专利名称：燃煤脱硫剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种脱硫剂，特别是涉及一种燃煤脱硫剂。
二.
背景技术：
众所周知，煤炭燃烧时排放的二氧化硫、氮氧化物和烟尘是大气中最主要的污染物。排放到大气中的二二氧化硫受光合作用氧化为三氧化硫，与水汽和烟尘结合形成“酸雨”，目前酸雨已经成为世界性环境污染问题。我国的酸雨面积已经达到国土面积的40％以上。我国二氧化硫排放总量的90％以上来自燃煤。由于燃煤排放的二氧化硫污染问题已经成为我国目前急待解决的环境问题之一，近年来，我国对二氧化硫的污染问题十分重视，在政策方面对二氧化硫的排放实行总量控制和收费制度。在《国民经济和社会发展第十个五年计划纲要》中明确提出“到2005年全国二氧化硫排放量在2000年基础上削减10％，两控区二氧化硫排放量减少20％。”在措施方面提倡和扶植煤改气、大力发展洗选加工工业、加大脱硫技术开发研究、引进高效脱硫设备等，取得了一定成绩。但是煤改气成本太高，对以燃煤为主要能源的中国来说，全部实行煤改气也不现实；而洗选加工工业只能脱除易于单体分离的黄铁矿硫，对那些硫分赋存形态以非黄铁矿硫为主的煤炭，则靠洗选加工不能有效脱除；脱硫技术研究是近20年来国家的重点研究方向，但真正形成规模生产的少，最主要的原因一是未能解决高温脱硫问题，二是产品的成本太高，用户难以接受。
洗选除硫、燃烧脱硫和烟气脱硫是控制煤炭燃烧时二氧化硫排放的三条不同途径。针对我国的煤炭利用情况，燃烧脱硫具有重要的实际应用意义。所谓燃烧脱硫，是指煤在燃烧过程中加入脱硫剂，使其与燃烧产生的二氧化硫反应生产硫酸盐而将硫份留在灰渣中的过程。燃烧脱硫技术的优越性在于其工艺简单，不须对现有炉具进行大的改造，因而投资少，运行费用低，适用于运行温度较低的锅炉、民用炉灶及循环流化床锅炉。但它也有不足之处，就是在高温条件下脱硫效率偏低、脱硫组分的利用率较低，以及高温下脱硫产物的再分解等，如能将上述缺点克服，燃烧脱硫技术确实是一项经济实用的二氧化硫控制技术。
如中国专利(公开号为CN1117140C、专利号为ZL01114874.8)公开了一种“高效燃煤固硫剂及其制备方法和用途”，它以石灰石(主要是Ca的氧化物或盐类)为主剂，占重量百分比为85～99％，助剂为工业碱，占百分比为1～15％。该固硫剂在实验室试验时，在1100℃以下的固硫效果不错，达到70％～24％，但是该专利并没有提供工业应用效果的具体情况；能否在工业上应用不得而知。又如中国专利(公开号为CN1442227A、申请号为02109248.6)公开了一种“反应集成炉内煅烧循环流化床脱硫方法及系统”，它将CaCO3含量大于97％的石灰石作为脱硫剂，加入到燃煤电站锅炉中温度为850℃～1150℃区域煅烧，在石灰石的加入量控制在钙硫摩尔比为1.2～1.7时，能把25～35％的SO2脱除，看来只用石灰石当脱硫剂，脱硫效果较低。
为了尽快解决当前我国大面积的酸雨问题，尽快降低SO2对我国大气空间污染，许多科技工作者正在夜以继日地工作，寻求成本低、容易推广实施使用的脱硫剂。
三.发明的内容本发明的目的是克服已知技术的不足，研制出一种原材料丰富易得，价格低廉，脱硫效率较高，便于工业化使用，不产生二次污染的燃煤脱硫剂。
本发明的技术方案一种燃煤脱硫剂，含有石灰石，以重量份为例，含5～8％的氧化镁的石灰石125～156份，含40～65％三氧化二铁的硫酸渣10.5～15份，将石灰石、硫酸渣粉磨到水泥粒度混匀。
所述燃煤脱硫剂以重量份为例，含5～8％的氧化镁的石灰石98～116份，含40～65％三氧化二铁的硫酸渣8～11.5份，将石灰石、硫酸渣粉磨到水泥粒度混匀。
所述燃煤脱硫剂以重量份为例，含5～8％的氧化镁的石灰石62～73份，含40～65％三氧化二铁的硫酸渣5.5～6.5份，将石灰石、硫酸渣粉磨到水泥粒度混匀。
一种燃煤脱硫剂，含有石灰石，以重量份为例，含5～8％的氧化镁的石灰石94～114份，含50～70％三氧化二铝的铝土矿石8～11.5份，将石灰石和铝土矿石粉磨到水泥粒度混匀。
所述燃煤脱硫剂以重量份为例，含5～8％的氧化镁的石灰石160～185份，含50～70％三氧化二铝的铝土矿石13.5～17.5份，将石灰石和铝土矿石粉磨到水泥粒度混匀。
所述燃煤脱硫剂以重量份为例，含5～8％的氧化镁的石灰石50～57份，含50～70％三氧化二铝的铝土矿石4.5～5.5份，将石灰石和铝土矿石粉磨到水泥粒度混匀。
一种燃煤脱硫剂，含有石灰石，以重量份为例，含5～8％的氧化镁的石灰石98～116份，含40～65％三氧化二铁的硫酸渣5～7份，含50～70％三氧化二铝的铝土矿石5～7份，将石灰石、硫酸渣和铝土矿石粉磨到水泥粒度混匀。
所述燃煤脱硫剂以重量份为例，含5～8％的氧化镁的石灰石133～154份，含40～65％三氧化二铁的硫酸渣7～9份，含50～70％三氧化二铝的铝土矿石7～9份，将石灰石、硫酸渣和铝土矿石粉磨到水泥粒度混匀。
所述燃煤脱硫剂以重量份为例，含5～8％的氧化镁的石灰石46～50份，含40～65％三氧化二铁的硫酸渣2.5～3份，含50～70％三氧化二铝的铝土矿石2.5～3份，将石灰石、硫酸渣和铝土矿石粉磨到水泥粒度混匀。
本发明的有益效果1.本发明采用含有含5～8％氧化镁的石灰石为主剂，配以工业矿渣，即含40～65％三氧化二铁的硫酸渣或含50～70％的铝土矿为辅料，所制成的脱硫剂原料成本低，原材料资源丰富易得，加工工艺简单，设备投资少，在许多地方可就地取材，就地加工，降低生产成本，不会产生环境污染，是一种较好的绿色脱硫技术。
2.在本发明的脱硫过程中，将催化的概念引入脱硫剂的设计中，试生产证明，本发明的脱硫剂在高温下分解生成金属氧化物可使煤燃烧时产生的SO2通过催化作用快速生成SO3，进而生成不溶性的硫酸盐，将硫固定在烟尘和炉渣中，达到大幅度降低SO2污染大气目的。
(1)本发明脱硫剂的脱硫原理化学反应如下
(2)以河南省三个不同地方所产的煤做脱硫燃烧试验，三种不同产地的煤分别为A煤，B煤，C煤，其基本数据见表1，其脱硫效率见表2-4。
表1
表2A煤使用本发明脱硫剂1号、2号燃烧实验脱硫率(％)
表3B煤使用本发明脱硫剂1号、2号燃烧实验脱硫率(％)
表4C煤使用本发明脱硫剂1号、2号燃烧实验脱硫率(％)
从上面的几个表中可以看出，使用本发明的两种脱硫剂，在燃烧温度1100℃以下脱硫效率较高，在燃烧温度1100℃以上时脱硫效率较低，并随温度升高急剧下降，温度升至1300℃后，其脱硫作用很弱。本发明的脱硫剂对于燃烧温度在1000℃左右的循环流化床等低温锅炉使用时，可直接将脱硫剂和煤按一定比例混合喷入锅炉一起燃烧；对于炉温一般达1400℃左右的煤粉炉，脱硫剂加入应尽量避开1200～1500℃高温区，在煤粉炉上部1100℃温区处将脱硫剂喷入炉膛进行燃烧脱硫较为合适；对于炉温一般在1200℃以下的链条炉，因链条炉的用煤要求含水10％左右，炉排层燃，究竟是脱硫剂与煤混合进入锅炉燃烧脱硫好，还是将脱硫剂喷入锅炉燃烧脱硫好，要根据具体实验情况而定。
本发明的脱硫剂的使用工艺简单，无须对燃煤锅炉进行改造，即可投入使用，应用工艺简单易行，脱硫剂混入煤中，或气流输送喷入，操作方便，占地面积小，设备投资少等显著优点，对于投资比较高的喷投工艺，本发明的投资比仅为约24元/KW，比现有脱硫设备投资降低约90％以上。
本发明的脱硫剂与从国外引进的脱硫技术，设备的经济技术指标比较表
从表中可以看出，使用本发明的脱硫剂，其投资比为24元/KW，脱硫成本为740元/吨SO2，燃烧一吨煤只需添加8元的脱硫剂，投资比仅为从国外引进示范技术设备的脱硫方法的2～6％，运行成本低得多。本脱硫剂及脱硫方法的特点是投资小，运行费用低，工艺简单，操作方便，占地面积小，非常适合当前我国的国情，具有极强的市场竞争力和广阔的市场前景。
3.本发明的脱硫剂1号、2号，在郑州地区某热力厂150t/h煤粉炉，某股份公司的10t/h链条炉，某热电厂35t/h循环流化床锅炉上进行工业化应用实验，试验证明，本脱硫剂是最适合于全硫含量在1％左右的燃煤脱硫，适宜的Ca/S摩尔比范围为1.5～2.0，脱硫率均达到60％以上。
4.本发明的脱硫剂具有催化脱硫，燃烧脱硫和烟气脱硫三种作用，能有效提高煤燃烧的脱硫效率，脱除1吨SO2的脱硫费用较低，可控制在650～740元的范围。
5.本发明的脱硫剂工业化应用证明，当不同型号锅炉使用本脱硫剂以后，不影响锅炉的各项技术指标发挥，特别是对锅炉热效率，锅炉运行的稳定性，安全性无影响。
6.使用本发明的脱硫剂的锅炉燃烧生成的粉煤灰的活性达到80％左右，且SO3含量较高，故在水泥生产中，在保证42.5#粉煤灰水泥各项技术指标情况下，掺兑比例比普通粉煤灰水泥提高6～10百分点，(掺兑比例可达40％)，同时石膏的用量降低1～2个百分点，显著提高水泥厂的经济效益。
7.本发明的脱硫剂配方合理，生产工艺简单，原材料价廉易得，生产企业经济效益显著，对于年产20万吨脱硫剂的企业年利润可达到432万元。
综上所述，本发明的脱硫剂配方简单，原材料丰富，成本低廉，容易实施转化为生产力，经济效益显著，将有效降低燃煤锅炉SO2的排放量，大大改善大气环境质量，减少酸雨污染，使用单位降低排污费用，增大粉煤灰资源化的利用率，本发明脱硫剂的实施将产生巨大经济、社会、环境效益，具有很好的推广应用前景。
四.
具体实施例方式实施例一取含有含5～8％的氧化镁的石灰石125吨，含40～65％三氧化二铁的硫酸渣8吨，在雷蒙磨设备上粉磨到水泥粒度(100目)，混合均匀，获得本发明1号脱硫剂133吨。
实施例二取含有含5～8％的氧化镁的石灰石110吨，含40～65％三氧化二铁的硫酸渣13吨，加工工艺同实施例一，获得本发明1号脱硫剂123吨。
实施例三取上述石灰石156吨，硫酸渣15吨，同前加工，获得1号脱硫剂171吨。
实施例四取上述石灰石98吨，硫酸渣8吨，同前加工，获得1号脱硫剂106吨。
实施例五取上述石灰石112吨，硫酸渣9.5吨，同前加工，获得1号脱硫剂121.5吨。
实施例六取上述石灰石116吨，硫酸渣11.5吨，同前加工，获得1号脱硫剂127.5吨。
实施例七取上述石灰石62吨，硫酸渣5.5吨，同前加工，获得1号脱硫剂67.5吨。
实施例八取上述石灰石68吨，硫酸渣6吨，同前加工，获得1号脱硫剂74吨。
实施例九取上述石灰石73吨，硫酸渣6.5吨，同前加工，获得1号脱硫剂79.5吨。
实施例十取上述石灰石94吨，含50～70％三氧化二铝的铝土矿石8吨，用雷蒙磨粉磨成普通水泥粒度(100目)，获得2号脱硫剂102吨。
实施例十一取上述石灰石108吨，上述铝土矿石9吨，加工同前，获得2号脱硫剂117吨。
实施例十二取上述石灰石114吨，上述铝土矿石11.5吨，加工同前，获得2号脱硫剂125.5吨。
实施例十三取上述石灰石160吨，上述铝土矿石13.5吨，加工同前，获得2号脱硫剂173.5吨。
实施例十四取上述石灰石170吨，上述铝土矿石16吨，加工同前，获得2号脱硫剂186吨。
实施例十五取上述石灰石185吨，上述铝土矿石17.5吨，加工同前，获得2号脱硫剂202.5吨。
实施例十六取上述石灰石50吨，上述铝土矿石4.5吨，加工同前，获得2号脱硫剂54.5吨。
实施例十七取上述石灰石54吨，上述铝土矿石5吨，加工同前，获得2号脱硫剂59吨。
实施例十八取上述石灰石57吨，上述铝土矿石5.5吨，加工同前，获得2号脱硫剂62.5吨。
实施例十九取上述石灰石98吨，硫酸渣5吨，铝土矿石5吨，加工同前，获得3号脱硫剂108吨。
实施例二十取上述石灰石108吨，硫酸渣6吨，铝土矿石6吨，加工同前，获得3号脱硫剂120吨。
实施例二十一取上将石灰石116吨，硫酸渣7吨，铝土矿石7吨，加工同前，获得3号脱硫剂130吨。
实施例二十二取上述石灰石133吨，硫酸渣7吨，铝土矿石7吨，加工同前，获得3号脱硫剂147吨。
实施例二十三取上述石灰石142吨，硫酸渣8吨，铝土矿石8吨，加工同前，获得3号脱硫剂158吨。
实施例二十四取上述石灰石154吨，硫酸渣9吨，铝土矿石9吨，加工同前，获得3号脱硫剂172吨。
实施例二十五取上述石灰石46吨，硫酸渣2.5吨，铝土矿石2.5吨，加工同前，获得3号脱硫剂51吨。
实施例二十六取上述石灰石48吨，硫酸渣2.8吨，铝土矿石2.8吨，加工同前，获得3号脱硫剂53.6吨。
实施例二十七取上述石灰石50吨，硫酸渣3吨，铝土矿石3吨，加工同前，获得3号脱硫剂56吨。
实施例二十八本发明的脱硫剂在煤粉炉上的工业化燃烧脱硫实验。
郑州某热力厂有8台锅炉，均为煤粉炉，其中1～5号是75t/h锅炉，6～8号是150t/h锅炉，燃烧脱硫实验在7号锅炉进行，燃烧方式为煤粉悬浮燃烧，燃烧器为四角对置式燃烧器，锅炉后部配有静电除尘器。实验使用1、2号脱硫剂。锅炉技术参数锅炉型号TCZ 150/3.82/1； 额定蒸发量150t/h；额定蒸汽压力3.82Mpa； 额定蒸汽温度450℃锅炉设计煤种混合煤； 锅炉设计热效率91％
除尘器形式静电除尘；除尘效率99.5％脱硫剂加入方式在距离地面12米高度，通过高压蒸汽助吹喷入燃烧煤粉炉中。脱硫剂加入量按Ca/S摩尔比1.0，1.5，2.0和2.5四个工况加入。
此次实验混合煤的基本数据为
混合煤硫份分析数据
经郑州市环境保护监测中心站检测，脱硫剂脱硫效果如下
对于煤粉炉在不同条件使用本发明脱硫剂的费用为
从实验得出，当选择适宜Ca/S没摩尔比为1.5～2.0脱除1吨SO2的脱硫剂费用可控制在740元左右。
煤粉炉的热工测试证明，使用本发明的脱硫剂对煤粉炉的热工性能、运行的稳定性、安全性无影响。
实施例二十九本发明脱硫剂在链条炉上的工业化应用试验。
本应用试验在郑州某有限公司的链条炉上进行，该公司共有4台10t/h的链条炉，试验在3号炉进行，该炉设计煤种为烟煤，锅炉配有麻石除尘器。
链条炉的基本参数锅炉型号SZL 10-1.25-A2； 额定蒸发量10t/h额定蒸汽压力10Mpa； 额定蒸汽温度193℃锅炉设计煤种烟煤；锅炉设计热效率84％除尘器形式麻石除尘； 除尘效率95％本次试验使用本发明的2号脱硫剂，利用2Kpa压力空气将脱硫剂水平喷射入链条炉中燃烧脱硫。
实验中使用烟煤的基本参数
试验中脱硫效果及费用表
试验证明，加入本发明脱硫剂2号对链条炉性能基本无影响，见下表
实施例三十本发明的脱硫剂在循环流化床锅炉上的工业化应用实验。
本实施例在郑州某热电厂进行，该厂共有4台锅炉，均为35t/h锅炉，其中1、2号为链条炉，3、4号为循环流化床锅炉，试验在4号锅炉进行，使用混合煤，其中1/3为河南某地煤，1/3为链条炉炉渣和化肥厂造气炉渣，1/3为链条炉粉煤灰，采用甩锤式粉碎机将煤、渣、灰粉碎混合。锅炉的燃烧方式为循环燃烧，锅炉后部配有静电除尘器。
锅炉的基本技术参数为锅炉型号ZG-35/3.82-M；额定蒸发量35t/h；额定蒸汽压力3.82Mpa；设计煤种混合煤；热效率84％；除尘形式静电除尘；除尘效率99.5％采用在锅炉房7米平台给煤机的计量输送皮带上面，由人工将2号脱硫剂按时按量均匀撒到煤层上，与煤一起进入循环流化床锅炉中燃烧脱硫。
混合煤的参数
煤中含硫状况表
脱硫效果及费用等参数
表中可看出，对于循环流化床炉，当Ca/S摩尔比越小，脱硫效率越低，Ca/S摩尔比的值越大，脱硫效率越高，当Ca/S摩尔比为2.14时，脱硫率达64.7％。所以应取Ca/S摩尔比的比值1.5～2.0为合适范围，脱除1吨SO2所需的脱硫剂费用为700元左右。
郑州市燃料利用检测站对本次试验进行热工测试，证明加入本发明脱硫剂对循环流化床的各项工况指标，运行稳定性，安全性，锅炉热效率基本无影响，其热工测试数据见下表
权利要求
1.一种燃煤脱硫剂，含有石灰石，其特征是以重量份为例，含5～8％的氧化镁的石灰石125～156份，含40～65％三氧化二铁的硫酸渣10.5～15份，将石灰石、硫酸渣粉磨到水泥粒度混匀。
2.根据权利要求1所述的燃煤脱硫剂，其特征是以重量份为例，含5～8％的氧化镁的石灰石98～116份，含40～65％三氧化二铁的硫酸渣8～11.5份，将石灰石、硫酸渣粉磨到水泥粒度混匀。
3.根据权利要求1所述的燃煤脱硫剂，其特征是以重量份为例，含5～8％的氧化镁的石灰石62～73份，含40～65％三氧化二铁的硫酸渣5.5～6.5份，将石灰石、硫酸渣粉磨到水泥粒度混匀。
4.一种燃煤脱硫剂，含有石灰石，其特征是以重量份为例，含5～8％的氧化镁的石灰石94～114份，含50～70％三氧化二铝的铝土矿石8～11.5份，将石灰石和铝土矿石粉磨到水泥粒度混匀。
5.根据权利要求4所述的燃煤脱硫剂，其特征是以重量份为例，含5～8％的氧化镁的石灰石160～185份，含50～70％三氧化二铝的铝土矿石13.5～17.5份，将石灰石和铝土矿石粉磨到水泥粒度混匀。
6.根据权利要求4所述的燃煤脱硫剂，其特征是以重量份为例，含5～8％的氧化镁的石灰石50～57份，含50～70％三氧化二铝的铝土矿石4.5～5.5份，将石灰石和铝土矿石粉磨到水泥粒度混匀。
7.一种燃煤脱硫剂，含有石灰石，其特征是以重量份为例，含5～8％的氧化镁的石灰石98～116份，含40～65％三氧化二铁的硫酸渣5～7份，含50～70％三氧化二铝的铝土矿石5～7份，将石灰石、硫酸渣和铝土矿石粉磨到水泥粒度混匀。
8.根据权利要求7所述的燃煤脱硫剂，其特征是以重量份为例，含5～8％的氧化镁的石灰石133～154份，含40～65％三氧化二铁的硫酸渣7～9份，含50～70％三氧化二铝的铝土矿石7～9份，将石灰石、硫酸渣和铝土矿石粉磨到水泥粒度混匀。
9.根据权利要求7所述的燃煤脱硫剂，其特征是以重量份为例，含5～8％的氧化镁的石灰石46～50份，含40～65％三氧化二铁的硫酸渣2.5～3份，含50～70％三氧化二铝的铝土矿石2.5～3份，将石灰石、硫酸渣和铝土矿石粉磨到水泥粒度混匀。
全文摘要
本发明涉及一种脱硫剂，特别是涉及一种燃煤脱硫剂。以重量份为例，将含5～8％的氧化镁的石灰石，含40～65％三氧化二铁的硫酸渣，或含50～70％三氧化二铝的铝土矿其中的一种或两种按一定比例混合，粉磨到100目左右混匀，组成本发明燃煤脱硫剂。本发明原材料资源丰富，加工工艺简单，设备投资少，成本低，容易实施推广，该脱硫剂在高温下分解生成金属氧化物可使煤燃烧时产生的SO
文档编号C10L10/04GK1594516SQ20041006298
公开日2005年3月16日 申请日期2004年6月30日 优先权日2004年1月19日
发明者阎玉德, 孙剑辉, 张璞, 肖学德, 张军杰 申请人:阎玉德