CN107460018A - 一种煤炭燃烧催化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤炭燃烧催化剂，其由稀土化合物、过渡金属盐、碱金属盐、碱土金属盐、氧族元素化合物以及水混合而成。本发明的优点：本发明一种煤炭燃烧催化剂能有效降低能耗，在火电大型机组每度电节煤可达5‑10g，锅炉运行氧量可减少20%；在中小型窑炉节煤率在5‑30%；燃烧温度可提高150‑250℃，具有明显的经济效益；能够降低煤炭燃烧的废气污染；加入Na2MoO4·2H2O，钼酸钠既有催化的效果、又能在有氧或无氧的环境下起到良好的缓蚀效果；加入C10H16N2O8，C10H16N2O8能够与碱金属、稀土元素和过渡金属形成十分稳定的水溶液配合物，有利于催化剂效果稳定的发挥。

Description

一种煤炭燃烧催化剂
技术领域
本发明涉及一种煤炭燃烧催化剂，特别涉及一种适用于各种煤炭燃烧工况的燃烧催化剂。
背景技术
我国是一个产煤大国，同时又是一个耗煤大国，并且在今后相当长的时间呢，以煤为主要能源结构的状况还不会改变。怎样提高能源的利用效率，减少煤炭燃烧给大气带来的严重污染，确保国家煤炭资源安全，改善大气气候，已上升为基本国策。
煤的催化燃烧技术，作为一项环境友好即节能又减排的能源利用方式，已得到各国的广泛关注，应用领域不断扩展。近年来，一些煤炭燃烧催化剂相继投入市场使用，取得了一定的节能减排成效，但仍存在以下需解决的问题。
一、技术水平不高，节能效率不显著，仅适宜在中小型窑炉中使用；而占我国50%的原煤消耗量在火电行业，其锅炉效率达90%以上，该行业对催化剂技术水平要求更高。
二、对多煤种的适应性欠佳，不适宜大面积推广使用。
三、产品中含重金属、放射性元素，易造成二次污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种既能适用中小窑炉，又能适应火电大型锅炉，原材料资源丰富，制造工艺简单，产品性能稳定，活性、选择性高，使用简捷，节能减排效果显著的煤炭燃烧催化剂。
本发明通过下述方案实现：一种煤炭燃烧催化剂，其由稀土化合物、过渡金属盐、碱金属盐、碱土金属盐、氧族元素化合物以及水混合而成，其中，所述稀土化合物为La（NO3）3·6H2O，所述过渡金属盐由C2H2NiO4·2H2O、NH4VO3、Mn（NO3）2、ZrOCl2·8H2O、Co（NO3）2·6H2O、FeSO4·7H20、Cu（NO3）2·6H2O和ZnSO4·7H20组成，所述碱金属盐由Na2WO4·2H2O、CsNO3、KMnO4和Na2MoO4·2H2O组成，所述碱土金属盐为CaCl2 ，所述氧族元素化合物为C10H16N2O8。
其按如下原料的质量百分比溶于水中均匀混合而成：
其中：稀土化合物La（NO3）3·6H2O 0.5-5
过渡金属盐C2H2NiO4·2H2O 0.5-1.5
过渡金属盐NH4VO3 0.3-3.5
过渡金属盐Mn（NO3）2 0.4-4.5
过渡金属盐ZrOCl2·8H2O 0.5-6
过渡金属盐Co（NO3）2·6H2O 0.3-3
过渡金属盐FeSO4·7H20 1-8
过渡金属盐Cu（NO3）2·6H2O 0.3-4
过渡金属盐ZnSO4·7H20 0.5-5
碱金属盐Na2WO4·2H2O 1-5
碱金属盐CsNO3 0.05-1.5
碱金属盐KMnO4 0.2-1.5
碱金属盐Na2MoO4·2H2O 0.7-5
碱土金属盐CaCl2 5-25
氧族元素化合物C10H16N2O8 0.1-0.5
余量为水。
本发明的煤炭燃烧催化剂的作用机理是：在催化燃烧过程中，煤炭燃烧的物理、化学过程发生较显著的变化，通过氧的活化传递和催化剂金属离子受热活化电子的迁移，使得煤炭的着火点降低，燃烧表观活化能显著下降、燃烧速度加快，燃尽率提高，相对发热量得到提高，煤燃烧耗氧量明显减少，从而为低过量空气系数操作创造条件，实现节约燃煤用量和减少SO2、NOX等废气排放。
本发明的煤炭燃烧催化剂，掺入量为燃煤用量的0.05-0.12%；使用时，采用按催化剂：水=1:5-7现场稀释，喷洒投加在煤炭煤磨或破碎前的喂煤装置上的燃煤中。
本发明的有益效果为：
1、本发明一种煤炭燃烧催化剂能有效降低能耗，在火电大型机组每度电节煤可达5-10g，锅炉运行氧量可减少20%；在中小型窑炉节煤率在5-30%；燃烧温度可提高150-250℃，具有明显的经济效益；
2、本发明一种煤炭燃烧催化剂能够降低煤炭燃烧的废气污染，能有效抑制芳香烃致癌物质20%以上，SO2、NOX等废气减排效果可达15%，具有明显的环保社会效益；
3、本发明一种煤炭燃烧催化剂能够提高煤气转化效率，CO产气率增加5%-10%；
4、本发明一种煤炭燃烧催化剂中加入Na2MoO4·2H2O，钼酸钠既有催化的效果、又能在有氧或无氧的环境下起到良好的缓蚀效果；
5、本发明一种煤炭燃烧催化剂中加入C10H16N2O8，C10H16N2O8能够与碱金属、稀土元素和过渡金属形成十分稳定的水溶液配合物，有利于催化剂效果稳定的发挥；
6、本发明一种煤炭燃烧催化剂能够降低水泥生料熔融性温度；
7、本发明一种煤炭燃烧催化剂能够改变煤炭筛分特性，粒度降低20%以上；
8、本发明一种煤炭燃烧催化剂制作生产工艺简单，便于规模生产；
9、本发明一种煤炭燃烧催化剂在使用时不改变使用单位生产工艺，投加简捷，对泥煤、褐煤、无烟煤、烟煤、煤矸石都有良好的兼容性；
10、本发明一种煤炭燃烧催化剂适用性好，不但适用于中小型窑炉，还适用于火电大型锅炉。
具体实施方式
下面对本发明进一步说明，但本发明保护范围不局限所述内容。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征，在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱，应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例，另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
实施例1：一种煤炭燃烧催化剂，其按如下原料的质量百分比溶于水中均匀混合而成：
其中：稀土化合物La（NO3）3·6H2O 0.5
过渡金属盐C2H2NiO4·2H2O 0.5
过渡金属盐NH4VO3 0.3
过渡金属盐Mn（NO3）2 0.4
过渡金属盐ZrOCl2·8H2O 0.5
过渡金属盐Co（NO3）2·6H2O 0.3
过渡金属盐FeSO4·7H20 1
过渡金属盐Cu（NO3）2·6H2O 0.3
过渡金属盐ZnSO4·7H20 0.5
碱金属盐Na2WO4·2H2O 1
碱金属盐CsNO3 0.05
碱金属盐KMnO4 0.2
碱金属盐Na2MoO4·2H2O 0.7
碱土金属盐CaCl2 5
氧族元素化合物C10H16N2O8 0.1
余量为水。
实施例2：一种煤炭燃烧催化剂，其按如下原料的质量百分比溶于水中均匀混合而成：
其中：稀土化合物La（NO3）3·6H2O 5
过渡金属盐C2H2NiO4·2H2O 1.5
过渡金属盐NH4VO3 3.5
过渡金属盐Mn（NO3）2 4.5
过渡金属盐ZrOCl2·8H2O 6
过渡金属盐Co（NO3）2·6H2O 3
过渡金属盐FeSO4·7H20 8
过渡金属盐Cu（NO3）2·6H2O 4
过渡金属盐ZnSO4·7H20 5
碱金属盐Na2WO4·2H2O 5
碱金属盐CsNO3 1.5
碱金属盐KMnO4 1.5
碱金属盐Na2MoO4·2H2O 5
碱土金属盐CaCl2 25
氧族元素化合物C10H16N2O8 0.5
余量为水。
实施例3：一种煤炭燃烧催化剂，其按如下原料的质量百分比溶于水中均匀混合而成：
其中：稀土化合物La（NO3）3·6H2O 3
过渡金属盐C2H2NiO4·2H2O 1
过渡金属盐NH4VO3 2
过渡金属盐Mn（NO3）2 3
过渡金属盐ZrOCl2·8H2O 2
过渡金属盐Co（NO3）2·6H2O 2
过渡金属盐FeSO4·7H20 5
过渡金属盐Cu（NO3）2·6H2O 2
过渡金属盐ZnSO4·7H20 1
碱金属盐Na2WO4·2H2O 3
碱金属盐CsNO3 1
碱金属盐KMnO4 1
碱金属盐Na2MoO4·2H2O 3
碱土金属盐CaCl2 10
氧族元素化合物C10H16N2O8 0.15
余量为水。
实施例4：一种煤炭燃烧催化剂，其按如下原料的质量百分比溶于水中均匀混合而成：
其中：稀土化合物La（NO3）3·6H2O 5
过渡金属盐C2H2NiO4·2H2O 0.5
过渡金属盐NH4VO3 3
过渡金属盐Mn（NO3）2 4
过渡金属盐ZrOCl2·8H2O 2
过渡金属盐Co（NO3）2·6H2O 1
过渡金属盐FeSO4·7H20 3
过渡金属盐Cu（NO3）2·6H2O 0.9
过渡金属盐ZnSO4·7H20 3
碱金属盐Na2WO4·2H2O 2
碱金属盐CsNO3 1.5
碱金属盐KMnO4 0.8
碱金属盐Na2MoO4·2H2O 2
碱土金属盐CaCl2 15
氧族元素化合物C10H16N2O8 0.2
余量为水。
实施例5：一种煤炭燃烧催化剂，其按如下原料的质量百分比溶于水中均匀混合而成：
其中：稀土化合物La（NO3）3·6H2O 1.5
过渡金属盐C2H2NiO4·2H2O 1.5
过渡金属盐NH4VO3 1.3
过渡金属盐Mn（NO3）2 1.4
过渡金属盐ZrOCl2·8H2O 1.5
过渡金属盐Co（NO3）2·6H2O 1.3
过渡金属盐FeSO4·7H20 2
过渡金属盐Cu（NO3）2·6H2O 2
过渡金属盐ZnSO4·7H20 1
碱金属盐Na2WO4·2H2O 2
碱金属盐CsNO3 0.1
碱金属盐KMnO4 1
碱金属盐Na2MoO4·2H2O 1.5
碱土金属盐CaCl2 20
氧族元素化合物C10H16N2O8 0.25
余量为水。
实施例6：一种煤炭燃烧催化剂，其按如下原料的质量百分比溶于水中均匀混合而成：
其中：稀土化合物La（NO3）3·6H2O 2
过渡金属盐C2H2NiO4·2H2O 1.2
过渡金属盐NH4VO3 2.3
过渡金属盐Mn（NO3）2 2.4
过渡金属盐ZrOCl2·8H2O 1
过渡金属盐Co（NO3）2·6H2O 1.5
过渡金属盐FeSO4·7H20 3
过渡金属盐Cu（NO3）2·6H2O 1
过渡金属盐ZnSO4·7H20 2
碱金属盐Na2WO4·2H2O 2
碱金属盐CsNO3 1.1
碱金属盐KMnO4 1.2
碱金属盐Na2MoO4·2H2O 2
碱土金属盐CaCl2 8
氧族元素化合物C10H16N2O8 0.3
余量为水。
实施例7：一种煤炭燃烧催化剂，其按如下原料的质量百分比溶于水中均匀混合而成：
其中：稀土化合物La（NO3）3·6H2O 3
过渡金属盐C2H2NiO4·2H2O 0.9
过渡金属盐NH4VO3 3
过渡金属盐Mn（NO3）2 3.5
过渡金属盐ZrOCl2·8H2O 4
过渡金属盐Co（NO3）2·6H2O 2.5
过渡金属盐FeSO4·7H20 4
过渡金属盐Cu（NO3）2·6H2O 2.5
过渡金属盐ZnSO4·7H20 4
碱金属盐Na2WO4·2H2O 3
碱金属盐CsNO3 0.8
碱金属盐KMnO4 0.7
碱金属盐Na2MoO4·2H2O 2
碱土金属盐CaCl2 12
氧族元素化合物C10H16N2O8 0.35
余量为水。
实施例8：一种煤炭燃烧催化剂，其按如下原料的质量百分比溶于水中均匀混合而成：
其中：稀土化合物La（NO3）3·6H2O 3.5
过渡金属盐C2H2NiO4·2H2O 1.1
过渡金属盐NH4VO3 3
过渡金属盐Mn（NO3）2 4
过渡金属盐ZrOCl2·8H2O 5
过渡金属盐Co（NO3）2·6H2O 3
过渡金属盐FeSO4·7H20 7
过渡金属盐Cu（NO3）2·6H2O 3
过渡金属盐ZnSO4·7H20 4
碱金属盐Na2WO4·2H2O 4
碱金属盐CsNO3 1
碱金属盐KMnO4 1
碱金属盐Na2MoO4·2H2O 4
碱土金属盐CaCl2 24
氧族元素化合物C10H16N2O8 0.4
余量为水。
实施例9：一种煤炭燃烧催化剂，其按如下原料的质量百分比溶于水中均匀混合而成：
其中：稀土化合物La（NO3）3·6H2O 3
过渡金属盐C2H2NiO4·2H2O 1.3
过渡金属盐NH4VO3 2
过渡金属盐Mn（NO3）2 3
过渡金属盐ZrOCl2·8H2O 4
过渡金属盐Co（NO3）2·6H2O 1
过渡金属盐FeSO4·7H20 6
过渡金属盐Cu（NO3）2·6H2O 2
过渡金属盐ZnSO4·7H20 3
碱金属盐Na2WO4·2H2O 3
碱金属盐CsNO3 1.1
碱金属盐KMnO4 1
碱金属盐Na2MoO4·2H2O 3
碱土金属盐CaCl2 18
氧族元素化合物C10H16N2O8 0.45
余量为水。
实施例10：一种煤炭燃烧催化剂，其按如下原料的质量百分比溶于水中均匀混合而成：
其中：稀土化合物La（NO3）3·6H2O 2
过渡金属盐C2H2NiO4·2H2O 0.6
过渡金属盐NH4VO3 0.7
过渡金属盐Mn（NO3）2 1.9
过渡金属盐ZrOCl2·8H2O 2.5
过渡金属盐Co（NO3）2·6H2O 2.3
过渡金属盐FeSO4·7H20 5
过渡金属盐Cu（NO3）2·6H2O 1
过渡金属盐ZnSO4·7H20 2
碱金属盐Na2WO4·2H2O 2
碱金属盐CsNO3 0.2
碱金属盐KMnO4 0.4
碱金属盐Na2MoO4·2H2O 3.8
碱土金属盐CaCl2 18
氧族元素化合物C10H16N2O8 0.38
余量为水。
尽管已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (2)

1.一种煤炭燃烧催化剂，其特征在于：其由稀土化合物、过渡金属盐、碱金属盐、碱土金属盐、氧族元素化合物以及水混合而成，其中，所述稀土化合物为La（NO3）3·6H2O，所述过渡金属盐由C2H2NiO4·2H2O、NH4VO3、Mn（NO3）2、ZrOCl2·8H2O、Co（NO3）2·6H2O、FeSO4·7H20、Cu（NO3）2·6H2O和ZnSO4·7H20组成，所述碱金属盐由Na2WO4·2H2O、CsNO3、KMnO4和Na2MoO4·2H2O组成，所述碱土金属盐为CaCl2 ，所述氧族元素化合物为C10H16N2O8。
2.根据权利要求1所述的一种煤炭燃烧催化剂，其特征在于：其按如下原料的质量百分比溶于水中均匀混合而成：
其中：稀土化合物La（NO3）3·6H2O 0.5-5
过渡金属盐C2H2NiO4·2H2O 0.5-1.5
过渡金属盐NH4VO3 0.3-3.5
过渡金属盐Mn（NO3）2 0.4-4.5
过渡金属盐ZrOCl2·8H2O 0.5-6
过渡金属盐Co（NO3）2·6H2O 0.3-3
过渡金属盐FeSO4·7H20 1-8
过渡金属盐Cu（NO3）2·6H2O 0.3-4
过渡金属盐ZnSO4·7H20 0.5-5
碱金属盐Na2WO4·2H2O 1-5
碱金属盐CsNO3 0.05-1.5
碱金属盐KMnO4 0.2-1.5
碱金属盐Na2MoO4·2H2O 0.7-5
碱土金属盐CaCl2 5-25
氧族元素化合物C10H16N2O8 0.1-0.5
余量为水。
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