钕、氧化镨；氧化物是氧化铝、氧化钙、氧化钴、氧化铜、氧化锗、氧化铁、氧化铅、氧化镍、氧化锡、氧化锶、氧化锌。
本发明的无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂包含的重量百分比为：钛酸钡、氟酸钡混合物5％，硼酸、硼砂混合物5％，碳酸铵、碳酸锶混合物5％，重铬酸铵、重铬酸钾混合物5％，氟化铵、氟铝酸钾混合物5％，高锰酸钾、高锰酸钠混合物5％，硝酸镍、硝酸铜混合物5％，钼酸铵、六氟化钼混合物6％，碳化钨、三氧化钨混合物5％，碳化锆、锆酸铝混合物或碳化锆、锆酸铝工业生产中的废渣5％，稀土生产中碳酸铈、硝酸铈的工业废渣6％，氧化铜、氧化钴混合物5％，明矾石、硅藻土、膨润土、莹石、锂辉石混合物20％，二茂铁3％。
一种无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂，所述无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂由重量比工业级成品原料30％～90％、工业废渣5％～50％、尾矿材料5％～50％组成；包含的成分重量百分比为：钡化物二种以上3％～8％，硼化物5％～10％，碳酸物二种以上3％～8％，铬化物二种以上3％～8％，镁化物5％～10％，锰化物二种以上3％～8％，硝酸物二种以上5％～8％，钼化物一种以上3％～6％，锆化物5％～10％，稀土生产中的工业废渣或尾矿5％～10％，氧化物二种以上5％～10％，蛇纹石、滑石、锂辉石二种以上15％～25％，二茂铁2％～5％。
本发明的钡化物是氟化钡、氧化钡、碳酸钡、硝酸钡、钛酸钡；硼化物是硼酸、碳化硼、氧化硼、硼化锆、硼砂；碳酸物是碳酸铵、碳酸钙、碳酸钴、碳酸锂、碳酸钾、碳酸锶；铬化物是氧化铬、硝酸铬、铬酸铵、铬酸钾、铬酸钠、铬酸锶、重铬酸钾、重铬酸铵、重铬酸锂、重铬酸钠；镁化物是氧化镁、过氧化镁、碳酸镁、硫酸镁；锰化物是二氧化锰、碳酸锰、硝酸锰、硫酸锰、高锰酸钾、高锰酸钠；硝酸物是硝酸铝、硝酸铵、硝酸钙、硝酸钴、硝酸铜、硝酸铁、硝酸铅、硝酸镁、硝酸镍、硝酸锂、硝酸钾、硝酸锶、硝酸锌、硝酸钠；钼化物是三氧化钼、六氟化钼、钼酸铵、钼酸钡、钼酸钠、钼酸锌等；锆化物是碳化锆、二氧化锆、锆酸钠、锆酸铝、锆酸钾；稀土化物是碳酸铈、硝酸铈、氧化铕、氧化镧、氧化钕、氧化镨；氧化物是氧化铝、氧化钙、氧化钴、氧化铜、氧化锗、氧化铁、氧化铅、氧化镍、氧化锡、氧化锶、氧化锌。
本发明的无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂包含的重量百分比为：钛酸钡、碳酸钡混合物5％，氧化硼、硼化锆、硼砂混合物5％，碳酸铵、碳酸锶混合物8％，重铬酸铵、重铬酸钾混合物3％，氧化镁、碳酸镁混合物5％，高锰酸钾、高锰酸钠混合物5％，硝硝酸镍、硝酸铜混合物5％，钼酸铵、六氟化钼混合物6％，碳化锆、锆酸铝混合物5％，稀土生产中碳酸铈、硝酸铈的工业废渣10％，氧化铜、氧化钴的混合物5％，蛇纹石、滑石的混合物15％，二茂铁3％。
本发明与现有技术相比，完全取消氯化钠，限制使用含氯原料，最大程度地降低Cl-在配料中的含量，消除氯化钠对炉、窑体及大气的危害，减少了对大气造成酸雨的危害；增加多种金属酸、氧化合物及稀土矿物，包含废渣，使燃烧在可控下进行，不仅改善了燃烧环境、提高了燃煤燃烧效率，降低了能源消耗，配方中的稀有金属元素还能对炉窑的金属表面起防腐作用，对炉、窑体给予保护，延长了设备使用寿命；多种工业废渣及尾矿的充分利用，降低了成本，在节能降耗的基础上做到了变废为宝、保护了环境。
附图说明
图1是本发明实施例的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
煤是由许多种类不同的化学官能团、无机物及水分组成的化石可燃物，在高温氧化环境中，它的物理及化学变化极其复杂。煤中除C、H、O、N、S等元素组成的可燃组份外，因成矿环境还有粘土、石英、碳酸盐、磺铁矿等无机组份，煤化程度不同其岩相差异很大。煤在层状、煤粉状及沸腾状的燃烧实际是一个强氧化过程，当燃煤进入燃烧区后将经历加热、热解、着火、燃尽过程，伴随着热裂解、热合成及缩合、环化、脱氢、氧化等各种复杂的化学反应，对不同的燃烧环境解决方案是有很大差别的。本发明采用多种金属酸、氧化合物及尾矿的组合，有效地利用了现有资源，变废为宝、降低了成本，又在使用中克服了以往煤炭助燃剂瞬间释放氧气造成快烧火焰短等不利于工业窑、炉工况的弊端，在提高燃煤热效率、节能降耗的基础上实现清污减排的环保目标。
本发明无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂，完全取消氯化钠，限制使用含氯原料，最大程度地降低Cl-在配料中的含量。采用有利于燃煤氧化、催化、离子置换、消烟、固硫、固氮、膨化、除垢抗结皮的工业成品原料、废渣和尾矿，包含的重量百分比为：工业级成品原料30％～90％、工业废渣5％～50％、尾矿材料5％～50％。工业级成品原料、工业废渣、尾矿材料含有下列物料：
钡化物：氟化钡、氧化钡、碳酸钡、硝酸钡、钛酸钡；
硼化物：硼酸、碳化硼、氧化硼、硼化锆、硼砂；
碳酸物：碳酸铵、碳酸钙、碳酸钴、碳酸锂、碳酸钾、碳酸锶；
铬化物：氧化铬、硝酸铬、铬酸铵、铬酸钾、铬酸钠、铬酸锶、重铬酸钾、重铬酸铵、重铬酸锂、重铬酸钠；
氟化物：氟化锂、氟化铝、氟化铵、氟化钙、氟化镁、氟化钾、氟化钠、氟化铬、氟铝酸钾；
镁化物：氧化镁、过氧化镁、碳酸镁、硫酸镁；
锰化物：二氧化锰、碳酸锰、硝酸锰、硫酸锰、高锰酸钾、高锰酸钠；
硝酸物：硝酸铝、硝酸铵、硝酸钙、硝酸钴、硝酸铜、硝酸铁、硝酸铅、硝酸镁、硝酸镍、硝酸锂、硝酸钾、硝酸锶、硝酸锌、硝酸钠；
钼化物：三氧化钼、六氟化钼、钼酸铵、钼酸钡、钼酸钠、钼酸锌；
钨化物：碳化钨、三氧化钨、钨酸钙、钨酸钠；
锆化物：碳化锆、二氧化锆、锆酸钠、锆酸铝、锆酸钾；
稀土化物：碳酸铈、硝酸铈、氧化铕、氧化镧、氧化钕、氧化镨；
氧化物：氧化铝、氧化钙、氧化钴、氧化铜、氧化锗、氧化铁、氧化铅、氧化镍、氧化锡、氧化锶、氧化锌；
化学矿物原料：硼镁石、硼砂、蛇纹石、沸石、伊利石、硅藻土、膨润土、莹石、滑石、蛭石、锂辉石。
上述材料中做氧化剂的是以在加热过程中放出氧气的无机酸及氧化物为主，如高锰酸钾、硝酸铜及各种金属氧化物及酸的化合物，氧化剂的分解温度不同，能在煤中逐步分解析出氧气可以逐级助燃控制燃烧，使燃烧更充分、更彻底。
催化剂是二氧化锰、氧化镁、硝酸物、金属、稀土元素的酸及氧化物、工业废渣，如加工钡化物后的钡渣、锰渣，如钡渣成份有BaO、CaO、Fe2O3、SiO2、SO3、Al2O3，因钡渣经过了高温(>1000℃)焙烧有较好的活性起催化作用。
离子置换是含铜、铈的酸及氧化物的金属功能元素通过催化煤高分子结构的裂解与气化，在高温火焰中离解，通过电荷转移及氧置换使燃烧获得原子氧产生自由基有效地促进了氧化反应。功能性金属离子融进碳的晶格可降低C-H、C-C、C-O、C-N、C-S键活化能、提高反应活性、降低燃点、促进裂解、加速氧化燃烧。
消烟剂是二茂铁、碳酸镁、硼镁石，金属氧化物、硼化物及二茂铁在燃烧中处在火焰前端，促使烟气中的可燃气体及碳粒充分燃烧，消除了黑烟。
固硫剂碳酸钙、碳酸钾、含铝及铁的酸及化合物、蛇纹石等，在高温下CaO、Al2O3、Fe2O3、SiO2、SO2经扩散碰撞固液相反应生成稳定的硫铝酸钙(分解需>1450℃)及大分子Ca-Fe-Al-S-SiO2体系，减少高温分解SO2的溢出，因而起到很好的固硫功效。但在立窑和旋窑水泥型号产品中因水泥的原料中含有大量的石灰石和含铝矿物就可少加或不加固硫剂。
固氮剂是铁、铝、镁的酸及化合物，在高温中镁与氮发生化学反应生成氮化镁固体固化在水泥熟料及炉渣中。
膨化剂是硅藻土、膨润土等含钠、铝化合物，在高温下产生膨化及微爆，使煤层膨松改善了炭与氧的接触空间，氧气扩散至表面、反应、产物被带走加速了氧化过程。
除垢护炉体是由金属氧气物及酸化物在高温下，因多金属熔点不同改变了原灰垢成分使挂焦垢体软化脱落及燃烧，稀土元素及钼酸根离子可修补腐蚀的金属表面起到保护炉体的作用。
如图1所示，本发明的无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂的制作方法：选用工业级成品原料30％～90％、工业废渣5％～50％、尾矿材料5％～50％，有些工业级原料因有吸湿性需先行防潮解处理，如与生石灰或硅藻土拌合后待用。工业废渣和尾矿渣原料含水率及颗粒细度不一，必须先进行烘干，使含水率<2.5％后再粉磨至50～100目待用。在含水率、颗粒细度满足要求后，按具体配方进行配料，顺序是先称重工业废渣、再称尾矿渣、最后是工业级成品原料，按此加料顺序倒入搅拌机受料口由立轴式混料机搅拌均匀45分钟，再由螺运提升机送入自动包装机包装为25kg/包，经检验合格、入库及出厂。加工简单、使用方便，用量少、成本低。
本发明的无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂，为旋窑水泥专用，经配方调整可用于立窑水泥和燃煤锅炉。实际配料时根据用户煤质的灰分、挥发分及热值情况在配比范围内有针对性地配制。
本发明的使用方法：本发明产品为50～100目的粉状剂，25kg/包，由小型调速皮带机微量控制计量下料，使用时按用煤重量的0.3％加入节煤助燃剂。加入方法根据使用厂方生产工艺不同而选择不同的位置。对于旋窑水泥厂，小型调速皮带机设置在制煤粉磨机前能与原煤混合在一起的位置上，煤粉磨机一般为高温风扫磨，需注意节煤助燃剂与原煤的混合以防止高温分解，粉磨后随煤粉进入窑、炉前的煤粉缸，之后由煤粉燃烧器吹入燃烧。对于立窑水泥厂，小型调速皮带机设置在入磨生料原料的皮带上，节煤助燃剂加入后随原料一起粉磨，之后进入生料缸再与生料粉一起成球后入窑锻烧。对于工业锅炉，小型调速皮带机设置在输煤皮带上，节煤剂加入后随煤进入炉前储煤仓，之后进入炉膛参与燃烧。
1、旋窑水泥专用的节煤助燃剂，水泥旋窑是目前水泥生产中技术最先进、生产率最高的工艺形式，生产中对原燃料质量有着极高的要求。配方要解决煤粉在高温区充分燃烧问题，又要解决煤粉在低温区高浓度CO2环境中稳燃且充分燃烧的问题，同时还要降低或消除原燃料中K、Na、Cl-、S给水泥生产工艺造成潜在的危害，减少或消除窑、炉及预热器的系统结皮、结圈现象，确保安全稳定生产的要求。
节煤助燃剂包含的重量百分比：钡化物中二种以上3％～8％，硼化物二种以上5％～10％，碳酸物中的二种以上3％～8％，铬化物中的二种以上3％～8％，氟化物中的二种以上3％～8％，镁化物中的二种以上5％～10％，锰化物中的二种以上3％～8％，硝酸物中的二种以上5％～8％，钼化物中的二种以上3％～6％，锆化物5％～10％，稀土工业废渣或尾矿5％～10％，氧化物中的二种以上5％～10％，明矾石、蛇纹石、滑石、锂辉石二种以上5％～25％，二茂铁0.5％～5％。
实施例1，节煤助燃剂包含的重量百分比：钡化物中的钛酸钡、氟酸钡二种混合物5％，硼化物中的硼酸、硼砂二种混合物5％及硼酸、硼砂工业生产中的废渣5％，碳酸物中的碳酸铵、碳酸锶二种混合物5％及碳酸铵、碳酸锶工业生产中的废渣5％，铬化物中的重铬酸铵、重铬酸钾二种混合物5％，氟化物中的氟化铵、氟铝酸钾二种混合物5％及氟化铵、氟铝酸钾工业生产中的废渣5％，氧化镁、碳酸镁二种混合物或氧化镁、碳酸镁工业生产中的废渣5％，锰化物中的高锰酸钾、高锰酸钠二种混合物5％，硝酸物中的硝酸镍、硝酸铜二种混合物5％，钼化物中的钼酸铵、六氟化钼二种混合物6％，碳化锆、锆酸铝二种混合物或其工业废渣5％，稀土生产中碳酸铈、硝酸铈的工业废渣6％，氧化物中的氧化铜、氧化钴二种混合物5％，矿物原料中的明矾石、硅藻土、膨润土、锂辉石混合物20％，合成原料二茂铁3％，按生产工艺加工成成品。
在广东某水泥有限公司试验的情况如下：以2008年4月1日～12日期间生产控制工况的数据为对照指标，从4月15日～19日作为期5天按用煤量的0.3％添加节煤助燃剂，测试进行数据比对，结果见表1、表2和表3。根据添加节煤助燃剂前后数据比对可知，在使用中节煤率达到了8.4％、节电数达到了12.3％、产量提高了26.7％，化验室提供的数据显示熟料强度提高了2.5MPa，经济效益十分明显。无氯化钠配方在节煤方面为企业降低了成本保护了环境。
2、立窑水泥专用的节煤助燃剂，立窑水泥生产工艺决定了其燃煤在燃烧加热过程中存在通风差、煤粉化学和机械不完全燃烧、煤的放热过程与生料粉的吸热过程不对应，有时过快造成水泥熟料欠烧、有时过慢造成水泥熟料过烧，均使强度降低，影响燃煤充分利用的现象，导致大量热损失。节煤助燃剂的配方以改善窑内通风、增大料球内部供氧、降低原燃料的燃点、改善物料易烧性、在急烧中增大燃煤耐烧性、提高燃煤的热效率、降低燃煤使用量、消除氯化钠对磨机、输送绞刀、成球盘、氯酸对窑罩、风管、大布袋除尘器及烟囱的腐蚀为主导方向。
节煤助燃剂包含的重量百分比：钡化物中的二种以上3％～8％，硼化物5％～10％，碳酸物中的二种以上3％～8％，铬化物中的二种以上3％～8％，氟化物中的二种以上3％～8％，锰化物中的二种以上3％～8％，硝酸物中的二种以上5％～8％，钼化物中的二种以上3％～6％，钨化物中的二种以上3％～8％，锆化物5％～10％，稀土生产中的工业废渣或尾矿5％～10％，氧化物中的二种以上5％～10％，明矾石、硅藻土、膨润土、莹石、锂辉石二种以上15％～25％，二茂铁0.5％～5％。
实施例2，节煤助燃剂包含的重量百分比：钡化物中的钛酸钡、氟酸钡二种混合物5％，硼化物中的硼酸、硼砂二种混合物5％及硼酸、硼砂工业生产中的废渣5％，碳酸物中的碳酸铵、碳酸锶二种混合物5％及碳酸铵、耐酸锶工业生产中的废渣5％，铬化物中的重铬酸铵、重铬酸钾二种混合物5％，氟化物中的氟化铵、氟铝酸钾二种混合物5％及氟化铵、氟铝酸钾工业生产中的废渣5％，锰化物中的高锰酸钾、高锰酸钠二种混合物5％，硝酸物中的硝酸镍、硝酸铜二种混合物5％，钼化物中的钼酸铵、六氟化钼二种混合物6％，钨化物中的碳化钨、三氧化钨5％，碳化锆、锆酸铝二种混合物或碳化锆、锆酸铝工业生产中的废渣5％，稀土生产中碳酸铈、硝酸铈的工业废渣6％，氧化物中的氧化铜、氧化钴二种混合物5％，矿物原料中的明矾石、硅藻土、膨润土、莹石、锂辉石混合物20％，合成原料二茂铁3％，按生产工艺加工成成品。
在广东梅州某水泥厂Φ3m直径机立窑试验，具体情况如下：
一、节约煤炭方面：原生料入磨4600～4800大卡煤，配煤13.5～14％(生料热值580～590大卡/公斤)；加节煤助燃剂后，同等热值煤入磨，配煤降至11.5～12％，生料粉在该厂自有氧弹仪检测热值为510～520大卡/公斤，将生料粉送到广东塔牌水泥集团用定碳仪及氧弹仪上检测热值为450±10大卡/公斤，生料配热降幅近15％。节煤助燃剂按煤的0.3％掺入计算：每吨生料掺入成本为2.8元，节煤15％，以10000吨生料计算共节煤150吨×450元/吨＝67500元，减去掺入成本28000元余39500元，即每吨生料降低成本3.95元。
二、节电方面，窑内通风的改善，降低了窑鼓风风机的电流。使用节煤助燃剂前风机电流为180～200A，使用节煤助燃剂后风机电流降低至150～170A，相当于降低1.5度/吨熟料；物料易烧性的改善和急烧快冷的实现，使得熟料脆性加大易磨性显著提高，使用前厂内化验室在小磨机粉磨熟料时需21.5分钟，使用后在达到相同比表面积时只需19.5分钟，节约2分钟相当于节电9.3％，在水泥磨中因掺入大量混合材而节电率有所降低。
三、提高产量方面，加入节煤助燃剂后，立窑煅烧变化明显：上火速度快、窑内通风好，改善了以前窑面煅烧普遍存在的中心上火慢而制约产量问题，台时由原来的12.5吨提高到13.5吨，增产幅度达8％。配煤下降后，窑面结圈、粘边现象较少，大大地降低了窑工的劳动强度、劳动生产率得以提高。
四、提高强度方面，现有技术立窑煅烧成球质量无法确保，即料球的均匀稳定不易控制。加入节煤助燃剂后，在煅烧过程中能通过一系列的理化反应使大、小不一的料球均匀烧透，避免了欠烧黄心料，从而保证了熟料质量，强度得以提高：加节煤助燃剂前，出窑熟料月平均三天强度23MPa、二十八天强度46MPa；加节煤助燃剂后，出窑熟料月平均三天强度25.5MPa、二十八天强度50.5MPa。保证水泥强度达国家标准要求，并在富于强度足够的情况下，粉煤灰、火山灰及石灰石等混合材掺量增加了3～4％，这样吨水泥就能增加4.5～6.0元的经济效益。
3、燃煤锅炉专用的节煤助燃剂，节煤助燃剂使用的燃煤锅炉基本上以卧式链条层燃炉为主，也可在沸腾炉及煤粉锅炉中使用，生产中因煤层厚度、煤的粒径、含水率及煤质情况而影响燃烧效率。节煤助燃剂配方有针对性地以改善煤层通风、降低煤的燃点、催化助燃、消烟、除硫、除氮、除挂焦烟垢、降低炉渣含炭量及结焦为主导方向。
节煤助燃剂包含的重量百分比：钡化物中的二种以上3％～8％，硼化物5％～10％，碳酸物中的二种以上3％～8％，铬化物中的二种以上3％～8％，镁化物5％～10％，锰化物中的二种以上3％～8％，硝酸物中的二种以上5％～8％，钼化物中的二种以上3％～6％，锆化物5％～10％，稀土生产中的工业废渣或尾矿5％～10％，氧化物中的二种以上5％～10％，蛇纹石、滑石、锂辉石二种以上15％～25％，二茂铁2％～5％。
实施例3，节煤助燃剂包含的重量百分比：钡化物中的钛酸钡、碳酸钡二种混合物5％，硼化物中的硼酸、硼砂二种混合物或硼酸、硼砂生产中的工业废渣5％，碳酸物中的碳酸铵、碳酸锶二种混合物8％及碳酸铵、碳酸锶工业生产中的废渣5％，铬化物中的重铬酸铵、重铬酸钾二种3％及重铬酸铵、重铬酸钾工业生产中的废渣5％，镁化物中的氧化镁、碳酸镁二种混合物或氧化镁、碳酸镁生产中的工业废渣5％，锰化物中的高锰酸钾、高锰酸钠二种混合物5％及高锰酸钾、高锰酸钠工业废渣10％，硝酸物中的硝酸镍、硝酸铜二种混合物5％，钼化物中的钼酸铵、六氟化钼二种混合物6％，锆化物中的碳化锆、锆酸铝二种混合物或碳化锆、锆酸铝生产中的工业废渣5％，稀土生产中碳酸铈、硝酸铈的工业废渣10％，氧化物中的氧化铜、氧化钴二种的混合物5％，矿物原料中的蛇纹石、滑石二种的混合物15％，合成原料二茂铁3％，按生产工艺加工成成品。
在湖南岳阳某有限公司WLW10-1.25-AII型锅炉试验，在煤炭发热量5800～6200千卡/公斤的煤中，按煤的重量百分比0.3％添加节煤助燃剂。测试采用相同用煤量对比燃烧时间和产汽量的方式，共进行了三次对比测试，数据如表4和表5。测试结果表明，节煤率达到了24.81％，炉渣热损失降低了46.15％，粉尘排放、林格曼黑度均大幅降低。如果使用5000千卡/公斤的低热值煤节煤率会更大。
本发明的无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂的使用不仅消除了含氯节煤剂对锅炉炉体产生的腐蚀，节煤、消烟、降尘、固硫、固氮等功效亦十分明显，真正实现了节能、环保的经济和社会效益。
本发明的无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂，其多种元素的相互作用可以使煤在燃烧中火焰更集中、更持久，消烟、固硫、固氮作用更加显著，消除因K、Na、Cl-、S的单一或复合体对窑、炉造成的危害，尤其注重环保、节煤、高效的助燃剂配方，开发废渣、尾矿型煤炭助燃剂充分利用多种金属在助燃过程中的特殊功效，在高温中降解有害物质使重金属固化在水泥熟料及炉渣中，燃烧时不仅提高了燃煤的热效率，同时消耗了大量的工业废渣及尾矿。
表1 使用前工况参数表
表2 使用后工况参数表
| 项目\日期 | 15日 | 16日 | 17日 | 18日 | 19日 | 平均值 |
| 窑转变频数 | 26.9 | 26.1 | 24.4 | 25.6 | 24.4 | 25.5 |
| 喂煤量变频数 | 35.3 | 38.4 | 39.1 | 38.0 | 40.0 | 38.2 |
| 生粉量变频数 | 68.3 | 75.0 | 73.9 | 74.0 | 74.1 | 73.1 |
| 一次风机电流 | 30A | 30A | 30A | 30A | 30A | 30A |
| 窑尾负压数 | 13.2 | 35.4 | 49.7 | 47.3 | 26.6 | 34.4 |
| 入窑煤粉热值 | 4864 | 4883 | 4934 | 4800 | 4838 | 4864 |
表3 使用前后数据比对
| 比对\项目 | 窑转变频数 | 喂煤量变频数 | 生粉量变频数 | 助燃风机电流 | 窑尾负压数 | 入窑煤粉热值 |
| 使用前 | 22.7 | 41.7 | 57.7 | 32A | 80.8 | 4761千卡/公斤 |
| 使用后 | 25.5 | 38.2 | 73.1 | 30A | 34.4 | 4864千卡/公斤 |
| 相差值 | 提高12.3％ | 降低8.4％ | 提高26.7％ | 减少6.3％ | 减少57.4％ | 提高2.1％ |
表4 测试对比记录表
表5 测试汇总表
| 加剂情况 | 耗煤量(t) | 产汽量(t) | 燃烧时间(分钟) | 吨煤产汽量(t) | 小时产汽量(t) | 炉渣残余热值 | 炉渣热损失降低(％) | 节煤效益率(％) |
| 不加剂 | 26 | 123.771 | 689 | 4.760 | 10.778 | 2600 | 0 | 0 |
| 加剂 | 26 | 154.478 | 815 | 5.942 | 11.373 | 1400 | 46.15 | 24.81 |
Claims (9)
1.一种无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂，其特征在于：所述无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂由重量比工业级成品原料30％～90％、工业废渣5％～50％、尾矿材料5％～50％组成；包含的成分重量百分比为：钡化物二种以上3％～8％，硼化物二种以上5％～10％，碳酸物二种以上3％～8％，铬化物二种以上3％～8％，氟化物二种以上3％～8％，镁化物5％～10％，锰化物二种以上3％～8％，硝酸物二种以上5％～8％，钼化物二种以上3％～6％，锆化物5％～10％，稀土工业废渣或尾矿5％～10％，氧化物二种以上5％～10％，明矾石、蛇纹石、滑石、锂辉石二种以上5％～25％，二茂铁0.5％～5％。
2.根据权利要求1所述的无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂，其特征在于：所述钡化物是氟化钡、氧化钡、碳酸钡、硝酸钡和钛酸钡；硼化物是硼酸、碳化硼、氧化硼、硼化锆、硼砂；碳酸物是碳酸铵、碳酸钙、碳酸钴、碳酸锂、碳酸钾、碳酸锶；铬化物是氧化铬、硝酸铬、铬酸铵、铬酸钾、铬酸钠、铬酸锶、重铬酸钾、重铬酸铵、重铬酸锂、重铬酸钠；氟化物是氟化锂、氟化铝、氟化铵、氟化钙、氟化镁、氟化钾、氟化钠、氟化铬、氟铝酸钾；镁化物是氧化镁、过氧化镁、碳酸镁、硫酸镁；锰化物是二氧化锰、碳酸锰、硝酸锰、硫酸锰、高锰酸钾、高锰酸钠；硝酸物是硝酸铝、硝酸铵、硝酸钙、硝酸钴、硝酸铜、硝酸铁、硝酸铅、硝酸镁、硝酸镍、硝酸锂、硝酸钾、硝酸锶、硝酸锌、硝酸钠；钼化物是三氧化钼、六氟化钼、钼酸铵、钼酸钡、钼酸钠、钼酸锌；锆化物是碳化锆、二氧化锆、锆酸钠、锆酸铝、锆酸钾；稀土化物是碳酸铈、硝酸铈、氧化铕、氧化镧、氧化钕、氧化镨；氧化物是氧化铝、氧化钙、氧化钴、氧化铜、氧化锗、氧化铁、氧化铅、氧化镍、氧化锡、氧化锶、氧化锌。
3.根据权利要求2所述的无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂，其特征在于：所述无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂包含的重量百分比为：钛酸钡、氟酸钡混合物5％，硼酸、硼砂混合物5％，碳酸铵、碳酸锶混合物5％，重铬酸铵、重铬酸钾混合物5％，氟化铵、氟铝酸钾混合物5％，氧化镁、碳酸镁混合物5％，高锰酸钾、高锰酸钠混合物5％，硝酸镍、硝酸铜混合物5％，钼酸铵、六氟化钼混合物6％，碳化锆、锆酸铝混合物5％，稀土生产中碳酸铈、硝酸铈的工业废渣6％，氧化铜、氧化钴混合物5％，明矾石、硅藻土、膨润土、锂辉石混合物20％，二茂铁3％。
4.一种无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂，其特征在于：所述无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂由重量比工业级成品原料30％～90％、工业废渣5％～50％、尾矿材料5％～50％组成；包含的成分重量百分比为：钡化物二种以上3％～8％，硼化物5％～10％，碳酸物二种以上3％～8％，铬化物二种以上3％～8％，氟化物二种以上3％～8％，锰化物二种以上3％～8％，硝酸物二种以上5％～8％，钼化物二种以上3％～6％，钨化物二种以上3％～8％，锆化物5％～10％，稀土生产中的工业废渣或尾矿5％～10％，氧化物二种以上5％～10％，明矾石、硅藻土、膨润土、莹石、锂辉石二种以上15％～25％，二茂铁0.5％～5％。
5.根据权利要求4所述的无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂，其特征在于：所述钡化物是氟化钡、氧化钡、碳酸钡、硝酸钡、钛酸钡；硼化物是硼酸、碳化硼、氧化硼、硼化锆、硼砂；碳酸物是碳酸铵、碳酸钙、碳酸钴、碳酸锂、碳酸钾、碳酸锶；铬化物是氧化铬、硝酸铬、铬酸铵、铬酸钾、铬酸钠、铬酸锶、重铬酸钾、重铬酸铵、重铬酸锂、重铬酸钠；氟化物是氟化锂、氟化铝、氟化铵、氟化钙、氟化镁、氟化钾、氟化钠、氟化铬、氟铝酸钾；锰化物是二氧化锰、碳酸锰、硝酸锰、硫酸锰、高锰酸钾、高锰酸钠；硝酸物是硝酸铝、硝酸铵、硝酸钙、硝酸钴、硝酸铜、硝酸铁、硝酸铅、硝酸镁、硝酸镍、硝酸锂、硝酸钾、硝酸锶、硝酸锌、硝酸钠；钼化物是三氧化钼、六氟化钼、钼酸铵、钼酸钡、钼酸钠、钼酸锌；钨化物是碳化钨、三氧化钨、钨酸钙、钨酸钠；锆化物是碳化锆、二氧化锆、锆酸钠、锆酸铝、锆酸钾；稀土化物：碳酸铈、硝酸铈、氧化铕、氧化镧、氧化钕、氧化镨；氧化物是氧化铝、氧化钙、氧化钴、氧化铜、氧化锗、氧化铁、氧化铅、氧化镍、氧化锡、氧化锶、氧化锌。
6.根据权利要求4所述的无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂，其特征在于：所述无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂包含的重量百分比为：钛酸钡、氟酸钡混合物5％，硼酸、硼砂混合物5％，碳酸铵、碳酸锶混合物5％，重铬酸铵、重铬酸钾混合物5％，氟化铵、氟铝酸钾混合物5％，高锰酸钾、高锰酸钠混合物5％，硝酸镍、硝酸铜混合物5％，钼酸铵、六氟化钼混合物6％，碳化钨、三氧化钨混合物5％，碳化锆、锆酸铝混合物或碳化锆、锆酸铝工业生产中的废渣5％，稀土生产中碳酸铈、硝酸铈的工业废渣6％，氧化铜、氧化钴混合物5％，明矾石、硅藻土、膨润土、莹石、锂辉石混合物20％，二茂铁3％。
7.一种无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂，其特征在于：所述无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂由重量比工业级成品原料30％～90％、工业废渣5％～50％、尾矿材料5％～50％组成；包含的成分重量百分比为：钡化物二种以上3％～8％，硼化物5％～10％，碳酸物二种以上3％～8％，铬化物二种以上3％～8％，镁化物5％～10％，锰化物二种以上3％～8％，硝酸物二种以上5％～8％，钼化物一种以上3％～6％，锆化物5％～10％，稀土生产中的工业废渣或尾矿5％～10％，氧化物二种以上5％～10％，蛇纹石、滑石、锂辉石二种以上15％～25％，二茂铁2％～5％。
8.根据权利要求7所述的无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂，其特征在于：所述钡化物是氟化钡、氧化钡、碳酸钡、硝酸钡、钛酸钡；硼化物是硼酸、碳化硼、氧化硼、硼化锆、硼砂；碳酸物是碳酸铵、碳酸钙、碳酸钴、碳酸锂、碳酸钾、碳酸锶；铬化物是氧化铬、硝酸铬、铬酸铵、铬酸钾、铬酸钠、铬酸锶、重铬酸钾、重铬酸铵、重铬酸锂、重铬酸钠；镁化物是氧化镁、过氧化镁、碳酸镁、硫酸镁；锰化物是二氧化锰、碳酸锰、硝酸锰、硫酸锰、高锰酸钾、高锰酸钠；硝酸物是硝酸铝、硝酸铵、硝酸钙、硝酸钴、硝酸铜、硝酸铁、硝酸铅、硝酸镁、硝酸镍、硝酸锂、硝酸钾、硝酸锶、硝酸锌、硝酸钠；钼化物是三氧化钼、六氟化钼、钼酸铵、钼酸钡、钼酸钠、钼酸锌等；锆化物是碳化锆、二氧化锆、锆酸钠、锆酸铝、锆酸钾；稀土化物是碳酸铈、硝酸铈、氧化铕、氧化镧、氧化钕、氧化镨；氧化物是氧化铝、氧化钙、氧化钴、氧化铜、氧化锗、氧化铁、氧化铅、氧化镍、氧化锡、氧化锶、氧化锌。
9.根据权利要求8所述的无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂，其特征在于：所述无氯化钠环保型水泥专用节煤助燃剂包含的重量百分比为：钛酸钡、碳酸钡混合物5％，氧化硼、硼化锆、硼砂混合物5％，碳酸铵、碳酸锶混合物8％，重铬酸铵、重铬酸钾混合物3％，氧化镁、碳酸镁混合物5％，高锰酸钾、高锰酸钠混合物5％，硝硝酸镍、硝酸铜混合物5％，钼酸铵、六氟化钼混合物6％，碳化锆、锆酸铝混合物5％，稀土生产中碳酸铈、硝酸铈的工业废渣10％，氧化铜、氧化钴的混合物5％，蛇纹石、滑石的混合物15％，二茂铁3％。
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