煤炭复合燃烧零排放技术与设备的制造方法
【专利说明】
[0001][技术领域]本发明为能源与环境领域新技术与新设备
[0002][【背景技术】]现有落后的原始燃煤技术造成大气污染，毒害全球近90%的城市居民。2014年4月，世卫组织说，空气污染在2012年造成约700万人丧生，成为世界最大的环境健康危害；世卫组织对1600座城市空气测量表明:北京空气污染世界排名第77，世卫组织总干事陈冯富珍女士宣布，中国是空气污染问题严重的国家之一；中国政府总理李克强于2014年3月在作政府工作报告时表示，“坚决向污染宣战”。发誓年内淘汰5万台燃煤小锅炉和600万辆黄标车和老旧车。2015年I月10日，京沪同发空气重污染预警！！
[0003][
【发明内容】
]煤直接燃烧利用技术的落后，对环境带来严重污染。因而开发推广高效洁净的煤燃烧技术是国家一项重大急需技术。
[0004]本发明为煤加过量复合氧化剂燃烧，废气废渣中和成盐。根除煤燃烧对空气造成的严重污染。
[0005]燃烧是激烈的氧化还原反应表现，煤炭在空气中燃烧，就是煤作为还原剂(碳原子失去外层电子)，空气作为氧化剂(氧原子外层获得电子呈8个电子的稳定结构)，空气中氧气将部分碳元素氧化成一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)。
[0006]现行煤炭在空气中燃烧(锅炉内)，这是原始的落后的燃烧方法。空气中仅有21%的含氧量，供氧量不足导致煤炭不能完全燃烧，产生炭(C)、PM颗粒物、一氧化碳(CO);氮氧化物(NOx)、二氧化硫(SO2) 二氧化碳(CO2)等污染物质，排放进入空气，造成大气污染，成为世界最大的环境健康危害。
[0007]煤炭燃烧产生的尾气中，包含C02、H2O, NOx，这几种氧化物都是常用的煤气化剂和氧化剂。
[0008]本发明抽取部分尾气和空气掺和一起，组成复合氧化剂(O2、CO2、H2O、NOx)，送入锅炉，进行煤气化燃烧。所发生的氧化还原反应如下:
[0009]1、煤由空气直接氧化成二氧化碳
[0010]C (s)+O2 (g)(空气)-* C02-409.15KJ/mol
[0011]2、煤由二氧化碳气化成一氧化碳
[0012]C (s) +CO2 (g) — 2C0 (g) +162.53KJ/mol
[0013]3、煤由水气化成一氧化碳
[0014]C (s) +H2O (g) — C0+H2+131.3KJ/mol
[0015]4、煤气化生成的一氧化碳，由空气、氮氧化物氧化成二氧化碳，其氧化还原反应式如下:
[0016]2C0 (g) +O2 (g) — 2C02(g)-571.68KJ/mol
[0017]2C0+2N0 — N2+2C02
[0018]8C0+4N02— 2N 2+8C02
[0019]火力发电主要由燃煤锅炉产生热能，供发电，取暖使用。
[0020]煤的燃烧是一个相当复杂的过程，是多种因素影响的复杂多相反应.汲取现行层燃法、室燃法、沸腾燃烧锅炉的优缺点，创新炉排沸腾锅炉。
[0021]本锅炉设计为可旋转的漏斗形炉排(或炉箅)。其优点是燃料煤可以连续添加进入炉箅。煤炭层被氧化剂气流吹散呈悬浮状态下进行沸腾燃烧，并向下翻滚滑行烧烬。炉灰从炉箅口掉入炉底。这种炉排沸腾锅炉，足以保证煤粉、煤粒、煤块与氧化剂有最大的接触反应面积。炉排沸腾燃烧不但速度快效率高，而且可防止结渣。
[0022]炉排沸腾锅炉结构见说明书附图。
[0023]燃煤锅炉产生尾气所含NOx易溶于水，成为HN03，HNO2;SOx易溶于水，生成H 2S04、H2SO30
[0024]燃煤锅炉的炉灰中，含有Si02、A1203、Fe203、CaO, MgO, T12, S03、P2O5, KNaOo
[0025]由尾气生成的稀消酸和稀硫酸，与灰分的金属氧化物中和成盐。
[0026]硝酸盐:A1(NO3) 3、Fe (NO3) 3、Ca (NO3) 2、Mg (NO3) 2、Ti (NO3) 4、KN03、NaNO3
[0027]硫酸盐！Al2(SO4) 3、Fe2 (SO4) 3、MgSO4, Ti (SO4)2, K2SO4, Na2SO4
[0028]尾气通入吸收池水中，即生成稀硝酸和硫酸，并随锅炉的运行而日渐增浓。灰分进入吸收池即与酸中和生成硝酸盐和硫酸盐。其浓度随锅炉的运行而日渐增浓积存于池中。所以吸收池宜大不宜小，储水量宜多不宜少。对吸收池内各种盐的提取和利用，本文不作赘述。
[0029]尾气经冷却器通过吸收池吸收NOx和SOx后，分离出二氧化碳，收集贮气罐，供工业使用。
[0030]综上所述，煤炭加过量复合氧化剂燃烧，废气废渣中和成盐，不但根除炭及其PM颗粒物、一氧化碳，氮氧化物，二氧化硫对空气造成污染，而且收集了大量工业用二氧化碳，实现煤燃烧产生的二氧化碳零排放的奇迹！
[0031]煤炭燃烧过程是实现将煤中的化学能转换成热能的重要过程，是煤作为能源使用最早的和应用最广的转换技术。目前全球煤炭的84%直接用于燃烧，中国煤炭的84%也直接用于工业和民用燃料，其中50%用于燃煤发电。在所有发电方式中，煤燃烧发电是历史最久的，也是最重要的火力发电。中国总煤炭消耗年约40亿吨。
[0032]全球能源剩余探明储量为:煤炭9090.6亿吨，可开采年分为155年，石油储量1635.7亿吨，可开彩年分40.6年，天然气储量179.85万亿立方米，可开采年份65.1年。
[0033]全球目前能源消费构成:原油34.8%，天燃气24.1 %、煤炭24.2%，水电6.2%，核能6.1%，其他4.6%
[0034]中国的一次能源消费构成为:原油22.3%，天然气2.5%，煤炭69 %，水电5.4 %，核能0.8%，由此可见中国煤炭消费总量69%将近全球消费总量24.2%的三倍，煤炭是中国的主要能源资源。
[0035]中国供电的70 %以上仍来自煤炭，经济要发展，火力发电不能停，不能减，中国煤炭消费只能增长，不能放慢。
[0036]中国实施本项专利技术，可在两年内消除霾和雾霾天气的发生。
【附图说明】
附图为炉排沸腾锅炉的构造与运行示意图。
【主权项】
1.本发明为煤炭加过量复合氧化剂(02、C02、H20、N0x)燃烧。其特征为煤炭完全燃烧，碳元素原子完全氧化成二氧化碳(CO2)，并经提纯，收集于储气罐，供工业使用，实现煤炭燃烧二氧化碳零排放国际先进技术。2.本发明废气和废渣中和成盐。其特征为消除废气废渣的排放，对环境造成污染的后果，是一项根除空气污染的国际先进技术。
【专利摘要】本发明为煤炭复合燃烧零排放技术与设备。煤炭在炉排沸腾锅炉进行复合燃烧，使煤炭完全燃烧，根除烟尘，碳元素原子完全氧化成二氧化碳，根除炭和一氧化碳。废气中氮氧化物(NOx)和硫氧化物(SOx)经冷却吸收溶解于水，形成稀硝酸和硫酸，废渣里的金属元素氧化物溶解于酸中和生成高附加值的硝酸盐和硫酸盐等化工产品。根除NOx和SOx污染空气。由此根除霾、雾霾、空气污染；同时煤炭燃烧产生的大量二氧化碳，经提纯后，收集于二氧化碳储气罐供工业使用。二氧化碳零排放，有效遏制气候变暖。
【IPC分类】F23C10/00
【公开号】CN104949114
【申请号】CN201510105106
【发明人】姜万兴
【申请人】姜万兴
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年3月4日