CN116323875A - 浸渍到催化剂而降低煤炭的含硫量的前处理脱硫系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种前处理脱硫系统，包括：第一斜槽，将通过带式输送机移送过来的煤炭供应至前处理装置；前处理装置，通过将供应过来的煤炭浸渍到对脱硫催化剂以及水进行混合的催化剂混合液中而对煤炭进行脱硫；网孔(mesh)输送机，将经过所述前处理装置的被浸渍到催化剂混合液中的煤炭分离成液相以及催化剂处理煤炭；网孔输送机，对所述催化剂处理煤炭进行移送；以及，保管罐，对所述移送过来的催化剂处理煤炭进行保管。
Description
技术领域
本发明涉及一种浸渍到催化剂而降低煤炭的含硫量的前处理脱硫系统，尤其涉及一种为了降低作为燃料使用的煤炭的硫氧化物(SOx)的排放而使用具有前处理脱硫功能的脱硫催化剂吸附和减少煤炭燃烧时的硫氧化物(SOx)的通过浸渍到催化剂中而降低煤炭的含硫量的前处理脱硫系统。
背景技术
硫氧化物(SOx)以及氮氧化物(NOx)是诱发大气污染的重要的污染源，尤其是硫氧化物包含于在含有硫磺成分的化石燃料燃烧时所释放的工业废气中，会导致如诱发酸雨等多种环境污染问题。
人们长期以来一直都在研究从如上所述的工业废气中期初硫氧化物的脱硫方法，在如工厂或使用滑石燃料的发电站，通常采用排烟脱硫方法。
排烟脱硫方法是指在对含有硫磺气体的化石燃料进行燃烧之后对所排放出的烟气进行脱硫处理的方法，如上所述的排烟脱硫方法可以分为湿式法以及干式法。湿式法是指通过利用如氨水、氢氧化钠溶液、石灰乳等对煤烟进行洗涤而去除硫氧化物的方法，而干式法是指通过利用如活性炭、碳酸盐等的粒子或粉末与煤烟接触而对二氧化硫进行吸附或反应并借此去除硫氧化物的方法。
但是，为了使用排烟脱硫方法，具有需要单独构建用于对排放气体进行处理的脱硫设备、运行脱硫设备时需要耗费较多的人力以及成本且脱硫过程复杂的问题。
因此，为了显著改善如上所述的因为化石燃料的燃烧以及硫氧化物的排出而导致的环境污染问题，急需一种方法简单、适用方便且可以大幅减少硫氧化物的排放量的有效的前处理脱硫系统。
发明内容
本发明旨在解决如上所述的现有问题，本发明的目的在于提供一种为了事先防止如煤炭等化石燃料的燃烧过程中生成的硫氧化物排放到大气中，可以通过浸渍到催化剂中而从源头上减少煤炭的含硫量的前处理脱硫系统。
为了达成如上所述的目的，本发明的一方面提供一种前处理脱硫系统，包括：第一斜槽，将通过带式输送机移送过来的煤炭供应至前处理装置；前处理装置，通过将所述供应过来的煤炭浸渍到对脱硫催化剂以及水进行混合的催化剂混合液中而对煤炭进行脱硫；网孔(mesh)输送机，将经过所述前处理装置的被浸渍到催化剂混合液中的煤炭分离成液相以及催化剂处理煤炭；以及，保管罐，对所述分离出来的催化剂处理煤炭进行保管。
其中，所述网孔输送机以使得被浸渍到催化剂混合液中的煤炭的液相穿过所述网孔输送机跌落并使得催化剂处理煤炭残留在所述网孔输送机上的方式进行分离为宜。
较佳地，还可以包括：回收罐，对在所述网孔输送机中分离的所述液相进行收集和保管并重新供应至所述前处理装置。
较佳地，所述前处理装置，可以包括：前处理输送机，通过第一斜槽装载煤炭；框架，安装在所述前处理输送机的行进线路上部；第一喷嘴，在所述前处理输送机的开始部分的上部安装在所述框架上并得到支撑，在装载煤炭之前向所述前处理输送机喷射催化剂混合液以及向装载到所述前处理输送机上的煤炭的上部喷射催化剂混合液；第一钩子以及第一钩子喷嘴，作为通过安装在所述前处理输送机的上部而在刮擦伴随所述前处理输送机移送的煤炭侧面的同时喷射催化剂混合液的组件，所述第一钩子以与所述第一喷嘴分开的方式安装在所述框架上并得到支撑，且以与所述前处理输送机表面的一侧面接触的方式配置，所述第一钩子喷嘴沿着所述第一钩子的侧面配置；第二钩子以及第二钩子喷嘴，以与所述第一钩子以及第一钩子喷嘴相向的方式配置；以及，第二喷嘴，在所述前处理输送机的末端部分的上部安装在所述框架上并得到支撑，向伴随所述前处理输送机移送的煤炭的上部喷射催化剂混合液。
较佳地，所述前处理输送机的截面可以是“U”字形状，以便于对混合有催化剂混合液的煤炭进行浸渍。
较佳地，所述前处理装置，可以包括：螺旋输送机，通过供应煤炭以及催化剂混合液而将煤炭浸渍到催化剂混合液中；以及，第三喷嘴以及第四喷嘴，通过连接到所述螺旋输送机的上部而供应所述催化剂混合液。
较佳地，所述催化剂混合液可以将脱硫催化剂以及水以1:1至1:20的比例进行混合。
较佳地，相对于所述煤炭100重量份，可以供应所述脱硫催化剂1至5重量份以及所述水50至100重量份。
较佳地，所述脱硫催化剂，可以包括：(a)从由SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、MgO、MnO、CaO、Na2O、K2O以及P2O3构成的组中选择的1种以上的氧化物；(b)从由Li、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Cd以及Pb构成的组中选择的1种以上的金属；以及，(c)从由四硼酸钠(Na2B4O7·10H2O)、氢氧化钠(NaOH)、硅酸钠(Na2SiO3)以及过氧化氢(H2O2)构成的组中选择的1种以上的液态组合物。
较佳地，所述氧化物可以包含SiO2 15至90重量份、Al2O3 15至100重量份、Fe2O3 10至50重量份、TiO2 5至15重量份、MgO 20至150重量份、MnO 10至20重量份、CaO 20至200重量份、Na2O 15至45重量份、K2O 20至50重量份以及P2O3 5至20重量份，而所述金属可以包含Li 0.0035至0.009重量份、Cr 0.005至0.01重量份、Co0.001至0.005重量份、Ni 0.006至0.015重量份、Cu 0.018至0.03重量份、Zn 0.035至0.05重量份、Ga 0.04至0.08重量份、Sr0.02至0.05重量份、Cd 0.002至0.01重量份以及Pb 0.003至0.005重量份。
较佳地，所述氧化物以及金属粒子的大小可以是1至2μm，而比重可以是2.5至3.0。
较佳地，所述液态组合物可以包含四硼酸钠(Na2B4O7·10H2O)20至130重量份、氢氧化钠(NaOH)15至120重量份、硅酸钠(Na2SiO3)50至250重量份以及过氧化氢(H2O2)10至50重量份。
较佳地，所述脱硫催化剂可以由所述氧化物、金属以及液态组合物形成金属螯合化合物。
本发明的利用前处理脱硫催化剂的煤炭的前处理脱硫系统，可以事先防止在煤炭的燃烧过程中生成的大量的硫氧化物被排放到大气中，因此可以在很大程度上解决因为硫氧化物而导致的大气污染问题。
此外，根据本发明的前处理脱硫系统与对燃料燃烧之后的废气进行脱硫的现有方法不同，通过将煤炭浸渍到前处理脱硫催化剂中而将其前处理成在煤炭内部浸渍有前处理脱硫催化剂的催化剂浸渍煤炭，进而通过对其进行燃烧而使得前处理脱硫催化剂与煤炭一起燃烧，从而可以使用原有的燃烧系统而不需要投入额外的脱硫设备投资，因此具有结构简单、适用方便以及脱硫效果优秀的优点。
此外，根据本发明的前处理脱硫系统可以从在对煤炭进行前处理之后排出的液相中重新回收前处理脱硫催化剂并进行再利用，因此具有经济且环保的优点。
附图说明
图1是对根据本发明的前处理脱硫系统进行图示的示意图。
图2是对根据本发明的前处理脱硫系统的前处理装置进行图示的示意图。
图3是对所述图2的前处理装置中的煤炭前处理过程进行图示的示意图。
图4是对根据本发明的前处理脱硫系统的前处理装置进行图示的示意图。
图5是对所述图3的前处理装置的另一实施例进行图示的示意图。
具体实施方式
本发明可以进行多种变更并具有多种实施例，接下来将在附图中对特定实施例进行例示并在详细说明中进行具体的说明。
但是，这并不是为了将本发明限定于特定的实施形态，而是应该理解为包含本发明的思想以及技术范围内所包含的所有变更物、均等物乃至替代物。
在本发明中，如“包括”或“具有”等术语只是用于表明说明书中记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或所述之组合存在，并不应该理解为事先排除一个或多个其他特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或所述之组合存在或被附加的可能性。
接下来，将对本发明进行具体的说明。
本发明涉及一种浸渍到催化剂而降低煤炭的含硫量的前处理脱硫系统，尤其涉及一种为了降低作为燃料使用的煤炭的硫氧化物(SOx)的排放而使用具有前处理脱硫功能的脱硫催化剂吸附和减少煤炭燃烧时的硫氧化物(SOx)的通过浸渍到催化剂中而降低煤炭的含硫量的前处理脱硫系统。
此外，本发明还可以在如矿山等对煤炭进行处理的场所使用，也可以适用于高硫煤或对高硫煤以及低硫煤进行混合的混合煤等。
具体来讲，本发明提供一种前处理脱硫系统，包括：第一斜槽，将通过带式输送机移送过来的煤炭供应至前处理装置；前处理装置，通过将供应过来的煤炭浸渍到对脱硫催化剂以及水进行混合的催化剂混合液中而对煤炭进行脱硫；网孔(mesh)输送机，将经过所述前处理装置的被浸渍到催化剂混合液中的煤炭分离成液相以及催化剂处理煤炭；以及，保管罐，对所述分离出来的催化剂处理煤炭进行保管。
根据本发明的前处理脱硫系统与对燃料燃烧之后的废气进行脱硫的现有方法不同，通过将煤炭浸渍到前处理脱硫催化剂中而将其前处理成在煤炭内部浸渍有前处理脱硫催化剂的催化剂浸渍煤炭，进而通过对其进行燃烧而使得前处理脱硫催化剂与煤炭一起燃烧，从而可以使用原有的燃烧系统而不需要投入额外的脱硫设备投资，因此具有结构简单、适用方便以及脱硫效果优秀的优点。
接下来，将参阅对本发明的实施例进行图示的附图，对根据本发明的前处理脱硫系统10进行详细的说明。
图1是对本发明的前处理脱硫系统进行整体图示的概要图。
如图1所示，本发明的前处理脱硫系统10，包括：带式输送机100，对煤炭进行移送；第一斜槽110，将煤炭从所述带式输送机100供应至前处理装置；前处理装置200，通过将从所述第一斜槽供应过来的煤炭浸渍到对脱硫催化剂以及水进行混合的催化剂混合液中而对煤炭进行脱硫；网孔(mesh)输送机300，将经过所述前处理装置200的被浸渍到催化剂混合液中的煤炭分离成液相以及催化剂处理煤炭；以及，保管罐400，对所述分离出来的催化剂处理煤炭进行保管。
所述煤炭是被带式输送机100搬运并通过第一斜槽110供应到前处理装置，因此可以将在煤炭从带式输送机100直接跌落到前处理装置时可能产生的如灰尘以及粉尘等最小化。
从所述第一斜槽110供应过来的煤炭可以在前处理装置200中浸渍到对弱柳催化剂以及水进行混合的催化剂混合液中，从而将其前处理成在煤炭内部浸渍有前处理脱硫催化剂的催化剂处理煤炭。
在所述前处理装置200中，煤炭以及催化剂混合液将彼此混合，此时脱硫催化剂将渗透到块状形态的煤炭内部，从而与现有的向煤炭外部喷射脱硫催化剂或利用螺旋输送机进行混合的方式相比，可以使得脱硫催化剂更加有效地渗透到煤炭内部。在通过如上所述的浸渍法利用脱硫催化剂对煤炭进行前处理的情况下，脱硫催化剂将存在于煤炭的内部，因此可以更加轻易地去除在煤炭燃烧时所产生的硫氧化物。
所述前处理装置200还可以包括用于供应脱硫催化剂以及水的一个以上的喷嘴。例如，可以利用一个喷嘴供应脱硫催化剂以及水，但是较佳地可以包括用于分别供应脱硫催化剂以及水的两个以上的喷嘴。
根据本发明的前处理脱硫系统还可以包括用于保管脱硫催化剂的脱硫催化剂罐500以及用于保管水的水罐600。
所述脱硫催化剂被保管在脱硫催化剂罐500中，并借助于流量计以及泵被移送到前处理装置200中，而水被保管在水罐600中，并借助于流量计以及泵被移送到前处理装置200中。此时，所述前处理装置200的喷嘴与脱硫催化剂罐500以及水罐600连接，从而可以通过喷嘴向前处理装置供应脱硫催化剂以及水。
通过将经过所述前处理装置200的被浸渍到催化剂混合液中的煤炭移动到网孔输送机300，可以分离成液相以及催化剂处理煤炭。而通过分离成所述液相以及催化剂处理煤炭，可以对所分离出来的液相内所含有的催化剂进行再利用。此外，在不分离成液相以及催化剂处理煤炭的情况下，可能会因为被浸渍或残留在煤炭的多孔结构中的催化剂混合液累积在移送输送机中而导致煤炭粒子被浆料化的问题，而本发明可以防止如上所述的问题发生。
所述网孔输送机300以传送带的形态构成，传送带由网孔(mesh)材料构成，可以过滤固态物质并仅供液体通过。
所述网孔输送机300的特征在于，可以使得浸渍到催化剂混合液中的煤炭的液相穿过网孔输送机300跌落并使得催化剂处理煤炭残留在网孔输送机300上，从而对其进行分离。
所述网孔输送机300的单位网孔大小可以是100至250。
本发明的特征在于，还包括：回收罐310，对在所述网孔输送机300中分离的所述液相进行收集和保管并重新供应至所述前处理装置200。
被收集到所述回收罐310内的液相处于煤炭与催化剂混合液混合的状态，煤炭分散存在于液相中，并通过泵(未图示)被供应到后续说明的压滤器(未图示)。
本发明的前处理脱硫系统10还可以包括压滤器(filter presser，未图示)，所述压滤器可以起到供应通过回收罐310收集并通过泵移送的液相并对存在于液相内的煤炭进行分离的作用。
所述压滤器是由过滤器形成，在投入液相之后进行加压时，可以通过过滤器对内部的固体进行过滤并形成滤饼(cake)，而液相可以穿过过滤器。
在所述压滤器中形成的滤饼为催化剂处理煤炭C，可以在从压滤器分离之后移送到保管罐400中。
穿过所述过滤器之后的液相即脱硫催化剂以及水将被回收并移送到回收罐310中。所述回收的脱硫催化剂以及水将被保管在回收罐310中，并通过泵以及流量计重新供应到前处理装置200中进行使用。
根据本发明的前处理脱硫系统10可以利用回收罐310对在对煤炭进行前处理之后排出的液相进行收集，并从所收集到的液相中重新对脱硫催化剂进行回收和再利用，从而更加经济且环保地进行使用。
通过所述网孔输送机300分离出来的催化剂处理煤炭C可以被保管在保管罐400中，直至彻底去除催化剂处理煤炭中所含有的水分，为此可以在其内、外部配备热风机或加热装置。
所述催化剂混合液的特征在于，将脱硫催化剂以及水以1:1至1:40的比例进行混合。例如，所述催化剂混合液可以将脱硫催化剂以及水以1:1至1:35、1:1至1:20、1:1至1:15、1:1至1:10、1:1至1:5、1:3至1:40、1:5至1:40、1:10至1:40或1:20至1:40的比例进行混合。
相对于供应到所述前处理装置200的煤炭100重量份，可以供应脱硫催化剂1至5重量份以及水50至100重量份。例如，在所投入的所述脱硫催化剂不足1重量份的情况下，可能会因为脱硫催化剂的量过少而导致脱硫效果下降的问题，而在所投入的所述脱硫催化剂超过5重量份的情况下，可能会因为浸渍到煤炭内的催化剂的量过多而导致煤炭的燃烧效率下降的问题。
在接下来的说明中，将对根据本发明的前处理脱硫系统的前处理装置200的附加构成及其功能进行说明。
根据本发明的前处理脱硫系统的前处理装置200是用于对煤炭进行前处理的装置，是为了将煤炭均匀地浸渍到催化剂混合液中而用于方便地对煤炭以及催化剂混合液进行混合的装置。
图2以及图4是对本发明的前处理脱硫系统的前处理装置的一实施例进行图示的斜视图，而图5是对图4的前处理装置的另一实施例进行图示的斜视图。
如图2所示，根据本发明的前处理装置200，包括：前处理输送机210，通过第一斜槽110装载煤炭；框架211，安装在所述前处理输送机210的行进线路上部；第一喷嘴212，在所述前处理输送机210的开始部分的上部安装在所述框架211上并得到支撑，在装载煤炭之前向所述前处理输送机210喷射催化剂混合液以及向装载到所述前处理输送机210上的煤炭的上部喷射催化剂混合液；第一钩子213以及第一钩子喷嘴214，作为通过安装在所述前处理输送机210的上部而在刮擦伴随所述前处理输送机移送的煤炭侧面的同时喷射催化剂混合液的组件，所述第一钩子213以与所述第一喷嘴212分开的方式安装在所述框架210上并得到支撑，且以与所述前处理输送机210表面的一侧面接触的方式配置，所述第一钩子喷嘴214沿着所述第一钩子213的侧面配置；第二钩子215以及第二钩子喷嘴216，以与所述第一钩子213以及第一钩子喷嘴214相向的方式配置；以及，第二喷嘴217，在所述前处理输送机210的末端部分的上部安装在所述框架211上并得到支撑，向伴随所述前处理输送机210移送的煤炭的上部喷射催化剂混合液。
在图3的(a)至(d)中图示了利用所述图2中的前处理装置对煤炭进行前处理的过程。
在从所述第一斜槽110向前处理输送机210装载煤炭时，所堆积的煤炭会像沙子堆积时一样形成一定的角度，因此位于内侧的煤炭将难以被浸渍到催化剂混合物中。
因此，根据本发明的前处理装置200可以在将煤炭装载到所述前处理输送机210之前通过所述第一喷嘴212向前处理输送机210上喷射催化剂混合液W，并在利用第一斜槽110向其上方装载煤炭之后【图3中的(a)】，向装载到所述第一喷嘴212上的煤炭上再一次喷射催化剂混合液并借此对煤炭进行浸渍【图3中的(b)】。
但是，即使是在通过向前处理输送机210喷射催化剂混合液而对煤炭进行浸渍的情况下，因为煤炭是被堆积在一起，因此催化剂混合液可能仍然难以渗透到内部。因此，为了使得所述催化剂混合液均匀地浸渍到煤炭的内部，可以利用在所述前处理输送机210的表面以彼此相向的方式配置的第一钩子以及第二钩子刮擦伴随前处理输送机210向行进方向移动的煤炭的两侧面并借此在前处理输送机与煤炭之间形成缝隙【图3中的(c)】，并分别利用安装在所述第一钩子以及第二钩子的侧面上的第一钩子喷嘴214以及第二钩子喷嘴216将催化剂混合液通过所述缝隙喷射到所述前处理输送机210的底部一侧，从而对内部的煤炭进行浸渍【图3中的(d)】。
接下来，可以利用安装在所述前处理输送机210的末端部上部的第二喷嘴217向伴随所述前处理输送机210移动的煤炭的上部喷射催化剂混合液，从而将煤炭浸渍到催化剂混合液中。
在将经过所述前处理装置200的被催化剂混合液浸渍的煤炭移送到网孔输送机300并分离成液相以及催化剂处理煤炭之后，所分离的催化剂处理煤炭可以在用于燃烧之前保管在保管罐400中。
所述第一钩子以及第二钩子的大小以及高度可以根据煤炭的量进行调节，而且可以配置在彼此不同的高度。
此外，作为所述第一钩子以及第二钩子可以相距一定间隔安装两个以上的钩子。
所述前处理输送机210的特征在于，其截面为“U”字形状，以便于对混合有催化剂混合液的煤炭进行浸渍。
如图4所示，根据本发明的前处理装置200，包括：螺旋输送机220，通过供应煤炭以及催化剂混合液而将煤炭浸渍到催化剂混合液中；以及，第三喷嘴222以及第四喷嘴223，通过连接到所述螺旋输送机220的上部而供应所述催化剂混合液。
所述前处理装置200从所述第一斜槽110向螺旋输送机220供应煤炭，并利用第三喷嘴以及第四喷嘴分别供应催化剂或水，从而在所述螺旋输送机220内对煤炭以及催化剂混合液进行混合并借此将煤炭浸渍到催化剂混合液中。
在将浸渍到所述催化剂混合液中的煤炭通过第二斜槽224移送到网孔输送机300并分离成液相以及催化剂处理煤炭之后，所分离的催化剂处理煤炭可以在用于燃烧之前保管在保管罐400中。
所述前处理装置200还可以包括用于驱动螺旋输送机220的螺旋翼旋转的驱动部221。
图5中所图示的前处理装置200，图示了在与所述图4中的前处理装置200相同的前处理装置200中所述螺旋输送机220形成一定角度而非水平的状态。
图5中所图示的前处理装置200，需要根据特定空间的宽度或高度设计前处理脱硫系统，是可以通过对螺旋输送机的角度进行调节而根据空间大小进行设计的前处理装置200。
所述前处理装置200与图4中的前处理装置200相同，从所述第一斜槽110向螺旋输送机220供应煤炭，并利用第三喷嘴以及第四喷嘴分别供应催化剂或水，从而在所述螺旋输送机220内对煤炭以及催化剂混合液进行混合并借此将煤炭浸渍到催化剂混合液中。
在将浸渍到所述催化剂混合液中的煤炭通过第二斜槽224移送到网孔输送机300并分离成液相以及催化剂处理煤炭之后，所分离的催化剂处理煤炭可以在用于燃烧之前保管在保管罐400中。
所述前处理装置200还可以包括用于将液相排出到所述螺旋输送机220中与所述第二斜槽224相反一侧的下端的输送机排出部225。
因为所述螺旋输送机220处于倾斜状态，因此存在于所述螺旋输送机220内的液相物质可能会残留在与第二斜槽224相反的方向，而在将浸渍到所述催化剂混合液中的煤炭通过第二斜槽224移送到网孔输送机300之后，可以将残留在所述螺旋输送机220上的液相通过所述输送机排出部225排出。
因此，可以在所述输送机排出部225的下端配置回收罐310并在所述网孔输送机300的下端安装排水管311，从而将从所述网孔输送机300排出的液相通过所述排水管311收集到所述回收罐310中。
在本发明中使用的脱硫催化剂是可以去除煤炭燃烧时所产生的硫氧化物的催化剂，可以包括从由SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、MgO、MnO、CaO、Na2O、K2O以及P2O3构成的组中选择的1种以上的氧化物，而且如下述一实施例所示，使用同时包含SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、MgO、MnO、CaO、Na2O、K2O以及P2O3的氧化物为宜。
在所述氧化物同时包含SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、MgO、MnO、CaO、Na2O、K2O以及P2O3时的基本化学式为K0.8-0.9(Al,Fe,Mg)2(Si,Al)4O10(OH)2，是通常被称之为伊利石(illite)的矿物质，伊利石基本上是在一个八面体层结合到两个四面体层之间的2:1的结构，八面体层的特征在于结合结构内的3个阳离子中只有2个被阳离子填充的双八面体(dioctahedral)结构，因为阳离子的不足而整体带有负(-)电荷，因此可以在与脱硫催化剂混合的燃烧物C燃烧时对硫氧化物(SOx)进行吸附。
各个氧化物在脱硫催化剂中可以包含SiO2 15至90重量份、Al2O3 15至100重量份、Fe2O3 10至50重量份、TiO2 5至15重量份、MgO 20至150重量份、MnO 10至20重量份、CaO 20至200重量份、Na2O 15至45重量份、K2O 20至50重量份以及P2O3 5至20重量份。
此外，氧化物可以在形成脱硫催化剂之前利用粉碎机混合并粉碎成粒子大小为1至2μm的微粒且比重为2.5至3.0，以条痕色以及银白色的粉末形态使用。
在本发明中使用的脱硫催化剂可以包含从由Li、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Cd以及Pb构成的组中选择的1种以上的金属，而且如下述一实施例所示，使用同时包含Li、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Cd以及Pb的金属为宜。
各个金属在脱硫催化剂中可以包含Li 0.0035至0.009重量份、Cr 0.005至0.01重量份、Co 0.001至0.005重量份、Ni 0.006至0.015重量份、Cu 0.018至0.03重量份、Zn0.035至0.05重量份、Ga 0.04至0.08重量份、Sr 0.02至0.05重量份、Cd 0.002至0.01重量份以及Pb 0.003至0.005重量份。
此外，与所述氧化物相同，金属也可以利用粉碎机粉碎成粒子大小为1至2μm的微粒且比重为2.5至3.0，以条痕色以及银白色的粉末形态使用。
在本发明中使用的脱硫催化剂可以包含从由四硼酸钠(Na2B4O7·10H2O)、氢氧化钠(NaOH)、硅酸钠(Na2SiO3)以及过氧化氢(H2O2)构成的组中选择的1种以上的液态组合物，而且与下述一实施例所示，使用同时包含四硼酸钠、氢氧化钠、硅酸钠以及过氧化氢的液态组合物为宜。
根据本发明的脱硫催化剂可以使得所述氧化物以及液态组合物在混合以及反应过程中起到螯合剂作用，从而通过与金属的配位结合而形成螯合化的金属螯合化合物。
此外，液态组合物可以吸附到在燃烧物C燃烧时产生的灰分(ash)中，从而与存在于灰分内的硫氧化物发生反应并进行去除。从四硼酸钠即Na2B4O7中衍生出NaBO2并经过氢化生成NaBH4，而所生成的NaBH4在遇到氧气以及硫氧化物时反应成为硫酸钠(Na2SO4)并借此去除硫氧化物，其反应过程如下述反应式1以及反应式2所示。
【反应式1】
NaBH4+O3→Na2O2+H2O+B
【反应式2】
1)Na2O2+SO3→Na2SO4+O
2)Na2O2+SO2→Na2SO4
3)Na2O2+SO→Na2SO3
此外，各个液态组合物在脱硫催化剂中可以包含四硼酸钠20至130重量份、氢氧化钠15至120重量份、硅酸钠50至250重量份以及过氧化氢10至50重量份。
此外，在对脱硫催化剂进行混合以及反应之后静置24至72小时而进行稳定化，接下来可以通过分离脱硫催化剂而作为液相形态的组合物使用。
在本发明中使用的脱硫催化剂在400至1200℃的温度范围内与燃烧物C混合燃烧时可以将对硫氧化物的吸附效果活性化，但是在600至900℃的温度范围内进行燃烧时可以呈现出更高的效率。
本发明的利用脱硫催化剂的前处理脱硫系统10，可以事先防止在煤炭的燃烧过程中生成的大量的硫氧化物被排放到大气中，因此可以在很大程度上解决因为硫氧化物而导致的大气污染问题。
此外，根据本发明的前处理脱硫系统与对燃料燃烧之后的废气进行脱硫的现有方法不同，通过将煤炭浸渍到脱硫催化剂中而将其前处理成在煤炭内部浸渍有脱硫催化剂的催化剂浸渍煤炭，进而通过对其进行燃烧而使得脱硫催化剂与煤炭一起燃烧，从而可以使用原有的燃烧系统而不需要投入额外的脱硫设备投资，因此具有结构简单、适用方便以及脱硫效果优秀的优点。
此外，根据本发明的前处理脱硫系统可以从在进行前处理之后排出的液相中重新回收脱硫催化剂并进行再利用，因此具有经济且环保的优点。
接下来，将参阅根据本发明的实施例对本发明进行更为详细的说明，但是本发明的范围并不因为下述记载的实施例而受到限定。
【实施例】
在本实施例中，对利用根据本发明的前处理脱硫系统的催化剂处理煤炭的硫氧化物含量与催化剂处理之前的煤炭进行了比较测定。
实施例1：利用(株)LOM煤炭的脱硫催化剂系统的效果验证
<煤炭样本的准备>
为了脱硫催化剂的效果验证试验，将(株)LOM供应的在俄罗斯当地采购的煤炭作为样本使用。
所供应的煤炭分为2种，硫(S)含量分别为3.51％(煤炭1)以及1.17％(煤炭2)。
<催化剂处理煤炭的准备>
作为脱硫催化剂分别使用了3g的脱硫催化剂1(以下称之为BP-106)以及脱硫催化剂2(以下称之为B3C5)，并使用了100g的水。
分别将100g的煤炭1以及煤炭2浸渍到3g的脱硫催化剂以及100g的水的催化剂混合液中20分钟之后再进行30分钟的自然脱水，自然脱水之后的煤炭的总重量为125至135g，可以确认与煤炭重量相比的催化剂混合液的投入量大约为30重量份。
将所述自然脱水的催化剂处理煤炭利用80℃的干燥机进行8小时的干燥，从而制造出了前处理煤炭1(使用煤炭1以及BP-106催化剂)、前处理煤炭2(使用煤炭1以及B3C5催化剂)、前处理煤炭3(使用煤炭2以及BP-106催化剂)以及前处理煤炭4(使用煤炭2以及B3C5催化剂)。
<含硫量测定及其结果>
为了对所述所制造出的催化剂处理煤炭的含硫量进行测定，利用硫分析仪进行了试验。
作为硫分析仪的运行条件，在与燃烧室的温度条件相同的1,050℃下，对煤炭1、煤炭2、前处理煤炭1至前处理煤炭4的含硫量(SOx)进行了测定。
煤炭1、前处理煤炭1以及前处理煤炭2的含硫量总量的平均测定结果如图6所示，而煤炭2、前处理煤炭3以及前处理煤炭4的含硫量总量的平均测定结果如图7所示。
如图6所示，可以确认煤炭1的SOx总量的平均3.51％，而且可以确认利用催化剂混合液对煤炭1进行前处理的前处理煤炭1以及前处理煤炭2的SOx总量的平均约1.6％以及约2.0％，SOx均有所减少。
此外，如图7所示，可以确认煤炭2的SOx总量的平均1.77％，而且可以确认利用催化剂混合液对煤炭2进行前处理的前处理煤炭3以及前处理煤炭4的SOx总量的平均约0.70％以及约1.11％，可以呈现出最大48％的SOx减少效果。
实施例2：利用Posco无烟煤以及焦煤的脱硫催化剂系统的效果验证
<煤炭样本的准备>
为了脱硫催化剂的效果验证试验，将Posco供应的无烟煤以及焦煤作为煤炭样本使用。
<催化剂处理煤炭的准备>
作为脱硫催化剂使用了在所述实施例1中使用的脱硫催化剂BP-106，并分别以0:1、1:1、2:1、5:1以及10:1的比例对水:催化剂进行混合后使用。
分别将100g的无烟煤以及焦煤浸渍到100g的按照所述比例混合的脱硫催化剂以及水的催化剂混合液中20分钟之后再进行30分钟的自然脱水，自然脱水之后的煤炭的总重量如下述表1以及表2所示。
将所述自然脱水的催化剂处理煤炭在80℃干燥机中进行8小时的干燥，从而制造出前处理煤炭。
<含硫量测定及其结果>
为了对所述所制造出的催化剂处理煤炭的含硫量进行测定，利用硫分析仪进行了试验。
作为硫分析仪的运行条件，在与燃烧室的温度条件相同的1,050℃下，对无烟煤、焦煤以及前处理煤炭5至前处理煤炭14的含硫量(SOx)进行了测定。对于各个样本重复测定10次或11次并取平均值。
无烟煤以及无烟煤的前处理煤炭5至前处理煤炭9的含硫量总量的平均测定结果如下述表1所示，而焦煤以及焦煤的前处理煤炭10至前处理煤炭14的含硫量总量的平均测定结果如下述表2所示。
【表1】
【表2】
如表1所示，可以确认无烟煤的SOx总量的平均0.377％，而在利用催化剂混合液对无烟煤进行前处理的前处理煤炭5至前处理煤炭9中，其SOx的排放均有所减少，最大可以呈现出大约95％的SOx减少效果。
此外，如表2所示，可以确认焦煤的SOx总量的平均0.853％，而在利用催化剂混合液对焦煤进行前处理的前处理煤炭10至前处理煤炭14中，其SOx的排放均有所减少，最大可以呈现出大约71％的SOx减少效果。
产业可用性
本发明可以广泛适用于前处理脱硫系统。
Claims (13)
1.一种前处理脱硫系统，其特征在于，包括：
第一斜槽，将通过带式输送机移送过来的煤炭供应至前处理装置；
前处理装置，通过将供应过来的煤炭浸渍到将脱硫催化剂以及水进行混合的催化剂混合液中，对煤炭进行脱硫；
网孔输送机，将经过所述前处理装置的被浸渍到催化剂混合液中的煤炭分离成液相以及催化剂处理煤炭；以及，
保管罐，对所述分离出来的催化剂处理煤炭进行保管。
2.根据权利要求1所述的前处理脱硫系统，其特征在于：
所述网孔输送机以使得被浸渍到催化剂混合液中的煤炭的液相穿过所述网孔输送机跌落并使得催化剂处理煤炭残留在所述网孔输送机上的方式进行分离。
3.根据权利要求1所述的前处理脱硫系统，其特征在于，还包括：
回收罐，对在所述网孔输送机中分离的所述液相进行收集和保管并重新供应至所述前处理装置。
4.根据权利要求1所述的前处理脱硫系统，其特征在于：
所述前处理装置，包括：
前处理输送机，通过第一斜槽装载煤炭；
框架，安装在所述前处理输送机的行进线路上部；
第一喷嘴，在所述前处理输送机的开始部分的上部安装在所述框架上并得到支撑，在装载煤炭之前向所述前处理输送机喷射催化剂混合液以及向装载到所述前处理输送机上的煤炭的上部喷射催化剂混合液；
第一钩子以及第一钩子喷嘴，作为通过安装在所述前处理输送机的上部而在刮擦伴随所述前处理输送机移送的煤炭侧面的同时喷射催化剂混合液的组件，所述第一钩子以与所述第一喷嘴分开的方式安装在所述框架上并得到支撑，且以与所述前处理输送机表面的一侧面接触的方式配置，所述第一钩子喷嘴沿着所述第一钩子的侧面配置；
第二钩子以及第二钩子喷嘴，以与所述第一钩子以及第一钩子喷嘴相向的方式配置；以及，
第二喷嘴，在所述前处理输送机的末端部分的上部安装在所述框架上并得到支撑，向伴随所述前处理输送机移送的煤炭的上部喷射催化剂混合液。
5.根据权利要求4所述的前处理脱硫系统，其特征在于：
所述前处理输送机的截面为“U”字形状，以便于对混合有催化剂混合液的煤炭进行浸渍。
6.根据权利要求1所述的前处理脱硫系统，其特征在于：
所述前处理装置，包括：
螺旋输送机，通过供应煤炭以及催化剂混合液而将煤炭浸渍到催化剂混合液中；以及，
第三喷嘴以及第四喷嘴，通过连接到所述螺旋输送机的上部而供应所述催化剂混合液。
7.根据权利要求1所述的前处理脱硫系统，其特征在于：
所述催化剂混合液将脱硫催化剂以及水以1:1至1:20的比例进行混合。
8.根据权利要求1所述的前处理脱硫系统，其特征在于：
相对于所述煤炭100重量份，供应所述脱硫催化剂1至5重量份以及所述水50至100重量份。
9.根据权利要求1所述的前处理脱硫系统，其特征在于：
所述脱硫催化剂，包括：
(a)从由SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2、MgO、MnO、CaO、Na2O、K2O以及P2O3构成的组中选择的1种以上的氧化物；
(b)从由Li、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Sr、Cd以及Pb构成的组中选择的1种以上的金属；以及，
(c)从由四硼酸钠(Na2B4O7·10H2O)、氢氧化钠(NaOH)、硅酸钠(Na2SiO3)以及过氧化氢(H2O2)构成的组中选择的1种以上的液态组合物。
10.根据权利要求9所述的前处理脱硫系统，其特征在于：
所述氧化物包含SiO2 15至90重量份、Al2O3 15至100重量份、Fe2O3 10至50重量份、TiO25至15重量份、MgO 20至150重量份、MnO 10至20重量份、CaO 20至200重量份、Na2O 15至45重量份、K2O 20至50重量份以及P2O3 5至20重量份，
所述金属包含Li 0.0035至0.009重量份、Cr 0.005至0.01重量份、Co 0.001至0.005重量份、Ni 0.006至0.015重量份、Cu 0.018至0.03重量份、Zn 0.035至0.05重量份、Ga 0.04至0.08重量份、Sr 0.02至0.05重量份、Cd 0.002至0.01重量份以及Pb 0.003至0.005重量份。
11.根据权利要求9所述的前处理脱硫系统，其特征在于：
所述氧化物以及金属离子的大小为1至2μm，比重为2.5至3.0。
12.根据权利要求9所述的前处理脱硫系统，其特征在于：
所述液态组合物包含四硼酸钠(Na2B4O7·10H2O)20至130重量份、氢氧化钠(NaOH)15至120重量份、硅酸钠(Na2SiO3)50至250重量份以及过氧化氢(H2O2)10至50重量份。
13.根据权利要求9所述的前处理脱硫系统，其特征在于：
所述脱硫催化剂由所述氧化物、金属以及液态组合物形成金属螯合化合物。
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| KR102250538B1 (ko) | 2021-05-11 |
| WO2022085895A1 (ko) | 2022-04-28 |
| US20230365881A1 (en) | 2023-11-16 |
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