專利名稱：一種廢輪胎高效再燃脫硝混合燃料及制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬領(lǐng)域再燃燃料領(lǐng)域，特別是涉及一種廢輪胎高效再燃脫硝混合燃料及制備。
背景技術(shù)：
氮氧化物(NOX)是煤燃燒過程生成的一種重要的污染性氣體，排入大氣中造成大氣 的嚴(yán)重污染。我國是以煤為主要一次能源的國家，NOx的排放控制對(duì)保持我國高質(zhì)量的大 氣環(huán)境十分重要。隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展對(duì)電力需求的增加，我國燃煤鍋爐NOx的排放總量 在不斷增加。對(duì)于火電S02的排放我國巳開始進(jìn)行有效控制，但對(duì)于煙氣NOx的排放 控制尚處于起步階段。我國2002年單位發(fā)電量的NOx排放水平大大高于美國、日本、德 國等發(fā)達(dá)國家的排放水平。我國目前部分地區(qū)，如廣東，酸雨類型已經(jīng)開始從硫酸型向硫 酸硝酸復(fù)合型轉(zhuǎn)變。這說明，如不采取積極措施控制NOx的排放，那么我國脫硫取得的成 果將被NOx弱化。
煤在燃燒過程主要是生成燃料型NOx，控制燃料型NOx的方法可以歸為兩大類一 是通過改變煤或其他燃料的燃燒條件，從而減少燃料型NOx的生成量，即燃燒過程中NOx 的脫除，包括空氣分級(jí)燃燒、燃料分級(jí)燃燒(也叫再燃)以及各種類型的低NOx燃燒器等； '二是對(duì)燃燒后生成的NOx在煙氣排入大氣之前脫除，即煙氣脫硝技術(shù)，包括SCR、 SNCR 等技術(shù)。SCR煙氣脫硝技術(shù)脫除效率可以很高，但它消耗大量的NH3、催化劑等且需要一 定的空間安裝有關(guān)設(shè)備，成本很高。再燃技術(shù)是一種很有效的爐內(nèi)燃燒過程的脫硝技術(shù)。 在合理的條件下，可以達(dá)到很好的總脫硝效率。再燃應(yīng)用于舊鍋爐改造時(shí)的成本比煙氣脫 硝技術(shù)，如SCR，更經(jīng)濟(jì)。
再燃技術(shù)把燃料的一部分在主燃區(qū)的下游送入燃燒器，主燃區(qū)已生成的NOx在再燃區(qū) 的富燃料條件下被再燃燃料釋放出的揮發(fā)份(主要是烴類)還原為N2。在過去近30年時(shí) 間里，實(shí)驗(yàn)室小型實(shí)驗(yàn)臺(tái)的研究結(jié)果和大型鍋爐的實(shí)際運(yùn)行結(jié)果都表明，無論是煤還是天 然氣的再燃，最多只能脫除大約60n/。左右的主燃區(qū)生成的NOx。在天然氣的再燃脫硝過程 中，烴自由基能有效地把NO轉(zhuǎn)化為N2，同時(shí)還生成HCN和NH3兩種最重要的再燃中間 產(chǎn)物。HCN/NH3在燃輝區(qū)又被氧化為NO，因此限制了再燃脫硝效率的提高。而在煤粉再 燃中，煤釋放的烴類揮發(fā)份通過再燃還原NO的時(shí)候，同樣生成中間產(chǎn)物HCN/NH3。此外， 煤焦中的氮在燃燼區(qū)還進(jìn)一步被氧化生成NO。因此，有效地控制再燃中間產(chǎn)物HCN/NH3 以及控制焦氮C (N)的再次氧化是提高再燃總效率的關(guān)鍵途徑。
目前，國際范圍再燃技術(shù)所采用的再燃燃料一般為天然氣和低階煤。天然氣的再燃脫硝效果很好，但考慮到經(jīng)濟(jì)因素其價(jià)格相對(duì)比較高，而且在大型爐膛中很難達(dá)到反應(yīng)區(qū)的 內(nèi)部。煙煤、褐煤等含高揮發(fā)份的低階煤做再燃燃料再燃段的脫硝效果與天然氣接近，高 階煤因其揮發(fā)份含量低，再燃效果較差。煤焦氮的二次氧化也限制了煤粉再燃脫硝效率的 進(jìn)一步提高，現(xiàn)有技術(shù)中以煤為再燃燃料時(shí)的效率難以超過大約60%效率的極限。此外， 不同的生物質(zhì)燃料及生物質(zhì)氣也都具有一定的再燃脫硝效果。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種廢輪胎高效再燃脫硝混合燃料及制備，充分利 用了作為固體廢棄物的廢輪胎、鋼鐵廠產(chǎn)生的鐵銹(氧化鐵，F(xiàn)e203)等廢棄物，通過合理 的比例配合及燃燒條件，把它們能源資源化利用，同時(shí)脫除了燃煤鍋爐排放的氮氧化物 (NOx)等大氣污染物，達(dá)到節(jié)能減排的目的，本發(fā)明的總效率超過85%。
本發(fā)明的一種廢輪胎高效再燃脫硝混合燃料，包括廢輪胎膠粉(90-100質(zhì)量％)、氧 化鐵(Fe203) (0-8000ppm，按Fe原子個(gè)數(shù)計(jì)，占總質(zhì)量的0-10%)、水蒸氣6.35體積°/。， 其中廢輪胎膠粉作為主燃料，氧化鐵作為輔助的催化劑，水蒸氣用于保持在高溫中氧化鐵 的反應(yīng)活性。
所述的氧化鐵為純氧化鐵、鋼鐵廠產(chǎn)生的鐵銹或其它富含氧化鐵的物質(zhì)。 本發(fā)明的一種廢輪胎高效再燃脫硝混合燃料的制備，包括將廢輪胎粉碎成膠粉100 目_200目，其添加量(90-100)質(zhì)量％，然后加入占總質(zhì)量的0-10%的氧化鐵(Fe203)， 均勻混合而制成混合燃料。
氧化鐵的濃度在0-8000ppm (以煙氣中的NO摩爾濃度為標(biāo)準(zhǔn)，以鐵原子數(shù)目計(jì)算)， 在燃燒反應(yīng)過程輔助以水蒸汽以保持其活性，在再燃段125(TC、大約0.2秒駐留時(shí)間、 SR2=0.9，燃燼段1150'C、 3112=1.2條件下作為再燃燃料使用。
所述的混合燃料通過再燃方式用于燃煤鍋爐爐內(nèi)脫除氮氧化物(NOx)。 本發(fā)明把廢輪胎粉和氧化鐵進(jìn)行混合，其中廢輪胎為燃料，氧化鐵為催化劑，把兩者 按所要求的再燃參數(shù)比例充分混合，作為再燃燃料，代替煤粉或天然氣燃料，以再燃技術(shù) 的方式用于燃煤鍋爐的爐內(nèi)氮氧化物(NOx)的脫除。其中所用的再燃燃料的化學(xué)計(jì)量比， 記做SR， SR定義為燃料燃燒時(shí)實(shí)際供給的氧原子與該燃料完全燃燒所需的氧原子的比。 再燃段的此參數(shù)記為SR2，燃燼段的此參數(shù)記為SR3，為保證在高溫下氧化鐵的催化作用 不降低，同時(shí)與燃料一起輸入6.35% (體積比)的水蒸汽。此6.35%的水蒸氣為典型的煤
在鍋爐中燃燒后的煙氣中的水蒸氣含量。
當(dāng)SR2-0.9，SR34.2，再燃和燃輝溫度分別為1250和1150°C,Fe2O3的濃度為4000ppm(按Fe原子個(gè)數(shù)計(jì)))條件下，本發(fā)明的混合燃料的最終NO脫除效率高達(dá)88。/。。 有益效果
本發(fā)明充分利用了作為固體廢棄物的廢輪胎、鋼鐵廠產(chǎn)生的鐵銹(主要成分為氧化鐵 Fe203)等廢棄物，把它們能源資源化利用，同時(shí)脫除了燃煤鍋爐排放的氮氧化物(NOx) 等大氣污染物，達(dá)到節(jié)能減排的目的。本發(fā)明的總效率超過85%，優(yōu)于昂貴的天然氣再燃 技術(shù)，并遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過目前電廠鍋爐使用的煤粉再燃技術(shù)。因此，本發(fā)明有利于大量資源化處 理廢輪胎等廢棄物，同時(shí)節(jié)省天然氣或煤粉，減少NOx污染排放。
圖1 廢輪胎膠粉的再燃脫硝效率實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其與天然氣的對(duì)比；
圖2 廢輪胎膠粉的再燃中間產(chǎn)物及氧化鐵對(duì)HCN的脫除效果；
圖3 廢輪胎膠粉和純氧化鐵混合燃料的再燃+燃燼兩段脫硝結(jié)果；
圖4 廢輪胎膠粉和鋼鐵廠氧化鐵廢料(主要成分是氧化鐵Fe203)混合燃料的再燃+燃
燼兩段脫硝實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其與天然氣的對(duì)比。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而 不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。
實(shí)施例1
如圖1所示，單純廢輪胎粉在典型再燃條件下的脫硝特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果及與相同條件下天 然氣的再燃結(jié)果的比較。結(jié)果表明在再燃過程廢輪胎粉具有和天然氣一樣的作用，能夠把 NO有效轉(zhuǎn)化。
實(shí)施例2
如圖2所示，廢輪胎膠粉的再燃段產(chǎn)生的(a) HCN和(b)NH3，以及(c)氧化鐵Fe203 對(duì)HCN的脫除結(jié)果。在再燃階段，廢輪胎釋放出的具有還原作用的揮發(fā)份氣體將NO部 分轉(zhuǎn)化為N2外，同時(shí)生成最重要的再燃中間產(chǎn)物~~HCN和NH3，它們可以被進(jìn)一步還 原為N2，也可以被氧氣(02)再次氧化(燃燒)為新的NO。因此，再燃效果的好壞就在 于如何有效地控制這兩種中間產(chǎn)物的最終轉(zhuǎn)化。圖2(c)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明氧化鐵Fe203在典 型的再燃條件下能夠把大部分的HCN脫除，還原為N2。
實(shí)施例3如圖3所示，廢輪胎膠粉和純氧化鐵混合燃料的再燃+燃燼兩段脫硝實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其與 天然氣的對(duì)比。結(jié)果表明，本發(fā)明的混合燃料的最終脫除NO的效率高于同樣條件下天然 氣的脫除效率，最高達(dá)到88%。
實(shí)施例4
如圖4所示，廢輪胎膠粉和鋼鐵廠生產(chǎn)過程的副產(chǎn)品——鐵銹(主要成分是氧化鐵) 組成的混合燃料的再燃+燃燼兩段脫硝實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其與天然氣的對(duì)比。結(jié)果表明，本發(fā)明 的混合燃料在使用鋼鐵廠鐵銹的時(shí)候最終脫除NO的效率也高于同樣條件下天然氣的脫除 效率，最高達(dá)到85%。
權(quán)利要求
1. 一種廢輪胎高效再燃脫硝混合燃料，包括廢輪胎膠粉的質(zhì)量百分比為90-100％、氧化鐵Fe2O3占總質(zhì)量的0-10％、水蒸氣為6.35體積％，其中廢輪胎膠粉作為主燃料，氧化鐵作為輔助的催化劑，水蒸氣用于保持在高溫中氧化鐵的反應(yīng)活性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢輪胎高效再燃脫硝混合燃料，其特征在于所述的氧化鐵 為純氧化鐵、鋼鐵廠產(chǎn)生的鐵銹或富含氧化鐵的物質(zhì)。
3. —種廢輪胎高效再燃脫硝混合燃料的制備，包括將廢輪胎粉碎成膠粉100目-200目， 其添加量質(zhì)量百分比為90-100%，然后加入占總質(zhì)量的0-10%的濃度為0-8000ppm的氧化 鐵Fe203，均勻混合而制成混合燃料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種廢輪胎高效再燃脫硝混合燃料的制備，其特征在于所述的 混合燃料通過再燃方式用于燃煤鍋爐爐內(nèi)脫除氮氧化物NOx，在再燃段1250°C、 0.2-0.5s 駐留時(shí)間、SR2=0.9，燃燼段115(TC、 3112=1.2條件下作為再燃燃料使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種廢輪胎高效再燃脫硝混合燃料及制備，包括廢輪胎膠粉的質(zhì)量百分比為90-100％、氧化鐵Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>占總質(zhì)量的0-10％、水蒸氣為6.35體積％，其中廢輪胎膠粉作為主燃料，氧化鐵作為輔助的催化劑，水蒸氣用于保持在高溫中氧化鐵的反應(yīng)活性。包括制備將廢輪胎粉碎成膠粉100目-200目，其添加量(90-100)質(zhì)量％，然后加入占總質(zhì)量的0-10％的濃度為0-8000ppm的氧化鐵Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>，均勻混合而制成混合燃料。本發(fā)明可消除高達(dá)85％煤燃燒過程生成的氮氧化物(NO<sub>X</sub>)，將其轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，達(dá)到降低氮氧化物污染排放的目的。
文檔編號(hào)C10L5/40GK101440321SQ20081020723
公開日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者蘇亞欣 申請(qǐng)人:東華大學(xué)