复合添加剂的制作方法_2

文档序号:9804262阅读:来源:国知局
向N02的转化,从而有利于烟气脱销(催化脱销或湿式脱销)
[0051]10、通过改变复合添加剂的化学成分来同时减少一种或多种污染物的排放量,并同时改善燃煤燃烧,结渣,沾污,腐蚀,飞灰比电阻等特性,对现有的燃烧炉及操作工艺不需或只需极小调整和改变,因此能有效提高燃煤过程的环保水平,降低企业的成本。
【附图说明】
[0052]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述汇总所需要使用的附图作简单介绍,显而易见地,下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0053]图1是本发明实施例所提供的碱/酸比的比值不同的煤炭其钙基添加剂含量与煤灰熔点的曲线图;
[0054]图2是本发明实施例所提供的二氧化硫脱除率与床层温度关系的曲线图;
[0055]图3是本发明实施例所提供的复合添加剂制造设备的结构框图。
【具体实施方式】
[0056]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0057]由于煤炭在燃烧过程中会产生大量的有害物质,如S02、N0x、C0、重金属等,会严重的危害环境,因此在煤炭的燃烧过程中或燃烧后需要去除产生的有害物质。燃烧过程中脱(固)硫技术,由于其工艺简单、成本低廉,广泛的应用在各种煤炭的燃烧过程中,尤其在循环流化床锅炉炉内喷钙脱硫,燃煤气化炉等脱硫工艺中有广泛的应用。该脱(固)硫技术是在煤炭的燃烧过程中添加一定的脱(固)硫剂,使煤在燃烧时或气化时生成的气态硫化物(SO2或H2S)在炉内被吸收、转化,从而生成固体产物。
[0058]具体的,在层燃炉中进行脱(固)硫时,由于煤层温度分布逐渐升高,当温度达到有机硫析出温度时,石灰石还没有开始分解,该部分硫不能被石灰石捕获并脱除。当温度继续升高,煤开始燃烧,层内温度急剧升高到1000-120(TC以上,此时钙基脱硫剂脱硫效率很低。国内外有关试验表明,层燃炉内燃煤掺混钙基脱硫剂效率很低,在Ca/S = 2时,采用脱硫剂与入炉散煤预混的方式,脱硫效率一般在20?40%,如采用向炉内空间直接喷钙的方式,脱硫效率一般为30?50%。如同时采用脱硫剂与入炉散煤预混的方式和炉内喷钙脱硫,脱硫效率有可能提高到70%左右。同时对大量的电厂煤粉炉和工业层燃炉而言,煤炭在燃烧时,炉温高达1200?1600°C,大大超过常用的钙基固硫产物CaSO4保持热力学稳定的温度范围。在这个温度范围内,CaS04由于不稳容易再次进行分解,重新生成SO2,因此层燃炉中脱硫效率低,脱硫效率一般不高于40%?60%。
[0059]另外,大量工业运行实践表明,利用循环流化床锅炉进行脱硫时,当循环流化床炉内石灰石与煤炭进行混合后,在钙/硫的摩尔比=2时,脱硫效率约为70%。同时,钙的投入量越高,脱硫的效率也高(但当Ca/S比大于3后,增加缓慢),因此为达到更高的脱硫效率,不得不增加Ca/S比。试验表明,在Ca/S = 4-5的情况下,脱硫效率可达80%左右。但是,试验数据表明,过量添加石灰石对流化床的运行产生的影响是多方面的,例如石灰石的加入会影响炉膛中的燃烧情况,改变循环流化床的灰分平衡,使分离器和除尘器的负担增大,增加灰渣物理热损失,提高NOx的排放,与选择性非催化还原相冲突,使飞灰比电阻增大而降低静电除尘设备的效率等。因此,该技术的广泛应用目前受到一定的限制,存在较大的弊端。
[0060]可见,燃烧过程中脱(固)硫技术虽然简单、低廉,但脱硫效率低,按照目前的技术水平,远远不能满足《火电厂大气污染物排放标准》。除此之外,目前的燃烧过程中脱(固)污技术还存在以下问题:
[0061]大量研究和试验数据表明,在煤炭的燃烧过程中,煤炭中所包含的硫、氮、汞以及碳等元素的反应系统之间存在着密切和复杂的联系和交互影响,单独降低某一种污染物的措施往往导致其他污染物的升高,或造成对燃煤过程和系统的负面影响。例如,为了增大SO2K脱除率,过量添加石灰石促进NOx(氮氧化合物)生成,NOx排放量增大。向燃煤中添加脱硫剂,能大大降低SO3的排放,有利于减小对燃煤设备系统的腐蚀,但却使飞灰电阻增高,从而造成飞灰静电除尘器效率的下降,增大烟尘污染。由于碱性脱硫剂的加入,在减少燃煤产生的HCl (卤化氢)排放的同时,一定程度上使Hg(汞)的捕集能力降低,增加空气中Hg的排放量。还有,利用燃烧促进剂或催化剂虽可以强化燃烧,减低烟气中的CO和灰中的未燃烧碳含量,但同时导致Hg排放率升高,N20生成速率增大。为了减少NOx的排放,选择性非催化还原(Selective Non-Catalytic Reduct1n, SNCR)或选择性催化还原(SelectiveCatalytic Reduct1n, SCR)已在各种燃煤锅炉中广泛应用。但是,由于喷氨或尿素溶液极易与燃煤产生的SO3反应,生成硫酸铵盐或亚硫酸铵盐。当粘稠的硫酸铵盐或亚硫酸铵盐在系统下游空气预热器冷凝时,会造成严重的堵塞问题。对烟气脱汞,活性炭注入法已广泛用,但其在吸附脱汞的同时,造成飞灰比电阻下降,影响静电除尘器的操作,也影响飞灰的循环利用。可见,在目前的工业实践中,虽然能单独脱去煤炭在燃烧时产生的某一项污染物,但是无法同时脱去煤炭中的多种污染物,并且还会导致其他污染物排放量的增加,或造成对燃煤过程和系统的负面影响。因此,在兼顾锅炉燃烧,烟气处理设施正常操作的同时,需要使用一种添加剂,能同时降低燃煤过程多种污染物的排放,使得燃煤清洁和环境得到保护。
[0062]另外,目前的燃烧过程中脱(固)污技术对操作温度非常敏感。以通常大量使用的钙基脱硫剂为例,使用钙基添加剂进行脱硫的最佳的操作温度范围很窄,约在850±25°C之间。当温度太低时,CaCO3的分解速率慢,活性较低,脱硫效率低,同时,虽然低温操作可有效拟制NOx的生成,但会造成燃烧不充分,尤其是对低挥发分的燃煤。当床温较高时(>9000C ),脱硫产物CaSO4处于不稳定状态,随着温度的升高,CaSO4的分解速度增加,导致已经被捕集的SO2重新被释放出来,因而脱硫效率下降,同时随着运行温度的提高,NOx的生成率升高。
[0063]还有,目前的燃烧过程中脱(固)硫技术在脱硫剂尺寸的选择弹性很小。研究和实验表明,脱硫剂粒度越小,脱硫效果较好。一方面,减小脱硫剂颗粒的尺寸能增加脱硫剂整体的表面积,从而提高反应面积和活性,有利于脱硫反应,同时提高钙的利用率。但脱硫剂的粒度越小其在燃烧区域的停留时间减小,以飞灰形式的逃逸量增大,脱硫剂利用率降低,结果是脱硫效率下降。另一方面,脱硫剂尺寸增大,其在燃烧区域的停留时间增加,逃逸量减小,有利于脱硫反应的进行。但是,由于SO2与CaO反应生成的致密性脱硫产品(CaSO4)覆盖在新鲜未反应的CaO表面,致使脱硫剂微细空隙直径逐渐减小。当生成的CaSO4覆盖了所有的CaO表面或者空隙被完全堵住,脱硫反应就停止了。研究表明,通常情况下石灰石的转化仅限于其表面以内的几十个微米,因此脱硫石灰石的利用率很低。对循环流化床炉内喷钙脱硫,一般使用250-1000微米范围的石灰石颗粒,颗粒直径小于45微米的份额控制在< 6%0
[0064]综上所述,目前的燃烧过程中脱(固)硫技术不仅效率低,操作弹性小,对温度、粒度的要求苛刻,在工业实践中很难控制和满足。更为重要的是,由于燃煤过程复杂的交互影响,单独降低某一种污染物的措施往往导致其他污染物的升高,或造成对燃煤过程和系统的负面影响。
[0065]因此,本发明旨在提供一种高效脱除煤炭中的硫,并能抑制NOx等废气产生的复合添加剂,同时还能使用原有的锅炉燃烧和烟气处理设施。
[0066]实施例一:
[0067]本发明实施例提供了一种复合添加剂,包括钙基添加剂和钠基添加剂,所述钙基添加剂包括但不限于无机钙化合物,如石灰石粉(CaCO3)、消石灰粉(Ca(OH)2)、石灰(CaO)以及白云石(CaCO3MgCO3)等,以及有机钙化合物,如丙酸钙、醋酸钙镁等;所述钠基添加剂包括但不限于小苏打粉(NaHCO3)、苏打灰(Na2CO3)或烧碱(NaOH)。在本实施例及后续实施例中,所述钙基添加剂和所述钠基添加剂还可以包括所有含钙、或者含钠的废弃物,如鸡蛋壳、贝壳、电石渣或者废碱等。
[0068]在本发明实施例所提供的包含钙基添加剂和钠基添加剂的复合添加剂,是将钙基添加剂和钠基添加剂充分混合后,经压制/造粒制成与煤粉颗粒大小基本相同的颗粒。在一个方案中,复合添加剂的颗粒尺寸可以小于100微米,在另外一个方案中,复合添加剂
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