本發(fā)明屬于能源領(lǐng)域，具體涉及一種用于燃燒煤炭的方法。
背景技術(shù)：
：煤燃燒過程中常伴有煙道受熱面沾污嚴重、煙道大量積灰的問題，這給鍋爐等燃燒設(shè)備的清理和維護工作帶來了困難。并且，煤燃燒產(chǎn)生的煙氣中常含有硫化物。硫化物主要來源于煤炭或工業(yè)原料含有的硫物質(zhì)，硫物質(zhì)在燃燒過程或工業(yè)制造過程中發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成硫化物釋放出來。硫化物特別是硫化氫、二氧化硫等常常會導(dǎo)致生產(chǎn)工段中的催化劑中毒失活，而且含硫化物的廢氣直接排放，容易污染環(huán)境，產(chǎn)生霧霾等空氣問題，嚴重影響人類的健康。脫硫劑是一種用于脫除煙氣中硫化物的藥劑。由于降低硫化物含量有利于工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護，因此研究者對于脫硫劑的研發(fā)給予了更多的關(guān)注。目前的脫硫劑品種包括固體堿/液體堿脫硫劑、活性炭脫硫劑、分子篩負載金屬脫硫劑、鐵系脫硫劑、錳系脫硫劑、多金屬復(fù)合氧化物脫硫劑等。經(jīng)過多年研究，雖然脫硫劑種類越來越豐富，脫硫性能也有了大幅度的提高，但是現(xiàn)有脫硫劑的硫容和脫硫精度仍然較低，難以滿足煙氣脫硫?qū)π屎徒?jīng)濟性的要求。目前尚需一種經(jīng)濟、高效的燃煤方法，以解決燃煤過程中煙道沾污、大量積灰問題，并且能夠滿足工業(yè)、民用領(lǐng)域?qū)煔饷摿虻钠惹行枨?。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了一種用于燃燒煤炭的方法，該方法將煤與水玻璃、氧化鈣混合后進行燃燒，降低了煙道沾污和積灰程度；本發(fā)明的方法使用高硫容、高脫硫精度、高抗破碎強度和大比表面積的脫硫劑，對煙氣進行脫硫，大大提高了脫硫效率，并且更為經(jīng)濟實用。并且，含氧氣體和脫硫劑的混合物在高溫下對煙氣進行脫硫的脫硫效率更高。本發(fā)明涉及一種用于燃燒煤炭的方法，包括如下步驟，1)將煤、水玻璃和氧化鈣混合，并進行燃燒；2)將含氧氣體與脫硫劑混合，得到混合物；3)將步驟1)燃燒產(chǎn)生的煙氣與步驟2)的混合物在100-220℃下接觸，再對煙氣進行除塵；優(yōu)選地，所述煙氣與混合物在100-150℃、130-180℃、160-200℃、100℃、120℃、130℃、150℃、170℃、180℃或200℃下接觸；其中，所述脫硫劑的制備方法包括如下步驟：(1)將氧化鐵、硫酸亞鐵、螢石和氯化鎂混合；(2)向步驟(1)得到的混合物中加入硼酸鈉和聚乳酸，在130℃-160℃下混合，再養(yǎng)護20-25小時，烘干、焙燒；優(yōu)選地，在130-150℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、155℃或160℃下混合；優(yōu)選地，養(yǎng)護時間為20小時、22小時、23小時或25小時；(3)將步驟(2)得到的焙燒物放入160-200℃的聚乳酸中恒溫浸漬，再烘干、冷卻即可；優(yōu)選將焙燒物放入160-180℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、195℃或200℃的聚乳酸中恒溫浸漬。本發(fā)明任一項的實施方式中，步驟1)中，煤、水玻璃和氧化鈣的重量比為(80-100)：(2-9)：(1-5)；優(yōu)選為80:2:9、100:9:5、90:3:1或(90-100)：(2-6)：(1-3)。本發(fā)明任一項的實施方式中，步驟1)中燃燒溫度≤1500℃，優(yōu)選地，≤1200℃、≤1000℃或≤800℃，更優(yōu)選為500℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃、1200℃或1500℃。本發(fā)明任一項的實施方式中，步驟1)的燃燒在鍋爐中進行。本發(fā)明任一項的實施方式中，步驟2)中，所述含氧氣體的用量為1-3m3/(kg脫硫劑)；優(yōu)選為1-2m3/(kg脫硫劑)、1m3/(kg脫硫劑)、1.5m3/(kg脫硫劑)、2m3/(kg脫硫劑)或3m3/(kg脫硫劑)。本發(fā)明任一項的實施方式中，步驟2)的含氧氣體選自氮氣和氧氣的混合氣、氧氣與空氣；優(yōu)選混合氣中氮氣和氧氣的體積比為(1-10)：1，更優(yōu)選為1:1、4:1、6:1、8:1或10:1。本發(fā)明任一項的實施方式中，步驟3)中，所述煙氣(以煙氣中二氧化硫計)與所述混合物中脫硫劑的重量比為1:(1-20)；優(yōu)選為1:(2-10)、1:(5-15)、1:1、1:8、1:10、1:15、1:17或1:20。本發(fā)明任一項的實施方式中，步驟3)中，所述煙氣的含水量為5％-20％(w/w)；優(yōu)選為8％-15％(w/w)、5％(w/w)、7％(w/w)、10％(w/w)、14％(w/w)、17％(w/w)或20％(w/w)。本發(fā)明任一項的實施方式中，步驟3)中，接觸的時間為20分鐘-1.5小時；優(yōu)選為20-30分鐘、30分鐘、40分鐘、60分鐘或90分鐘。本發(fā)明任一項的實施方式中，步驟3)中，所述煙氣與混合物在脫硫塔中沿相反方向流動并接觸。本發(fā)明任一項的實施方式中，步驟3)中，引風(fēng)機將燃燒產(chǎn)生的煙氣引入脫硫塔中進行脫硫。本發(fā)明任一項的實施方式中，步驟3)中，將煙氣引入除塵器進行除塵。本發(fā)明任一項的實施方式中，步驟(3)中恒溫浸漬的溫度為步驟(3)中聚乳酸的溫度。本發(fā)明任一項的實施方式中，所述氧化鐵的加入量為40-53重量份(優(yōu)選為40、50或53重量份)，所述硫酸亞鐵的加入量為20-35重量份(優(yōu)選為20、28或35重量份)，所述螢石的加入量為15-20重量份(優(yōu)選為15、18或20重量份)，所述氯化鎂的加入量為8-14重量份(優(yōu)選為8、12或14重量份)。本發(fā)明任一項的實施方式中，所述氧化鐵、螢石的粒徑為600-1000μm(優(yōu)選600、700、800、850、900或1000μm)。本發(fā)明任一項的實施方式中，所述硫酸亞鐵、氯化鎂的粒徑為200-500μm(優(yōu)選200、300、350、400或500μm)。上述粒徑的氧化鐵、硫酸亞鐵、螢石和氯化鎂混合更加均勻。本發(fā)明任一項的實施方式中，所述硼酸鈉的加入量為5-13重量份(優(yōu)選為5、9或13重量份)，步驟(2)中的所述聚乳酸的加入量為7-15重量份(優(yōu)選為7、8、10或15重量份)。硼酸鈉有助于使聚乳酸與氧化鐵、硫酸亞鐵、螢石和氯化鎂的混合物均勻融合。本發(fā)明任一項的實施方式中，步驟(2)中所述聚乳酸的粒徑為300-800μm，優(yōu)選為300μm、400μm、500μm、700μm或800μm。該粒徑范圍的聚乳酸更易與氧化鐵、硫酸亞鐵、螢石和氯化鎂的混合物融合均勻。本發(fā)明任一項的實施方式中，養(yǎng)護的溫度為120-140℃；優(yōu)選為120℃、130℃、135℃或140℃。本發(fā)明任一項的實施方式中，步驟(2)和/或步驟(3)中的烘干溫度為160-180℃；優(yōu)選地，步驟(2)和/或步驟(3)中的烘干溫度為160℃、165℃、170℃或180℃。步驟(2)和/或步驟(3)中烘干的目的是降低含水量，水分主要來自于原料。本發(fā)明任一項的實施方式中，焙燒溫度為200-250℃；優(yōu)選為200℃、210℃、220℃、225℃、230℃、240℃或250℃。本發(fā)明任一項的實施方式中，焙燒時間為0.5-2小時，優(yōu)選為0.5、1、1.5或2小時。焙燒過程中，在硼酸鈉參與下(可能為催化作用)，聚乳酸發(fā)生化學(xué)變化。本發(fā)明任一項的實施方式中，步驟(3)中所述聚乳酸的加入量為20-45重量份；優(yōu)選為30-45重量份、20重量份、30重量份、40重量份或45重量份。本發(fā)明任一項的實施方式中，浸漬時間為8-12小時；優(yōu)選為8小時、10小時或12小時。浸漬使聚乳酸與氧化鐵、硫酸亞鐵、螢石和氯化鎂顆粒進行深度融合。本發(fā)明任一項的實施方式中，步驟(2)和/或步驟(3)中的聚乳酸的數(shù)均分子量Mn為1×105～2×105；優(yōu)選地，步驟(2)和/或步驟(3)中的聚乳酸的數(shù)均分子量Mn為1×105、1.5×105或2×105。本發(fā)明中，水玻璃是指水溶性硅酸鈉鹽，其化學(xué)式為Na2SiO3·9H2O。本發(fā)明取得的有益效果：1、本發(fā)明用于燃燒煤炭的方法，將煤與水玻璃、氧化鈣混合后進行燃燒，降低了煙道的沾污程度，減少了煙道積灰。2、本發(fā)明用于燃燒煤炭的方法中，含氧氣體和脫硫劑的混合物在高溫下對煙氣進行脫硫的脫硫效率更高。3、本發(fā)明用于燃燒煤炭的方法，使用的脫硫劑的硫容高、脫硫精度高、抗破碎強度高、比表面積大，從而提高了煙氣脫硫的效率和經(jīng)濟性。4、本發(fā)明用于燃燒煤炭的方法，使用的脫硫劑以聚乳酸作為制備原料之一，提高了脫硫劑的性能。5、本發(fā)明用于燃燒煤炭的方法，使用的脫硫劑在制備時添加硼酸鈉，能夠提高聚乳酸與其他原料融合的均勻性，并且硼酸鈉能夠促使聚乳酸在焙燒過程中發(fā)生化學(xué)變化。具體實施方式為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面結(jié)合本發(fā)明的具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明，但具體實施例本身并不造成對本發(fā)明保護范圍的限制。實施例1制備脫硫劑1將400g氧化鐵、200g硫酸亞鐵、150g螢石和80g氯化鎂混合均勻，氯化鎂和硫酸亞鐵的粒徑為200-400μm，螢石和氧化鐵的粒徑為600-800μm。向得到的混合物中加入50g硼酸鈉和70g聚乳酸，在130℃-140℃下混合均勻，聚乳酸的粒徑為300-500μm，再在120℃下養(yǎng)護20小時，以160℃烘干，得到混合料A，然后混合料A在230℃下焙燒2小時，得到焙燒物A。將得到的焙燒物放入160℃的200g聚乳酸中恒溫浸漬8小時，再在180℃烘干、冷卻，得到脫硫劑1。使用的聚乳酸的數(shù)均分子量Mn為1.5×105-2×105。實施例2制備脫硫劑2將500g氧化鐵、280g硫酸亞鐵、180g螢石和120g氯化鎂混合均勻，氯化鎂和硫酸亞鐵的粒徑為300-400μm，螢石和氧化鐵的粒徑為700-900μm。向得到的混合物中加入90g硼酸鈉和100g聚乳酸，在140℃-150℃下混合均勻，聚乳酸的粒徑400-600μm，再在130℃下養(yǎng)護23小時，以160℃烘干，然后在230℃下焙燒1小時。將得到的焙燒物放入160℃的300g聚乳酸中恒溫浸漬12小時，再在180℃烘干、冷卻，得到脫硫劑2。使用的聚乳酸的數(shù)均分子量Mn為1×105-1.5×105。實施例3制備脫硫劑3將530g氧化鐵、350g硫酸亞鐵、200g螢石和140g氯化鎂混合均勻，氯化鎂和硫酸亞鐵的粒徑為400-500μm，螢石和氧化鐵的粒徑為900-1000μm。向得到的混合物中加入130g硼酸鈉和150g聚乳酸，在150℃-160℃下混合均勻，聚乳酸的粒徑700-800μm，再在140℃下養(yǎng)護25小時，以170℃烘干，然后在250℃下焙燒0.5小時。將得到的焙燒物放入165℃的450g聚乳酸中恒溫浸漬10小時，再在180℃烘干、冷卻，得到脫硫劑3。使用的聚乳酸的數(shù)均分子量Mn為1.5×105-2×105。實施例4本發(fā)明用于燃燒煤炭的方法Ⅰ將10kg煤粉、0.25kg水玻璃和1.125kg氧化鈣混合均勻送入鍋爐，并在800-1100℃下燃燒48小時。對燃燒產(chǎn)生的煙氣進行調(diào)濕，然后測定出煙氣中的二氧化硫含量為2000mg/L、含水量5％(w/w)。將200g脫硫劑1與600L空氣相混合，形成混合物。將混合物由脫硫塔上部的入料口噴入脫硫塔中，將調(diào)濕后的10L煙氣通入脫硫塔底部的進氣口中，脫硫塔內(nèi)的溫度保持在100-130℃，煙氣與混合物在脫硫塔內(nèi)沿相反方向流動并保持接觸30分鐘，由塔頂出氣口引出煙氣并送入除塵器除塵后，收集得氣體1。實施例5本發(fā)明用于燃燒煤炭的方法Ⅱ?qū)?0kg煤粉、0.9kg水玻璃和0.5kg氧化鈣混合均勻送入鍋爐，并在700-900℃下燃燒48小時。對燃燒產(chǎn)生的煙氣進行調(diào)濕，然后測定出煙氣中的二氧化硫含量為2500mg/L、含水量6％(w/w)。將200g脫硫劑2與400L氮氣和氧氣的混合氣(氮氣、氧氣的體積比4:1)相混合，形成混合物。將混合物流由脫硫塔上部的入料口噴入脫硫塔中，將調(diào)濕后的10L煙氣通入脫硫塔底部的進氣口中，脫硫塔內(nèi)的溫度保持在150-170℃，煙氣與混合物在脫硫塔內(nèi)沿相反方向流動并保持接觸40分鐘，由塔頂出氣口引出煙氣并送入除塵器中除塵后，收集得氣體2。實施例6本發(fā)明用于燃燒煤炭的方法Ⅲ將10kg煤粉、0.34kg水玻璃和0.12kg氧化鈣混合均勻送入鍋爐，并在1200-1500℃下燃燒48小時。對燃燒產(chǎn)生的煙氣進行調(diào)濕，然后測定出煙氣中的二氧化硫含量為1500mg/L、含水量8％(w/w)。將300g脫硫劑3與300L空氣相混合，形成混合物。將混合物由脫硫塔上部的入料口噴入脫硫塔中，將調(diào)濕后的10L煙氣通入脫硫塔底部的進氣口中，脫硫塔內(nèi)的溫度保持在190-220℃，煙氣與混合物流在脫硫塔內(nèi)沿相反方向流動并保持接觸60分鐘，由塔頂出氣口引出煙氣送入除塵器中除塵后，收集得氣體3。對比例1制備脫硫劑A將400g氧化鐵、200g硫酸亞鐵、150g螢石和80g氯化鎂加20g水混合均勻，氯化鎂和硫酸亞鐵的粒徑為200-400μm，螢石和氧化鐵的粒徑為600-800μm，再在80-90℃下養(yǎng)護20小時，以160℃烘干，然后在230℃下焙燒2小時，冷卻焙燒物，得到脫硫劑A。對比例2制備混合料B和焙燒物B將400g氧化鐵、200g硫酸亞鐵、150g螢石和80g氯化鎂混合均勻，氯化鎂和硫酸亞鐵的粒徑為200-400μm，螢石和氧化鐵的粒徑為600-800μm。向得到的混合物中加入70g聚乳酸，在130℃-140℃下混合均勻，聚乳酸的粒徑為300-500μm，再在120℃下養(yǎng)護20小時，以160℃烘干，得到混合料B。將混合料B在230℃下焙燒2小時，得到焙燒物B。使用的聚乳酸的數(shù)均分子量Mn為1.5×105-2×105。對比例3將10kg煤粉、0.25kg水玻璃和1.125kg氧化鈣混合均勻送入鍋爐，并在800-1100℃下燃燒48小時。對燃燒產(chǎn)生的煙氣進行調(diào)濕，然后測定出煙氣中的二氧化硫含量為2000mg/L、含水量5％(w/w)。將200g脫硫劑A與600L空氣相混合，形成混合物。將混合物由脫硫塔上部的入料口噴入脫硫塔中，將調(diào)濕后的10L煙氣通入脫硫塔底部的進氣口中，脫硫塔內(nèi)的溫度保持在100-130℃，煙氣與混合物在脫硫塔內(nèi)沿相反方向流動并保持接觸30分鐘，由塔頂出氣口引出煙氣并送入除塵器除塵后，收集得氣體A。對比例4將10kg煤粉、0.25kg水玻璃和1.125kg氧化鈣混合均勻送入鍋爐，并在800-1100℃下燃燒48小時。對燃燒產(chǎn)生的煙氣進行調(diào)濕，然后測定出煙氣中的二氧化硫含量為2000mg/L、含水量5％(w/w)。將10L煙氣通入脫硫塔底部的進氣口中，同時將實施例1的脫硫劑1送入脫硫塔上部的脫硫劑進口中，脫硫塔內(nèi)的溫度保持在25-28℃，煙氣與脫硫劑在脫硫塔內(nèi)逆向流動進行混合并保持接觸30分鐘，由塔頂出氣口引出氣體除塵后，收集得氣體B。對比例5將10kg煤粉送入鍋爐，并在800-1100℃下燃燒48小時。實驗例1脫硫劑的脫硫精度、硫容和物理性能1、脫硫精度設(shè)置原料氣為含5000ppmH2S的氮氣，取實施例1-3和對比例1的脫硫劑1-3、A各3g，在常壓(通常為1個大氣壓)、10-45℃之間分別進行多次脫硫測試，氣空速為2000h-1。最終測得：在各溫度條件下，原料氣經(jīng)脫硫劑1-3處理后，出口總硫均低于0.01ppm；原料氣經(jīng)脫硫劑A處理后，出口總硫約為0.08ppm。因此，本發(fā)明的脫硫劑1-3的脫硫精度高于脫硫劑A。2、硫容和物理性能取實施例1-3和對比例1的脫硫劑1-3、A作樣品，分別測定硫容。取樣品100g，在10℃-45℃、常壓(通常為1大氣壓)下，用含H2S為40000ppm的標(biāo)準(zhǔn)氣進行評測。定性檢測，可自配硝酸銀溶液對出口硫進行檢測；定量檢測，可采用國產(chǎn)WK-2C綜合微庫侖儀(江蘇電分析儀器廠)進行檢測，該儀器的最低檢測量為0.2ppm，結(jié)果如表1所示。表1測試項目脫硫劑1脫硫劑2脫硫劑3脫硫劑A硫容78.6％81.5％82.0％45.3％可見，本發(fā)明方法得到的脫硫劑1-3的硫容遠遠大于脫硫劑A。經(jīng)測定，本發(fā)明脫硫劑1-3的抗破碎強度大于110N/cm，比表面積為80-120m2/g；脫硫劑A的抗破碎強度為40N/cm，比表面積為50-60m2/g。本發(fā)明方法得到的脫硫劑1-3的抗破碎強度和比表面積均高于脫硫劑A。實驗例2：混合料的均勻性和焙燒物的化學(xué)變化1、混合料均勻性對實施例1、對比例2的混合料A-B進行檢測。隨機對混合料A-B各取10g作為樣品，用顯微鏡觀察，可以觀察到：混合料B中較大的顆粒(可以認為是融合形成的顆粒)基本集中于中央，沒有分散開；而混合料A樣品中較大的顆粒(可以認為是融合形成的顆粒)于各處均有分布，分散較為均勻。因此，添加硼酸鈉有助于使聚乳酸與其他原料均勻地融合，繼而可以觀察到融合成的大顆粒在各處均勻分布。2、焙燒物化學(xué)變化對實施例1、對比例2的混合料A-B和焙燒物A-B采用美國Nicolet公司的Nexus670型傅立葉變換紅外光譜儀在同樣條件下進行檢測。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：混合料B和焙燒物B的紅外光譜極為近似；焙燒物A與混合料A的紅外光譜差別較大，除了焙燒物A譜圖中的酯基吸收峰減弱外，焙燒物A的紅外光譜還比混合料A的譜圖多了3個吸收峰。添加硼酸鈉有助于聚乳酸在焙燒過程中發(fā)生化學(xué)變化。實驗例3：脫硫效率測定實施例4-6和對比例3-4收集到的氣體1-3、氣體A-B的總體積和各氣體中二氧化硫的含量，并按照下式計算脫硫效率，結(jié)果見表2。脫硫效率＝100％×(V0×C0-V×C)/(V0×C0×t)其中:V為收集得到的氣體的總體積(L)；C為收集得到的氣體中二氧化硫含量(mg/L)；V0為煙氣的總體積(L)；C0為煙氣中二氧化硫含量(mg/L)；t為脫硫時間(h)。表2由表2可知，與對比例3使用脫硫劑A的方法相比，本發(fā)明使用脫硫劑1-3的方法脫硫效率更高。并且，與對比例4相比，用含氧氣體和脫硫劑的混合物在高溫下對煙氣進行脫硫時，脫硫效率更高。發(fā)明人試驗測得，與其它接觸溫度相比，煙氣與噴入混合物在100-220℃下相接觸，煙氣的脫硫效率更高。實驗例4：沾污情況及積灰量實施例4-6和對比例5采用同型號鍋爐。觀察實施例4-6和對比例5燃燒后的鍋爐煙道(煙道的徑向尺寸和長度相同)的沾污情況和積灰量，結(jié)果見表3。表3由表3可知，相比于對比例5，本發(fā)明添加水玻璃和氧化鈣一同燃燒的燃煤方法沾污程度更低，積灰量更少。顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。當(dāng)前第1頁1 2 3