CN1401748A - 一种提高流化床飞灰脱硫和燃尽效率的添加剂及使用方法 - Google Patents

Abstract

一种提高流化床飞灰脱硫和燃尽效率的添加剂及其使用方法，一种流化床飞灰再燃烧和脱硫技术领域。本发明是将粘结剂固硫剂和助燃剂按一定的比例混合为添加剂，然后混入一定比例的从流化床除尘器分离出来的飞灰颗粒，使飞灰水化，再将上述混合物直接送入流化床燃烧室中使其进行快速团聚并参与反应。本发明在实现飞灰回送和造粒的一体化时，由于添加剂的作用使飞灰在流化床中快速团聚颗粒的强度增加，其停留时间进一步提高，从而提高了流化床飞灰钙和加入流化床脱硫剂的利用率，大大提高飞灰碳燃尽度；与常规的飞灰直接灰送相比，飞灰钙的利用率可提高20％左右，飞灰碳含量亦可降低20％左右，并可实现流化床锅炉的连续运行。

Description

一种提高流化床飞灰脱硫和燃尽效率的添加剂及使用方法

技术领域

本发明涉及一种流化床飞灰再燃烧和脱硫技术领域，尤其涉及一种提高流化床飞灰脱硫和燃尽效率的添加剂及其使用方法。

背景技术

在现有技术中，为了提高流化床飞灰中钙的利用率，提高飞灰碳的燃尽度，相继开发了飞灰直接回送，飞灰水化或蒸汽活化后再返送流化床工艺；飞灰和氧化钙水化混合后造粒再送入流化床工艺；流化床飞灰快速水化团聚和返送流化床工艺等。如文献《流化床燃烧工业技术应用》(刘德昌北京：中国电力出版社，1998)，提出飞灰直接回送，能够提高飞灰的燃尽度，但由于飞灰颗粒小，在流化床内停留时间短，飞灰碳的燃尽度提高幅度不大。为了提高飞灰在流化床中的停留时间，专利CN92233887、JP58190862提出用飞灰或飞灰和细颗粒的煤等高热值的燃料，在流化床炉外利用一套造粒系统造粒，所造新鲜的飞灰颗粒经干燥后直接再注入流化床参与燃烧。但由于造粒工艺建立在流化床外，造粒工艺复杂，该工艺一方面与流化床运行不连续，另一方面造出的颗粒硬度大，飞灰燃烧速度慢。为了提高飞灰中自由氧化钙的利用率，将水和飞灰在一定的温度下反应，将氧化钙活化为氢氧化钙，不但其孔结构和比表面积大大改善，而且大部分未参与脱硫的氧化钙因活化反应脱离硫酸钙的覆盖而暴露出来，增加了与二氧化硫接触的机会，因而活化后的飞灰再循环使用，可大大提高脱硫能力。参见文献“Robert B R，Hydration of partially sulfated lime with water，15^th international conference onfluidization Combustion，Sponsored by ASME，1999：620-640”。实践证明，飞灰水化或蒸汽活化工艺需要独立一套流程，因为水活化时间长或需要在较高的活化温度(450℃)下用水蒸气活化，而且水活化工艺大多与流化床运行不连续，工艺实现有一定的难度，而且活化后飞灰较原料的粒度分布没有较大的改观，因而在锅炉中停留时间短，活性钙的利用率低和未燃碳的量降低不明显。为了克服上述缺点，专利CN01144585.8提出一种流化床飞灰快速水化团聚和返送工艺，使其在流化床中实现造粒和回送飞灰的一体化，从而简化工艺流程，提高飞灰在流化床中停留时间，进而提高飞灰钙的利用率，降低飞灰碳含量及提高流化床的整体经济性。但是由于飞灰团聚颗粒硬度小，耐磨性差，飞灰钙的利用率仅提高10％左右，飞灰碳降低10％左右。故提出在飞灰团聚时加入能够同时具备粘结、助燃和固硫作用的添加剂，以提高飞灰团聚颗粒强度，提高飞灰再流化床中的停留时间，提高脱硫和燃尽率。

发明内容

针对现有技术的不足和缺陷，本发明的目的和任务是提供一种提高流化床飞灰脱硫和燃尽效率的添加剂及其使用方法，以提高飞灰在流化床中团聚颗粒的强度，增加停留时间，进而提高飞灰钙的利用率，降低飞灰碳含量及提高流化床的整体经济性。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种提高流化床飞灰脱硫和燃尽效率的添加剂，该添加剂含有起粘结作用的造纸废液和水玻璃，起固硫作用的碳酸钙或氧化钙以及助燃剂碳酸钠，其重量百分比含量为：

纸浆废液：        20-90％

水玻璃            5-30％，

碳酸钙或氧化钙    5-30％

碳酸钠            0-20％

本发明还提供了一种该添加剂的使用方法，该方法按如下步骤进行：

(1)  先在带有搅拌器的灰浆池中将20-90％造纸废液、5-30％水玻璃、5-30％碳酸钙或氧化钙和0-20％碳酸钠按一定比例均匀混合；

(2)  在流化床点火启动并正常燃烧后从除尘器分离出来的飞灰颗粒送入装有添加剂的灰浆池中，按添加剂和飞灰的比例(重量)为1∶1～10进行混合，加水搅拌均匀，在10-90℃温度下水化反应5～60分钟；

(3)  将上述混合物直接送入流化床燃烧室中使其进行快速团聚并参与反应。

被送入流化床中的飞灰与水的混合物经由流化床中热空气的流化作用，一方面由热空气带走其中的水分，一方面因失去水分发生团聚，形成团聚颗粒，沿流化床惯性下落；同时与热烟气中的二氧化硫及氧气反应。团聚颗粒在下落的同时，又因受到快速热烟气浮力和摩擦力的作用，颗粒缩小，最终随烟气上升而离开流化。

本发明可实现飞灰团聚颗粒的强度增加，提高飞灰在流化床中的停留时间，进而提高流化床飞灰钙的利用率，降低飞灰碳含量；与常规流化床飞灰直接回送相比，飞灰钙的利用率可提高15％～20％，飞灰碳含量亦可降低15％～20％，并可实现流化床锅炉的连续运行。

附图说明

图1为提高流化床飞灰脱硫和燃尽效率添加剂的制备和使用工艺流程。

具体实施方式

下面结合附图具体描述本发明的工作原理、工艺过程和最佳实施方案：

本发明的工作原理如下：

由于添加剂中含有一定量的造纸废液和水玻璃，添加剂与飞灰均匀混合后送入流化床，在流化床内的高温烟气作用下，飞灰中的水分迅速挥发，其内部气压变小，因而飞灰颗粒在外压和水玻璃中的硅酸钠作用下团聚成球，硅酸钠的粘结能力比由于水分失去而产生的范德华力大的多，因而团聚颗粒的强度和耐磨性增加，飞灰颗粒体积变大，在流化床内停留时间加大，同时，飞灰与烟气中的二氧化硫和氧气反应，实现飞灰的脱硫及燃烧。飞灰中的氧化钙主要来自两个部分：一是飞灰中含有游离氧化钙，二是添加剂中的碳酸钙或氧化钙在高温氧气作用下分解成的。将水与飞灰混合后，飞灰中的氧化钙发生水化反应，生成氢氧化钙；飞灰水化与脱硫的反应式如下：

下面详细说明本发明的具体实施例及工艺过程：首先在带有搅拌器的灰浆池中将20-90％造纸废液(其固体含量为2％～7％)、5-30％水玻璃、5-30％碳酸钙或氧化钙和0-20％碳酸钠按一定比例均匀混合；在流化床点火启动并正常燃烧后，将从除尘器分离出来的飞灰颗粒送入装有上述添加剂的灰浆池中，按添加剂和飞灰的比例(重量)为1∶1～10进行混合，加水搅拌均匀，在10-90℃下水化反应5～60分钟。然后将上述混合物直接送入流化床燃烧室中使其进行快速团聚并参与反应，即可以提高飞灰的脱硫和燃尽效率。

由于水与飞灰混合比例不同，其混合物的粘稠度也不相同，可采用给煤机、泥浆泵或泥浆泵与喷嘴配合将混合物直接送入流化床燃烧室中，经由流化床中热空气的流化作用，一方面由热空气带走其中含的水分，另一方面因失去水分和粘结的作用发生团聚，形成团聚颗粒，团聚颗粒的平均粒径为0.2毫米～1.5毫米之间，同时添加剂中的碳酸钙也分解为氧化钙。飞灰颗粒沿流化床惯性下落，同时与热烟气中的二氧化硫及氧气反应。团聚颗粒在下落的同时，又因受到快速热烟气浮力和摩擦力的作用，颗粒缩小，最终随烟气上升而离开流化床。经设置在流化床外部的分离器分离，大颗粒循环进入流化床，未经分离的飞灰经过除尘器除尘，形成新的飞灰。新形成的飞灰部分或全部进入飞灰团聚和返送系统。实现流化床锅炉的连续运行同时，流化床内不用再另外加入固硫剂，降低钙硫比，从而提高流化床的整体经济性。

实施例1

添加剂组成：

纸浆废液：  20％(固体含量7％)

水玻璃      30％，

碳酸钙      30％

碳酸钠      20％

将上述混合物搅拌均匀后，与由流化床除尘器得到的飞灰在灰浆池中混合，添加剂、飞灰和水比例(重量)为1∶10∶5，加入用搅拌机搅拌均匀，在温度为10℃的条件下反应60分钟，经均匀搅拌由泥浆泵将飞灰和水的混合物经喷嘴喷入流化床，飞灰在流化床中快速团聚，团聚颗粒的平均粒径为200微米；与飞灰直接回送相比，飞灰钙的利用率提高20％，飞灰碳含量降低15％。

实施例2：

添加剂组成：

纸浆废液：  50％(固体含量5％)

水玻璃      15％，

氧化钙      15％

碳酸钠      20％

将上述添加剂按上述比例混合均匀，添加剂与由流化床除尘器得到的飞灰在灰浆池中混合，用搅拌机搅拌均匀，添加剂、飞灰和水比例(重量)1∶1∶1，在50℃的条件下反应40分钟，回送方式用泥浆泵和喷嘴均匀喷入，飞灰在流化床中快速团聚团聚颗粒的平均直径为700微米，飞灰钙的利用率提高18％左右，降低飞灰碳含量16％左右。

实施例3

添加剂组成：

纸浆废液：        60％(固体含量4％)

水玻璃            25％，

碳酸钙或氧化钙    5％

碳酸钠            10％

将上述添加剂按上述比例混合均匀，添加剂与由流化床除尘器得到的飞灰在灰浆池中混合，用搅拌机搅拌均匀，添加剂、飞灰和水比例(重量)1∶5∶1，在70℃的条件下反应20分钟，回送方式用泥浆泵和喷嘴均匀喷入，飞灰在流化床中快速团聚团聚颗粒的平均直径为1000微米，飞灰钙的利用率提高15％左右，降低飞灰碳含量18％左右。

实施例4：

添加剂组成：

纸浆废液：        90％(固体含量2％)

水玻璃            5％，

碳酸钙或氧化钙    5％

碳酸钠            0％

将上述添加剂按上述比例混合均匀，添加剂与由流化床除尘器得到的飞灰在灰浆池中混合，用搅拌机搅拌均匀，添加剂、飞灰比例和水(重量)1∶2∶1，在90℃的条件下反应5分钟，回送方式用给煤机均匀给入，飞灰在流化床中快速团聚团聚颗粒的平均直径为1500微米，飞灰钙的利用率提高15％左右，降低飞灰碳含量17％左右。

Claims (2)

1.一种提高流化床飞灰脱硫和燃尽效率的添加剂，其特征在于：该添加剂含有起粘结作用的造纸废液和水玻璃，起固硫作用的碳酸钙或氧化钙以及助燃剂碳酸钠，其重量百分比含量为：

纸浆废液：      20-90％

水玻璃          5-30％，

碳酸钙或氧化钙  5-30％

碳酸钠          0-20％

2.实施如权利要求1所述添加剂的使用方法，其特征在于按以下方式进行：

(1)  先在带有搅拌器的灰浆池中将20-90％造纸废液、5-30％水玻璃、5-30％碳酸钙或氧化钙和0-20％碳酸钠按一定比例均匀混合；

(2)  流化床点火启动并正常燃烧后从除尘器分离出来的飞灰颗粒送入装有添加剂的灰浆池中，按添加剂和飞灰的重量比为1∶1～10进行混合，加水搅拌均匀，在10-90℃下水化反应5～60分钟；

(3)  将上述混合物直接送入流化床燃烧室中使其进行快速团聚并参与反应。

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