CN103289775A

CN103289775A - 甘蔗糖厂燃煤锅炉再燃脱硝的燃料组合物

Info

Publication number: CN103289775A
Application number: CN2013102682903A
Authority: CN
Inventors: 黄福川; 覃克; 卢朝霞; 莫宇飞; 梁景; 粟满荣; 唐兴中; 蓝明新; 肖友程; 李胜; 梁慧; 唐彩珍; 田宗义; 李宏君; 赵钟兴; 唐丹葵; 刘琨; 黄孝平
Original assignee: Guangxi University
Current assignee: Guangxi University
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2033-06-28
Also published as: CN103289775B

Abstract

一种甘蔗糖厂燃煤锅炉再燃脱硝的燃料组合物，再燃脱硝燃料的原料及质量比为：废轮胎颗粒50%～60%，甘蔗渣40%～45%，碳酸钠饱和溶液0.5%～1.5%，尿素饱和溶液0.8%～1.5%，碳酸钙粉末2%。制备方法是先后将废轮胎颗粒、甘蔗渣投入滚筒式搅拌机内搅拌，在搅拌中喷入饱和碳酸钠溶液和尿素饱和溶液；经搅拌后再投入碳酸钙粉末，再搅拌后存放4～8h即可出料使用。本发明的甘蔗糖厂燃煤锅炉再燃脱硝的燃料组合物，使资源得到合理利用、减少燃煤锅炉排放氮氧化合物(NO_x)和二氧化硫等大气污染物，其总效率可达60～67%。满足节能减排、低碳的要求。

Description

甘蔗糖厂燃煤锅炉再燃脱硝的燃料组合物

技术领域

本发明涉及一种甘蔗糖厂燃煤锅炉再燃脱硝的燃料组合物。

背景技术

我国是全球最大的煤炭生产和消费国，占全球煤炭产量的25%以上。在我国的能源构成中，煤炭占我国一次能源消费量的75%，远远高于全球平均27%的水平。而这种以煤炭为主要一次能源的基本国情，决定了燃煤是主要的污染源之一。燃煤所释放的二氧化碳占全国二氧化碳排放量的87%，所释放的氮氧化物占全国氮氧化物排放量的67%，所释放的烟尘占全国烟尘排放量的60%。

氮氧化物有NO、NO₂、N₂O、N₂O₃、N₂O₄、N₂O₅等，主要来源于矿物燃料（如石油、煤、天然气等）与空气在高温燃烧时产生的。但在燃烧过程中，生成的主要是NO和NO₂，通常将这两种氮的氧化物称NO_x。在通常的燃烧温度下，燃煤生成的NO_x中，NO占90%以上，NO₂约占5～10%，而N₂O仅占1%左右。NO排入大气后逐渐与大气中的氧或臭氧结合生成NO₂。

在煤燃烧过程中，生成NO_x的途经通常有：

1.热力型NO_x（Thermed NO_x）,它是空气中的氮气在高温下氧化生成的NO_x，约占总NO_x排放量的20%左右。影响热力型NO_x生成的主要原因是温度、氧浓度以及在高温区停留时间。

2.燃料型NO_x(Fuel NO_x）,它是燃料中含有的氮化合物，在燃烧过程中热分解，又接着氧化生成氮氧化物(NO_x）。煤燃烧时，约75%～90%的NO_x是燃料型NO_x。因此，燃料型NO_x是燃烧时产生的NO_x主要来源。

3.快速型NO_x（Prompt NO_x）,它是燃料燃烧时，产生的烃（Chi）等粉末，燃烧空气中的N₂分子而生成CN、HCN，然后HCN等被氧化成NO_x。研究表明：快速型NO_x对温度的依赖性很强。通常，对不含氮的碳氢燃料在较低温度燃烧时，才重点考虑。

我国是仅次于巴西和印度的世界第三大甘蔗种植大国。甘蔗作为主要糖料经济作物，在国民经济中占有重要地位。甘蔗渣是糖厂的最大一部分副产品，大约占甘蔗总重的24～27%(其中含有水分50%)，蔗渣来源集中、产量大，是取之不尽用之不竭的生物质再生性原料。对湿蔗渣成分进行了近似分析，以质量计，固定炭、挥发物、水分、灰分分别为：8.5%、42.5%、47%、2.0%。蔗渣作为锅炉燃料，这是最简单、最古老的方法，而且目前仍然普遍使用。虽然蔗渣作为燃料并不是最经济的利用途径，但这样做最突出的优点是甘蔗渣燃烧无二氧化硫的排放，仅利用除尘器就可以使其烟气达到排放标准，从而降低排放治理的费用。

煤在燃烧过程产生的主要是燃料型NO_x。而控制燃料型NO_x的方法通常有两种：

1.通过改变煤或其它燃料的燃烧条件，减少燃料型NO_x生产量，在燃烧过程中除去NO_x；具体技术包括：燃料分级燃烧（即再燃），空气分级燃烧，以及采用可降低NO_x的各种类型的燃烧器。

2.对燃烧后生成的NO_x，在烟气进入大气之前加以脱除；即烟气脱硝技术，它包含干法、半干法和湿法三种类型；而干法又包括选择性催化还原法（SCR）和选择性非催化还原法（SNCR）以及电子束辐照烟气脱硫脱硝法等烟气脱硝技术。SCR烟气脱硝技术脱硝效率高，且快，但需要消耗大量的氨（NH₃）、催化剂等，而且需要有关设备，投资高，运行费用大。同样SNCR法也需要另外设置相应设备，投资高，运行费用较高。

再燃技术不仅是一种投资、运行费用相对较低、而且是较为行之有效的在锅炉内燃烧过程中脱硝的技术。当操作条件合理时，可以取得较好的脱硫脱硝的效果。它的特点是：把部分燃料在锅炉的主燃区下游送入燃烧器中，主燃区燃烧产生的NO_x，在再燃区富含燃料的条件下，被再燃燃料的挥发物（主要是甲烷、乙烯，乙烷还原性较差）还原为N₂。

然而还有其它再燃燃料包括天然气、褐煤、烟煤以及其它生物质燃料和生物质气体。从全球而言，再燃技术所采用的再燃燃料主要是天然气和低价煤粉。天然气再燃脱硝效果良好，容易操作控制，但综合投资和价格因素相对较高；低价煤（含烟煤、褐煤）具有较高的挥发度，所以再燃燃料的脱硝效果好于天然气。但这类低价煤通常含硫，作为再燃燃料时，会增加二氧化硫的产生。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种减少燃煤锅炉排放氮氧化合物(NO_x)、二氧化硫等大气污染物、节能减排、低碳的甘蔗糖厂燃煤锅炉再燃脱硝的燃料组合物。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

再燃脱硝燃料组合物的原料及质量百分比是：

废轮胎颗粒50%～60%，甘蔗渣40%～45%，碳酸钠饱和溶液0.5%～1.5%，

尿素饱和溶液0.8%～1.5%，碳酸钙粉末2%。

废轮胎颗粒是50～80目筛的筛下物。

燃煤锅炉再燃脱硝燃料组合物的制备方法：废轮胎颗粒投入滚筒式搅拌机内（搅拌速度30～60n/min、时间8～15分钟），然后将甘蔗渣打散投入搅拌机内，在搅拌过程中，喷入饱和碳酸钠溶液和尿素饱和溶液；经过10min搅拌后，再投入过100目筛的碳酸钙粉末，搅拌20～30min，存放时间4～8h，即可出料使用。

本发明的甘蔗糖厂燃煤锅炉再燃脱硝的燃料组合物，使资源得到合理利用、减少燃煤锅炉排放氮氧化合物(NO_x)和二氧化硫等大气污染物，其总效率可达60～67%。满足节能减排、低碳的要求。

具体实施方式

在甘蔗制糖的糖厂中，甘蔗渣是数量最大的副产品。甘蔗渣的成分近似值为质量比固定碳8.5%，挥发粉42.5%，灰分2.0%，水分47%；甘蔗渣为全纤维类58.01%，木质素19.76%，多缩式糖20.13%，水分2.1%。由于多种原因，绝大部分的蔗渣都被作为锅炉燃料使用。

本发明针对我国严格的环保节能减排要求，减少氮氧化合物(NO_x）和SO₂的排放，采用废轮胎和甘蔗渣作为主燃料，通过采用人工神经网络法和遗传算法来确定再燃脱硝的燃料配方及燃烧的各种条件。首先将废轮胎粉碎成颗粒状（50～80目），按质量比50%～60%投料进搅拌机（滚筒式）。其次将甘蔗糖厂处理后的甘蔗渣（压块状）破碎成100目，按质量比40%～45%也投入搅拌机（滚筒式）。然后喷入质量比0.5%～1.5%的碳酸钠饱和溶液和0.8%～1.5%的饱和尿素溶液，边搅拌边喷入。最后投入过100目筛的碳酸钙粉末2%，继续搅拌20～30min，存放时间4～8h，即可成为混合燃料。其可减少60～67%燃煤过程中生成的氮氧化合物（NO_x）排放，同时也可减少20～25%二氧化硫的排放。

燃煤锅炉再燃脱硝的工艺参数，再燃段温度900～1100℃,停留时间0.30～0.55秒，过量空气系数为0.7～0.85；燃尽段温度800～1000℃，再燃过量空气系数为0.8～1.3。

下面结合实施例进一步详述本发明的技术方案，本发明的保护范围不局限于下述的具体实施方式。

实施例1

桂中某糖业集团首先将质量比55%颗粒状的废轮胎（50～80目）和42%的甘蔗渣（来源糖厂自身生产蔗糖的副产品）投入（搅拌速度40n/min、时间10分钟）滚筒式搅拌机内；再边搅拌边喷入质量比1%的碳酸钠饱和溶液和1%的饱和尿素溶液，最后投入过100-200目的碳酸钙粉末2%，搅拌10min，存放时间8h，制得混合燃料。将该混合燃料送入燃煤锅炉中燃烧，结果减少了61%燃煤过程中生成的氮氧化合物（NO_x）排放，同时也减少20%二氧化硫的排放。

实施例2

南宁某糖业集团首先将质量比50%颗粒状的废轮胎（50～80目）和45%的甘蔗渣（来源糖厂自身生产蔗糖的副产品）投入滚筒式搅拌机内（搅拌速度60n/min、时间12分钟）；再边搅拌边喷入1.5%的碳酸钠饱和溶液和1.5%的饱和尿素溶液，搅拌后再投入过100-200目筛的碳酸钙粉末2%，搅拌15min，存放时间6h，制得混合燃料。将该混合燃料送入燃煤锅炉中燃烧，结果减少了64%燃煤过程中生成的氮氧化合物（NO_x）排放，同时也减少25%二氧化硫的排放。

实施例3

崇左某糖厂首先将质量比60%颗粒状的废轮胎（50～80目）和45%的甘蔗渣（来源糖厂自身生产蔗糖的副产品）投入滚筒式搅拌机内（搅拌速度40n/min、时间15分钟）；再边搅拌边喷入0.8%的碳酸钠饱和溶液和1.2%的饱和尿素溶液，搅拌后再投入过100-200目筛的碳酸钙粉末2%，搅拌20min，存放时间7h，制得混合燃料。将该混合燃料送入燃煤锅炉中燃烧，结果减少了67%燃煤过程中生成的氮氧化合物（NO_x）排放，同时也减少25%二氧化硫的排放。

Claims

1.一种甘蔗糖厂燃煤锅炉再燃脱硝的燃料组合物，其特征是再燃脱硝燃料的原料及质量比是：

尿素饱和溶液0.8%～1.5%，碳酸钙粉末2%。

2.如权利要求1所述的甘蔗糖厂燃煤锅炉再燃脱硝的燃料组合物，其特征是废轮胎颗粒是50～80目筛的筛下物。

3.如权利要求1所述的甘蔗糖厂燃煤锅炉再燃脱硝的燃料组合物的制备方法，其特征是将废轮胎颗粒投入滚筒式搅拌机内搅拌，搅拌速度30～60n/min、时间10～15分钟，然后将甘蔗渣打散投入搅拌机内，在搅拌过程中，喷入饱和碳酸钠溶液和尿素饱和溶液；经过10min搅拌后，再投入过100目筛的碳酸钙粉末，搅拌20～30min，存放时间4～8h，即可出料使用。