CN103060051A - 一种燃煤添加剂及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃煤添加剂及其使用方法，所述添加剂的成分及各成分的质量百分比是：氧化剂：3-9％；碱金属盐类物质和碱土金属盐类物质和过渡金属盐类物质：34-67％；NaVO3：0.5-2.5％；Al(NO3)3：3.5-6.5％；H2O：余量；其中，所述碱金属盐类物质和碱土金属盐类物质和过渡金属盐类物质为硝酸盐或碳酸盐或者氯酸盐。本发明提供的燃煤添加剂，同时具有助燃、固硫、脱硝、除焦等的功能，节煤率达2-10％，固硫效率在40％以上，脱硝效率在20-30％之上。
Description
技术领域
本发明涉及燃煤技术领域，特别涉及一种燃煤添加剂及其使用方法。
背景技术
燃煤添加剂是一种添加于煤中的化学药剂，一般为固体粉末或液体。燃煤添加剂用于各种燃煤设备如动力锅炉、工业锅炉、型煤设备等，主要作用有：促进煤的完全燃烧，提高煤的燃烬率；降低煤燃烧过程中的SO2生成浓度；降低煤燃烧过程中的NOX生成浓度；清除或抑制煤燃烧产生的积灰、结焦。
目前，部分燃煤添加剂具有同时助燃、固硫方面的作用，而对于降低煤燃烧过程中产生NOX气体浓度、清除或抑制煤燃烧过程中产生的积灰、结焦等方面的作用，还没有一种添加剂能够同时满足的。生产过程中往往采用在不同的阶段加入不同的添加剂，或者在气体排出后再进行净化，控制过程复杂，且处理效果差，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于克服以上缺点，提供一种助燃、固硫效果好，能有效降低NOX浓度，且能抑制燃煤燃烧过程中产生结焦的燃煤添加剂及其使用方法。
本发明的技术方案是：
一种燃煤添加剂，所述添加剂的成分及各成分的质量百分比是：
氧化剂：3-9％；
碱金属盐类物质和碱土金属盐类物质和过渡金属盐类物质：34-67％；
NaVO3：0.5-2.5％；
Al(NO3)3：3.5-6.5％；
H2O：余量；
其中，所述碱金属盐类物质和碱土金属盐类物质和过渡金属盐类物质为硝酸盐或碳酸盐或者氯酸盐。
进一步地，所述氧化剂为KMnO4和/或NH4NO3。
进一步地，所述碱金属盐类物质和碱土金属盐类物质和过渡金属盐类物质为硝酸盐。
进一步地，所述碱金属为K，所述碱土金属为Mg、Ca、Ba，所述过渡金属为Fe、Cu，所述硝酸盐物质的成分及占所述燃煤添加剂的重量百分比分别是：KNO3：8-18％，Ca(NO3)2：8-18％，Mg(NO3)2：5.5-7％，Ba(NO3)2：3.5-5.5％，Cu(NO3)2：5-10％，Fe(NO3)3：4-8.5％。
一种上述燃煤添加剂的使用方法，所述使用方法的步骤如下：
a、将上述燃煤添加剂按比例混合，搅拌，加热至40-60℃；
b、冷却后的燃煤添加剂混合物，由压缩空气喷射至炉膛内，所述压缩空气的压力为0.3-0.7MPa。
进一步地，所述燃煤添加剂的喷射方式为间歇式，所述间歇时间为2-10min，所述每次喷射时间为10-30s。
进一步地，所述添加剂的喷射点设置在燃煤设备的看火孔处。
本发明提供的燃煤添加剂及其使用方法，具有如下优点：
1、同时具有助燃、固硫、脱硝、除焦等的功能。
a、助燃方面：燃煤添加剂中过渡金属的盐类物质在高温条件下分解生成过渡金属氧化物，具有较大活性，作为煤的脱碳反应的催化剂，加快挥发分的析出，提高挥发分的产量，降低着火温度；金属氧化物作为氧的载体，通过不断还原和氧化反应，为挥发分及固定碳的燃烧提供活性氧，从而使挥发分的燃烧更为充分；且添加剂中的NaVO3在高温下分解生成具备强催化性的V2O5，能促进氧化物的氧传递反应，提高燃烧反应速率。
氧化剂，碱金属、碱土金属、过渡金属的盐类物质以及Al(NO3)3在高温条件下可分解生成活泼的氧气，氧气可以为煤燃烧提供氧量，同时，气体的产生使燃煤燃烧生成的固定碳颗粒保持蓬松多孔的状态，增大了固定碳与氧的接触面积，提高反应效率。
燃煤添加剂以水作为溶剂，各组分呈离子状态，在高温下具有较强的反应活性；且添加剂中的各成分组合，能促进煤的脱碳、裂解反应，以及挥发分和固定碳的充分燃烧，提高煤的燃烧效率，节煤2-10％。
b、固硫方面：过渡金属中Fe的盐类物质以及NaVO3在高温下分解生成Fe2O3和V2O5，具有较强催化性，能使煤燃烧过程中产生的SO2转化为SO3，SO3与添加剂中经高温分解产生的金属氧化物结合生成硫酸盐，Al(NO3)3反应生成的Al2O3与碱土金属硫酸盐结合，生成难熔盐类，煤灰中的SiO2成分可形成硅酸盐类物质，在高温条件下呈玻璃熔融状，将碱土金属生成的硫酸盐包裹，抑制其分解，从而降低SO2的生成量。
且V2O5的催化性促进煤灰中的碱性物质与SO2形成难分解的化合物，从而减少SO2生成量。经检测，本发明提供的燃煤添加剂的固硫率达40％以上。
c、脱硝方面：经高温分解生成的Fe2O3和V2O5，具有较强的催化特性，能促进煤燃烧过程中生成的固定碳及一氧化碳与NOX反应，生成N2，从而减少了NOX的排放浓度，脱硝效果好。
经检测，脱硝率可达20-30％。
d、除焦方面：添加剂中的碱金属离子、Fe离子、Al离子能促进灰分或结焦中的低熔点化合物转化为高熔点复合盐，使其在炉膛内低温处保持固态而无法粘附到水冷壁上，减少了炉壁的结焦量；添加剂中的氧化剂，碱金属盐类物质、碱土金属盐类物质、过渡金属盐类物质以及Al(NO3)3在高温条件下可分解生成氧气，增大了炉内的燃烧氧量，使固定碳燃烧充分，减少固定碳沉积量；同时，释放的气体伴有微爆作用，能够使灰分、焦层保持疏松状态，易于形成炉渣或被烟气带走，减少结焦量。
2、燃煤设备腐蚀小、环境污染小。燃煤添加剂中，碱金属、碱土金属、过渡金属的盐类物质为硝酸盐，添加剂中不含有Cl元素和C元素，使燃煤在燃烧过程中不会产生HCl气体和额外的CO2气体，从而减少了生成的HCl气体对锅炉水冷壁、过热器、再热器管道造成腐蚀，以及形成的更多的二氧化碳对空气造成的污染。燃烧过程中生成N2，对环境没有额外的影响。
3、燃煤添加剂与煤的混合均匀。添加剂以水作为溶剂，制备成液态，添加剂的分散性好，且液态添加剂在压缩空气的作用力下喷射至炉膛内，使添加剂与燃煤混合充分，提高煤的燃烧效率。
4、成本低。本发明提供的燃煤添加剂，其中的固硫成分本身会与燃烧产生的SO2发生反应，且添加剂中的催化剂能促进煤灰中的碱性物质与SO2发生反应生成难分解的化合物，因而，添加剂中固硫成分的消耗量大大降低；燃煤添加剂中的各种物质，在助燃、脱硫、脱硝、除焦的过程中相互作用，利用率高，燃煤添加剂的使用量一般为燃煤使用量的万分之二到万分之五，使用成本低。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明技术方案做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
燃煤添加剂的成分及重量百分比为(总重量为1000g)：
燃煤添加剂的使用方法步骤如下：
a、将上述燃煤添加剂按比例混合，搅拌，加热至50℃；
b、冷却后的燃煤添加剂混合物，由压缩空气喷射至炉膛内，压缩空气的压力为0.5MPa。
燃煤添加剂每秒喷射的量根据总使用量调节。燃煤添加剂溶液加热，使组合物溶解完全，且使用的添加剂的化合物在此情况下不会发生分解。
燃煤添加剂采用压缩空气喷射进炉膛，添加剂分散性好，使添加剂与煤粉混合更均匀，增加添加剂与煤粉的接触面积，添加剂的使用效果更好。
经检测，上述燃煤添加剂的使用，助燃效果好，煤的燃烧效率高，在效率为75-88％的燃煤设备上使用，可节煤约5％；固硫、脱硝效果好，固硫率达45％，脱硝率达25％，而燃煤添加剂的使用量仅为燃料量的万分之三，成本低。
实施例2
燃煤添加剂的成分及重量百分比为(总重量为1000g)：
燃煤添加剂的使用方法步骤如下：
a、将上述燃煤添加剂按比例混合，搅拌，加热至40℃；
b、冷却后的燃煤添加剂混合物，由压缩空气喷射至炉膛内，压缩空气的压力为0.6MPa。
优选地，燃煤添加剂的喷射方式为间歇式，每次间歇时间为5-10min，每次喷射时间为20-30s。因燃煤添加剂加入量少，采用间歇式喷射方法，可以较好的控制添加剂的加入过程，从而节约添加剂的使用量以及压缩空气的使用量，同时，保证添加剂与煤粉的混合均匀。
优选地，燃煤添加剂的喷射点设置在燃煤设备的看火孔处。现有技术中，燃煤添加剂的添加方式为在球磨机内与煤粉混合后进入炉膛，添加剂在球磨机内的高温环境下存在燃烧或爆炸风险，安全性能差。采用从看火孔出加入添加剂的方法，安全性能高。
经检测，上述燃煤添加剂的使用，助燃效果好，煤的燃烧效率高，在效率为65-75％的燃煤设备上使用，可节煤约10％；固硫、脱硝效果好，固硫率达40％，脱硝率达30％，燃煤添加剂的使用量为燃料量的万分之二。
实施例3
燃煤添加剂的成分及重量百分比为(总重量为1000g)：
燃煤添加剂的使用方法步骤如下：
a、将上述燃煤添加剂按比例混合，搅拌，加热至60℃；
b、冷却后的燃煤添加剂混合物，由压缩空气喷射至炉膛内，压缩空气的压力为0.7MPa。
优选地，燃煤添加剂的喷射方式为间歇式，每次间歇时间为2-5min，每次喷射时间为10-20s。
优选地，燃煤添加剂的喷射点设置在燃煤设备的看火孔处，安全性能高。
经检测，上述燃煤添加剂的使用，助燃效果好，煤的燃烧效率高，在效率为65-80％的燃煤设备上使用，可节煤约8％；固硫、脱硝效果好，固硫率达50％，脱硝率达28％，燃煤添加剂的使用量为燃料量的万分之四。
实施例4
燃煤添加剂的成分及重量百分比为(总重量为1000g)：
燃煤添加剂的使用方法步骤如下：
a、将上述燃煤添加剂按比例混合，搅拌，加热至45℃；
b、冷却后的燃煤添加剂混合物，由压缩空气喷射至炉膛内，压缩空气的压力为0.4MPa。
优选地，燃煤添加剂的喷射方式为间歇式，每次间歇时间为4-9min，每次喷射时间为15-25s。
优选地，燃煤添加剂的喷射点设置在燃煤设备的看火孔处，安全性能高。
经检测，上述燃煤添加剂的使用，助燃效果好，煤的燃烧效率高，在效率为88-92％的燃煤设备上使用，可节煤约2％；固硫、脱硝效果好，固硫率达40％，脱硝率达20％，燃煤添加剂的使用量为燃料量的万分之五。
实施例5
燃煤添加剂的成分及重量百分比为(总重量为1000g)：
燃煤添加剂的使用方法步骤如下：
a、将上述燃煤添加剂按比例混合，搅拌，加热至55℃；
b、冷却后的燃煤添加剂混合物，由压缩空气喷射至炉膛内，压缩空气的压力为0.3MPa。
优选地，燃煤添加剂的喷射方式为间歇式，每次间歇时间为2-10min，每次喷射时间为10-30s。
优选地，燃煤添加剂的喷射点设置在燃煤设备的看火孔处，安全性能高。
经检测，上述燃煤添加剂的使用，助燃效果好，煤的燃烧效率高，在效率为83-90％的燃煤设备上使用，可节煤约4％；固硫、脱硝效果好，固硫率达43％，脱硝率达22％，燃煤添加剂的使用量为燃料量的万分之三。
实施例6
燃煤添加剂的成分及重量百分比为(总重量为1000g)：
经检测，上述燃煤添加剂的使用，助燃效果好，煤的燃烧效率高，在效率为80-86％的燃煤设备上使用，可节煤约6％；固硫、脱硝效果好，固硫率达44％，脱硝率达26％，燃煤添加剂的使用量为燃料量的万分之四。
实施例7
燃煤添加剂的成分及重量百分比为(总重量为1000g)：
经检测，上述燃煤添加剂的使用，助燃效果好，煤的燃烧效率高，在效率为80-88％的燃煤设备上使用，可节煤约7％；固硫、脱硝效果好，固硫率达48％，脱硝率达24％，燃煤添加剂的使用量为燃料量的万分之五。
实施例8
燃煤添加剂的成分及重量百分比为(总重量为1000g)：
经检测，上述燃煤添加剂的使用，助燃效果好，煤的燃烧效率高，在效率为70-80的燃煤锅炉上使用，可节煤约9％；固硫、脱硝效果好，固硫率达47％，脱硝率达27％，燃煤添加剂的使用量为燃料量的万分之四。
实施例9
燃煤添加剂的成分及重量百分比为(总重量为1000g)：
经检测，上述燃煤添加剂的使用，助燃效果好，煤的燃烧效率高，在效率为75-84％的燃煤设备上使用，可节煤约7％；固硫、脱硝效果好，固硫率达46％，脱硝率达29％，燃煤添加剂的使用量为燃料量的万分之五。
实施例10
燃煤添加剂的成分及重量百分比为(总重量为1000g)：
经检测，上述燃煤添加剂的使用，助燃效果好，煤的燃烧效率高，在效率为85-89％的燃煤设备上使用，可节煤约3％；固硫、脱硝效果好，固硫率达41％，脱硝率达21％，燃煤添加剂的使用量为燃料量的万分之二。
实施例11
燃煤添加剂的成分及重量百分比为(总重量为1000g)：
经检测，上述燃煤添加剂的使用，助燃效果好，煤的燃烧效率高，在效率为80-88％的燃煤设备上使用，可节煤约4％；固硫、脱硝效果好，固硫率达42％，脱硝率达23％，燃煤添加剂的使用量为燃料量的万分之三。
Claims (7)
1.一种燃煤添加剂，其特征在于，所述添加剂的成分及各成分的质量百分比是：
氧化剂：3-9％；
碱金属盐类物质和碱土金属盐类物质和过渡金属盐类物质：34-67％；
NaVO3：0.5-2.5％；
Al(NO3)3：3.5-6.5％；
H2O：余量；
其中，所述碱金属盐类物质和碱土金属盐类物质和过渡金属盐类物质为硝酸盐或碳酸盐或者氯酸盐。
2.根据权利要求1所述的燃煤添加剂，其特征在于，所述氧化剂为KMnO4和/或NH4NO3。
3.根据权利要求1所述的燃煤添加剂，其特征在于，所述碱金属盐类物质和碱土金属盐类物质和过渡金属盐类物质为硝酸盐。
4.根据权利要求3所述的燃煤添加剂，其特征在于，所述碱金属为K，所述碱土金属为Mg、Ca、Ba，所述过渡金属为Fe、Cu，所述硝酸盐物质的成分及占所述燃煤添加剂的重量百分比分别是：KNO3：8-18％，Ca(NO3)2：8-18％，Mg(NO3)2：5.5-7％，Ba(NO3)2：3.5-5.5％，Cu(NO3)2：5-10％，Fe(NO3)3：4-8.5％。
5.一种权利要求1至4中任一项所述的燃煤添加剂的使用方法，其特征在于，所述使用方法的步骤如下：
a、将权利要求1至4中任一项所述的燃煤添加剂按比例混合，搅拌，加热至40-60℃；
b、冷却后的燃煤添加剂混合物，由压缩空气喷射至炉膛内，所述压缩空气的压力为0.3-0.7MPa。
6.根据权利要求5所述的燃煤添加剂的使用方法，其特征在于，所述燃煤添加剂的喷射方式为间歇式，所述间歇时间为2-10min，所述每次喷射时间为10-30s。
7.根据权利要求5所述的燃煤添加剂的使用方法，其特征在于，所述添加剂的喷射点设置在燃煤设备的看火孔处。
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