CN104028306B - 一种煤炭燃烧复合催化剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤炭燃烧复合催化剂，其特征在于，由如下质量分数的组分溶于100份水中混合后得到：高温裂化剂20～35份、扩散渗透剂1～10份、催化增效剂2～20份、稳定剂植酸5～15份、络合剂10～20份；其中所述高温裂化剂为硝酸镍、碱式碳酸镍、钼酸铵和三氧化钼的一种或多种；所述扩散渗透剂为JFC、快速渗透剂T的一种或两种；所述催化增效剂为硝化稀土、硝酸镁、硝酸铁、硝酸铜和硝酸钴中的一种或多种；所述络合剂是柠檬酸和2,6-二羧基吡啶的一种或两种。本发明产品使用时可直接喷洒于煤炭，不需任何附加操作，使用后可以降低煤炭燃烧时的着火点，提高煤炭燃烧强度，增加锅炉出力，降低废气排放，且应用面广，适用于当前各种工业及民用锅炉。

Description

一种煤炭燃烧复合催化剂

技术领域

本发明涉及煤炭燃烧添加剂领域，尤其涉及一种应用于工业及民用锅炉提高煤炭效率、降低二氧化硫排放的节能环保煤炭燃烧添加剂。

背景技术

煤炭是中国的主体能源，在一次能源结构中约70％。今后，随着新能源比重的提高，煤炭在一次能源结构中的比重或将明显下降。但未来相当长时期内，煤炭作为中国主体能源的地位不会改变。随着我国工业化进程的加快，近年来煤炭燃烧带来的大气污染愈加严重，连续出现的雾霾天气严重影响到国民身体健康。

当前国内大中型企业在用锅炉种类繁多，但各种燃煤锅炉及燃煤工艺，普遍存在煤炭燃烧效率低的问题，与此同时由于燃煤不彻底带来大量的粉尘排放。例如：煤炭燃烧后煤灰中往往有未燃烬煤粉，以及随烟气逸出的可燃气体及飞灰等问题。

针对上述问题，现有的多种技术解决方案，主要是通过增加煤炭在燃烧过程中的氧气量来达成助燃目的(如：高氯酸钾、硝酸镁、高锰酸钾、氯酸钾、硝酸铵等)，提高煤炭燃烧效率。如一种环保节煤助燃剂(专利申请号：200510045052.1)；一种高效节煤助燃剂及其使用方法(专利申请号：94105086)；一种煤炭节煤固硫脱硝添加剂(专利申请号：201210173728.5)等。此类技术仅仅对一些炉膛内部供氧不足的锅炉有一定助燃效果，而对近年来开始普及的循环流化床锅炉及水煤浆锅炉难以达到满意效果。

发明内容

本发明的目的在于针对煤炭催化燃烧领域所存在的问题，提供一种使用方便、适用面广，且能降低煤炭燃烧时的着火点、提高煤炭燃烧强度、增加锅炉出力、降低废气排放的新型煤炭燃烧复合催化剂。

为了解决上述技术问题，本发明为一种煤炭燃烧复合催化剂，其特征在于：由如下质量分数的组分溶于100份水中混合后得到：高温裂化剂20～35份、扩散渗透剂1～10份、催化增效剂2～20份、稳定剂植酸5～15份、络合剂10～20份；

其中所述高温裂化剂为硝酸镍、碱式碳酸镍、钼酸铵和三氧化钼的一种或多种，优选硝酸镍和碱式碳酸镍；所述扩散渗透剂为JFC、快速渗透剂T的一种或两种；所述催化增效剂为硝化稀土、硝酸镁、硝酸铁、硝酸铜和硝酸钴中的一种或多种；所述络合剂是柠檬酸和2,6-二羧基吡啶的一种或两种。

本发明还提供了一种本发明所述煤炭燃烧复合催化剂在燃煤中的用途，其特征在于，所述煤炭燃烧复合催化剂的添加量为燃煤质量的0.05～1.0％。

本发明煤炭燃烧复合催化剂与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.本发明煤炭燃烧复合催化剂可直接喷洒于煤炭，不需任何附加操作，使用方便，适用于当前各种工业及民用锅炉，不局限于炉膛内部供氧不足的锅炉；

2.本发明煤炭燃烧复合催化剂通过高温裂化剂、扩散渗透剂、催化增效剂三方面组分的协同作用，达到降低煤炭燃烧时的着火点温度，缩短煤炭在炉膛内的燃烧时间，增加煤炭燃烧的表观发热量，节煤减排的目的；

3.传统煤炭燃烧催化剂常含有有钠盐、钾盐及硫酸盐化合物，由于钠离子、钾离子具有非常强的金属活性，可以置换出锅炉内部铁质部件中的铁离子，腐蚀锅炉；并且钠离子、钾离子在锅炉内部高温高湿环境条件下，长时间使用会对炉部件造成严重腐蚀，甚至给锅炉的安全运行带来隐患。而硫酸盐化合物中含有的硫酸根离子在随煤炭燃烧时，不仅会生成二氧化硫、三氧化硫等有害气体，而且非常容易与煤炭燃烧生成的飞灰、无机物粘结包裹在一起，在锅炉内部形成结焦，影响锅炉煤炭燃烧热效率，对炉管等部位造成酸性腐蚀。本发明煤炭燃烧复合催化剂不含有钠盐、钾盐及硫酸盐化合物，避免催化剂对锅炉的腐蚀和增加有害气体排放的问题。

具体实施方式

为使本发明更加容易理解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

煤炭的燃烧实质为火焰燃烧，即煤炭中的碳与氧气发生氧化还原反应，同时放出热能的过程。煤炭在进入炉膛燃烧时主要有两个热力学方向：其一为脱碳裂解反应；其二为脱氢缩合反应。前者表现为煤炭的快速燃烧放热，后者表现煤炭的结焦变质，难以燃烧。

本发明的技术原理如下：

本发明中的催化增效剂组分，在煤炭燃烧初期可以大大提高氧气分子的活度，增强其余碳原子的反应活性，降低煤炭的着火温度，强化煤炭燃烧的氧化还原反应放热。

本发明中的高温裂化剂组分，在600℃～800℃下可以加速煤炭大分子之间的化学键断裂，加快煤炭大分子化合物裂解为小分子化合物，提高其燃烧性能。该产品通过高温裂化剂的作用，促使煤炭大分子化合物在炉膛燃烧时，迅速裂解为小分子化合物，增强煤炭的燃烧性能。

本发明中的催化增效剂稀土组分与其它组分共同作用，可以促进煤炭中水分高温解离为氧自由基，与煤炭快速反应生成水煤气，增强其燃烧放热。

本发明煤炭燃烧复合催化剂的具体制备方法：

实施例1：

一种煤炭燃烧复合催化剂由如下质量分数的原料溶于100份水中复配所得：硝酸镍10份、碱式碳酸镍10份、快速渗透剂T(即快T)2份、硝化稀土、硝酸镁、硝酸铁各2份，植酸10份、柠檬酸15份。

实施例2：

一种煤炭燃烧复合催化剂由如下质量分数的原料溶于100份水中复配所得：钼酸铵8份、碱式碳酸镍12份、JFC-7#1.5份、硝化稀土2份、硝酸镁1份、硝酸铜2份、硝酸钴2份，植酸10份、2,6-二羧基吡啶13份。

实施例3：

一种煤炭燃烧复合催化剂由如下质量分数的原料溶于100份水中复配所得：三氧化钼9份、碱式碳酸镍8份、JFC-7#1.5份、硝化稀土3份、硝酸铁2份、硝酸铜1份、硝酸钴3份，植酸12份、2,6-二羧基吡啶11份。

实施例4：

一种煤炭燃烧复合催化剂由如下质量分数的原料溶于100份水中复配所得：硝酸镍13份、三氧化钼2份、JFC-7#5.5份、硝化稀土3份、硝酸铜7份、硝酸钴4份，植酸12份、2,6-二羧基吡啶20份。

实施例5：

一种煤炭燃烧复合催化剂由如下质量分数的原料溶于100份水中复配所得：三氧化钼9份、硝酸镍18份、碱式碳酸镍8份、快速渗透剂T10份、硝化稀土11份、硝酸铁2份、硝酸铜3份、硝酸钴3份，植酸12份、柠檬酸20份。

实施例6：

产品于某化工厂20t/h链条炉进行工业试验。厂家使用煤炭在煤种、锅炉工况相同情况下，按照耗煤量重量的0.12％加入实施例2煤炭燃烧复合催化剂进行正常生产。使用后，实际观测燃烧过程发现：加复合催化剂后，煤炭燃烧时间提前，烟气颜色明显变浅，燃烧后的煤灰颜色比空白煤灰发白，二氧化硫排放量减少，实际分析节煤量约14％。表1中列出了厂家使用的原煤工业分析及元素分析结果；表2列出了工厂原煤添加煤炭燃烧复合催化剂前后热值氧弹测试结果。测试结果证明：该煤炭燃烧复合催化剂可以有效提高收到基的低位发热量。煤炭的氧弹测试发热量提高15.6％。

表3列出了工厂原煤添加0.11％实施例1煤炭燃烧复合催化剂前后热值氧弹测试结果。测试结果显示，添加实施例1配比的药剂后，煤炭的氧弹测试发热量分别提高24.50％。

表1原煤工业分析及元素分析

表2工厂原煤添加煤炭燃烧复合催化剂前后热值氧弹测试结果

表3工厂原煤添加0.11％实施例1煤炭燃烧复合催化剂前后热值氧弹测试结果

采用同样的方法，对实施例3-5的煤炭燃烧复合催化剂进行效果测试，测试条件与实施例6均相同，测试结果显示，添加实施例1-5后，煤炭的氧弹测试发热量分别提高19.7％、20.6％、21.1％。

实施例7：

在某电厂75t/h循环流化床锅炉进行工业试验，在煤种、锅炉工况相同情况下，按照耗煤量重量的0.1％加入实施例2得到的煤炭燃烧复合催化剂进行燃烧运行。使用后，实际检测数据显示：加复合催化剂后，炉膛温度提高100℃，燃烧后的煤灰颜色比空白煤灰发白，二氧化硫排放量减少，粉尘排放量减少，实际分析节煤量约5％。

添加药剂后，在基准工况下与未加剂燃煤进行经济性比较，结果见表4。其中C_f、C_e分别飞灰和炉渣中可燃物的质量百分数。

表4燃煤加催化剂前后运行数据对比

添加药剂与未加剂燃煤相比，二氧化硫气体排放量及烟尘排放量明显降低，工业试验实测数据见表5。

表5燃煤加催化剂前后主要污染物排放数据

Claims (3)

1.一种煤炭燃烧复合催化剂，其特征在于，由如下质量分数的组分溶于100份水中混合后得到：高温裂化剂20～35份、扩散渗透剂1～10份、催化增效剂2～20份、稳定剂植酸5～15份、络合剂10～20份；

其中所述高温裂化剂为硝酸镍、碱式碳酸镍、钼酸铵和三氧化钼的一种或多种；所述扩散渗透剂为JFC、快速渗透剂T的一种或两种；所述催化增效剂为硝化稀土、硝酸镁、硝酸铁、硝酸铜和硝酸钴中的一种或多种；所述络合剂是柠檬酸和2,6-二羧基吡啶中的一种或两种。

2.根据权利要求1所述的煤炭燃烧复合催化剂，其特征在于，所述高温裂化剂为硝酸镍、碱式碳酸镍中的一种或两种。

3.一种权利要求1所述的煤炭燃烧复合催化剂在燃煤中的用途，其特征在于，所述煤炭燃烧复合催化剂的添加量为燃煤质量的0.05～1.0％。