固硫增热再生新能源催化剂在火电厂大型锅炉中的应用方法

专利名称：固硫增热再生新能源催化剂在火电厂大型锅炉中的应用方法
固硫增热再生新能源催化剂在火电厂大型锅炉中的应用方法催化剂技术已有二百年的历史，已广泛应用于化工、炼油、汽车、汽油、柴油、塑料、化肥、橡胶以及蜂窝煤和立窑水泥生料配料中。催化剂创造了化工产业效益的80% ;没有催化剂技术就没有当代社会文明；火电厂大型锅炉纯煤粉燃烧过程中能否添加催化剂以开拓新局面，是发明人的《水泥烧成环保双复合矿化剂》申请号98108159与《甲烷烧成在蜂窝煤锅炉窑业炼钢铁中的应用方法》99115883和《水泥烧成多元固 相生化复合矿化剂》专利号ZL =981081586的综合继承创新发展与升华的又一成果。
一、现有技术火电厂锅炉煤燃烧由十年前的粗粒煤燃烧方法升华进步为煤粉快速燃烧；但不管那种燃烧方法，其结果都会排除大量的灰尘和SOx以及Nox，污染空气破坏环境危害人类健康。最近几年国内外的火电热工专家在废气流动过程中采用机械的方法喷洒石灰水吸附固溶SOx生成亚硫酸钙[Ca(OH)2+S02 —CaSO3丨+H2O丨(汽)]既脱硫又吸附了灰尘而沉淀，被吸附沉积于固定地方定时取走。二者废物虽然是火电厂的废料，但它们都是建材行业生产与筑路的必要物资，增加了社会财富，显示了循环经济的科学价值。因而火电厂的脱硫技术是国家环保政策和行业主管部门的强行环保措施，社会效益巨大。但该技术只脱硫不增加化学新能源；没有发现纯煤粉燃烧过程中存在着固硫增化学热与人为转型采用催化剂技术将CO和蒸气水转化生成热值更高的甲烷新能源。实行甲烷发电从而发挥节能减排的最大化效益和节能技术再创新的科学价值和机会，以及开拓未来能源发展之新路。二、发明人的创新理论方法与成熟过程水泥重化工立窑生产中从上世纪八十年代就推行复合矿化剂配料(石膏、萤石)，
令SO3生成萤石生成(hA7f两种早强矿物其生成温区为700 800°C;但配料处于
经验杂谈，造成空气污染和质量不稳定。1986年6月国家建材局科技情报所与河南水泥研究所收集国内外有关论文共同编著了《水泥复合矿化剂资料选编》上下册，我学研后发现全世界的水泥生产科研配料都停留在经验杂谈水平上。于是我就创新构思了化学平衡分子式配料法，实现了十三种氧化物的熟料正体化学平衡的配料格局，经过8年的艰辛努力和实践于1994年写成了约三万字的《五率值化学平衡配料论文》并于1998年4月27日申请并荣获了国家发明专利，专利号981081584。实践后质量提高一个标号；节煤20-38% ;节电20 30% ;并有效地消除了氟硫的污染危害；社会效益巨大。真对氟硫污染问题我采用粉煤灰并发明了《环保双复合矿化剂工艺》专利申请号98108159而《水泥烧成多元固相生化复合催化剂工艺》专利号ZL =98108157更是粉煤灰的功劳。因此发明人对粉煤灰有深刻的科学体会和认识。其所如此，是当代的粉煤灰中均含活性氧化物Si0250 60% ;AL20320 40% ；Fe2032-5 % ；Ca01 — 30% ；Mg01 ~ 5% ；S031 ~ 15% ；K201-3% ；Na201-10% ;以及少量的CaF2 ；MnO ；Ti02 ；P205……。据《工业催化原理》(天津大学出版社1992年出版，李玉敏著)介绍;Pb (铅);Zn(锌);CU(铜);Ni (镍);M0(钥);AL203 (铝);Fe203 (铁);Fe304 (磁铁);Sn (锡)；MgO (镁)；S02(硫)；K20 (钾)；Na20 (钠)；SiO2-AL2O3 (硅铝胶);CL (氯)；CV(铬)；Ti (钛)；1 (碘)；F(氟)；……等，这些具有催化剂功能的化学元素在粉煤灰中或多或少含有。因此火电厂自产的粉煤灰是量大便宜又极好的催化剂，更是吸附固溶转化SOx和少许的硫化氢(H2S)的最佳化学手段。这是因为煤中的硫化物主要是硫化铁(FeS)和少许的硫化氢(H2S) ;FeS分解温度为800°C左右；而&5分解温度更低；硫在水泥煅烧中与CaO和AL2O3化合生成C4A3S (硫招酸盐矿物)；从化合结构式可知SOx与AL2O3是化合亲的氧化关系，而掺配粉煤灰时，由于带入两性氧化物AL2O3，故在常温和低温((6000C )条件下，由于化学亲的关系活性AL2O3与H2S和FeS就发生吸附作用；当温度上升到700 800°C时，活性AL2O3就与硫化物固溶化合了，并释放化学热量。据资料介绍S0 SO3R化过程中可释放热量80千焦。当有CaO存在时，就生成C4A;^矿物。因此，粉煤灰中含有30%左右的两性AL2O3是吸附固溶转化煤中硫的最佳氧化物；是固硫转化放热而不挥发的最佳化学手段。并最终将硫与粉煤灰共存于其中，从而可减轻脱硫机的负担和脱硫费用，并提高粉煤灰的含硫量，增加水泥制品的内在质量。因此粉煤灰固硫增热效果显著不必质疑。例如2003年《华昌商业报》上曾刊登湖南常德市太阳山水泥公司因窑工晕倒摔死楼下被当地政府罚款而通报全国。发明人写信给老板丁国安要求解决此难题。原来石煤发热量只有1500 2500大卡，煤灰中含S0310%左右，窑面废气很嗅！很嗅！！锻烧工烧一天休息一天以防中毒。我去后将石煤渣(与粉煤灰相似经磨机研磨后的煤渣与粉煤灰形态一样)掺配 2%后，烟气就不嗅了，窑工垮我是“救命恩人”。化主任说“在我们厂周围年年都有死人发生”。我用石煤渣成功的转化消除了石煤中硫的污染危害并可释放热能而利用，熟料热耗由1150大卡下降到860大卡，节能25. 22% ;强度提高近一个标号，此举受到常德市水泥协会领导的慰问和赞扬，很快就推广到所有石煤水泥厂。又如1999年我将陕西安康化肥厂的煤渣9%与I %的黄金尾矿沙配入当地产的高硫煤制作的蜂窝煤中，不但消除了硫的嗅气并防止了中毒的发生，还可以烧开24公分规格的8-9壶水(原为二壶)；提高热工能4倍，这就是煤渣(粉煤灰的变型)与黄金尾矿沙中含有多种具有催化剂功能微量元素的综合催化成果。为此我申请了发明专利即《甲烷烧成在蜂窝煤锅炉窑业炼钢铁中的应用方法》专利申请号99115883。在《中华人民共和国再生能源法》和十二五节能减排规划的鼓舞下，今年3月初我利用粉煤灰的已有经验作法与科研体会在民用蜂窝煤中再度进行了科学试验将略阳火电厂产的粉煤灰以10%替代优质煤，结果显示略阳民用蜂窝煤可以烧开三壶水(24公分规格，下同)；比原本煤块多烧一壶水，提高热工效率33. 33% (2/3);并消除了嗅味与晕头现象；同时在汉中市宁纳新煤厂采用10%略阳粉煤灰替代10%的宁夏低硫优质煤，热效率提高14. 3% (3/3.5);但刚成型的湿蜂窝煤，据老板说含水份10%左右，由于煤、水、粉煤灰催化剂受到打煤机的巨烈冲压，三者相互融合极好，时离2小时试验时，竞然可以烧开五壶水，热效率提高40% (3/5)，其试验情况如表I。表 I
权利要求
1.火电厂企业将自产的粉煤灰按5-15%或更大优选比例用电脑控制再配入原煤中进行破碎均化与烘干滚动均化后一起喷入炉内与原煤共同燃烧，发挥粉煤灰的节能催化剂功倉泛。
2.为实现煤、水、粉煤灰催化剂、空气氧人为转型实现四大化学因素热化学平衡燃烧的最佳平衡状态，在喷煤口下方或进风口安装可控计量的喷蒸汽水管与喷头，将少许适量的水蒸汽转化为甲烷燃烧发电。
3.在粉煤灰催化剂的神秘作用下；在CO极浓的燃烧空间条件内；在鼓风氧的助燃下；水煤气分解转化为甲烷新能源燃烧的四大化学因素平衡燃烧新理论与方法的指导下，去实现四大(煤、水、催化剂、空气氧)化学因素的平衡燃烧而实现甲烷燃烧发电。
4.在民用蜂窝煤中掺10%左右的粉煤灰替代10%的优质煤，达到转型甲烷增热能并消除毒气的环保蜂窝煤新产品。
全文摘要
固硫增热再生新能源催化剂在火电厂大型锅炉中的应用方法是将水泥化学平衡配料理论和催化剂研究成果与方法引用到蜂窝煤中并取得节能成果后将经验升华跨越到火电厂大型锅炉中，将纯煤粉燃烧转型为煤、水、催化剂、空气氧的四大化学平衡燃烧的理论高度与方法。并用氧弹仪测热法进行了验证。证明火电厂自产的粉煤灰是量大极优的节能催化剂，少许循环按优选比例再配入原煤中并适度喷自产水蒸汽，让四大化学因素保持人为的化学平衡燃烧状态就可实现甲烷燃烧发电，其节能效益惊人而投资什微。节10％的煤其社会效益1701亿元；实行煤与灰的异地催化体系可节煤30％左右，社会效益4082亿元，改变我国火电企业50％以上亏损的尴尬局面。
文档编号C10L5/04GK102777922SQ201110131300
公开日2012年11月14日 申请日期2011年5月13日 优先权日2011年5月13日
发明者张婉玉, 马中奇, 马斌, 马玉平, 马福全, 马艳 申请人:马中奇