[发明专利]可实现燃烧中高效脱硫的新型水煤浆的制备方法

说明书

技术领域

本发明从充分利用秸秆资源入手，采用碱处理秸秆，其废液中含有碱木素以及木素磺酸盐与硫离子反应生成稳定结构，脱除煤炭燃烧中产生的硫；分离废液中的残碱和氧化物与煤中硫反应氧化成稳定的硫酸根离子，起到固硫的作用；并具有一定的热值，可随燃煤在炉内共同燃烧。加入CaO后，可在燃烧过程同黑液脱除的硫发生反应，生成CaSO₄，最终随炉渣排出。从而解决秸秆焚烧带来的环境污染，又减少了煤炭燃烧所排放的二氧化硫、氮氧化物等，而且废液得到了综合利用。

背景技术

在过去几十年中，农作物秸秆大部分被作为废弃物焚烧掉，大量的秸秆在焚烧过程中造成了严重的空气污染。为减少环境污染，人们采取了多种技术手段对其进行了综合利用。农作物秸秆的利用技术主要可以归纳为以下4种:秸秆还田技术、能源化技术、饲料化技术和工业利用技术。随着工业化进程的加快，能源成本也在不断提高，秸秆作为一种广泛存在于人类生产活动中，且易于获取的生物质资源，因此，其高附加值利用技术主要集中在能源化和工业利用两个方面。主要方式有：

(1)纤维提取：中冶美利股份有限公司通过对玉米秸秆进行蒸煮实验，确定了蒸煮工艺实验曲线，提取出优质的纤维素，在纤维素提取过程中会产生部分废液，但废液中含有大量的碱木素以及木素磺酸盐，回收处理较困难。

(2)秸秆乙醇：相对于以玉米和大豆等粮食为原料的第一代生物燃料来说，以秸秆等植物纤维为原料的纤维素乙醇被称为第二代生物燃料，利用生物技术将木质纤维素转化成乙醇，具有重要的社会及经济意义。利用秸秆来制取燃料乙醇越来越受到重视，但由于秸秆的成分复杂，通常要对秸秆原料进行各种预处理，预处理过程技术不成熟，且废液无法处理，发酵用纤维素酶价格高，使得生产成本高，难以推广；

(3)秸秆作能源：虽然农作物秸秆在很久以前就开始作为燃料，但通常是用于炊烧、取暖甚至在农田里焚烧掉，处于低效利用状态，转换率仅为10％～20％。直至1973年第一次石油危机时，丹麦才率先研究利用秸秆作为发电燃料，第一家秸秆燃烧发电厂Haslev于1988年投入运行。此后，在西欧建造了大量生物发电厂，其中最大的发电厂是英国的Elyan发电厂，装机容量为38MW。由此可见，秸秆锅炉在研究之初即是以高效燃烧利用为目的，以杜绝常规焚烧方式带来的环境污染。我国作为农业大国，农村人口众多，生物质资源非常丰富，早在2010年，农作物秸秆资源超过7.2亿t/a，其中6.04亿t/a可作为能源使用。通过引进、消化国外技术，国内常用的秸秆直燃炉分为：联合炉排锅炉、水冷振动炉排锅炉和循环流化床锅炉。国内在建和建成项目中，多采用丹麦BWE技术制造的水冷振动炉排式锅炉和水冷振动炉排炉居多。循环流化床锅炉在研究院所、设计院、生产厂家的推动下，开始进入生物质发电领域。

脱硫技术包括燃烧前脱硫、燃烧过程中脱硫及燃烧后烟道气脱硫技术。减少SO₂污染物最经济的方法是停止燃烧S≥3％的高硫劣质煤，改用低硫优质煤，不仅能大量减少大气中SO₂污染，取得社会效益，而且同时提高了煤的发热量，减少运煤量和灰渣处理量而取得经济效益。

燃烧中脱硫(即炉内脱硫)是在煤粉燃烧的过程中同时投入一定量的脱硫剂，使煤中的硫转化成硫酸盐，随炉渣排出，此法可脱除煤炭中50％～60％的硫。如炉内喷钙、型煤固硫和利用脱硫添加剂等，典型的技术是循环流化床技术。例如采用循环流化床锅炉(CFBC)、喷入石灰石脱硫剂的多级燃烧器(LIMB)以及炉内喷钙与尾部增湿活化(LIFAC)等。随着CFBC锅炉容量增大，不仅代替部分小锅炉，而且逐渐代替电站煤粉炉。

国内外治理、利用造纸废液的主要方法：碱回收、水煤浆(复合)添加剂、酸析法、生化法、电渗析法、絮凝沉淀氧化法、膜处理技术、水煤浆技术和集成膜技术等。我国造纸工业普遍采用碱法制浆，蒸煮黑液中约有70％的固体物为有机物，其中的木质素是一种富含热值的生物质，一般木浆黑液大多采用碱回收回收热量发电或产生蒸汽回用，但投资巨大，而且秸秆制浆碱回收存在碱回收效率低、效益差、硅干扰等问题，使得秸秆制浆已成为过去。

本发明通过秸秆碱性过氧化氢制浆技术、燃烧中脱硫技术以及水煤浆工艺的结合，制备出一种新型的水煤浆，首先实现了秸秆资源的高效利用，又具有高效的脱硫效果，两方面共同达到了环境保护的效果。新型水煤浆燃烧中脱硫过程中发生的反应：

(1)有机反应

(2)无机反应