改性煤及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工、能源和環(huán)境保護領(lǐng)域，尤其涉及一種改性煤及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]中國是世界上以煤為主要能源的國家，自1980年以來，煤炭在中國一次能源構(gòu)成中所占比例一直在70%以上。2013年全國煤炭產(chǎn)量完成37億噸左右，其中大部分(約80%)用于鍋爐直接燃燒。隨著經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，全國煤炭需求將繼續(xù)保持增長趨勢。根據(jù)中國的資源構(gòu)成和經(jīng)濟基礎(chǔ)，可以預(yù)見，在未來50年里，中國一次能源消耗以煤為主的格局難以改變。
[0003]根據(jù)統(tǒng)計，在中國大氣中90%以上的放量，67%以上的NOx排放量，71%以上的CO排放量，70%以上的煙塵排放量，人為因素造成的70%以上的汞排放量都來自煤炭的直接燃燒。作為煤炭消耗的最大用戶，各種燃煤鍋爐(尤其是各種規(guī)模的電站鍋爐和工業(yè)鍋爐)在燃煤的過程中排放了大量有害氣體和煙塵，嚴(yán)重污染環(huán)境，造成的經(jīng)濟損失每年達(dá)數(shù)百億元。因此，發(fā)展煤清潔燃燒，削減和控制燃煤大氣污染物的排放，是中國經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，能源安全和環(huán)境保護的重大課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實施例提供了一種改性煤及其制造方法。利用所述改性煤，能有效的去除在燃燒時所產(chǎn)生的有害氣體。
[0005]本發(fā)明實施例提供一種改性煤，包括多個改性煤顆粒，所述改性煤顆粒包括復(fù)合添加劑和煤粉，所述復(fù)合添加劑包括鈣基添加劑和鈉基添加劑，所述鈣基添加劑包括無機鈣化合物、有機鈣化合物或者其組合，所述鈉基添加劑包括小蘇打粉(NaHCO3)、蘇打灰(Na2CO3)和燒堿(NaOH)中的至少一種。
[0006]可選地，所述復(fù)合添加劑在所述改性煤中的質(zhì)量百分比不超過50%。
[0007]可選地，在溫度為1000?1600°C的環(huán)境中，所述鈉基添加劑被融化或汽化后在所述鈣基添加劑的表面形成液膜，或者在溫度為100?1600°C的環(huán)境中，所述鈣基添加劑的表面結(jié)構(gòu)在所述鈉基添加劑的作用下被改變。
[0008]可選地，所述無機鈣化合物包括石灰石粉(CaCO3)、消石灰粉(Ca(OH)2)、石灰(CaO)和白云石(CaCO3MgCO3)中的至少一種。
[0009]可選地，所述有機鈣化合物包括丙酸鈣和醋酸鈣鎂中的至少一種。
[0010]可選地，所述復(fù)合添加劑中所述鈣基添加劑和所述鈉基添加劑的比例根據(jù)所述煤粉在燃燒過后產(chǎn)生的灰渣的熔點和粘度調(diào)整。
[0011]可選地，所述復(fù)合添加劑中Na與Ca的化學(xué)計量比的取值范圍是O至3。
[0012]可選地，所述復(fù)合添加劑中包括Ca、Na、S和Cl成分，總化學(xué)計量比的取值范圍是I至5，所述總化學(xué)計量比的定義為(Ca+Na/2)/(S+Cl/2)。
[0013]可選地，所述復(fù)合添加劑還包括氨基添加劑、鹵素添加劑、硅鋁基添加劑、金屬氧化物添加劑、生物質(zhì)燃料、強氧化劑或其任意組合。
[0014]可選地，所述氨基添加劑的摩爾量與所述煤粉單獨燃燒后生成的NOx的摩爾量的比值范圍是I至3。
[0015]可選地，所述氨基添加劑包括尿素、氨水和硫化氨中的至少一種。
[0016]可選地，所述鹵素添加劑的質(zhì)量與所述煤粉單獨燃燒后生成的汞和微量重金屬的質(zhì)量的比值小于10000。
[0017]可選地，所述鹵素添加劑包括溴化鈣、溴化鈉、氯化鈣和氯化鈉中的至少一種。
[0018]可選地，所述硅鋁基添加劑在所述復(fù)合添加劑中的質(zhì)量百分比的取值范圍是O至10%。
[0019]可選地，所述硅鋁基添加劑包括高嶺土、粘土和膨潤土中的至少一種。
[0020]可選地，所述金屬氧化物添加劑在所述復(fù)合添加劑中的質(zhì)量百分比的取值范圍是O 至 10%。
[0021 ] 可選地，所述金屬氧化物添加劑包括氧化鎂、氧化鐵、氧化鋅、氧化銅和氧化鋇中的至少一種。
[0022]可選地，所述改性煤顆粒的尺寸的取值范圍是O至10mm。
[0023]可選地，所述改性煤顆粒的尺寸的取值范圍是O至0.1mm。
[0024]可選地，所述改性煤用于循環(huán)流化床鍋，且超過80%的改性煤顆粒的尺寸的取值范圍是0.2mm至0.8臟。
[0025]可選地，所述改性煤用于煤粉爐，且超過75%的改性煤顆粒的尺寸小于200目，且尺寸小于50目的改性煤顆粒的比例小于0.3%。
[0026]本發(fā)明實施例進(jìn)一步提供一種如上任意一項改性煤的制造方法，包括:
[0027]提供所述復(fù)合添加劑
[0028]提供所述一種或多種煤粉；
[0029]將所述復(fù)合添加劑和所述煤粉進(jìn)行混合；
[0030]將所述復(fù)合添加劑和所述煤粉的混合物壓制成混合煤；以及[0031 ] 粉碎所述混合煤，制成顆粒狀的改性煤。
[0032]本發(fā)明實施例所提供的改性煤具有以下有益效果:
[0033]1、通過鈣基添加劑和鈉基添加劑的混合使用，避免了在單純使用鈣基添加劑時容易產(chǎn)生燒結(jié)現(xiàn)象而導(dǎo)致添加劑活性降低的問題；同時鈉基添加劑在高溫下通過改造鈣基添加劑的表面型態(tài)，增大鈣基添加劑有效面積，增強鈣基添加劑的活性，能有效的脫除煤炭中的S02、SO3，避免了對大氣的污染，也避免了由于硫氧化物導(dǎo)致燃燒爐的高溫和低溫腐蝕的問題；
[0034]2、通過鈣基添加劑和鈉基添加劑的混合使用，避免了在單純使用鈣基添加劑時容易導(dǎo)致燃燒所產(chǎn)生的煤灰結(jié)渣而導(dǎo)致燃燒爐不容易沖洗的問題；
[0035]3、通過鈣基添加劑和鈉基添加劑的混合使用，使得添加劑的活性大大增強，減少了添加劑的使用量，抑制了 NOx的產(chǎn)生；
[0036]4、通過鈣基添加劑和鈉基添加劑的混合使用，可以有效調(diào)節(jié)燃煤產(chǎn)生飛灰的比電阻特性，克服單獨使用鈣基添加劑時飛灰比電阻可能增大過高，單獨使用鈉基添加劑時飛灰比電阻降低太大的問題，從而能有效優(yōu)化靜電除塵效率，降低顆粒污染物排放；
[0037]5、通過使用氨基添加劑，可有效降低NOx的產(chǎn)生和排放，克服單獨使用鈣基添加劑和/或鈉基添加劑時造成的NOx產(chǎn)生量增加的問題；
[0038]6、通過同時使用鹵素添加劑，可有效降低燃煤過程所產(chǎn)生的汞及其它微量重金屬的排放；
[0039]7、通過同時使用硅鋁基添加劑，金屬氧化物添加劑，有效調(diào)節(jié)燃煤灰的熔融特性，結(jié)渣特性，沾污特性，從而有效改善燃煤過程；
[0040]8、通過同時使用燃煤細(xì)粉或/和生物質(zhì)，有效調(diào)節(jié)燃煤燃燒特性，如改善燃煤著火溫度，燃盡溫度，燃燒速度，火焰穩(wěn)定性，達(dá)到提高燃煤效率，降低污染物排放的目的；
[0041]9、通過改變添加劑的化學(xué)成分來同時減少一種或多種污染物的排放量，并同時改善燃煤燃燒，結(jié)渣，沾污，腐蝕，飛灰比電阻等特性，對現(xiàn)有的燃燒爐及操作工藝不需或只需極小調(diào)整和改變，因此能有效提高燃煤過程的環(huán)保水平，降低企業(yè)的成本。
【附圖說明】
[0042]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述匯總所需要使用的附圖作簡單介紹，顯而易見地，下面描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0043]圖1是本發(fā)明實施例所提供的堿/酸比的比值不同的煤炭其鈣基添加劑含量與煤灰熔點的曲線圖；
[0044]圖2是本發(fā)明實施例所提供的二氧化硫脫除率與床層溫度關(guān)系的曲線圖；
[0045]圖3是本發(fā)明實施例所提供的改性煤的制造設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0046]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0047]由于煤炭在燃燒過程中會產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)，如S02、N0x、C0、重金屬等，會嚴(yán)重的危害環(huán)境，因此在煤炭的燃燒過程中或燃燒后需要去除產(chǎn)生的有害物質(zhì)。燃燒過程中脫(固)硫技術(shù)，由于其工藝簡單、成本低廉，廣泛的應(yīng)用在各種煤炭的燃燒過程中，尤其在循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)噴鈣脫硫，燃煤氣化爐等脫硫工藝中有廣泛的應(yīng)用。該脫(固)硫技術(shù)是在煤炭的燃燒過程中添加一定的脫(固)硫劑，使煤在燃燒時或氣化時生成的氣態(tài)硫化物(SO2SH2S)在爐內(nèi)被吸收、轉(zhuǎn)化，從而生成固體產(chǎn)物。
[0048]具體的，在層燃爐中進(jìn)行脫(固)硫時，由于煤層溫度分布逐漸升高，當(dāng)溫度達(dá)到有機硫析出溫度時，石灰石還沒有開始分解，該部分硫不能被石灰石捕獲并脫除。當(dāng)溫度繼續(xù)升高，煤開始燃燒，層內(nèi)溫度急劇升高到1000-1200°C以上，此時鈣基脫硫劑脫硫效率很低。國內(nèi)外有關(guān)試驗表明，層燃爐內(nèi)燃煤摻混鈣基脫硫劑效率很低，在Ca/S = 2時，采用脫硫劑與入爐散煤預(yù)混的方式，脫硫效率一般在20?40%，如采用向爐內(nèi)空間直接噴鈣的方式，脫硫效率一般為30?50%。如同時采用脫硫劑與入爐散煤預(yù)混的方式和爐內(nèi)噴鈣脫硫，脫硫效率有可能提高到70%左右。同時對大量的電廠煤粉爐和工業(yè)層燃爐而言，煤炭在燃燒時，爐溫高達(dá)1200?1600°C，大大超過常用的鈣基固硫產(chǎn)物CaSO4保持熱力學(xué)穩(wěn)定的溫度范圍。在這個溫度范圍內(nèi)，CaS04由于不穩(wěn)容易再次進(jìn)行分解，重新生成SO2，因此層燃爐中脫硫效率低，脫硫效率一般不高于40%?60%。
[0049]另外，大量工業(yè)運行實踐表明，利用循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行脫硫時，當(dāng)循環(huán)流化床爐內(nèi)石灰石與煤炭進(jìn)行混合后，在鈣/硫的摩爾比=2時，脫硫效率約為70%。同時，鈣的投入量越高，脫硫的效率也高(但當(dāng)Ca/S比大于3后，增加緩慢)，因此為達(dá)到更高的脫硫效率，不得不增加Ca/S比。試驗表明，在