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CN1816610B - 减少污物排放的粉煤燃烧方法 - Google Patents

减少污物排放的粉煤燃烧方法 Download PDF

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CN1816610B
CN1816610B CN200480018727.7A CN200480018727A CN1816610B CN 1816610 B CN1816610 B CN 1816610B CN 200480018727 A CN200480018727 A CN 200480018727A CN 1816610 B CN1816610 B CN 1816610B
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Abstract

燃料组合物包含(a)粉煤；和(b)含氧源，所述含氧源选自甘油、甘油衍生物、丙二醇、丙二醇衍生物、乙二醇、乙二醇衍生物、脂肪酸烷基酯、脂肪醇以及它们的混合物。减少由产热装置中粉煤燃烧所产生的NOx排放物的方法，其中该方法包括以下步骤：(a)将粉煤引入产热装置的燃烧室；并且(b)将粉煤与含氧源共燃烧，所述含氧源选自甘油、甘油衍生物、丙二醇、丙二醇衍生物、乙二醇、乙二醇衍生物、脂肪酸烷基酯、脂肪醇以及它们的混合物，其中含氧源燃烧所产生的热按热输入计占共燃烧产生总热的至少2.5％。

Description

减少污物排放的粉煤燃烧方法
发明领域
本发明涉及用于产生热和能量的燃烧煤的方法，该方法导致氮氧化物(NOx)的排放减少，该方法由共燃烧的粉煤与有效量的含氧有机化合物组成(优选在锅炉或燃炉系统中)。
发明背景
工业化社会的需求及其发展需要消耗燃料以产生能量，这种需求趋于危害空气质量。在锅炉系统和燃炉中燃烧以产生热和能量的现有燃料包括馏出燃料油、残渣(6号)燃料油、馏出燃料油与残渣燃料油的共混物以及煤。许多现有能源，尤其是化石燃料如石油和煤，在燃烧时释放大量的污染物质，比如氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、一氧化碳(CO)和颗粒物质(PM)。这些污染物质导致呼吸道疾病和其他人体疾病。这些污染物质也经由酸雨、地面臭氧和温室气体毒害环境。
由于花费最少并且现储量相对丰富，煤在多数情况下是优选的燃料。然而不幸的是，煤的燃烧产生大量有害的污染物质，例如二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳和颗粒。除煤之外的燃料常对空气质量影响较小，但趋于更昂贵或比较短缺。
许多国家颁布了环境立法，比如美国的净化大气法(Clean AirAct)，以控制排入大气中的多种化学物的量，努力保护人类健康和环境。在当地或地方水平上，工业典型地由国家的或地方的环保机构管理，这些部门就特定源排放的空气污染物的量规定限度。
由于能量的需求增长，提供这些能量而不加剧这些健康和环境问题所涉及的压力、冲突和成本变得日益艰难。
最近几年中，人们做了许多工作来寻找减少NOx和SOx以及其他污染物质从煤燃烧中排出的方法。减少NOx排放的最普通方法是使用选择性催化还原(SCR)技术。然而，这个方法需要昂贵的催化体系构造，以处理来自燃烧过程的废气。这种方法对于小的烧煤炉或锅炉可能不具备高性价比。
另一种方法是使用分段燃烧来减少NOx，其中燃炉里存在不止一个互不相同的燃烧区域。虽然这项技术适用于新燃炉的构造，但对于改造现有燃炉而言并不容易或便宜。
而另一种方法是在燃烧过程中使用添加剂以影响燃烧条件下的转化，从而减少排放。在一种方法中，将钙化合物比如CaO、CaCO3、CaF等加入燃烧区域，以实现NOx和SOx排放的减少。然而，这项技术和类似技术导致产生炉渣处理问题。
减少NOx排放(靠近烟囱出口)的另一种方法是在燃炉或锅炉中组合使用另一种燃料(比如燃料油)与煤，此种燃料每加热单位值排放的NOx较少。这样的组合可减少总NOx排放，同时提供相同或相似的总加热值。尽管这种方法常使得燃煤设备符合空气质量规章，但它只是用较贵但NOx排放较少的燃料取代了煤。燃料油实际上不会减少煤本身的排放，而是减少加热体系本身的排放。
简而言之，虽然以前尝试了解决与化石燃料(尤其是煤)燃烧有关的排放问题，但仍持续需要研发改善NOx排放的燃煤方法，这些方法可以高性价比改造现有的产热装置，比如燃炉和锅炉。
发明概述
已令人惊讶地发现，当将粉煤和有效量含氧物的组合作为燃料燃烧以产生热时，其从产热装置中提供的NOx排放减少将大于取代效果。
因此，本发明涉及当燃烧时提供NOx排放减少的燃料组合物，其中该组合物包含：
粉煤；和
b)选自下列物质的含氧物：甘油、甘油衍生物、丙二醇、丙二醇衍生物、乙二醇、乙二醇衍生物、脂肪酸烷基酯、脂肪醇以及它们的混合物。
本发明还涉及减少产热装置中粉煤燃烧所产生的NOx排放的方法，其中所述方法包括以下步骤：
a)将粉煤引入产热装置的燃烧室中；和
将粉煤与选自下列物质的含氧源共燃烧：甘油、甘油衍生物、丙二醇、丙二醇衍生物、乙二醇、乙二醇衍生物、脂肪酸烷基酯、脂肪醇以及它们的混合物；
其中含氧源燃烧所产生的热按热输入计占共燃烧产生总热的至少2.5％。
发明详述
尽管本说明书以由特别指出并清楚地要求保护本发明的权利要求书作出结论，但据信通过以下说明可更好地理解本发明。
除非另外指明，本文使用的所有百分比和比率均以总组合物的重量计，并且所有测量均在25℃进行。
所有引用的参考文献均全文引入本文以供参考。
本发明的组合物和方法可包括、由或基本上由本发明的组分以及本文所述的其他成分组成。本文所用的“基本上由...组成”是指组合物或组分可包括附加成分，只要所述附加成分不会在本质上改变本发明要求保护的组合物或方法的基本和新的特性。
除非另外指明，所有的百分比、份数和比率均以本发明组合物的总重量计。除非另外指明，当它们与所列的成分有关时，所有这类重量均基于活性物质的含量，因此不包括可能包含在市售原料中的载体或副产物。
现已发现，粉煤与所选的含氧源在燃烧区域中的共燃烧可用于减少通常与煤燃烧有关的NOx排放。
不受理论的限制，据信含氧物与燃煤协合反应导致NOx排放的减少，其中NOx是由煤结构中的氮所产生的。粉煤非受控燃烧所排放的NOx大约80％来源于和燃料结合的氮。不受理论的限制，据信煤与含氧物的共燃烧可用于降低与燃料结合的氮向NOx的转化。据信含氧燃料比煤更快热解，从而消耗氧并且在燃烧源周围产生局部的富含燃料区域。在这个富含燃料区域中，据推测从煤中释放出含氮分子，并且在没有过剩氧的情况下，这些氮化合物被还原为N2。
依照本发明，当粉煤与所选的含氧源共燃烧时，就实现了NOx和颗粒排放的减少。
本文减少NOx的燃料组合物和方法也可包括许多种其他成分/步骤。本发明的组合物和方法将在下文中详细描述。
A)粉煤
本文所用的“粉煤”是指褐煤、无烟煤和/或生煤，它们或者已经足够小，或者已经受过机械粒度减小，使得所得的“粉”物质可以经空气流化通过管道送入燃炉或锅炉的燃烧室中。
优选地，可用于本发明的粉煤至少50％在200目(74微米)以下，更优选地，可用于本发明的煤至少60％在200目以下，并且甚至更优选地，至少70％在200目以下。
B)含氧源
本发明的燃料组合物包含含氧源。本文所用的“含氧源”是指主要由氢、碳和氧原子组成的有机化合物。可用于本发明的含氧源包括甘油和/或甘油衍生物、丙二醇、丙二醇衍生物、乙二醇、乙二醇衍生物、天然脂肪和油的甲基酯(生物柴油)、天然脂肪和油的脂肪醇以及它们的混合物。
天然脂肪和油自身和/或衍生自这些脂肪和油的脂肪酸可作为第二含氧源任选加入到一种或多种含氧源中。
依照本发明，当粉煤结合有效量的含氧源在比如燃炉或锅炉的燃烧室中共燃烧时，可实现NOx排放的减少。优选地，含氧源物质与粉煤共燃烧，使得按热输入量计含氧源物质占所产生热输出量的约2.5％至约40％。更优选地，按热输入量计含氧源物质占所产生热输出量的约10％至约20％。可通过在粉碎之前、期间和/或之后将含氧源与煤共混，或可经不同的喷嘴注入到燃烧区域中，来产生共燃烧。
1.甘油和/或甘油衍生物
本发明的含氧源可选自甘油和/或甘油衍生物。本文所用术语“甘油”或“丙三醇”可交替使用，并且是指1，2，3-三羟基丙烷或1，2，3-丙三醇。甘油典型地作为生产皂、脂肪酸、脂肪醇和烷基酯的副产物产生。得自这些来源的甘油通常被称为“天然甘油”。天然甘油的另一个可能来源是由葡萄糖、山梨醇或其他糖氢化或酶转化为甘油和其他多元醇。而天然甘油的另一个来源是从乙醇发酵的废品再生而得来。“合成”甘油产自丙烯，典型地通过烯丙基氯化物转化为环氧氯丙烷的过程而得，如Dow Chemical所实现的。本文可使用得自任何来源或来源组合的甘油。
可用于本文的优选甘油衍生物包括醚，其中1个至3个甘油羟基被醚化。可使用多种烯烃来醚化甘油。本文所用的“烯烃”是指C2-C10不饱和的直链的、支链或环状的烃。可用于本发明的烯烃实施例包括乙烯、丙烯、丁烯、异丁烯、戊烯、环戊烯、异戊烯、己烷、环己烯、3-甲基戊烯、2，2-二甲基丁烯、2，3-二甲基丁烯、1-庚烯、2-庚烯、3-庚烯、1-辛烯、2-辛烯、3-辛烯、4-辛烯、1-壬烯、2-壬烯、3-壬烯、4-壬烯、1-癸烯、2-癸烯、3-癸烯、4-癸烯、5-癸烯，等等。由于成本较低，C2-C6烯烃是优选的。可使用烯烃混合物，例如在甘油与未精制形式的烯烃混合物反应的情况下。
用于醚化甘油的方法可在美国专利5,476,971中找到。
可用于本发明的另一种甘油衍生物是甘油与丙酮的反应产物，具有化学式2，2-二甲基-1，3-二氧戊环-4-甲醇，一般称为1，2-O-异亚丙基甘油。
优选地，本发明的甘油衍生物选自二叔丁基甘油醚、三叔丁基甘油醚、1，2-O-异亚丙基甘油或它们的混合物。更优选地，甘油衍生物为二叔丁基甘油醚和三叔丁基甘油醚的混合物，其中大概包含80％二叔丁基甘油和20％三叔丁基甘油。
甘油醚的制备
制造甘油醚的过程是本领域普通技术人员已知的。典型的催化剂包括有机酸催化剂比如对甲苯磺酸、酸性离子交换树脂如Amberlyst15或称为沸石催化剂的结晶金属硅酸盐类催化剂。催化剂含量应该在多元醇0.1％和5％重量之间的范围内变化。典型的反应温度范围为约50℃至约200℃，优选约50℃至约150℃，并且更优选约50℃至约100℃。典型的反应压力范围为约275.8kPa(40psig)至约6.9Mpa(1000psig)，优选约275.8kPa(40psig)至约206.8kPa(300psig)，并且更优选约344.7kPa(50psig)至约1.03Mpa(150psig)。典型的烯烃：多元醇摩尔比范围为约1∶1至约5∶1，优选约2∶1至约3∶1。典型的反应时间为约2至约24小时，优选约2至约10小时，并且更优选约2至约6小时。依照该合成方法进行的反应进行至转化了约95％的多元醇。单醚、二醚和三醚的分离，可通过适当的步骤如液-液萃取来完成。
2.丙二醇和衍生物
本发明的含氧源可选自丙二醇或其衍生物。可用于本发明的丙二醇衍生物包括双丙甘醇和聚丙二醇，它们的分子量为约200至约1,000，例如，聚丙二醇400。本文其他的丙二醇衍生物包括：二元醇醚如一、二、三丙二醇丁基醚；一、二、三丙二醇甲基醚；一、二、三丙二醇叔丁基醚；一、二、三丙二醇乙基醚；一、二、三丙二醇丙基醚；一、二、三丙二醇戊基醚；一、二、三丙二醇己基醚；和一、二、三丙二醇丙酸酯。
3.乙二醇衍生物
本发明的含氧源可选自乙二醇及其衍生物。可用于本发明的乙二醇衍生物包括二乙二醇和聚乙二醇，它们的分子量为约200至约1,000，例如，聚乙二醇400。本文其他的乙二醇衍生物包括：乙二醇醚如乙二醇单丁基醚(丁基纤维素溶剂)；二乙二醇单丁基醚(丁基卡必醇)；三乙二醇单丁基醚；四乙二醇单丁基醚；乙二醇己基醚；二乙二醇己基醚；乙二醇乙基醚；乙二醇甲基醚；乙二醇丙基醚；乙二醇戊基醚；二乙二醇甲基醚；二乙二醇乙基醚；二乙二醇丙基醚；二乙二醇戊基醚；三乙二醇甲基醚；三乙二醇甲基醚；三乙二醇丙基醚；三乙二醇戊基醚；三乙二醇己基醚；以及乙二醇乙酸酯。
4.脂肪酸烷基酯(生物柴油)
本发明的含氧源可选自脂肪酸烷基酯，一般也称为“生物柴油”燃料。本文的术语“烷基”是指C1-C10饱和的直链、支链或环状的烃，并且包括甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、环戊基、异戊基、新戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基以及它们的组合。
衍生自动物和植物的多种油和脂肪，可用作上述脂肪酸烷基酯的来源。可用于本发明的油和脂肪的实施例包括牛肉牛油、椰子油、玉米油、棉籽油、猪油、橄榄油、棕榈油、棕榈仁油、花生油、大豆油、亚麻籽油、桐油、向日葵油、红花油、低芥酸菜子油、油菜籽油、芝
油、巴西棕榈油、紫苏油、奥蒂油、鱼油、鲱油、蓖麻油、乌桕油、麻风油、雪茄种子油、微藻油、细菌油和真菌油。虽然多种油或油的混合物可用作本发明中脂肪酸烷基酯的来源，但尤其适用的是大豆油、低芥酸菜子油、油菜籽油、向日葵油和回收(废)烹饪油或油脂。
优选地，本文所用的脂肪酸烷基酯选自大豆油、黄油、油菜籽油以及它们的混合物的甲基酯。
5.脂肪醇
本发明的含氧源可选自油和/或脂肪的脂肪醇。衍生自动物和植物的多种油和脂肪可用作上述脂肪醇的来源。可用于本发明的油和脂肪的实施例包括牛肉牛油、椰子油、玉米油、棉籽油、猪油、橄榄油、棕榈油、棕榈仁油、花生油、大豆油、亚麻籽油、桐油、向日葵油、红花油、低芥酸菜子油、油菜籽油、芝油、巴西棕榈油、紫苏油、奥蒂油、鱼油、鲱油、蓖麻油、乌桕油、麻风油、雪茄种子油、微藻油、细菌油和真菌油。虽然多种油或油的混合物可用作本发明脂肪醇的来源，但尤其适用的是椰子、棕榈仁、棕榈、牛油以及它们的混合物。
任选第二含氧物
除了本文所用的含氧物之外，含氧的其他油或油基添加剂如脂肪酸釜残还可以作为第二含氧物被包括在本文共燃烧中。上述物质可进一步减少NOx排放。
可使用衍生自动物和植物的多种油和脂肪。可用于本发明的油和脂肪的实施例包括牛肉牛油、椰子油、玉米油、棉籽油、猪油、橄榄油、棕榈油、棕榈仁油、花生油、大豆油、亚麻籽油、桐油、向日葵油、红花油、低芥酸菜子油、油菜籽油、芝油、巴西棕榈油、紫苏油、奥蒂油、鱼油、鲱油、蓖麻油、乌桕油、麻风油、雪茄种子油、微藻油、细菌油和真菌油。衍生自任何这些油和/或脂肪或它们的组合的脂肪酸，可作为第二含氧物用于本文。虽然多种油或油的混合物可用作本发明脂肪酸的来源，但尤其适用的是大豆油、牛油、回收(废)烹饪油或油脂。
C)产热装置
本文所用的“产热装置”是指煤在其中燃烧以产生热能的燃烧装置。产生的热能其后可被用于加热水或产生蒸气，如在锅炉或燃炉中。合适的产热装置包括粉煤在其中燃烧的燃炉和锅炉。该热可被用来产生用于推动发电涡轮的蒸气，或提供热以操纵制造过程，或为建筑物供热。
可用于本发明方法的锅炉优选包括以下系统中的至少一种，并且可包括例如送风系统、供水和冷却系统、燃烧室、燃料供给装置、烟气冷却室、洗涤器、空气感应通气风扇、烟囱，或这些部件中的任何两个或多个的组合。
优选地，燃烧器是低NOx燃烧器，其中系统已经优化为可能使用粉煤燃料的最低NOx排放。
为了开始燃烧，燃烧器必须有一个可用空气源，该气源一般被称为“主空气流”。优选地，有至少一个补助空气流被注入到燃烧器空气的下曳气流中。上述补助空气流可为二次和/或三次空气流。这些补助空气流可包括二次空气、欠火空气、帘空气或它们的混合物。在优选的燃烧器/空气装置中，主空气与煤一起进入燃烧器，随后是二次和三次空气流。优选地，下曳气流中的二次空气位于距燃烧器的距离为距燃气取样点距离的65％处。化学计量的比率为煤完全燃烧所用实际空气/理论空气比率。
在优选的产热装置中，燃烧器空气分配如下：
主空气，24％化学计量的比率(SR)＝0.2
二次空气，25％ SR＝0.22
三次空气，51％ SR＝0.43
燃烧器中的全部空气为SR＝0.85
为了减少腐蚀和/或不可取的副产物沉积，化学计量比率优选为至少约0.8。
D)共燃烧
本发明的方法包括粉煤与含氧源在产热装置中的共燃烧。本文所用的“共燃烧”是指一种过程或方法，通过这种过程或方法将第二燃料(本文为含氧源)注入到产热装置的燃烧室中，为了至少可以稍微同时燃烧，与主要燃料(本文为粉煤)同时和/或在同样的时间注入。这两种燃料优选通过不同的注入装置或系统引入燃烧室。
通过测定由含氧物和煤各自产生的污染物质排放浓度，可将污染物质排放水平维持在或低于管制限度。然后产能者可根据NOx(或其他污染物质)，计算产生所需排放浓度(例如，管制限度内的排放浓度)所需含氧物和燃料的浓度比率，然后燃烧至少那么多的含氧物与粉煤的组合。可基于含氧物的热输入百分比作为组合燃料全部(固定的)热输入的函数，计算含氧物的必要浓度。本文所用术语“共燃烧比率”是指由含氧源燃烧产生的热量占总热量的百分比。优选地，含氧源与煤的共燃烧比率为约2.5％至约50％，优选约10％至约30％。
在优选的产热装置或体系中，含氧源为液态，并且通过双流体喷嘴进料，该喷嘴将预混的燃料/空气喷为雾状。液体进口与煤进口是分开的，但基本上同时注入。
任选方法步骤/改造
为了受益于NOx排放的减少，本发明的方法不需要额外的设备改造或后处理装置，如空气分段输入装置、洗涤器、选择性非催化还原单元或选择性催化还原单元。然而，如果需要这些以进一步减少NOx排放，上述设备改造或后处理装置可以并入本发明的方法。
1)空气分段输入
本发明的方法可任选地包括空气分段输入。本文所用的“空气分段输入”是指将“分段”的燃烧空气沿燃烧区域分段引入的已知方法，该方法与将所有空气在煤进入燃炉的同时引入相反。有几个专利描述了分段燃烧技术，该技术可进一步减少氮氧化物从含氮燃料燃烧中的排放。例如，参见美国专利3,727,562；美国专利4,343,606；以及本文所引用的文献。
2)选择性催化还原单元
选择性催化还原单元为燃烧后NOx控制技术，该技术理论上能够提供超过90％的NOx减少(实际上到今天为止大于50％)。通过将氨和/或尿素注入到燃料气中，然后使燃料气经过反应器中的多层催化剂，可实现NOx的减少。氨和/或尿素与NOx在催化剂的表面上进行反应，形成氮分子和水。
优选地，本发明的方法包括用任选的改造来处理燃料气的进一步的步骤，该改造选自空气分段输入、选择性非催化还原单元、选择性催化还原、洗涤器以及它们的组合。然而，任何已知的与产热装置有关的改造或方法都可加入到本发明的方法中。
实施例
为示范本发明的实施方案，使用以下体系：
燃烧体系-粉煤燃烧测试炉，被称为“L1500”，为额定5MM BTU/hr(1.5MW)炉，设计用于模拟工业燃烧条件。水平加燃料燃烧室的内部尺寸为271×271cm(42×42平方英寸)，并且长40英尺。该壁具有多层结构，以将温度从燃烧侧的约1648℃(3000)降到外壳侧的60℃(140)以下。燃烧室为使用标准件的设计，并且由12个部分制成，每部分都有许多入口和任选冷却面板。这使得燃料气温度分布可以被调节，以更好地模拟工业设备。入口可用于外部观察、燃料和/或空气注入，以及产品取样。
整个燃烧设备包括送风系统、供水系统和冷却系统、L1500燃烧室、燃料供给装置、燃料气冷却室、洗涤器，以及感应通气风扇和烟囱。
L1500中的燃烧器为低NOx设计，具有主空气、二次空气和三次空气输入，这些空气可以根据流速、预热温度和漩涡度(对于二次和三次空气调风器)独立控制。二次空气可在燃炉的下游注入。
煤通过燃烧器的中心注入到燃炉中。煤注入器由内置于7.6cm(3英寸)管内的3.81cm(1.5英寸)管组成。煤通过两管之间的环面给料；3.81cm(1.5英寸)管子担当钝体。
为进行本文的测试，将燃烧器体系进行改造，使得可注入液体燃料。双流体(油+空气)雾化喷嘴通过3.81cm(1.5英寸)钝体管插入到燃烧器中心，使得喷嘴的顶端从3.81cm(1.5英寸)管末端后移大约一英寸。将液体燃料和空气预混，并且通过注入器顶端的六个小孔给料。通过这种设计，液体被充分雾化，并且直接给料进入煤流的中心。
液体燃料从平行连接的两个37.8L(10加仑)压力罐给料。将压缩空气应用到罐上，将液体从罐中推出，经由数字式流量计进入燃烧器。调节空气压力可改变液体流速。
分析系统-可从燃炉中的任何两个位置取样。对于本文的数据，它们可从部分6取样，相应于大约两秒的停留时间，并且对于工业粉煤锅炉是有代表性的。样本也可以在燃炉出口处采集，相应于约5秒的停留时间。采样系统包括用于移除颗粒的过滤器和用于冷凝出水的冷却器。
使用热电公司42C型高级化学微量冷光分析仪测定NO和NO2。
使用Western Bovar 721 AT2分析仪分析SO2。这种分析仪具有0至1000ppm SO2的范围，该范围低于炉中所产生的浓度。因此，将样本用氮气稀释为3∶1，并且校正测定的SO2信号，以给出正确值。
PM10颗粒量度使用TSI 8520型DusTrak气溶胶监测器进行。该仪器使用激光散射来测量小于具体尺寸的颗粒的数目。
基于使用上文所陈述的燃烧体系和分析系统，以下实施例举例说明本发明的实施，但并不限制它的范围：
如从下文的实施例表可以看到，如果实施中的唯一机理是通过加入含氧物达到稀释煤所排放的NOx，预期排放将随共燃烧比率的增加而线性减少。上述关系可由SO2排放速率举例说明。因为含氧物不含硫，当含硫煤被无硫含氧物取代时，SO2排放数据显示了对所排放SO2的直接线性响应。然而，NOx和PM10速率显示非常不同并且异常的响应。当含氧物的共燃烧比率增加时，出乎意料不成比例地出现了NOx和PM10排放的较大减少。
按热输入计，共燃烧比率优选为20％的含氧物，可导致NOx减少63.4％，并且PM10减少95.1％。
实施例1
煤与含氧物
主要燃料：         Illinois #5煤
含氧物：           80％二叔丁基和20％三叔丁基甘油醚的混
                   合物
总热量输入：       4百万BTU/hr
燃烧器条件：
一次空气           24％的燃烧器空气，SR＝0.20
二次空气           25％的燃烧器空气，SR＝0.22
三次空气           51％的燃烧器空气，SR＝0.43
全部空气输入       SR＝0.85
二次空气：         SR＝0.30
全部空气：         SR＝1.15
共燃烧比率(热％)   2.5，5，10，15，20，30，40
实施例1所得的排放：
  共燃烧的含氧物(由热输入％表示)   NOx排放Lb/MM BTU   NOx减少％   SO<sub>2</sub>排放Lb./MM BTU   SO<sub>2</sub>减少％
  0％   0.631   0.0％   5.28   0.0％
  2.5％   0.567   10.1％   5.00   5.3％
  5％   0.550   12.9％   4.88   7.4％
  10％   0.414   34.4％   4.75   10.0％
  15％   0.358   43.3％   4.50   14.7％
  20％   0.231   63.4   3.74   29.1％
  30％   0.197   68.7％   3.50   33.7％
  40％   0.190   69.8％   2.99   43.3％
  共燃烧的含氧物(由热输入％表示)   PM10排放微克/m3   PM 10减少％
  0％   75619   0.0％
  2.5％   74918   0.9％
  5％   76825   -1.6％
  10％   54449   28％
  15％   16298   78.4％
  共燃烧的含氧物(由热输入％表示)   PM10排放微克/m3   PM 10减少％
  20％   3708   95.1％
  30％   32682   56.8％
  40％   41622   45.0
实施例2
含氧物和煤
主要燃料：         Illinois #5煤
含氧物：           大豆甲基酯
总热量输入：       4百BTU/hr
燃烧器条件：
一次空气           24％的燃烧器空气，SR＝0.20
二次空气           25％的燃烧器空气，SR＝0.22
三次空气           51％的燃烧器空气，SR＝0.43
全部空气输入       SR＝0.85
二次空气：         SR＝0.30
全部空气：         SR＝1.15
共燃烧比率(热％)   2.5，5，10，15，20，30，40，50
实施例2所得的排放：
 共燃烧的含氧物(由热输入％表示)   NOx排放Lb/MM BTU   NOx减少％   SO<sub>2</sub>排放Lb./MM BTU   SO<sub>2</sub>减少％
 0％   0.452   0.0   6.10   0.0
 2.5％   0.385   14.7   5.65   7.4
 5％   0.364   19.3   5.47   10.3
 10％   0.349   22.8   5.50   9.7
 15％   0.344   23.7   5.32   12.7
 20％   0.292   35.3   5.19   14.9
 共燃烧的含氧物(由热输入％表示)   NOx排放Lb/MM BTU   NOx减少％   SO<sub>2</sub>排放Lb./MM BTU   SO<sub>2</sub>减少％
 30％   0.312   30.9   4.26   30.1
 40％   0.207   54.1   3.70   39.2
 50％   0.175   61.2   3.12   48.9
 共燃烧的含氧物(由热输入％表示)   PM10排放微克/m<sup>3</sup>   PM 10减少％
 0％   37217   0.0
 2.5％   43451   -16.8
 5％   17068   54.1
 10％   22734   38.9
 15％   17509   53.0
 20％   11279   69.7
 30％   11004   70.4
 40％   5021   86.5
 50％   3014   91.9
尽管说明和描述了本发明的具体实施方案，但对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和保护范围的情况下可作出许多其他的变化和修改。因此，有意识地在附加的权利要求书中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (17)

1.一种燃烧时减少NOx排放的燃料组合物，所述组合物包含：
a)粉煤；和
b)含氧物，所述含氧物选自甘油衍生物，该甘油衍生物选自甘油醚，其中1至3个甘油羟基被醚化；且
其中所述组合物在产热装置中的共燃烧产生热输入，并且其中2.5％至40％的热输入由所述含氧物的燃烧产生。
2.如权利要求1所述的燃料组合物，其中所述热输入的10％至20％由所述含氧物的燃烧产生。
3.如权利要求1所述的燃料组合物，其中所述燃料组合物还包含第二含氧物，所述第二含氧物选自脂肪、脂肪酸以及它们的混合物。
4.如权利要求1所述的燃料组合物，其中所述燃料组合物还包含第二含氧物，所述第二含氧物为含氧的油。
5.如权利要求1所述的燃料组合物，其中所述甘油衍生物选自二叔丁基甘油醚、三叔丁基甘油醚、异亚丙基甘油以及它们的混合物。
6.一种减少由产热装置中粉煤燃烧所产生的NOx排放的方法，其中所述方法包括以下步骤：
a)将粉煤引入到所述产热装置的燃烧室中；和
b)将所述粉煤与含氧源共燃烧，所述含氧源选自甘油衍生物，该甘油衍生物选自甘油醚，其中1至3个甘油羟基被醚化；
其中所述含氧源燃烧产生的热按热输入计占所述共燃烧产生总热的2.5％至40％。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述甘油衍生物选自二叔丁基甘油醚、三叔丁基甘油醚、异亚丙基甘油以及它们的混合物。
8.如权利要求6所述的方法，其中所述产热装置为燃煤锅炉。
9.如权利要求6所述的方法，其中所述产热装置为燃煤燃炉。
10.如权利要求6所述的方法，其中所述粉煤和所述含氧源通过不同的注入装置被引入所述燃烧室中。
11.如权利要求6所述的方法，其中所述粉煤和所述含氧源同时燃烧。
12.如权利要求8所述的方法，其中所述锅炉包括送风系统、燃气冷却室和烟囱。
13.如权利要求8所述的方法，其中所述锅炉包括与所述燃烧室
同位的低NOx燃烧器，并且还包括在燃烧器空气下游燃烧的空气，
所述空气选自二次空气流、三次空气流以及它们的混合物。
14.如权利要求6所述的方法，其中所述含氧源的燃烧产生的热按热输入计占所述共燃烧产生总热的2.5％至40％。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述含氧源为二叔丁基甘油醚和三叔丁基甘油醚的混合物。
16.如权利要求6所述的方法，其中所述组合物还包含第二含氧源，所述第二含氧源选自脂肪、脂肪酸以及它们的混合物。
17.如权利要求6所述的方法，其中所述燃料组合物还包含第二含氧物，所述第二含氧物为含氧的油。
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