CN103275784A - 一种燃煤固硫助燃剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃煤固硫助燃剂及其制备方法，它是由以下原料组成（重量份）：助燃剂15-20、催化剂3-8、固硫剂5-10、稳定剂40-60、防腐剂3-5、氧化剂3-5，助燃剂为硝酸钾和溴酸钾、催化剂为多金属复合催化剂、固硫剂为熟石灰、稳定剂为膨润土、防腐剂为硼砂、氧化剂为高锰酸钾。硝酸钾和溴酸钾的质量比为3:1。多金属复合催化剂二氧化锰、铁红、硝酸铈和硫酸镍的质量比为5:2:1:1。本发明的燃煤固硫助燃剂的制备方法为：首先将原料分别进行粉碎，粉碎至粒径在80-100μm，然后搅拌均匀；然后将搅拌均匀后的原料按重量比2.5:10的量加入水，充分搅拌均匀，即得到产品。本发明的固硫助燃剂具有原料简单廉价、合成过程易于操作、对于环境友好、脱硫活性高和对设备腐蚀性小的优点。

Description

一种燃煤固硫助燃剂及其制备方法

 

    技术领域

本发明涉及环保技术领域，尤其涉及一种燃煤固硫助燃剂及其制备方法。

 

背景技术

随着国家对环境保护的法规日益严格，要求燃煤硫的排放越来越低，但是随着经济的发展，世界范围内煤的消耗量逐年增多，因此开发性能良好的燃煤脱硫助燃剂，已经成为举世瞩目的新课题。众所周知，如煤中的硫含量过高，在其燃烧后会形成硫氧化物（SO_X）导致酸雨和固体粉尘污染，使大气污染。为此，各国都颁布了严格的燃煤硫排放量标准，我国已在2010年7月1日实行相当欧Ⅳ（<50ppm）的排放标准（北京、上海等大城市提前2年）。因此，迫切需要研制高效固硫助燃剂来满足燃煤的排放要求。

目前，工业生产中使用的固硫助燃剂的基本组成都很相似，即以助燃剂（硝酸盐和氧化剂）、固硫剂（钙盐）、崩解剂（氯化钠）、催化剂（金属氧化物）为主要成分，但是随着硫排放标准要求越来越高，这些固硫助燃剂的活性已经不能满足需要，而且氯化物的使用对锅炉腐蚀严重。调整工艺操作条件和使用新型反应器都需要巨额的投资费用，相比之下，研制一种能够在现有的生产条件下使用的固硫助燃剂是一种更为经济，更加可行的方法。

众所周知，由于普通固硫助燃剂的效果有限，它只是通过增大供氧量来增加助燃效果，而一般氧化物催化剂的脱硫效果很难达到要求。多金属催化剂，由于其具有多种活性组分，并且活性中心数目要大大多于氧化物催化剂，所以他是一种具有很高催化活性的催化剂。其中，金属组成为Ni、Ce、Fe的一种催化剂，在近期的文献和专利报道中，显示出了极高的脱硫反应活性，引起了人们的广泛关注。

美国专利6299760、6156695、等都报道了固硫助燃剂中新型多金属本体催化剂合成和应用，且这种新型的催化剂的脱硫活性是其他的工业参比剂的三倍左右。这种催化剂的合成过程都是以氨水为络合剂，与反应原料Ni2+络合，经过缓慢加热过程，镍氨络合物慢慢分解出Ni2+与溶液中的钼、钨反应生成多金属催化剂前体，再通过焙烧和硫化，形成多金属催化剂。此种合成方法的不足之处在于，合成过程中使用了浓氨水，会对环境造成污染。

另外，G.Alonso-Nunez等人在文献中（Applied Catalysis A ：General 304(2006)124-130);Applied Catalysis A: General 302(2006)177-184);Catalysis Letters 99(2005)65-71)报道了使用不同原料及多种硫化剂来合成多金属催化剂的方法。他们合成得到的催化剂具有特殊的纽扣状形态，也可以具有较高的表面积。但是他所用到的合成方法比较复杂，且原料昂贵，生产工艺繁琐，增加了催化剂的生产成本，难以实现工业化。

中国专利1339985A也公开了一种合成多金属催化剂的方法，发明人主要是在水溶液中，通过钼、钨盐类与见识碳酸镍反应，反应过程中至少保证部分的金属成分以固态形式存在，最终通过硫化得到催化剂。由于该方法使用的原料部分为碱式碳酸镍，其不溶于水，合成过程的本质反应为离子与固体之间的置换反应，随意难以合成得到高效催化剂。

从已有报道不难发现，现有的固硫助燃剂中催化剂的组成单一，多金属催化剂合成使用的原料对环境不友好，催化剂制备成本较高，催化剂粒子较大，活性还有待进一步提高。所以发明一种组成简单、易合成的高效固硫助燃剂是当务之急。

 

发明内容

为解决目前固硫助燃剂成分单一、对环境不友好、成本高的问题，本发明提供一种用于燃煤的组成简单、易合成的高效固硫助燃剂。

本发明的技术方案如下：

本发明所公开的燃煤固硫助燃剂是由以下原料组成（重量份）：助燃剂15-20、催化剂3-8、固硫剂5-10、稳定剂40-60、防腐剂3-5、氧化剂3-5，其中，助燃剂为硝酸钾和溴酸钾、催化剂为多金属复合催化剂、固硫剂为熟石灰、稳定剂为膨润土、防腐剂为硼砂、氧化剂为高锰酸钾。

本发明所公开的燃煤固硫助燃剂原料组成（重量份）优选：助燃剂20、催化剂9、固硫剂10、稳定剂51、防腐剂5、氧化剂5。

本发明所公开的燃煤固硫助燃剂，其中，硝酸钾和溴酸钾的质量比为3:1。

本发明所公开的燃煤固硫助燃剂，其中，多金属复合催化剂是由二氧化锰、铁红、硝酸铈和硝酸镍组成，质量比为5:2:1:1。

本发明所公开的燃煤固硫助燃剂的制备方法包含以下步骤：

（1）将原料分别进行粉碎，粉碎至粒径在80-100μm，然后搅拌均匀；

（2）将搅拌均匀后的原料按重量比2.5:10的量加入水，充分搅拌均匀，即得到产品。

步骤（2）中原料与水的重量比优选为2.5:10。

本产品2.5 kg可用于1000 kg劣质煤的脱硫助燃，可节煤10%--15%。

本发明中合成高效固硫助燃剂和公知技术相比，具有如下优点：

（1）本发明中合成高效固硫助燃剂的原料简单廉价，合成过程易于操作，对于环境友好，可以工业化生产。

（2）本发明合成的高效固硫助燃剂尺度小，有较高的分散程度、较均匀的粒径大小分布等特点；从而增加了催化剂的活性。

（3）该高效固硫助燃剂用于普通锅炉燃烧劣质煤的脱硫助燃，表现出极高的脱硫活性，在同样的操作条件下，其活性是工业参比剂提高20%-30%。

（4）由于本高效固硫助燃剂无氯化物，对设备腐蚀性小，具有明显的应用价值。

    具体实施方式

下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。

实施例1

称取硝酸钾1.5kg，溴酸钾0.5kg，二氧化锰0.5kg、铁红0.2kg、硝酸铈0.1kg、硫酸镍0.1kg，高锰酸钾0.5kg，硼砂0.5kg，熟石灰1.0kg，膨润土5.1kg。分别粉碎至80-100μm，然后混合搅拌均匀。以2.5：10的重量比例溶于水中，均匀喷洒于4000 kg劣质煤中。然后入炉燃烧。

实施例2固硫助燃剂应用性能研究

将实施例1中制备的固硫助燃剂加入到板式炉中，进行燃烧试验，数据如下：

表1实施例1制备的固硫助燃剂的性能

由表1的数据可知，加入高效固硫助燃剂后，可降低SO₂排放量61.7%。综合节煤率15.7%。所以本发明的高效固硫助燃剂，原料易得，加工简单，无排放，腐蚀小，操作性强，效果明显。显示出巨大的工业应用价值。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种燃煤固硫助燃剂，其特征在于：它是由以下原料组成：（重量份）

        助燃剂    15-20

        催化剂    3-8

        固硫剂    5-10

        稳定剂    40-60

        防腐剂    3-5

        氧化剂    3-5

其中，助燃剂为硝酸钾和溴酸钾、催化剂为多金属复合催化剂、固硫剂为熟石灰、稳定剂为膨润土、防腐剂为硼砂、氧化剂为高锰酸钾。

2.如权利要求1所述的一种燃煤固硫助燃剂，其特征在于：它是由以下原料组成：（重量份）

助燃剂    20

        催化剂    9

        固硫剂    10

        稳定剂    51

        防腐剂    5

        氧化剂    5。

3.如权利要求1所述的一种燃煤固硫助燃剂，其特征在于：硝酸钾和溴酸钾的质量比为3:1。

4.如权要求1所述的一种燃煤固硫助燃剂，其特征在于：多金属复合催化剂是由二氧化锰、铁红、硝酸铈和硫酸镍组成。

5.如权要求4所述的一种燃煤固硫助燃剂，其特征在于：二氧化锰、铁红、硝酸铈和硫酸镍的质量比为5:2:1:1。

6.一种制备如权利要求1-5任一项权利要求所述的燃煤固硫助燃剂的方法，其特征在于：该方法包含以下步骤：

（1）将原料分别进行粉碎，粉碎至粒径在80-100μm，然后搅拌均匀；

（2）将搅拌均匀后的原料按重量比2.5:10的量加入水，充分搅拌均匀，即得到产品。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）中原料与水的重量比为2.5:10。