燃煤锅炉清洁燃烧及综合利用

摘要

从学科交叉、跨行业技术优化创造了一种“燃煤锅炉清洁燃烧及综合利用”的方法、工艺、配方及产品。在煤中加入0.1%－40%掺烧剂,该掺烧剂具有固硫剂、催化剂、活化剂、稳定剂、矿化剂、助燃剂、早强剂、疏松剂的作用,煤与掺烧剂一起粉磨形成“亲合颗粒”,送入锅炉内进行“亲合煅烧”,反应物实现了“速烧速冷”,掺烧剂与煤的固硫反应、矿化反应为灰渣、SO2等污染物于炉内转化为高附加值产品创造了条件,从而有效解决了煤烟型污染,同时可生产活性粉煤灰、自硬性粉煤灰、贝利特水泥熟料及硅酸盐新材料等产品。

说明书

本发明从学科交叉、跨行业技术优化中开创出来的新技术，该发明在现有锅炉不做改动的情况下，用煤加掺烧剂在炉内进行“亲合煅烧”的方法，实现反应物的“速烧速冷”，使全部灰渣和70％以上或90％以上的SO₂直接转化成硅酸盐类产品，从而实现燃煤锅炉清洁燃烧和煤资源的综合利用。这种锅炉的特征已不再是传统观念上的锅炉，它既是燃烧供热的燃烧器，同时具有消除污染的自身净化功能，又是将污染物于炉内直接转化为高附加值产品的反应器。

在发明人创立的“亲合煅烧”和“速烧速冷”理论的指导下，一次性实现“燃煤锅炉清洁燃烧及综合利用”的方法、工艺、配方及产品。通过试验和生产实践证明，该技术适用于水煤浆炉、沸腾炉、循环流化床锅炉、液态排渣炉、煤粉炉等多种燃煤锅炉。实施该技术，原有锅炉不需改动，关键是在所用的煤中添加0.1-40％掺烧剂，该掺烧剂具有固硫剂、催化剂、稳定剂、矿化剂、活化剂、助燃剂、疏松剂、早强剂等作用，可用具有上述作用的工业废料，如赤泥、磷渣、电石渣、芒硝、锂盐渣、铁合金厂的废料等，如果工业废料距厂远运费高，也可用矿石、尾矿以及廉价的化学物质或者金属，如重晶石或其尾矿，稀土元素尾矿、铅锌尾矿、铜尾矿、黄铁矿、火山灰、石灰石、石灰、泥灰岩、石膏、萤石、硅粉、珍珠岩粉、碳酸钠、高锰酸钾、氯化钾、高氯酸钾、氯化钠、锌、锰、镍、铬等。掺烧剂的配方，要按煤质及用户所要求产品品种选配不同的组合，掺烧剂本身是一种或多种的原料配制而成，因此掺烧剂的配料方案确定后，要用电子皮带秤和微机控制其配比，才能保证掺烧剂配方准确。煤与掺烧剂的配比也要用电子皮带秤和微机控制才能保证产品质量。

1、如果是液态排渣炉、煤粉炉、水煤浆炉等，配好的掺烧剂与煤进行配料，一起进入磨机，粉磨的过程既是均化的过程，也是形成“亲合颗粒”的过程，该“亲合颗粒”送入炉内，进行“亲合煅烧”，使各氧化物处于新生态时完成固硫反应，并形成高活性的矿物、固熔体等，其关键是掺烧剂与煤亲合煅烧的结果，这一结果使炉内燃烧更稳定，温度场更均匀，提高了燃烧效率和系统的热效率，产品的含碳量降低，现有烧烟煤锅炉灰渣含碳约在3-20％左右，烧无烟煤灰渣含碳20-40％左右，通过采用该技术，产品含碳均可降至3％以下，根据锅炉情况的不同，节煤可达1-15％，并且具有微珠富集和细化的特点，又具有很高的水硬活性，其用途极为广泛，根据配方和掺量的不同，可生产“活性粉煤灰”、“自硬性粉煤灰”、“贝利特水泥熟料”等，并且由于“速烧速冷”的产品，易磨性好，可做混凝土的增强剂和减水剂，免震混凝土，制做各种新材料、纳米材料等。如果用户要求的是生产贝利特水泥熟料，则同现有水泥窑出来的熟料一样，经储存均化后，加缓凝剂石膏和添加剂一起粉磨，粉磨出来的水泥，还必须经储存均化达到合格的产品后才能包装出厂。而锅炉烟气的脱硫率达70％以上，NO_x、CO、CO₂均有降低，见附图1页。

2、对于循环流化床锅炉和沸腾炉，若是烧煤泥的循环流化床锅炉，其掺烧剂与煤泥进行配料，共同湿磨，湿磨好的煤泥，送入炉内进行亲合煅烧，若不是烧煤泥而是干燃料，加掺烧剂还要加水共同湿磨，磨好的湿煤泥送入炉内，或者再加粘结剂做成型煤再送入炉内进行亲合煅烧，所得结果除完成1所述的效果外，突出的是其脱硫率可提高到90％以上，NO_x、CO、CO₂可降至最低排放，从而可达到无污染、低污染的“绿色锅炉”的排放水平，见附图2页。

实施例：

该技术分别在煤粉炉、液态排渣炉、循环流化床锅炉实施，其效果及产品强度如表1、2。

                                                                     表1

  式  样  编  号  炉型      掺烧剂  脱硫率    ％            排放量降低％   产品   含碳    ％  节煤％ 代号  掺量％    NOX    ％   CO2    ％   CO   ％  1  煤粉炉  A1   6-12   70.2   16.2   29.2   8.2    2.0   5.6  2  煤粉炉  A2   8-16   83.7   16.6   29.5   6.2    2.3   6.2  3  液态排渣炉  B1   8-14   86.5   18.6   30.9   7.8    1.6   8.2  4  液态排渣炉  B2   8-18   86.7   18.9   34.6   8.9    1.8   7.8  5  液态排渣炉  B3   8-19   87.8   20.8   34.8   9.2    1.0   6.8  6  循环流化床炉  C1   9-18   92.8   87.9   36.7   10.6    2.6   8.9  7  循环流化床炉  C2   10-18   94.6   90.6   37.8   10.4    1.5   9.5  8  循环流化床炉  C3   10-20   98.2   95.8   36.9   11.8    2.0   9.2  9  循环流化床炉  C4   10-20   99.0   96.8   38.2   12.5    1.0   9.8  10  循环流化床炉  C5   8-14   91.6   92.9   30.2   10.6    1.6   8.6

                                                                                                          表2

 试 样 编 号    C₂S占熟料矿物％比表面积m²/kg   凝结时间hr：min                  抗折/抗压Mpa   初凝  终凝     3d     7d    28d  1    40.02    498   1：35  2：38   3.8/20.6   5.2/23.9   6.2/51.6  2    40.56    380   1：50  2：46   4.2/22.6   5.4/25.6   6.8/43.6  3    42.18    366   1：40  3：08   4.6/23.2   5.5/26.8   6.9/44.2  4    43.26    398   1：53  3：02   4.8/23.6   6.0/27.3   7.0/45.8  5    44.02    386   2：40  3：54   4.6/23.8   6.2/27.6   7.2/46.4  6    45.06    389   2：50  3：40   4.8/24.2   6.5/28.9   7.4/48.2  7    46.02    369   3：08  4：10   6.2/28.2   6.6/29.1   7.6/54.8  8    48.06    388   3：06  4：15   6.6/28.7   6.8/29.6   7.9/56.6  9    50.02    389   3：19  3：40   6.8/30.6   6.9/29.4   7.8/58.2  10    41.58    499   2：06  3：48   4.8/23.8   6.3/28.9   7.2/46.8