TWI717113B - 用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料，包含木顆粒燃料及輔料，且該輔料由包括二氧化鈦光觸媒、強鹼溶液及有機溶劑的組成物所形成。本發明另提供一種用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料的製造方法，包含以下步驟：(a) 將二氧化鈦光觸媒、強鹼溶液及有機溶劑混合，形成輔料；及(b) 將木顆粒燃料與該輔料進行混練程序，且該混練程序的溫度範圍為該有機溶劑的沸點。本發明製造方法所製得的用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料，能夠降低鍋爐廢氣中的硫氧化物排放量及氮氧化物排放量。

Description

用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料及其製造方法
本發明是有關於一種燃料，特別是指一種用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料及其製造方法。
鍋爐系統常用的其中一種固體燃料為木顆粒，但在木顆粒的燃燒過程中，木顆粒中所含的硫分及氮化物會被氧化而形成硫氧化物及氮氧化物，硫氧化物及氮氧化物若隨著鍋爐廢氣排放至環境中則會導致空氣汙染，因此，各國政府皆有設立硫氧化物排放量及氮氧化物排放量的管制標準。
例如中華民國的管制標準規定廢氣中的硫氧化物排放量不得超出50 ppm，氮氧化物的排放量不得超出100 ppm。然而在鍋爐系統的運轉實務上，鍋爐廢氣中的硫氧化物排放量及氮氧化物排放量可能高達300至500 ppm以上而會導致嚴重的空氣汙染。基於此，降低鍋爐廢氣中的硫氧化物排放量及氮氧化物排放量是亟待解決的重要議題。
因此，本發明的第一目的，即在提供一種能夠降低鍋爐廢氣中氮氧化物排放量及硫氧化物排放量的複合燃料。
於是，本發明用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料，包含木顆粒燃料及輔料，其中，該輔料由包括二氧化鈦光觸媒、強鹼溶液及有機溶劑的組成物所形成。
因此，本發明的第二目的，即在提供一種複合燃料的製造方法，所製得的複合燃料能夠降低鍋爐廢氣中氮氧化物排放量及硫氧化物排放量。
於是，本發明用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料的製造方法，包含以下步驟： (a) 將二氧化鈦光觸媒、強鹼溶液及有機溶劑混合，形成輔料；及 (b) 將木顆粒燃料與該輔料進行混練程序，其中，該混練程序的溫度範圍為該有機溶劑的沸點。
本發明的功效在於：本發明製造方法透過各成分及步驟的配合能製得本發明用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料，該用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料在燃燒過程中會使氧分子形成超氧離子，降低硫分、氮及氮化物被氧分子氧化形成硫氧化物及氮氧化物的比例，繼而能夠降低鍋爐廢氣中的硫氧化物排放量及氮氧化物排放量。
以下將就本發明內容進行詳細說明：
本發明用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料包含木顆粒燃料及輔料。該輔料由包括二氧化鈦光觸媒、強鹼溶液及有機溶劑的組成物所形成。
該木顆粒燃料的種類沒有特別限制，一般用來做為燃料的木顆粒皆適用於本發明。在本發明的一些實施態樣中，該木顆粒燃料的尺寸例如但不限於平均直徑範圍為5 mm至20 mm，平均長度範圍為5 mm至100 mm；較佳為平均直徑為10 mm，平均長度為60 mm。
該二氧化鈦光觸媒的種類沒有特別限制，只要具有光催化(photocatalysis)性質的二氧化鈦光觸媒皆適用於本發明。
由於該二氧化鈦光觸媒具有疏水性，及為奈米尺寸而易團聚的性質，所以不易均勻地分散及分佈在該木顆粒燃料上，因此該強鹼溶液及有機溶劑是用於溶解、分散保存該二氧化鈦光觸媒以形成該輔料，繼而有以利於後續該輔料與該木顆粒燃料進行混練，使該二氧化鈦光觸媒均勻地分散及分佈在該木顆粒燃料上。此外，在該輔料與該木顆粒燃料進行混練的過程中，多餘的該強鹼溶液及有機溶劑也會於此時揮發掉。
在本發明的一些實施態樣中，該強鹼溶液的pH值範圍為9以上。該強鹼溶液的具體種類沒有特別限制，在本發明的一些實施態樣中，該強鹼溶液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液。
在本發明的一些實施態樣中，該有機溶劑為甲苯或正丙醇。
在本發明的一些實施態樣中，以該木顆粒燃料的總量為100重量份，該二氧化鈦光觸媒的用量範圍例如但不限於為0.01至0.3重量份，該強鹼溶液的用量範圍例如但不限於為0.5至1重量份，該有機溶劑的用量範圍例如但不限於為5至10重量份。
該用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料，其外觀形狀及尺寸沒有特別限制。該用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料例如但不限於為平均直徑範圍為5 mm至20 mm，且平均長度範圍5 mm至100 mm的顆粒。
該用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料的製造方法，包含以下步驟： (a) 將二氧化鈦光觸媒、強鹼溶液及有機溶劑混合，形成輔料；及 (b) 將木顆粒燃料與該輔料進行混練程序，其中，該混練程序的溫度範圍為該有機溶劑的沸點。
在本發明的一些具體實施態樣中，該用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料的製造方法還包含以下步驟： (c) 將該步驟(b)的混練程序形成的混練物進行成型程序。
其中，該木顆粒燃料、二氧化鈦光觸媒、強鹼溶液及有機溶劑是如上所述，故於此不再贅述。
在該步驟(c)中，該成型程序例如但不限於壓切成型程序或模壓成型程序。其中，該壓切成型程序的溫度範圍不限於70℃至90℃，該模壓成型程序的溫度範圍不限於70℃至90℃。
該用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料被應用於鍋爐系統時，是根據鍋爐系統所使用的主要燃料(例如木顆粒等固體燃料)的總量，先決定該用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料的預定用量範圍，再依據鍋爐系統排放的廢氣中氮氧化物排放量及硫氧化物排放量，將該用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料批次地投入到鍋爐系統中與該主要燃料一起進行燃燒，至到廢氣中氮氧化物排放量及硫氧化物排放量符合管制標準。其中，該用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料在燃燒過程中會使氧分子形成超氧離子，降低硫分、氮及氮化物被氧分子氧化的比例，繼而能夠因應該主要燃料原先會產生的硫氧化物排放量及氮氧化物排放量，而穩定抑制鍋爐廢氣中的硫氧化物排放量及氮氧化物排放量。
在該用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料被應用於鍋爐系統的一種實施態樣中，以鍋爐系統所使用的主要燃料的總量為100wt%，該用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料的預定用量範圍為2wt%至10wt%，降低鍋爐廢氣中的硫氧化物排放量及氮氧化物排放量的效果最佳。
本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。
[實施例1]
將0.0002公斤的二氧化鈦光觸媒在水中攪拌10分鐘後，將30毫升的10 M氫氧化鈉溶液加入混合，接著緩慢地將20公升的甲苯加入混合，得到總共20公斤的輔料。之後，將800公斤的木顆粒燃料(約含40wt%的水份)與該輔料在溫度135℃(即甲苯的沸點)進行混練程序，形成一膠狀的混練物(約含15wt%的水份)。然後，利用壓切成型程序，在70至90℃將該混練物製成平均直徑為10 mm且平均長度為60 mm的顆粒(約含10wt%水份)，得到實施例1的用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料。
[應用例1]
在一個鍋爐系統中，使用木顆粒做為主要燃料，且將實施例1的用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料批次地投入該鍋爐系統中，與該主要燃料一起燃燒，並量測該鍋爐系統的煙道中的煙氣組成，其中，煙氣的氮氧化物排放量的經時變化如圖1所示，硫氧化物排放量的經時變化如圖2所示。
[比較例1]
使用與應用例1相同的主要燃料及燃燒條件，差別在於比較例1中沒有使用實施例1的用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料。量測該鍋爐系統的煙道中的煙氣組成，其中，煙氣的氮氧化物排放量的經時變化如圖1所示，硫氧化物排放量的經時變化如圖2所示。
由圖1及圖2可知，比較例1的煙氣中的氮氧化物排放量約65至85ppm，硫氧化物排放量約75至100ppm。而應用例1透過使用實施例1的用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料，使得煙氣中的氮氧化物排放量下降至約20至45ppm，硫氧化物排放量下降至約20至45ppm。
綜上所述，本發明製造方法所製得的用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料，其在燃燒過程中會使氧分子形成超氧離子，降低硫分、氮及氮化物被氧分子氧化的比例，繼而能夠降低鍋爐廢氣中的硫氧化物排放量及氮氧化物排放量，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是本發明的應用例1及比較例1的氮氧化物排放量的經時變化的數據圖；及 圖2是該應用例1及比較例1的硫氧化物排放量的經時變化的數據圖。

Claims (10)

  1. 一種用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料，包含木顆粒燃料及輔料，其中，該輔料由包括二氧化鈦光觸媒、強鹼溶液及有機溶劑的組成物所形成。
  2. 如請求項1所述的用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料，其中，該強鹼溶液的pH值範圍為9以上。
  3. 如請求項1所述的用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料，其中，該強鹼溶液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液。
  4. 如請求項1所述的用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料，其中，該有機溶劑為甲苯或正丙醇。
  5. 如請求項1所述的用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料，其中，以該木顆粒燃料的總量為100重量份，該二氧化鈦光觸媒的用量範圍為0.01至0.3重量份。
  6. 如請求項1所述的用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料，是由包含以下步驟的製造方法所製得： (a) 將該二氧化鈦光觸媒、該強鹼溶液及該有機溶劑混合，形成該輔料；及 (b) 將該木顆粒燃料與該輔料進行混練程序，其中，該混練程序的溫度範圍為該有機溶劑的沸點。
  7. 一種用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料的製造方法，包含以下步驟： (a) 將二氧化鈦光觸媒、強鹼溶液及有機溶劑混合，形成輔料；及 (b) 將木顆粒燃料與該輔料進行混練程序，其中，該混練程序的溫度範圍為該有機溶劑的沸點。
  8. 如請求項7所述的用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料的製造方法，其中，在該步驟(a)中，該強鹼溶液的pH值範圍為9以上，且該強鹼溶液為氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液。
  9. 如請求項7所述的用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料的製造方法，其中，在該步驟(a)中，該有機溶劑為甲苯或正丙醇。
  10. 如請求項7所述的用於減少氮氧化物及硫氧化物的複合燃料的製造方法，其中，以該木顆粒燃料的總量為100重量份，該二氧化鈦光觸媒的用量範圍為0.01至0.3重量份。
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