可實現(xiàn)燃燒中高效脫硫的新型水煤漿的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明從充分利用枯桿資源入手，采用堿處理枯桿，其廢液中含有堿木素W及木 素賴酸鹽與硫離子反應生成穩(wěn)定結構，脫除煤炭燃燒中產生的硫；分離廢液中的殘堿和氧 化物與煤中硫反應氧化成穩(wěn)定的硫酸根離子，起到固硫的作用；并具有一定的熱值，可隨燃 煤在爐內共同燃燒。加入CaO后，可在燃燒過程同黑液脫除的硫發(fā)生反應，生成化S〇4,最終 隨爐渣排出。從而解決枯桿焚燒帶來的環(huán)境污染，又減少了煤炭燃燒所排放的二氧化硫、氮 氧化物等，而且廢液得到了綜合利用。
【背景技術】
[0002] 在過去幾十年中，農作物枯桿大部分被作為廢棄物焚燒掉，大量的枯桿在焚燒過 程中造成了嚴重的空氣污染。為減少環(huán)境污染，人們采取了多種技術手段對其進行了綜合 利用。農作物枯桿的利用技術主要可W歸納為W下4種：枯桿還田技術、能源化技術、飼料 化技術和工業(yè)利用技術。隨著工業(yè)化進程的加快，能源成本也在不斷提高，枯桿作為一種廣 泛存在于人類生產活動中，且易于獲取的生物質資源，因此，其高附加值利用技術主要集中 在能源化和工業(yè)利用兩個方面。主要方式有：
[0003] (1)纖維提取；中冶美利股份有限公司通過對玉米枯桿進行蒸煮實驗，確定了蒸 煮工藝實驗曲線，提取出優(yōu)質的纖維素，在纖維素提取過程中會產生部分廢液，但廢液中含 有大量的堿木素W及木素賴酸鹽，回收處理較困難。
[0004] (2)枯桿己醇；相對于W玉米和大豆等糧食為原料的第一代生物燃料來說，W枯 桿等植物纖維為原料的纖維素己醇被稱為第二代生物燃料，利用生物技術將木質纖維素轉 化成己醇，具有重要的社會及經濟意義。利用枯桿來制取燃料己醇越來越受到重視，但由于 枯桿的成分復雜，通常要對枯桿原料進行各種預處理，預處理過程技術不成熟，且廢液無法 處理，發(fā)酵用纖維素酶價格高，使得生產成本高，難W推廣；
[0005] (3)枯桿作能源；雖然農作物枯桿在很久W前就開始作為燃料，但通常是用于炊 燒、取暖甚至在農田里焚燒掉，處于低效利用狀態(tài)，轉換率僅為10%~20%。直至1973年第 一次石油危機時，丹麥才率先研究利用枯桿作為發(fā)電燃料，第一家枯桿燃燒發(fā)電廠Haslev 于1988年投入運行。此后，在西歐建造了大量生物發(fā)電廠，其中最大的發(fā)電廠是英國的 Elyan發(fā)電廠，裝機容量為38MW。由此可見，枯桿鍋爐在研究之初即是W高效燃燒利用為目 的，W杜絕常規(guī)焚燒方式帶來的環(huán)境污染。我國作為農業(yè)大國，農村人口眾多，生物質資源 非常豐富，早在2010年，農作物枯桿資源超過7. 2億t/a，其中6. 04億t/a可作為能源使 用。通過引進、消化國外技術，國內常用的枯桿直燃爐分為；聯(lián)合爐排鍋爐、水冷振動爐排鍋 爐和循環(huán)流化床鍋爐。國內在建和建成項目中，多采用丹麥BWE技術制造的水冷振動爐排 式鍋爐和水冷振動爐排爐居多。循環(huán)流化床鍋爐在研究院所、設計院、生產廠家的推動下， 開始進入生物質發(fā)電領域。
[0006] 脫硫技術包括燃燒前脫硫、燃燒過程中脫硫及燃燒后煙道氣脫硫技術。減少S〇2污 染物最經濟的方法是停止燃燒S > 3%的高硫劣質煤，改用低硫優(yōu)質煤，不僅能大量減少大 氣中s化污染，取得社會效益，而且同時提高了煤的發(fā)熱量，減少運煤量和灰渣處理量而取 得經濟效益。
[0007] 燃燒中脫硫（即爐內脫硫）是在煤粉燃燒的過程中同時投入一定量的脫硫劑，使 煤中的硫轉化成硫酸鹽，隨爐渣排出，此法可脫除煤炭中50%~60%的硫。如爐內噴巧、 型煤固硫和利用脫硫添加劑等，典型的技術是循環(huán)流化床技術。例如采用循環(huán)流化床鍋爐 (CFBC)、噴入石灰石脫硫劑的多級燃燒器（LIMB) W及爐內噴巧與尾部增濕活化（LIFAC) 等。隨著CFBC鍋爐容量增大，不僅代替部分小鍋爐，而且逐漸代替電站煤粉爐。
[0008] 國內外治理、利用造紙廢液的主要方法；堿回收、水煤漿（復合）添加劑、酸析法、 生化法、電滲析法、絮凝沉淀氧化法、膜處理技術、水煤漿技術和集成膜技術等。我國造紙工 業(yè)普遍采用堿法制漿，蒸煮黑液中約有70%的固體物為有機物，其中的木質素是一種富含 熱值的生物質，一般木漿黑液大多采用堿回收回收熱量發(fā)電或產生蒸汽回用，但投資巨大， 而且枯桿制漿堿回收存在堿回收效率低、效益差、娃干擾等問題，使得枯桿制漿已成為過 去。
[0009] 本發(fā)明通過枯桿堿性過氧化氨制漿技術、燃燒中脫硫技術W及水煤漿工藝的結 合，制備出一種新型的水煤漿，首先實現(xiàn)了枯桿資源的高效利用，又具有高效的脫硫效果， 兩方面共同達到了環(huán)境保護的效果。新型水煤漿燃燒中脫硫過程中發(fā)生的反應：
[0010] (1)有機反應
[0011]
【主權項】
1. 一種可實現(xiàn)燃燒中脫硫的新型水煤漿的制備。其制備方法： (1) 秸桿堿性過氧化氫制漿過程中產生的黑液，加入一定量的CaO粉末，在混合設備中 攪拌均勻，制得脫硫劑。 (2) 將脫硫劑加入到含硫的煤粉中，加入后在攪拌設備中混合均勻，制得新型水煤漿。
2. 如權利1所述，制備方法步驟（1)中CaO的加入量依照黑液固含量以及煤粉中S的 含量確定，脫硫劑的固含量控制在55 ± 5 %范圍內。
3. 如權利1所述，制備方法步驟（2)中脫硫劑加入量依脫硫劑中的Ca與煤粉中S的含 量計算：Ca與S的摩爾比Ca/S在2. 6±0. 3范圍內。
4. 如權利1所述，制備方法步驟（2)中水煤漿的濃度控制在75±5%范圍內，以確保其 具備良好的流變性。
【專利摘要】燃燒中脫硫(即爐內脫硫)是在煤粉燃燒時同時投入脫硫劑，如爐內噴鈣、型煤固硫和脫硫添加劑等，使煤中的硫轉化成硫酸鹽，隨爐渣排出，此法可脫除煤炭中50％～60％的硫。典型的技術是循環(huán)流化床技術。例如循環(huán)流化床鍋爐(CFBC)、爐內噴鈣多級燃燒器(LIMB)以及爐內噴鈣與尾部增濕活化(LIFAC)等。本專利是利用堿處理秸稈后的分離廢液，廢液中含有的多種化合物除可作為優(yōu)良的煤炭脫硫劑外，又有一定的熱值利于煤炭燃燒。一方面廢液中的堿木素以及木素磺酸鹽與硫離子反應生成穩(wěn)定結構，脫除煤炭燃燒產生的硫；另一方面分離廢液中的殘堿和氧化物與煤中硫反應氧化成穩(wěn)定的硫酸根離子，起到固硫的作用。二者兼顧，脫硫效果明顯。
【IPC分類】C10L1-32
【公開號】CN104726152
【申請?zhí)枴緾N201410633306
【發(fā)明人】陳夫山, 吳海鵬, 宋曉明, 劉丹鳳
【申請人】青島科技大學
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2014年11月11日