可实现燃烧中高效脱硫的新型水煤浆的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明从充分利用枯杆资源入手，采用碱处理枯杆，其废液中含有碱木素W及木 素賴酸盐与硫离子反应生成稳定结构，脱除煤炭燃烧中产生的硫；分离废液中的残碱和氧 化物与煤中硫反应氧化成稳定的硫酸根离子，起到固硫的作用；并具有一定的热值，可随燃 煤在炉内共同燃烧。加入CaO后，可在燃烧过程同黑液脱除的硫发生反应，生成化S〇4,最终 随炉渣排出。从而解决枯杆焚烧带来的环境污染，又减少了煤炭燃烧所排放的二氧化硫、氮 氧化物等，而且废液得到了综合利用。
【背景技术】
[0002] 在过去几十年中，农作物枯杆大部分被作为废弃物焚烧掉，大量的枯杆在焚烧过 程中造成了严重的空气污染。为减少环境污染，人们采取了多种技术手段对其进行了综合 利用。农作物枯杆的利用技术主要可W归纳为W下4种：枯杆还田技术、能源化技术、饲料 化技术和工业利用技术。随着工业化进程的加快，能源成本也在不断提高，枯杆作为一种广 泛存在于人类生产活动中，且易于获取的生物质资源，因此，其高附加值利用技术主要集中 在能源化和工业利用两个方面。主要方式有：
[0003] (1)纤维提取；中冶美利股份有限公司通过对玉米枯杆进行蒸煮实验，确定了蒸 煮工艺实验曲线，提取出优质的纤维素，在纤维素提取过程中会产生部分废液，但废液中含 有大量的碱木素W及木素賴酸盐，回收处理较困难。
[0004] (2)枯杆己醇；相对于W玉米和大豆等粮食为原料的第一代生物燃料来说，W枯 杆等植物纤维为原料的纤维素己醇被称为第二代生物燃料，利用生物技术将木质纤维素转 化成己醇，具有重要的社会及经济意义。利用枯杆来制取燃料己醇越来越受到重视，但由于 枯杆的成分复杂，通常要对枯杆原料进行各种预处理，预处理过程技术不成熟，且废液无法 处理，发酵用纤维素酶价格高，使得生产成本高，难W推广；
[0005] (3)枯杆作能源；虽然农作物枯杆在很久W前就开始作为燃料，但通常是用于炊 烧、取暖甚至在农田里焚烧掉，处于低效利用状态，转换率仅为10%~20%。直至1973年第 一次石油危机时，丹麦才率先研究利用枯杆作为发电燃料，第一家枯杆燃烧发电厂Haslev 于1988年投入运行。此后，在西欧建造了大量生物发电厂，其中最大的发电厂是英国的 Elyan发电厂，装机容量为38MW。由此可见，枯杆锅炉在研究之初即是W高效燃烧利用为目 的，W杜绝常规焚烧方式带来的环境污染。我国作为农业大国，农村人口众多，生物质资源 非常丰富，早在2010年，农作物枯杆资源超过7. 2亿t/a，其中6. 04亿t/a可作为能源使 用。通过引进、消化国外技术，国内常用的枯杆直燃炉分为；联合炉排锅炉、水冷振动炉排锅 炉和循环流化床锅炉。国内在建和建成项目中，多采用丹麦BWE技术制造的水冷振动炉排 式锅炉和水冷振动炉排炉居多。循环流化床锅炉在研究院所、设计院、生产厂家的推动下， 开始进入生物质发电领域。
[0006] 脱硫技术包括燃烧前脱硫、燃烧过程中脱硫及燃烧后烟道气脱硫技术。减少S〇2污 染物最经济的方法是停止燃烧S > 3%的高硫劣质煤，改用低硫优质煤，不仅能大量减少大 气中s化污染，取得社会效益，而且同时提高了煤的发热量，减少运煤量和灰渣处理量而取 得经济效益。
[0007] 燃烧中脱硫（即炉内脱硫）是在煤粉燃烧的过程中同时投入一定量的脱硫剂，使 煤中的硫转化成硫酸盐，随炉渣排出，此法可脱除煤炭中50%~60%的硫。如炉内喷巧、 型煤固硫和利用脱硫添加剂等，典型的技术是循环流化床技术。例如采用循环流化床锅炉 (CFBC)、喷入石灰石脱硫剂的多级燃烧器（LIMB) W及炉内喷巧与尾部增湿活化（LIFAC) 等。随着CFBC锅炉容量增大，不仅代替部分小锅炉，而且逐渐代替电站煤粉炉。
[0008] 国内外治理、利用造纸废液的主要方法；碱回收、水煤浆（复合）添加剂、酸析法、 生化法、电渗析法、絮凝沉淀氧化法、膜处理技术、水煤浆技术和集成膜技术等。我国造纸工 业普遍采用碱法制浆，蒸煮黑液中约有70%的固体物为有机物，其中的木质素是一种富含 热值的生物质，一般木浆黑液大多采用碱回收回收热量发电或产生蒸汽回用，但投资巨大， 而且枯杆制浆碱回收存在碱回收效率低、效益差、娃干扰等问题，使得枯杆制浆已成为过 去。
[0009] 本发明通过枯杆碱性过氧化氨制浆技术、燃烧中脱硫技术W及水煤浆工艺的结 合，制备出一种新型的水煤浆，首先实现了枯杆资源的高效利用，又具有高效的脱硫效果， 两方面共同达到了环境保护的效果。新型水煤浆燃烧中脱硫过程中发生的反应：
[0010] (1)有机反应
[0011]
【主权项】
1. 一种可实现燃烧中脱硫的新型水煤浆的制备。其制备方法： (1) 秸杆碱性过氧化氢制浆过程中产生的黑液，加入一定量的CaO粉末，在混合设备中 搅拌均匀，制得脱硫剂。 (2) 将脱硫剂加入到含硫的煤粉中，加入后在搅拌设备中混合均匀，制得新型水煤浆。
2. 如权利1所述，制备方法步骤（1)中CaO的加入量依照黑液固含量以及煤粉中S的 含量确定，脱硫剂的固含量控制在55 ± 5 %范围内。
3. 如权利1所述，制备方法步骤（2)中脱硫剂加入量依脱硫剂中的Ca与煤粉中S的含 量计算：Ca与S的摩尔比Ca/S在2. 6±0. 3范围内。
4. 如权利1所述，制备方法步骤（2)中水煤浆的浓度控制在75±5%范围内，以确保其 具备良好的流变性。
【专利摘要】燃烧中脱硫(即炉内脱硫)是在煤粉燃烧时同时投入脱硫剂，如炉内喷钙、型煤固硫和脱硫添加剂等，使煤中的硫转化成硫酸盐，随炉渣排出，此法可脱除煤炭中50％～60％的硫。典型的技术是循环流化床技术。例如循环流化床锅炉(CFBC)、炉内喷钙多级燃烧器(LIMB)以及炉内喷钙与尾部增湿活化(LIFAC)等。本专利是利用碱处理秸秆后的分离废液，废液中含有的多种化合物除可作为优良的煤炭脱硫剂外，又有一定的热值利于煤炭燃烧。一方面废液中的碱木素以及木素磺酸盐与硫离子反应生成稳定结构，脱除煤炭燃烧产生的硫；另一方面分离废液中的残碱和氧化物与煤中硫反应氧化成稳定的硫酸根离子，起到固硫的作用。二者兼顾，脱硫效果明显。
【IPC分类】C10L1-32
【公开号】CN104726152
【申请号】CN201410633306
【发明人】陈夫山, 吴海鹏, 宋晓明, 刘丹凤
【申请人】青岛科技大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2014年11月11日