CN1687637A - 燃煤锅炉综合治理无污染物排放技术 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃煤锅炉污染物综合治理和回收利用技术。以“缓释CO2气肥”为核心，由“空气分离制O2”、“电解水制H2、O2”、“燃煤锅炉”、“烟气除尘”、“分子筛制造”、“烟气净化”、“CO2提纯”、“缓释CO2气肥制备”、“CO2利用”等多项工艺过程组合而成。燃煤产生的灰渣为主要原料生产燃煤灰渣分子筛，分子筛吸附燃煤烟气中的CO2成为缓释CO2气肥，气肥施入土壤，特别适于干旱缺水、沙质盐渍的土壤。另外还可以供有机合成之用，可以直接用于食品行业，用作萃取剂、致冷剂、熏蒸剂、油田洗井剂等。所有燃煤产生的污染物都得到处理和利用，因而实现无污染物排放。

Description

燃煤锅炉综合治理无污染物排放技术
技术领域
本发明涉及燃煤烟气治理和灰渣利用技术，具体涉及一种燃煤锅炉综合治理无污染物排放技术，属于国际专利分类F23B5/00“能燃烧初始燃烧时未燃尽物质的设备”技术领域。
背景技术
燃煤对环境的污染：
煤是各历史时代植物遗体在沼泽或湖泊中积聚后，经过漫长的地质时期的生物化学、地球化学、物理化学等的复杂作用转化而成的可燃物质。煤与氧发生化合反应放出大量光和热即为煤的燃烧。燃煤锅炉是利用煤的燃烧所产生的能量的最主要的形式，它使水汽化成为蒸汽，用蒸汽去推动发电机发电或作热源使用。煤由碳、挥发分、水分和灰分组成。组成煤的元素有C、H、O、N、S、P、F、Cl、Fe、Al、Ca、Si、Mg、Mn等，煤燃烧时这些元素参加反应最终形成烟气和灰渣。
燃煤烟气中除粉尘和水分外还含有SO2、NOX、CO、CO2、CxHy以及氟化物、氯化物等有害气体，这些气体对大气环境造成严重污染和破环。排放到大气环境中70％的粉尘，90％的SO2，70％的NOX、71％CO，43％CxHy和85％的CO2来自于煤的燃烧。燃煤时产生大量影响环境的灰渣，这些灰渣还未充分利用。烟气中的SO2主要由煤中的硫铁矿及一些硫化物与氧反应而生成；NOX则主要由煤中的一些有机物氧化而成，少量为空气中的N氧化而成；CO、CO2是煤中的C与O反应而成，煤完全燃烧则主要生成CO2，不完全燃烧则CO含量增加。CO2是“温室效应”的根源，SO2和NOX是“酸雨”形成的罪魁祸首。SO2、NOX以及氟化物、氯化物等对大气的污染非常严重，就其排放量而言，远远不如CO2大，回收利用CO2是必然之路，否则CO2无出路，也就不能消除燃煤烟气的污染。如果在回收CO2过程中同时解决SO2、NOX以及氟化物、氯化物等的污染，将会彻底全面消除燃煤烟气的污染。
灰渣虽然有多种再利用的方法，在有条件的地方确实也在回收利用，但还有50％以上的灰渣没有利用，仍然占用土地、污染环境。只有在治理烟气污染的同时，解决灰渣的再利用，这样才能全面解决燃煤的污染问题。
目前燃煤烟气治理和灰渣的利用情况：
对燃烧煤所造成的污染，世界各国都非常重视，采用了许多的技术措施。脱除烟气中的的SO2、NOX已有很多办法，在脱除SO2和NOX的同时，一般也可脱除氟化物和氯化物。而“温室效应”的罪魁祸首CO2在烟气中所占份额很大，简单地从烟气中脱除方法，很难彻底根除CO2的污染，回收利用CO2是必然之路，否则无出路。
煤的燃烧是利用煤的主要形式，C与O反应不可避免要生成CO2，设法使“CO2变害为利”是解决其污染的最好办法。
纯净CO2用途非常广泛：CO2是一种良好的萃取剂，应用于食品、饮料、油料、香料、药物的加工萃取；CO2是良好的致冷剂，不仅冷却速度快，操作性能良好，不浸湿产品，不会造成二次污染，而且投资少，节省人力；CO2是一种质优价廉的蔬菜、瓜果的保鲜贮藏剂；CO2是一种良好的粮食贮存熏蒸剂，不仅有优异的杀虫灭鼠性能，而且防潮防霉；CO2可作为油田注入剂可有效地驱油，可作为油田洗井剂，清洗油井的堵塞物；CO2还是有效气体肥料，用于大棚种植增产效果异常明显。CO2这些用途告诉我们不能只看到它有害的一面，CO2也有可利用的一面，应该充分利用。但是以上这些用途还不能根本解决CO2的污染问题，因使用后绝大部分仍然以气体形态排入大气。只有改变CO2的形态使其成为另一种物质，把CO2固定下来，才能真正改善CO2污染。
植物通过光合作用吸收CO2使之与水和少量的营养物结合成各种各样的有机物，把CO2转变为其它形态的物质，真正消耗CO2，减少进入大气的CO2量。高等植物能消耗CO2，低等植物也能消耗CO2。例如，作为单细胞植物的浮游生物，象一切植物一佯，能利用太阳能将二氧化碳、水和痕量的营养物结合生成有机物，CO2分子中的碳原子便扎根在俘游生物体内，成为安全的资源，即所谓碳沉积。单细胞藻类植物，能吸收大量二氧化碳生成石油，培养这种藻类植物不用提炼，可直接用于发动机中燃烧发电。
通过现代的有机合成技术，将其转化为有机产品。CO2可催化加氢，合成甲烷、甲醇、乙醇及其它醇类，还可合成甲酸及其衍生物，也可直接合成烃类或者先转化成CO，再通过费—托合成法合成烃类等产品，其催化加氢的产品如图1。
在CO2催化加氢的产物中，甲醇以及甲烷和其它烃类都可作为燃料，替代现行采用的石油作为能源的一部分。甲醇、甲烷及其它烃类(特别是C2～C5的低级烃类和含C6以上的汽油馏分)是有机化工的重要和原料。
以CO2为原料合成酯、高聚物：CO2与环氧丙烷合成碳酸亚丙酯，由于其生产成本低、产品质量高的优点正在取代酯交换法、光气法和氯丙醇法；CO2与丙烯氧化合成、CO2与醇直接合成法生产碳酸酯，通过调节聚合制备液体的脂肪族聚碳酸酯树脂，用此材料生产可降解聚氨酯泡沫塑料。
以CO2为基础原料的有机合成也能把CO2转化为另外的物质，CO2固定下来，减少CO2向大气的排放量。
以上分析足以说明CO2是一种可利用的资源，利用好可能维持CO2在自然界的平衡。
2、CO2的分离、提纯
空气燃烧煤产生的烟气CO2浓度，因空气过剩系数不一样有变化，一般在13～19％之间，经过分离、提纯后才能有效利用。CO2分离、浓缩、提纯的方法很多，成熟的方法有物理法、化学法和膜分离技术。
物理方法中的低温蒸馏法、变压吸附法最适合燃煤烟气中CO2的分离、提纯。低温蒸馏法由于设备庞大、能耗较高、分离效果较差，因而成本较高，不适应中小规模的生产；变压吸附法工艺过程简单、能耗低、适应能力强，自动化程度高、技术先进、经济合理、时，应用广泛。
化学方法主要有以有机胺(如乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等)作溶剂吸收CO2，经吸收、解吸得到高纯的CO2。
膜分离技术具有装置简单、操作方便、能耗较低等优点，是当今世界上发展较迅速的一项节能型气体分离技术。但是，膜分离法的缺点是很难得到高纯度的CO2，要想得到高纯度的CO2，需要与化学法相结合。
在CO2分离、浓缩、提纯之前，必须净化烟气，清除烟气中的粉尘、CO、SO2、NOX、氟化物、氯化物等杂质。清除这些杂质的方法较成熟，可以借鉴。
3、灰渣的利用
煤的组成之一灰分在燃烧过程中大部分变成固体物，与未燃尽的碳组成灰渣，成为废弃物排出，其中的一部份以粉尘的形式进入烟气，在烟气处理过程积中收集下来。目前燃煤的灰渣基本上是用去生产建筑材料、筑路、回填等。还可以充分发挥其特性，开辟附加值更高的利用途径。
为了消除煤燃烧所造成的对环境的污染和破坏，人们采取了许多技术措施，但这些技术技术措施彼此孤立存在，没有形成综合控制技术，只能解决个别的局部的问题，不能彻底的协同一致地消除燃煤污染。如何采用综合技术，彻底消除燃煤污染，这是我们所要解决的问题。
发明内容
本发明的目的，在于针对目前燃煤污染物治理技术的不足，提供一种综合治理方案——燃煤综合治理无污染物排放技术。这是基于燃煤的污染有多方面，既有气体污染物，也有固体污染物。治理污染时不能孤立考虑各个污染物，需根据各个污染物的特性，互相之间的联系，综合、系统、全面地拟定治理方案，才能以最少的投入换取最大的收获。
本发明的技术方案如下。
一种燃煤锅炉综合治理无污染物排放技术，该技术包括：“空气分离制O2”、“电解水制H2、O2”、“燃煤锅炉”、“烟气除尘”、“分子筛制造”、“烟气净化”、“CO2提纯”、“缓释CO2气肥制备”、“CO2利用”多项工艺过程组合而成。将燃烧煤产生的灰渣制成燃煤灰渣分子筛，吸附CO2，成为兼有保水作用的缓释CO2气肥，全部以肥料的形状回归大自然，实现燃煤锅炉的无污染物排放。
所述的“燃煤锅炉”，除通常的空气燃煤锅外，还包括富氧燃煤锅炉；该富氧燃煤锅炉与通常的空气燃煤锅炉之区别在于：送入锅炉的气体不是空气而是富氧气体，所述入炉富氧气体的氧含量＞21％；综合考虑以80％-90％为宜；富氧燃烧煤所需的富氧由空气分离或电解水而得。
亦可在空气燃煤锅炉中用富氧燃烧煤，只要将其烟气返回一部份与富氧气体混合入炉，使入炉混合气含氧量维持在21％即可，空气燃煤锅炉不需作任何改变。
所述的燃煤灰渣分子筛，是一种以燃烧煤产生的灰渣为主体原料制成的分子筛，这种分子筛相当于4A型，其制备方法如下：
(1)将煤渣磨细至150目，与粉煤灰混合成燃煤灰渣混合粉料，Al(OH)3和Na2CO3或NaOH三种物料在120℃下烘烤2-3小时，除去水分，然后混合均匀；
(2)在800-850℃温度下焙烧1-1.5小时，成浅绿色物料后进行粉碎；
(3)在搅拌条件下，把粉碎料投入水中，升温至50-55℃，恒温2小时，取液分析碱度，补加至总碱度为1N；
(4)升温至98℃，在搅拌下晶化6小时；
(5)按常规分子筛制法进行洗涤、交换、成型、活化即得产品，防潮密封包装备用；
(6)需要时可用K2CO3(或KOH)代替Na2CO3(或NaOH)。
所述的缓释CO2气肥的制备，是在干燥的状态下，纯净CO2气体通过燃煤灰渣分子筛床层，燃煤灰渣分子筛充分吸附CO2气体，成为“缓释CO2气肥”，缓释CO2气肥在密闭条件下防潮贮存。
为减少Na离子的积累，在制备燃煤灰渣分子筛时，用K盐(或K碱)代替Na盐(或Na碱)。
本发明的燃煤锅炉综合治理无污染物排放技术，以“缓释CO2气肥”为核心，由“空气分离制O2”、“电解水制H2、O2”、“燃煤锅炉”、“烟气除尘”、“分子筛制造”、“烟气净化”、“CO2提纯”、“缓释CO2气肥制备”、“CO2利用”等多项工艺过程组合而成。以燃煤所产生的灰渣为主要原料生产燃煤灰渣分子筛，用这种分子筛吸附燃煤烟气中的CO2成为缓释CO2气肥，这种气肥施入土壤中逐步吸附水分，新吸附的水占据原来所吸附CO2的位置，CO2逐步被替代而释放出来，为植物的光合作用补足CO2。被缓释CO2气肥吸附的水不易流失和蒸发，因而对土壤起到保水作用，非常适用于干旱缺水、沙质盐渍土壤。由于燃煤所产生的CO2量很大，除用去制备“缓释CO2气肥”外，还可以供有机合成使用，也可以直接用于食品行业，用作萃取剂、致冷剂、熏蒸剂、油田洗井剂等。为CO2吸附创造条件，先对烟气进行处理，除去粉尘和有害的气体并加以利用，将CO2浓度提高。这样所有燃煤产生的污染物都得处理和利用，实现无污染物排放。
采用富氧燃烧煤大幅度减少所产生烟气量，大幅度降低能耗，提燃料利用率，也为CO2吸附创造有利条件。采用空气分离和电解水技术，为富氧燃烧煤提供氧的来源，采用电解水技术在提供氧气的同时，还可为CO2有机合成提供氢气。
附图说明
图1为二氧化碳的催化加氢产品方向示意图；
图2为燃煤锅炉无污染物排放技术方案一的工艺示意图；
图3为燃煤锅炉无污染物排放技术方案二的工艺示意图；
图4为燃煤锅炉无污染物排放技术方案三的工艺示意图；
图5为燃煤锅炉无污染物排放技术方案四的工艺示意图。
具体实施方式
1、方案一
如图2所示，方案一的工艺过程包括“烟气除尘”、“分子筛制造”、“烟气净化”、“CO2提纯”、“缓释CO2气肥制备”、“CO2利用”等。
在锅炉内用空气燃烧煤，产生烟气和灰渣。烟气中含有大量的由空气带来的N2、O2、C氧化而成的CO2，还有粉尘及SO2、NOX、CO、CxHy、HCl、HF等有害气体。烟气先经过“烟气除尘”工序除去粉尘，再经“烟气净化”工序除去SO2、NOx、HCl、HF等化合物，得到仅含N2、O2、CO2的烟气；经“CO2提纯”工序使CO2从混合气中分离出来，一部分纯净CO2被由“分子筛制造”工序得到的燃煤灰渣分子筛吸附成为“缓释气体肥料”，一部分纯净CO2用去进行“有机合成”，一部分CO2直接用于食品行业，用作萃取剂、致冷剂、熏蒸剂、油田洗井剂等；最后剩下无任何危害的N2、O2排空。灰渣用去产制备燃煤灰渣分子筛。
1)、“烟气除尘”
无论什么形式的燃煤锅炉其烟气中要带出大量的粉尘，特别是煤粉炉、循环流化床炉烟气中的粉尘更多。烟气中的粉尘既不允许排入大气，也不能带入后系统影响其它成分的再利用，必须采取措施除去烟气中的粉尘。烟气中的粉尘是煤中灰分在煤燃烧过程中所生成的固体物，其中还挟带有未燃尽的碳。通常电站燃煤锅炉采用静电除尘器、袋式除尘器来完成烟气除尘任务，能满足后部工艺过程的要求。
2)、“烟气净化”
目的是除去烟气中的SO2、NOX、HCl、HF等化合物，目前相关技术很多，效果也很好，其中的“活性炭氨法”最符合要求，不仅能有效去上述化合物，还可副产硫铵、硝铵混合肥料。
3)、“CO2提纯”
因为燃煤所产生的CO2量很大，单一的用途很难全部消化，应同时兼顾多种用途，不同的用途对CO2质量要求不一样，应针对用途分开档次。本方案中“CO2提纯”分为二级提纯，第一级采用膜分离或变压吸附多方法，使CO2提高到90％左右用作直接气体肥料和用去生产缓解气体肥料；第二级采用化学法或低温蒸馏法，产出浓度达99％工业级或99.95％食品级CO2，用去合成有机物和用于食品行业。
4)、“分子筛制造”和“缓释CO2气肥制备”
这是该方案的核心部分，是把燃煤灰渣与回收利用CO2结合在一起的烟气综合治理技术。
“分子筛制造”
“分子筛”是一种硅铝酸盐，主要由硅铝通过氧桥连接组成空旷的网状晶体结构，在网状晶体结构中有很多孔径均匀的孔道和排列整齐、内表面积很大的空穴，它的网状多孔结构使得其具有较高的吸附容量，而且具有分子选择吸附的性能。分子筛对水和二氧化碳有非常好的吸附性能，如果分子筛吸附CO2后作为气体肥料使用，这种“气体肥料”能非常缓慢地释放CO2，释放CO2后的分子筛还是到非常好的保水剂。但是，通常的分子筛生产费用高，用它吸附CO2后作为肥料经济上不合理。利用富含硅、铝的燃煤灰渣制成分子筛，显然这种分子筛的制造费用低，吸附CO2后作为肥料经济合理。更重要的是为燃煤灰渣找到一条根本出路，燃煤产生的“温室效应”气体CO2和灰渣同时得到利用，实现“变废为宝”。
燃煤的灰渣是煤中的灰分在燃烧过程中形成，它的化学成分取决于煤的灰分成分，通常煤的灰分中含有大量的硅、铝等合成分子筛所需的化学元素，某热电厂的粉煤灰化学成分如表1所列：
表1  某热电厂燃煤粉煤灰化学成分
成分名称 SiO2  Al2O  Fe2O3  CaO  MgO  热失量
成分％ 56.65  25.28  6.23  3.45  1.40  5.97
燃煤炉渣化学成分与粉煤灰基本相同。煤的产地、品种不一样，其灰分成分也不一样，总会有差别。而且燃煤灰渣各化学成分的比例还不是分子筛所要求的比例，需要配料调整。用于吸附二氧化碳的分子筛为4A型，分子式可表示为：NaO.Al2O3.SiO2.4.5H2O，三种成分NaO、Al2O3、SiO2的分子比为1∶1∶1，按此比例配料，加入适量的Al(OH)3和Na2CO3。燃煤灰渣分子筛制备方法如下：
(1)、将煤渣磨细至150目，与粉煤灰、尘混合成燃煤灰渣混合粉料，Al(OH)3和Na2CO3三种物料在120℃下烘烤2-3小时，除去水分，然后混合均匀。
(2)、在800-850℃温度下焙烧1-1.5小时，成浅绿色物料后进行粉碎。
(3)、在搅拌条件下，把粉碎料投入水中，升温至50-55℃，恒温2小时，取液分析碱度，补加至总碱度为1N。
(4)、升温至98℃，在搅拌下晶化6小时。
(5)、按常规分子筛制法进行洗涤、交换、成型、活化即得产品，防潮密封包装备用。
“缓释CO2气肥制备”：是在干燥的状态下，纯净CO2气体通过燃煤灰渣分子筛床层，燃煤灰渣分子筛充分吸附CO2气体，成为“缓释CO2气肥”。缓释CO2气肥在密闭条件下防渐贮存。
5)、“缓释CO2气肥”
光合作用是植物在叶绿体中利用光能将二氧化碳和水合成有机物、释放氧气、将光能转变为化学能并储存在有机物中的过程。植物依靠光合作用生长，充足的二氧化碳是保证植物正常生长不可短缺的要素，缺少二氧化碳植物不能正常生长。在相对密闭的温室(包括塑料大栅)里，随着植物光合作用的进行，气体中的CO2浓度逐渐降低，影响植物光合作用的正常进行，影响植物的正常生长。及时补足CO2维持其正常浓度，对保证植物正常生长至关重要。不仅如此，实践证明提高植物生长环境大气中CO2浓度，能提高植物产量。这就是CO2气体肥料的来由。CO2气体肥料不仅适用于温室，如果施用方法得当，对大田作物也能起到增产作用。目前CO2气体肥料的施用方式有两种：罐装现场施用或现场产气直接施用。这两种施用方法难以保证CO2浓度均衡，CO2气体利用率很低。如果选取一种物质作为CO2载体，这种载体吸附CO2，施用时CO2有序缓慢释放，这样不仅能保证CO2浓度均衡，而且有放提高CO2气体利用率。这种载体对植物和土壤不能造成损害，最好还能产生其产的效果。用燃煤灰渣制成的分子筛可以起到这样的作用，燃煤灰渣分子筛在干燥的状态下吸附CO2，施用后它与土壤中的水接触并吸附，被吸附的水逐渐替代CO2占据吸附表面，CO2逐渐释放出来，这种释放相对平稳、有序。我们把这种燃煤灰渣吸附CO2所得到的产物称之为“缓释CO2气肥”。被分子筛吸附的水在土壤中不易流失和蒸发，分子筛起到保水作用。中、日两国研究人员开展了利用这种燃煤灰渣分子筛(他们称之为人工合成沸石)改良沙质土壤的研究，研究结果确定了由于在沙质土壤中混入人工合成沸石(我们称之为燃煤灰渣分子筛)后增加了土壤的含水量，从而提高了作物的生长量和收获量；同时可以减少灌溉水量，有助于减轻土壤的盐害程度，施用燃煤灰渣分子筛是改良沙质盐渍土壤的有效措施。我们也注意到由于制备燃煤灰渣分子筛过程中，引入了大量Na离子，施用后造成土壤中Na离子增加。为了克服这一缺陷，在制备分子筛过程中以KOH或K2CO3代替NaOH或Na2CO3，不仅避免了Na离子增加，反而为土壤增加了肥料元素K。
6)、“CO2利用”
CO2利用除制备“缓释CO2气肥”外，还有多余CO2的供直接利用和合成有机产品。
CO2的直接利用
如前所述CO2可以直接用作萃取剂、致冷剂、保鲜贮藏剂、粮食贮存熏蒸剂、油田洗井剂等。由于不同用途对CO2质量的要求不一样，根据实际需要选用90％及99％工业级、99.95℃食品级等不同级别的产品。通常情况下，CO2包装采用罐装形式。
CO2有机合成
如前所述CO2可以用去合成许多有机物产品，包括甲烷、甲醇、乙醇及其它醇类、甲酸及其衍生物、其它烃类(特别是C2～C5的低级烃类和含C6以上的汽油馏分)；还可以合成酯、高聚物。在合成醇、酸、烃等有机物时，涉及CO2的加氢反应，需要由系统外提供H2。
2、方案二
方案一采用空气燃烧煤，空气引入系统21份O2，伴随着必须引入79份N2，在系统自始至终N2都没有参与反应，燃烧过程完成后N2存在于烟气中，仍然的占烟气体积的80％，输送占气体体积近80％的N2要耗费能量，离开燃煤锅炉时要带走热量，从系统中移走这些热量还需付出能量，CO2被N2稀释，给其后的CO2提纯带来许多麻烦。如果把引入系统的空气改换成富氧气体或纯氧，那情况将大大改观。例如，用含O2为80％的富氧气来燃煤，气体量只有空气燃煤的1/4，总的能耗只有空气燃煤的1/4。能耗的大幅降低，为该技术的实现奠定了基础。
方案二与方案一的不同，就在于增加空气分离过程，变用空气燃烧煤为用富氧燃烧煤，其它过程不变，如图3所示。
“富氧气的制备”：
“富氧”即为氧含量很高的气体，其氧含量要超过空气中21％的氧含量许多，当其氧含量接近100％则称为“纯氧”。“富氧”、“纯氧”由空气分离而得制，通常空气分离都是采用物理方法，包括低温蒸馏、变压吸附和膜分离技术。低温蒸馏法由于设备庞大、能耗较高、分离效果较差，因而成本较高，但根据要求可以得到“富氧”、“纯氧”、“纯氮”；变压吸附法工艺过程简单、能耗低、适应能力强，自动化程度高、成本低；膜分离法装置简单、操作方便、能耗较低，但很难得到高纯气体，适用于制取“富氧”，而不宜用来制“纯氧”。在此以选择变压吸附法生产含氧为80-90％的富氧气体为宜。
采用空气分离办法获取富氧，同时产出纯N2和稀有气体可供利用。
“富氧燃烧煤”：
富氧燃烧煤是燃料煤在富含氧的气体中燃烧，以光和热的形式释放出能量的过程。这种富含氧的气体通这空气分离而得，其氧含量远远高于空气中的21％。综合考虑富氧燃烧煤所用的富氧气体氧含量以80％-90％为宜。由于富氧与空气的氧含量相差很大，富氧燃烧煤与空气燃烧煤的燃烧情况大不一样。
煤的燃烧过程中，由于氧含量的提高，氧与煤的反应变得激烈，强化了煤的燃烧；氧含量提高减少了燃烧前后的烟气量。
富氧燃烧煤与空气燃烧煤一样需要在燃烧炉中进行，锅炉为了适应氧含量提高而引起的燃烧状态的变化要有很大变化。
富氧燃烧煤的突出特点就是强化煤的燃烧，为烟气净化和二氧化碳的回收利用创造条件。
3、方案三
方案一和方案二都涉及到有机合成，有机合成中的主要内容之一是加H2，需要有H2的来源。把解决H2的来源归并到本方案的系统中，将会是另一番景象。值得注意的是解决H2的来源时，切忌以煤碳、石油、天然气等矿物燃料为起始原料，因为以这些燃料为起始原料制H2时，要产出等当量的CO2，再去解决这些CO2的问题，显然毫无实际意义。本方案采用电解水的方法，在为有机合成提供所需的H2同时得到富氧燃烧煤所需的O2，不需要系统外供H2，这样就形成了方案三。如图4所示。
方案三与方案二的区别在于以电解水代替空气分离，在提供富氧燃烧煤所需的O2的同时，为有机合成提供H2。
4、方案四
方案二应用于原有空气燃煤锅炉，原有锅炉的燃烧室、锅炉管等都不适应新的变化，为使原有设施适应“富氧燃烧煤”这一新变化，从“CO2提纯”后抽取一部纯净CO2气体代替原空气中的N2，加入到“富氧”中，使入炉气体中的O2含量保持与空气一样达21％，其它工艺过程与方案一相同，形成方案四。如图5所示。虽然工艺指标会有所变化，但不影响锅炉的正常运行。

Claims (5)

1、一种燃煤锅炉综合治理无污染物排放技术，其特征在于：该技术包括：“空气分离制O2”、“电解水制H2、O2”、“燃煤锅炉”、“烟气除尘”、“分子筛制造”、“烟气净化”、“CO2提纯”、“缓释CO2气肥制备”、“CO2利用”多项工艺过程组合而成；将燃烧煤产生的灰渣制成燃煤灰渣分子筛，吸附CO2，成为兼有保水作用的缓释CO2气肥，全部以肥料的形状回归大自然，实现燃煤锅炉的无污染物排放。
2、根据权利要求1中所述的无污染物排放技术，其特征在于：所述“燃煤锅炉”，除通常的空气燃煤锅外，还包括富氧燃煤锅炉；该富氧燃煤锅炉与通常的空气燃煤锅炉之区别在于：送入锅炉的气体不是空气而是富氧气体，所述入炉富氧气体的氧含量＞21％；综合考虑以80％-90％为宜；富氧燃烧煤所需的富氧由空气分离或电解水而得。
3、根据权利要求1中所述的无污染物排放技术，其特征在于：所述燃煤灰渣分子筛，是一种以燃烧煤产生的灰渣为主体原料制成的分子筛，这种分子筛相当于4A型，其制备方法如下：
(1)将煤渣磨细至150目，与粉煤灰混合成燃煤灰渣混合粉料，
Al(OH)3和Na2CO3或NaOH三种物料在120℃下烘烤2-3小时，除去水分，然后混合均匀；
(2)在800-850℃温度下焙烧1-1.5小时，成浅绿色物料后进行粉碎；
(3)在搅拌条件下，把粉碎料投入水中，升温至50-55℃，恒温2小时，取液分析碱度，补加至总碱度为1N；
(4)升温至98℃，在搅拌下晶化6小时；
(5)按常规分子筛制法进行洗涤、交换、成型、活化即得产品，防潮密封包装备用；
(6)需要时可用K2CO3(或KOH)代替Na2CO3(或NaOH)。
4、根据权利要求1中所述的技术，其特征在于：所述的缓释CO2气肥的制备，是在干燥的状态下，纯净CO2气体通过燃煤灰渣分子筛床层，燃煤灰渣分子筛充分吸附CO2气体，成为“缓释CO2气肥”，缓释CO2气肥在密闭条件下防潮贮存；
为减少Na离子的积累，在制备燃煤灰渣分子筛时，用K盐(或K碱)代替Na盐(或Na碱)。
5、根据权利要求1中所述的无污染物排放技术，其特征在于：亦可在空气燃煤锅炉中用富氧燃烧煤，只要将其烟气返回一部份与富氧气体混合入炉，使入炉混合气含氧量维持在21％即可，空气燃煤锅炉不需作任何改变。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100427179C (zh) * 2006-12-01 2008-10-22 清华大学 一种利用垃圾焚烧灰渣固定co2的方法
CN102989299A (zh) * 2012-12-11 2013-03-27 贵州长绿科技有限公司 一种用净化后废气作为气肥的方法
CN104531214A (zh) * 2014-12-10 2015-04-22 程礼华 太阳能煤电铝肥碳油纸一体化碳氢氧循环装置及其工艺
CN104841225A (zh) * 2014-02-18 2015-08-19 常州市利众环保科技有限公司 烟尘尾气光解氢氧循环净化燃烧节能无排放法
CN105107374A (zh) * 2015-09-14 2015-12-02 武汉科技大学 一种质子膜电催化烟气脱硫脱硝装置
CN107857919A (zh) * 2017-10-11 2018-03-30 南京财经大学 一种具有缓释性能的食品抗菌保鲜包装材料及其制备方法
CN110724001A (zh) * 2018-06-29 2020-01-24 辽宁北环净化技术有限公司 一种gfx干法脱硫脱硝吸附块的后处理方法
CN113339786A (zh) * 2021-06-11 2021-09-03 华北电力大学（保定） 一种风能和太阳能辅助燃煤锅炉低负荷稳燃系统
CN113669752A (zh) * 2021-09-01 2021-11-19 中国石油化工股份有限公司 一种富氧燃烧方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3558491A4 (en) * 2016-12-21 2020-08-12 Isca Management Ltd. ELIMINATION OF GREENHOUSE GASES AND HEAVY METALS FROM AN EMISSIONS STREAM
CN114410362B (zh) * 2021-12-28 2022-10-21 宁波久丰热电有限公司 一种生物质基的燃煤添加剂及其应用

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5100635A (en) * 1990-07-31 1992-03-31 The Boc Group, Inc. Carbon dioxide production from combustion exhaust gases with nitrogen and argon by-product recovery
CN1259286C (zh) * 2000-06-02 2006-06-14 赵善茂 一种燃煤锅炉烟气和灰渣的综合利用方法
JP2002338970A (ja) * 2001-05-17 2002-11-27 Nikkiso Co Ltd 廃棄物有効処理システム
CN1155517C (zh) * 2002-07-08 2004-06-30 中国地质大学（武汉） 粉煤灰合成沸石的方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100427179C (zh) * 2006-12-01 2008-10-22 清华大学 一种利用垃圾焚烧灰渣固定co2的方法
CN102989299A (zh) * 2012-12-11 2013-03-27 贵州长绿科技有限公司 一种用净化后废气作为气肥的方法
CN104841225A (zh) * 2014-02-18 2015-08-19 常州市利众环保科技有限公司 烟尘尾气光解氢氧循环净化燃烧节能无排放法
CN104841225B (zh) * 2014-02-18 2019-01-11 常州市利众环保科技有限公司 一种烟尘尾气净化循环燃烧的节能无排放法
CN104531214A (zh) * 2014-12-10 2015-04-22 程礼华 太阳能煤电铝肥碳油纸一体化碳氢氧循环装置及其工艺
CN104531214B (zh) * 2014-12-10 2016-10-19 程礼华 太阳能煤电铝肥碳油纸一体化碳氢氧循环装置及其工艺
CN105107374B (zh) * 2015-09-14 2017-03-22 武汉科技大学 一种质子膜电催化烟气脱硫脱硝装置
CN105107374A (zh) * 2015-09-14 2015-12-02 武汉科技大学 一种质子膜电催化烟气脱硫脱硝装置
CN107857919A (zh) * 2017-10-11 2018-03-30 南京财经大学 一种具有缓释性能的食品抗菌保鲜包装材料及其制备方法
CN110724001A (zh) * 2018-06-29 2020-01-24 辽宁北环净化技术有限公司 一种gfx干法脱硫脱硝吸附块的后处理方法
CN113339786A (zh) * 2021-06-11 2021-09-03 华北电力大学（保定） 一种风能和太阳能辅助燃煤锅炉低负荷稳燃系统
CN113669752A (zh) * 2021-09-01 2021-11-19 中国石油化工股份有限公司 一种富氧燃烧方法
CN113669752B (zh) * 2021-09-01 2023-10-27 中国石油化工股份有限公司 一种富氧燃烧方法

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