CN102329673B - 一种含复合型催化剂的高效燃煤 - Google Patents
一种含复合型催化剂的高效燃煤 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102329673B CN102329673B CN 201110260800 CN201110260800A CN102329673B CN 102329673 B CN102329673 B CN 102329673B CN 201110260800 CN201110260800 CN 201110260800 CN 201110260800 A CN201110260800 A CN 201110260800A CN 102329673 B CN102329673 B CN 102329673B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coal
- catalyst
- powder
- ferrocene
- compound catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title abstract description 7
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N ferrocene Chemical compound [Fe+2].C=1C=C[CH-]C=1.C=1C=C[CH-]C=1 KTWOOEGAPBSYNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 claims description 23
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 17
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 17
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 11
- 239000002516 radical scavenger Substances 0.000 claims description 6
- -1 uhligite Chemical compound 0.000 claims description 5
- 229960001484 edetic acid Drugs 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 2
- 239000012459 cleaning agent Substances 0.000 abstract 2
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 abstract 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 abstract 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 abstract 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 abstract 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 5
- 230000001535 kindling effect Effects 0.000 description 5
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 5
- 239000003818 cinder Substances 0.000 description 4
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000007707 calorimetry Methods 0.000 description 2
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012043 cost effectiveness analysis Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000003500 flue dust Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 238000005844 autocatalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000000796 flavoring agent Substances 0.000 description 1
- 235000019634 flavors Nutrition 0.000 description 1
- 235000011194 food seasoning agent Nutrition 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种含有复合型催化剂的高效燃煤，它主要由煤粉和复合型催化剂按照质量配比100:0.5-5.05混合组成；高效煤燃烧复合型催化剂的主要成分为氧化剂、催化剂和净化剂等，氧化剂包括高锰酸钾和EDTA，催化剂为钙钛矿，净化剂包括锌粉、氧化锌粉末和二茂铁；其中，EDTA、高锰酸钾、钙钛矿、锌粉、氧化锌粉末和二茂铁的质量配比为：1:2-20:2-20:2-20:2-20:1-20；本发明含复合型催化剂的高效燃煤利用钙钛矿做催化剂，提高煤燃烧效率；锌粉、氧化锌粉末和二茂铁加速了电子转移，降低着火点，同时减少污染物的排放；本发明具有显著的节煤、环保之效能。
Description
技术领域
本发明属于资源与环境技术领域，尤其涉及一种适用于各类民用锅炉、工业炉窑的含复合型催化剂的高效燃煤。
背景技术
煤是世界上最为丰富的化石燃料能源。目前，随着石油资源的枯竭，新能源还有待开发，化石燃料仍将是世界的主要能源。煤炭作为中国的主要能源，在能源消费结构中的比例占70%，而且随着人口急剧增加，资源消耗日益扩大，我国在相当长的一段时间内依然是用煤大国。我国煤炭的80%用于直接燃烧，但是我国能源利用效率低，能源利用技术落后，主要工业产品单位能耗比先进国家高出20%~50%。以煤为主的能源结构、传统的用煤方式、低水平燃烧效率同时直接导致了我国严重的燃煤型大气污染。燃煤污染成为大气环境中二氧化硫、氮氧化物、烟尘的主要来源。鉴于当前国家能源、环境形势面临的严峻现实，国家已将节能和环保问题上升为国策，在国家十一五规划中对降低 GDP能耗、二氧化硫减排提出了指令性要求。由于我国这种以煤炭为主的能源结构格局在一段时间内难以改变，因此，研究并应用适合我国国情的各种清洁煤技术，提高煤炭利用效率，降低二氧化硫等有害气体及烟尘的排放， 将成为国家实现能源可持续发展战略、解决大气环境污染的有效措施之一。
煤燃烧催化剂不仅具有优良的燃烧促进作用，同时还有优良的脱硫脱硝作用，能减轻煤燃烧对环境的污染，对于当前我国的节能减排需要有重要意义，因而引起了众多科技工作者的广泛关注，并进行了大量的理论与实验研究，取得了良好的研究效果。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种含复合型催化剂的高效燃煤。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种含有复合型催化剂的高效燃煤，它主要由煤粉和复合型催化剂按照质量配比100:0.5-5.05混合组成；高效煤燃烧复合型催化剂的主要成分为氧化剂、催化剂和净化剂等，氧化剂包括高锰酸钾和EDTA，催化剂为钙钛矿，净化剂包括锌粉、氧化锌粉末和二茂铁；其中，EDTA、高锰酸钾、钙钛矿、锌粉、氧化锌粉末和二茂铁的质量配比为：1:2-20:2-20:2-20:2-20:1-20。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明含复合型催化剂的高效燃煤利用钙钛矿做催化剂，提高煤燃烧效率；锌粉、氧化锌粉末和二茂铁加速了电子转移，降低着火点，同时减少污染物的排放；本发明具有显著的节煤、环保之效能。
附图说明
图1中，（a）是普通燃煤表面形貌图，（b）是本发明含复合型催化剂的高效燃煤表面形貌图；
图2是普通燃煤和分别添加质量分数为0.5%、1%催化剂的燃煤的XRD图；
图3是添加不同含量催化剂后燃煤的热重损失图；
图4为量热法测得催化剂添加量与燃烧热的关系曲线；
图5为催化剂添加量与着火温度的关系曲线。
具体实施方式
本发明从煤的催化燃烧机理出发，设计含有复合型催化剂的高效燃煤，利用EDTA打开煤的层状结构，去除煤粉层与层之间金属离子（Ca+、Mg2+）与层状结构中的功能团（COO-）形成的配位作用，利于煤粉的充分燃烧。同时添加钙钛矿作为催化剂，催化大芳环的去芳环化，打开芳香环的 
相互作用，从而促进煤燃烧，而且置换出来的Ca+、Mg2+与TiO2粉末在燃烧过程中共形成钙钛矿催化剂进行自催化。催化剂还添加了Zn、ZnO、高锰酸钾和二茂铁，选择Zn和ZnO作为固硫剂减排；选择高锰酸钾和二茂铁提高助燃性能，在这些物质的共同作用下，达到促燃、节煤、高效和减排的目的。
具体来说，本发明含有复合型催化剂的高效燃煤由煤粉和复合型催化剂按照质量配比100:0.5-5.05混合组成。高效煤燃烧复合型催化剂的主要成分为氧化剂、催化剂和净化剂，氧化剂包括高锰酸钾和EDTA（乙二胺四乙酸, Ethylene Diamine Tetraacetic Acid）, 催化剂为钙钛矿，净化剂包括锌粉、氧化锌粉末和二茂铁；其中， EDTA、高锰酸钾、钙钛矿、锌粉、氧化锌粉末和二茂铁的质量配比为：1:2-20:2-20:2-20:2-20:1-20。
优选地， EDTA、高锰酸钾、钙钛矿、锌粉、氧化锌粉末和二茂铁的质量配比为：1:2:2:2:2:1。
本发明具体制备方法如下：按照上述质量配比取煤块、EDTA、高锰酸钾、钙钛矿、锌粉、氧化锌粉末和二茂铁。将煤块搅拌研磨粉碎，过400目筛，经EDTA酸洗1小时，自然干燥后，加入高锰酸钾、钙钛矿、锌粉、氧化锌粉末和二茂铁，在搅拌罐内搅拌1小时即可。
实验表明，本发明含有复合型催化剂的高效燃煤与普通燃煤相比，具有以下效果：
1、燃烧热增加了5%；
2、煤燃烧着火点降低到70度；
3、固体废弃物排放量减少了9.36%；
如图1所示，没有添加催化剂的原煤粉是片状的结构，一层一层堆积排列。煤粉表面很干净。添加了催化剂的煤粉中，催化剂比较均匀地分布在煤粉表面；催化剂颗粒越小，分布得越均匀，越有利于煤粉的催化燃烧。
图2是不添加催化剂、添加0.5%催化剂和添加1%催化剂的煤粉的XRD图。不添加催化剂的煤粉的衍射峰与加催化剂的（0.5%或1%）煤粉的衍射峰都能一一相对应，说明都是煤粉的基本结构没有变化；但加了催化剂之后，衍射峰的位置略向大角方向移动，根据布拉格公式可知，加了催化剂之后，煤粉的层间距减小；添加0.5%催化剂的煤粉的衍射峰与添加1%催化剂的煤粉的衍射峰相同，没有移动，说明层间距的变化与催化剂添加量无关。分析原因，我们认为煤粉层间距的变化是因为煤粉浸泡在EDTA溶液中时，EDTA与煤粉间的金属离子发生配位，煤粉因为失去层与层之间的金属离子而使层间距减少。
图3是添加不同催化剂后燃煤的热重损失图，随着钙钛矿催化剂添加量的增加，质量损失增加。当催化剂含量为0.5%时，与原煤粉相比，质量损失百分比增加了9.36%，说明添加催化剂使煤粉燃烧更充分，这将有利于燃烧热的增加，以及固体废弃物（低碳）的排放量减少了9.36%。当催化剂含量由0.5%增加到1%时，损失百分比增加较少。综合考虑成本等因素，认为催化剂含量为0.5%时将更加有利。
图4为量热法测得催化剂添加量与燃烧热的关系曲线，随着催化剂含量的增加，燃烧热增加；当催化剂含量为0.5%时，与原煤块相比，燃烧热增加了5%；当催化剂含量由0.5%增加到1%时，燃烧热增加较少，曲线趋于平缓。据成本效益分析，认为添加的钙钛矿含量为0.5%（质量百分比）为最佳选择。
图5为催化剂添加量与着火温度的关系曲线，随着催化剂含量的增加，着火温度降低；当催化剂含量为0.5%时，与原煤块相比，着火温度降低了70℃；当催化剂含量由0.5%增加到1%时，着火温度降低较少，曲线趋于平缓。据成本效益分析，认为添加的钙钛矿含量为0.5%（质量百分比）为最佳选择。
本发明从能源利用角度讲，可提高煤的燃烧效率，高效的利用煤资源；从环境角度讲，可减少固体废弃物得排放量，从而减轻燃煤对大气造成的污染。以上分析说明，高效的复合型然煤催化剂的具有明显的经济和社会效益，具有很高的开发价值。
Claims (2)
1.一种含有复合型催化剂的高效燃煤，其特征在于，它主要由煤粉和复合型催化剂按照质量配比100:0.5-5.05混合组成；其中，高效煤燃烧复合型催化剂的主要成分为氧化剂、催化剂和净化剂，氧化剂包括EDTA和高锰酸钾，催化剂为钙钛矿，净化剂包括锌粉、氧化锌粉末和二茂铁；其中，EDTA、高锰酸钾、钙钛矿、锌粉、氧化锌粉末和二茂铁的质量配比为：1:2-20:2-20:2-20:2-20:1-20。
2.根据权利要求1所述含有复合型催化剂的高效燃煤，其特征在于，所述EDTA、高锰酸钾、钙钛矿、锌粉、氧化锌粉末和二茂铁的质量配比为：1:2:2:2:2:1。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110260800 CN102329673B (zh) | 2011-09-06 | 2011-09-06 | 一种含复合型催化剂的高效燃煤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110260800 CN102329673B (zh) | 2011-09-06 | 2011-09-06 | 一种含复合型催化剂的高效燃煤 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102329673A CN102329673A (zh) | 2012-01-25 |
| CN102329673B true CN102329673B (zh) | 2013-10-23 |
Family
ID=45481643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201110260800 Expired - Fee Related CN102329673B (zh) | 2011-09-06 | 2011-09-06 | 一种含复合型催化剂的高效燃煤 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102329673B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9464253B2 (en) * | 2012-03-27 | 2016-10-11 | The Lubrizol Corporation | Coal additive for improved furnace operation |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1749374A (zh) * | 2004-09-13 | 2006-03-22 | 雷凤学 | 高效脱硫消烟节煤剂及其生产工艺 |
| CN101497839A (zh) * | 2008-02-02 | 2009-08-05 | 张惠阳 | 一种5合1触煤剂及其制备方法 |
-
2011
- 2011-09-06 CN CN 201110260800 patent/CN102329673B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1749374A (zh) * | 2004-09-13 | 2006-03-22 | 雷凤学 | 高效脱硫消烟节煤剂及其生产工艺 |
| CN101497839A (zh) * | 2008-02-02 | 2009-08-05 | 张惠阳 | 一种5合1触煤剂及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102329673A (zh) | 2012-01-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102115688A (zh) | 一种高效燃煤节能降排添加剂 | |
| CN101693192B (zh) | 一种高吸附容量的氮氧化物吸附剂的制备方法 | |
| CN103272604A (zh) | 一种用于生物油催化重整制氢的粉煤灰催化剂及其制备方法 | |
| CN100510030C (zh) | 洁净型煤、油用助燃剂 | |
| CN102191109A (zh) | 液态燃煤添加剂及其制备方法 | |
| CN102909003A (zh) | 催化还原氮氧化物的钒铈钛催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN103173260A (zh) | 助燃剂和用助燃剂制成的燃料及燃料的生产方法和用途 | |
| CN102703159A (zh) | 一种煤炭节煤固硫脱硝添加剂 | |
| CN101372642A (zh) | 一种高效燃煤节能助燃剂及其制备方法 | |
| CN101735878B (zh) | 高效燃煤催化剂及其制备方法 | |
| CN102329673B (zh) | 一种含复合型催化剂的高效燃煤 | |
| CN104293412B (zh) | 一种煤炭燃烧助燃剂制备方法 | |
| CN101301607B (zh) | 高效节能助燃催化剂 | |
| CN103160348B (zh) | 一种轻质烷烃燃料气稀土催化增效剂及其制备方法及应用 | |
| CN107739642A (zh) | 一种燃煤锅炉固硫脱硝清焦添加剂 | |
| CN101705133A (zh) | 高效燃煤助燃脱硫添加剂及其制备方法 | |
| CN103920488A (zh) | 一种以钨酸化氧化锆为载体的脱硝催化剂及其制备与应用 | |
| CN115537246A (zh) | 一种用于原煤在火力发电、冶炼、热电厂过程的促进剂 | |
| CN101434885A (zh) | 一种多效煤粉添加剂及其配制的高效洁燃煤粉 | |
| CN107460018B (zh) | 一种煤炭燃烧催化剂 | |
| CN104388145B (zh) | 一种高效环保的煤炭增效剂 | |
| CN103305313A (zh) | 一种低值煤用燃烧催化剂 | |
| CN103275784A (zh) | 一种燃煤固硫助燃剂及其制备方法 | |
| CN104449939A (zh) | 一种节能高效燃煤助燃剂及制备方法 | |
| CN105368536A (zh) | 一种含二茂铁的燃煤增效剂及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Dong Wenjun Inventor after: Liu Hu Inventor after: Li Chaorong Inventor after: Chen Xu Inventor after: Zhao Huanyu Inventor after: Zheng Yingying Inventor after: Li Xiaoyun Inventor before: Dong Wenjun Inventor before: Liu Hu Inventor before: Li Chaorong |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: DONG WENJUN LIU HU LI CHAORONG TO: DONG WENJUN LIU HU LI CHAORONG CHEN XU ZHAO HUANYU ZHENG YINGYING LI XIAOYUN |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20131023 Termination date: 20150906 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |