一种燃煤复合固硫剂 【技术领域】
本发明属于锅炉燃烧脱硫技术领域，具体涉及一种燃煤复合固硫剂。
背景技术
我国是个以煤炭为主要能源的发展中国家，每年直接用于燃烧的煤炭达20亿吨以上，由此产生烟尘、二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳以及废水、灰渣已对全球、区域、局部的大气、水体和生态环境质量造成重大影响。在我国已在局部地区造成了酸雨，严重危害着生态环境。而且粉煤灰年排放量已超过2亿吨，其中仅有不足30％得到综合利用，粉煤灰的大量排放严重污染了环境。同时，在其他行业的经济发展中，也有大量的废弃物排出，利用率比较低。我国为了控制污染物的排放，出台了多项法规、规划、标准、政策，开始用经济手段代替行政手段来限制排放实现清洁生产的目的。同时还出台了鼓励废物循环再利用的政策。
本技术主要用于煤燃烧过程中二氧化硫的控制。目前国内外应用于工业生产的烟气脱硫方法比较多，总体上可以分为三类：及湿法、半干法、和干法。第一类是以脱硫吸收剂水溶液洗涤烟气的湿法烟气脱硫；第二类是在除尘器前烟道中进行的活化脱硫剂脱硫的半干法；第三类是直接在燃煤中掺固硫剂的干法烟气脱硫。湿法烟气脱硫的脱硫效率比较高，适用范围广，但系统复杂，设备投资和运行费用高，要求的运行管理水平高，而且产生的脱硫产物以及洗涤水容易形成二次污染，即使在发达国家推广应用也存在着一定困难。喷雾干燥半干法烟气脱硫一次投资及运行费用与湿法比较有所降低，但旋转雾化喷头等关键设备技术要求高，灰浆系统比较复杂，且增加了除尘器的负担，并影响了灰的综合利用，实际运行成本仍然较高。与上述两种脱硫方法相比，在燃煤中掺用工业废渣制成的固硫剂的干法烟气脱硫技术具有一次投资少，运行成本低，系统简单，操作容易等优点，这种以废治废、循环经济的技术在国内外被认为有广阔发展前景的脱硫技术。
国内外对燃煤污染的治理，效果均不理想，单项治理技术易形成二次污染，运行费用高，投资难以回收，更难创造新效益。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺点，提供一种燃煤复合固硫剂。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的燃煤复合固硫剂，由下述重量配比的原料制成：
CaO 40～70重量份 SiO2 5～10重量份
Al2O3 5～15重量份 Fe2O3 3～5重量份
BaS 0.5～1重量份 BaCO3 0.5～1重量份
Zn 0.1～1.5重量份 Cu 0.02～0.05重量份
As 0.05～0.1重量份 Pb 0.01～0.05重量份
CaF2 1～5重量份 MgO 0.05～0.2重量份
TiO2 0.5～1.0重量份 K2O 0.5～1.0重量份
Na2O 0.1～1.0重量份 Ag 0.04～0.06重量份。
本发明的燃煤复合固硫剂优选由下述重量配比的原料制成：
CaO 50～60重量份 SiO2 6～8重量份
Al2O3 8～12重量份 Fe2O3 4～5重量份
BaS 0.6～1重量份 BaCO3 0.5～1重量份
Zn 0.1～1.0重量份 Cu 0.02～0.05重量份
As 0.05～0.1重量份 Pb 0.01～0.05重量份
CaF2 2～3重量份 MgO 0.05～0.2重量份
TiO2 0.5～1.0重量份 K2O 0.5～1.0重量份
Na2O 0.1～0.8重量份 Ag 0.04～0.06重量份。
本发明的燃煤复合固硫剂最好由下述重量配比的原料制成：
CaO 50重量份 SiO2 5重量份
Al2O3 12重量份 Fe2O3 3重量份
BaS 0.6重量份 BaCO3 0.6重量份
Zn 0.5重量份 Cu 0.04重量份
As 0.08重量份 Pb 0.04重量份
CaF2 3重量份 MgO 0.15重量份
TiO2 0.5重量份 K2O 0.6重量份
Na2O 0.1重量份 Ag 0.06重量份。
本发明的固硫剂脱硫及灰渣改性原理如下：在电站锅炉燃煤中加入适量的固硫剂，煤与脱硫剂在进入炉膛前要保证充分混合，当其混合物进入炉膛燃烧后，煤燃烧过程中产生的SO2及SO3开始和脱硫剂中的化学物质进行固相反应，其反应主要分为四个区域和时段：第一个区域是煤与脱硫剂中较大的颗粒混合物在硫化床上的反应，其反应温度控制在850℃至950℃之间，主要生成物控制为CaSO4，由于在其表面同时生成了一种由微量元素构成的矿化物，可以有效防止其热解；第二区域是在浓相区以及物料循环区的反应，其反应温度控制在950℃至1000℃之间，其反应物的颗粒多为毫米级，生成物主要是CaSO4和硫铝酸钙的混合物；第三个区域是在稀相区域的反应，反应颗粒主要为微米级及以下，反应温度在980℃至1200℃之间，(在煤粉炉中使用时，炉膛燃烧最高温度可达到1400℃左右，其生成物中主要有不易分解的含钡硫铝酸盐，可以高温脱硫)其生成物主要是硫铝酸钙、铁铝酸钙、硅酸三钙、硅酸四钙等矿物；第四个区域是炉膛出口到烟道出口，反应颗粒均为可被除尘器收集的粉煤灰颗粒，反应温度由一千多度将为一百多度，期间没有完全反应、残余的SO2和SO3由于烟气中的自然湿度而活性增大，再与脱硫剂中未充分反应的CaO反应，生成CaSO3和CaSO4，通过以上四个区域和时段的反应，烟气中的SO2基本上被完全除去，期间的生成物有利于综合利用，脱硫的同时完成了对灰渣的改性。
本发明以燃煤锅炉为载体，燃煤加固硫剂通过均匀混合后进入炉内，通过固相反应，实现了高温下的固相反应最佳工艺条件，既完成了固硫，使大部分煤灰形成改性灰，利用了再生资源，减少了矿山地开采，又利用形成改性灰的放热反应的再生能源，强化了燃烧，降低了残碳和CO，实现了节煤，完全不影响供热发电，上述功能在炉内一起完成。
本发明的有益效果具体体现在以下几个方面：
(1)减少SO2的排放，减少了大气污染，也减少了酸雨的形成条件。
(2)由于将粉煤灰、渣转化为了改性灰，可以实现灰的综合利用，发展循环经济。
(3)粉煤灰、渣转的综合利用，可以减少灰渣堆场的堆放量，减少了灰渣的飞扬，减少了扬尘污染。
(4)本发明的固硫剂可以采用电石渣、赤泥、锌渣、等工业废料作为主要成分，不但降低了生产成本，同时也减少了其他废渣对生态环境的污染。
(5)节煤，减少能源的消耗。当本发明的固硫剂参加燃烧时，逐步分解成多种氧化剂和催化剂，促进煤中碳粒的燃尽，同时由于形成矿相的反应为放热反应，不但不多耗热，而且可降低残碳和CO，因此可提高锅炉效率1.5％，节煤5％左右。
(6)燃烧过程中加入本发明的固硫剂，由于生成的温度和工艺条件完全可控，并使得生成物的温度低于灰的熔点温度，从而可以有效防止锅炉结焦。
(7)设备投资是其他工艺脱硫投资的三分之一左右，可大大降低脱硫成本。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明作详细说明，但并不以任何方式限制本发明。
实施例1
燃煤复合固硫剂由下述重量配比的原料制成：
CaO 40重量份 SiO2 6重量份
Al2O3 15重量份 Fe2O3 4重量份
BaS 0.5重量份 BaCO3 0.5重量份
Zn 0.1重量份 Cu 0.05重量份
As 0.1重量份 Pb 0.05重量份
CaF2 2重量份 MgO 0.2重量份
TiO2 0.6重量份 K2O 0.5重量份
Na2O 0.5重量份 Ag 0.04重量份。
将上述配料粉碎、过100目筛后混合均匀即得成品固硫剂。
实施例2
燃煤复合固硫剂由下述重量配比的原料制成：
CaO 50重量份 SiO2 5重量份
Al2O3 12重量份 Fe2O3 3重量份
BaS 0.6重量份 BaCO3 0.6重量份
Zn 0.5重量份 Cu 0.04重量份
As 0.08重量份 Pb 0.04重量份
CaF2 3重量份 MgO 0.15重量份
TiO2 0.5重量份 K2O 0.6重量份
Na2O 0.1重量份 Ag 0.06重量份。
将上述配料粉碎、过100目筛后混合均匀即得成品固硫剂。
实施例3
燃煤复合固硫剂由下述重量配比的原料制成：
CaO 60重量份 SiO2 8重量份
Al2O3 10重量份 Fe2O3 3.5重量份
BaS 0.7重量份 BaCO3 0.8重量份
Zn 1.2重量份 Cu 0.03重量份
As 0.06重量份 Pb 0.03重量份
CaF2 5重量份 MgO 0.1重量份
TiO2 0.8重量份 K2O 0.7重量份
Na2O 0.13重量份 Ag 0.04重量份。
将上述配料粉碎、过100目筛后混合均匀即得成品固硫剂。
实施例4
燃煤复合固硫剂由下述重量配比的原料制成：
CaO 70重量份 SiO2 9重量份
Al2O3 8重量份 Fe2O3 4.5重量份
BaS 0.8重量份 BaCO3 0.9重量份
Zn 1.0重量份 Cu 0.02重量份
As 0.07重量份 Pb 0.02重量份
CaF2 4.0重量份 MgO 0.05重量份
TiO2 0.9重量份 K2O 0.8重量份
Na2O 0.8重量份 Ag 0.05重量份。
将上述配料粉碎、过100目筛后混合均匀即得成品固硫剂。
实施例5
燃煤复合固硫剂由下述重量配比的原料制成：
CaO 55重量份 SiO2 10重量份
Al2O3 5重量份 Fe2O3 5重量份
BaS 1.0重量份 BaCO3 1.0重量份
Zn 1.5重量份 Cu 0.03重量份
As 0.05重量份 Pb 0.01重量份
CaF2 1.0重量份 MgO 0.08重量份
TiO2 1.0重量份 K2O 1.0重量份
Na2O 1.0重量份 Ag 0.05重量份。
将上述配料粉碎、过100目筛后混合均匀即得成品固硫剂。