CN104371791B - 一种煤燃烧催化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及煤炭能源技术领域，公开了一种煤燃烧催化剂，由以下重量百分比的原料制成：二乙醇单异丙醇胺13～22％，三乙醇胺25～35％，非离子表面活性剂10～15％，造纸黑液13～20％，糖厂废液15～20％，碱金属盐1～6％，稀土元素的化合物0.2～0.8％。本发明主要优化煤催化剂性能，降低其成本，本发明煤燃烧催化剂可降低煤的着火点和燃尽温度，加快煤的燃烧速率，同时煤得以充分燃烧，不仅降低了煤耗和成本，而且减少了SO2、NOx等有害气体的排放，对改烧优质煤为劣质煤提供了有利的条件。

Description

一种煤燃烧催化剂
技术领域
本发明涉及煤炭能源技术领域，特别涉及一种煤燃烧催化剂。
背景技术
随着工业化、城镇化进程加快和消费结构持续升级，我国能源需求呈刚性增长，受国内资源保障能力和环境容量制约以及全球性能源安全和应对气候变化影响，资源环境约束日趋强化。我国是一个以燃煤作为主要能源的国家，煤的消费量约占能源消费的70％，煤的大量使用带来两大问题：一是能源效率问题，二是环境问题。目前我国煤的终端利用效率约为41％，燃煤效率低，能源浪费大。大量燃煤又造成大气污染，燃煤大量排出包含CO、VOC、NOx、SOx、微粒等有害污染物的废气，造成严重的空气污染，碳排放量大大超标，对人类生存环境直接产生威胁。
在能源紧缺的今天，有效的、合理的利用现有资源，改善煤的热效率，提高燃煤利用效率，减轻环境污染对国计民生的重要性是不言而喻的。因此，研究开发一种能够使煤充分燃烧，有害污染物排放减少的煤燃烧催化剂成为本领域的热点和方向。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种煤燃烧催化剂，该催化剂可降低煤的着火点和燃尽温度，加快煤的燃烧速率，同时煤得以充分燃烧，不仅降低了煤耗和成本，而且减少了SO2、NOx等有害气体的排放，对煤燃烧改烧优质煤为劣质煤提供了有利的条件。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种煤燃烧催化剂，由以下重量百分比的原料制成：
优选地，所述的煤燃烧催化剂，由以下重量百分比的原料制成：
本发明还包括了煤燃烧催化剂的制备方法，如下：
将二乙醇单异丙醇胺、三乙醇胺和非离子表面活性剂加入反应釜中搅拌30～60min，再加入造纸黑液和糖厂废液，充分搅拌混合，过滤后再加入碱金属盐和稀土元素的化合物，边继续搅拌边给反应釜加热2.5～3.5小时，即可制得所需煤燃烧催化剂。
催化剂在出厂前应根据企业标准及相关国家及行业标准进行性能检验，包括煤粉燃烧实验及水泥物理化学性能检验。检验合格的产品即可出厂。
优选地，上述所述的非离子表面活性剂为聚氧乙烯辛基酚醚、聚乙烯吡咯烷酮、失水山梨醇单硬脂酸酯中的一种。
优选地，上述所述的造纸黑液的波美度为35～65°Bé。
优选地，上述所述的碱金属盐为氯化钠或氯化钾。
优选地，上述所述的稀土元素的化合物为La2O3、Y2O3、LaMnO3、LuMnO3中的一种。
优选地，在制备煤燃烧催化剂时，边继续搅拌边给反应釜加热的温度为40～85℃。
本发明的上述原料中，二乙醇单异丙醇胺、三乙醇胺作为燃料挥发组分，可以瞬间缩短着火时间，起到助燃作用，其中三乙醇胺还能增加糖厂废液、碳酸钠的溶解度；由于造纸黑液和糖厂废液均为废液，液体中存在较多悬浮粒子，而通过加入非离子表面活性剂吸附水中悬浮的固体粒子，使粒子间架桥或通过电荷中和使粒子凝聚形成大的絮凝物，加速悬浮液中粒子的沉降，加快溶液澄清，促进过滤效果；造纸黑液中含有大量K2CO3、Na2CO3、KOH、NaOH和Ca(OH)2等，是效果较好的燃煤催化剂，造纸黑液适量加入煤中,可使煤的着火温度降低，使煤完全燃尽，另外,还有脱硫作用；糖厂废液具有较强极性，能够降低燃烧活化能，使煤燃烧变得容易进行；碱金属盐能够改变低着火温度，使燃尽温度提前，还能增加燃烧放热量；稀土元素的化合物能够促进氧离子在整个催化剂与煤粒之间的传递，能够显著加快煤燃烧速率，降低燃烧反应活化能，从而产生助燃效果。
本发明的有益效果在于：
1、将造纸厂黑液、糖厂废液复配综合回收再利用，节能环保，大大降低了产品的生产成本。
2、采用本发明的煤燃烧催化剂，具有高燃烧热效率，煤的燃烧热效率可提高10～40％。
3、采用本发明的煤燃烧催化剂，可降低煤燃烧的废气排放，有利于环境保护，废气中CO、VOC、氟烃化合物及碳烟可减排50％～90％，NOx可减排50％～98％，S02可减排50％～98％，碳烟微粒可减排60％以上。
4、采用本发明的煤燃烧催化剂，降低煤粉着火温度，提高煤粉扩散燃烧速度，能有效地应对煤质变化。
5、采用本发明的煤燃烧催化剂，可促进煤燃烧尽，可以充分的利用煤资源，降低燃煤量，节约成本。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
实施例1
一种煤燃烧催化剂，由以下重量百分比的原料制成：
将二乙醇单异丙醇胺、三乙醇胺和聚氧乙烯辛基酚醚加入反应釜中搅拌30min，再加入造纸黑液和糖厂废液，充分搅拌混合，过滤后再加入氯化钠和La2O3，边继续搅拌边给反应釜加热至40℃持续3.5小时，即可制得所需煤燃烧催化剂。催化剂在出厂前应根据企业标准及相关国家及行业标准进行性能检验，包括煤粉燃烧实验及水泥物理化学性能检验。检验合格的产品即可出厂。
实施例2
一种煤燃烧催化剂，由以下重量百分比的原料制成：
将二乙醇单异丙醇胺、三乙醇胺和聚乙烯吡咯烷酮加入反应釜中搅拌35min，再加入造纸黑液和糖厂废液，充分搅拌混合，过滤后再加入氯化钾和Y2O3，边继续搅拌边给反应釜加热至50℃持续3小时，即可制得所需煤燃烧催化剂。催化剂在出厂前应根据企业标准及相关国家及行业标准进行性能检验，包括煤粉燃烧实验及水泥物理化学性能检验。检验合格的产品即可出厂。
实施例3
一种煤燃烧催化剂，由以下重量百分比的原料制成：
将二乙醇单异丙醇胺、三乙醇胺和聚氧乙烯辛基酚醚加入反应釜中搅拌40min，再加入造纸黑液和糖厂废液，充分搅拌混合，过滤后再加入氯化钠和LaMnO3，边继续搅拌边给反应釜加热至60℃持续2.5小时，即可制得所需煤燃烧催化剂。催化剂在出厂前应根据企业标准及相关国家及行业标准进行性能检验，包括煤粉燃烧实验及水泥物理化学性能检验。检验合格的产品即可出厂。
实施例4
一种煤燃烧催化剂，由以下重量百分比的原料制成：
将二乙醇单异丙醇胺、三乙醇胺和失水山梨醇单硬脂酸酯加入反应釜中搅拌45min，再加入造纸黑液和糖厂废液，充分搅拌混合，过滤后再加入氯化钾和LuMnO3，边继续搅拌边给反应釜加热至70℃持续3小时，即可制得所需煤燃烧催化剂。催化剂在出厂前应根据企业标准及相关国家及行业标准进行性能检验，包括煤粉燃烧实验及水泥物理化学性能检验。检验合格的产品即可出厂。
实施例5
一种煤燃烧催化剂，由以下重量百分比的原料制成：
将二乙醇单异丙醇胺、三乙醇胺和聚氧乙烯辛基酚醚加入反应釜中搅拌55min，再加入造纸黑液和糖厂废液，充分搅拌混合，过滤后再加入氯化钠和La2O3，边继续搅拌边给反应釜加热至80持续3小时，即可制得所需煤燃烧催化剂。催化剂在出厂前应根据企业标准及相关国家及行业标准进行性能检验，包括煤粉燃烧实验及水泥物理化学性能检验。检验合格的产品即可出厂。
煤燃烧时，所述的催化剂占煤总量的0.07％。
实施例6
一种煤燃烧催化剂，由以下重量百分比的原料制成：
将二乙醇单异丙醇胺、三乙醇胺和聚乙烯吡咯烷酮加入反应釜中搅拌60min，再加入造纸黑液和糖厂废液，充分搅拌混合，过滤后再加入氯化钾和Y2O3的化合物，边继续搅拌边给反应釜加热至85℃持续2.5小时，即可制得所需煤燃烧催化剂。催化剂在出厂前应根据企业标准及相关国家及行业标准进行性能检验，包括煤粉燃烧实验及水泥物理化学性能检验。检验合格的产品即可出厂。
小试、中试及正常使用催化剂的数据对比，见表1：
表1小试、中试及正常使用催化剂数据表
注：小试阶段在研发实验室进行小规模实验；
中试阶段在工厂企业进行较大规模实用性试验；
正常使用阶段为进行社会性推广使用。
2013年5月20日至7月29日，贺州市平桂飞碟水泥有限公司从我公司购进催化剂15吨，使用量12吨，以下为中试前后数据对比，见表2：
表2使用催化剂前后(时段)产量、能耗数据对比表
从表2可以得知，使用催化剂后吨熟料能耗下降量，
煤耗：174.2(kg/用前吨熟料)－156.2(kg/用后吨熟料)＝18(kg)
电耗：92.5(kwh/用前吨熟料)－74.4(kwh/用后吨熟料)＝18.1(kwh)
按2012年7月份使用催化剂6.57吨、吨熟料催化剂平均用量0.2254kg(掺入量为总用煤量的1.44‰)，燃煤价740元/吨，电价0.46元/KWh计算，
使用“催化剂”成本为：0.2254×16.48＝3.71(元)
能耗的下降节约成本为：18×0.74+18.1×0.46＝21.65(元)
吨熟料的实际节约成本：21.65－3.71＝17.94(元)
按年产水泥熟料10000万吨计算，使用“催化剂”的总经济效益，
年经济效益：17.94(元/吨)×10000万吨＝17.94亿元
年省煤：18.00(kg/吨)×10000万吨＝180万吨
年节电：18.10(KWh/吨)×10000万吨＝18.1亿(KWh)

Claims (7)

1.一种煤燃烧催化剂，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：
其制备方法如下：
将二乙醇单异丙醇胺、三乙醇胺和非离子表面活性剂加入反应釜中搅拌30～60min，再加入造纸黑液和糖厂废液，充分搅拌混合，过滤后再加入碱金属盐和稀土元素的化合物，边继续搅拌边给反应釜加热2.5～3.5小时，即可制得所需煤燃烧催化剂。
2.根据权利要求1所述的煤燃烧催化剂，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：
3.根据权利要求1或2所述的煤燃烧催化剂，其特征在于：所述的非离子表面活性剂为聚氧乙烯辛基酚醚、聚乙烯吡咯烷酮、失水山梨醇单硬脂酸酯中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的煤燃烧催化剂，其特征在于：所述的造纸黑液的波美度为35～65°Bé。
5.根据权利要求1或2所述的煤燃烧催化剂，其特征在于：所述的碱金属盐为氯化钠或氯化钾。
6.根据权利要求1或2所述的煤燃烧催化剂，其特征在于：所述的稀土元素的化合物为La2O3、Y2O3、LaMnO3、LuMnO3中的一种。
7.根据权利要求1或2所述的煤燃烧催化剂，其特征在于：在制备煤燃烧催化剂时，边继续搅拌边给反应釜加热的温度为40～85℃。
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