[發明專利]可實現燃燒中高效脫硫的新型水煤漿的制備方法

在審

• 申請號: 201410633306.0
• 申請日: 2014-11-11
• 公開（公告）號: CN104726152A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 陳夫山;吳海鵬;宋曉明;劉丹鳳
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C10L1/32
• 分類號: C10L1/32
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明從充分利用秸稈資源入手，采用堿處理秸稈，其廢液中含有堿木素以及木素磺酸鹽與硫離子反應生成穩定結構，脫除煤炭燃燒中產生的硫；分離廢液中的殘堿和氧化物與煤中硫反應氧化成穩定的硫酸根離子，起到固硫的作用；并具有一定的熱值，可隨燃煤在爐內共同燃燒。加入CaO后，可在燃燒過程同黑液脫除的硫發生反應，生成CaSO₄，最終隨爐渣排出。從而解決秸稈焚燒帶來的環境污染，又減少了煤炭燃燒所排放的二氧化硫、氮氧化物等，而且廢液得到了綜合利用。

背景技術

在過去幾十年中，農作物秸稈大部分被作為廢棄物焚燒掉，大量的秸稈在焚燒過程中造成了嚴重的空氣污染。為減少環境污染，人們采取了多種技術手段對其進行了綜合利用。農作物秸稈的利用技術主要可以歸納為以下4種:秸稈還田技術、能源化技術、飼料化技術和工業利用技術。隨著工業化進程的加快，能源成本也在不斷提高，秸稈作為一種廣泛存在于人類生產活動中，且易于獲取的生物質資源，因此，其高附加值利用技術主要集中在能源化和工業利用兩個方面。主要方式有：

(1)纖維提取：中冶美利股份有限公司通過對玉米秸稈進行蒸煮實驗，確定了蒸煮工藝實驗曲線，提取出優質的纖維素，在纖維素提取過程中會產生部分廢液，但廢液中含有大量的堿木素以及木素磺酸鹽，回收處理較困難。

(2)秸稈乙醇：相對于以玉米和大豆等糧食為原料的第一代生物燃料來說，以秸稈等植物纖維為原料的纖維素乙醇被稱為第二代生物燃料，利用生物技術將木質纖維素轉化成乙醇，具有重要的社會及經濟意義。利用秸稈來制取燃料乙醇越來越受到重視，但由于秸稈的成分復雜，通常要對秸稈原料進行各種預處理，預處理過程技術不成熟，且廢液無法處理，發酵用纖維素酶價格高，使得生產成本高，難以推廣；

(3)秸稈作能源：雖然農作物秸稈在很久以前就開始作為燃料，但通常是用于炊燒、取暖甚至在農田里焚燒掉，處于低效利用狀態，轉換率僅為10％～20％。直至1973年第一次石油危機時，丹麥才率先研究利用秸稈作為發電燃料，第一家秸稈燃燒發電廠Haslev于1988年投入運行。此后，在西歐建造了大量生物發電廠，其中最大的發電廠是英國的Elyan發電廠，裝機容量為38MW。由此可見，秸稈鍋爐在研究之初即是以高效燃燒利用為目的，以杜絕常規焚燒方式帶來的環境污染。我國作為農業大國，農村人口眾多，生物質資源非常豐富，早在2010年，農作物秸稈資源超過7.2億t/a，其中6.04億t/a可作為能源使用。通過引進、消化國外技術，國內常用的秸稈直燃爐分為：聯合爐排鍋爐、水冷振動爐排鍋爐和循環流化床鍋爐。國內在建和建成項目中，多采用丹麥BWE技術制造的水冷振動爐排式鍋爐和水冷振動爐排爐居多。循環流化床鍋爐在研究院所、設計院、生產廠家的推動下，開始進入生物質發電領域。

脫硫技術包括燃燒前脫硫、燃燒過程中脫硫及燃燒后煙道氣脫硫技術。減少SO₂污染物最經濟的方法是停止燃燒S≥3％的高硫劣質煤，改用低硫優質煤，不僅能大量減少大氣中SO₂污染，取得社會效益，而且同時提高了煤的發熱量，減少運煤量和灰渣處理量而取得經濟效益。

燃燒中脫硫(即爐內脫硫)是在煤粉燃燒的過程中同時投入一定量的脫硫劑，使煤中的硫轉化成硫酸鹽，隨爐渣排出，此法可脫除煤炭中50％～60％的硫。如爐內噴鈣、型煤固硫和利用脫硫添加劑等，典型的技術是循環流化床技術。例如采用循環流化床鍋爐(CFBC)、噴入石灰石脫硫劑的多級燃燒器(LIMB)以及爐內噴鈣與尾部增濕活化(LIFAC)等。隨著CFBC鍋爐容量增大，不僅代替部分小鍋爐，而且逐漸代替電站煤粉爐。

國內外治理、利用造紙廢液的主要方法：堿回收、水煤漿(復合)添加劑、酸析法、生化法、電滲析法、絮凝沉淀氧化法、膜處理技術、水煤漿技術和集成膜技術等。我國造紙工業普遍采用堿法制漿，蒸煮黑液中約有70％的固體物為有機物，其中的木質素是一種富含熱值的生物質，一般木漿黑液大多采用堿回收回收熱量發電或產生蒸汽回用，但投資巨大，而且秸稈制漿堿回收存在堿回收效率低、效益差、硅干擾等問題，使得秸稈制漿已成為過去。

本發明通過秸稈堿性過氧化氫制漿技術、燃燒中脫硫技術以及水煤漿工藝的結合，制備出一種新型的水煤漿，首先實現了秸稈資源的高效利用，又具有高效的脫硫效果，兩方面共同達到了環境保護的效果。新型水煤漿燃燒中脫硫過程中發生的反應：

(1)有機反應

(2)無機反應