CN104962338B - 一种煤泥助燃脱硫复合添加剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种煤泥助燃脱硫复合添加剂技术领域，更具体而言，涉及一种煤泥助燃脱硫复合添加剂及制备方法；提供一种以煤泥、干排电石渣和粉煤灰及助剂制成的煤泥助燃脱硫复合添加剂，并在锅炉中燃烧，以增加炉内燃烧效率和脱硫效率（65%‑75%）；按照以下质量百分比组成：煤泥为40‑80%、干排电石渣和粉煤灰整体为18‑48%，助剂风化煤为1%‑10%，助剂碳酸钾为0.1‑1%，助剂碳酸锶为0.1‑1%；其中煤泥含水量为20%‑30%，粉煤灰与电石渣的质量配比为1：10‑15；本发明主要应用于火电厂的炉内脱硫。

Description

一种煤泥助燃脱硫复合添加剂及制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于锅炉内的助燃脱硫复合添加剂技术领域，更具体而言，涉及一种煤泥助燃脱硫复合添加剂及制备方法。该复合添加剂利用煤炭洗选过程中的副产品煤泥、干法乙炔生产过程中产生的废渣干排电石渣、火电厂循环流化床产生的粉煤灰以及助剂制成，对锅炉进行炉内脱硫，达到以废治废。

背景技术

我国是一个以煤炭为主要能源的国家，燃煤所产生的二氧化硫（SO₂）是主要的大气污染物之一，而其中，燃煤发电厂排放SO₂的比例居首位。随着国家对环保工作的越来越重视，燃煤发电厂超低排放对锅炉脱硫技术的研究和应用也有了很大的发展。目前，燃煤发电厂锅炉机组一般采用炉内脱硫和尾部烟气脱硫相结合的脱硫方式，以减少烟气中产生的SO₂排放浓度。

煤泥是煤炭洗选过程中的副产品，具有持水性高的特点；干排电石渣是干法乙炔生产过程中产生的废渣，主要成分为氢氧化钙，其粉末较细，颗粒本身具有较大的比表面积大，可以作为脱硫剂；粉煤灰是火力发电厂排出的废弃物。但是联合运用煤泥、干排电石渣和粉煤灰作为复合脱硫剂，能在消除废物的同时，大大提高火电厂的锅炉炉内脱硫效果。加入助剂风化煤、碳酸钾和碳酸锶提高了锅炉内燃料的燃烧效率。

电石渣用于脱硫是因为电石渣的主要成分为Ca(OH)₂，Ca(OH)₂脱硫的原理为：

Ca(OH)₂+SO₂→CaSO₃+H₂O

2CaSO₃+O2→2CaSO₄

SO₂与Ca(OH)₂的反应主要是在表面上反应的。Ca(OH)₂颗粒的最外表面转化为CaSO₄，而阻塞了Ca(OH)₂内微孔反应，从而抑制了脱硫反应的进一步进行。

粉煤灰的主要成分为SiO₂ 和Al₂O₃，其在有Ca(OH)₂和水存在的条件下，粉煤灰中的SiO₂和Al₂O₃ 可以与Ca(OH)₂ 发生反应，生成以水化硅酸钙、水化硅铝酸钙为主的一系列水化产物：

Ca(OH)₂+SiO₂+H₂O → (CaO)x(SiO₂)y(H₂O)z

Ca(OH)₂+Al₂O₃+H₂O → (CaO)x(Al₂O₃)y(H₂O)z

Ca(OH)₂+SiO₂+Al₂O₃+H₂O → (CaO)x(Al₂O₃)y (SiO₂)z(H₂O)w

Ca(OH)₂+Al₂O₃+SO₃ +H₂O → (CaO)x(Al₂O₃)y(CaSO₄)z(H₂O)w

生成的水合硅酸钙除了促进气、固扩散和增大比表面积外，还具有高持水性能，保持钙基吸收剂表面湿润。而且，这些水化产物为多孔晶体，呈粗大纤维状，相互交叉构成空间结构，两者的比表面积为100-300m²/g,具有很高的活性。

而未参加火山灰反应的Ca(OH)₂，会在锅炉中高温分解为CaO进行固硫，K₂CO₃可以与CaSO₄和CaO生成低熔点的液相共熔物，增加K⁺的迁移和扩散能力，导致CaO晶格结构的改变，使CaO的孔径变大，孔隙变多，改善了SO₂的扩散通道。锶盐加入可与硫氧化物形成SrSO₄，SrSO₄与CaSO₄形成共晶，使CaSO₄的结构变得疏松，有利于硫氧化物通过产物层向CaO内部扩散。进而提高了未参加火山灰反应的Ca(OH)₂固硫效率。

专利201210137532.0公开了一种电石泥与煤泥用于热电厂的脱硫燃烧方法及***，它是利用电石泥废弃物作为脱硫反应剂，以煤泥作为燃料载体，将热电厂的锅炉换为循环流化床锅炉，以煤泥浆泵作为动力源输送煤泥电石泥混合脱硫浆至循环流化床锅炉中顶部，在炉床中上部爆燃，进行第一次炉内燃烧脱硫反应；在尾部烟道，未反应完全的脱硫剂二次反应进行彻底脱硫。该方法脱硫效率较高，但需要有煤泥浆泵，而且所用原料电石泥在运输中存在困难。

专利200710148467.0提供一种利用电石渣浆制取固体脱硫剂的方法，通过提纯、分离、调质、烘干、研磨、风选、包装等处理，生产出活性高、脱硫性强、粒度细的脱硫剂。专利201010243103.2提供一种利用电石渣制备干法脱硫剂的方法与装置，通过将电石渣和生石灰粉混合，并在湿度整定设备内进行电石渣整定和生石灰消化，制得产品。专利201210432580.2提供了一种利用电石渣制备火力发电厂脱硫剂的方法及其专用设备用，以电石渣原料，经粉碎、除杂、煅烧、冷却、过筛，即得本发明的脱硫剂。上述专利是将电石渣经过一系列工艺制备为固硫剂。专利号201110157467.3提供了一种粉煤灰脱硫剂的制备方法。该法利用粉煤灰与蒸馏水混合而成反应液，用饱和Ca(OH)₂溶液调节反应液的pH值至10-12，然后将反应液进行搅拌、加热，待反应液连续反应1-3h 后加入复合激发剂，将反应液的pH 值调至12-14，继续反应5-10h，最后取出反应液冷却、过滤、干燥至恒重得到产品即粉煤灰脱硫剂。上述方法所制脱硫剂利用固废比较单一，只是单一的利用电石渣或者粉煤灰，而且只适用于炉内喷钙脱硫，不适用于难燃煤的炉内燃烧脱硫。另外，制作脱硫剂过程中需要高温煅烧或烘干工艺，能耗大。

专利200810116928.0提供一种利用电石渣做吸收剂的湿法烟气脱硫工艺。该工艺将电石渣加水磨制成浆液，分离杂质，将配好的一定浓度的电石渣浆液泵入湿法烟气脱硫***，进行烟气脱硫吸收。专利201010294064.9提供一种利用电石渣制取复合脱硫剂进行脱硫的工艺，该工艺是将电石渣与石灰进行水合反应，得到固体产物，加水研磨制成复合脱硫剂，泵入湿法脱硫***进行烟气脱硫。上述两项发明都有效利用了电石渣，但主要是适用于燃烧后烟气脱硫。

专利201410466872.7提供了一种用于循环流化床锅炉的混合脱硫剂制备方法。该法涉及煤泥与石灰石细粉混料压制成球形混合脱硫剂加入循环流化床锅炉内进行炉内脱硫工艺。该法***比较简单，但已有研究表明，石灰石的主要成分碳酸钙没有电石渣的主要成分氢氧化钙脱硫效果好，高温煅烧石灰石也需要消耗更多能量，而且所用石灰石在高温下会释放出大量二氧化碳气体。

综上所述，有必要对现有技术进行改进。

发明内容

为了克服煤泥、干排电石渣难处理，堆积对环境易造成污染，以及现有燃煤电厂锅炉燃烧效率较低、烟气脱硫技术成本高、副产品处理困难的技术问题，本发明提供一种以煤泥、干排电石渣和粉煤灰及助剂制成的煤泥助燃固硫复合添加剂，并在锅炉中燃烧，以增加炉内燃烧和脱硫效率。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种煤泥助燃脱硫复合添加剂，按照以下质量百分比组成：煤泥为50-80%、干排电石渣和粉煤灰整体为18-48%，助剂风化煤为1-10%，助剂碳酸钾为0.1-1%，助剂碳酸锶为0.1-1%；其中煤泥含水量为20%-30%，粉煤灰与电石渣的质量配比为1：10-15。

按照以下质量百分比组成：煤泥为55%、干排电石渣和粉煤灰整体为33.9%，助剂风化煤为10%，助剂碳酸钾为0.1%，助剂碳酸锶为1%；其中煤泥含水量为20%-30%，粉煤灰与电石渣的质量配比为1：12。

所述煤泥为煤炭洗选过程中的副产品，所述干排电石渣为干法乙炔生产过程中产生的废渣，所述粉煤灰为火电厂循环流化床产生的粉煤灰。

一种煤泥助燃脱硫复合添加剂的制备方法，按照以下步骤进行：

a、干排电石渣进行粉碎筛分的步骤；

b、筛分后的干排电石渣与粉煤灰、煤泥、助剂进行混合的步骤；

c、混合物料进行搅拌的步骤；

d、搅拌后的物料进行匀化的步骤；

e、匀化后的物料进行成型的步骤。

所述a步骤具体为：将干排电石渣进行筛分，100μm 及以下颗粒直接使用，将100μm以上大颗粒研磨至100μm 及以下使用。

所述b步骤具体为：将干排电石渣、粉煤灰及助剂经星轮给料机给料送至煤泥输送皮带上，粉煤灰与电石渣的质量配比为1：10-15，助剂为风化煤、碳酸钾和碳酸锶，将含水量为20%-30%的煤泥与上述干排电石渣、粉煤灰及助剂进行混合，所述混合物中煤泥为50-80%、干排电石渣和粉煤灰整体为18-48%，风化煤为1-10%，碳酸钾为0.1-1%，碳酸锶为0.1-1%。

所述c步骤具体为：将混合物料加入双轴搅拌机搅拌均匀。

所述d步骤具体为：给料皮带机将搅拌均匀的物料送入闷料仓进行匀化，匀化温度为40℃～60℃，时间为4h～8h。

所述e步骤具体为：匀化好的物料由大给料机按煤球成型机的需求量调定输出，由上料皮带机输送至煤球成型机，压制成球形煤泥复合添加剂备用。

所述煤泥为煤炭洗选过程中的副产品，所述干排电石渣为干法乙炔生产过程中产生的废渣，所述粉煤灰为火电厂循环流化床产生的粉煤灰。

本发明与现有技术相比所具有的有益效果为：

本发明以煤炭洗选过程中的副产品煤泥，干法乙炔生产过程中产生的废渣和火电厂循环流化床产生的粉煤灰，制成煤泥复合助燃脱硫剂。在这个过程中，持水煤泥不经过烘干，煤泥所含水分直接用于制备复合脱硫剂，减少了烘干煤泥所需能量。不仅解决了煤泥、干排电石渣的堆存占地等环境问题，降低了生产成本，以废治废，节约了资源，而且由于Ca(OH)₂、粉煤灰和水分的火山灰反应，使脱硫产物为水合硅铝酸钙，在一定程度上解决了CaSO₄ 在脱硫过程中对脱硫剂表面的覆盖而阻碍脱硫反应进一步进行的问题，大幅度地提高了炉内脱硫效果和效率，脱硫率达65%-75%。助剂风化煤、碳酸钾和碳酸锶的加入，催化了燃煤电厂循环流化床内煤泥和煤矸石的燃烧，促进劣质煤充分燃烧。煤泥制成型煤，也提高了其自身燃烧效率。另外，采用电石渣替代石灰石进行炉内脱硫，一方面利用了电石渣，降低了它长期堆放占用土地等环境影响，另一方面也降低了CO₂排放，有利于节能减排。

具体实施方式

本发明利用持水煤泥、干排电石渣、粉煤灰的特性，制成球形型煤，将其应用于循环流化床炉内脱硫。

下面通过具体实施例对本发明作进一步的描述，并不限制本发明所保护的范围。

实施例1

步骤1：将干法乙炔生产过程中产生的干排电石渣进行筛分，100μm 及以下颗粒直接使用，将100μm以上大颗粒研磨至100μm 及以下使用；

步骤2：将电石渣与粉煤灰混合物料以及助剂经星轮给料机给料，落至煤泥输送皮带上。其中混合物料质量百分比：煤泥为80%、干排电石渣和粉煤灰整体为17%，助剂风化煤为1%，助剂碳酸钾为1%，碳酸锶为1%。粉煤灰与电石渣的质量配比为1：10；

步骤3：煤泥与步骤2的混料进入双轴搅拌机搅拌；

步骤4：给料皮带机将搅拌均匀的物料送入闷料仓进行匀化，匀化温度为40℃，时间为8h；

步骤5：给料皮带机将匀化好的料由大给料机按煤球成型机的需求量调定输出，由上料皮带机输送到煤球成型机，压制成球形煤泥复合脱硫剂；

步骤6：球形型煤落至型煤传输皮带，输送至煤泥复合脱硫剂成品仓中备用。

实施例2

步骤1：将干法乙炔生产过程中产生的干排电石渣进行筛分，100μm 及以下颗粒直接使用，将100μm以上大颗粒研磨至100μm 及以下使用；

步骤2：将电石渣与粉煤灰混合物料以及助剂经星轮给料机给料，落至煤泥输送皮带上。其中混合物料质量百分比：煤泥为70%、干排电石渣和粉煤灰整体为18%，助剂风化煤为10%，助剂碳酸钾为1%，碳酸锶为1%。粉煤灰与电石渣的质量配比为1：12；

步骤3：煤泥与步骤2的混料进入双轴搅拌机搅拌；

步骤4：给料皮带机将搅拌均匀的物料送入闷料仓进行匀化，匀化温度为60℃，时间为5h；

步骤5：给料皮带机将匀化好的料由大给料机按煤球成型机的需求量调定输出，由上料皮带机输送到煤球成型机，压制成球形煤泥复合脱硫剂；

步骤6：球形型煤落至型煤传输皮带，输送至煤泥复合脱硫剂成品仓中备用。

实施例3

步骤1：将干法乙炔生产过程中产生的干排电石渣进行筛分，100μm 及以下颗粒直接使用，将100μm以上大颗粒研磨至100μm 及以下使用；

步骤2：将电石渣与粉煤灰混合物料以及助剂经星轮给料机给料，落至煤泥输送皮带上。其中混合物料质量百分比：煤泥为40%、干排电石渣和粉煤灰整体为48%，，助剂风化煤为10%，助剂碳酸钾为1%，碳酸锶为1%。粉煤灰与电石渣的质量配比为1：15；

步骤3：煤泥与步骤2的混料进入双轴搅拌机搅拌；

步骤4：给料皮带机将搅拌均匀的物料送入闷料仓进行匀化，匀化温度为60℃，时间为5h；

步骤5：给料皮带机将匀化好的料由大给料机按煤球成型机的需求量调定输出，由上料皮带机输送到煤球成型机，压制成球形煤泥复合脱硫剂；

步骤6：球形型煤落至型煤传输皮带，输送至煤泥复合脱硫剂成品仓中备用。

实施例4

步骤1：将干法乙炔生产过程中产生的干排电石渣进行筛分，100μm 及以下颗粒直接使用，将100μm以上大颗粒研磨至100μm 及以下使用；

步骤2：将电石渣与粉煤灰混合物料以及助剂经星轮给料机给料，落至煤泥输送皮带上。其中混合物料质量百分比：煤泥为55%、干排电石渣和粉煤灰整体为33.9%，，助剂风化煤为10%，助剂碳酸钾为0.1%，碳酸锶为1%。粉煤灰与电石渣的质量配比为1：12；

步骤3：煤泥与步骤2的混料进入双轴搅拌机搅拌；

步骤4：给料皮带机将搅拌均匀的物料送入闷料仓进行匀化，匀化温度为60℃，时间为5h；

步骤5：给料皮带机将匀化好的料由大给料机按煤球成型机的需求量调定输出，由上料皮带机输送到煤球成型机，压制成球形煤泥复合脱硫剂；

步骤6：球形型煤落至型煤传输皮带，输送至煤泥复合脱硫剂成品仓中备用。

实施例5

步骤1：将干法乙炔生产过程中产生的干排电石渣进行筛分，100μm 及以下颗粒直接使用，将100μm以上大颗粒研磨至100μm 及以下使用；

步骤2：将电石渣与粉煤灰混合物料以及助剂经星轮给料机给料，落至煤泥输送皮带上。其中混合物料质量百分比：煤泥为50%、干排电石渣和粉煤灰整体为38.9%，，助剂风化煤为10%，助剂碳酸钾为1%，碳酸锶为0.1%。粉煤灰与电石渣的质量配比为1：12；

步骤3：煤泥与步骤2的混料进入双轴搅拌机搅拌；

步骤4：给料皮带机将搅拌均匀的物料送入闷料仓进行匀化，匀化温度为60℃，时间为5h；

步骤5：给料皮带机将匀化好的料由大给料机按煤球成型机的需求量调定输出，由上料皮带机输送到煤球成型机，压制成球形煤泥复合脱硫剂；

步骤6：球形型煤落至型煤传输皮带，输送至煤泥复合脱硫剂成品仓中备用。

实施例6

取实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和实施例5所得的煤泥助燃固硫复合添加剂在实验室小型循环流化床中进行实验。其中，燃烧样品总钙硫比（即电石渣中含钙与煤矸石和煤泥复合助燃脱硫剂所含总硫比）为2.2。燃烧气氛为空气，炉温为850℃。实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和实施例5制得的助燃脱硫复合添加剂加入后，脱硫率分别达72%、73%、75%、69%、71%，配合炉内喷钙，其循环硫化床总钙硫比为2.5时的脱硫效率可大于95%。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种煤泥助燃脱硫复合添加剂，其特征在于，按照以下质量百分比组成：煤泥为40-55％、干排电石渣和粉煤灰整体为18-48％，助剂风化煤为1％-10％，助剂碳酸钾为0.1-1％，助剂碳酸锶为0.1-1％；其中煤泥含水量为30％，粉煤灰与电石渣的质量配比为1：10-15。

2.根据权利要求1所述的一种煤泥助燃脱硫复合添加剂，其特征在于：按照以下质量百分比组成：煤泥为55％、干排电石渣和粉煤灰整体为33.9％，助剂风化煤为10％，助剂碳酸钾为0.1％，助剂碳酸锶为1％；其中煤泥含水量为30％，粉煤灰与电石渣的质量配比为1：12。

3.根据权利要求1或2所述的一种煤泥助燃脱硫复合添加剂，其特征在于：所述煤泥为煤炭洗选过程中的副产品，所述干排电石渣为干法乙炔生产过程中产生的废渣，所述粉煤灰为火电厂循环流化床产生的粉煤灰。

4.根据权利要求1所述的一种煤泥助燃脱硫复合添加剂的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

a、干排电石渣进行粉碎筛分的步骤；

b、筛分后的干排电石渣与粉煤灰、煤泥、助剂进行混合的步骤；

c、混合物料进行搅拌的步骤；

d、搅拌后的物料进行匀化的步骤；

所述d步骤具体为：给料皮带机将搅拌均匀的物料送入闷料仓进行匀化，匀化温度为40℃～60℃，时间为4h～8h；

e、匀化后的物料进行成型的步骤。

5.根据权利要求4所述的一种煤泥助燃脱硫复合添加剂的制备方法，其特征在于，所述a步骤具体为：将干排电石渣进行筛分，100μm及以下颗粒直接使用，将100μm以上大颗粒研磨至100μm及以下使用。

6.根据权利要求4所述的一种煤泥助燃脱硫复合添加剂的制备方法，其特征在于，所述b步骤具体为：将干排电石渣、粉煤灰及助剂经星轮给料机给料送至煤泥输送皮带上，粉煤灰与电石渣的质量配比为1：10-15，助剂为风化煤、碳酸钾和碳酸锶，将含水量为30％的煤泥与上述干排电石渣、粉煤灰及助剂进行混合，所述混合物中煤泥为50-55％、干排电石渣和粉煤灰整体为18-48％，助剂风化煤为1％-10％，碳酸钾为0.1-1％，碳酸锶为0.1-1％。

7.根据权利要求4所述的一种煤泥助燃脱硫复合添加剂的制备方法，其特征在于，所述c步骤具体为：将混合物料加入双轴搅拌机搅拌均匀。

8.根据权利要求4所述的一种煤泥助燃脱硫复合添加剂的制备方法，其特征在于，所述e步骤具体为：匀化好的物料由大给料机按煤球成型机的需求量调定输出，由上料皮带机输送至煤球成型机，压制成球形煤泥助燃脱硫复合添加剂。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的一种煤泥助燃脱硫复合添加剂的制备方法，其特征在于：所述煤泥为煤炭洗选过程中的副产品，所述干排电石渣为干法乙炔生产过程中产生的废渣，所述粉煤灰为火电厂循环流化床产生的粉煤灰。