用二氧化硫或二氧化碳为原料合成新能源的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种以二氧化硫或二氧化碳为原料合成的燃料闭合循环燃烧发电的技术路线及其方法。该燃料的燃烧热值相当于0.5-1.5倍的标准煤。一切燃煤锅炉所排放的SO2和CO2烟气，都可以作为原料制备该燃料，尤其是用NaOH吸收合成的该燃料，充分燃烧后的产物是SO2或CO2烟气以及过氧化钠灰渣，此灰渣在常温下就可与水剧烈反应转化为NaOH，同时释放出大量热能，也能作为余热发电。由此构成了全闭合循环燃烧发电的技术路线，理论上除消耗水外不消耗SO2、CO2和NaOH等资源，原料成本十分低廉，而且整个闭合循环燃烧系统不排放二氧化硫和二氧化碳废气，降低灰渣排放量95%以上，符合可再生清洁能源的标准。
【专利说明】用二氧化硫或二氧化碳为原料合成新能源
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种以二氧化硫或二氧化碳为原料合成的燃料闭合循环燃烧发电的技术路线及其方法。该燃料的燃烧热值相当于0.5 - 1.5倍的标准煤。一切燃煤锅炉所排放的SO2和CO2烟气，都可以作为原料制备该燃料，尤其是用NaOH吸收合成的该燃料，充分燃烧后的产物是SO2或CO2烟气以及过氧化钠灰渣，此灰渣在常温下就可与水剧烈反应转化为NaOH，同时释放出大量热能，也能作为余热发电。由此构成了全闭合循环燃烧发电的技术路线，理论上除消耗水外不消耗S02、CO2和NaOH等资源，原料成本十分低廉，而且整个闭合循环燃烧系统不排放二氧化硫和二氧化碳废气，降低灰渣排放量95%以上，符合可再生清洁能源的标准。
【背景技术】
[0002]关于以二氧化硫为原料人工合成燃料的技术，迄今为止，还未见有任何信息和文献的报道。可能SO2 —直被认为是造成酸雨的罪魁祸首，人们几乎将全部的注意力都集中在研究如何降低燃料中的硫含量以及烟气的脱硫技术，而完全忽略了硫元素比碳元素具有更佳的燃烧性能而开发SO2成为一种新燃料的设想。例如，我们早已熟知的保险粉商品，其具有非常优良的燃烧性能，但是，保险粉价格相对很高，若作为一种普通燃料去燃烧发电，显然存在原料成本很高，企业亏损的致命缺陷。所以，只有设计和采用如下所述的循环燃烧路线才能为企业创造经济效益:
[0003]由图1的技术路线可知，整个循环燃烧过程都属于放热反应，由此将化学能转化为热能的选择性接近100%，在理论上，不消耗碱与SO2原料，仅仅消耗水，不副产燃烧粉灰渣。完全符合清洁能源标准。其特征是将合成技术与燃烧技术有机地结合起来，组合为外循环燃烧路线。在此，所谓的外循环燃烧路线的用语是本发明人的首创，目的是为了与传统的循环燃烧路线区别开来。传统的循环燃烧路线的研究几乎都集中在设计新的燃烧锅炉使燃料在锅炉内部实施循环燃烧，还未发现有在燃烧锅炉外部实施循环燃烧的文献报道。
[0004]
[0005]关于用二氧化碳为原料人工合成燃料的研究，已有文献和信息报道，但是由于这些研究与开发所选择的都是用CO2为原料制备C1有机物的技术路线，转化率和收率很低，制备成本很高，距离其产业化开发的历程还很遥远。本申请发明人采用S02+Na0H合成保险粉的化学原理，在工艺条件上进行改进，在常温下仅仅用CO2和NaOH 二种原理一步合成C2有机物，CO2转化率为99%，C2有机物收率为95%，非常适用于产业化的开发，是一个燃煤电厂在烟气治理SO2达到零排放的标准的同时，可增加大量的新电能或节约燃煤40%以上。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种以二氧化硫或二氧化碳与碱金属氢氧化物为原料人工合成的燃料，通式提供将该燃料经过充分燃烧反应后再化学转化为二氧化硫或二氧化碳以及转化为燃烧前的碱金属氢氧化物的循环燃烧技术路线，作为一种新的化学循环燃烧技术，用于各个燃煤企业的清洁燃烧的过程，实现发电量和治理燃煤烟气达标的同时，节约燃煤用量为40%以上的目标。
[0007]采用常规的碱吸收二氧化硫或二氧化碳的装备，在低压或常压、常温的工艺条件下，以二氧化硫或二氧化碳与MOH为原料人工合成燃料是如下所述的化学方程式:
[0008]2S02 或 2C02+2M0H — H2M2S2O4 或 H2M2C204+02<1>
[0009]ab
[0010]式I中的M表示钠、钾、锂、钙等金属元素。式I中a或b为人工合成的燃料，a为白色或淡黄色固体，又名类保险粉，170°C时分解，在空气中易自燃，在相同条件下使高锰酸钾褪色的时间比SO2快4倍，燃烧热值是普通燃煤的0.8 - 1.5倍，燃烧速度是普通燃煤的4 - 11倍，充分燃烧后转化为SO2和M2O与M2O2的混合物灰粉渣，b为白色或浅灰色固体，又名类草酸钠，190°C时分解，在相同的条件下使高锰酸钾褪色的时间比草酸钠快2倍左右，燃烧热值是普通燃煤的0.5 - 1.2倍，充分燃烧后转化为CO2以及M2O和M2O2的混合物灰粉渣。
[0011]本发明专利申请的化学循环燃烧技术路线还包括如下所述的化学反应方程式:
[0012]M2O 或 Μ202+Η20 — 2M0H+02 个<2>
[0013]式2中M表示Na、K、Li等碱金属元素。
[0014]式2的反应是现代中学化学教科书中的内容，该反应在常温下就易进行，转化率与收率都接近100%，这是本发明的化学循环燃烧技术路线在理论上并不消耗MOH原料而仅仅消耗水的化学原理。
[0015]燃料a或燃料b燃烧反应方程式如下所述:
[0016]
【权利要求】
1.组合二氧化硫或二氧化碳与MOH为原料合成化合物a或b的技术路线，其特征是如下所述的化学方程式与强碱性、常温的化学环境条件的结合:
2S02 或 2C02+2M0H — H2M2S2O4 -5 或 H2M2C204+02 <1>ab 式I中M表示钠、钾、锂、钙元素。
2.化合物a或者b或a+b的混合物作为一种燃料的用途，a的分子式=H2M2S2O4-5，b的分子式H2M2C2O40
3.组合SO2或CO2与MOH为原料合成燃料a或者燃料b的方法，包括以下次序的几个步骤: 采用间歇式或连续式的方式，选用常规的脱硫设备，定量的将MOH水溶液注入反应釜或脱硫塔中，启动搅拌或用泵将上述碱溶液循环喷淋，控制温度-40°C-60°C，从反应釜或脱硫塔底部缓缓通入计算量的SO2或CO2气体，或通入计算量的由各种燃煤锅炉或窑炉燃烧时排放的烟气，反应0.1 - 3小时，然后通过正常过滤的方法进行固液分离，得到固体燃料a或b或它们的混合物。
4.一种循环燃烧技术路线，其特征是如下所述的反应方程式
5.燃料中含有化合物a或者化合物b的有效成分，a的分子式为H2M2S2O4-5，b的分子式为H2M2C2O4，分子式中的M表示钠、钾、锂、钙。
6.保险粉、亚硫酸盐、焦亚硫酸盐或草酸盐作为一种燃料的用途。
【文档编号】B01D53/50GK103432881SQ201310085585
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年3月18日 优先权日:2013年3月18日
【发明者】李坚, 郭嘉, 梅 明 申请人:武汉工程大学