CN102827665A - 节煤脱硫助燃剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节煤脱硫助燃剂及其制备方法，解决了现有节煤脱硫助燃剂成本高、助燃效果有待提高的问题。制备方法包括将成分质量比为钢渣12%～25%，脱硫渣35%～46%，冷轧氧化铁渣38%～45%的原料混合均匀、粉碎磨细至粒径为1mm以下；然后向均匀混合磨细的粉末中加入酸性溶液进行酸化搅拌，pH值到4～4.5，使粉末中可溶物溶解，加入碱性溶液调节pH值到5～6过滤，取过滤后的液体即为节煤脱硫助燃剂。本发明助燃剂由上述方法制得，具有工艺简单、成本低、节煤脱硫助燃效果好的优点。

Description

节煤脱硫助燃剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种助燃剂，具体的说是一种节煤脱硫助燃剂及其制备方法。

背景技术

能源是国民经济建设的基础，目前我国能源供需矛盾尖锐，能源利用效率低。以煤为主的能源结构、传统的用煤方式、低水平燃烧效率同时直接导致了我国严重的燃煤型大气污染。燃煤污染成为大气环境中二氧化硫、氮氧化物、烟尘的主要来源。鉴于当前国家能源、环境形势面临的严峻现实，国家已将节能和环保问题上升为国策，在国家“十二五”规划中继续对降低GDP能耗、二氧化硫减排提出了指令性要求。由于我国这种以煤炭为主的能源结构格局在一段时间内难以改变，因此，研究并应用适合我国国情的各种清洁煤技术，提高煤炭利用效率，降低二氧化硫等有害气体及烟尘的排放，将成为国家实现能源可持续发展战略、解决大气环境污染的有效措施之一。

除了改进燃烧设备和工艺外，节煤助燃剂也被公认为是实现煤高效洁净燃烧的有效措施之一。助燃剂能有效提高煤的活性，降低煤粉着火温度，促进煤粉的燃烧，提高煤粉燃尽度和发热强度，同时，还有优良的脱硫作用，减少污染物的排放，从节能和环保的角度而言，都具有十分重要的现实意义。

助燃剂的研究引起了国内外研究者的广泛关注，进行了大量的理论和试验研究，并且有少数燃煤催化剂走向市场，但是，并没有受到广泛的欢迎，究其原因，主要是由于助燃剂原料成本太高、价格昂贵、节煤不省钱。因此，助燃剂的发展在兼顾效果的同时，应进一步寻找廉价的原料，特别是工业废弃物。试验证明，许多废弃物具有明显的催化燃烧作用，且具有环境保护的效能，但是工业废料中除了可应用的成分外，还可能含有影响助燃效果的成份，应用作为助燃剂往往为单一成份，助燃效果不佳，或者需要人工添加其它成份以弥补其不足。如何选择一种合适的成份及配比，尽可能多的使用工业废料，减少工人添加成份，降低成本是目前研究人员极需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺简单、成本低、节煤脱硫助燃效果好的节煤脱硫助燃剂的制备方法。

本发明还提供一种由上述制备方法制得的节煤脱硫助燃剂。

本发明方法将成分质量比为钢渣12%～25%，脱硫渣35%～46%，冷轧氧化铁渣38%～45%的原料混合均匀、粉碎磨细至粒径为1mm以下；然后向均匀混合磨细的粉末中加入酸性溶液进行酸化搅拌，pH值到4～4.5，使粉末中可溶物溶解，加入碱性溶液调节pH值到5～6过滤，取过滤后的液体即为节煤脱硫助燃剂（简称助燃剂）。

所述各组分含有的有效成分在该组分中的质量百分比含量为：

钢渣中，Al₂O₃为10%～15%，CaO为40%～50%，Fe₂O₃为5%～10%，余量为杂质；

脱硫渣中，Na₂O为1%～5%，CaO为20%～30%，MnO为1%～2%，Fe₂O₃为35%～45%，余量为杂质；

冷轧氧化铁渣中，Fe₂O₃为85%～96%，，余量为杂质。

所述酸性溶液为盐酸溶液，优选质量百分数为30%的盐酸溶液；碱性溶液为氢氧化钠溶液，优选质量分百数30%的氢氧化钠溶液。

所述酸化搅拌时间为4-6分钟，搅拌速度为50-70转/分钟。

本发明节煤脱硫助燃剂，上述制备方法制得。

本发明煤脱硫助燃剂的原料全部采用钢铁行业中的工业废料，这三种成份各有特点，有效成份含量高、杂质对助燃影响小。钢渣中主要含有CaO和Fe₂O₃，脱硫渣中主要含有Na₂O，CaO、MnO、Fe₂O₃，冷轧氧化铁渣中含有Fe₂O₃， CaO具有吸附脱硫作用，Na₂O具有催化助燃的作用，MnO具有强氧化助燃的作用，这几种成份在盐酸溶液的作用下，基本转化为氯化物，其催化作用增强，同时，形成的氯化钠，既起到了助燃催化剂，又起到了膨松剂的作用。在高温下，氯化钠使煤颗粒的内部热压超过外部热压，发生裂变，提高比表面积，增加供氧面，使煤完全燃烧；同时，在加热到800℃以上时熔化分解为钠和氯，钠和氯具有助燃和催化作用。因此，所制的液体催化剂中各种化合物共同作用，在燃煤燃烧过程中，为煤提供并传递二次供氧，使燃煤表面活性增大、易燃烧，并能起到固硫、除污作用。为了达到最佳的脱硫助燃效果，这几种成份在助燃剂中的比例也应严格控制。

进一步的，作为固态助燃剂为了达到期望的助燃效果，其颗料度要求极细（通常为200目以下），而作为工业废料的钢渣不同于普通助燃剂，其具有强度大、难以粉碎磨细至要求颗粒度、固态下催化活性低的问题，据此发明人考虑先将原料初步磨细至1mm以下，提高比表面积，以有利于后序酸化步骤的溶解（无需磨至现有粉末助燃剂要求的颗粒度），然后通过加盐酸酸化处理，可将原料中可溶成份即有利于助燃的成份溶入溶剂中，然后再调节pH值过滤，使不溶物析出，即将原料中大部分不利于助燃的物质（滤渣）分离出来。另一方面，以液态形式存在助燃剂加入煤中分散性好，催化活性高、大大提高了喷洒和助燃效果，解决了钢铁工业废渣在作为助燃剂利用时存在着颗粒大、难以粉碎，且催化活性低的问题。

使用时，可将该液态助燃剂与水按照1:2～1:4的质量比进行混合搅拌得到混合液，然后将混合液以原煤质量1～5‰的比例加入原煤中即可。

有益效果：

1）、本发明工艺简单，生产成本及设备投资低，经济效益高，易于推广；

2）、煤种适应性好，还可适应于多种锅炉和其它燃煤设备；

3）、本发明使用的助燃剂添加量少，不会对锅炉带来损害；

4）、本发明助燃剂为液体剂型，使用方便、分散均匀；

5）、本发明的助燃剂的原料为钢铁工业废弃物，大大降低了原料采购成本，节能环保；

6）、具有节煤同时，还能减少污染物排放，较现有助燃剂节煤5%～10%，SO₂减少6%～20%。

具体实施方式

各成份中的有效成份含量为（质量百分数），

钢渣中，Al₂O₃为10%～15%，CaO为40%～50%，Fe₂O₃为5%～10%，余量为杂质；

脱硫渣中，Na₂O为1%～5%，CaO为20%～30%，MnO为1%～2%，Fe₂O₃为35%～45%，余量为杂质；

冷轧氧化铁渣中，Fe₂O₃为85%～96%，，余量为杂质。

上述成分均采自武汉钢铁（集团）公司：

实施例1

原料：钢渣25%，脱硫渣35%，冷轧氧化铁渣40%

方法：

将上述原料按比例混合均匀、粉碎磨细至粒径为1mm以下；然后向均匀混合磨细的粉末中加入的30%质量百分数的盐酸溶液进行酸化搅拌，调节pH值为4，使粉末中可溶物溶解，酸化搅拌时间为5分钟，搅拌速度为60转/分钟，然后用质量百分数30%的NaOH溶液调节pH值到6后过滤，取过滤后的液体即得节煤脱硫助燃剂1。

实施例2

原料：钢渣12%，脱硫渣46%，冷轧氧化铁渣42%

方法：

将上述原料按比例混合均匀、粉碎磨细至粒径为1mm以下；然后向均匀混合磨细的粉末中加入的30%质量百分数盐酸酸化搅拌，使粉末中可溶物溶解，调节pH值为4.5，，酸化搅拌时间为4分钟，搅拌速度为70转/分钟，然后用质量百分数20%的NaOH溶液调节pH值到5后过滤，取过滤后的液体即得节煤脱硫助燃剂2。

实施例3

原料：钢渣15%，脱硫渣40%，冷轧氧化铁渣45%

方法：

将上述原料按比例混合均匀、粉碎磨细至粒径为1mm以下；然后向均匀混合磨细的粉末中加入的30%质量百分数盐酸酸化搅拌，调节pH值为4，酸化搅拌时间为6分钟，搅拌速度为50转/分钟，然后用质量百分数20%的NaOH溶液调节pH值到5后过滤，取过滤后的液体即得节煤脱硫助燃剂3。

实施例4

原料：钢渣22%，脱硫渣40%，冷轧氧化铁渣38%

方法：

将上述原料按比例混合均匀、粉碎磨细至粒径为1mm以下；然后向均匀混合磨细的粉末中加入的30%质量百分数盐酸酸化搅拌，调节pH值为4.5，酸化搅拌时间为5分钟，搅拌速度为60转/分钟，然后用质量百分数25%的NaOH溶液调节pH值到5后过滤，取过滤后的液体即得节煤脱硫助燃剂4。

配制方法：

将助燃剂1-4分别和水按照助燃剂：水为1:2～4的质量比进行混合、搅拌得到混合液1-4。向四份原煤中分别加入原煤质量4‰、2‰、1%和5‰混合液1-4，得到掺有助燃剂的原煤1-4。

比较例：

比较助燃剂成份（质量比）： NaClO₄：MnO₂：NaCl：废渣=1:1:1:7，其中废渣=2份钢渣+1份冷轧氧化铁渣，颗粒度为200目。添加方法为：将比较助燃剂以原煤质量比为0.5‰加入原煤中，得到比较原煤1。

将添加有混合液1-4的原煤1-4与添加有比较助燃剂的比较原煤1以及未添加助燃剂的原煤在实验室小型流化床以及热重分析仪上进行燃烧实验，结果如下表：

表1煤燃烧着火温度与烟气中气体含量的平均值

项目	T/℃	NOx/ppm	CO/ppm	CO2/%	O2/%	SO2/ppm
							原煤	614	267	470	9.85	6	312
比较原煤1	611.4	255	459	9.95	6	306
							原煤1	606.2	187	205	11.27	6	301
原煤2	608.8	177	261	11.28	6	268
							原煤3	600.6	177	282	11.27	6	237
原煤4	599.9	174	178	11.67	6	297

通过表1可以看出，本发明制得的液体型节煤脱硫助燃剂比固体粉末型能有效降低着火温度，提高燃烧速度，降低烟气中CO的排放量，促进煤粉的完全燃烧。同时，本发明也能有效降低烟气中二氧化硫，氮氧化物的排放量，减少对环境的污染。

Claims (5)

1.一种节煤脱硫助燃剂的制备方法，其特征在于，将成分质量比为钢渣12%～25%，脱硫渣35%～46%，冷轧氧化铁渣38%～45%的原料混合均匀、粉碎磨细至粒径为1mm以下；然后向均匀混合磨细的粉末中加入酸性溶液进行酸化搅拌，pH值到4～4.5，使粉末中可溶物溶解，加入碱性溶液调节pH值到5～6过滤，取过滤后的液体即为节煤脱硫助燃剂。

2.如权利要求1所述的节煤脱硫助燃剂的制备方法，其特征在于，所述各组分含有的有效成分在该组分中的质量百分比含量为：

钢渣中，Al₂O₃为10%～15%，CaO为40%～50%，Fe₂O₃为5%～10%，余量为杂质；

脱硫渣中，Na₂O为1%～5%，CaO为20%～30%，MnO为1%～2%，Fe₂O₃为35%～45%，余量为杂质；

冷轧氧化铁渣中，Fe₂O₃为85%～96%，，余量为杂质。

3.如权利要求1或2所述的节煤脱硫助燃剂的制备方法，其特征在于，所述酸性溶液为盐酸溶液，碱性溶液为氢氧化钠溶液。

4.如权利要求1或2所述的节煤脱硫助燃剂的制备方法，其特征在于，所述酸化搅拌时间为4-6分钟，搅拌速度为50-70转/分钟。

5.一种节煤脱硫助燃剂，其特征在于，由权利要求1-4任一项所述的制备方法制得。