CN102408934A - 一种复合除硫除硝助燃剂 - Google Patents
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Abstract
一种复合除硫除硝助燃剂，该除硫除硝助燃剂由以下重量百分比的原料制成：白云石粉70-75%、碳酰二胺10-15%、氧化剂3-5%、金属粉燃烧剂2-4%、造孔剂4-8%、催化剂3-7%。本发明之复合除硫除硝剂固硫率≥90%，除硝率≥78%，除尘消烟效果良好，同时有效回收和利用了城市废弃物。
Description
技术领域
本发明涉及一种除硫除硝助燃剂，尤其是涉及一种复合除硫除硝助燃剂。
背景技术
节能减排关系到人类社会可持续发展的全局，关系到人类的身心健康和生活质量，国内外都在大力开展这项工作。中国是当今世界上最大的煤炭生产国和消费国，燃煤排烟中向大气排放的二氧化硫造成严重的环境污染，并对人类及动植物造成危害。目前的脱硫除硝技术，根据脱硫工艺在煤炭燃烧过程中所处的不同阶段，脱硫技术可分为燃烧前脱硫（如洗煤等）、燃烧中脱硫（即固硫）和燃烧后脱硫（烟气脱硫）。根据所采用的脱硫剂的不同，当今世界各国采用的脱硫技术有钙法（CaCO3、CaO、CaOH）、镁法（MgCO3、MgO）、钠法（Na2SO3、NaHCO3）、氨法（NH3、CO(NH2)2）以及有机碱法等。但当前技术存在一些缺陷，现有技术或是除硫增硝，或是除硝增硫，或是除硫除硝增尘并降低燃烧效率。为了抓好节能减排、除硫、除硝降尘、净化环境，必须统筹兼顾，才能取得理想的效果。
CN 100387693C公开了一种燃煤助燃除硫剂，其主要组分为氧化钙等钙系除硫剂。除硫反应温度比MgO高400余度，只适合燃烧温度较高时除硫，适应性不广，钙硫比、除硫效率不高，工业盐用量高达15-25，易产生二恶英（PCDDs、PCDFs）污染环境；且只能单一除硫，不具备同时除硝、固碳等效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种能除硫、除硝、除尘消烟，固定CO2，提高燃烧效率的复合除硫除硝助燃剂。
本发明解决所述技术问题所采用的技术方案是：
本发明之复合除硫除硝剂由以下重量百分比的组分构成：白云石粉〔CaMg（CO3）2〕70-75%、碳酰二胺〔CO(NH2)2〕10-15%、氧化剂3-5%、金属粉燃烧剂2-4%、造孔剂4-8%、催化剂3-7%。
优选的重量百分比为：白云石粉75%,碳酰二胺10%,氧化剂3%,金属粉燃烧剂3%,造孔剂4%,催化剂5%。
所述白云石粉中，优选MgO的质量含量≥21%；
所述氧化剂优选KClO4、LiClO4、2Na2CO3·3H2O2（过碳酸钠）中的至少一种；
所述金属粉燃烧剂优选Be粉、Al粉、Mg粉中的至少一种；
所述造孔剂优选NaHCO3、NH4HCO3、秸秆中的至少一种；
所述催化剂优选FeO、MnO2、CuO、Fe2O3、V2O5中的至少一种。
本发明选择固硫技术，将钙系、钠系与氨系无机物复合加工，且所选材料具有除硫、除硝、固碳等多种功能，如白云石（CaCO3、MgCO3）在煤炭燃烧中可分解成CaO与MgO，两者分别吸收烟气中的SO2，生成CaSO3与MgSO3，CaSO3与MgSO3再与O2反应，即生成CaSO4与MgSO4，随灰渣除去，可用作水泥的添加剂。
1、白云石脱硫的化学反应方程式如下：
CaO+H2O→Ca(OH)2；
Ca(OH)2+SO2→CaSO3+H2O；
CaSO3+ 
O2→CaSO4；
MgO+H2O→Mg(OH)2；
Mg(OH)2+SO2→MgSO3+H2O；
MgSO3+ 
O2→MgSO4
2、CO(NH2)2脱硝反应式如下：
CO(NH2)2→2NH2+CO
NH2+NO→N2+H20
CO+NO→N2+CO2
与此类似，碱金属氧化物或碳酸盐也是CO2吸附剂，如CaO在温度高于600℃时，能迅速地与CO2反应生成碳酸盐（CaCO3）,将CO2固定。CaCO3又可通过（1）式反应将CO2与SO2一同除去。
由此可见，钙系脱硫剂同时具有除硫与固碳的双重作用，而氨系除硫剂则具备脱硫与脱硝的双重作用。
本发明可根据不同需求掺入不同添加剂，以适应不同煤质和提高煤的燃烧性能：（1）添加无机非金属氧化物防止固硫产物（CaSO4、MgSO4）高温（＞1000℃）裂解，降低除硫效果；（2）添加产氧剂和金属粉燃烧剂，促进低碳煤和煤矸石的燃烧，以扩展燃料资源，还可增加型煤的气孔率，有利完全燃烧；（3）添加造孔剂，增加型煤孔隙率，以防止型煤成型压力过高，孔隙率偏低，燃烧时气流不畅，造成燃烧不完全的弊端；（4）添加催化剂，可先捕捉原子氧，然后再放来供残留碳燃烧，提高燃烧效率。
使用本发明之复合除硫除硝助燃剂，为满足各种型煤需要，可在燃煤中添加适量黏结剂，如用低质煤、煤矸石作辅助燃料时，可添加淀粉基黏结剂；炉温较高的火炉，可在煤球中添加适量耐高温性能较好的硅酸盐、磷酸盐黏结剂；一般燃煤，则添加适量粘土基黏结剂。粘土黏结剂添加量一般为燃煤重量的30-40%。
本发明之复合除硫除硝助燃剂适应性强，可用于型煤、块煤和粉煤。添加量可按煤炭不同含硫量，估算出固硫剂添加量，一般为2-3wt%。
黏结剂的选择方法如下：（1）颗粒状型煤：系机械成型，成型压力大，可就地取材选用黏土（黄泥）作黏结剂，也可以不加黏结剂；（2）蜂窝煤：一般选用黏土作黏结剂；（3）难成型的煤质，如煤矸石型煤，需选用淀粉基黏结剂。
本发明之复合除硫除硝助燃剂固硫率≥90%，除硝率≥78%，提高燃烧效率可达15-30%，除尘消烟效果良好，不但控制了大气中的SO2污染，又控制了大气中温室效应，同时有效回收和利用了城市废弃物，改善了环境。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例复合除硫除硝助燃剂由以下重量百分比的组分构成：白云石粉 75%，碳酰二胺10%，氧化剂3%，金属燃烧粉3%，造孔剂 4%，催化剂5%；
所述白云石粉中，MgO的质量含量为22%；所述氧化剂为KClO4与LiClO4的混合物, 其中LiClO4与KClO4的质量比为1:2；所述金属粉燃烧剂为Al粉；所述造孔剂为NaHCO3与NH4HCO3的混合物,其中NaHCO3与NH4HCO3的重量比为2:1；所述催化剂为FeO与CuO的混合物, 其中FeO与CuO的重量比为1.5:1；
将相当于燃煤重量2%的复合除硫除硝助燃剂加入煤块中（煤块含硫量为2%），一同粉碎，另外再加入10%糊精，机压成φ20mm的型煤，共制作50吨，加入室式炉内燃烧，用于燃烧烟叶，经测试，除硫率为93%，脱硝率为85%，提高燃烧效率达18%。
实施例2
本实施例复合除硫除硝助燃剂由以下重量百分比的组分构成：白云石粉 70%，碳酰二胺12%，氧化剂4%，金属燃烧粉4%，造孔剂 6%，催化剂4%；
所述白云石粉中，MgO的质量含量为21.5%；所述氧化剂为KClO4；所述金属粉燃烧剂为Be粉；所述造孔剂为NaHCO3；所述催化剂为Fe2O3。
将相当于燃煤重量3%的复合除硫除硝助燃剂加入煤块中（煤块含硫量为4.9%）一同粉碎，另外再加入相当于煤炭重量30%的软质粘土（高岭石质黄土），手工制成蜂窝煤，装于隧道式火炉中，用于烟叶烘烤，经测试，除硫率为92%，脱硝率为78.6%，提高燃烧效率达20%。
实施例3
本实施例复合除硫除硝助燃剂由以下重量百分比的组分构成：白云石粉 72%，碳酰二胺13%，氧化剂5%，金属燃烧粉2%，造孔剂 5%，催化剂3%；
所述白云石粉中，MgO的质量含量为21.2%；所述氧化剂为LiClO4；所述金属粉燃烧剂为Mg粉；所述造孔剂为NH4HCO3；所述催化剂为V2O5。
将本实施例之复合除硫除硝助燃剂，与水混合,配成20%质量浓度的混合液, 喷施于含硫量为5.1%的层煤燃料中，在室内燃烧炉中燃烧，除硫率为92.5%，脱硝率为82%，提高燃烧效率达22%。
实施例4
本实施例复合除硫除硝助燃剂由以下重量百分比的组分构成：白云石粉 71%，碳酰二胺14%，氧化剂4%，金属燃烧粉4%，造孔剂 4%，催化剂3%；
所述白云石粉中，MgO的质量含量为21.8%；所述氧化剂为2Na2CO3·3H2O2；所述金属粉燃烧剂为Mg粉；所述造孔剂为秸秆；所述催化剂为MnO2。
将本实施例之复合除硫除硝助燃剂以3%的比例（煤块中含硫量为4.9%）加入煤块中一同粉碎，另加相当煤炭重量32%的软质粘土（高岭石质黄土），手工制成蜂窝煤，装于隧道式火炉中，用于烟叶烘烤，经测试，除硫率为92%，除硝率为80%，提高燃烧效率达25%。
Claims (7)
1.一种复合除硫除硝助燃剂，其特征在于，由以下重量百分比的组分构成：白云石粉70-75%、碳酰二胺10-15%、氧化剂3-5%、金属粉燃烧剂2-4%、造孔剂4-8%、催化剂3-7%。
2.根据权利要求1所述的复合除硫除硝助燃剂，其特征在于，由以下重量百分比的组分构成：白云石粉75%、碳酰二胺10%、氧化剂3%、金属粉燃烧剂3%、造孔剂4%、催化剂5%。
3.根据权利要求1或2所述的复合除硫除硝助燃剂，其特征在于，所述白云石粉中，MgO的质量含量≥21%。
4.根据权利要求1或2所述的复合除硫除硝助燃剂，其特征在于，所述氧化剂为选自KClO4、LiClO4、2Na2CO3·3H2O2中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的复合除硫除硝助燃剂，其特征在于，所述金属粉燃烧剂为选自Be粉、Al粉、Mg粉中的至少一种。
6.根据权利要求1或2所述的复合除硫除硝助燃剂，其特征在于，所述造孔剂为选自NaHCO3、NH4HCO3或秸秆中的至少一种。
7.根据权利要求1或2所述的复合除硫除硝助燃剂，其特征在于，所述催化剂为选自FeO、MnO2或CuO中的至少一种。
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