專利名稱：：一種固體廢棄物高效再燃脫硝混合燃料及制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬再燃燃料領(lǐng)域，特別是涉及一種固體廢棄物高效再燃脫硝混合燃料及制備。
背景技術(shù)：
：氮氧化物(NOX)是煤燃燒過程生成的一種重要的污染性氣體，排入大氣中造成大氣的嚴重污染。我國是以煤為主要一次能源的國家，NOx的排放控制對保持我國高質(zhì)量的大氣環(huán)境十分重要。隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展對電力需求的增加，我國燃煤鍋爐NOx的排放總量在不斷增加。對于火電S02的排放我國已開始進行有效控制，但對于煙氣NOx的排放控制尚處于起步階段。我國2002年單位發(fā)電量的NOx排放水平大大高于美國、日本、德國等發(fā)達國家的排放水平。我國目前部分地區(qū)，如廣東，酸雨類型已經(jīng)開始從硫酸型向硫，酸硝酸復(fù)合型轉(zhuǎn)變。這說明，如不采取積極措施控制NOx的排放，那么我國脫硫取得的成果將被NOx弱化。煤在燃燒過程主要是生成燃料型NOx，控制燃料型NOx的方法可以歸為兩大類一是通過改變煤或其他燃料的燃燒條件，從而減少燃料型NOx的生成量，即燃燒過程中NOx的脫除，包括空氣分級燃燒、燃料分級燃燒(也叫再燃)以及各種類型的低NOx燃燒器等；二是對燃燒后生成的NOx在煙氣排入大氣之前脫除，即煙氣脫硝技術(shù)，包括SCR、SNCR等技術(shù)。SCR煙氣脫硝技術(shù)脫除效率可以很高，但它消耗大量的NH3、催化劑等且需要一定的空間安裝有關(guān)設(shè)備，成本很高。再燃技術(shù)是一種很有效的爐內(nèi)燃燒過程的脫硝技術(shù)。在合理的條件下，可以達到很好的總脫硝效率。再燃應(yīng)用于舊鍋爐改造時的成本比煙氣脫硝技術(shù)，如SCR,更經(jīng)濟。再燃技術(shù)把燃料的一部分在主燃區(qū)的下游送入燃燒器，主燃區(qū)己生成的NOx在再燃區(qū)的富燃料條件下被再燃燃料釋放出的揮發(fā)份(主要是烴類)還原為N2。在過去近30年時間里，實驗室小型實驗臺的研究結(jié)果和大型鍋爐的實際運行結(jié)果都表明，無論是煤還是天然氣的再燃，最多只能脫除大約60M左右的主燃區(qū)生成的NOx。在天然氣的再燃脫硝過程中，烴自由基能有效地把NO轉(zhuǎn)化為N2，同時還生成HCN和NH3兩種最重要的再燃中間產(chǎn)物。HCN/NH3在燃輝區(qū)又被氧化為NO，因此限制了再燃脫硝效率的提高。而在煤粉再燃中，煤釋放的烴類揮發(fā)份通過再燃還原NO的時候，同樣生成中間產(chǎn)物HCN/NH3。此外，煤焦中的氮在燃燼區(qū)還進一步被氧化生成NO。因此，有效地控制再燃中間產(chǎn)物HCN/NH3以及控制焦氮C(N)的再次氧化是提高再燃總效率的關(guān)鍵途徑。目前，國際范圍再燃技術(shù)所采用的再燃燃料一般為天然氣和低階煤。天然氣的再燃脫硝效果很好，但考慮到經(jīng)濟因素其價格相對比較高，而且在大型爐膛中很難達到反應(yīng)區(qū)的內(nèi)部。煙煤、褐煤等含高揮發(fā)份的低階煤做再燃燃料再燃段的脫硝效果與天然氣接近，高.階煤因其揮發(fā)份含量低，再燃效果較差。煤焦氮的二次氧化也限制了煤粉再燃脫硝效率的進一步提高。此外，不同的生物質(zhì)燃料及生物質(zhì)氣也都具有一定的再燃脫硝效果。再燃技術(shù)是爐內(nèi)脫硝技術(shù)，在煤的燃燒過程中把主燃區(qū)生成的NO進行有效的還原為N2，它實施起來方便且經(jīng)濟。與爐外脫硝技術(shù)，即煙氣脫硝技術(shù)，如SCR相比，再燃技術(shù)不需另外占安裝SCR裝置的場地，投資小，日常運行費用低，且無氨泄露和腐蝕等問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種固體廢棄物高效再燃脫硝混合燃料及制備，把廢輪胎、生物質(zhì)廢棄物、褐煤灰、生物質(zhì)灰等能源資源化利用，最終效率超過80%，優(yōu)于昂貴的天然氣再燃技術(shù)。本發(fā)明的一種固體廢棄物高效再燃脫硝混合燃料，混合燃料1，包括廢輪胎膠粉、褐煤灰，其中廢輪胎膠粉作為主燃料，褐煤灰作為輔助的催化劑；混合燃料2,包括廢輪胎膠粉、生物質(zhì)灰及生物質(zhì)礦物質(zhì)，其中廢輪胎膠粉作為主燃料，生物質(zhì)及生物質(zhì)礦物質(zhì)作為輔助的催化劑；混合燃料3，包括生物質(zhì)廢棄物(包括造紙廠污泥，松樹皮、松木鋸末、谷物秸桿)粉碎后成的燃料、氧化鐵(Fe203)，其中生物質(zhì)廢棄物作為主燃料，氧化鐵(Fe203)作為輔助的催化劑；所述的氧化鐵(Fe203)為鋼鐵廠產(chǎn)生的鐵銹或富含氧化鐵的物質(zhì)。本發(fā)明的一種固體廢棄物高效再燃脫硝混合燃料的制備，包括'混合燃料1的制備，將廢輪胎粉碎成膠粉100目-200目，褐煤灰為電廠布袋除塵器收集的飛灰，均勻混合制得；混合燃料2的制備，將廢輪胎粉碎成膠粉100目-200目，將生物質(zhì)燃燒得到生物質(zhì)灰，生物質(zhì)礦物質(zhì)，均勻混合制得；混合燃料3的制備，生物質(zhì)廢棄物(包括造紙廠污泥，松樹皮、松木鋸末、谷物秸桿)粉碎后成的燃料〈150um，氧化鐵，均勻混合制得；混合燃料通過再燃方式用于燃煤鍋爐爐內(nèi)脫除氮氧化物(NOx)。燃燒條件為再燃段的溫度和化學(xué)計量比為1250。C和SR2=0.9，燃燼段的溫度和化學(xué)計量比為1150'C和SR3=1.2。在使用生物質(zhì)廢棄物燃料和氧化鐵組成的混合燃料時，為保證在高溫下氧化鐵的催化作用不降低，同時與燃料一起輸入6.35%(體積比)的水蒸汽。表1廢輪胎、生物質(zhì)廢棄物的元素分析(wt%，干燥基)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2褐煤灰、生物質(zhì)灰及生物質(zhì)礦物質(zhì)的成分(wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>注1:布袋除塵器所收集，2:電除塵器收集，記為ESP生物質(zhì)灰(粒徑小于15(Him)的工業(yè)分析結(jié)果為固定碳18.91%，揮發(fā)份11.11%，灰份69.98%，水份13.22%。把它在燃燒燼后剩余物質(zhì)為生物質(zhì)礦物質(zhì)。再燃燃料的化學(xué)計量比，記做SR，SR定義為燃料燃燒時實際供給的氧原子與該燃料完全燃燒所需的氧原子的比，它精確地反映了燃燒過程供氧的情況，SR<1表示貧氧富燃料條件(再燃的必需條件)，SR>1表示富氧條件(燃燼必需條件)。再燃段的此參數(shù)記為SR2,燃燼段的此參數(shù)記為SR3。此外，在使用生物質(zhì)廢棄物燃料和氧化鐵組成的混合燃料時，為保證在高溫下氧化鐵的催化作用不降低，同時與燃料一起輸入6.35%(體積比)的水蒸汽。此6.35%的水蒸氣為典型的煤在鍋爐中燃燒后的煙氣中的水蒸氣含量。把上述混合燃料通過再燃方式送入鍋爐的再燃區(qū)，當(dāng)SR2-0.9,SR3=1.2，再燃和燃輝溫度分別為1250和115(TC，F(xiàn)e203的濃度為4000ppm(按原子個數(shù)計))條件下，本發(fā)明的混合燃料的最終NO脫除效率高達80%以上。有益效果本發(fā)明充分利用了作為固體廢棄物的廢輪胎、生物質(zhì)廢棄物、褐煤灰、生物質(zhì)灰、鋼鐵廠產(chǎn)生的鐵銹(氧化鐵，F(xiàn)e203)等固體廢棄物，把它們能源資源化利用，脫除了燃煤鍋爐排放的氮氧化物(NOx)等大氣污染物，達到節(jié)能減排的目的。本發(fā)明的最終效率超過80%,優(yōu)于昂貴的天然氣再燃技術(shù)，并遠遠超過目前電廠鍋爐使用的煤粉再燃技術(shù)。因此，本發(fā)明有利于大量能源資源化處理廢輪胎、生物質(zhì)廢棄物、褐煤灰、生物質(zhì)灰、鋼鐵廠產(chǎn)生的鐵銹(氧化鐵，F(xiàn)e203)等固體廢棄物，同時節(jié)省天然氣或煤粉，減少NOx污染排放。圖1廢輪胎膠粉、生物質(zhì)廢棄物的再燃脫硝效率實驗結(jié)果及其與天然氣的對比；圖2廢輪胎膠粉與褐煤灰及生物質(zhì)灰、生物質(zhì)礦物質(zhì)等組成的混合燃料的再燃加燃輝兩段脫硝的效率；圖3廢輪胎膠粉、生物質(zhì)廢棄物和氧化鐵混合燃料的再燃+燃燼兩段脫硝結(jié)果。具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實施例1如圖1所示，廢輪胎粉和生物質(zhì)廢棄物在典型再燃條件下的脫硝特性實驗結(jié)果及與相同條件下天然氣的再燃結(jié)果的比較。結(jié)果表明在再燃過程廢輪胎粉和生物質(zhì)廢棄物具有和天然氣一樣的作用再燃脫硝，能夠把NO有效轉(zhuǎn)化，最佳的再燃段化學(xué)計量比SR2為0.9~0.95。實施例2如圖2所示，廢輪胎膠粉和褐煤灰等組成的混合燃料1的再燃加燃燼兩段脫硝的效率及與同樣條件下天然氣的脫硝效率的比較。結(jié)果表明，在典型的再燃加燃燼兩段脫硝過程，廢輪胎膠粉和布袋除塵器收集下來的褐煤灰的脫硝效率和同樣條件下天然氣的效率一樣好，超過80%。實施例3如圖2所示，廢輪胎膠粉和生物質(zhì)灰、生物質(zhì)礦物質(zhì)等組成的混合燃料2的再燃加燃燼兩段脫硝的效率與同樣條件下天然氣的脫硝效率的比較。結(jié)果表明，在典型的再燃加燃燼兩段脫硝過程，當(dāng)生物質(zhì)灰的給料率小于0.05g/min時，廢輪胎膠粉和和生物質(zhì)灰組成的混合燃料的脫硝效率和同樣條件下天然氣的效率一樣好，超過70%。。實施例4如圖3所示，不同生物質(zhì)廢棄物和氧化鐵混合燃料3的再燃+燃燼兩段脫硝實驗結(jié)果及其與天然氣的對比。結(jié)果表明，本發(fā)明中由谷物秸桿和氧化鐵組成的混合燃料的最終脫除NO的效率高于同樣條件下天然氣的脫除效率，最高達到81%。由造紙廠污泥和氧化鐵組成的混合燃料最終脫除NO的效率與同樣條件下天然氣的脫除效率相當(dāng)，超過70%。而由廢輪胎與氧化鐵組成的混合燃料的最終脫除NO的效率達到88%，高于同樣條件下天然氣的脫除效率。權(quán)利要求1.一種固體廢棄物高效再燃脫硝混合燃料，混合燃料1，包括廢輪胎膠粉(>90％)、褐煤灰(0～10％)，其中廢輪胎膠粉作為主燃料，褐煤灰作為輔助的催化劑；混合燃料2，包括廢輪胎膠粉(>90％)、生物質(zhì)灰(0～10％)或生物質(zhì)礦物質(zhì)(0～10％)，其中廢輪胎膠粉作為主燃料，生物質(zhì)及生物質(zhì)礦物質(zhì)作為輔助的催化劑；混合燃料3，包括生物質(zhì)廢棄物粉碎后成的燃料(>90％)、氧化鐵Fe2O3(0～10％)，其中生物質(zhì)廢棄物作為主燃料，氧化鐵Fe2O3作為輔助的催化劑；2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固體廢棄物高效再燃脫硝混合燃料，其特征在于所述的生物質(zhì)廢棄物為造紙廠污泥，松樹皮、松木鋸末或谷物秸桿。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固體廢棄物高效再燃脫硝混合燃料，其特征在于所述的氧化鐵Fe203為鋼鐵廠產(chǎn)生的鐵銹或富含氧化鐵的物質(zhì)。4.一種固體廢棄物高效再燃脫硝混合燃料的制備，包括混合燃料1的制備，將廢輪胎粉碎成膠粉100目-200目，褐煤灰為電廠布袋除塵器收集的飛灰，均勻混合制得；混合燃料2的制備，將廢輪胎粉碎成膠粉100目-200目，將生物質(zhì)燃燒得到生物質(zhì)灰，生物質(zhì)礦物質(zhì)，均勻混合制得；混合燃料3的制備，生物質(zhì)廢棄物粉碎后成的燃料〈150um，氧化鐵，均勻混合制得；5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種固體廢棄物高效再燃脫硝混合燃料的制備，其特征在于混合燃料通過再燃方式用于燃煤鍋爐爐內(nèi)脫除氮氧化物NOx。全文摘要本發(fā)明涉及一種固體廢棄物高效再燃脫硝混合燃料及制備，包括主燃料廢輪胎膠粉、幾種生物質(zhì)廢棄物、電廠褐煤灰、生物質(zhì)灰、生物質(zhì)礦物質(zhì)、氧化鐵(Fe₂O₃)，它們配合在適當(dāng)?shù)娜紵齾?shù)下用做再燃燃料。本發(fā)明可消除高達80％以上煤燃燒過程生成的氮氧化物(NO_X)，將其轉(zhuǎn)化為氮氣，達到降低氮氧化物污染排放的目的，同時把這些固體廢棄物能源資源化有效利用。文檔編號C10L5/04GK101440322SQ20081020723公開日2009年5月27日申請日期2008年12月18日優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日發(fā)明者蘇亞欣申請人:東華大學(xué)