一种燃煤节能减排添加剂

摘要

本发明公开了一种燃煤节能减排添加剂，该添加剂含有以下重量百分比的原料组分：高锰酸钾0.5-1.0%、硝酸钠1.8-3.0%、氯化钠15-20%、氧化镁2.0-5.0%、氧化钙60-75%、二氧化锰1.0-3.0%、硅灰0.8-2.0%、硫酸废渣1.5-6.0%。本发明燃煤节能减排添加剂适应性强，可用于各种燃煤，原料充足，设备投资少，充分利用工业废弃物，生产成本低，使用方便，节能减排效果显著。

说明书

技术领域

本发明属于煤炭领域，涉及一种煤添加剂，具体来说涉及一种燃煤节能减排添加剂。

背景技术

我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家。我国煤炭的主要特点是高硫、高灰煤比重大。全国原煤平均灰分含量17.6%左右，平均硫分含量1.10%，其中13%的原煤含硫量高于2%。在我国使用的煤炭中，84%以上的煤都是未经过预处理而直接燃用的，这直接带来了环境问题和经济问题。在环境污染方面，煤炭的燃烧产生了大量的SOx、H₂S、CO₂、SO₂、C0、N₂O等污染气体，此外还排放大量的重金属及多环芳烃等污染物。据统计大气污染物中SOx的90%、CO的71%、CO₂的85%、NOx的70%和烟尘的70%都来自原煤的直接燃烧。因此燃煤是形成我国大气污染的主要原因。在经济方面煤燃烧的基本反应:C+O₂→CO₂，在高温下易发生副反应C+CO₂→2CO，这不仅造成了环境污染，而且使煤的热效率大大降低。

工业锅炉需要的燃料是热效率较高含硫量较低的优质煤，成本较高，而含硫量较高的劣质煤和热效率较低的燃煤，达不到燃烧效果。随着煤炭资源逐年减少，优质煤炭资源日益紧缺。因此，在煤炭开发利用上，首先要解决的是改进燃烧效果，提高发热量，降低排污标准，以适应各种燃烧场合的需要。如何减少燃煤二氧化硫、三氧化硫等有害气体的排放，提高煤炭燃烧性能，一直是煤炭领域关注的问题。目前，国内外在这方面已有较多研究，主要采取固硫助燃措施，在煤中加入一些添加剂，从而达到减少环境污染和降低经济成本的目的。

如申请号为201110249899.7的中国发明专利，公开了一种节能燃煤添加剂，该添加剂按照重量分数计算是由以下组分组成:高锰酸钾6-15%、卟啉6-25%、吐温8013-19%、氧化铁3-7%、硝酸镁8-15%、碳酸锰7-20%、氧化钙4-10%、硝酸钾4-12%、硝酸钠4-10%、硼酸10-36%，该添加剂能促进燃煤充分燃烧，促使炉内生成的亚硫酸盐和其它有害物质，固定吸附在煤渣及灰尘上，随煤渣一并排出炉外，从而极大减少了二氧化硫的排放，减少了污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以减少燃煤二氧化硫等有害气体烟尘排放，又能提高煤炭燃烧性能的燃煤节能减排添加剂，该添加剂节能减排效果显著，且综合利用工业废弃物，成本低廉、生产工艺简单、使用方便。

本发明所采用的技术方案如下：

一种燃煤节能减排添加剂，含有以下重量百分比的原料组分：高锰酸钾0.5-1.0%、硝酸钠1.8-3.0%、氯化钠15-20%、氧化镁2.0-5.0%、氧化钙60-75%、二氧化锰1.0-3.0%、硅灰0.8-2.0%、硫酸废渣1.5-6.0%。

所述硅灰，也叫微硅粉或凝聚硅灰，是铁合金在冶炼硅铁和工业硅或金属硅时，矿热电炉内产生出大量挥发性很强的SiO₂和Si气体，气体排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而成。硅灰含SiO₂75～98%，还含有Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO、CaO等成分。硅灰在形成过程中，因相变的过程中受表面张力的作用，形成了非结晶相无定形圆球状颗粒，且表面较为光滑，有些则是多个圆球颗粒粘在一起的团聚体。

所述硫酸废渣为用硫铁矿为原料生成硫酸时产生的废渣，主要成分是Fe₂O₃，另含Fe₃O₄、FeO、SiO₂、Al₂O₃等成分。据统计，目前我国因生产硫酸而排放的硫铁矿渣在12000kt左右，除10%左右供水泥及其他工业做辅助添加剂外，大部分未加利用，占用了大量土地，污染了周围环境。

所述高锰酸钾和硝酸钠为氧化剂，可以起到增氧的作用，改变煤燃烧时局部缺氧的状况，使热量集中，有助于煤的进一步燃烧，能在不同温度下分解，使煤在不同温度下充分燃烧。催化剂氯化钠起“爆破”作用，使煤层膨散疏松加强燃烧，氧化镁加入可以进一步增加煤的活性，两者还具有防止结焦的作用，使燃煤燃烧得更充分。所述氧化镁、氧化钙、二氧化锰、硅灰和硫酸废渣主要作为固硫剂使用，含有的镁、钙、锰、硅、铁等成分有固硫作用，另外还能除臭、消除烟垢，并能在1000℃以上激发产生大量的活性氧，促使生成的亚硫酸盐进一步生成硫酸盐固定吸收附在煤渣及飞灰中，随煤渣一起排出，从而极大地减少二氧化硫等有害气体及烟尘的排放，达到固硫的目的。

一种以上所述燃煤节能减排添加剂的制备方法，包括以下操作步骤：

1.按照原料组份的重量百分比分别称取：高锰酸钾0.5-1.0%、硝酸钠1.8-3.0%、氯化钠15-20%、氧化镁2.0-5.0%、氧化钙60-75%、二氧化锰1.0-3.0%、硅灰0.8-2.0%、硫酸废渣1.5-6.0%；

2.将氯化钠、氧化镁、氧化钙、二氧化锰、硅灰和硫酸废渣混合均匀，然后加入高锰酸钾混合1分钟，再加入硝酸钠，混合均匀后，粉碎加工至100-200目，计量包装，即得。

以上所述掺有硅灰的物料，微小的球状体可以起到润滑的作用，可以保证混合物料得到良好的分散；在与燃煤混合使用时，容易混合均匀；另它是一种比表面积很大、活性很高的火山灰物质，能加速固硫的化学反应。

本发明的燃煤节能减排添加剂适用性强，可用于各种燃煤，如：无烟煤、褐煤、烟煤、贫煤、煤矸石、焦炭等，在燃烧时还可以掺入煤在锅炉燃烧室燃烧后产生的炉渣，充分利用资源。使用本发明的燃煤节能减排添加剂，可按燃煤的具体情况添加，优选添加量为1-7%。燃煤节能减排添加剂可以与燃煤混合均匀后直接进入燃烧体系；也可以在两者混合均匀后加入适量水进行混合，此时物料中的硅灰还能起到粘结剂的作用，具有提高燃煤的热抗压强度和高温稳定性，并能提高灰熔点等综合功能，但是应将两者混合后的总含水量控制在12%以下，再进入燃烧体系。

本发明的有益效果是：

1.本发明的燃煤节能减排添加剂可用于各种燃煤，如：无烟煤、褐煤、烟煤、贫煤、煤矸石、焦炭等，适应性强、原料充足，设备投资少，生产成本低，使用方便。

2.本发明燃煤节能减排添加剂可使锅炉热效率提高10-20%，节煤率达到35%，节能效果显著；另能抑制结焦，炉膛灰垢易清除，延长锅炉使用寿命。

3.固硫剂氧化镁、氧化钙、二氧化锰、硅灰和硫酸废渣的综合作用，能加速固硫的化学反应，所含金属氧化物可与煤燃烧过程中释放的SO₂反应达到脱硫，同时在固硫过程中形成耐热稳定的物相阻止已形成的硫酸钙的分解，固硫效果明显提高，固硫率达95%，烟气中的二氧化硫下降50-90%，一氧化碳下降50-60%，烟尘排放量减少70%以上，减少了环境污染。

4.本发明充分利用工业废弃物硅灰和硫酸废渣，在燃烧时还可以掺入煤在锅炉燃烧室燃烧后产生的炉渣，解决了硅灰、硫酸废渣及炉渣对环境二次污染的问题，变废为宝。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，但不限制本发明的保护范围和应用范围：

实施例1

1.燃煤节能减排添加剂的制备。

一种燃煤节能减排添加剂的制备方法，包括以下操作步骤：

（1）按照原料组份的重量百分比分别称取：高锰酸钾10kg、硝酸钠30kg、氯化钠200kg、氧化镁50kg、氧化钙600kg、二氧化锰30kg、硅灰20kg、硫酸废渣60kg；

（2）将氯化钠、氧化镁、氧化钙、二氧化锰、硅灰和硫酸废渣混合均匀，然后加入高锰酸钾混合1分钟，再加入硝酸钠，混合均匀后，粉碎，过100目筛，计量包装，即得。

2.混配煤的制备。

将含碳量12%的炉渣1700kg，热值为5300大卡/kg的烟煤3125Kg，与上述制备好的燃煤节能减排添加剂175kg（添加比例为3.5%）进行混配，得到5000kg的混配煤。

3.燃烧对比测试。

（1）测试物：上述制备好的5000kg混配煤及5000kg热值为5300大卡/kg的烟煤，在广西航荣建材有限公司的6吨蒸汽锅炉上进行对比试验。

（2）成本计算：5000kg混配煤的原料总成本为2271.75元，产得蒸汽27吨，平均每吨蒸汽84.14元；5000kg原煤总成本为3650元，产得蒸汽30吨，平均每吨蒸汽121.67元。混配煤比原煤节约资金30.85%，等同于节煤30.85%。

（3）燃烧效果：混配煤锅炉热效率提高10%，烟气中的二氧化硫下降50%，一氧化碳下降50%，烟尘排放量减少70%，还能抑制结焦，炉膛灰垢易清除，锅炉安全运行。

4.固硫效果测定。

称取含硫量为5.81%的烟煤965g，称取上述制备好的燃煤节能减排添加剂35_g，混合均匀后粉碎成100目的颗粒，混合均匀后作为样品1送广西煤炭检测站检验，固硫率为88.5%。

实施例2

1.燃煤节能减排添加剂的制备。

一种燃煤节能减排添加剂的制备方法，包括以下操作步骤：

（1）按照原料组份的重量百分比分别称取：高锰酸钾5kg、硝酸钠18kg、氯化钠150kg、氧化镁20kg、氧化钙750kg、二氧化锰10kg、硅灰8kg、硫酸废渣39kg；

（2）将氯化钠、氧化镁、氧化钙、二氧化锰、硅灰和硫酸废渣混合均匀，然后加入高锰酸钾混合1分钟，再加入硝酸钠，混合均匀后，粉碎，过200目筛，计量包装，即得。

2.混配煤的制备。

将热值为4000大卡/kg的褐煤4950Kg，与上述制备好的燃煤节能减排添加剂50kg（添加比例为1%）进行混配，得到5000kg的混配煤。

3.燃烧对比测试。

（1）测试物：上述制备好的5000kg混配煤及5000kg热值为4000大卡/kg的褐煤，在广西航荣建材有限公司的6吨蒸汽锅炉上进行对比试验。

（2）成本计算：5000Kg混配煤的原料总成本为2025.50元，产得蒸汽25吨，平均每吨蒸汽81.02元；5000Kg褐煤总成本为2835.70元，产得蒸汽28吨，平均每吨蒸汽101.23元。混配煤比原煤节约资金19.96%，等同于节煤19.96%。

（3）燃烧效果：混配煤锅炉热效率提高18%，烟气中的二氧化硫下降80%，一氧化碳下降60%，烟尘排放量减少75%，还能抑制结焦，炉膛灰垢易清除，锅炉安全运行。

4.固硫效果测定。

称取含硫量为5.81%的烟煤990g，称取上述制备好的燃煤节能减排添加剂10g，混合均匀后粉碎成100目的颗粒，混合均匀后作为样品2送广西煤炭检测站检验，固硫率为83%。

实施例3

1.燃煤节能减排添加剂的制备

一种燃煤节能减排添加剂的制备方法，包括以下操作步骤：

（1）按照原料组份的重量百分比分别称取：高锰酸钾8kg、硝酸钠24kg、氯化钠183kg、氧化镁35kg、氧化钙700kg、二氧化锰20kg、硅灰15kg、硫酸废渣15kg；

（2）将氯化钠、氧化镁、氧化钙、二氧化锰、硅灰和硫酸废渣混合均匀，然后加入高锰酸钾混合1分钟，再加入硝酸钠，混合均匀后，粉碎，过100目筛，计量包装，即得。

2.混配煤的制备。

将热值为5300大卡/kg的烟煤4000kg、2500大卡/kg的煤矸石650kg，与上述制备好的燃煤节能减排添加剂350kg（添加比例为7%）进行混配，得到5000Kg的混配煤。

3.燃烧对比测试。

（1）测试物：上述制备好的5000kg混配煤及5000kg原煤（5300大卡/kg的烟煤4350Kkg、2500大卡/kg的煤矸石650kg），在广西航荣建材有限公司的6吨蒸汽锅炉上进行对比试验。

（2）成本计算：5000kg混配煤的原料总成本为1980元，产得蒸汽25吨，平均每吨蒸汽79.2元；5000kg原煤（5300大卡/Kg的烟煤4350Kg、2500大卡/Kg的煤矸石650Kg）总成本为3290元，产得蒸汽27吨，平均每吨蒸汽121.85元。混配煤比原煤节约资金35%，等同于节煤35%。

（3）燃烧效果：混配煤锅炉热效率提高20%，烟气中的二氧化硫下降90%，一氧化碳下降55%，烟尘排放量减少73%，还能抑制结焦，炉膛灰垢易清除，锅炉安全运行。

4.固硫效果测定。

称取含硫量为5.81%的烟煤930g，称取上述制备好的燃煤节能减排添加剂70g，混合均匀后粉碎成100目的颗粒，混合均匀后作为样品3送广西煤炭检测站检验，固硫率为95%。

实施例4

1.燃煤节能减排添加剂的制备

一种燃煤节能减排添加剂的制备方法，包括以下操作步骤：

（1）按照原料组份的重量百分比分别称取：高锰酸钾7kg、硝酸钠20kg、氯化钠160kg、氧化镁40kg、氧化钙600kg、二氧化锰15kg、硅灰13kg、硫酸废渣50kg、氢氧化钙105kg；

（2）将氯化钠、氧化镁、氧化钙、氢氧化钙、二氧化锰、硅灰和硫酸废渣混合均匀，然后加入高锰酸钾混合1分钟，再加入硝酸钠，混合均匀后，粉碎，过100目筛，计量包装，即得。

2.混配煤的制备。

将热值为3000大卡/kg的贫煤1000kg、热值为5300大卡/kg的烟煤3500kg、热值为6500大卡/kg的焦炭400kg，分别粉碎加工，过100目筛，加入上述制备好的燃煤节能减排添加剂100kg（添加比例为2%），混匀，加入适量水，搅拌均匀，烘干至含水量10%，得到5000kg的混配煤。

3.燃烧对比测试。

（1）测试物：上述制备好的5000kg混配煤及5000kg原煤（热值为3000大卡/kg的贫煤1000kg、热值为5300大卡/kg的烟煤3600kg、热值为6500大卡/kg的焦炭400kg），在广西航荣建材有限公司的6吨蒸汽锅炉上进行对比试验。

（2）成本计算：5000kg混配煤的原料总成本为2530元，产得蒸汽30吨，平均每吨蒸汽84.33元；5000kg原煤总成本为3747.2元，产得蒸汽32吨，平均每吨蒸汽117.1元。混配煤比原煤节约资金27.98%，等同于节煤27.98%。

（3）燃烧效果：混配煤锅炉热效率提高18%，烟气中的二氧化硫下降85%，一氧化碳下降58%，烟尘排放量减少80%，还能抑制结焦，炉膛灰垢易清除，锅炉安全运行。

4.固硫效果测定。

称取含硫量为5.81%的烟煤980g，称取上述制备好的燃煤节能减排添加剂20g，混合均匀后粉碎成100目的颗粒，混合均匀后作为样品4送广西煤炭检测站检验，固硫率为90%。