CN102585968B - 电厂锅炉用纳米复合节煤剂 - Google Patents

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本发明公开了一种电厂锅炉用纳米复合节煤剂，由以下重量百分比的原料组成：氢氧化钙25％～50％，纳米钛晶2％～5％，硝酸钠5％～15％，硝酸铵5％～15％，氧化铁5％～12％，氧化铝5％～25％，活性炭5％～30％，碳酸钠5％～20％；所述纳米钛晶是指纳米级金红石相TiO2粉末。本发明的纳米复合节煤剂能加快煤燃烧中产生的CO和SO发生放热反应，反应中生成的硫经燃烧变成SO2和极少部分SO3，最后被节煤剂中吸附力极强的吸附剂活性炭固定并生成熔点较高的炉渣，脱硫效率可达60％。本发明的纳米复合节煤剂具有固硫、脱硫效果明显，节能助燃，降低排烟黑度，清灰除焦等优点。

Description

电厂锅炉用纳米复合节煤剂
技术领域
本发明属于燃煤添加剂技术领域，具体涉及一种电厂锅炉用纳米复合节煤剂。
背景技术
燃煤锅炉在煤燃烧过程中，由于煤质灰分大，发热量低，锅炉经常出现结焦，结焦严重时，锅炉喷燃口被堵塞，掉焦卡在冷灰斗部位，引起积灰，结焦最为严重时，锅炉逼迫停运，给生产和生活带来不便。同时，煤在燃烧过程中产生SO2和少部分的SO3排放到大气中，严重污染大气环境。
为大力开展清洁生产，减少污染物排放，目前，一般采用对燃煤锅炉安装烟气脱硫装置，虽然给燃煤锅炉安装这种脱硫装置对脱硫有些作用，但是需改变现有燃烧工艺和设备，并且脱硫效果不是很明显，对锅炉燃煤的燃烧也起不到助燃的作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种固硫、脱硫效果明显，节能助燃，降低排烟黑度，清灰除焦的电厂锅炉用纳米复合节煤剂。该纳米复合节煤剂能加快煤燃烧中产生的CO和SO发生放热反应，反应中生成的硫经燃烧变成SO2和极少部分SO3，最后被节煤剂中吸附力极强的吸附剂活性炭固定并生成熔点较高的炉渣，即使在1300℃以上固硫也会减缓重新释放的速度，脱硫效率可达60％。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种电厂锅炉用纳米复合节煤剂，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：氢氧化钙25％～50％，纳米钛晶2％～5％，硝酸钠5％～15％，硝酸铵5％～15％，氧化铁5％～12％，氧化铝5％～25％，活性炭5％～30％，碳酸钠5％～20％；所述纳米钛晶是指纳米级金红石相TiO2粉末。
上述的电厂锅炉用纳米复合节煤剂，由以下重量百分比的原料组成：氢氧化钙30％～40％，纳米钛晶3％～4％，硝酸钠8％～15％，硝酸铵7％～12％，氧化铁6％～11％，氧化铝8％～15％，活性炭8％～15％，碳酸钠7％～10％。
上述的电厂锅炉用纳米复合节煤剂，由以下重量百分比的原料组成：氢氧化钙35％，纳米钛晶3.5％，硝酸钠12％，硝酸铵9.5％，氧化铁10％，氧化铝11％，活性炭10％，碳酸钠9％。
本发明的电厂锅炉用纳米复合节煤剂的制备方法为：按上述重量百分比称取各原料后混合，然后将混合后的原料粉碎至粒度为80～100目的粉末，最后将粉末放入搅拌器中搅拌均匀，经检验合格后包装成成品。
本发明配方中的氢氧化钙和碳酸钠为固硫剂，纳米钛晶、硝酸钠和硝酸铵为催化剂，氧化铁(Fe2O3)和氧化铝为助燃剂即还原剂，活性炭为吸附剂。在常用的氢氧化钙中增加碳酸钠作为固硫剂，缩短了在炉内高温条件下生成高熔点硫酸盐的时间，延缓并控制了SO2的二次释放，提高了脱硫效果。硝酸钠、硝酸铵和纳米钛晶作为催化剂，氧化铁和氧化铝作为助燃剂即还原剂，使炉内结焦分解速度加快，膨化、活化、氧化还原反应充分，使煤的燃点降低，达到充分燃烧，使炉膛温度提高100℃～300℃，有利于活性离子的交换与结合，炉膛内结的煤焦变成多孔、酥松，最终脱落，改善了锅炉热传导，提高了锅炉热效率。活性炭作为吸附剂，在煤燃烧过程中促进了离子交换和氧化还原反应，煤在燃烧中产生的二氧化硫和三氧化硫被吸附剂固定并生成熔点较高的炉渣。
本发明配方中引入纳米钛晶，通过纳米钛晶与硝酸钠和硝酸铵协同催化，催化活化效率高，同时增大了比表面积，使煤的燃烧速率加快，燃烧更充分。
本发明产品在不改变现有燃烧工艺和设备的前提下，按每吨煤添加3公斤节煤剂的添加量将本发明的节煤剂均匀地掺入燃煤中，一起投入锅炉内燃烧，通过催化、活化、促进氧化、离子交换等物理、化学反应，可达到脱硫、节能助燃、降低排烟黑度和清灰除焦的作用。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的纳米复合节煤剂能加快煤燃烧中产生的CO和SO发生放热反应，反应中生成的硫经燃烧变成SO2和极少部分SO3，最后被节煤剂中吸附力极强的吸附剂活性炭固定并生成熔点较高的炉渣，一般情况下固硫在900℃以上高温区时又重新释放，而本发明的节煤剂所产生的催化还原作用，即使在1300℃以上固硫也会减缓重新释放的速度，脱硫效率可达60％。
2、本发明的纳米复合节煤剂可将煤燃烧过程中产生的其它有色金属离子化合物固定在炉渣中，从而达到固硫脱硫的目的。
3、本发明的纳米复合节煤剂根据煤在燃烧过程中的低温、中温和高温段所需催化、氧化、疏松、净化等不同作用，降低煤的着火点，加快碳的燃烧进度，提高炉膛温度，强化传热过程；促进煤炭在锅炉炉膛分层燃烧，明显改善燃烧小环境，强化煤炭的氧化作用，在升温和加热过程中放出新生态氧气，这种化学反应对燃煤在炉膛中的燃烧环境、可燃气体的充分利用起到了促进作用，使烟气中的可燃气体、含氧量和悬浮灰尘得到进一步降低，从而降低煤炭的消耗和排烟黑度。
4、本发明的纳米复合节煤剂中的某些成分在高温下分解、气化和产生微爆，搅动煤层和煤层中的气体，使板结的煤层疏松，通气性改善，使氧气在煤层中分布均匀，供应充足，它易于使煤分散，表面活性增大，以利于煤的充分燃烧，还在一定程度上增加热传导，降低煤的热熔度，并通过化学反应疏松煤层，促进被包裹的煤粒充分燃烧，减少炉渣、飞灰含碳量。
下面通过实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
具体实施方式
实施例1
按以下重量百分比称取各原料：氢氧化钙30％，纳米钛晶3％，硝酸钠15％，硝酸铵10％，氧化铁10％，氧化铝10％，活性炭15％，碳酸钠7％；所述纳米钛晶是指纳米级金红石相TiO2粉末。
本实施例的制备工艺为：按上述重量百分比称取各原料后混合，然后将混合后的原料粉碎至粒度为80～100目的粉末，最后将粉末放入搅拌器中搅拌均匀，经检验合格后包装成成品。
实施例2
按以下重量百分比称取各原料：氢氧化钙50％，纳米钛晶4％，硝酸钠15％，硝酸铵5％，氧化铁6％，氧化铝5％，活性炭5％，碳酸钠10％；所述纳米钛晶是指纳米级金红石相TiO2粉末。
本实施例的制备工艺同实施例1。
实施例3
按以下重量百分比称取各原料：氢氧化钙25％，纳米钛晶5％，硝酸钠10％，硝酸铵10％，氧化铁10％，氧化铝15％，活性炭15％，碳酸钠10％；所述纳米钛晶是指纳米级金红石相TiO2粉末。
本实施例的制备工艺同实施例1。
实施例4
按以下重量百分比称取各原料：氢氧化钙35％，纳米钛晶3.5％，硝酸钠12％，硝酸铵9.5％，氧化铁10％，氧化铝11％，活性炭10％，碳酸钠9％；所述纳米钛晶是指纳米级金红石相TiO2粉末。
本实施例的制备工艺同实施例1。
实施例5
按以下重量百分比称取各原料：氢氧化钙40％，3％纳米钛晶，硝酸钠12％，硝酸铵7％，氧化铁11％，氧化铝8％，活性炭9％，碳酸钠10％；所述纳米钛晶是指纳米级金红石相TiO2粉末。
本实施例的制备工艺同实施例1。
实施例6
按以下重量百分比称取各原料：氢氧化钙25％，纳米钛晶4％，硝酸钠13％，硝酸铵5％，氧化铁8％，氧化铝5％，活性炭30％，碳酸钠10％；所述纳米钛晶是指纳米级金红石相TiO2粉末。
本实施例的制备工艺同实施例1。
实施例7
按以下重量百分比称取各原料：氢氧化钙50％，纳米钛晶2％，硝酸钠5％，硝酸铵15％，氧化铁12％，氧化铝5％，活性炭6％，碳酸钠5％；所述纳米钛晶是指纳米级金红石相TiO2粉末。
本实施例的制备工艺同实施例1。
实施例8
按以下重量百分比称取各原料：氢氧化钙25％，纳米钛晶3％，硝酸钠5％，硝酸铵5％，氧化铁5％，氧化铝25％，活性炭12％，碳酸钠20％；所述纳米钛晶是指纳米级金红石相TiO2粉末。
本实施例的制备工艺同实施例1。
实施例9
按以下重量百分比称取各原料：氢氧化钙40％，纳米钛晶4％，硝酸钠8％，硝酸铵12％，氧化铁6％，氧化铝15％，活性炭8％，碳酸钠7％；所述纳米钛晶是指纳米级金红石相TiO2粉末。
本实施例的制备工艺同实施例1。
本发明电厂锅炉用纳米复合节煤剂经陕西省汉中市环境保护监测站，对本发明的脱硫效率进行了测试，测试结果见表1。
表1本发明节煤剂的脱硫效率
Figure BDA0000147560050000061
本发明电厂锅炉用纳米复合节煤剂的技术指标为：
1、降低SO2排放量50％～70％；
2、降低NOx排放量20％～43％；
3、提高锅炉炉膛温度100℃～300℃左右；
4、提高锅炉热效率5％～12％，节煤5％～12％；
5、明显降低排烟温度，清灰除焦95％以上；
6、降低粉尘排放浓度40％～60％，有效降低大气中pm2.5的浓度60％以上。
本发明的纳米复合节煤剂的使用方法为：对60屯以上的民用和电厂粉煤炉，添加量为原煤重量的4‰左右，连续投放，初次投放量的持续时间为10天，以后可按3‰的剂量正常投放，如果锅炉运行工况及煤质良好，可减少投放剂量。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (2)

1.一种电厂锅炉用纳米复合节煤剂，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：氢氧化钙30%～40%，纳米钛晶3%～4%，硝酸钠8%～15%，硝酸铵7%～12%，氧化铁6%～11%，氧化铝8%～15%，活性炭8%～15%，碳酸钠7%～10%；所述纳米钛晶是指纳米级金红石相TiO2粉末。 
2.根据权利要求1所述的电厂锅炉用纳米复合节煤剂，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：氢氧化钙35%，纳米钛晶3.5%，硝酸钠12%，硝酸铵9.5%，氧化铁10%，氧化铝11%，活性炭10%，碳酸钠9%。 
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燃煤添加剂助燃固硫的实验研究;张晓杰;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20110415(第04期);第10页"2.2.1 实验条件及方法"，第50页结论（2）和（3） *

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