CN1086249A - 高效燃煤催化剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃煤催化剂，它是由铜锰盐、 铁系盐及二价碱金属盐和硝酸铵组成。它具有催化、 固硫、改善煤燃烧特性，起到节煤和减少污染物质排 放的综合作用，节煤17—36％。本催化剂原料易购、 价格低廉制做简单，性质稳定，不污染环境，是一种理 想的煤炭催化剂，适用于各种工业层燃锅炉的燃煤中 使用。

Description

本发明属于燃煤的燃烧催化剂。

煤是我国最主要的能源，占总能源的70%。其中的四分之一用于工业层燃锅炉，由于燃烧技术落后，我国的单位产品能耗是发达国家的几倍。一方面能源紧缺，同时又浪费严重，大大地影响了我国的现代化建设。据文献检索，CN1046551A、CN1041609A及CN1047330A等主要是利用某些金属氧化物、工业废渣、尾矿等做为添加剂，利用促燃效果，添加到煤中，可以提高煤的热值，亦可利用工农业的可燃性废弃物添加到原煤中，以达到节煤之目的。但在工业锅炉的大规模应用还存在以下问题：

1、原料多采用工业废渣、白云石、石灰石及食盐、硝酸钠等物，添加的量大、有效成份低，固体成份分散不均，因而效果比较差。

2、工业废渣及尾矿中含有大量的重金属及放射性物质，易造成新的环境污染。食盐及硝酸钠在高温条件下生成Na₂O，它吸收烟气中的三氧化硫生成熔点只有850℃的硫酸钠，这种物质是造成高温结渣及受热面铁质腐蚀的主要物质，它会造成传热困难和受热面的腐蚀而缩短锅炉的寿命。

3、推广困难，固体添加剂分散程度差，使用起来费工费时，催化效率差，因而不能被广泛接受。

本发明的目的是提出一种高效燃煤催化剂，利用合理的金属氧化物做催化剂，以降低煤的煤点，加快燃煤速度，提高炉膛温度，强化传热过程。进而提高锅炉的出力。

本发明高效烟煤催化剂由氯化镁，氯化钡、硝酸铜、硝酸镍、三氯化铁、硝酸镍、高锰酸钾及硝酸铵盐组成。其中二价碱金属盐5-10%做低温和中温段的催化剂，在高温时它可以有提高灰渣熔点及固硫作用。以2-3%的铁系及2-3%的锰金属盐做中、高温段的催化剂，它是催化剂的主要组成成份。1-2%铜盐具有协同催化作用在中温区域效果好。75-85%为硝酸铵盐，它的作用是抗煤板结并使其疏松，以改善通风透氧状况，在催化剂的水溶液中它还具有促进各种金属盐转变成金属氧化物的功能。

本发明以催化为主。煤在常温下很难燃烧，这是因为氧和碳的反应能不够。当催化剂MO₂与煤接触时增加了C-C键和C-H键的不稳定性，加之在一定条件下催化剂可以提供新生态的氧MO₂→MO+O使反应体系的活化能降低，因而在较低温度条件下就可以发生氧化反应。C+O₂→CO₂+热，氧化反应产生的又使周围的C或CO获得反应能，进而使整个煤层燃烧起来。由于使用了催化剂，产热迅速，炉膛温度迅速从1320℃提高到1470℃，使煤层的辐射强度大大地增强，并强化了传热过程，提高了锅的热效率。

使用硝酸铵做疏松剂，改善通风透氧能力。当炉膛的温度足够高时，燃烧的速度取决于氧的扩散速度。锅炉的供氧是采用鼓入新鲜空气来实现的，空气中氧气只有21%，其余为氮气，它虽不助燃，却被加热到火焰温度，而损失一部分热能。炉膛的氧气分布是不均匀的，一般采用鼓入过量空气以满足对氧的需要，过剩空气系数以1.2-1.4为最佳。实际多用1.7-1.9。煤在高温之下就要软化结焦、结渣，大块焦渣影响了氧的扩散，由于使用了销酸铵做疏松剂，它在高温之下快速分解气化，使板结的煤层疏松2NH₄NO→N₂+3H₂+2NO₂+2H₂O，通气性改善，氧在煤层中的分布均匀，供应充足，为快速燃烧和充分燃烧创造了条件。并降低空气系数为1.4-1.6。

使用了本发明可以保证煤的燃烧时间，燃烧时间是指煤从点燃到落入灰槽所用的时间。在其它燃烧条件保证的前提下，只要时间足够的长，煤都能燃烧的很充分。当炉排的长度一定时，其炉膛温度升高，煤的干燥、蒸溜过程缩短，点火时间提前，相对延长了燃烧时间。又由于催化作用降低了活化能，燃烧的速度加快，同供氧充，燃烧彻底，锅炉的热效率提高，出力增加，在负荷不变的情况下，对煤的需要量减少。炉排的转速放慢了25-40%，相应地延长煤在炉排上的停留时间25-40%。炉渣中的含碳量从原来的15-18%降至4.5-10.7%，可燃性气体减少了80%。

煤中的硫及三氧化硫被二价碱金属镁、钡等固定生成熔点点较高的炉渣而起到固硫和抗渣的作用，BaO+SO₃→BaSO₄。

由于本品在使用时需煤的含水量保持在8-12%水份可以将粉煤末粘结在一起，不容易被气流吹起，所以烟气中的飞灰及粉尘大为减少，除尘器中的飞灰减少了85%，烟气的颜色黑度远低于国家环保局规定的排放标准。

本发明的优点是：

1、本发明不仅有催化作用，还兼有抗结焦。结渣，疏松固硫作用，它从工业层燃锅炉燃烧的各环节入手改善了燃烧特性，即有节煤效果，又有环境保护的作用。

2、本发明不含有环境污染物质及对锅炉有损坏作用的硫酸盐及钠钾等元素。

3、本发明为固体剂型，保存运输方便，使用时配成液体剂型，使用方便分散均匀。

4、金属的氯化盐价格便宜，在水溶液中与硝酸铵进行离子交换，大部分转变成稳定性差的硝酸盐。硝酸盐在较低温度下即可转变为金属氧化物发挥作用。

5、化工原料易得，价格便宜制造容易。每吨催化剂成本1500元，吨煤加入2-2.5Kg为3-3.75元就可带来节煤17-36%的显著效果。

本发明的实施例：

高效燃煤催化剂的成份包括：

氯化镁  3%

氯化钡  5%

硝酸铜  2%

硝酸镍  1%

三氯化铁  3%

硝酸锰  3%

硝酸铵  83%

以上各组份粉碎混匀即成为高效燃煤催化剂。

以2.5Kg∶1000Kg煤的比例，把高效燃煤催化剂溶于自来水中，水量的多少视原煤中原水含量而定，以加水后总含水量8-12%最佳。将高效燃煤催化剂水溶液喷入原煤中，拌均匀即可使用。

本试验是用4500佧/Kg的烟煤在云山农场乳品厂的SZW-4B锅炉进行生产试验，测试数据如下：

1、炉膛最高温度由1320℃提高到1470℃

2、炉排上煤转动时间由每小时25-30分减少至15-20分

3、鼓风机和引风机工作时间由每小时：

过去  51分、60分

现在  32分、51分

4、烟尘的黑度下降，除尘器飞灰减少80%。

5、链条下漏煤每日由180Kg减少到36Kg。

6、有害气体排放

二氧化硫  氯氧化物

过去  8.8Kg/小时  6.82Kg/小时

现在  2.4Kg/小时  0.96Kg/小时

国家标准  34Kg/小时  12Kg/小时

7、奶粉厂每吨奶粉耗标准煤

过去  1.61-1.74

现在  1.16-1.22

仅六个月时间就节煤380吨，每吨100元共38000元，扣除催化剂成本9000元，纯节约27000元。

Claims (1)

1、一种应用于燃煤的高效燃煤催化剂，其特征在于由氯化镁、钡、铁盐和硝酸铜、锰、镍及硝酸铵盐构成，其中：

镁、钡盐：  7-12%

铜盐：      1-2%

铁系盐：    3-5%

锰盐：      3-4%

硝酸铵：    77-86%

将上述成份混均匀，以2-2.5Kg∶1000Kg煤的比例，将催化剂溶于水中，喷入原煤煤中，煤中含水总量8-12%。