CN106833803A - 一种用于生产水泥熟料的助燃固硫剂 - Google Patents

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Abstract

本发明属于节能环保技术领域，公开了一种用于生产水泥熟料的助燃固硫剂，是由以下重量百分数的原料组成：木质素磺酸钙2％～5％、六铝酸盐5％～10％、补氧剂25％～40％、固硫增效剂20％～30％、分散剂1％～3％、余量为载体。本发明用于生产水泥熟料的助燃固硫剂，一方面可以提高煤的利用率，减少煤粉使用量；另一方面可使大量的硫固留在熟料中，减少二氧化硫的排放，保护环境，并可减少生产水泥时的石膏用量，节约成本。

Description

一种用于生产水泥熟料的助燃固硫剂
技术领域
本发明属于节能环保技术领域，具体涉及一种用于生产水泥熟料的助燃固硫剂。
背景技术
煤炭是我国的主要能源，在我国的耗煤行业中，水泥行业是仅次于火力发电的用煤大户。煤在水泥生产成本中约占35％～40％，水泥厂耗煤普遍存在煤炭燃烧不完全、热效率低的现象。未燃尽的煤粉落入熟料会影响熟料质量，且会使液相提前出线，造成结皮、堵塞，影响正常运行，有的未燃尽煤粉甚至会流动到排风机、收尘器处燃烧，造成设备损坏、产生安全事故。提高燃煤的燃烧效率、减少熟料生产单位煤耗一直是水泥行业技术进步的重大关键课题。具有助燃节煤作用的助燃剂在水泥生产中具有十分重要的应用价值。
煤炭燃烧产生的SO2是主要的大气污染物，可形成酸雨，污染土壤、水域，影响动植物的正常生长，破坏生态环境。2014年新颁布的《水泥工业大气污染物排放标准》对SO2、NOX等污染物的排放要求更为严格。在水泥生产过程中，石膏是必不可少的调凝剂，把燃煤中的硫用钙基吸收剂吸收并反应生成硫酸钙，不但可以减少SO2的排放，还能进一步减少水泥生产时石膏的用量，因此把燃煤中的硫固溶进水泥熟料是一种行之有效的方法。
发明内容
本发明根据上述问题，提供一种用于生产水泥熟料的助燃固硫剂，本发明由多种化合物组成，在高温下通过催化、氧化及金属离子交换来提高煤的燃烧强度，使燃煤在富氧条件下充分燃烧，并燃烧过程中生成的SO2在固硫剂、固硫增效剂的作用下生成硫酸盐类固体物质，固溶进水泥熟料中，减少水泥生产用燃煤量和排放的SO2量。为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于生产水泥熟料的助燃固硫剂，由以下重量百分数的原料组成：
木质素磺酸钙：2％～5％
六铝酸盐：5％～10％
补氧剂：25％～40％
固硫增效剂：20％～30％
分散剂：1％～3％
载体：余量
所述的六铝酸盐化学式为MAl12O19(MO·6Al2O3)，其中M表示碱金属，能够催化促进煤炭的燃烧，提高燃烧效率。
所述补氧剂由高铁酸钠和铋酸钠组成；
优选的，所述补氧剂由高铁酸钠和铋酸钠按重量比1～5:1组成。
所述固硫增效剂是由三氧化二铁和氟化钠组成；
优选的，所述固硫增效剂是由三氧化二铁和氟化钠按照重量比1～6:1组成。
所述分散剂是由氢化牛脂胺和甘油按照重量比1:1组成的。
所述载体为腐植酸钠或石英砂粉中的一种或两者的组合。
本发明中木质素磺酸钙可以防止燃煤焦结，增加反应面积，有利于通风和燃烧过程的加速。补氧剂可分解生成活泼的氧气，形成富氧氛围，同时可使煤和燃煤产生的煤渣保持蓬松多孔，增加与氧的接触面积，使燃烧更为充分。固硫增效剂中的氟化钠可吸附在生料中的CaCO3上，随CaCO3分解进入到CaO晶格里，导致CaO晶格扭曲变形，CaO晶格重排，形成利于固硫反应的多孔结构。固硫增效剂中的Fe2O3可作为催化剂促进煤中硫元素燃烧产生的SO2向SO3转化，提高固硫剂的利用率，降低钙硫比，提高CaSO4的生成量，减少CaSO3含量，分散剂能够增加体系的流动度，使助燃固硫组分尽快与煤粉混合，均匀燃煤固硫剂在煤粉表面的分布。
本发明助燃固硫剂应用于水泥干法窑的固硫机理，主要从高温区部分实现助燃固硫，即熟料烧成段，煤粉进入窑内直接燃烧，煤中的硫在高温下主要生成SO2，固硫增效剂Fe2O3可作为催化剂中的可以将SO2催化氧化成SO3，然后同生料中的金属离子Men+反应生成硫酸盐(MeSO4)，固定在熟料中，反应方程式如式(1)和式(2)所示：
SO3+Men+MeSO4 (2)
本发明的有益效果在于，用于生产水泥熟料的助燃固硫剂的一个作用是降低煤粉的着火点，促进煤燃烧完全，提高煤的利用率，减少煤粉使用量；另一个作用是固硫，可使大量的硫固留在熟料中，一方面减少二氧化硫的排放，保护环境，另一方面因为熟料中固留大量三氧化硫，可减少生产水泥时的石膏用量，节约成本。
具体实施方式
实施例1
一种用于生产水泥熟料的助燃固硫剂，由以下重量百分数的原料组成：木质素磺酸钙2％、六铝酸盐5％、补氧剂25％、固硫增效剂20％、分散剂1％、余量为腐植酸钠。
所述补氧剂由高铁酸钠和铋酸钠按重量比1:1组成。
所述固硫增效剂是由三氧化二铁和氟化钠按照重量比1:1组成。
所述分散剂是由氢化牛脂胺和甘油按照重量比1:1组成。
将所得助燃固硫剂按煤粉重量的万分之五均匀喷撒于煤粉表面，加入该助燃固硫剂后，测得煤的着火点降低了20℃，煅烧1吨熟料减少煤粉用量8kg，减少烟气中二氧化硫排放35％。
实施例2
一种用于生产水泥熟料的助燃固硫剂，由以下重量百分数的原料组成：木质素磺酸钙5％、六铝酸盐10％、补氧剂40％、固硫增效剂30％、分散剂3％、余量为载体。
所述补氧剂由高铁酸钠和铋酸钠按重量比5:1组成。
所述固硫增效剂是由三氧化二铁和氟化钠按照重量比6:1组成。
所述分散剂是由氢化牛脂胺和甘油按照重量比1:1组成的。
所述载体由腐植酸钠和石英砂粉按照重量比2:1组成。
将所得助燃固硫剂按煤粉重量的万分之五均匀喷撒于煤粉表面，加入该助燃固硫剂后，测得煤的着火点降低了50℃，煅烧1吨熟料减少煤粉用量12kg，减少烟气中二氧化硫排放65％。
实施例3
一种用于生产水泥熟料的助燃固硫剂，由以下重量百分数的原料组成：木质素磺酸钙3％、六铝酸盐8％、补氧剂35％、固硫增效剂26％、分散剂2％、余量为载体。
所述补氧剂由高铁酸钠和铋酸钠按重量比3:1组成。
所述固硫增效剂是由三氧化二铁和氟化钠按照重量比3:1组成。
所述分散剂是由氢化牛脂胺和甘油按照重量比1:1组成的。
所述载体由腐植酸钠和比表面积为300～500m2/kg的石英砂粉按重量比1:1组成。
将所得助燃固硫剂按煤粉重量的万分之五均匀喷撒于煤粉表面，加入该助燃固硫剂后，测得煤的着火点降低了50℃，煅烧1吨熟料减少煤粉用量11kg，减少烟气中二氧化硫排放50％。
实施例4
一种用于生产水泥熟料的助燃固硫剂，由以下重量百分数的原料组成：木质素磺酸钙4％、六铝酸盐8％、补氧剂32％、固硫增效剂26％、分散剂1.5％、余量为腐植酸钠。
将所得助燃固硫剂按煤粉重量的万分之五均匀喷撒于煤粉表面，加入该助燃固硫剂后，测得煤的着火点降低了42℃，煅烧1吨熟料减少煤粉用量10kg，减少烟气中二氧化硫排放45％。
实施例5
一种用于生产水泥熟料的助燃固硫剂，由以下重量百分数的原料组成：木质素磺酸钙3％、六铝酸盐7％、高铁酸钠18％、铋酸钠10％、三氧化铁20％、氟化钠10％、氢化牛脂胺1％、甘油1％、余量为比表面积为300～500m2/kg的石英砂粉。
将所得助燃固硫剂按煤粉重量的万分之五均匀喷撒于煤粉表面，加入该助燃固硫剂后，测得煤的着火点降低了55℃，煅烧1吨熟料减少煤粉用量11kg，减少烟气中二氧化硫排放60％。
相对于上述具体实施例，发明人进行了一系列对比试验，从下述对比例中可以明显看到本发明的有益效果，使之在高温下通过催化、氧化及金属离子交换实现最佳的效果，显著提高煤的燃烧强度，并使燃烧过程中生成的SO2尽可能转化为硫酸盐类固体物质，固溶进水泥熟料中。
对比例1
一种用于生产水泥熟料的助燃固硫剂，由以下重量百分数的原料组成：木质素磺酸钙3％、补氧剂35％、固硫增效剂26％、分散剂2％、余量为腐植酸钠。
所述补氧剂由高铁酸钠和铋酸钠按重量比3:1组成。
所述固硫增效剂是由三氧化二铁和氟化钠按照重量比3:1组成。
所述分散剂是由氢化牛脂胺和甘油按照重量比1:1组成的。
将所得助燃固硫剂按煤粉重量的万分之五均匀喷撒于煤粉表面，加入该助燃固硫剂后，测得煤的着火点降低了20℃，煅烧1吨熟料减少煤粉用量2kg，减少烟气中二氧化硫排放35％。
对比例2
一种用于生产水泥熟料的助燃固硫剂，由以下重量百分数的原料组成：木质素磺酸钙3％、六铝酸盐8％、固硫增效剂26％、分散剂2％、余量为腐植酸钠。
所述固硫增效剂是由三氧化二铁和氟化钠按照重量比3:1组成。
所述分散剂是由氢化牛脂胺和甘油按照重量比1:1组成的。
将所得助燃固硫剂按煤粉重量的万分之五均匀喷撒于煤粉表面，加入该助燃固硫剂后，测得煤的着火点降低了28℃，煅烧1吨熟料减少煤粉用量2.5kg，减少烟气中二氧化硫排放38％。
对比例3
一种用于生产水泥熟料的助燃固硫剂，由以下重量百分数的原料组成：木质素磺酸钙3％、六铝酸盐8％、补氧剂35％、分散剂2％、余量为腐植酸钠。
所述补氧剂由高铁酸钠和铋酸钠按重量比3:1组成。
所述分散剂是由氢化牛脂胺和甘油按照重量比1:1组成的。
将所得助燃固硫剂按煤粉重量的万分之五均匀喷撒于煤粉表面，加入该助燃固硫剂后，测得煤的着火点降低了35℃，煅烧1吨熟料减少煤粉用量7kg，减少烟气中二氧化硫排放10％。

Claims (10)

1.一种用于生产水泥熟料的助燃固硫剂，其特征在于，由以下重量百分数的原料组成：木质素磺酸钙2％～5％、六铝酸盐5％～10％、补氧剂25％～40％、固硫增效剂20％～30％、分散剂1％～3％、余量为载体。
2.根据权利要求1所述的用于生产水泥熟料的助燃固硫剂，其特征在于，所述六铝酸盐化学式为MAl12O19(MO·6Al2O3)，其中M表示碱金属。
3.根据权利要求1所述的用于生产水泥熟料的助燃固硫剂，其特征在于，所述补氧剂由高铁酸钠和铋酸钠组成。
4.根据权利要求3所述的用于生产水泥熟料的助燃固硫剂，其特征在于，所述补氧剂由高铁酸钠和铋酸钠按重量比1～5:1组成。
5.根据权利要求1所述的用于生产水泥熟料的助燃固硫剂，其特征在于，所述固硫增效剂是由三氧化二铁和氟化钠组成。
6.根据权利要求5所述的用于生产水泥熟料的助燃固硫剂，其特征在于，所述固硫增效剂是由三氧化二铁和氟化钠按照重量比1～6:1组成。
7.根据权利要求1所述的用于生产水泥熟料的助燃固硫剂，其特征在于，所述分散剂是由氢化牛脂胺和甘油按照重量比1:1组成的。
8.根据权利要求1所述的用于生产水泥熟料的助燃固硫剂，其特征在于，所述载体为腐植酸钠或石英砂粉中的一种。
9.根据权利要求8所述的用于生产水泥熟料的助燃固硫剂，其特征在于，所述载体为比表在300～500m2/kg之间的石英砂粉。
10.根据权利要求1所述的用于生产水泥熟料的助燃固硫剂，其特征在于，所述的助燃固硫剂应用于水泥干法窑，在高温下通过催化、氧化及金属离子交换提高煤的燃烧强度，并使燃烧过程中生成的SO2转化为硫酸盐类固体物质，固溶进水泥熟料中。
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