CN102585964A

CN102585964A - 煤炭燃烧复合纳米催化剂

Info

Publication number: CN102585964A
Application number: CN2012100312678A
Authority: CN
Inventors: 权秦峰; 王祥西; 陈康康
Original assignee: JIAXING ZHONGTAI ENERGY-SAVING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: In Washington issued a new energy science and Technology Development Co Ltd
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2012-02-13
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2032-02-13
Also published as: CN102585964B

Abstract

一种煤炭燃烧复合纳米催化剂，由催化剂、助催化剂、分散剂、渗透剂组成。其中催化剂占1-10%，助催化剂占0.1-0.5%，分散剂占0.1-1%，渗透剂占90-99%。添加比例为1:3000，即一吨催化剂用于3000吨煤。使用时，可根据煤炭的干湿程度，用5-10倍的水稀释。本发明的优点是提高煤炭的显热，节约煤炭，保护环境。

Description

煤炭燃烧复合纳米催化剂

技术领域

本发明属于燃煤添加剂领域，特别涉及一种煤炭燃烧复合纳米催化剂。

背景技术

燃料的消耗关系到能源资源、环境、气候等人类生存的大问题，所以，节约能源，保护环境是人类面临的共同课题，世界各国都投入了大量的人力物力，对节能减排进行理论和实验研究。目前，对煤催化燃烧的机理，形成了两种学说，即氧传递学说和电子转移学说。无论哪种理论都涉及到催化剂或它们的分解产物所形成的反应活性中心，反应活性增加，燃烧必然加快和完全。这就要求增加催化剂的用量，增加催化剂的表面积。但是增加催化剂的用量，一方面大大增加了成本，另一方面用量过大时，催化剂会堵塞煤炭表面的毛细孔，反而导致煤的燃烧性能下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种添加量少，催化效率高，能有效降低煤炭燃烧活化能的煤炭燃烧复合纳米催化剂。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种煤炭燃烧复合纳米催化剂，由催化剂、助催化剂、分散剂、渗透剂组成，其中（按重量百分比计）：

催化剂 1-10%，

助催化剂 0.1-0.5%，

分散剂 0.1-1%，

渗透剂 90-99%，

上述复合纳米催化剂，其含量按重量与煤炭之比是1：3000。

所述催化剂为纳米金属氧化物。所述纳米金属氧化物为纳米二氧化钛、或为纳米氧化铜、或为纳米三氧化二铁、或为纳米氧化铈、或为纳米氧化镧。

所述助催化剂为叶绿素铜。

所述分散剂为十二烷基磺酸钠、或为异丁基萘磺酸钠、或为六偏磷酸钠。

所述渗透剂为小分子水。

煤炭在燃烧过程中，首先要吸收热量用于打断煤炭分子中的C-C、C-H、C-N、C-O、O-H等化学键，这就是煤炭本身燃烧之前所消耗的活化能，大约占煤炭燃烧释放总能量的20％～40％，根据燃烧的作用机理，通过引入催化剂，由于其表面积大，所产生的表面效应、体积效应、量子尺寸效应使上述化学键容易断裂，也就是降低了煤燃烧所需的活化能，从而达到降低燃烧内耗、增加显热发热量和节能的目的。

将本发明的纳米催化剂加入一定量的水（视煤炭的含水量而定）后，在传送带输送煤炭时，按照规定的用量均匀喷洒在煤上。喷洒过催化剂的煤炭最好在2小时后使用，以便催化剂能更好地渗透到煤炭中。（煤粉炉须在磨粉前加入）

本发明纳米催化剂的使用量为：复合纳米催化剂：煤=1:3000。使用时，可根据煤炭的干湿程度，用5-10倍的水稀释，以便喷洒均匀。

本发明的优越功效在于：

1）提高煤炭的显热发热量；

本发明能降低煤炭燃烧所需的活化能，着火点降低，因而所需提供的火热减少，使煤炭更易燃烧，在量热仪中可以测量出来，在加了添加剂后，由于催化作用，使挥发更易析出和燃烧，同时降低了煤炭燃烧所需的活化能，降低着火点，节约了为使焦炭燃烧而所耗的热量；

2）提高燃烧效率和锅炉效率；

本发明的催化剂通过高温催化作用，使煤炭的燃烧速度加快，促进了煤炭的充分燃烧，提高了煤炭的利用率，使锅炉出力增加，锅炉效率得到提高，排烟温度及空气系数都有降低，炉渣的可燃物含量有较大的降低；

3）大幅提高了煤的燃烧特性指数；

燃烧特性指数包含了煤的易燃性、活性、着火的猛烈程度和煤的燃尽快慢等因素，燃烧特性指数越大燃烧性能越好。本发明经测试：a）催化剂不会增加煤的燃烧烈度，燃烧烈度超过一定范围，使煤在短时间内剧烈燃烧，瞬间需氧量增大，造成燃烧不稳；b）催化剂会增加煤的平均放热强度；c）催化剂使煤的放热起始温度、燃尽时间都有所降低；d）催化剂可以提高煤的综合燃烧性能。

具体实施方式

以下对本发明作进一步的说明。

本发明提供了一种煤炭燃烧复合纳米催化剂，由催化剂、助催化剂、分散剂、渗透剂组成，其中（按重量百分比计）：

催化剂 1-10%，

助催化剂 0.1-0.5%，

分散剂 0.1-1%，

渗透剂 90-99%，

上述复合纳米催化剂，其含量按重量与煤炭之比是1：3000。

所述助催化剂为叶绿素铜。

所述渗透剂为小分子水。

煤炭在燃烧过程中，首先要吸收热量用于打断煤炭分子中的C-C、C-H、C-N、C-O、O-H等化学键，这就是煤炭本身燃烧之前所消耗的活化能，大约占煤炭燃烧释放总能量的20％～40％，根据燃烧的作用机理，通过引入催化剂，由于其比表面积大，所产生的表面效应、体积效应、量子尺寸效应使上述化学键容易断裂，也就是降低了煤燃烧所需的活化能，从而达到降低燃烧内耗、增加显热发热量和节能的目的。

本发明纳米催化剂的使用量为：复合纳米催化剂：煤=1:3000，即1吨催化剂可用于3000吨煤。使用时，可根据煤炭的干湿程度，用5-10倍的水稀释，以便喷洒均匀。

通过对试样中加入添加剂前后的对比，如表1所示：

表1：

从以上的检测结果得知，

1）未添加催化剂时着火温度为392⁰C，加入添加剂后着火温度为378⁰C，说明煤的活性明显增加；

2）加入添加剂后，燃烧烈度有所降低，燃烧更加平稳；

3）加入添加剂后，平均放热强度有所增加；

4）加入添加剂后，燃尽时间变短；

5）加入添加剂后，燃烧特性指数增加，综合燃烧性能提高。

经试用，本发明纳米催化剂的节煤率对链条炉为8-20%，循环流化床锅炉和煤粉炉5%以上，并有较好的固硫减排效果。目前已用于各种锅炉和窑炉，使用本发明的催化剂后，燃煤着火点降低，燃烧速度加快，燃烧煤层膨胀升高，炉渣松散，火焰及炉温均有升高，锅炉炉壁结焦逐步脱落，热效率提高；炉渣残炭量、烟尘浓度、烟气林格曼黑度等均有较大的改善；使用品质较差的煤种，也能收到较好的节煤效果，而且炉渣不易结焦。

Claims

1.一种煤炭燃烧复合纳米催化剂，由催化剂、助催化剂、分散剂、渗透剂组成，其中（按重量百分比计）：

催化剂 1-10%，

助催化剂 0.1-0.5%，

分散剂 0.1-1%，

渗透剂 90-99%，

上述复合纳米催化剂，其含量按重量与煤炭之比是1：3000。

2.根据权利1所述的煤炭燃烧复合纳米催化剂，其特征在于：所述催化剂为纳米金属氧化物。

3.根据权利2所述的煤炭燃烧复合纳米催化剂，其特征在于：所述纳米金属氧化物为纳米二氧化钛、或为纳米氧化铜、或为纳米三氧化二铁、或为纳米氧化铈、或为纳米氧化镧。

4.根据权利1所述的煤炭燃烧复合纳米催化剂，其特征在于：所述助催化剂为叶绿素铜。

5.根据权利1所述的煤炭燃烧复合纳米催化剂，其特征在于：所述分散剂为十二烷基磺酸钠、或为异丁基萘磺酸钠、或为六偏磷酸钠。

6.根据权利1所述的煤炭燃烧复合纳米催化剂，其特征在于：所述渗透剂为小分子水。