CN104293411A

CN104293411A - 一种煤炭燃烧催化剂制备方法

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Publication number: CN104293411A
Application number: CN201410456832.4A
Authority: CN
Inventors: 李慧芝; 许崇娟; 卢燕
Original assignee: University of Jinan
Current assignee: Longxiangyu Shenzhen Technology Co ltd
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2014-09-10
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2034-09-10
Also published as: CN104293411B

Abstract

本发明公开了一种煤炭燃烧催化剂制备方法，其特征在于，在反应器中，按质量百分浓度加入硝酸镧：5-15%；硝酸铜：10-20%；硝酸铁：8-20%；月桂基聚氧乙烯醚：30-50%；甲基三甲氧基硅烷：5-15%；水：15-30%；各组分之和为百分之百，溶解后混合均匀，即得黏稠液体为煤炭燃烧催化剂。所述的硝酸镧：硝酸铜：硝酸铁的质量为1：2：2为最优，月桂基聚氧乙烯醚：甲基三甲氧基硅烷的质量为6：1为最优该制备工艺简单，生产成本低，易于工业化生产，长期使用对锅炉不产生腐蚀，还可以降低锅炉内的硫酸钙的结垢，提高锅炉的使用寿命，提高煤炭的燃烧效率。

Description

一种煤炭燃烧催化剂制备方法

技术领域

本发明涉及的是一种节约能源技术领域，特别涉及一种煤炭燃烧催化剂制备方法及使用方法。

背景技术

能源是国民经济建设的物质基础。我国的一次能源以煤炭为主，煤炭占一次能源消费的70%左右。据统计在我国消耗的煤炭总量中，直接用于火力发电、工业锅炉、工业窑炉和家庭炉灶等直接燃烧的煤炭高达85%以上。2013年产煤总量达到37亿吨，其中30亿吨左右用于直接燃烧或发电。目前我国能源供需矛盾尖锐, 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

煤炭燃烧是一个复杂的氧化过程，一般可以分为挥发逸出、燃烧（均相燃烧）和炭粒的着火燃烧（非均相燃烧）。燃烧催化剂能降低煤炭燃烧的表观活化能，降低煤炭的着火点和加快煤炭燃烧速率；能加速煤炭热解过程中各种结合健的断裂，提高煤炭挥发分的析出速度。在煤炭燃烧催化剂可以使煤炭在燃烧过程中减少二氧化硫的排放；在煤炭燃烧催化剂中可以使煤炭在燃烧过程中减少粉尘的排放，所以说在煤炭燃烧过程中添加燃烧催化剂不仅能提高煤炭的燃烧效率，同时也减少煤炭燃烧过程污染物的排放。近年来，对煤炭燃烧催化剂和助燃剂的研究已有报道。中国专利CN 102816625 A中公开了一种脱硫效果好的煤炭燃烧促进剂，包括促进剂和脱硫剂，所述脱硫剂为：丙炔酸甲酯，丙炔酸甲酯占总重量的1-2％。本发明煤炭燃烧节省率明显，在5-25％之间，尤其对低热值、低挥发份的煤炭燃烧促进效果明显。能够大幅降低烟气中硫含量，降低幅度在35-65％之间。中国专利CN 102816624 A中公开了一种煤炭燃烧促进剂，包括促进剂和脱硫剂，所述脱硫剂为：丙炔酸甲酯，丙炔酸乙酯。本发明煤炭燃烧节省率明显，在5-25％之间，尤其对低热值、低挥发份的煤炭燃烧促进效果明显。能够大幅降低烟气中硫含量，降低幅度在40-70％之间。中国专利CN 101775323 A中公开了一种燃煤助燃剂的制备方法，本发明采用了①用稳定性好的氯酸钠和氯化钾，在加水溶解过程中反应生成氯酸钾的原理。②而膨松剂乙酸钠的引入是与煤炭中的腐植酸盐进行盐基交换，而生成着火点较低的腐植酸盐，降低了煤炭的着火性能。③配方中所需的氧化铁是不溶于水的化合物。因此本发明用氯化铁和氧化钙，在加水溶解过程中反应生成氧化铁。中国专利CN 102191110 A中公开了一种燃煤助燃剂，其特征在于组成为白云石粉20－30% ；二环戊二烯基合铁5－15% ；三氧化铬3－10% ；二氧化锰3-10% ；硝酸镁3-15% ；重铬酸钠和/ 或重铬酸钾3－15% ；氧化锌3－18% ；活性白土15－30wt% 复配混合组成。具有助燃、固硫、消烟等多种功能，可以提高锅炉热效率3－8%，节煤率达5－15%，排烟林格曼黑度＜ 1，SO2、NOx等总去除率25－60%，具有显著节煤、环保效果。中国专利CN1109096 燃煤助燃剂，由氯化镁20-25 份、硝酸钾25-35 份、硝酸钠25-35 份、氯酸钾8-12 份和氯酸钠10-15 份组成。中国专利CN1724621 燃煤添加剂，由食盐助燃剂和生石灰吸收剂按4-10％∶ 96-90％重量配比混合。中国专利CN1597884 高效助燃环保节煤剂。由5-12％氯化镁、6-15％磷酸钠、0.8-1.2％高锰酸钾、0.1-0.3％氢氧化铁、0.1％氢氧化镁。

上述现有技术，大都采用助氧燃烧原理，通常采用氯化钠、高锰酸钾、硝酸钠、氯化镁、硝酸钾、氯酸钾等作为煤碳助燃剂原料，对锅炉受热面有一定腐蚀性，会降低锅炉使用寿命。其次，功能单一，缺少消尘、防结焦、催化剂。固硫剂大多采用有机物，这样使其价格很高，影响生产企业的使用。

发明内容

本发明的目的提供一种使用方便，效果好，价格便宜，集固硫、消尘、促进燃烧于一体的煤炭燃烧催化剂。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种煤炭燃烧催化剂制备方法，特征在于，在反应器中，按质量百分浓度加入硝酸镧：5-15%；硝酸铜：10-20%；硝酸铁：8-20%；月桂基聚氧乙烯醚：30-50%；甲基三甲氧基硅烷：5-15%；水：15-30%；各组分之和为百分之百，溶解后混合均匀，即得黏稠液体为煤炭燃烧催化剂。

所述一种煤炭燃烧催化剂中，所述的硝酸镧、硝酸铜、硝酸铁可以是含结晶水的化合物，也可以是不含结晶水的化合物，质量百分浓度是按不含结晶水进行计算。

本发明的一种煤炭燃烧催化剂的使用方法如下：

将所述煤炭燃烧催化剂溶于水中均匀喷洒在燃煤上，喷洒后立即燃烧，加入煤炭燃烧催化剂的量为煤炭质量的0.05~1.0%范围内。

所述煤炭燃烧催化剂制备好后密封包装、储存阴凉处，远离火源。

所述煤炭燃烧催化剂采用多重氧化剂如硝酸镧、硝酸铜、硝酸铁，氧化剂的作用是燃烧过程中提供充足的氧，使煤炭充分燃烧的必要条件，采用多重氧化剂优点是氧化的分解温度不同可以在燃烧的不同阶段提供氧，多重氧化剂硝酸镧：硝酸铜：硝酸铁的质量为1：2：2为最优。选用硝酸盐作为氧化的另一作用是，由于在燃烧过程中有N₂的产生，使燃料更加膨松氧气更容易进入，燃烧更充分，起到膨松剂的作用。

所述煤炭燃烧催化剂中硝酸镧、硝酸铜、硝酸铁在燃烧过程中，既是氧化剂的同时也是煤炭燃烧的催化剂，由于燃烧后硝酸镧和碳反应产生金属镧或氧化镧，硝酸铜产生金属铜或氧化铜，硝酸铁产生金属铁或它的氧化物，这些过渡金属的存在时碳的晶格发生扭曲变化，碳的活性就提高了，所产生的热量就提高了，起到催化剂的作用。

所述煤炭燃烧催化剂中的月桂基聚氧乙烯醚和甲基三甲氧基硅烷作用为分散剂和渗透剂，月桂基聚氧乙烯醚和甲基三甲氧基硅烷的存在使煤炭燃烧催化剂成分能很好分散煤炭的表面和充分渗透到煤炭的内部，使煤炭燃烧催化剂的作用跟充分。月桂基聚氧乙烯醚：甲基三甲氧基硅烷的质量为6：1为最优。

本发明与现有技术比较，具有如下优点及有益效果：

（1）本发明的一种煤炭燃烧催化剂为液体，易于储存、运输、操作简单、安全、添加量少，易溶于水，使用方便。

（2）本发明的一种煤炭燃烧催化剂，添加后节省煤炭明显，热量可增加15~35%，尤其对低热值的煤炭燃烧效果更明显。

（3）本发明的一种煤炭燃烧催化剂，能够大幅降低烟气中的硫含量和粉尘的含量，硫含量可降低35~60%，粉尘含量可降低30~70% 之间。

具体实施方式

实施例1

一种煤炭燃烧催化剂制备方法，在反应器中，加入硝酸镧6 g，硝酸铜12 g，硝酸铁12 g，月桂基聚氧乙烯醚42 g，甲基三甲氧基硅烷7 g，水21mL ，溶解后混合均匀，即得黏稠液体为煤炭燃烧催化剂。

实施例2

一种煤炭燃烧催化剂制备方法，在反应器中，加入硝酸镧15g，硝酸铜15 g，硝酸铁15 g，月桂基聚氧乙烯醚30 g，甲基三甲氧基硅烷5 g，水20mL ，溶解后混合均匀，即得黏稠液体为煤炭燃烧催化剂。

实施例3

一种煤炭燃烧催化剂制备方法，在反应器中，加入硝酸镧10 g，硝酸铜15 g，硝酸铁15 g，月桂基聚氧乙烯醚35 g，甲基三甲氧基硅烷6 g，水24mL ，溶解后混合均匀，即得黏稠液体为煤炭燃烧催化剂。

实施例4

一种煤炭燃烧催化剂制备方法，在反应器中，加入硝酸镧8 g，硝酸铜16 g，硝酸铁16 g，月桂基聚氧乙烯醚36 g，甲基三甲氧基硅烷6 g，水18mL ，溶解后混合均匀，即得黏稠液体为煤炭燃烧催化剂。

实施例5

一种煤炭燃烧催化剂制备方法，在反应器中，加入硝酸镧5 g，硝酸铜10 g，硝酸铁8 g，月桂基聚氧乙烯醚50 g，甲基三甲氧基硅烷12 g，水15mL ，溶解后混合均匀，即得黏稠液体为煤炭燃烧催化剂。

实施例6

一种煤炭燃烧催化剂制备方法，在反应器中，加入硝酸镧5 g，硝酸铜10 g，硝酸铁8 g，月桂基聚氧乙烯醚50 g，甲基三甲氧基硅烷12g，水15mL ，溶解后混合均匀，即得黏稠液体为煤炭燃烧催化剂。

实施例7

一种煤炭燃烧催化剂制备方法，在反应器中，加入硝酸镧6kg，硝酸铜12k g，硝酸铁12kg，月桂基聚氧乙烯醚42 kg，甲基三甲氧基硅烷7k g，水21L ，溶解后混合均匀，即得黏稠液体为煤炭燃烧催化剂。

实施例8

一种煤炭燃烧催化剂制备方法，在反应器中，加入硝酸镧8kg，硝酸铜16kg，硝酸铁16 kg，月桂基聚氧乙烯醚36 kg，甲基三甲氧基硅烷6 kg，水18L ，溶解后混合均匀，即得黏稠液体为煤炭燃烧催化剂。

使用方法：将本发明制备的煤炭燃烧催化剂溶于水，质量浓度在5~15%之间，搅拌均匀，均匀喷洒在煤碳上，喷洒后立即燃烧，加入煤炭燃烧催化剂的量为煤炭质量的0.05~1.0%范围内。

本发明获得煤炭燃烧催化剂,有很好的固硫、降尘效果，有明显的提高煤炭的燃烧效率。

Claims

1.一种煤炭燃烧催化剂制备方法，其特征在于，在反应器中，按质量百分浓度加入硝酸镧：5-15%；硝酸铜：10-20%；硝酸铁：8-20%；月桂基聚氧乙烯醚：30-50%；甲基三甲氧基硅烷：5-15%；水：15-30%；各组分之和为百分之百，溶解后混合均匀，即得黏稠液体为煤炭燃烧催化剂。

2.根据权利要求1中所述的一种煤炭燃烧催化剂制备方法，其特征是：所述的硝酸镧：硝酸铜：硝酸铁的质量为1：2：2为最优。

3.根据权利要求1中所述的一种煤炭燃烧催化剂制备方法，其特征是：所述的硝酸镧：硝酸铜：硝酸铁可以是含结晶水的化合物，也可以是不含结晶水的化合物，质量百分浓度是按不含结晶水进行计算。

4.根据权利要求1中所述的一种煤炭燃烧催化剂制备方法，其特征是：所述的月桂基聚氧乙烯醚：甲基三甲氧基硅烷的质量为6：1为最优。

5.根据权利要求1中所述的一种煤炭燃烧催化剂制备方法所制备的催化剂，其特征是：所述的煤炭燃烧催化剂用量为煤炭质量的0.05~1.0%范围内。