CN102703159A

CN102703159A - 一种煤炭节煤固硫脱硝添加剂

Info

Publication number: CN102703159A
Application number: CN2012101737285A
Authority: CN
Inventors: 鲍小彦; 张玉涛; 侯蓉; 侯霖; 鲍磊琳
Original assignee: GUANGZHOU ZHONGLAN DINGHUI MATERIAL TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: GUANGZHOU ZHONGLAN DINGHUI MATERIAL TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2012-10-03

Abstract

本发明公开了一种煤炭节煤固硫脱硝添加剂，其特征在于所述煤炭节煤固硫脱硝添加剂按下列重量份数的原料组成：纳米二氧化钛20-55份；稀土成分3-15份；聚羧酸盐1-3份；硝酸盐20-30份；所述重量份数的各原料用去离子水作溶剂制成水分散溶液，浓度介于10-35％之间。本发明能够有效降低煤耗、降低二氧化硫排放率及氮氧化物排放，具有性能稳定、节煤率高、减排率高、使用简单、应用方便的优点。

Description

一种煤炭节煤固硫脱硝添加剂

技术领域

本发明涉及节煤添加剂技术领域，特别是一种煤炭节煤固硫脱硝添加剂的技术。

背景技术

中国是一个能源消耗大国，煤炭是中国的主体能源，在一次能源结构中约70％。今后，随着新能源比重的提高，煤炭在一次能源结构中的比重或将明显下降。但未来相当长时期内，煤炭作为中国主体能源的地位不会改变。截至2010年底，全国煤炭保有查明资源储量13412亿吨。2010年，世界煤炭产量、消费量增量的大多数都来自中国。随着经济继续发展，中国的煤炭消费量还将持续增加。特别是依现今各型工业使用地球能源情况来看，全球石油开采量只剩约45年，天然气开采量约剩58年，而煤碳开采量可以达到200年以上，故燃煤确实为地球上极为重要的能源。

现实状况是，中国煤炭人均可采储量少，仅为世界的三分之二。资源开发和利用方式，难以支撑经济社会长远发展。与此同时，东部煤炭资源日渐枯竭，产量萎缩。资源开发加速向生态环境脆弱的西部转移，不得不过早动用战略后备资源。煤炭由北向南、从西往东运输的压力增大，煤炭生产和运输成本上升。目前，提高煤炭的利用率和燃烧效率，节约能源是我国的一项国策。因此用煤单位节省煤耗、降低二氧化硫和氮氧化物的排放、节约成本就成了十分迫切需要解决的技术问题。目前一般的技术是通过一些普通催化剂或造纸厂、化工厂废弃液来加工节煤剂，或用石灰或设备来脱硫脱硝。普遍的状况是节煤率不稳定、使用不方便、脱硫脱硝效果差或设备费用大、投资回报期长等。尤其是煤炭燃烧时，由于本身含灰分高，硫含量高，燃烧时易产生大量二氧化硫，氮氧化物等污染源，众所皆知之酸雨对动植物的危害，即由其中之二氧化硫排放于空气中被雨水吸收所造成。而氮氧化物与臭氧因光合作用产生的过氧酸乙脂等污染物所造成的烟雾会对人引发胸部不适、气喘、肺部呼吸道功能病变等症状。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够有效降低煤耗、降低二氧化硫排放率及氮氧化物排放，性能稳定、节煤率高、减排率高、使用简单、应用方便的煤炭节煤固硫脱硝添加剂。

本发明的目的通过以下技术方案来实现。一种煤炭节煤固硫脱硝添加剂，其特征在于所述煤炭节煤固硫脱硝添加剂按下列重量份数的原料组成：纳米二氧化钛20-55份；稀土成分3-15份；聚羧酸盐1-3份；硝酸盐20-30份。

所述煤炭节煤固硫脱硝添加剂还包括下列重量份数的原料：氧化锰、氧化铁、氧化铜的混合物2-8份；氧化钙和氧化镁的混合物18-25份。

具体来说：

所述纳米二氧化钛20份；氧化锰、氧化铁、氧化铜的混合物2份；稀土成分3份；聚羧酸盐1份；硝酸盐20份；氧化钙和氧化镁的混合物18份。

或者所述纳米二氧化钛55份；氧化锰、氧化铁、氧化铜的混合物8份；稀土成分15份；聚羧酸盐3份；硝酸盐30份；氧化钙和氧化镁的混合物25份。

或者所述纳米二氧化钛25份；氧化锰、氧化铁、氧化铜的混合物5份；稀土成分6份；聚羧酸盐2份；硝酸盐25份；氧化钙和氧化镁的混合物20份。

或者所述纳米二氧化钛35份；氧化锰、氧化铁、氧化铜的混合物6份；稀土成分13份；聚羧酸盐2.5份；硝酸盐28份；氧化钙和氧化镁的混合物20份。

或者所述纳米二氧化钛45份；氧化锰、氧化铁、氧化铜的混合物7份；稀土成分10份；聚羧酸盐2份；硝酸盐24份；氧化钙和氧化镁的混合物19份。

所述稀土成分是稀土和铝矾土的混合物，硝酸盐是硝酸钾和硝酸钡的混合物。

所述重量份数的各原料用去离子水作溶剂制成水分散溶液，浓度介于10-35％之间。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明所述技术方案中纳米二氧化钛具有大的比表面积，表面原子数、表面能和表面张力，随着粒径的下降急剧增加，小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等导致纳米微粒的热、磁、光、敏感特性和表面稳定性等不同于常规粒子。由于二氧化钛电子结构所具有的特点，使其受高热强光时生成化学活泼性很强的超氧化物阴离子自由基和自由氢氧基，分解有机物，达到切割、降解有机物大分子链、分子团为小分子的作用。在煤燃烧过程中，利用炉膛中火焰的热度和强光使纳米二氧化钛产生强催化，促进燃烧过程中碳环化学键的破坏，加快长链和大分子有机物裂解速度，促使碳分子氧化反应时的活化能降低、耗氧量下降，节省燃烧过程中需要消耗在破坏碳环化学键所消耗的能量(内耗)，同时纳米二氧化钛增加煤炭分子结构的透气性，在煤炭表面形成富氧膜，使其更加稳定、充分地燃烧，从而达到节煤、提高热效率，有效控制炉膛温度(持续工作中的炉膛温度一般情况下为1300-1400度，加入添加剂后的温度降低到800-900度)有效降低炉膛热耗散，达到大幅度节煤的效果。纳米二氧化钛在氧化铁、氧化铜等催化剂的作用下，能达到和保持最大化的化学活性，因其在参与燃烧的过程中自身并不消减，故能在较微小的添加量的情况下，在催化燃烧的的过程中保持优异的性能。另外纳米二氧化钛与配方中的其他金属催化剂和氧化钙氧化镁的综合作用能将大量氮、硫氧化物固化下来。氮、硫氧化物完全氧化后就容易和炉渣中的金属离子形成性质稳定、对环境无害的硝酸盐和硫酸盐，能大幅度降低烟气中的二氧化硫、氮氧化物的含量。

本发明具有节省燃煤、减少排放等多重效果，并最终体现在用户生产成本实实在在的大幅降低。本发明为液体水剂，产品本身性状稳定、不燃不爆、不挥发、无腐蚀，不会对锅炉窑炉等燃烧器造成任何不利影响。本发明使用方便，在安装一套专用的添加装置外，无需停炉改造和改动任何设备。在大型燃煤锅炉和窑炉上使用，在供煤链机上安装专用加入装置均匀混入原煤即可，一般在原煤入磨机前加入添加剂，添加量按原煤用量的1‰加入即可。经过多家水泥厂各类型窑炉的实际应用，所述节煤添加剂在水泥窑炉上的实际节煤率为6-25％，二氧化硫排放降低15-65％，氮氧化物排放20-60％。本发明从煤炭燃烧本质入手，对燃煤的燃烧过程进行催化干预，借助特殊基团离子的催化作用，改变煤炭燃烧过程中的分子结构，活化分子间作用力，从而改变煤炭燃烧过程本身来实现其卓越的效果。其作用主要表现在降低煤炭燃烧的活化能、降低煤炭起燃温度、缩短煤炭在锅炉内的燃烧时间等独特性能，通过降低煤炭起燃温度，降低燃煤内耗和促进煤炭的完全燃烧，从而实现增加热值降低能耗。在煤炭的燃烧过程中加入所述节煤添加剂，配方中的纳米二氧化钛的强催化作用，促进了煤炭大分子碳链的裂解速度，提高了游离氢离子的活性，能生成更多小分子量的碳氢化合物，间接提高了煤炭的含氢量和高低位热值。此外，添加剂中的部分离子---稀土元素在燃烧反应过程中生成氧化物，此类氧化物对煤炭燃烧也具有显著的催化作用，煤炭燃烧的反应速度被加快，燃烧放热更集中，又进一步降低了煤炭的燃烧内耗。由于着火点降低，煤炭在窑炉中的燃烧时间缩短，煤炭的完全燃烧更加充分，不完全燃烧耗损减少，从而大幅降低煤灰中的含碳量和烟气中的碳化合物含量，进而达到整体提高煤炭燃烧热值和从根本上实现节能减排的目的。另外，所述节煤添加剂中含有固硫剂和特殊活性剂即氧化钙、氧化镁和纳米二氧化钛及金属催化剂，能吸收和固化燃烧过程生成的二氧化硫，从而解决窑炉无法使用低品位高硫煤的问题。

本发明克服了通用节煤剂或脱硫脱硝产品的通病，通过所述配方设计，使产品的性状稳定，客户使用后的节煤效果稳定，固硫脱硝效果也较稳定，并且使用方便、设备简单、成本低。

本发明适用于各种燃煤锅炉、水煤浆锅炉、水泥窑炉，其使用方便，价格便宜，节煤、固硫、脱硝效果好，节能减排效果显著，能消除部分烟尘，不产生二次污染，运行成本低，这对减轻城市大气污染和节约能源将起积极作用。

本发明采用的原料均为常规化工原料，产品为水溶液，不燃不爆，无腐蚀性，生产混配和运输安全方便。

具体实施方式

本发明煤炭节煤固硫脱硝添加剂，其特征在于所述煤炭节煤固硫脱硝添加剂按下列重量份数的原料组成：纳米二氧化钛20-55份；氧化锰、氧化铁、氧化铜的混合物2-8份；稀土成分3-15份；聚羧酸盐1-3份；硝酸盐20-30份；氧化钙和氧化镁的混合物18-25份。

实施例1：纳米二氧化钛20份；氧化锰、氧化铁、氧化铜的混合物2份；稀土成分3份；聚羧酸盐1份；硝酸盐20份；氧化钙和氧化镁的混合物18份。

实施例2：纳米二氧化钛55份；氧化锰、氧化铁、氧化铜的混合物8份；稀土成分15份；聚羧酸盐3份；硝酸盐30份；氧化钙和氧化镁的混合物25份。

实施例3：纳米二氧化钛25份；氧化锰、氧化铁、氧化铜的混合物5份；稀土成分6份；聚羧酸盐2份；硝酸盐25份；氧化钙和氧化镁的混合物20份。

实施例4：纳米二氧化钛35份；氧化锰、氧化铁、氧化铜的混合物6份；稀土成分13份；聚羧酸盐2.5份；硝酸盐28份；氧化钙和氧化镁的混合物20份。

实施例5：纳米二氧化钛45份；氧化锰、氧化铁、氧化铜的混合物7份；稀土成分10份；聚羧酸盐2份；硝酸盐24份；氧化钙和氧化镁的混合物19份。

其中稀土成分是稀土和铝矾土的混合物，硝酸盐是硝酸钾和硝酸钡的混合物。

制作与使用方法：以上组分按上述的比例准备好，然后用去离子水作溶剂制成水分散溶液，浓度介于10-35％之间。使用时直接将其均匀喷洒于煤炭表面，利用搅拌机或磨粉机充分搅拌混匀即可。

Claims

1.一种煤炭节煤固硫脱硝添加剂，其特征在于所述煤炭节煤固硫脱硝添加剂按下列重量份数的原料组成：纳米二氧化钛20-55份；稀土成分3-15份；聚羧酸盐1-3份；硝酸盐20-30份。

2.根据权利要求1所述的煤炭节煤固硫脱硝添加剂，其特征在于所述煤炭节煤固硫脱硝添加剂还包括下列重量份数的原料：氧化锰、氧化铁、氧化铜的混合物2-8份；氧化钙和氧化镁的混合物18-25份。

3.根据权利要求2所述的煤炭节煤固硫脱硝添加剂，其特征在于：所述纳米二氧化钛20份；氧化锰、氧化铁、氧化铜的混合物2份；稀土成分3份；聚羧酸盐1份；硝酸盐20份；氧化钙和氧化镁的混合物18份。

4.根据权利要求2所述的煤炭节煤固硫脱硝添加剂，其特征在于：所述纳米二氧化钛55份；氧化锰、氧化铁、氧化铜的混合物8份；稀土成分15份；聚羧酸盐3份；硝酸盐30份；氧化钙和氧化镁的混合物25份。

5.根据权利要求2所述的煤炭节煤固硫脱硝添加剂，其特征在于：所述纳米二氧化钛25份；氧化锰、氧化铁、氧化铜的混合物5份；稀土成分6份；聚羧酸盐2份；硝酸盐25份；氧化钙和氧化镁的混合物20份。

6.根据权利要求2所述的煤炭节煤固硫脱硝添加剂，其特征在于：所述纳米二氧化钛35份；氧化锰、氧化铁、氧化铜的混合物6份；稀土成分13份；聚羧酸盐2.5份；硝酸盐28份；氧化钙和氧化镁的混合物20份。

7.根据权利要求2所述的煤炭节煤固硫脱硝添加剂，其特征在于：所述纳米二氧化钛45份；氧化锰、氧化铁、氧化铜的混合物7份；稀土成分10份；聚羧酸盐2份；硝酸盐24份；氧化钙和氧化镁的混合物19份。

8.根据权利要求1所述的煤炭节煤固硫脱硝添加剂，其特征在于：所述稀土成分是稀土和铝矾土的混合物，硝酸盐是硝酸钾和硝酸钡的混合物。

9.根据权利要求1或2所述的煤炭节煤固硫脱硝添加剂，其特征在于：所述重量份数的各原料用去离子水作溶剂制成水分散溶液，浓度介于10-35％之间。