CN103031175A - 助燃型燃煤添加剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于催化助燃领域，具体涉及到一种助燃型燃煤添加剂及其制备方法，所述助燃型燃煤添加剂的组分及质量百分比为：碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物三者混合物：53％-68％；盐类氧化剂：30％-40％；余量为金属氧化物类的活性催化剂。相比于现有技术中的燃煤添加剂，本发明提供了一种助燃效果好、节约资源、对燃煤设备腐蚀性小、成本低、安全、环保的助燃型燃煤添加剂。

Description

助燃型燃煤添加剂及其制备方法

技术领域

本发明属于催化助燃领域，具体涉及到一种助燃型燃煤添加剂及其制备方法。

背景技术

燃煤添加剂(也称节煤添加剂、节煤增效剂)是一种添加于煤中的化学药剂，由一种或多种物质组成，一般为固体粉末或液体。燃煤添加剂用于各种燃煤设备如动力锅炉、工业锅炉、型煤设备等，主要作用为：

1)促进煤的完全燃烧，提高煤的燃烬率；

2)降低煤燃烧过程中的SO₂生成浓度；

3)降低煤燃烧过程中的NO_x生成浓度；

4)清除或抑制煤燃烧产生的积灰、结焦。

目前，助燃型燃煤添加剂，一般采用以下物质作为组分：

1)碱金属、碱土金属及过渡金属氧化物，如氧化铁、氧化镁、氧化钙等；

2)碱金属、碱土金属及过渡金属的碱类或盐类，如硝酸盐、碳酸盐、氯酸盐、氯盐及某些有机酸盐等；

3)氧化剂，如高锰酸盐、硝酸铵等；

4)稀土氧化物，如氧化铈、氧化镧等；

5)金属粉，如铝粉、铁粉等。

中国专利CN101269339(燃煤催化剂，2008-09-24)公开了一种燃煤催化剂，由钾盐、工业级氯化钠、生石灰、铝土、氧化稀土或氯化稀土、三氧化二铁组成，所述钾盐为硝酸盐或碳酸盐。中国专利CN101220313(多功能燃煤催化剂及其制备方法，2008-07-16)公开了一种燃煤催化剂，由氧化物、卤化物、氢氧化合物、有机金属化合物、碱金属的盐组成；所述氧化物为碱金属、碱土金属及过渡金属氧化物的一种或多种；所述的卤化物为NaX、CaX₂、HgX，其中X为氟、氯、溴、碘；所述过渡金属氧化物为MnO等；所述的碘金属的盐为KMnO₄、Na₂CO₃、K₂CO₃。

现有助燃型燃煤添加剂的缺点如下：

1)卤化物易对燃煤设备造成腐蚀，特别是卤化物添加剂中的氯离子在燃煤气氛中易形成HC₁气体，对锅炉水冷壁、过热器、再热器管道造成腐蚀。

2)稀土氧化物成本高，不适于大批量用于燃煤设备。

3)金属粉造成安全隐患。金属粉具有极强的活性，易燃易爆，对人身、设备安全造成威胁。

4)碳酸盐如Na₂CO₃、K₂CO₃在高温下分解产生温室气体CO₂，增加了对环境的污染。

所以，相比于现有技术中的助燃型燃煤添加剂，发明一种助燃效果好、节约资源、对燃煤设备腐蚀性小、成本低、安全、环保的助燃型燃煤添加剂已为急需。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种助燃效果好、节约资源、对燃煤设备腐蚀性小、成本低、安全、环保的助燃型燃煤添加剂。

为了解决上述问题，本发明所提供的技术方案是：

一种助燃型燃煤添加剂，所述助燃型燃煤添加剂的组分及质量百分比为：碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物三者混合物：53％-68％；盐类氧化剂：30％-40％；余量为金属氧化物类的活性催化剂。

优选的，所述碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物的组分及质量百分比为：MnO₂：35％-45％；Fe₂O₃或者Fe₃O₄：10％-25％；CuO或者Cu(NO₃)₂：3％-8％；ZnO：5％-15％。

优选的，所述盐类氧化剂的组分及质量百分比为：硝酸盐：20％-25％；KMnO₄：10％-15％。

优选的，所述硝酸盐为KNO₃、NaNO₃、Ca(NO₃)₂、Ba(NO₃)₂四种物质中的至少一种。

优选的，所述金属氧化物类的活性催化剂为：TiO₂或者V₂O₅。

一种制备所述助燃型燃煤添加剂的方法，所述制备方法包括以下步骤：

A、将所述助燃型燃煤添加剂的各组分在60-80度温度环境下干燥2-4小时；

B、将碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物混合后，研磨至颗粒尺寸d₉₀＜75μm；

C、将盐类氧化剂、金属氧化物类的活性催化剂与上述步骤B中的物质搅拌直至混合均匀。

本发明的有益效果在于：

1、助燃效果好、节约资源：MnO₂、Fe₂O₃、CuO、ZnO等碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物均能够催化煤的脱碳反应，并作为氧的载体，不断被还原和氧化，为挥发分及固定碳的燃烧提供活性氧；KNO₃、KMnO₄等盐类氧化剂在高温下可分解生成活泼的氧气，为煤燃烧提供氧量，使煤燃烧更为充分，同时，可使固定碳颗粒保持蓬松多孔的状态，增大了固定碳与氧的接触面积，促进固定碳完全燃烧；TiO₂、V₂O₅等金属氧化物类的活性催化剂，可以催化添加剂中氧化物的氧传递反应，进而促进煤的燃烧。综上，上述物质均能够强烈促进煤的脱碳裂解以及挥发分和固定碳的燃烧，根据燃煤设备燃烧效率的不同，可节煤2％-10％。

2、对燃煤设备腐蚀性小：本发明所述物质不包含有腐蚀性的氯离子化合物，所以对燃煤设备无腐蚀、结块等负作用。

3、成本低：本发明所述物质均是常用的工业药剂，制备工艺成熟，价格较低，添加剂总价不超过3万元/吨；另外，添加比例低，一般为燃煤量的万分之一到万分之五，所以使用成本低。

4、安全：本发明所述物质中不含有卤素、金属粉等易燃易爆物，对财产、人身无伤害。

5、环保：本发明所述物质中不含有碳酸盐，消除了碳酸盐在高温下产生温室气体CO₂的可能，同时由于本发明能够使煤更加充分燃烧，减少了温室气体CO的排放，也就减少了对环境的污染。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例将碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物三者混合物、盐类氧化物、金属氧化物类的活性催化剂这三类物质混合，制备成一种助燃型燃煤添加剂，以下为所述助燃型燃煤添加剂的组分及质量百分比的具体实施例。

实施例1：

本实施例所述助燃型燃煤添加剂的组分及重量比如下表所示：

所述Fe₂O₃可以替换为Fe₃O₄，所述CuO可以替换为Cu(NO₃)₂，所述KNO₃可以替换为NaNO₃、Ca(NO₃)₂、Ba(NO₃)₂。

一种制备实施例1所述助燃型燃煤添加剂的方法，包括以下步骤：

A、将所述助燃型燃煤添加剂的各组分在60度温度环境下干燥4小时；

B、将碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物混合后，研磨至颗粒尺寸d₉₀＜75μm；

C、将盐类氧化剂、金属氧化物类的活性催化剂与上述步骤B中的物质搅拌直至混合均匀。

实施例2：

本实施例所述助燃型燃煤添加剂的组分及重量比如下表所示：

一种制备实施例2所述助燃型燃煤添加剂的方法，包括以下步骤：

A、将所述助燃型燃煤添加剂的各组分在63度温度环境下干燥3.7小时；

B、将碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物混合后，研磨至颗粒尺寸d₉₀＜70μm；

C、将盐类氧化剂、金属氧化物类的活性催化剂与上述步骤B中的物质搅拌直至混合均匀。

实施例3：

本实施例所述助燃型燃煤添加剂的组分及重量比如下表所示：

一种制备实施例3所述助燃型燃煤添加剂的方法，包括以下步骤：

A、将所述助燃型燃煤添加剂的各组分在65度温度环境下干燥3.5小时；

B、将碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物混合后，研磨至颗粒尺寸d₉₀＜65μm；

C、将盐类氧化剂、金属氧化物类的活性催化剂与上述步骤B中的物质搅拌直至混合均匀。

实施例4：

本实施例所述助燃型燃煤添加剂的组分及重量比如下表所示：

一种制备实施例4所述助燃型燃煤添加剂的方法，包括以下步骤：

A、将所述助燃型燃煤添加剂的各组分在68度温度环境下干燥3.2小时；

B、将碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物混合后，研磨至颗粒尺寸d₉₀＜60μm；

C、将盐类氧化剂、金属氧化物类的活性催化剂与上述步骤B中的物质搅拌直至混合均匀。

实施例5：

本实施例所述助燃型燃煤添加剂的组分及重量比如下表所示：

一种制备实施例5所述助燃型燃煤添加剂的方法，包括以下步骤：

A、将所述助燃型燃煤添加剂的各组分在70度温度环境下干燥3小时；

B、将碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物混合后，研磨至颗粒尺寸d₉₀＜55μm；

C、将盐类氧化剂、金属氧化物类的活性催化剂与上述步骤B中的物质搅拌直至混合均匀。

实施例6：

本实施例所述助燃型燃煤添加剂的组分及重量比如下表所示：

一种制备实施例6所述助燃型燃煤添加剂的方法，包括以下步骤：

A、将所述助燃型燃煤添加剂的各组分在73度温度环境下干燥2.7小时；

B、将碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物混合后，研磨至颗粒尺寸d₉₀＜50μm；

C、将盐类氧化剂、金属氧化物类的活性催化剂与上述步骤B中的物质搅拌直至混合均匀。

实施例7：

本实施例所述助燃型燃煤添加剂的组分及重量比如下表所示：

一种制备实施例7所述助燃型燃煤添加剂的方法，包括以下步骤：

A、将所述助燃型燃煤添加剂的各组分在75度温度环境下干燥2.5小时；

B、将碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物混合后，研磨至颗粒尺寸d₉₀＜45μm；

C、将盐类氧化剂、金属氧化物类的活性催化剂与上述步骤B中的物质搅拌直至混合均匀。

实施例8：

本实施例所述助燃型燃煤添加剂的组分及重量比如下表所示：

一种制备实施例8所述助燃型燃煤添加剂的方法，包括以下步骤：

A、将所述助燃型燃煤添加剂的各组分在78度温度环境下干燥2.2小时；

B、将碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物混合后，研磨至颗粒尺寸d₉₀＜40μm；

C、将盐类氧化剂、金属氧化物类的活性催化剂与上述步骤B中的物质搅拌直至混合均匀。

实施例9：

本实施例所述助燃型燃煤添加剂的组分及重量比如下表所示：

一种制备实施例9所述助燃型燃煤添加剂的方法，包括以下步骤：

A、将所述助燃型燃煤添加剂的各组分在80度温度环境下干燥2小时；

B、将碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物混合后，研磨至颗粒尺寸d₉₀＜35μm；

C、将盐类氧化剂、金属氧化物类的活性催化剂与上述步骤B中的物质搅拌直至混合均匀。

在上述实施例中，所述碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物包括所有能够实现某种特定功能的所述氧化物，这种特定功能为：催化煤的脱碳反应，并作为氧的载体，不断被还原和氧化，为挥发分及固定碳的燃烧提供活性氧，而所述MnO₂、Fe₂O₃、Fe₃O₄、CuO、Cu(NO₃)₂、ZnO仅为能实现此种特定功能的个例，其他能够实现此种特定功能的碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物均落入本发明的保护范围。

在上述实施例中，所述盐类氧化剂包括所有能够实现某种特定功能的盐类氧化剂，这种特定功能为：在高温下可分解生成活泼的氧气，为煤燃烧提供氧量，同时，使固定碳颗粒保持蓬松多孔的状态，增大固定碳与氧的接触面积，而所述KNO₃、NaNO₃、Ca(NO₃)₂、Ba(NO₃)₂、KMnO₄仅为能实现此种特定功能的个例，其他能够实现此种特定功能的盐类氧化剂均落入本发明的保护范围。

在上述实施例中，所述金属氧化物类的活性催化剂包括所有能够实现某种特定功能的金属氧化物类的活性催化剂，这种特定功能为：可以催化添加剂中氧化物的氧传递反应，而所述TiO₂、V₂O₅仅为能实现此种特定功能的个例，其他能够实现此种特定功能的金属氧化物类的活性催化剂均落入本发明的保护范围。

综上，以上对本发明实施例提供的一种助燃性燃煤添加剂进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上可知，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种助燃型燃煤添加剂，其特征在于，所述助燃型燃煤添加剂的组分及质量百分比为：碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物三者混合物：53％-68％；盐类氧化剂：30％-40％；余量为金属氧化物类的活性催化剂。

2.根据权利要求1所述的一种助燃型燃煤添加剂，其特征在于，所述碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物的组分及质量百分比为：MnO₂：35％-45％；Fe₂O₃或者Fe₃O₄：10％-25％；CuO或者Cu(NO₃)₂：3％-8％；ZnO：5％-15％。

3.根据权利要求1或2所述的一种助燃型燃煤添加剂，其特征在于，所述盐类氧化剂的组分及质量百分比为：硝酸盐：20％-25％；KMnO₄：10％-15％。

4.根据权利要求3所述的一种助燃型燃煤添加剂，其特征在于，所述硝酸盐为KNO₃、NaNO₃、Ca(NO₃)₂、Ba(NO₃)₂四种物质中的至少一种。

5.根据权利要求1或2或4所述的一种助燃型燃煤添加剂，其特征在于，所述金属氧化物类的活性催化剂为：TiO₂或者V₂O₅。

6.根据权利要求3所述的一种助燃型燃煤添加剂，其特征在于，所述金属氧化物类的活性催化剂为：TiO₂或者V₂O₅。

7.一种制备权利要求1所述助燃型燃煤添加剂的方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

A、将所述助燃型燃煤添加剂的各组分在60-80度温度环境下干燥2-4小时；

B、将碱金属氧化物、碱土金属氧化物、过渡金属氧化物混合后，研磨至颗粒尺寸d₉₀＜75μm；

C、将盐类氧化剂、金属氧化物类的活性催化剂与上述步骤B中的物质搅拌直至混合均匀。