环保节能的燃煤添加剂 【技术领域】
本发明涉及一种燃煤添加剂，特别是涉及一种利用工业废渣，减轻环境污染的燃煤添加剂。
背景技术
用铬酸矿生产铬酐及重铬酸盐的过程中，会有大量废渣产生，人们常称这些废渣为“铬渣”。经测定，在铬渣中仍含有相当量的六价铬化合物(水溶性Cr6+为0.28％-1.34％；酸溶性Cr6+为0.90％-1.49％)。六价铬的存在对人、畜及周边环境具有很大的毒害作用，若不对其进行治理，必然造成严重的环境污染。多年来，对于铬渣的治理，国内外科技工作者曾作了多方面研究，但种种治理方案或因成本过高，或因造成二次污染，均未能为生产厂家所接受，而堆积如山的铬渣因其对水和土壤的污染，以及铬渣粉尘对空气的污染，已成为社会公害。像这样以铬酸矿为原料的厂家在我国不下十几家。
【发明内容】
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种既利于环保，又能节能，废物利用地环保节能的燃煤添加剂。
本发明的技术方案概述如下：
一种环保节能的燃煤添加剂，按重量百分比由下述组分组成：
铬渣 30％-82.5％ 氧化钙 5％-30％
氧化镁 2％-15％ 二氧化硅 1％-4％
氯化钠 5％-20％ 软锰矿精粉 1％-5％
高锰酸钾 0.5％-6％ 可燃性物质 3％-12％
所述铬渣的重量百分含量较好的是70％-82％，最好是82％。
所述可燃性物质为石油树脂或松香。
本发明的环保节能的燃煤添加剂具有优良的节能及环保性能，众所周知，作为能源消耗大国，节约煤耗，改善燃煤烟气排放造成的包括SO2、CO2及烟尘等对大气的污染，已成为我国政府的既定国策。本发明在消除铬渣对环境危害的同时，可降低普通锅炉及工业窑炉等燃煤的煤耗，降低SO2、烟尘的排放、防治锅炉结焦，而且由于利用了本发明的需耗资治理的工业有害废弃物铬渣，而大大地降低了燃煤添加剂的成本。因此，本发明具有明显的社会效益与经济效益。
【具体实施方式】
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种环保节能的燃煤添加剂，按重量百分比由下述组分组成：
铬渣82％ 氧化钙5.5％ 氧化镁2％ 二氧化硅1％ 氯化钠5％ 软锰矿精粉1％高锰酸钾0.5％ 石油树脂3％。
将上述各组份，按常规方法，混合，即制成一种环保节能的燃煤添加剂。
实施例2
一种环保节能的燃煤添加剂，按重量百分比由下述组分组成：
铬渣82.5％ 氧化钙5％ 氧化镁2％ 二氧化硅1％ 氯化钠5％ 软锰矿精粉1％高锰酸钾0.5％ 石油树脂3％。
将上述各组份，按常规方法，混合，即制成一种环保节能的燃煤添加剂。
实施例3
一种环保节能的燃煤添加剂，按重量百分比由下述组分组成：
铬渣70％ 氧化钙5％ 氧化镁9％ 二氧化硅2％ 氯化钠5％ 软锰矿精粉5％高锰酸钾1％ 松香3％。
将上述各组份，按常规方法，混合，即制成一种环保节能的燃煤添加剂。
实施例4
一种环保节能的燃煤添加剂，按重量百分比由下述组分组成：
铬渣30％ 氧化钙30％ 氧化镁8％ 二氧化硅4％ 氯化钠5％ 软锰矿精粉5％高锰酸钾6％ 松香12％。
将上述各组份，按常规方法，混合，即制成一种环保节能的燃煤添加剂。
实施例5
一种环保节能的燃煤添加剂，按重量百分比由下述组分组成：
铬渣30％ 氧化钙8％ 氧化镁15％ 二氧化硅4％ 氯化钠20％ 软锰矿精粉5％高锰酸钾6％ 松香12％。
将上述各组份，按常规方法，混合，即制成一种环保节能的燃煤添加剂。
实验例1
(1)灰、渣中残余六价铬的测定
实施例1的环保节能的燃煤添加剂，按燃煤添加剂：煤的重量比为1∶100的比例添加，在酒泉钢铁公司一轧厂连续加热的煤粉炉中清除出来的炉渣与飞出来的烟道灰中残余六价铬的测定结果：
炉渣：Cr6+＜0.015mg/L
烟道灰Cr6+＜0.015mg/L
在天津静海热电厂2号炉测试结果
炉渣中Cr6+：0.092mg/L、0.011mg/L、0.011mg/L、0.065mg/L
烟道灰Cr6+：0.86mg/L、0.056mg/L、0.058mg/L、0.071mg/L
国家规定排放标准：《危险废物鉴别标准》GB5083.3-1996规定六价铬浸出毒性鉴别标准值：1.50mg/L
上述数据表明，在燃煤中使用本发明的环保节能的燃煤添加剂后，灰渣中Cr6+的残留量均低于国家规定的标准的允许的排放含量。由此可见，采用高温还原六价铬为三价铬的氧化物达到一次性彻底治理铬渣污染是完全可行的。
(2)节煤率的测定
实施例1的环保节能的燃煤添加剂，按燃煤添加剂：煤的重量比为1∶100的比例添加。
酒泉钢铁公司一轧厂连续加热炉测试结果：
热效率：加本发明的环保节能的燃煤添加剂前 31.05％
加本发明的环保节能的燃煤添加剂后 33.55％
节煤率：β＝8.05％ 注：煤粉炉
天津树脂厂1号炉测试结果：
节煤率：12.0％ 注：链条炉
天津理工学院化工厂1号锅炉测试结果
节煤率：12.7％ 注：链条炉
上述数据表明：对于一般锅炉及工业燃炉，可节煤10％左右。对热效率较高的燃煤炉如电站锅炉，节煤率相应要低一些，但也可有令人满意的节煤效果。
(3)烟道气中SO2的测试结果：
实施例1的环保节能的燃煤添加剂，按燃煤添加剂：煤的重量比为1∶100的比例添加。
酒泉钢铁公司一轧厂连续加热炉测试结果：
SO2排放量(标准风量)
加本发明的环保节能的燃煤添加剂前 5.4Kg/h
加本发明的环保节能的燃煤添加剂后 4.0Kg/h
除硫效率：25.9％
注：酒泉钢铁公司一轧厂煤粉炉炉温1100℃-1200℃。
天津理工学院化工厂1号炉
SO2排放浓度(mg/Nm3)
加本发明的环保节能的燃煤添加剂前 369
加本发明的环保节能的燃煤添加剂后(添加比例1∶100)258
除硫效率：30％
上述数据表明，对于炉温不超过1200℃的一般锅炉及工业燃炉，SO2的排放可降低25％左右。超过1200℃的高温锅炉，使用本发明的环保节能的燃煤添加剂的固硫效果要降低。除硫效率下降，这是干法固硫的特点。
(4)烟道气中烟尘排放的测定
实施例1的环保节能的燃煤添加剂，按燃煤添加剂：煤的重量比为1∶100的比例添加。
酒泉钢铁公司一轧厂连续加热炉测试结果：
烟尘排放量(标准风量)
加本发明的环保节能的燃煤添加剂前 36.4Kg/h
加本发明的环保节能的燃煤添加剂后 33.8Kg/h
除尘效率：7.1％
天津静海热电厂2号炉测试结果
加本发明的环保节能的燃煤添加剂前2000Kg/h
加本发明的环保节能的燃煤添加剂后1700Kg/h
除尘效率：15％
上述数据表明，使用本发明的环保节能的燃煤添加剂后，对减轻锅炉烟尘排放有明显效果。
相关试验还证实，使用本发明的环保节能的燃煤添加剂后，结焦现象也得到明显改善。
我们研制出的利用铬渣为主要原料的环保节能的燃煤添加剂，在使用时，在炉膛的高温下，将六价铬还原成无毒的，且不溶于水的三价的三氧化二铬(Cr2O3)，从而达到一次性治理铬渣污染的目的。
本发明的理论依据。
1.六价铬的无害化
六价铬化合物是强氧化剂，在煤燃烧的条件下，它可促进煤的完全燃烧。在燃烧过程中，煤是还原剂，它被氧化成二氧化碳，而六价铬被还原成三价的三氧化二铬，用反应式表示如下
反应式(1)是自氧化还原分解反应，部分六价铬还原为Cr2O3。式中Me为燃煤助剂(可以是重油或树脂)。
反应式(2)表明，反应式(1)生成的氧气由于形成过程中原子氧的存在较空气中的氧更活泼，它更易于与碳反应生成二氧化碳。
反应式(3)表明，在更高的温度下，铬酸盐被直接还原为Cr2O3。
反应的最终结果是生成Cr2O3及CO2。
与六价铬化合物相比，掺入了少量添加剂的煤是过量的，而六价铬的化合物又是强氧化剂，因此可以使煤的燃烧更加完全。同时六价铬的化合物被还原成Cr2O3。Cr2O3难溶于水，且无毒害，在大气中非常稳定，从而达到了治理铬渣污染的目的。
2.节煤
煤在燃烧时实际上是分步进行的。首先是挥发份的挥发，它的燃点较低，燃烧速度也快；其次是碳的燃烧，它的燃烧速度则较慢。
本发明添加剂的使用能促进挥发份的挥发，并燃烧放出热量；氧化剂，催化剂又能有效地加快碳的燃烧速度，其综合效应是使燃烧的予燃段明显提前，燃烧速度明显加快，燃料在炉膛内充分燃烧放热，使炉膛内温度大幅提高，从而提高燃煤炉的热效率，降低了灰渣中的残碳量，提高了燃煤的利用率，达到节煤的目的。
3.降低SO2的排放
煤中或多或少存有硫化合物，它们主要以无机硫或有机硫的形式存在，在煤的燃烧过程中，硫被氧化生成SO2，降低燃煤炉排放烟气中的SO2的含量是本发明的又一重要内容。我们采用的方法是干法脱硫。在炉膛的高温下，以铁、铬的氧化物等作为催化剂，SO2被氧化成SO3，生成的SO3与添加剂中的固硫剂生成难以分解的硫酸盐，沉积于炉灰及炉渣中，从而达到固硫的目的。
4.其它
本发明的燃煤添加剂中加有膨松剂及防结焦剂，从而改变了焦渣的熔融温度，使焦碳松软易落，易于清除，有效地防止了燃炉结焦严重的困扰。
由于提高了燃炉的热效率，节约了单位出力的煤耗，加之消烟剂的使用，使烟尘的排放量大大降低，也相应减少了CO2的排放。这对保护人类赖以生存的环境是非常重要的。
本发明的使用范围
本发明的燃煤添加剂，建议作用量为：
煤∶添加剂＝100-200∶1，按此比例混合均匀后可用于各种锅炉及工业燃炉，包括煤粉炉、沸腾炉、链条炉、往复炉等锅炉及立窑，转窑等各种工业燃炉。