[发明专利]高温燃煤助燃固硫剂

说明书

本发明涉及一种高温燃煤助燃固硫剂。

目前，用于工业或民用锅炉及窑炉的主要燃料是煤，但由于煤中含有大量的硫成份，因而在煤燃烧过程中产生大量的SO₂及烟尘，严重的污染大气，造成环境污染。因而美、日等国家采用镁、铁、钙、铝、硅等氧化物(或氢氧化物、盐类等)中的一种或几种作为燃煤助燃脱硫剂，以解决燃煤过程中的空气污染问题。但此类方案的脱硫除尘效果不佳。因而在此基础上又研制以钙、镁为主要基料、再加入催化剂和氧化剂的技术方案，该类技术方案以矿石中的碳酸钙先生成氧化钙再与二氧化硫反应生成硫酸钙，随炉渣排出，以达到除尘脱硫之目的。但是该类技术方案的固硫剂，仅适用于燃烧温度在800--900℃的情况下，一旦炉温高于900℃时，其已生成的CaSO₄又会随温度升高而逐渐分解生成SO₂：故其固硫不稳定，当炉温升至1200℃时将产生纯高温分解，而使得固硫失效。

本发明的目的在于提供一种脱硫、除尘效率高、又节能的高温燃煤助燃固硫剂。

本发明的目的是这样实现的：该高温燃煤助燃固硫剂以120-140目重量份数比为70-80份含Ca、Mg的矿石为主要基料，再配以2-4份的硝酸钠、0.1-0.2份的高锰酸钾、5-15份、120-140目的高炉渣和铝矾石；其生产工艺是：先将含Ca、Mg的矿石粉中加入1-1.5份浓度为36％-38％的稀硝酸，进行搅拌，在搅拌均匀的同时再加入铝矾石和高炉渣，均匀搅拌后加入氨水，其PH值控制在8-9，最后加入销酸钠和高锰酸钾，搅拌均匀后即制成成品。

本发明选择可提供多种金属离子及其它必要的阳离子的物质做添加剂，形成一种复合固硫剂，从而在高温下可抑制CaSO₄分解或将其分解温度推迟，其主要机理是耐热物相的形成及熔融物相的包融；选择高效固硫催化剂，以增加固硫剂的反应活性；同时，还选择适合的疏松剂，助燃剂及可提高灰熔点的物质。使之提高燃烧效果，避免燃烧中因煤灰熔点低而结渣，其基本反应方程式为(以白云石固硫为例)：热分解后的碳酸镁在高温下快速半煅烧，其中反应生成的MgO可视为惰性反应物，随炉渣排出：

半煅烧后的CaCO₃再进行全煅烧生成CaO：

生成的CaO与SO₂气体反应生成CaSO₄：

因此，白云石脱硫总的化学反应为：

该反应过程为放热反应。因而选择具有特种金属离子和其它阳离子含Ca、Mg的矿石粉做添加剂，可有效抑制CaSO₄在高温下分解或将其分解温度推迟，其主要机理是耐热物相的形成及熔融物相的包融，基本生成Ca-X-S-Si-O体系。(其中X代表一种变价金属元素如Fe、Mn)，由于Ca-X-Si氧化物的加入形成了一种耐热硅酸盐稳定相CaX₃(SiO₄)₂OH而覆盖或包裹CaSO₄晶体而延缓并阻止了CaSO₄分解，使固硫率明显提高。该固硫剂使用时，可以1∶50-1∶30比例加入燃煤中，也可视燃煤中含硫量的不同调整其比例关系。采用本固硫剂，不仅可实现高温下的稳固脱硫，还可大大节约能源，其脱硫率可达60％--80％以上。节煤率可达5--10％以上。