CN102311835A

CN102311835A - 一种燃煤增效剂

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Publication number: CN102311835A
Application number: CN201110227148A
Authority: CN
Inventors: 李燕玲; 孙福刚; 张培枝; 商敏; 李翊瑄
Original assignee: FUJIAN SHENGYONGYE ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd; Xiamen Santaihe Investment Co Ltd; Xiamen Shengyongye Energy Research Institute Co Ltd; SHENGYONGYE (XIAMEN) ENERGY GROUP CO Ltd
Current assignee: FUJIAN SHENGYONGYE ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd; Xiamen Santaihe Investment Co Ltd; Xiamen Shengyongye Energy Research Institute Co Ltd; SHENGYONGYE (XIAMEN) ENERGY GROUP CO Ltd
Priority date: 2011-08-09
Filing date: 2011-08-09
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2031-08-09
Also published as: CN102311835B

Abstract

本发明涉及一种燃煤增效剂，主要由改性剂、催化剂、燃烧促进剂、高温固硫助剂、脱硝剂、消烟剂、除垢防焦剂等经多元化复配组成，使用时按燃煤量的0.2%加入，使燃煤实施改性、催化燃烧，从而极大地提高了火焰温度、火焰量，降低SO₂、NO_X排放及降低烟气黑度，提高了锅炉热效率，降低了煤耗，提高了锅炉运行寿命，达到节能、减排的目的，具有显著的经济效益与社会效益。

Description

一种燃煤增效剂

技术领域

本发明涉及一种燃煤增效剂，适用添加于层燃锅炉、沸腾炉、循环流化床锅炉、各种工业窑炉、铁矿粉烧结机、水煤浆锅炉、水泥煅烧窑、煤气发生炉中的动力配煤、型煤、粉末煤或水煤浆中。

背景技术

煤炭是我国的主要能源。随着经济的发展，其耗煤量在不断增加。出于节约煤炭、环境保护之目的，出现了大量的助燃剂、固硫剂、清灰剂，如中国专利CN1041609和日本专利特公昭62-21400等，但是从社会角度来看，他们都有着共同的弱点，那就是添加剂的功能单一，节煤率偏低，SO₂、NO_X、烟尘等减排效果不高，运行成本偏高，很难满足节能减排形势的要求。

我国是世界上最大的耗煤大国，大气污染情况十分严峻。每年排放SO₂为2000万吨左右、NO_X排放量达5000万吨、烟尘排放量约2000万吨。我国的层燃锅炉和工业窑炉运行效率普遍偏低，其热效率均在55-75%。较大地提高锅炉热效率、降低煤耗，极待迫切解决。

我国政府制定的节能减排法规要求研究开发先进的节煤、减排技术，研究开发多功能高效率的降低煤耗、提高锅炉热效率、降低SO₂、NO_X、烟尘排放，实现经济可持续发展。现行传统的节煤率[助燃剂]普遍偏低，减排项目单一、效果不佳，尤其是在锅炉炉膛脱硝技术落后，远远满足不了节能、减排目标的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适合层燃锅炉、循环流化床锅炉、沸腾炉、水煤浆锅炉、水泥煅烧窑、铁矿粉烧结机、各种工业窑炉、型煤、动力配煤等，具高效节煤、降低SO₂、NO_X、烟尘排放等多种功能的燃煤增效剂，通过降低燃煤燃点，以提高燃煤燃尽率，从排放的烟气中催化转换为可燃气体，可增加火焰面积，提高锅炉热效率。

本发明一种燃煤增效剂，由改性剂、催化剂、燃烧促进剂、高温固硫助剂、脱硝剂、消烟剂、除垢防焦剂组成，其中改性剂重量百分比为15—21%，催化剂重量百分比为4—7%，燃烧促进剂重量百分比为12—30%，高温固硫助剂重量百分比为6—8%，脱硝剂重量百分比为24—50%，消烟剂重量百分比为2—4%，除垢防焦剂重量百分比为10—13%，通过人工或粉料加剂装置较均匀地按重量百分比0.2%掺入到燃煤中，在锅炉炉膛内一起燃烧。

所述的改性剂由硝酸铵、重铬酸钾、二氧化锰中的一种或多种组成。

所述的催化剂由二环戊烯基合铁、氧化镁、氧化铁中的一种或多种组成。

所述的燃烧促进剂由二氧化二铝、复式碳酸盐、氯酸钾中的一种或多种组成。

所述的高温固硫助剂由氧化锌、碳酸锶、碳酸钡中的一种或多种组成。

所述的消烟剂由氧化铁、二环戊烯基合铁中的一种或多种组成。

所述的脱硝剂由尿素、碳酸钾、氢氧化钠中的一种或多种组成。

所述的除垢防焦剂由二氧化硅、硫酸钠、石墨中的一种或多种组成。

一种燃煤增效剂的组分具体配比是：硝酸铵10%、重铬酸钾5%、二环戊烯基合铁2%、氧化镁5%、三氧化二铝5%、氯酸钾7%、氧化锌3%、碳酸锶3%、尿素30%、碳酸钾20%、二氧化硅10%。

一种燃煤增效剂的组分另一具体配比是：硝酸锶15%、氧化铁4%、二氧化锰6%、复式碳酸盐30%、碳酸钡5%、氧化锌3%、氢氧化钠4%、尿素20%、硫酸钠5%、二氧化硅5%和石墨3%。

本发明原料来源丰富，使用操作方便，不需对热工设备进行任何改动，只需将本发明通过人工或粉料加剂装置较均匀的按重量百分比0.2%掺入到燃煤中，在锅炉炉膛内一起燃烧，实施改性、催化燃烧，通过提高火焰温度、提高火焰量，极大的提高了锅炉热效率、提高了锅炉出力、降低煤耗，同时，通过催化剂、固硫助剂的功能降低了SO₂、NO_X、烟尘的排放，并能够消除炉膛内壁焦状物，进一步提高锅炉热效率，延长锅炉使用寿命。

具体实施方式

本发明一种燃煤增效剂，主要由改性剂、催化剂、燃烧促进剂、高温固硫助剂、脱硝剂、消烟剂、除垢防焦剂经多元化复配组成，该改性剂重量百分比为15—21%，催化剂重量百分比为4—7%，燃烧促进剂重量百分比为12—30%，高温固硫助剂重量百分比为6—8%，脱硝剂重量百分比为24—50%，消烟剂重量百分比为2—4%，除垢防焦剂重量百分比为10—13%。

所述的燃烧促进剂由三氧化二铝、复式碳酸盐[C_aM_g(CO₃)₂]、氯酸钾中的一种或多种组成。

实施例一 硝酸铵10%；

重铬酸钾5%；

二环戊烯基合铁2%；

氧化镁5%；

三氧化二铝5%；

氯酸钾7%；

氧化锌3%；

碳酸锶3%；

尿素30%；

碳酸钾20%；

二氧化硅10%。

实施例二 硝酸锶15%；

氧化铁4%

二氧化锰6%

复式碳酸盐30%

碳酸钡5%

氧化锌3%

氢氧化钠4%

尿素20%

硫酸钠5%

二氧化硅5%

石墨3%。

将上述各组份制成本发明的方法是：

（1）取各原料为细小颗粒状，粒度为100-200目；

（2）以上实施例一或实施例二均按重量百分比，取各原料粉末按组份比例混合均匀，制成松散粉剂；

（3）根据需要也可在粉剂中加入水，搅拌均匀制得液剂，根据燃煤含水率，其粉剂与水的比例为1：5-8[重量比]；

（4）对于块煤应使用液剂，对于粉末煤也可以使用液剂或粉剂，在使用时按重量百分比0.2%均匀掺入燃煤中，与燃煤一起在锅炉炉膛内一起燃烧。

本发明的具体工作原理如下：

1、改性火焰性状，提高火焰温度

传统燃煤在燃烧时的火焰性状为：火焰外焰温度最高，而火焰内焰温度最低。加入本发明后的燃煤在燃烧时，火焰性状发生质的变化。火焰在改性剂、燃烧促进剂的综合作用下，使火焰内焰温度聚增，提高400℃以上，并带动整体火焰温度提高，提高100℃以上，增大了供热量。火焰温度的提高，相对而言，降低燃煤燃点100℃以上，提高了燃煤的燃烧活性与燃烧效率。

2、催化反应，增加火焰量，降低烟尘排放量

传统的煤炭在燃烧过程产生的挥发气体与炭粒绝大部分被烧掉，一部分挥发气体与炭粒（尘）被排放掉，被排放的烟尘均为有害的物质[SO₂、CO、CO₂、NO_X、微尘]，从而污染了环境。

加入本发明的燃煤在燃烧过程中，催化剂、燃烧促进剂与燃煤挥发分同时气化形成混合气体团，在催化剂和燃烧促进剂的作用下，CO₂被大量分解，经化学反应，水蒸气裂解释放出氢原子团，产生离子交换，将原来应当排放出去的烟气形成极易燃烧的水煤气，即将应当被排放的烟气转化为新的可燃清洁气体燃料并参与燃烧。由于增加了可燃气体量，增大了火焰面积、火焰长度，提高了燃煤发热量的利用率与产能量，从而提高了锅炉热效率与出力，降低了煤耗，降低了烟尘排放，达到高效节能、减排的目的。

3、可使型煤实现内、外同时燃烧

传统煤块、型煤在燃烧时均为由外部向内部一个方向燃烧，也就造成了煤块、型煤在燃烧时，着火时间延迟，燃烧缓慢，使块煤、型煤很难达到充分燃烧而留有黑芯。其燃烧活性，反应活性均较低，严重影响锅炉出力或气化[造气型煤]反应效率。

(1)在原煤中加入本发明后，在改性剂、燃烧促进剂的作用下，由一个燃烧方向形成内、外两个燃烧方向。因此，使层燃锅炉火床上增加30%以上的火焰柱的数量，使整个火床上的原煤均匀、充分燃烧，无需拨火，提高煤炭的燃尽率，同时提高了锅炉热效率，降低煤耗。

(2)在型煤中加入本发明后，在改性剂、燃烧促进剂的作用下，型煤内部产生大量的氧，使型煤内部向外燃烧，这样就形成了内、外两个燃烧方向。由于型煤内、外同时燃烧，提高了型煤的燃烧速度与活性，消灭了型煤的黑芯，使型煤实现了充分的燃烧，提高了型煤的燃烧效率，提高锅炉热效率与出力。

造气型煤内、外同时传热，传导、反应、传质，极大地强化了化学反应与气化效率，增大了产气量和产气效率。

4、打破传统的水煤浆配煤工艺，拓宽了水煤浆煤炭结构

传统的水煤浆所采用的煤炭均采用低燃点、高挥发分、高热值、低含水、高灰熔点的优质烟煤，由于煤炭资源有限，煤价昂贵，严重的影响了水煤浆产业的发展。

通过上述改性剂、催化剂、燃烧促进剂的工作原理，打破了传统水煤浆用煤结构。采用更有利于制浆的高燃点，低挥发分，高含碳的无烟煤、贫煤等与烟煤配伍，可以制出高浓度、高燃烧效率、低成本的水煤浆。

通过改性剂、燃烧促进剂提高火焰温度，相对而言降低了无烟煤、贫煤的燃点，使高燃点的无烟煤、贫煤与烟煤一样达到充分的燃烧。在催化剂的作用下，低挥发分的无烟煤、贫煤等同样可以获得足够火焰量，以弥补无烟煤、贫煤等火焰量较短的不足。实践证明了采用无烟煤或贫煤与烟煤配伍所制的水煤浆，其燃烧特性均明显的好于传统的烟煤水煤浆。主要体现其火焰总量、火焰温度、耗煤量、锅炉热效率、炉渣含炭量、烟尘排放量和有害气体排放量等均优于传统烟煤水煤浆的燃烧特性。

5、降低SO ₂ 、NO _X 等污染排放

本发明含有金属化合物复合而成的高温固硫助剂、脱硝剂，该高温固硫助剂与硫酸钙晶体有着依附的关系，紧密共生，并附于其表面，提高硫酸钙的分解温度和抑制了硫酸钙分解的作用，维持了在高温度段的固硫效果。同时，掺混脱硝剂的燃煤NO释放结果明显下降，使得释放的峰值浓度也有很大程度的降低，从而导致NO前驱释放峰值提前到达，使得不良含氮气体物生成减少，达到了燃煤在炉膛内脱硝的目的。

6、除垢解焦，提高锅炉热效率与运行寿命

上述讲到在催化剂、固硫助剂的作用下，极大的降低了烟气、SO₂气体的排放，就完全可以消弱其结垢的可能性与结垢总量。在催化反应过程中，在除垢防焦剂的作用下，没有被烧掉的分解成氧化物、过氧化物，随除垢防焦剂飘逸到温度较低烟垢表面而凝聚成膜。一些碱性物质与烟垢中难溶氧化物，如二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、硫酸铁等，反应成低熔点化合物，减少了金属表面的附着力；除垢防焦剂膜中的氧化物在与硫酸盐（硫酸铁等）反应后，生成极易挥发的盐而随烟气排放。经过一系列的反应过程，使烟垢发生物理状态和化学成分的变化，形成多孔酥松的物质而自行脱落。添加本发明后能除垢、解焦，从而提高了锅炉热效率，降低了煤耗，提高了锅炉的运行寿命。

综上所述，本发明一种燃煤增效剂通过配方中各组份的优化组合，提高了锅炉热效率与出力，提高了煤炭产能量[可提高600—1000千卡/Kg产能量]，降低了煤炭制品[如型煤、动力配煤、水煤浆]生产成本，提高产品产量与质量[如水泥熟料、煤结矿]，并进一步降低了SO₂、NO_X、烟尘等有害物的排放。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种燃煤增效剂，其特征在于：由改性剂、催化剂、燃烧促进剂、高温固硫助剂、脱硝剂、消烟剂、除垢防焦剂组成，其中改性剂重量百分比为15—21%，催化剂重量百分比为4—7%，燃烧促进剂重量百分比为12—30%，高温固硫助剂重量百分比为6—8%，脱硝剂重量百分比为24—50%，消烟剂重量百分比为2—4%，除垢防焦剂重量百分比为10—13%，通过人工或粉料加剂装置较均匀地按重量百分比0.2%掺入到燃煤中，在锅炉炉膛内一起燃烧。

2.根据权利要求1所述的一种燃煤增效剂，其特征在于：所述的改性剂由硝酸铵、重铬酸钾、二氧化锰中的一种或多种组成。

3.根据权利要求1所述的一种燃煤增效剂，其特征在于：所述的催化剂由二环戊烯基合铁、氧化镁、氧化铁中的一种或多种组成。

4.根据权利要求1所述的一种燃煤增效剂，其特征在于：所述的燃烧促进剂由二氧化二铝、复式碳酸盐、氯酸钾中的一种或多种组成。

5.根据权利要求1所述的一种燃煤增效剂，其特征在于：所述的高温固硫助剂由氧化锌、碳酸锶、碳酸钡中的一种或多种组成。

6.根据权利要求1所述的一种燃煤增效剂，其特征在于：所述的消烟剂由氧化铁、二环戊烯基合铁中的一种或多种组成。

7.根据权利要求1所述的一种燃煤增效剂，其特征在于：所述的脱硝剂由尿素、碳酸钾、氢氧化钠中的一种或多种组成。

8.根据权利要求1所述的一种燃煤增效剂，其特征在于：所述的除垢防焦剂由二氧化硅、硫酸钠、石墨中的一种或多种组成。

9.根据权利要求1所述的一种燃煤增效剂，其特征在于所述的组分配比是：硝酸铵10%、重铬酸钾5%、二环戊烯基合铁2%、氧化镁5%、三氧化二铝5%、氯酸钾7%、氧化锌3%、碳酸锶3%、尿素30%、碳酸钾20%、二氧化硅10%。

10.根据权利要求1所述的一种燃煤增效剂，其特征在于所述的组分配比是硝酸锶15%、氧化铁4%、二氧化锰6%、复式碳酸盐30%、碳酸钡5%、氧化锌3%、氢氧化钠4%、尿素20%、硫酸钠5%、二氧化硅5%和石墨3%。