一種燃料濃縮法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種降低碳氨燃料燃燒產(chǎn)生的氮氧化物（NOy)的排放量的方法，尤其 設(shè)及一種能降低NOy排放量并且產(chǎn)生燒失量改善、含碳量較低的煤灰副產(chǎn)品的化石燃料的 改進燃燒法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，工業(yè)加工單位，特別是燃煤發(fā)電廠，造成的空氣污染受到了越來越多的關(guān) 注。
[0003] 《大型燃燒廠指令》化CPD)是要求歐盟成員國限制包括化石燃料發(fā)電站在內(nèi)的一 些燃燒廠的排放量的歐盟指令。該指令規(guī)定了二氧化硫和氮氧化物的排放限值。在歐洲， 將通過關(guān)閉許多傳統(tǒng)燃煤發(fā)電廠來執(zhí)行LCPD。氮、碳和硫的有毒氧化物正在對氣候、環(huán)境和 人類健康造成根本的損害。
[0004] 特別是，人們已經(jīng)對找到減少或?qū)⑴欧帕繙p至最低的系統(tǒng)產(chǎn)生相當大的興趣，并 且已經(jīng)為運類系統(tǒng)開發(fā)出一些催化劑和添加劑。
[0005] 該問題的解決方案包括給燃煤發(fā)電廠安裝低NOx燃燒器。在減少NOx和S化排放 量的同時，運些燃燒器也導致了燃燒效率的損失，進而會導致煤灰中未燃盡碳的含量較高 (通常為20 %的碳），從而使煤灰成為不想要的廢產(chǎn)品。
[0006] 美國、印度、中國和澳大利亞是主要的粉煤灰制造國。2009年，單美國就產(chǎn)生了 5720萬噸粉煤灰，其中只有2240萬噸用于混凝± /水泥制造（ht化://minerals,usgs. gov/ds/2005/140/coalcombustio噸roducts.p壯）。粉煤灰主要由娃、侶氧化物及未燃盡碳 和某種結(jié)晶物質(zhì)的玻璃球體構(gòu)成。低NOx燃燒器的引入逐漸提高了粉煤灰的燒失量化01) 值。由于未燃盡碳易于吸收加氣表面活性劑從而降低凍融條件防護，因此它在加氣混凝± 混合料中很重要。同樣，過多的碳會影響填充應用的最佳密度和含水量。粉煤灰要用作水 泥代用品，L0I必須要小于7 %。
[0007] 現(xiàn)已開發(fā)出一些催化劑和燃料添加劑來降低或?qū)Ox和S化排放量減至最低。
[0008] 例如，美國專利US2006/0034743 (Radway)描述了一種旨在降低硫排放量、NOx排 放量及燃煤鍋爐中重金屬沉積物的添加劑。運種添加劑主要含氧化儀及巧、娃、鐵和侶的氧 化物。
[0009] 煤灰是煤燃燒中產(chǎn)生的一種副產(chǎn)品。粉煤灰一般從發(fā)電站的煙畫中收集，底灰則 從爐膛底部排出。英國每年產(chǎn)生超過100萬噸的粉煤灰。
[0010] 全世界燃煤發(fā)電廠產(chǎn)生的大部分煤灰都是通過填埋處理或存放在爐渣場。一些國 家對填埋處理運類廢物實行征稅。由于填埋成本和環(huán)境成本越來越高，煤灰的回收利用近 年來越來越令人擔憂。
[0011] 運種煤灰中很大一部分具有凝硬性，運意味著當與氧化巧結(jié)合時，呈現(xiàn)出膠凝性。 理論上，粉煤灰可用作混凝±混合料娃酸鹽水泥一部分成分的替代品。娃酸鹽水泥的生產(chǎn) 本身就是能源密集型，并且會產(chǎn)生大量的二氧化碳，每噸娃酸鹽水泥產(chǎn)生約一噸的二氧化 碳，因此用其他新的副產(chǎn)品替代運部分成分能顯著減少碳的排放量。
[0012] 但是，煤灰包括很高比例的未燃盡碳，不能作為娃酸鹽水泥的代用品，因為在混合 過程中其容易從混凝上中吸收重要的膠凝化學外加劑，而運會使外加劑無法發(fā)揮其預期用 途。含碳量為7%或小于7%的煤灰可W用作白惱火山灰。
[0013] 可通過處理將粉煤灰的含碳量降低到能夠用作白惱火山灰的水平。運類處理法包 括再燒粉煤灰W降低含碳量；產(chǎn)生低碳分數(shù)的靜電分離法和通過降低碳的吸附性W最小化 含碳量影響的粉煤灰化學處理法。所有運些方法夠需要至少一個附加處理步驟，從而增加 了產(chǎn)生有用副產(chǎn)品而非廢產(chǎn)品的總成本。
[0014] 因此，需要提供一種在降低氮氧化物排放量的同時還能提供優(yōu)質(zhì)煤灰的改進的煤 燃燒法，所述優(yōu)質(zhì)煤灰的含碳量低到使煤灰成為適銷楊銷的副產(chǎn)品而非不是為符合環(huán)境法 規(guī)需要經(jīng)過一定處理的廢產(chǎn)品。另外，需要提供一種在不降低能量輸出的同時能減少燃煤 量（最好增加能量輸出并減少碳排放量）的改進法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的一個方面提供了一種在燃燒或加熱含燃料碳和燃料氮的顆粒碳氨化合 物過程中斷裂碳氨化合物鍵的方法，所述方法包括W下步驟：
[0016] 在燃燒器中加熱顆粒碳氨化合物和燃料改進劑，所述燃料改進劑主要由氧化鐵和 二氧化娃組成，其中，
[0017] 顆粒碳氨化合物和燃料改進劑都具有粒度分布，其中，碳氨化合物在其粒度分布 的第90個百分位的顆粒比燃料改進劑在其粒度分布的第90個百分位的顆粒大，而且，燃料 改進劑在其粒度分布的第10個百分位的顆粒比碳氨化合物顆粒在其粒度分布的第90個百 分位的顆粒小一個數(shù)量級；
[0018] 且其中，燃料改進劑與燃料之比為（顆粒碳氨化合物的）33% (W重量計）。
[0019] 優(yōu)選地，燃料改進劑在第90個百分位的粒度為55μπι或W下，顆粒碳氨化合物在 第90個百分位的粒度為60μm或W上，燃料改進劑在第10個百分位的粒度小于6μm。
[0020] 優(yōu)選地，顆粒碳氨化合物在第100個百分位的粒度為60μm-700μm。
[0021] 優(yōu)選地，燃料改進劑在第90個百分位的粒度小于等于35μm。更優(yōu)選地，燃料改進 劑在第90個百分位的粒度分布為小于等于32μm。再優(yōu)選地，燃料改進劑在第90個百分位 的粒度為小于等于25μm。
[0022] 優(yōu)選地，燃料改進劑顆粒的體積加權(quán)平均粒度為26μπι或W下。更優(yōu)選地，燃料改 進劑的體積加權(quán)平均粒度為17μπι或W下。
[0023] 優(yōu)選地，顆粒碳氨化合物的體積加權(quán)平均粒度為29μm-90μm。
[0024] 優(yōu)選地，燃料改進劑的表面積加權(quán)平均粒度為9 μ m或W下。更優(yōu)選地，燃料改進 劑的表面積加權(quán)平均粒度為6 μπι或W下。 陽0巧]優(yōu)選地，顆粒碳氨化合物的表面積加權(quán)平均粒度為9μm-35μm。
[00%] 優(yōu)選地，顆粒碳氨化合物在第90個百分位的粒度不大于220μm。更優(yōu)選地，顆粒 碳氨化合物在第90個百分位的粒度為不大于180μm。
[0027] 優(yōu)選地，燃料改進劑與燃料之比為（顆粒碳氨化合物的）1% -33% (W重量計）。 更優(yōu)選地，燃料改進劑與燃料之比為（顆粒碳氨化合物的）5% -12% (W重量計）。
[0028] 優(yōu)選地，燃料改進劑替代1% -5 %的顆粒碳氨化合物，運部分燃料改進劑大于等 于被替代的顆粒碳氨化合物的量。更優(yōu)選地，燃料改進劑替代1% -3%的顆粒碳氨化合物。
[0029] 優(yōu)選地，所述碳氨化合物為煤。
[0030] 優(yōu)選地，燃料改進劑由氧化侶和/或氧化巧組成。更優(yōu)選地，燃料改進劑由重量百 分數(shù)達7%的氧化侶和/或重量百分數(shù)達10%的氧化巧組成。再優(yōu)選地，燃料改進劑由重 量百分數(shù)為3% -5. 5 %的氧化侶和/或重量百分數(shù)為2% -7. 5 %的氧化巧組成。
[0031] 優(yōu)選地，所述燃料改進劑由重量百分數(shù)相加為70% -91 %的氧化鐵和二氧化娃組 成。
[0032] 優(yōu)選地，所述燃料改進劑由重量百分數(shù)為41% -52%的氧化鐵組成。
[0033] 優(yōu)選地，所述燃料改進劑由重量百分數(shù)為32% -40%的二氧化娃組成。
[0034] 本發(fā)明的第二個方面提供了一種在燃燒含燃料碳和燃料氮的顆粒碳氨化合物過 程中產(chǎn)生凝硬性粉煤灰的方法，所述方法包括W下步驟：
[0035] 在燃燒或加熱上文定義的顆粒碳氨化合物過程中實施斷裂碳氨化合物鍵的方法； 和
[0036] 從燃燒器回收粉煤灰，其中最多有30%的回收粉煤灰的粒度大于45μm。
[0037] 優(yōu)選地，最多有20%的回收粉煤灰的粒度大于45μm。
[003引優(yōu)選地，至少70% (W重量計）的燃料改進劑由二氧化娃、氧化鐵和氧化侶組成。 更優(yōu)選地，至少75% (W重量計）的燃料改進劑由二氧化娃、氧化鐵、氧化侶和氧化巧組成。
[0039] 優(yōu)選地，凝硬性粉煤灰的燒失量為7%或W下。
[0040] 本發(fā)明的第Ξ個方面提供了一種產(chǎn)生膠凝合成物的方法，包括W下步驟：實施上 文定義的產(chǎn)生凝硬性粉煤灰的方法，將產(chǎn)生的凝硬性粉煤灰與氨氧化巧混合。
[0041] 本發(fā)明的第四個方面提供了一種由娃酸鹽水泥、膠凝合成物和/或凝硬性粉煤灰 組成的復合水泥，采用上文定義的產(chǎn)生膠凝合成物的方法生產(chǎn)所述膠凝合成物，采用上文 定義的產(chǎn)生凝硬性粉煤灰的方法生產(chǎn)所述凝硬性粉煤灰。
[0042] 優(yōu)選地，娃酸鹽水泥與采用上文定義的產(chǎn)生膠凝合成物的方