CN1757703A - 一种高效环保节煤剂及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

一种高效环保节煤剂，主要由固硫剂、助燃剂、氧化剂、膨化剂与催化剂和水组成；其组成的重量百分比为：固硫剂18％～22％；助燃剂18％～22％；氧化剂22.5％～27.5％；膨化剂4％～6％；催化剂.5％～3.5％；水19％～35％；本发明同时提供了一种高效环保节煤剂及其生产工艺，所述高效环保节煤剂使用方便、脱硫、脱硝效果好、消除部份烟尘，不产生二次污染，运行成本低，节约燃煤显著，还提高了锅炉热效率。这对减轻城市大气污染和节约能源将产生积极作用。

Description

一种高效环保节煤剂及其生产工艺

技术领域

本发明及一种由一定化合物和有机物经化学反应和物理混合而成的燃煤添加剂及生产工艺，尤其涉及一种加至燃料煤中起环保、节能作用的高效环保节煤剂及其生产工艺。

背景技术

当今在工业生产、火力发电及取暖中还大多采用燃煤锅炉。鉴于燃煤的锅炉效率低，燃烧设备不能将供给它的燃料全部燃烧掉，热效率低，未燃烧完全的燃料带着硫、硝等有害物质随着烟尘及和废渣排出，黑烟与废渣产生环境污染的同时造成了能量的损失。同时由于燃烧不充分，炉内会积聚大量灰垢。再有现有的燃煤大多存在不容易点燃的缺点。为保护环境，充分利用能源。人们不断地进行着燃煤节能技术的研究工作。较为方便的方法就是在燃煤中加入添加剂。而众多的节煤添加剂中，均以固体节煤剂居多，节煤的机理是由于使用了氧化剂、膨松剂以增加氧气的浓度，达到充分燃烧的目的。固体节煤剂在使用过程中有的需要加水溶解后再使用，比较麻烦。

这就要求有一种使用方便，能够起到助燃、消烟、脱硫、脱硝、节能的环保型节煤剂来代替现有产品达到良好的使用效果。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是，提供一种高效环保节煤剂及其生产工艺，能够起到助燃、消烟、脱硫、脱硝、节能的效果。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高效环保节煤剂，其主要由固硫剂、助燃剂、氧化剂、膨化剂与催化剂和水组成，其组成的重量百分比为：

固硫剂                               18％～22％；

助燃剂                               18％～22％；

氧化剂                               22.5％～27.5％；

膨化剂                               4％～6％；

催化剂                               2.5％～3.5％；

水                                   19％～35％；

所述的固硫剂为生石灰；所述的助燃剂由甲醇、乙醇和乙醚的一种或多种构成；所述的氧化剂由硝酸钾、硝酸钠、氯酸钾和高锰酸钾中的一种或多种构成；所述的膨化剂为吐温80；所述的催化剂为二茂铁。

一种高效环保节煤剂的生产工艺是：

A、在一号反应釜中加入适量生石灰，然后加入适量的水，充分反应成固硫剂溶液；

B、在二号反应釜中加入助燃剂与氧化剂，然后加入适量的水，充分溶解，加温至60℃反应2小时制成助燃剂与氧化剂溶液；

C、在三号反应釜中加入催化剂，然后加入适量的水，加温至60℃反应1小时制成催化剂溶液；

D、将三号反应釜中的催化剂溶液加入四号反应釜中；

E、将一号反应釜中的固硫剂溶液与二号反应釜中的助燃剂与氧化剂溶液加入四号反应釜中；

F、在三号反应釜中加入膨化剂，充分搅拌、混合均匀既成。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明根据以上配比与生产工艺生产的高效环保节煤剂是一种由钾、钙、钠、锰、铁等元素的化合物和有机质经加热产生化学反应并物理混合而成的一种液态物质。

本发明制取的高效环保节煤剂的使用方法是直接将本产品与煤混合后加入锅炉中。

本发明的高效环保节煤剂的工作原理是分以下几方面：

1、固硫剂工作原理

煤及煤中有机硫的化学结构形式，至今未弄清楚。其燃烧反应和固硫作用过程也十分复杂。因煤燃烧后产生的SO₂(二氧化硫)和SO₃(三氧化硫)是造成大气污染的主要原因。所以固硫原理涉及下列反应：

360℃以前，CaO(生石灰)不能与SO₂作用，因此，首先CaO与水作用生成熟石灰主要成分为Ca(OH)₂(氢氧化钙)，化学反应式为：

然后生成的Ca(OH)₂再与SO₂和SO₃反应，化学反应式为：

CaO与SO₃作用的化学反应式为：

CaSO₃的分解温度为1040℃，CaSO4的分解温度为1450℃，一般情况下，炉内温度不能使其分解，因此，将SO₂和SO₃固在炉渣中，随炉渣排出。经测试固硫率平均为31.6％。同时在900℃以下，石灰有抑制NO_X生成的作用，经测试脱硝率平均为28％。

实际的固硫与脱硝测试结果见表1与表2，

                                    表1

检验项目	SO2排放量(mg/m3)	NOX排放量(mg/m3)
			未加入高效环保节煤剂	211.6	285.0
加入高效环保节煤剂	128.7	207.1

表1为2002年11月4日黑龙江省环境监测站的检测结果。

                                        表2

检验项目	SO2排放量(mg/m3)	NOX排放量(mg/m3)
			未加入高效环保节煤剂	261.1	124.4
加入高效环保节煤剂	198.2	89.1

表2为2002年9月24日哈尔滨市环境监测站的检测结果

2、助燃剂工作原理

助燃剂由甲醇、乙醇和乙醚组成，众所周知这些物质均是极易燃烧的。因此加入高效环保节煤剂的煤容易点燃，起到助燃的作用。

3、氧化剂工作原理

实践证明高效环保节煤剂的氧化剂中含有大量的过渡金属元素锰和铁的含氧化合物，所述过渡金属原子在反应过程中，氧化态可以从0到+7，故其含氧化合物具有很强的氧化性能，这些物质与煤混合在一起，参与氧化放热反应并放出原子氧，使煤中的碳充分氧化燃烧。

同时高效环保节煤剂的氧化剂含有碱金属的氧化物，它们能在高温下与SO₂发生气固反应，生成高温下化学性能稳定的硫酸盐分期化合物。而且在反应中放出大量热能。再碱金属的化学活性很强，它们的原子最外层电子容易被激活产生跃迁，在跃迁过程中放出大量电子辐射能，且其释放速度快、产生热量高，极有利于提高锅炉温度，钠、钾等元素的原子不仅释放出的辐射能更强烈，而且还参与放热化学反应，这两部分能量可以叠加，因而显著提高了热效率。

4、膨化剂工作原理

膨化剂为吐温80(聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯)，是表面性剂，加入煤中有乳化、膨化的作用。使煤容易燃烧，且煤渣分散不成大块。

5、催化剂工作原理

高效环保节煤剂中的二茂铁是SO₂转化成SO₃的催化剂，有利于吸收SO₂的反应顺利进行。

此外，本发明的高效环保节煤剂中含的一定的水，根据水煤气生产原理，在高温下碳可以分解水蒸汽生成CO和H₂，而CO和H₂又可进一步氧化燃烧放出更高的热能，这实际上是改变了碳的燃烧途径，使热效率显著提高，众所周知，碳的燃烧有二种途径，其一是碳直接氧化燃烧生成CO2，其二是碳先与水蒸汽反应生成CO和H₂，接着CO和H₂继续氧化放出更多的热量。经相关计算可知，煤的第二种燃烧途径比第一种燃烧途径可提高热效率10.9％。

综上所述，使用本发明的高效环保节煤剂有以下优点：

1、提高火焰温度和热效率

由于加入高效环保节煤剂后加快燃烧速度和促使煤燃烧完全，致使火焰温度升高。由于炉温明显升高，煤的燃烧相当充分，炉壁和烟筒壁上不会聚积灰垢，从而改善了传热效果，提高了热交换率，从而到节煤的目的。

2、减少黑烟的排放

煤在燃烧过程中产生烟雾的主要原因，是由于煤热分解产生的可燃挥发份不能完全燃烧。而造成可燃挥发份不能完全燃烧的主要原因是：挥发份过大，短期供氧不足；燃烧温度低，煤燃烧时，挥发份产率的大小主要取决于煤的性质和结构，同时也与煤的热分解、气化和燃烧反应程度，速度有关。在燃烧过程中，成因物质主要是煤分子结构上的侧链和官能团，它们在受热后从结构上脱落下来形成挥发份，其中可燃成份主要是烃类。由于热分解深度不同，挥发份的成份也不一样，大致由下列物质组成：CO、H₂、CH₄、C_mH_n等脂肪烃类及环烷烃类等。

这些物质中在燃烧过程中如实现完全燃烧，需氧量将非常大，同时燃烧所需温度也逐渐增加。如果供氧不充分，燃烧温度不够就不能实现完全燃烧，而产生冒烟现象。由于氧化剂和助燃剂的作用，提高了炉膛温度，同时本发明的氧化剂可提供较充足的氧，减少黑烟的排放。

3、减少SO₂和NO_X的排放

由于加入高效环保节煤剂中的固硫剂与氧化剂均有脱硫与脱硝的作用，因此可以减少SO₂和NO_X的排放。

由以上可知，本发明提供了一种高效环保节煤剂及其生产工艺，所述高效环保节煤剂使用方便、脱硫效果好、消除部份烟尘，不产生二次污染，运行成本低，节约燃煤显著，还提高了锅炉热效率。这对减轻城市大气污染和节约能源将产生积极作用。

具体实施方式

本发明所述的高效环保节煤剂其组成的具体实施例可有以下几种：重量百分比分别见表3，

                                           表3

成分		实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6
								固硫剂	生石灰	20％	20％	18％	18％	22％	22％
助燃剂	甲醇	5％	0	0	9％	11％	15％
								乙醇	10％	15％	18％	9％	11％	0
	乙醚	5％	5％	0	0	0	5％
								氧化剂	硝酸钾	10％	7％	0	8％	0	15％
硝酸钠	5％	7％	0	10％	15％	0
							氯酸钾		5％	7％	22.5％	0	5％	5％
高锰酸钾	5％	4％	0	4.5％	7.5％	7.5％％
							膨化剂		吐温80	5％	5％	6％	6％	4％	4％
催化剂	二茂铁	3％	3％	3.5％	3.5％	2.5％		2.5％

水

余量

实施例7：本发明的高效环保节煤剂的主产工艺是：

A、在一号反应釜中加入适量生石灰，然后加入适量的水，充分反应成固硫剂溶液；

B、在二号反应釜中加入助燃剂与氧化剂，然后加入适量的水，充分溶解，加温至60℃反应2小时制成助燃剂与氧化剂溶液；

C、在三号反应釜中加入催化剂，然后加入适量的水，加温至60℃反应1小时制成催化剂溶液；

D、将三号反应釜中的催化剂溶液加入四号反应釜中；

E、将一号反应釜中的固硫剂溶液与二号反应釜中的助燃剂与氧化剂溶液加入四号反应釜中；

F、在三号反应釜中加入膨化剂，充分搅拌、混合均匀既成。

以上所述的组成百分比为本发明较佳的具体实施方式，生产工艺也仅为本发明较佳的具体实施生产工艺方法，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (2)

1、一种高效环保节煤剂，其特征在于，主要由固硫剂、助燃剂、氧化剂、膨化剂与催化剂和水组成，其组成的重量百分比为：

固硫剂            18％～22％；

助燃剂            18％～22％；

氧化剂            22.5％～27.5％；

膨化剂            4％～6％；

催化剂            2.5％～3.5％；

水                19％～35％；

所述的固硫剂为生石灰；所述的助燃剂由甲醇、乙醇和乙醚的一种或多种构成；所述的氧化剂由硝酸钾、硝酸钠、氯酸钾和高锰酸钾中的一种或多种构成；所述的膨化剂为吐温80；所述的催化剂为二茂铁。

2、一种生产权利要求1所述的高效环保节煤剂的生产工艺是：

A、在一号反应釜中加入适量生石灰，然后加入适量的水，充分反应成固硫剂溶液；

B、在二号反应釜中加入助燃剂与氧化剂，然后加入适量的水，充分溶解，加温至60℃反应2小时制成助燃剂与氧化剂溶液；

C、在三号反应釜中加入催化剂，然后加入适量的水，加温至60℃反应1小时制成催化剂溶液；

D、将三号反应釜中的催化剂溶液加入四号反应釜中；

E、将一号反应釜中的固硫剂溶液与二号反应釜中的助燃剂与氧化剂溶液加入四号反应釜中；

F、在三号反应釜中加入膨化剂，充分搅拌、混合均匀既成。