CN101269339A - 高效燃煤催化剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效燃煤催化剂，主要由以下成份按照质量百分含量混合而成：钾盐：20～40％，工业级氯化钠：10～25％，生石灰：15～30％，铝土：9～15％，稀土元素：1～4％，三氧化二铁：0.1～1％，其主要成分为一价及二价碱金属盐、铝土和稀土元素，它具有催化助燃、固硫、改善煤燃烧特性，起到节煤和减少污染物排放的综合作用，适用于各种大型民用或工业用燃煤锅炉。本催化剂使用简单、原料充足、制备工艺简单、价格低廉、性质稳定，对环境无污染，是一种理想的煤炭催化剂，具有明显的社会效益和经济效益。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种燃煤用的催化剂，更具体地说，是涉及一种具有催化助燃、固硫、改善煤燃烧特性，起到节煤和减少污染物排放的综合作用，适用于各种大型民用或工业用燃煤锅炉的高效燃煤催化剂。
背景技术
煤是我国最主要的能源，占总能源消耗量的70％左右。虽然我国的煤炭资源相当丰富，探明储量已超过4000亿吨，占世界第一位，但是从煤质上看，我国的难选煤较多，高灰、高硫煤的比重大，煤中含硫量2％以上的中高硫煤和高硫煤约占总储量的1/3。燃煤所排放的SOX、NOX等有害气体和烟尘，造成了我国城市大气典型的煤烟型污染。中国环保总局发布的统计数据表明，2003年全国废气中二氧化硫排放总量为2158.7万吨。大量的二氧化硫排放，造成大气中二氧化硫浓度过高，酸雨污染非常严重，已严重影响到人民的身体健康，对生态环境破坏严重，对工农业生产造成极大得危害，因此对燃煤排放的有害气体治理已经刻不容缓。
目前国外控制硫化物排放的最有效手段仍是烟气脱硫，但是其投资运行费用过高。在燃烧过程中脱硫，即在燃煤中加入一定的固硫剂，使煤在燃烧过程中产生的硫氧化合物与固硫剂反应，生成硫酸盐或其他含硫化合物而固定在煤灰里。这种方法不需要增加额外的脱硫设备，投资少，比较适合我国现有的技术、经济条件和环保要求。煤燃烧中脱硫技术有流化床燃烧脱硫技术、型煤燃烧脱硫技术、炉内喷钙脱硫技术等。实践表明，在采用石灰石作为固硫剂时，其钙的利用率一般在20％以下，炉内喷钙固硫效率仅为20~40％，如何提高高温固硫效率是人们普遍关注的问题之一。
对于炉温仅800～900℃的流化床锅炉，燃烧添加石灰石的洁净煤能获得80～90％的烟气脱硫效率；而对炉温高达1300～1600℃的电站煤粉炉或炉温高达1200～1400℃的工业链条炉而言，由于固硫产物CaSO4的高温不稳定性导致洁净煤添加剂的脱硫效率十分低下(仅10％～30％)，成为长期以来困扰人们的一大难题，如何形成高温稳定的固硫物相是提高燃煤添加剂脱硫效率的关键所在。
根据文献检索，中华人民共和国国家知识产权局公开了专利申请号为200710050000.2、200610046154.X、200510013262.2的发明专利申请，主要是利用某些金属氧化物、工业废渣、尾矿等作为添加剂，利用其助燃效果，添加到煤中，提高煤的热值。也可以利用工农业的可燃性废弃物，添加到原煤中，以达到节煤的目的。但在工业锅炉的大规模应用中还存在以下问题：
1、原料大多采用工业废渣、石灰石及食盐、硝酸钠等物，添加量大、有效成份含量低。
2、工业废渣及尾矿中一般都含有大量的重金属，还有可能含有放射性物质，易造成新的环境污染。
3、主要的固硫产物CaSO4在高温下极不稳定，导致固硫燃煤添加剂的脱硫效率十分低下。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种使用简单、原料充足、制备工艺简单、价格低廉、性质稳定，本体对环境无污染，具有明显的社会效益和经济效益的高效燃煤催化剂。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：提供一种高效燃煤催化剂，主要由以下成份按照质量百分含量混合而成：钾盐：钾盐：20～40％，工业级氯化钠：10～25％，生石灰：15～30％，铝上：9～15％，稀土元素：1～4％，三氧化二铁：0.1～1％。
本发明所述的高效燃煤催化剂的有益效果是：以工业级氯化钠作为降凝、膨松剂，并具有解焦作用，其中含有的主要成分氯化钠还具有助燃作用；生石灰和铝土相结合作为高温固硫剂；钾盐作为渗碳剂；稀土元素作为助燃催化剂，用以催化燃烧劣质煤。该燃煤催化剂可大幅度提高燃煤热效率；可以使出渣含炭量降低，SOX气体排放量大大减少，对环境危害程度大大降低。原料本身不易燃易爆，对环境无害，生产成本很低，便于推广。经实验表明，采用该燃煤添加剂的锅炉，正平衡率可提高10％以上，反平衡率可提高8％以上，气体不完全燃烧热损失有明显好转，空气过剩系数下降，CO含量降低。由于在使用本品时，将煤的含水量保持在10％左右，水份可以将粉煤末粘结在一起，不容易被气流吹起，所以烟气中的飞灰及粉尘大为减少，除尘器中的飞灰减少了8％。
另外该高效燃煤催化剂可以与任何煤种进行配制：
(1)用于优质煤，添加该催化剂后，可以大大提高热值，而且可以降低有害气体和烟尘排放量。
(2)用于劣质煤，添加该催化剂后，燃烧值可以提高1000千卡/公斤左右。例如：2900～3200千卡/公斤的原煤添加该催化剂后，燃烧值可提高至3700～4100千卡/公斤，热效率提高了25％以上，节省原煤约30％左右，含硫量由1.0％减少至0.7％以下。
(3)用于不合格的一类烟煤(2000～400千卡/公斤)。如煤中掺有大量的煤开石或常年堆积的不能燃烧的废煤，单独燃烧则无法使用，但加入该催化剂后，经合理配制可以实现充分的燃烧，并能提高1000千卡/公斤的产能效果，实现废物利用。
下面结合实施例对本发明所述的高效燃煤催化剂作进一步说明。
具体实施方式
以下本发明所述高效燃煤催化剂的最佳实例，并不因此限定本发明的保护范围。
实施例一，提供一种高效燃煤催化剂，主要由以下成份按照质量百分含量混合而成：钾盐：20～40％，工业级氯化钠：10～25％，生石灰：15～30％，铝土：9～15％，稀土元素：1～4％，三氧化二铁：0.1～1％，将上述成份混均匀，即得此高效燃煤催化剂。
所述钾盐为硝酸盐或碳酸盐。
所述铝土可用铝土矿直接粉碎得到。
所述三氧化二铁可为铝土矿中含有的微量三氧化二铁。
所述稀土元素可为氧化稀土或氯化稀土。
实施例二，提供一种使用所述高效燃煤催化剂的方法，按照质量百分含量取硝酸钾35份、工业级氯化钠25份、生石灰24份、铝土15份，稀土1份，研磨混合均匀，即制得该高效燃煤催化剂，再将该高效燃煤催化剂、优质煤、水按照质量百分比1∶1000∶100的比例混合。
实施例三，提供一种使用所述高效燃煤催化剂的方法，按照质量百分含量取硝酸钾33份、工业级氯化钠25份、生石灰25份、铝土15份，稀土2份，研磨混合均匀，即制得该高效燃煤催化剂，再将该高效燃煤催化剂、优质煤、水按照质量百分比1∶1000∶100的比例混合。
实施例四，提供一种使用所述高效燃煤催化剂的方法，按照质量百分含量取硝酸钾30份、工业级氯化钠23份、生石灰30份、铝土15份，稀土2份，研磨混合均匀，即制得该高效燃煤催化剂，再将该高效燃煤催化剂、优质煤、水按照质量百分比1∶1000∶100的比例混合。
实施例五，提供一种使用所述高效燃煤催化剂的方法，按照质量百分含量取碳酸钾35份、工业级氯化钠16份、生石灰30份、铝土15份，稀土4份，研磨混合均匀，即制得该高效燃煤催化剂，再将该高效燃煤催化剂、优质煤、水按照质量百分比1∶1000∶100的比例混合。
实施例六，提供一种使用所述高效燃煤催化剂的方法，按照质量百分含量取碳酸钾40份、工业级氯化钠14份、生石灰30份、铝土15份，稀土1份，研磨混合均匀，即制得该高效燃煤催化剂，再将该高效燃煤催化剂、优质煤、水按照质量百分比1∶1000∶100的比例混合。
Claims (10)
1、一种高效燃煤催化剂，其特征在于，主要由以下成份按照质量百分含量混合而成：钾盐：20～40％，工业级氯化钠：10～25％，生石灰：15～30％，铝土：9～15％，稀土元素：1～4％，三氧化二铁：0.1～1％。
2、根据权利要求1所述的高效燃煤催化剂，其特征在于，所述钾盐为硝酸盐或碳酸盐。
3、根据权利要求1所述的高效燃煤催化剂，其特征在于，所述铝土可用铝土矿直接粉碎得到。
4、根据权利要求1所述的高效燃煤催化剂，其特征在于，所述三氧化二铁可为铝土矿中含有的微量三氧化二铁。
5、根据权利要求1所述的高效燃煤催化剂，其特征在于，所述稀土元素可为氧化稀土或氯化稀土。
6、一种使用权利要求1所述高效燃煤催化剂的方法，其特征在于，按照质量百分含量取硝酸钾35份、工业级氯化钠25份、生石灰24份、铝土15份，稀土1份，研磨混合均匀，即制得该高效燃煤催化剂，再将该高效燃煤催化剂、优质煤、水按照质量百分比1∶1000∶100的比例混合。
7、一种使用权利要求1所述高效燃煤催化剂的方法，其特征在于，按照质量百分含量取硝酸钾33份、工业级氯化钠25份、生石灰25份、铝土15份，稀土2份，研磨混合均匀，即制得该高效燃煤催化剂，再将该高效燃煤催化剂、优质煤、水按照质量百分比1∶1000∶100的比例混合。
8、一种使用权利要求1所述高效燃煤催化剂的方法，其特征在于，按照质量百分含量取硝酸钾30份、工业级氯化钠23份、生石灰30份、铝土15份，稀土2份，研磨混合均匀，即制得该高效燃煤催化剂，再将该高效燃煤催化剂、优质煤、水按照质量百分比1∶1000∶100的比例混合。
9、一种使用权利要求1所述高效燃煤催化剂的方法，其特征在于，按照质量百分含量取碳酸钾35份、工业级氯化钠16份、生石灰30份、铝土15份，稀土4份，研磨混合均匀，即制得该高效燃煤催化剂，再将该高效燃煤催化剂、优质煤、水按照质量百分比1∶1000∶100的比例混合。
10、一种使用权利要求1所述高效燃煤催化剂的方法，其特征在于，按照质量百分含量取碳酸钾40份、工业级氯化钠14份、生石灰30份、铝土15份，稀土1份，研磨混合均匀，即制得该高效燃煤催化剂，再将该高效燃煤催化剂、优质煤、水按照质量百分比1∶1000∶100的比例混合。
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