專利名稱：水泥工業(yè)用節(jié)煤脫硝助燃劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機(jī)非金屬材料領(lǐng)域，特別涉及一種水泥工業(yè)用節(jié)煤脫硝助燃劑的生產(chǎn)和使用方法。
背景技術(shù)：
水泥生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)進(jìn)入了以新型干法水泥生產(chǎn)線占主導(dǎo)地位的時(shí)代，而且該生產(chǎn)技術(shù)仍在繼續(xù)發(fā)展和進(jìn)一步完善中。近幾年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)的快速發(fā)展，對(duì)能源的需求量越來越大。在目前能源供應(yīng)不足、煤炭(煤質(zhì))供應(yīng)有時(shí)難以保證水泥生產(chǎn)情況下，大多數(shù)水泥廠積極尋求各種 方法減少用煤量，減少能源消耗。與此同時(shí)，隨著我國(guó)水泥工業(yè)的迅猛發(fā)展，水泥生產(chǎn)排放的氮氧化物總量，已是居火力發(fā)電、汽車尾氣之后的第三大氮氧化物排放大戶，嚴(yán)重影響大氣環(huán)境質(zhì)量，成為水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的制約因素。實(shí)踐證明催化燃燒可有效節(jié)省煤耗和降低污染物排放，但由于水泥生產(chǎn)過程中，煤燃燒灰渣也將參與水泥熟料的燒成過程，電廠或工業(yè)鍋爐所用催化劑會(huì)對(duì)水泥性能產(chǎn)生不利影響，所以不能被水泥窯直接使用。為彌補(bǔ)此缺陷，本發(fā)明提出了一種適用于水泥生產(chǎn)的節(jié)煤脫硝助燃劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，為節(jié)省水泥生產(chǎn)能耗和減少氮氧化物的排放，提出一種適用于水泥工業(yè)的節(jié)煤脫硝助燃劑，該助燃劑能夠提高煤的活性，降低煤粉著火溫度，提高煤粉燃盡度和發(fā)熱強(qiáng)度，可減少氮氧化物排放且對(duì)水泥熟料的性能沒有任何負(fù)面影響。為解決此問題本發(fā)明提出的水泥工業(yè)用節(jié)煤脫硝助燃劑，包括碳酸鋇、硼泥、高氯酸鈉、氯化鈉、二茂鐵、六偏磷酸鈉、氧化鋅、氧化鈣、氧化錳、氧化鋁。其中由高氯酸鈉作為增氧劑；由氯化鈉作為膨松劑；由六偏磷酸鈉作為分散劑；由碳酸鋇、硼泥、二茂鐵、氧化鋅、氧化鈣、氧化錳、氧化鋁組成催化劑，催化劑中各組分的質(zhì)量百分比為碳酸鋇8 25%，硼泥5 10%，二茂鐵O. I 2%，由氧化鋅、氧化鈣、氧化錳和氧化鋁所組成混合物的質(zhì)量百分比為15 25 %。以所述混合物質(zhì)量百分比100 %為基準(zhǔn)，其中氧化鋅5 10 %、氧化1丐10 15%、氧化猛55 65%、氧化招5 10%。以所述水泥工業(yè)用節(jié)煤脫硝助燃劑為基準(zhǔn)，增氧劑質(zhì)量百分比15 42%，膨松劑質(zhì)量百分比5 18 %,分散劑質(zhì)量百分比I 5 %,催化劑質(zhì)量百分比28. I 62 %,各組分物質(zhì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100%。本發(fā)明由增氧劑、膨松劑、分散劑以及催化劑按照規(guī)定的比例組成節(jié)煤脫硝助燃齊 ，以提高煤的活性，降低煤粉著火溫度，加快煤的燃燒速率，提高煤粉燃盡度，并且提高分解爐和窯內(nèi)溫度，促進(jìn)煤的燃燒和燃盡。在燃燒過程中，NO化合物的形成基本在高溫區(qū)，溫度脈動(dòng)越大，峰值溫度越高，煙氣中NO的濃度越大。加入助燃劑后，一方面加強(qiáng)燃燒穩(wěn)定性，避免了窯內(nèi)高溫溫度脈動(dòng)，減少了窯內(nèi)NO的形成量。另一方面使煤的燃燒速度加快，用吸附態(tài)氧和晶格氧對(duì)C進(jìn)行氧化，減少了燃料N向NOx的轉(zhuǎn)化。最終達(dá)到節(jié)煤助燃的效果。
節(jié)煤脫硝助燃劑中的增氧劑，當(dāng)溫度升高時(shí)發(fā)生分解反應(yīng)產(chǎn)生O2，使燃燒不完全的碳元素和CO充分燃燒，從而達(dá)到助燃、節(jié)煤作用；而其中的催化劑，能夠加快反應(yīng)速率，提高燃盡率，同時(shí)催化劑中含有的微量元素，一方面降低生料燒成熔點(diǎn)，使液相提前出現(xiàn)，大大降低熟料形成活化能，加快了熟料礦物的反應(yīng)速度，使熟料中C3S在低溫下快速大量形成，另一方面由于微量元素的晶體誘導(dǎo)作用，促進(jìn)熟料中新生C3S的高活化性，從而降低水泥熟料的燒成熱耗并提高熟料的強(qiáng)度。氯化鈉既起到了催化作用，又起到了膨松劑的作用。在高溫下，氯化鈉使煤顆粒的內(nèi)部熱壓超過外部熱壓，發(fā)生裂變，提高比表面積，增加供氧面，使煤完全燃燒；同時(shí)，在加熱到800°c以上時(shí)熔化分解為鈉和氯，鈉和氯具有助燃和催化作用。此外，節(jié)煤脫硝助燃劑中還有少量的分散劑，可以使配方中其它助燃劑更好的分散在水中，有利于催化劑的均勻噴灑 。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是對(duì)解決水泥工業(yè)能源危機(jī)和環(huán)境污染具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。將微量節(jié)煤脫硝助燃劑加入燃煤中，既能節(jié)煤降耗，同時(shí)又能有效降低劣質(zhì)煤向空氣中排放氮氧化物，減小對(duì)空氣的污染，同時(shí)對(duì)水泥熟料的性能沒有任何負(fù)面影響。同時(shí)產(chǎn)品生產(chǎn)簡(jiǎn)單，操作容易，并且對(duì)不同煤種適應(yīng)性好，可用于多種新型干法水泥窯用煤。實(shí)驗(yàn)測(cè)試證明該催化劑加入煤中可節(jié)煤4 10%，氮氧化物減少5 19%。
具體實(shí)施例方式以下通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的步驟以及制備方法做詳細(xì)的說明。需要說明的是本實(shí)施例是敘述性的，而不是限定性的，不以此限定本發(fā)明所要保護(hù)的范圍。水泥工業(yè)用節(jié)煤脫硝助燃劑，包括碳酸鋇、硼泥、高氯酸鈉、氯化鈉、二茂鐵、六偏磷酸鈉、氧化鋅、氧化鈣、氧化錳、氧化鋁。其中由高氯酸鈉作為增氧劑；由氯化鈉作為膨松劑；由六偏磷酸鈉作為分散劑；由碳酸鋇、硼泥、二茂鐵、氧化鋅、氧化鈣、氧化錳、氧化鋁組成催化劑，催化劑中各組分的質(zhì)量百分比為碳酸鋇8 25%，硼泥5 10%，二茂鐵O. I 2%，由氧化鋅、氧化鈣、氧化錳和氧化鋁所組成混合物的質(zhì)量百分比為15 25%。以所述混合物為基準(zhǔn)，其中氧化鋅5 10 %、氧化鈣10 15 %、氧化錳55 65 %、氧化鋁5 10%，各組分物質(zhì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100%。以所述水泥工業(yè)用節(jié)煤脫硝助燃劑為基準(zhǔn)，增氧劑質(zhì)量百分比15 42%，膨松劑質(zhì)量百分比5 18 %,分散劑質(zhì)量百分比I 5 %,催化劑質(zhì)量百分比28. I 62 %,各組分物質(zhì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100%。水泥工業(yè)用節(jié)煤脫硝助燃劑的制備方法是將增氧劑、膨松劑、分散劑以及催化劑按所述質(zhì)量百分比混合，研磨成100微米以下的粉末狀物料，得到催化劑干粉，然后加入3 5倍質(zhì)量百分比的水，在高速攪拌剪切機(jī)下充分混合，得到催化劑母液。母液的添加量與燃煤摻混量的質(zhì)量百分比為千分之一至千分之三。實(shí)施例I :將32%的增氧劑、16%的膨松劑、4%的分散劑、48%的催化劑混合，其催化劑中碳酸鋇18 %，硼泥8 %，二茂鐵I %，氧化鋅I %、氧化鈣3 %、氧化錳16 %、氧化鋁I %，上述各組分均為質(zhì)量百分比。各組分混合后其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100%。將上述混合物研磨成100微米以下的粉末狀物料，得到催化劑干粉，然后加入3倍質(zhì)量百分比的水，在高速攪拌剪切機(jī)下充分混合，得到催化劑母液。母液的添加量與燃煤摻混量的質(zhì)量百分比為千分之一。該實(shí)施例在5000t/d新型干法水泥生產(chǎn)線上使用，可使窯工況溫度，窯結(jié)皮減少，熟料強(qiáng)度提高3.3%，游離鈣合格率提升15 %，并且使標(biāo)煤節(jié)省5.7%，產(chǎn)量提高5.1%，NOx排放量減少19. 1%。實(shí)施例2 :將40%的增氧劑、12%的膨松劑、2%的分散劑、46%的催化劑混合，其催化劑中碳酸鋇24%，硼泥6%，二茂鐵O. 5%，氧化鋅I %、氧化鈣3%、氧化錳10%、氧化鋁1.5%，上述各組分均為質(zhì)量百分比。各組分混合后其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100%。將混合物研磨成100微米以下的粉末狀物料，得到催化劑干粉，然后加入3倍質(zhì)量百分比的水，在高速攪拌剪切機(jī)下充分混合，得到催化劑母液。母液的添加量與燃煤摻混量的質(zhì)量百分比為千分之二。該實(shí)施例在3200t/d新型干法水泥生產(chǎn)線上使用，可使整體窯工況得到改善，飛砂料減少，燃燒器噴煤管“戴帽子”現(xiàn)象減少，并且使標(biāo)煤節(jié)省8. 2%，熟料產(chǎn)量提高4. 5%。實(shí)施例3 :將36%的增氧齊[J、18%的膨松劑、2%的分散齊M4%的催化劑混合，其催化劑中碳酸鋇9 %，硼泥10 %，二茂鐵I %，氧化鋅2 %、氧化鈣3. 5 %、氧化錳16 %、氧化鋁2.5%，上述各組分均為質(zhì)量百分比。各組分混合后其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100%。將混合物研磨成100微米以下的粉末狀物料，得到催化劑干粉，然后加入3倍質(zhì)量百分比的水，在高速攪拌剪切機(jī)下充分混合，得到催化劑母液。母液的添加量與燃煤摻混量的質(zhì)量百分比為千分之一。該實(shí)施例在5000t/d新型干法水泥生產(chǎn)線上使用，可使窯系統(tǒng)穩(wěn)定性明顯提高，窯頭燃燒器端面結(jié)焦現(xiàn)象減少，C5下料管溫度與分解爐出口溫度倒掛現(xiàn)象減輕，并且使標(biāo)煤節(jié)省3.2%，熟料增產(chǎn)3.0%。實(shí)施例4 :將16%的增氧劑、18%的膨松劑、5%的分散劑、61%的催化劑混合，其催化劑中碳酸鋇25 %，硼泥10 %，二茂鐵2 %，氧化鋅2 %、氧化鈣3.5%、氧化錳16 %、氧化鋁2.5%，上述各組分均為質(zhì)量百分比。各組分混合后其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100%。將混合物研磨成100微米以下的粉末狀物料，得到催化劑干粉，然后加入4倍質(zhì)量百分比的水，在高速攪拌剪切機(jī)下充分混合，得到催化劑母液。母液的添加量與燃煤摻混量的質(zhì)量百分比為千分之二。該實(shí)施例在2500t/d新型干法水泥生產(chǎn)線上使用，可使窯工況變好，窯頭火焰溫度提高，并且熟料標(biāo)煤耗降低4. 3%，電石渣摻量增加。實(shí)施例5 :將34%的增氧劑、10%的膨松劑、1%的分散劑、55%的催化劑混合，其催化劑中碳酸鋇22 %，硼泥8 %，二茂鐵I %，氧化鋅2 %、氧化鈣3. 5 %、氧化錳16 %、氧化鋁2.5%，上述各組分均為質(zhì)量百分比。各組分混合后其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100%。將混合物研磨成100微米以下的粉末狀物料，得到催化劑干粉，然后加入3倍質(zhì)量百分比的水，在高速攪拌剪切機(jī)下充分混合，得到催化劑母液。母液的添加量與燃煤摻混量的質(zhì)量百分比為千分之二。該實(shí)施例在75t/h煤粉爐上使用，節(jié)煤效果明顯，節(jié)煤率為5. 1%，同時(shí)排煙溫度降低，爐溫升高，渣碳含量和飛灰可燃物含量下降明顯。實(shí)施例6 :將42%的增氧劑、6%的膨松劑、4%的分散劑、48%的催化劑混合，其催化劑中碳酸鋇18 %，硼泥6 %， 二茂鐵0.5%，氧化鋅2 %、氧化鈣3 %、氧化錳16 %、氧化鋁2.5%，上述各組分均為質(zhì)量百分比。各組分混合后其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100%。將混合物研磨成100微米以下的粉末狀物料，得到催化劑干粉，然后加入3倍質(zhì)量百分比的水，在高速攪拌剪切機(jī)下充分混合，得到催化劑母液。母液的添加量與燃煤摻混量的質(zhì)量百分比為千分之一。本實(shí)施例與廣東云浮煙煤均勻混合，進(jìn)行熱分析試驗(yàn)，加入催化劑后，廣東云浮煙煤著火溫度由386°C .降低到37 7°C，煤的活性增加，同時(shí)燃燒烈度降低，燃燒速度加快，燃盡時(shí)間縮短，燃盡率提高，燃燒特性指數(shù)增加，綜合燃燒性能明顯提高。實(shí)施例7 :將25 %的增氧齊[J、16%的膨松劑、3%的分散齊[J、56%的催化劑混合，其催化劑中碳酸鋇24 %，硼泥8 %，二茂鐵2 %，氧化鋅2.5%、氧化鈣3 %、氧化錳14 %、氧化鋁2.5%，上述各組分均為質(zhì)量百分比。各組分混合后其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100%。將混合物研磨成100微米以下的粉末狀物料，得到催化劑干粉，然后加入4倍質(zhì)量百分比的水，在高速攪拌剪切機(jī)下充分混合，得到催化劑母液。母液的添加量與燃煤摻混量的質(zhì)量百分比為千分之二。本實(shí)施例與福建紅火混煤均勻混合，進(jìn)行熱分析試驗(yàn)，加入催化劑后，福建紅火混煤著火溫度由541°C .降低到518°C，煤更容易點(diǎn)燃，同時(shí)燃燒烈度降低，平均放熱強(qiáng)度增力口，火焰溫度升高，燃盡時(shí)間縮短，燃燒特性指數(shù)增加，綜合燃燒性能明顯提高。實(shí)施例8 :將28%的增氧劑、15%的膨松劑、4%的分散劑、53%的催化劑混合，其催化劑中碳酸鋇20%，硼泥8%，二茂鐵1.5%，氧化鋅2%、氧化鈣3%、氧化錳16%、氧化鋁2.5%，上述各組分均為質(zhì)量百分比。各組分混合后其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100%。將混合物研磨成100微米以下的粉末狀物料，得到催化劑干粉，然后加入3倍質(zhì)量百分比的水，在高速攪拌剪切機(jī)下充分混合，得到催化劑母液。母液的添加量與燃煤摻混量的質(zhì)量百分比為千分之二。本實(shí)施例與福建龍鄰混煤均勻混合，進(jìn)行熱分析試驗(yàn)，加入催化劑后，福建龍鄰混煤著火溫度由536°C .降低到520°C，煤的活性增加，同時(shí)燃燒烈度降低，平均放熱強(qiáng)度增力口，燃盡時(shí)間縮短，燃燒特性指數(shù)增加，綜合燃燒性能明顯提高。實(shí)施例9 :將30%的增氧齊[J、16%的膨松劑、4%的分散齊[J、50%的催化劑混合，其催化劑中碳酸鋇24 %，硼泥6 %，二茂鐵0.5%，氧化鋅2 %、氧化鈣3 %、氧化錳12 %、氧化鋁2.5%，上述各組分均為質(zhì)量百分比。各組分混合后其質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100%。將混合物研磨成100微米以下的粉末狀物料，得到催化劑干粉，然后加入3倍質(zhì)量百分比的水，在高速攪拌剪切機(jī)下充分混合，得到催化劑母液。母液的添加量與燃煤摻混量的質(zhì)量百分比為千分之二。本實(shí)施例與梅州金塔混煤均勻混合，進(jìn)行熱分析試驗(yàn)，加入催化劑后，梅州金塔混煤著火溫度由498°C .降低到488°C，煤的活性增加，同時(shí)平均放熱強(qiáng)度增加，燃盡時(shí)間縮短，燃燒速度加快，燃燒特性指數(shù)增加，綜合燃燒性能明顯提高。
權(quán)利要求
1.水泥工業(yè)用節(jié)煤脫硝助燃劑，包括碳酸鋇、硼泥、高氯酸鈉、氯化鈉、二茂鐵、六偏磷酸鈉、氧化鋅、氧化鈣、氧化錳、氧化鋁，其特征在于 由高氯酸鈉作為增氧劑；由氯化鈉作為膨松劑；由六偏磷酸鈉作為分散劑， 由碳酸鋇、硼泥、二茂鐵、氧化鋅、氧化鈣、氧化錳、氧化鋁組成催化劑，其中各組分的質(zhì)量百分比為碳酸鋇8 25%，硼泥5 10%，二茂鐵O. I 2 %，由氧化鋅、氧化鈣、氧化錳和氧化鋁所組成混合物的質(zhì)量百分比為15 25%， 以所述混合物為基準(zhǔn)，其中氧化 鋅5 10%、氧化鈣10 15%、氧化錳55 65%、氧化鋁5 10%，各組分物質(zhì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100%， 以所述水泥工業(yè)用節(jié)煤脫硝助燃劑為基準(zhǔn)，增氧劑質(zhì)量百分比15 42%，膨松劑質(zhì)量百分比5 18 %，分散劑質(zhì)量百分比I 5 %，催化劑質(zhì)量百分比28. I 62 %，各組分物質(zhì)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之和為100%。
2.按照權(quán)利要求I所述的水泥工業(yè)用節(jié)煤脫硝助燃劑，其特征在于其制備方法是將所述增氧劑、膨松劑、分散劑以及催化劑按所述質(zhì)量百分比混合，研磨成100微米以下的粉末狀物料，得到催化劑干粉，然后加入3 5倍質(zhì)量百分比的水，在高速攪拌剪切機(jī)下充分混合，得到催化劑母液。
3.按照權(quán)利要求I或2所述的水泥工業(yè)用節(jié)煤脫硝助燃劑，其特征在于所述母液的添加量與燃煤摻混量的質(zhì)量百分比為千分之一至千分之三。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水泥工業(yè)用節(jié)煤脫硝助燃劑，其中由高氯酸鈉作為增氧劑；由氯化鈉作為膨松劑；由六偏磷酸鈉作為分散劑；由碳酸鋇、硼泥、二茂鐵、氧化鋅、氧化鈣、氧化錳、氧化鋁組成催化劑，按照規(guī)定的質(zhì)量百分比組成節(jié)煤脫硝助燃劑。將混合物研磨成100微米以下的粉末狀物料得到干粉，然后加入3～5倍的水，高速攪拌混合，得到催化劑母液。母液的添加量與燃煤摻混量的質(zhì)量百分比為1‰至3‰。本發(fā)明可以有效提高煤的活性和煤粉燃盡度，既能節(jié)煤降耗，又能有效降低水泥生產(chǎn)過程中排放的氮氧化物，對(duì)水泥熟料的性能沒有任何負(fù)面影響，可用于多種新型干法水泥窯用煤。實(shí)驗(yàn)證明該催化劑加入煤中可節(jié)煤4～10％，氮氧化物減少5～19％。
文檔編號(hào)C10L9/10GK102618348SQ20121011277
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者劉瑞芝, 李勇, 李霞, 胡芝娟, 陳新智 申請(qǐng)人:中國(guó)中材國(guó)際工程股份有限公司天津分公司, 中材國(guó)際環(huán)境工程(北京)有限公司