專利名稱：燃煤激燒素及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是屬于一種用于燃煤燃燒用的激燒素及其生產(chǎn)方法。
據(jù)了解，國外用激燒或助燒方式節(jié)煤的還不多見。國內(nèi)有類似的但節(jié)能原理和效果不完全相同的助燒劑一種以金屬氧化物為主體的助燒劑，它存在節(jié)能效果不高、很難提高鍋爐出力的弱點;另一種是以氧化劑和金屬粉為主體的助燒劑，因其噸蒸汽耗煤量仍很高，而且用量大、價格昂貴，均未能被推廣應(yīng)用;另外還有以硫酸銅、石灰所組成的助燒劑;以及由硝酸鈉和多元素物質(zhì)所組成的助燒劑，但其節(jié)能效果均只有20%左右，因其效果和應(yīng)用經(jīng)濟效益太低，也未能得到采納。
本發(fā)明的目的是為了克服上述缺點，而提供一種能提高煤的燃盡率、提高熱能利用率，并利用煤的燃燒條件制造化學能的高效節(jié)煤激燒素及其生產(chǎn)方法。該激燒素能適應(yīng)于除石煤以外的多數(shù)煤種;它既適用于推進式層狀燃燒的各種型號的鍋爐燃燒用，又適用于氧化性燃燒的各類窯爐用，還能適用于包括藕煤在內(nèi)的一切民用爐灶燃燒用。且能提高煤的燃燒效率，提高鍋爐出力，具有節(jié)煤效果高，能使生產(chǎn)和應(yīng)用單位都有明顯的經(jīng)濟效益。
本發(fā)明是以氯化鉀(KCl)、氧化鎂(MgO)、氧化錳(MnO)、三氧化二鐵(Fe2O3)在以燒堿(NaOH)調(diào)成堿性的酒渣廢水中，相互化學變化所形成的激燒素。用它與煤渣和水份組成一個新的燃煤激燒劑，從而使之達到改善燃燒整過程的燃燒條件;特別是利用它和它在燃燒條件下所生成的高效氧化物和初生狀態(tài)的原子、分子去產(chǎn)生激燒，實現(xiàn)層燒層里外和各個角落同時燃燒，使煤的燃燒反應(yīng)到達劇烈反應(yīng)的程度;加上它在燃燒反應(yīng)中所產(chǎn)生的新增能源-化學能，迅速地提高層燒層和爐膛的溫度，以達到提高煤炭的燃盡率，提高熱能的交換速度和利用率，并很大程度的減少機械不完全燃燒的熱損失，而達到高效節(jié)能的目的。
下面對本發(fā)明加以詳細敘述本發(fā)明所提出的這種燃煤激燒素，它是由有機物與鎂、錳、鐵的氧化物、堿及其鹽類的混合物所組成的。其生產(chǎn)方法是首先將需要烘干和粉碎的原材料烘干與粉碎，然后按配方配料，進行低溫轉(zhuǎn)化和升溫轉(zhuǎn)化，使原材料生成本發(fā)明所需要的物質(zhì)。再蒸干(烘干)生成物多余的水份，并使其疏松分散，最后進行成品檢驗與包裝。其生產(chǎn)工藝的流程為材料準備→配料→室溫轉(zhuǎn)化→升溫轉(zhuǎn)化→蒸干(烘干)→疏松→成品檢驗→包裝。
本發(fā)明的激燒素，其配方以元素為基準。即氯化鉀中的鉀元素2～5%，燒堿中的鈉元素0.2～0.5%，氧化鎂中的鎂元素2～5%，氧化錳中的錳元素2～5%，三氧化二鐵中的鐵元素2～5%，酒精廢水中的有機質(zhì)1.5～6%。
本發(fā)明工藝流程中所述的材料準備是將含錳量≥26%的氧化錳礦石、含鐵量≥30%的三氧化二鐵礦石烘干至水份≤5%后進行粉碎，其粒度必須≤60目。
本發(fā)明工藝流程中所述的配料是將各原材料氯化鉀、燒堿、氧化鎂、氧化錳和三氧化二鐵的所用量按下式計算并稱量G＝ (AM)/(DN)G-1噸產(chǎn)品所使用某種物質(zhì)的數(shù)量。
A-產(chǎn)品中所含元素的百分數(shù)。
M-產(chǎn)品中所用物質(zhì)的分子量。
N-產(chǎn)品中所用物質(zhì)元素的原子量。
D-產(chǎn)品中所用物質(zhì)的純度。
本發(fā)明工藝流程中所述的室溫轉(zhuǎn)化，是在室溫條件下將氧化鎂粉加入弱酸性酒渣廢水中，攪拌，使其分散和水解，攪拌時間25～30分鐘。
本發(fā)明工藝流程中所述的升溫轉(zhuǎn)化，是在溫度120～150℃的已加氧化鎂的溶液中，加入燒堿和粉碎后的氧化錳、三氧化二鐵及氯化鉀物質(zhì)，充分攪拌，使其分散和相互產(chǎn)生化學變化，其攪拌反應(yīng)時間應(yīng)在60分鐘以上。
本發(fā)明工藝流程中所述的蒸(烘)干，是為了去除生成物中多余的水份，其蒸干(烘干)溫度為100～120℃，時間60分鐘以上。
本發(fā)明工藝流程中所敘述的疏松，是用搓散機或用混入≤1mm的細爐渣后，用拌和機使其分散呈粉狀，以增加產(chǎn)品應(yīng)用中的拌和分散性。
本發(fā)明的使用方法及作用原理本發(fā)明的激燒素與煤渣、水份組成激燒劑，根據(jù)煤質(zhì)和應(yīng)用爐的不同，只需在燃煤中加入1～5%的激燒素、15～35%的爐渣，以及10～18%的水份混勻共燒，就可以提高煤的燃盡率10%以上、熱能利用率10%以上，產(chǎn)生的化學能折合煤能15%左右，使節(jié)能效果達35%以上。將它應(yīng)用于鍋爐，不但能提高鍋爐熱效率15%左右，而且能提高鍋爐出力20%以上。本發(fā)明所生產(chǎn)的激燒素，其實際組成是由高能有機化合物和產(chǎn)生助燒釋能的無機堿、氧化物及其鹽類的混合物。它們本身即有良好的可燃助燒物質(zhì)，具有強氧化性。它們在燃燒反應(yīng)中還能析出原子氧，增加氧化勢;析出錳與鎂能置換出水中氫;從而加快了碳的劇烈燃燒，又帶來了新的化學反應(yīng)熱及新的燃燒物質(zhì);不但彌補了層燒層中已減少的煤炭能源，而且達到了良好的激燒和節(jié)能效果。
本發(fā)明的激燒素與煤渣、水份所組成的激燒劑的激燒和節(jié)煤原理的設(shè)計說明
1.充分改善了整個燃燒過程的燃燒條件。
因激燒劑中有很大數(shù)量的煤渣及水份，它們既能使粉狀煤呈粒狀集團，又能使煤層疏松，保持通風給氧的足夠孔隙，保證了燃燒所需要的充足氧量及碳與氧的接觸時間;而激燒素中又有高能易燃的有機物，它們極易著火燃燒放出大量熱量;加上激燒素在燃燒條件下所發(fā)生的化學變化能放出原子氧，提高燃燒氧化勢;使燃燒層產(chǎn)生里外劇烈燃燒，很快地提高了層燒層和爐膛的溫度，又形成高溫催化燃燒;再加上激燒劑中有良好的保溫燃燒物質(zhì)，它們有效地提高了燃燒區(qū)的長度，延長了煤的燃燒時間，很大程度的提高了碳的燃盡率。
2.降低活化能，提高燃燒反應(yīng)速度。
一般燃燒中，通常選擇煤的高揮發(fā)份以解決煤的著火與迅速燃燒;而燃煤中摻燒激燒劑大大降低了層燒層中揮發(fā)份的含量，該發(fā)明采用激燒素中極易燃燒的有機物和降低氧化反應(yīng)的活化能來解決著火和煤的迅速燃燒。
A.利用燃燒所需活化能較低的有機物，使燃燒著火迅速，并放出大量熱能。
B.利用水份助燒，生成活化能較低的一氧化碳和氫氣，降低碳氧化所需的活化能，提高碳氧化反應(yīng)的速度。
C.利用激燒素中的成份或其在燃燒條件下的化學反應(yīng)所放出的原子氧，大大降低了燃燒中需氧分子斷鍵才能進行反應(yīng)的活化能。
D.激燒素中大量分解活化能較低的物質(zhì)，能放出單質(zhì)金屬，置換水中易燃的氫，放出大量熱能。
水中易燃的氫，放出大量熱能。
E.激燒素中的堿及堿土金屬的氧化物，它們在通風給氧不充分的層燒層中，容易斷健與碳發(fā)生氧化反應(yīng)。
F.激燃素在燃燒反應(yīng)中能析出活化能較低的單質(zhì)金屬，它們能自燃并放出大量熱能。
3.提高燃燒氧化勢進行催化燃燒。
燃燒反應(yīng)的劇烈程度，決定于氧化反應(yīng)的速度，其速度又決定于氧化反應(yīng)的能力，即氧化反應(yīng)的氧化勢。激燒素在燃燒反應(yīng)中所形成的過氧化物、氯酸鹽和原子氧都具有極強的氧化勢，能使碳產(chǎn)生劇烈的燃燒反應(yīng)。
A.在堿性和水份的作用下，激燒素中堿金屬的氧化物能與氧、氯迅速生成氧化能力極強的過氧化物。
B.激燒素中部分物質(zhì)能燃燒反應(yīng)中放出氧化能力極強的原子氧。
C.激燒素中許多成份在燃燒反應(yīng)中形成新物質(zhì)，也在化學變化中放出原子氧。
由于以上許多反應(yīng)能循環(huán)進行，使層燒層具有較高的燃燒氧化勢，實現(xiàn)了層燒內(nèi)外和各個角落的同時燃燒。
4.激燒素在燃燒反應(yīng)中制造新的化學反應(yīng)，產(chǎn)生新的能源-化學能。它們能與碳的劇烈燃燒一道使爐溫提高1250～1300℃。加速熱能的交換，提高了熱能利用率。
A.激燒素中大量高能有機物在燃燒中能放出大量熱能。
B.激燒素中大量不穩(wěn)定物質(zhì)，稍高溫度就能分解出能置換水中氫的單質(zhì)金屬，大量增加了熱能較高的氫氣。
C.由于水的存在，激燒素在燃燒反應(yīng)中所析出的金屬氧化物能溶于水產(chǎn)生溶解熱，并置換出水中的氫。
D.激燒素在燃燒反應(yīng)中所析出的金屬鎂，能釋放出不能被利用的煤中碳酸鹽中的可燃碳。
E.由于水的存在，激燒素在燃燒中所形成的氮化鎂能形成可燃燒提供熱能的氨。
F.在燃燒反應(yīng)中，由于金屬氧化物的轉(zhuǎn)化和所析出的金屬的燃燒均能放出大量熱能。
5.延長燃燒區(qū)的長度，增加層燒層的燃燒時間，提高了煤的燃盡率和熱能的交換利用率。
一般鍋爐在燃燒中，層燒層里層的碳不可能進行充分燃燒，致使高溫燃燒區(qū)的爐溫只有1050℃左右;而高溫煙氣和給風是由低溫區(qū)向高溫區(qū)流動，使層燒層向后推進中，溫度迅速降低，燃燒熄火過快，著火長度一般只有層燒層總長度的 1/2 ～ 3/5 ;爐渣含碳量高達25～40%。使用激燒素后，可使高溫燃燒區(qū)的溫度高達1250～1300℃。由于高溫的輻射與傳導(dǎo)，加上激燒素的激燒和激燒劑的保溫燃燒，可使燃燒區(qū)向后延伸，使其中未燃盡的碳繼續(xù)燃燒，從而增加了煤層在爐內(nèi)的燃燒時間，使爐渣的碳能很大程度的燒盡;又因為在熱交換中，溫度越高，交換速度越快，由于摻燒激燒劑后的爐溫可提高200℃左右，熱交換速度提高15%以上，它對以熱交換為目的鍋爐創(chuàng)造了良好的熱交換條件。還因為高溫燃燒區(qū)的延長，給鍋爐靠后的水冷壁管增加熱交換的溫度，延長了熱交換的時間，使煤能和所增加的化學能均得到了充分的利用。它既提高了鍋爐的熱效率，又提高了鍋爐的出力。
6.降低鍋爐機械不完全燃燒熱損失。
一般鍋爐在燃燒操作中，特別是燃用小顆粒的粉煤時，給風量過小，不能很好燃燒，給風量過大，造成孔狀風口突破，不但給風未起到應(yīng)有的作用，反而過多地帶走了粉煤和鍋爐的熱量，給煤能造成了很大的損失。層煤中摻燒激燒劑后，可使粉煤呈粒狀集團燃燒，層燒層在超越推進中大大減少了漏煤的煤損失;而層燒層既保持了足夠的通風給氧的孔隙，又能使粉煤不易吹走，而且也不需要過多的給風;加上激燒素所形成的較高氧化勢，而放出原子氧的反應(yīng)能循環(huán)進行，恰當?shù)慕o風就能保證煤層充分燃燒。由于它可以改變?nèi)紵^程中過量給風的操作，從而很大程度的降低了煙氣的熱損耗和煤損耗，減少了煤的機械不完全燃燒熱損失。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點1.能提高鍋爐熱效率。
經(jīng)權(quán)威單位測試，應(yīng)用于煙煤時，鍋爐熱效率提高了15.07%;應(yīng)用于低揮發(fā)份貧煤時，鍋爐熱效率提高了31.88%;應(yīng)用于生活鍋爐，熱效率提高18.49%。
2.能提高鍋爐出力。
經(jīng)權(quán)威單位測試，應(yīng)用于煙煤時，鍋爐出力提高了23.15%;應(yīng)用于低揮發(fā)份貧煤時，鍋爐出力提高了13.33%。
3.噸蒸汽耗煤量極低。
經(jīng)權(quán)威單位測試，應(yīng)用于煙煤時，噸蒸汽耗標煤99～101kg;應(yīng)用于貧煤時，噸蒸汽耗標煤101kg，達到了先進水平。
4.節(jié)能效果明顯。
經(jīng)權(quán)威單位測試和長期應(yīng)用，鍋爐燃用煙煤時，節(jié)煤效率高達38.67%;燃用貧煤時，節(jié)煤高達43%;經(jīng)一年多應(yīng)用平均節(jié)能效果高達35.6%。
5.能減少煙氣中有害氣體的排出量。
經(jīng)權(quán)威單位測試，氮氧化合物濃度減少了27.35%，排出量減少了26.57%;二氧化硫濃度減少了7.86%，排出量減少了6.70%。
6.生產(chǎn)廠和應(yīng)用單位均有良好的經(jīng)濟效益。
生產(chǎn)廠按300元/t計算，若年產(chǎn)1萬噸，年產(chǎn)值可達300萬元，年利稅可達82萬元，利稅率為27.3%。
使用廠按年耗煤1萬噸計算，可節(jié)煤3500噸，除去開支，年節(jié)約能源費用25萬余元。
具體實施例方式首先將鍋爐煤渣烘干;將煤渣和含量34%的氧化錳、含量43%的三氧化二鐵礦石粉碎到≤60目;再計算稱量如下物質(zhì)96%的氯化鉀50kg、95%的燒堿3.5kg、50%的氧化鎂粉130kg、34%的氧化錳粉150kg、43%的三氧化二鐵粉250kg、濃酒鍋廢水250kg、煤渣粉250kg;把酒渣廢水置于反應(yīng)鍋中，加入已稱量的氧化鎂粉充分攪拌，攪拌時間25～30分鐘;將溶液加熱至沸，加入已稱量好的燒堿、氧化錳粉、鐵粉及氯化鉀，充分攪拌，攪拌時間1小時以上;繼續(xù)加熱蒸干水份，邊翻動邊蒸發(fā)，使水份減少到120～150kg(測量容積控制)。然后將反應(yīng)好了的物質(zhì)挖出混入已稱量的粉煤渣中，用機械拌和均勻后進行成份和氧化性能檢驗，然后包裝入庫。
權(quán)利要求
1.一種燃煤激燒素及其生產(chǎn)方法，其特征在于激燒素的配方是以元素為基準，即氯化鉀中的鉀元素、氧化鎂中的鎂元素、氧化錳中的錳元素和三氧化二鐵中的鐵元素均為2%至5%，燒堿中的鈉元素為0.2%至0.5%，酒渣廢水中的有機質(zhì)為1.5%至6%。在其生產(chǎn)工藝流程為材料準備→配料→室溫轉(zhuǎn)化→升溫轉(zhuǎn)化→蒸干(烘干)→疏松→成品檢驗→包裝。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的激燒素及其生產(chǎn)方法，其特征在于材料準備是將含錳量≥26%的氧化錳礦石、含鐵量≥30%的三氧化二鐵礦石烘干至水份≤5%以后進行粉碎，其粒度必須≤60目。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的激燒素及其生產(chǎn)方法，其特征在于配料是將各原材料氯化鉀、燒堿、氧化鎂、氧化錳和三氧化二鐵所用的量必須按G＝ (AM)/(DN) 計算。
4.據(jù)權(quán)利要求1所述的激燒素及其生產(chǎn)方法，其特征在于室溫轉(zhuǎn)化是在室溫條件下將氧化鎂粉加入弱酸性的酒渣廢水中攪拌，使其分散和水解，攪拌時間為25至30分鐘。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的激燒素及其生產(chǎn)方法，其特征在于升溫轉(zhuǎn)化是在溫度為120℃至150℃的氧化鎂溶液中，加入燒堿和粉碎后的氧化錳、三氧化二鐵及氯化鉀物質(zhì)，充分攪拌使其分散和相互產(chǎn)生化學變化，在其攪拌反應(yīng)的時間應(yīng)在60分鐘以上。
6.據(jù)權(quán)利要求1所述的激燒素及其生產(chǎn)方法，其特征在于蒸干的溫度為100℃至120℃，時間必須在60分鐘以上。
7.據(jù)權(quán)利要求1所述的激燒素及其生產(chǎn)方法，其特征在于疏松是用搓散機或用混入≤1mm的細爐渣后，用拌和機使其分散呈粉狀。
全文摘要
一種燃煤激燒素及其生產(chǎn)方法，它是以氯化鉀、氧化鎂、氧化錳和三氧化二鐵在以燒堿調(diào)成堿性的酒渣廢水中，相互化學變化所形成的激燒素，其生產(chǎn)工藝流程為材料準備→配料→室溫轉(zhuǎn)化→升溫轉(zhuǎn)化→蒸干→疏松→成品檢驗→包裝。使用時只需在燃煤中加入1％至5％的激燒素，以及煤渣和水分，即可提高煤的燃盡率，使節(jié)能效果達35％以上，鍋爐的熱效率提高15％，鍋爐出力提高20％。它既適用于推進式層狀燃燒的一切型號的鍋爐燒煤用，又適用于窯爐、民用爐灶燒煤用，以及用于除石煤以外的各類煤種，且經(jīng)濟效益顯著，效果好。
文檔編號C10L9/12GK1076959SQ9210686
公開日1993年10月6日 申請日期1992年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月27日
發(fā)明者黃德其, 莫建光, 張永良, 吳元佑, 何文光 申請人:黃德其, 莫建光, 張永良, 吳元佑, 何文光