一種燃煤添加劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種燃煤添加劑及其制備方法。其技術(shù)方案是：燃煤添加劑的原料及其含量是：催化劑為40~55wt%，氧化劑為25~35wt%，氯化鈉為10~20wt%，五水偏硅酸鈉為2~6wt%，木質(zhì)素磺酸鈉為0.05~0.15wt%。按所述原料及其含量：先按固液質(zhì)量比為1︰(2~4)將木質(zhì)素磺酸鈉溶解于水中，制得助磨劑溶液；再將制得的助磨劑溶液均勻地噴灑在催化劑表面，在球磨機(jī)中研磨至粒徑小于100μm，得到研磨后的細(xì)粉；然后將研磨后的細(xì)粉與氧化劑、氯化鈉、五水偏硅酸鈉和為原料質(zhì)量2~4倍的水混合，在剪切攪拌機(jī)上高速攪拌，得到燃煤添加劑。本發(fā)明具有成本低廉、節(jié)約資源和環(huán)境友好的特點(diǎn)，制備的燃煤添加劑使用方便、燃燒效果好和易于推廣，適用于水泥工業(yè)窯爐。
【專利說明】一種燃煤添加劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于燃煤【技術(shù)領(lǐng)域】。具體涉及一種燃煤添加劑及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，研究并應(yīng)用適合我國國情的各種清潔煤技術(shù)，提高煤炭利用效率，降低二氧化硫、氮氧化物等有害氣體及煙塵的排放，將成為國家實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、解決大氣環(huán)境污染的有效措施之一。雖然我國煤礦種類繁多、資源豐富，但能夠適應(yīng)新型干法水泥工業(yè)的煤種范圍較窄，我國水泥工業(yè)中的大中型企業(yè)多使用較優(yōu)質(zhì)煙煤，以增加煤粉的熱值，防止窯尾系統(tǒng)的粘結(jié)和窯內(nèi)結(jié)圈。但就綜合利用資源和經(jīng)濟(jì)效益而言，對(duì)利用低揮發(fā)分煤和高灰分煤，水泥工業(yè)又承擔(dān)著義不容辭的責(zé)任。
[0003]近幾年，國際上水泥窯多采用低活性燃煤，我國水泥窯也會(huì)向利用劣質(zhì)燃煤、合理利用資源、降低生產(chǎn)成本的方面發(fā)展。但是低揮發(fā)分和高灰分煤用于窯外分解窯，因?yàn)槠淇扇夹圆?，燃燒速度慢，著火溫度高，且燃燒不充分，這些缺陷都會(huì)給水泥生產(chǎn)帶來不穩(wěn)定的因素。另外，水泥工業(yè)是燃煤消費(fèi)大戶，其NOx排放量已僅次于我國火電和汽車尾氣，居第三大排放戶，環(huán)保形勢(shì)日趨嚴(yán)峻。
[0004]為了彌補(bǔ)以上缺陷，很多技術(shù)人員開發(fā)了不同的添加劑，但由于這些添加劑價(jià)格昂貴或者效果不佳，或者不能適應(yīng)水泥工業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)，導(dǎo)致很難得到推廣應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種成本低廉、節(jié)約資源和環(huán)境友好的燃煤添加劑的制備方法，用該方法制備的燃煤添加劑使用方便、燃燒效果好和易于推廣應(yīng)用。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:燃煤添加劑的原料及其含量是:催化劑為40?55wt%，氧化劑為25?35wt%，氯化鈉為l(T20wt%，五水偏硅酸鈉為2?6wt%，木質(zhì)素磺酸鈉為0.05?0.15wt%0
[0007]按所述燃煤添加劑的原料及其含量:先按固液質(zhì)量比為1: (2?4)將木質(zhì)素磺酸鈉溶解于水中，制得助磨劑溶液；將制得的助磨劑溶液均勻地噴灑在催化劑表面，再將噴灑助磨劑溶液后的催化劑在球磨機(jī)中研磨至粒徑小于100 μ m，得到研磨后的細(xì)粉；然后將研磨后的細(xì)粉與氧化劑、氯化鈉、五水偏硅酸鈉和為原料質(zhì)量2?4倍的水混合，在剪切攪拌機(jī)上高速攪拌，得到燃煤添加劑。
[0008]所述催化劑中:鋼渣為25?35wt% ；煉鋼脫硫渣為l(T20wt% ;冷軋氧化鐵渣為20?30wt% ;鉻渣為5?15wt% ;錳尾礦為5?15wt% ;二氧化錳為5?10wt%。
[0009]所述氧化劑中:高錳酸鉀為45?55wt% ;高氯酸鉀為45?55wt%。
[0010]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下積極效果:
本發(fā)明利用工業(yè)廢渣做催化劑，變廢為寶，大大降低了原料成本，節(jié)約資源，環(huán)境友好。本發(fā)明中的鋼渣、煉鋼脫硫渣、冷軋氧化鐵渣、鉻渣和錳尾礦含有大量的堿金屬和過渡金屬氧化物，這些氧化物的加入，在兩相間形成極性相反的離子化電位差，從而減弱了原有的電動(dòng)勢(shì)，降低了燃燒所需的活化能，使反應(yīng)的著火溫度降低，燃燒更易進(jìn)行，從而加快了煤燃燒速率，促進(jìn)煤粉的完全燃燒，提高了燃燒效率。同時(shí)金屬氧化物能改變煤粉或焦炭表面的物理形態(tài)，進(jìn)而增強(qiáng)煤粉或焦炭對(duì)NOx的吸附，促進(jìn)焦炭的異相還原反應(yīng)；煤粉或焦炭負(fù)載金屬氧化物之后，能夠降低焦炭的異相還原反應(yīng)的活化能，進(jìn)而使異相反應(yīng)速率提高，從而起到催化脫硝作用。所以在加入催化劑后，著火溫度降低了 7.2?16.5°C，燃盡度提高了
2.3飛.5%，氮氧化物排放減少了 6.8?22.8%。
[0011]本發(fā)明中的高錳酸鉀和高氯酸鉀能在不同的溫度段逐步分解析出活潑氧，不僅增大了固定碳與氧的接觸面積，促進(jìn)了固定碳的完全燃燒，而且對(duì)燃盡煙氣中的可燃?xì)怏w和懸浮的碳粒起到很大的作用，從而降低了煤的消耗和煙氣的黑度；高錳酸鉀燃燒后生成的二氧化錳又是氧化反應(yīng)的催化劑，又能促進(jìn)氧化反應(yīng)的進(jìn)行。高氯酸鉀最終分解產(chǎn)生的氯化鉀也可以起到催化燃燒的作用。
[0012]本發(fā)明中的氯化鈉在高溫下能瞬間膨脹，使燃煤處于蓬松狀態(tài)，提高比表面積，增大了供氧面，使燃燒更加充分。同時(shí)，當(dāng)溫度達(dá)到800°C時(shí)，氯化鈉能分解成單質(zhì)鈉和氯，鈉和氯都具有催化助燃作用。
[0013]本發(fā)明中的五水偏硅酸鈉起到的是分散作用。加入五水偏硅酸鈉后，添加劑中其他助劑能更好的分散在水中，混合更均勻，提高了添加劑的利用效率。
[0014]本發(fā)明中的木質(zhì)素磺酸鈉是典型的木質(zhì)素磺酸鹽類，有良好的助磨作用。木質(zhì)素磺酸鈉吸附在顆粒表面上，顆粒表面的強(qiáng)度和硬度發(fā)生改變。當(dāng)完全吸附時(shí)，顆粒的耐磨性最小，表面硬度也最小，使研磨更易進(jìn)行，且大大提高了細(xì)度。同時(shí)助磨劑還可以防止顆粒附著于介質(zhì)或磨機(jī)上而減少粉碎力，從而加速物料的研磨。針對(duì)于工業(yè)廢渣的難以粉粹這一問題，加入木質(zhì)素磺酸鈉后，提高了研磨的細(xì)度，進(jìn)一步提高了添加劑的效果。
[0015]本發(fā)明制備的添加劑為液體添加劑，與燃煤混合時(shí)便于噴灑均勻，使用方便。添加劑的添加量小，效果好；煤種適應(yīng)性好，易于推廣應(yīng)用。
[0016]因此，本發(fā)明具有成本低廉、節(jié)約資源和環(huán)境友好的特點(diǎn)，所制備的燃煤添加劑使用方便、燃燒效果好和易于推廣應(yīng)用，適用于水泥工業(yè)窯爐。

【具體實(shí)施方式】
[0017]為了更好的了解本發(fā)明，以下結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0018]為避免重復(fù)，先將本【具體實(shí)施方式】所涉及的催化劑和氧化劑統(tǒng)一描述如下，實(shí)施例中不再贅述:
所述催化劑中:鋼渣為25?35wt% ；煉鋼脫硫渣為l(T20wt% ;冷軋氧化鐵渣為20?30wt% ;鉻渣為5?15wt% ;錳尾礦為5?15wt% ;二氧化錳為5?10wt%。
[0019]所述氧化劑中:高錳酸鉀為45?55wt% ;高氯酸鉀為45?55wt%。
[0020]實(shí)施例1
一種燃煤添加劑及其制備方法。燃煤添加劑的原料及其含量是:催化劑為5(T55wt%，氧化劑為27?32wt%，氯化鈉為l(Tl5wt%，五水偏硅酸鈉為2飛wt%，木質(zhì)素磺酸鈉為0.05、.15wt%0
[0021]按所述燃煤添加劑的原料及其含量:先按固液質(zhì)量比為1: (2?4)將木質(zhì)素磺酸鈉溶解于水中，制得助磨劑溶液；將制得的助磨劑溶液均勻地噴灑在催化劑表面，再將噴灑助磨劑溶液后的催化劑在球磨機(jī)中研磨至粒徑小于ΙΟΟμπι，得到研磨后的細(xì)粉；然后將研磨后的細(xì)粉與氧化劑、氯化鈉、五水偏硅酸鈉和為原料質(zhì)量2?4倍的水混合，在剪切攪拌機(jī)上高速攪拌，得到燃煤添加劑。
[0022]將本實(shí)施例所制備的燃煤添加劑，以燃煤質(zhì)量0.2%的加入量加入到某中灰分超高階煙煤中，在轉(zhuǎn)鼓中混合30分鐘(20r/min)。在沉降爐和熱重上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:煤樣的著火溫度降低了 9.3^16.5°C;燃盡度提高了 3.3飛.5% ;氮氧化物排放減少了 6.8^15.3%。
[0023]實(shí)施例2
一種燃煤添加劑及其制備方法。燃煤添加劑的原料及其含量是:催化劑為46飛2wt%，氧化劑為25?30wt%，氯化鈉為15?20wt%，五水偏硅酸鈉為2?6wt%，木質(zhì)素磺酸鈉為0.05、.15wt%0
[0024]按所述燃煤添加劑的原料及其含量:先按固液質(zhì)量比為1: (2?4)將木質(zhì)素磺酸鈉溶解于水中，制得助磨劑溶液；將制得的助磨劑溶液均勻地噴灑在催化劑表面，再將噴灑助磨劑溶液后的催化劑在球磨機(jī)中研磨至粒徑小于ΙΟΟμπι，得到研磨后的細(xì)粉；然后將研磨后的細(xì)粉與氧化劑、氯化鈉、五水偏硅酸鈉和為原料質(zhì)量2?4倍的水混合，在剪切攪拌機(jī)上高速攪拌，得到燃煤添加劑。
[0025]將本實(shí)施例所制備的燃煤添加劑，以燃煤質(zhì)量0.2%的加入量加入到某高灰分高階煙煤中，在轉(zhuǎn)鼓中混合30分鐘(20r/min)。在沉降爐和熱重上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:煤樣的著火溫度降低了 9.Γ14.80C ;燃盡度提高了 3.Γ5.7% ;氮氧化物排放減少了 12.5^18.6%。
[0026]實(shí)施例3
一種燃煤添加劑及其制備方法。燃煤添加劑的原料及其含量是:催化劑為4(T46wt%，氧化劑為32?35wt%，氯化鈉為16?20wt%，五水偏硅酸鈉為2?6wt%，木質(zhì)素磺酸鈉為0.05、.15wt%0
[0027]按所述燃煤添加劑的原料及其含量:先按固液質(zhì)量比為1: (2?4)將木質(zhì)素磺酸鈉溶解于水中，制得助磨劑溶液；將制得的助磨劑溶液均勻地噴灑在催化劑表面，再將噴灑助磨劑溶液后的催化劑在球磨機(jī)中研磨至粒徑小于ΙΟΟμπι，得到研磨后的細(xì)粉；然后將研磨后的細(xì)粉與氧化劑、氯化鈉、五水偏硅酸鈉和為原料質(zhì)量2?4倍的水混合，在剪切攪拌機(jī)上高速攪拌，得到燃煤添加劑。
[0028]將本實(shí)施例所制備的燃煤添加劑，以燃煤質(zhì)量0.2%的加入量加入到某較高灰分中階煙煤中，在轉(zhuǎn)鼓中混合30分鐘(20r/min)。在沉降爐和熱重上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:煤樣的著火溫度降低了 7.2^9.3°C;燃盡度提高了 2.3^4.2% ;氮氧化物排放減少了 15.9^22.8%。
[0029]本【具體實(shí)施方式】與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下積極效果:
本【具體實(shí)施方式】利用工業(yè)廢渣做催化劑，變廢為寶，大大降低了原料成本，節(jié)約資源，環(huán)境友好。本【具體實(shí)施方式】中的鋼渣、煉鋼脫硫渣、冷軋氧化鐵渣、鉻渣和錳尾礦含有大量的堿金屬和過渡金屬氧化物，這些氧化物的加入，在兩相間形成極性相反的離子化電位差，從而減弱了原有的電動(dòng)勢(shì)，降低了燃燒所需的活化能，使反應(yīng)的著火溫度降低，燃燒更易進(jìn)行，從而加快了煤燃燒速率，促進(jìn)煤粉的完全燃燒，提高了燃燒效率。同時(shí)金屬氧化物能改變煤粉或焦炭表面的物理形態(tài)，進(jìn)而增強(qiáng)煤粉或焦炭對(duì)NOx的吸附，促進(jìn)焦炭的異相還原反應(yīng)；煤粉或焦炭負(fù)載金屬氧化物之后，能夠降低焦炭的異相還原反應(yīng)的活化能，進(jìn)而使異相反應(yīng)速率提高，從而起到催化脫硝作用。所以在加入催化劑后，著火溫度降低了7.2^16.5°C，燃盡度提高了 2.3飛.5%，氮氧化物排放減少了 6.8^22.8%。
[0030]本【具體實(shí)施方式】中的高錳酸鉀和高氯酸鉀能在不同的溫度段逐步分解析出活潑氧，不僅增大了固定碳與氧的接觸面積，促進(jìn)了固定碳的完全燃燒，而且對(duì)燃盡煙氣中的可燃?xì)怏w和懸浮的碳粒起到很大的作用，從而降低了煤的消耗和煙氣的黑度；高錳酸鉀燃燒后生成的二氧化錳又是氧化反應(yīng)的催化劑，又能促進(jìn)氧化反應(yīng)的進(jìn)行。高氯酸鉀最終分解產(chǎn)生的氯化鉀也可以起到催化燃燒的作用。
[0031]本【具體實(shí)施方式】中的氯化鈉在高溫下能瞬間膨脹，使燃煤處于蓬松狀態(tài)，提高比表面積，增大了供氧面，使燃燒更加充分。同時(shí)，當(dāng)溫度達(dá)到800°C時(shí)，氯化鈉能分解成單質(zhì)鈉和氯，鈉和氯都具有催化助燃作用。
[0032]本【具體實(shí)施方式】中的五水偏硅酸鈉起到的是分散作用。加入五水偏硅酸鈉后，添力口劑中其他助劑能更好的分散在水中，混合更均勻，提高了添加劑的利用效率。
[0033]本【具體實(shí)施方式】中的木質(zhì)素磺酸鈉是典型的木質(zhì)素磺酸鹽類，有良好的助磨作用。木質(zhì)素磺酸鈉吸附在顆粒表面上，顆粒表面的強(qiáng)度和硬度發(fā)生改變。當(dāng)完全吸附時(shí)，顆粒的耐磨性最小，表面硬度也最小，使研磨更易進(jìn)行，且大大提高了細(xì)度。同時(shí)助磨劑還可以防止顆粒附著于介質(zhì)或磨機(jī)上而減少粉碎力，從而加速物料的研磨。針對(duì)于工業(yè)廢渣的難以粉粹這一問題，加入木質(zhì)素磺酸鈉后，提高了研磨的細(xì)度，進(jìn)一步提高了添加劑的效果O
[0034]本【具體實(shí)施方式】制備的添加劑為液體添加劑，與燃煤混合時(shí)便于噴灑均勻，使用方便。添加劑的添加量小，效果好；煤種適應(yīng)性好，易于推廣應(yīng)用。
[0035]因此，本【具體實(shí)施方式】具有成本低廉、節(jié)約資源和環(huán)境友好的特點(diǎn)，所制備的燃煤添加劑使用方便、燃燒效果好和易于推廣應(yīng)用，適用于水泥工業(yè)窯爐。
【權(quán)利要求】
1.一種燃煤添加劑的制備方法，其特征在于所述燃煤添加劑的原料及其含量是:催化劑為40?55wt%，氧化劑為25?35wt%，氯化鈉為l(T20wt%，五水偏硅酸鈉為2?6wt%，木質(zhì)素磺酸鈉為0.05?0.15wt% ； 按所述燃煤添加劑的原料及其含量:先按固液質(zhì)量比為1: (2?4)將木質(zhì)素磺酸鈉溶解于水中，制得助磨劑溶液；將制得的助磨劑溶液均勻地噴灑在催化劑表面，再將噴灑助磨劑溶液后的催化劑在球磨機(jī)中研磨至粒徑小于ΙΟΟμπι，得到研磨后的細(xì)粉；然后將研磨后的細(xì)粉與氧化劑、氯化鈉、五水偏硅酸鈉和為原料質(zhì)量2?4倍的水混合，在剪切攪拌機(jī)上高速攪拌，得到燃煤添加劑； 所述催化劑中:鋼渣為25?35wt%，煉鋼脫硫渣為l(T20wt%，冷軋氧化鐵渣為2(T30wt%，鉻渣為5?15wt%，錳尾礦為5?15wt%，二氧化錳為5?10wt% ； 所述氧化劑中:高錳酸鉀為45?55wt%，高氯酸鉀為45?55wt%。
2.一種燃煤添加劑，其特征在于所述燃煤添加劑是根據(jù)權(quán)利要求1所述燃煤添加劑的制備方法制備的燃煤添加劑。
【文檔編號(hào)】C10L9/10GK104232241SQ201410536296
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】王世杰, 王志勇, 方慶艷, 吳芳, 張顧 申請(qǐng)人:武漢科技大學(xué), 華中科技大學(xué)