[发明专利]降低民用焦炭含氮量的镍基复合添加剂及制法和应用

说明书

一种降低民用焦炭含氮量的镍基复合添加剂的重量份组成为红土镍矿40～60份、碳酸钙20～30份。本发明所原料来源广泛而丰富，价格低廉，直接添加至配合煤中，通过高温干馏制得含有镍基复合添加剂的民用焦炭，其含氮量从原煤的1.22wt%，最后焦中含氮量为0.74wt%，按成焦率70%计算，煤热解过程脱除煤中氮达57.47%。

技术领域

本发明涉及一种降低民用焦炭含氮量的镍基复合添加剂及制备方法和应用。

背景技术

煤炭作为我国的主导能源，其主要的利用方式为燃烧。大量煤炭直接燃烧导致气候变化、碳循环、环境污染和健康危害等诸多问题。由于在小型燃煤锅炉上缺乏有效的烟气除尘、脱硝等装置，烟气直排是我国大气污染的主要排放源之一。我国燃煤锅炉量大面广，大多分布在城市及其周边地区，单台锅炉容量较小，不大于20t/h的中小型燃煤工业锅炉是主流产品。由于安装污染控制系统的经济投入相对较高，锅炉节能工作监督和管理体系尚不完善，燃用煤种与设计煤种差异大，用煤质量不稳定等诸多问题的存在，燃煤锅炉带来的一系列环境问题难以在短时间内得到有效控制。

煤中氮含量一般在0.5％-2％之间，但其在燃烧与气化过程中形成的氮氧化物却给人类的生存环境带来了极大的危害。煤中氮的形态包括六元环吡啶氮(氮苯C₅H₅N)、五元环吡咯氮(氮茂C₄H₅N)以及季氮(C₆H₅NH₂)，其中五元环的吡咯型氮是煤中氮的主要存在形式，约占总量的50-80％，吡啶型氮也是煤中较普遍的含氮形式，其含量为20-40％，季氮多存在于低阶煤中，一般为0-20％。煤中的这些氮化物通过简单洗选并不能有效的脱除，但它们是煤燃烧生成的NO_x中氮的主要来源。

在煤燃烧过程中，主要有三种类型来源生成NO_x，分别为：热力型、快速型和燃料型。热力型NO_x的产生是由于空气中氮气在高温环境下被氧化而生成，在1600℃时热力型NO_x生成量能达到炉内NO_x总量的25-30％，但当温度控制在1350℃以下时，几乎没有热力型NO_x生成。燃料型NO_x是燃料中的氮化合物在燃烧过程中经过一系列的氧化还原反应而生成的，它是燃煤过程中NO_x的主要来源。燃料氮向NO_x转化的过程可分为3个阶段：首先是有机氮化合物随挥发分析出一部分，其次是挥发分中氮化物燃烧，最后是焦炭中有机氮燃烧；在燃煤锅炉中，燃料型NO_x约占生成总量的80％-90％。由于燃料型NO_x是煤中自身氮化合物参与反应后产生，故一般的技术手段难以有效地控制其的产生。因此，如何通过对燃料进行减氮处理，进而从源头上减少燃料中氮化物的总量，是减少NO_x产生需要解决的关键问题。

民用焦炭是以燃料煤(动力煤)为主，并辅以少量焦煤、固硫剂、增碳剂、助燃剂、减氮催化剂等，利用现有焦化厂生产设备，通过高温干馏而得的洁净固体燃料。具有块度适中、强度好、硫氧化物和氮氧化物排放低以及不易结渣等优点，无需后续脱硫、脱硝设施，烟气即可满足环保排放标准；而且易点火、续火能力强、升温速度快、燃烧持续时间长，是各种民用生活炉具理想的燃料。

经检索，降低燃煤制品及民用焦炭氮含量的方法及添加剂未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低民用焦炭氮含量的镍基复合添加剂及制法和应用。