CN102311835B - 一种燃煤增效剂 - Google Patents
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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、NOX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
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、NOX、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、NOX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、NOX、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、NOX、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、NOX、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三氧化二铝、复式碳酸盐[CaMg(CO3)2]、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。
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、NOX、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、NOX、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)
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,
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;
所述的催化剂由氧化镁、氧化铁中的一种或多种组成;
所述的燃烧促进剂由三氧化二铝、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。
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