CN111732989A - 一种半焦燃烧脱硫脱硝添加剂以及制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种半焦燃烧脱硫脱硝添加剂，其原料包括以下重量份含量的组分：氯化铵10‑50份；氢氧化镁10‑30份；四硼酸钠1‑10份。与现有技术相比，本发明能够提交半焦的燃烧效率，减少燃烧产物中的硫氧化物和氮氧化物，有利于降低半焦燃烧对环境的污染，具有节省燃料、减少排放、生产成本低、经济效益好以及便于储存和运输等优点。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭能源领域，尤其是涉及一种半焦燃烧脱硫脱硝添加剂。
背景技术
我国能源结构以煤炭为主，虽然煤炭资源丰富，但是其中低阶煤的占比较高。低阶煤分级利用技术能够高效清洁地利用低阶煤炭，其中主要的固体产物半焦含水量较低，是很好的高热值无烟燃料，可用于燃烧发电和供热。和煤炭燃烧一样，半焦燃烧也会产生SO2和NOx。燃烧烟气中的SO2和NOx排放，不仅对装置设备会进行腐蚀，而且排放入大气中更会对空气进行严重的污染。SO2和NOx的存在，还会令需要的排烟温度提高，浪费热能，增加设备损耗。因此，控制SO2和NOx的产生和排放是全世界都非常重视并且大力研究的课题。
在煤炭中添加钙基添加剂进行固硫是燃煤电厂控制燃烧时SO2排放的有效手段。该方法通常是在煤炭中混入此类添加剂，氧化钙和SO2发生反应来减少SO2的排放。该方法通常对硫的控制效果较好，对NOx的脱除效果有限。并且由于我国燃烧半焦的应用较少，能够开发出高效的可以应用于半焦燃烧中减少SO2和NOx排放的添加剂，则可以很好的解决上述问题。
中国专利CN10865991A公布了一种烟煤环保添加剂，由脱硫剂、固氮剂和吸附剂组成，脱硫剂的重量比为5—15份，固氮剂的重量比为2—8份，吸附剂的重量比为2—10份；脱硫剂包括氧化镁、氧化锌、碳酸镁、碳酸钙、氢氧化钙、氢氧化钠，固氮剂包括氧气、碳酰二胺、氨气，吸附剂包括活性炭、明矾、氧化铝、氧化镁。该发明可以降低烟煤在燃烧时产生的烟气量，对于烟煤燃烧产生的硫氧化物和氮氧化物进行处理，降低烟煤燃烧产生的环境污染；但是该专利技术不具有起到优化燃烧并且有效抑制、去除煤渣的效果，半焦燃烧效率有待改善。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种半焦燃烧脱硫脱硝添加剂以及制备方法和应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种半焦燃烧脱硫脱硝添加剂，包括以下重量份含量的组分：
氯化铵10-50份；
氢氧化镁10-30份；
四硼酸钠1-10份。
本发明在燃烧高温情况下释放出Na+和Mg2+离子，可以与烟气中的SO2和NOx发生反应生成硫酸盐和硝酸盐，高温分解产生的NH3也可以与NOx反应，从而起到脱硫脱硝的作用，降低二氧化硫和氮氧化物的排放量。四硼酸钠在提供钠离子的同时，可以起到帮助优化燃烧，改良半焦燃烧特性，避免结焦结渣的作用，并且由于四硼酸钠在高温中分解、释放氧气，使半焦燃烧更能完全燃烧。Na+和Mg2+离子在半焦燃烧时能够作为催化剂促进C＝O键的形成和加强，削弱半焦中C—C键，更易于燃烧时C—C键的断裂，增加分子热运动，强化燃烧效率。钠离子作为碱性金属离子，燃烧过程中能够参与NH3的脱硫脱硝反应过程，在其中起到催化作用。
优选地，本发明的添加剂包括以下重量份含量的组分：
氯化铵30份；
氢氧化镁15份；
四硼酸钠3份。
本发明还提供了一种半焦燃烧脱硫脱硝添加剂的制备方法，包括以下步骤：按照以下组分及重量份含量备料：氯化铵10-50份、氢氧化镁10-30份、四硼酸钠1-10份进行备料；将氯化铵、氢氧化镁和四硼酸钠混合得到所述添加剂。
本发明将制备得到的半焦燃烧脱硫脱硝添加剂应用于促进半焦粉的燃烧中，应用方法包括以下步骤：将所述添加剂与半焦粉混合后放入磨煤机粉碎处理得到含添加剂的半焦粉；将所述含添加剂的半焦粉进行燃烧反应。
所述燃烧反应在流化床反应器内进行。
所述氧气来源于空气。
所述燃烧反应的温度为800～1250℃。
所述含添加剂的半焦粉燃烧的过量空气系数为1.1～1.2。
循环流化床反应器有利于空气中的氧气和半焦粉的充分接触，有利于增加接触面积从而提高燃烧效率，促进充分燃烧。
所述半焦燃烧脱硫脱硝添加剂与所述半焦粉的质量比为1：5～1：100。
优选地，所述添加剂与所述半焦粉的质量比为1：9～1：24。
本发明提供一种能够同时降低半焦燃烧过程中二氧化硫及氮氧化物排放的燃烧添加剂，同时提高燃烧效率并且减少环境污染。
本发明的组分成分经过试验性能表示，低于专利所述含量，可能会由于添加量较小而无法起到较明显效果，当比例过大时，由于其自身反应的作用，对燃烧过程有一定的抑制和影响，并且燃烧产生的硫、氮量有限，过多的添加剂不利于反应的进行。
与现有技术相比，本发明具有节省燃料、减少排放等多重效果，并最终体现在用户生产成本的降低；本发明在半焦粉末在炉膛内燃烧时氯化铵分解后可以改变燃烧过程中的分子结构，对燃烧反应进行促进，降低反应活化能，从而促进半焦的完全燃烧。在燃烧过程中产生的氧化镁通过与二氧化硫和三氧化硫的反应，具有很好的固硫效果，并且碱金属氧化物也能很好的催化NOx的还原，起到减少NOx排放的作用；本发明添加了四硼酸钠，四硼酸钠在提供钠离子的同时，可以起到帮助优化燃烧，改良半焦燃烧特性，避免结焦结渣的作用，改善了燃烧炉内的燃烧环境，有利于提高燃烧效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种半焦燃烧脱硫脱硝添加剂，包括以下重量份含量的组分：氯化铵30份，氢氧化镁15份以及四硼酸钠3份。本实施例中所用的药品纯度为99.9％，均购自阿拉丁公司。
本实施中的半焦燃烧脱硫脱硝添加剂制备方法为：将氯化铵，氢氧化镁以及四硼酸钠以30:15:3的重量比例混合好制成半焦燃烧添加剂组成物；将本实施例制备得到的半焦燃烧脱硫脱硝添加剂应用于促进半焦粉的燃烧反应；将半焦燃烧添加剂按照1:24的比例与制备好的半焦样品进行混合，放入磨煤机中充分粉碎以及混合。
将含有半焦燃烧脱硫脱硝添加剂的焦粉添加到循环流化床燃烧试验台中进行燃烧试验测试，收集燃烧过程中的排气，与未使用半焦燃烧脱硫脱硝添加剂的排气进行比较，测定污染物去除率如表1所示。该循环流化床燃烧试验台购自上海和特能源科技有限公司，燃烧室内径40mm，长2000mm，半焦样品可以在其中进行流态化燃烧。
在燃烧反应过程中，本实施例中的半焦燃烧脱硫脱硝添加剂在燃烧高温情况下释放出Na+和Mg2+离子，可以与烟气中的SO2和NOx发生反应生成硫酸盐和硝酸盐，高温分解产生的NH3也可以与NOx反应，从而起到脱硫脱硝的作用，降低二氧化硫和氮氧化物的排放量。四硼酸钠在提供钠离子的同时，可以起到帮助优化燃烧，改良半焦燃烧特性，避免结焦结渣的作用。
表1试验SO2与NOx脱除效率
| 污染物 | 未使用添加剂(ppm) | 使用添加剂(ppm) | 脱除率(％) |
| SO<sub>2</sub> | 673 | 318 | 52.7％ |
| NO<sub>x</sub> | 864 | 486 | 43.8％ |
从表1中可以看出，本实施例中的含有半焦燃烧脱硫脱硝添加剂的焦粉燃烧产物中的二氧化硫和氮氧化物明显降低，相对于未使用添加剂的焦粉，本发明的二氧化硫和氮氧化物的脱除率为52.7％和43.8％；本实施例提供的半焦燃烧脱硫脱硝添加剂能够降低焦粉在燃烧时产生的烟气量，降低燃烧产生的二氧化硫和氮氧化物等污染物，降低了后续的脱硫脱氮设备的负荷，降低对环境的污染。
实施例2
本实施例为不同添加剂含量的半焦燃烧着火温度、燃烬温度、反应活化能，在不同添加比例下的热重分析结果如表2所示，可以有效说明其对燃烧过程的促进作用。本发明多为常用的化工原料，易于获得，制备成本较低。另外，由于本发明的添加剂为固体，有储存及运输方便简单的特点。
表2不同添加剂含量的半焦燃烧着火温度、燃烬温度、反应活化能
| 样品名称 | T<sub>i</sub>(℃) | T<sub>f</sub>(℃) | E | R<sup>2</sup> |
| 半焦 | 364.47 | 501.56 | 95.622 | 0.9998 |
| 3％添加剂 | 352.35 | 474.40 | 87.639 | 0.9948 |
| 5％添加剂 | 351.93 | 468.55 | 84.768 | 0.9983 |
| 10％添加剂 | 352.06 | 470.21 | 84.958 | 0.9985 |
从表2中可以看出，添加一定量的添加剂后，半焦燃烧的着火温度、燃烬温度、反应活化能显著降低，有利于半焦粉的燃烧。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种半焦燃烧脱硫脱硝添加剂，其特征在于，包括以下重量份含量的组分：
氯化铵10-50份；
氢氧化镁10-30份；
四硼酸钠1-10份。
2.根据权利要求1所述的一种半焦燃烧脱硫脱硝添加剂，其特征在于，包括以下重量份含量的组分：
氯化铵30份；
氢氧化镁15份；
四硼酸钠3份。
3.一种如权利要求1所述的半焦燃烧脱硫脱硝添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按照以下组分及重量份含量备料：氯化铵10-50份、氢氧化镁10-30份、四硼酸钠1-10份；
将氯化铵、氢氧化镁和四硼酸钠混合得到所述半焦燃烧脱硫脱硝添加剂。
4.一种如权利要求1所述的半焦燃烧脱硫脱硝添加剂的应用，其特征在于，包括以下步骤：
将所述半焦燃烧脱硫脱硝添加剂与半焦粉混合后放入磨煤机粉碎处理得到含半焦燃烧脱硫脱硝添加剂的半焦粉；
将该含添加剂的半焦粉与氧气进行燃烧反应。
5.根据权利要求4所述的一种半焦燃烧脱硫脱硝添加剂的应用，其特征在于，所述燃烧反应在流化床反应器内进行。
6.根据权利要求5所述的一种半焦燃烧脱硫脱硝添加剂的应用，其特征在于，所述氧气来源于空气。
7.根据权利要求5所述的一种半焦燃烧脱硫脱硝添加剂的应用，其特征在于，所述燃烧反应的温度为800～1250℃。
8.根据权利要求5所述的一种半焦燃烧脱硫脱硝添加剂的应用，其特征在于，所述含添加剂的半焦粉燃烧的过量空气系数为1.1～1.2。
9.根据权利要求4所述的一种半焦燃烧脱硫脱硝添加剂的应用，其特征在于，所述半焦燃烧脱硫脱硝添加剂与所述半焦粉的质量比为1：5～1：100。
10.根据权利要求9所述的一种半焦燃烧脱硫脱硝添加剂的应用，其特征在于，所述半焦燃烧脱硫脱硝添加剂与所述半焦粉的质量比为1：9～1：24。
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| CN101440328A (zh) * | 2008-12-24 | 2009-05-27 | 李政 | 燃煤环保增效剂 |
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