CN102533387B - 一种燃煤脱硫脱硝清焦添加剂及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

一种燃煤脱硫脱硝清焦添加剂及其制备工艺，包括加入燃煤中的煤粉添加剂和加入脱硫系统的浆液箱中的催化活化剂，先将碳酸钠、氧化镁、二氧化硅、氧化锌、二氧化锰、氧化铜、氧化钡依次加入搅拌20分钟后再加入活性氧化钙、碳酸氢铵搅拌10分钟，混合均匀得到煤粉添加剂；将活性氧化钙、活性氧化铝、轻烧镁先搅拌15分钟，再加入活性炭和硝酸铵钙搅拌均匀得催化活化剂。本发明在不改变现有锅炉和脱硫设备及其工艺的前提下，用户根据煤炭的理化指标选用相应的本发明的添加剂及催化活化剂产生节煤、脱硫、脱硝、清焦的作用。在使用高硫煤时，明显提了脱硫效率，使SO₂减排达标。

Description

一种燃煤脱硫脱硝清焦添加剂及其制备工艺

技术领域

本发明属于洁净煤技术领域，具体涉及各种燃煤锅炉、窑炉的一种燃煤脱硫脱硝清焦添加剂及其制备工艺。

背景技术

目前国内外还没有同时具备助燃节煤、SO₂、NO_X、CO₂减排、清灰除焦等多种功能的添加剂，单一功能的节煤、减排技术有如下几种：

一、燃烧前的脱硫：将原煤集中水洗、成型等方法进行脱硫。存在的主要问题是煤中的结构硫或称有机硫无法脱除；而且成本高，尤其是电厂用煤，更是无法采用。

二、烟气脱硫：主要是采用烟气脱硫装置(FGD)。存在问题是耗资巨大、运行成本高，产生二次污染。(一次性投资达数亿元，直接增加发电成本1.5-3分Kw.h)。燃煤中的硫分超过设计煤种，将无法达到设计时的脱硫效率，因此普遍存在“扩容”问题。

采用湿式石灰石石膏法工艺和设备进行烟气脱硫，每处理一吨二氧化硫，要产生2吨硫石膏和0.7吨二氧化碳，专家认为这一副产品(硫石膏)无法得到有效利用，是一种危害严重的污染源。严重影响着植物的生长和对人类生存的威胁。二氧化碳在大气中污染危害的严重性是众所周知的。(中国科学技术信息研究所2004年9月24日发布)。

三、燃烧中单一的固硫脱硫技术，未能解决在900℃以上的高温区固硫又二次释放的问题，脱硫率较低，脱硫效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃煤脱硫脱硝清焦添加剂及其制备工艺。在不改变现有锅炉的燃煤工艺和设备，不改变现有脱硫系统设备及工艺的前提下，用户根据使用煤炭的理化指标选用本发明的添加剂和催化活化剂，从而同时达到节煤、脱硫、脱硝、脱碳、清焦的效果。

为达到上述目的，本发明的添加剂包括：加入燃煤中的煤粉添加剂和加入脱硫系统的浆液箱中的催化活化剂；

所述的煤粉添加剂按质量百分比包括：8-20％的碳酸钠、5-15％的氧化镁、5-15％的二氧化硅、3-8％的氧化锌、3-8％的二氧化锰、15-35％的活性氧化钙、3-8％的氧化钡、3-5％的氧化铜、3-8％的碳酸氢铵；

所述的催化活化剂按质量百分比包括：20-30％的活性氧化钙、10-25％的活性炭、5-10％的硝酸铵钙、18-30％的活性氧化铝、10-20％轻烧镁。

本发明制备方法如下：1)煤粉添加剂的制备：先将碳酸钠、氧化镁、二氧化硅、氧化锌、二氧化锰、氧化铜、氧化钡依次加入搅拌20分钟后再加入活性氧化钙、碳酸氢铵搅拌10分钟，混合均匀得到煤粉添加剂；

2)催化活化剂的制备：将活性氧化钙、活性氧化铝、轻烧镁先搅拌15分钟，再加入活性炭和硝酸铵钙搅拌均匀得催化活化剂。

使用时在燃煤中掺入煤粉质量3-4‰的煤粉添加剂，添加煤粉添加剂后降低了煤的着火点，加快了煤的燃烧速度，提高炉膛温度，强化了传热过程，强化了煤碳的氧化作用，明显改善燃烧小环境，在升温加热过程中放出新生态氧气，对燃尽烟气中的可燃气体和悬浮碳粉起到了关键作用，从而降低了煤炭的消耗和排烟黑度；煤粉添加剂的强氧化原料在高温下分解、气化产生微爆，搅动燃煤中的气体，改善透气性，使氧气在燃煤中分布均匀，供应充足，使燃煤表面活性增大，与氧的接触面积增大，以利于煤粉的充分燃烧。还在一定程度上增加热传导，降低煤的热熔。在燃烧过程中，通过一系列理化反应，使被包裹的CO和SO发生放热反应，反应中生成的硫经燃烧变成二氧化硫，再经具有催化作用的硅、锰、锌，使部分氧化成三氧化硫，最后被煤粉添加剂中具有吸附力极强的碱性氧化物固定生成熔点较高的炉渣。这种碱性氧化物还可以将煤碳燃烧过程中，产生的其他对环境造成危害的重金属离子吸附并固定在炉渣中，从而达到了固硫脱硫的目的，以及减少有害气体的排放。该煤粉添加剂能使结焦物多孔面疏松、消弱焦渣与炉壁尤其是与水冷壁管的结合力，使焦渣易于粉化、消除和自行脱落。

在燃煤中加入添加剂的同时，本发明还在脱硫装置系统的浆液箱中加入煤粉质量0.08-0.2‰的催化活化剂，该催化活化剂在对烟气中的SO₂活化过程中，同时对浆液中的石灰石进行催化活化，使其活性增强，与SO₂反应的机率和强度大幅度提高。其中配方中含有的碱性成分，又可改变浆液的pH值。相对来讲，石灰石的活性增强了，利用率被提高了。原石灰石的用量不变时，允许排放的SO₂浓度增大了。即燃煤中含硫量增高了，而脱硫率保持不变。实现了对脱硫装置的“扩容”效果。

具体实施方式

实施例1：

1)煤粉添加剂的制备：按质量百分比将20％的碳酸钠、10％的氧化镁、13％的二氧化硅、6％的氧化锌、8％的二氧化锰、7％的氧化钡和3％的氧化铜依次加入搅拌20分钟后再加入25％的活性氧化钙和8％的碳酸氢铵搅拌10分钟，混合均匀得到煤粉添加剂；

2)催化活化剂的制备：按质量百分比将20％的活性氧化钙、30％的活性氧化铝、20％的轻烧镁搅拌15分钟，再加入20％的活性炭和10％的硝酸铵钙搅拌均匀得催化活化剂。

实施例2：

1)煤粉添加剂的制备：按质量百分比将8％的碳酸钠、15％的氧化镁、15％的二氧化硅、8％的氧化锌、8％的二氧化锰、6％的氧化钡和5％的氧化铜依次加入搅拌20分钟后再加入30％的活性氧化钙和5％的碳酸氢铵搅拌10分钟，混合均匀得到煤粉添加剂；

2)催化活化剂的制备：按质量百分比将30％的活性氧化钙、20％的活性氧化铝、20％的轻烧镁搅拌15分钟，再加入25％的活性炭和5％的硝酸铵钙搅拌均匀得催化活化剂。

实施例3：

1)煤粉添加剂的制备：按质量百分比将18％的碳酸钠、5％的氧化镁、14％的二氧化硅、7％的氧化锌、7％的二氧化锰、8％的氧化钡和5％的氧化铜依次加入搅拌20分钟后再加入28％的活性氧化钙和8％的碳酸氢铵搅拌10分钟，混合均匀得到煤粉添加剂；

2)催化活化剂的制备：按质量百分比将28％的活性氧化钙18％的活性氧化铝、20％的轻烧镁搅拌15分钟，再加入24％的活性炭和10％的硝酸铵钙搅拌均匀得催化活化剂。

实施例4：

1)煤粉添加剂的制备：按质量百分比将20％的碳酸钠、15％的氧化镁、5％的二氧化硅、8％的氧化锌、5％的二氧化锰、3％的氧化钡和4％的氧化铜依次加入搅拌20分钟后再加入33％的活性氧化钙和7％的碳酸氢铵搅拌10分钟，混合均匀得到煤粉添加剂；

2)催化活化剂的制备：按质量百分比将30％的活性氧化钙、30％的活性氧化铝、20％的轻烧镁搅拌15分钟，再加入10％的活性炭和10％的硝酸铵钙搅拌均匀得催化活化剂。

实施例5：

1)煤粉添加剂的制备：按质量百分比将15％的碳酸钠、15％的氧化镁、15％的二氧化硅、3％的氧化锌、3％的二氧化锰、6％的氧化钡和5％的氧化铜依次加入搅拌20分钟后再加入35％的活性氧化钙和3％的碳酸氢铵搅拌10分钟，混合均匀得到煤粉添加剂；

2)催化活化剂的制备：按质量百分比将29％的活性氧化钙、28％的活性氧化铝、10％的轻烧镁搅拌15分钟，再加入25％的活性炭和8％的硝酸铵钙搅拌均匀得催化活化剂。

实施例6：

1)煤粉添加剂的制备：按质量百分比将20％的碳酸钠、15％的氧化镁、15％的二氧化硅、7％的氧化锌、8％的二氧化锰、7％的氧化钡和5％的氧化铜依次加入搅拌20分钟后再加入15％的活性氧化钙和8％的碳酸氢铵搅拌10分钟，混合均匀得到煤粉添加剂；

2)催化活化剂的制备：按质量百分比将25％的活性氧化钙、30％的活性氧化铝、15％的轻烧镁搅拌15分钟，再加入23％的活性炭和7％的硝酸铵钙搅拌均匀得催化活化剂。

一、本发明经过在某电厂330MW机组、200MW机组、125MW机组、75MW机组、50MW机组煤粉炉，以及在10T、20T、35T、50T层燃炉实际应用，特别是经2007年11月至2008年12月底在上述某200MW机组连续不同间断为其13个月的运行考核，均达到了良好的效果，其经济技术指标如下：

1、助燃节煤：2.5～3.0％；

2、SO₂排放浓度降低平均为40.42％；

3、锅炉热效率平均提高1.5％；

4、清灰除焦效果明显；

5、降低飞灰的可燃物达50％左右。

二、本发明的产品于2009年3月在贵州某300MW、1025吨锅炉上使用时达到的效果：

1、平均节煤2.85％；

2、SO₂排放浓度降低平均31.2％；NO_X排放浓度平均降低29.0％；

3、燃烧效果提高了，CO平均降低了50.8％，CO₂降低20％；

4、锅炉热效率平均提高了1.45％；

5、渣除结焦90％以上，炉温提高了51.9℃。

三、福建永安化纤厂热电厂，35吨链条炉；35吨、75吨硫化床炉：

1、SO₂排放浓度平均降低29-41％；

2、助燃节煤：5-9％。

四、福建永安谋成水泥厂，Φ3×11(米)机立窑

1、SO₂排放浓度平均降低：29-38％；

2、助燃节煤：平均10.1％；

3、提高产量：平均11％。

五、在广东某420吨锅炉使用催化活化剂时，NO_X平均排放浓度降低29.8％，该锅炉使用2.0％的高硫煤时，SO₂排放浓度可达标排放。

Claims (2)

1.一种燃煤脱硫脱硝清焦添加剂，其特征在于：包括加入燃煤中的煤粉添加剂和加入脱硫系统的浆液箱中的催化活化剂；

所述的煤粉添加剂按质量百分比包括：8-20％的碳酸钠、5-15％的氧化镁、5-15％的二氧化硅、3-8％的氧化锌、3-8％的二氧化锰、15-35％的活性氧化钙、3-8％的氧化钡、3-5％的氧化铜、3-8％的碳酸氢铵；

所述的催化活化剂按质量百分比包括：20-30％的活性氧化钙、10-25％的活性炭、5-10％的硝酸铵钙、18-30％的活性氧化铝、10-20％轻烧镁。

2.一种如权利要求1所述的燃煤脱硫脱硝清焦添加剂的制备方法，其特征在于：

1)煤粉添加剂的制备：先将碳酸钠、氧化镁、二氧化硅、氧化锌、二氧化锰、氧化铜、氧化钡依次加入搅拌20分钟后再加入活性氧化钙、碳酸氢铵搅拌10分钟，混合均匀得到煤粉添加剂；

2)催化活化剂的制备：将活性氧化钙、活性氧化铝、轻烧镁先搅拌15分钟，再加入活性炭和硝酸铵钙搅拌均匀得催化活化剂。