CN111004660A - 一种燃煤高温原位助燃方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃煤高温原位催化助燃方法，属于燃煤助燃节煤领域。提供的方法是在煤燃烧过程中，利用助燃催化剂催化煤燃烧过程产生的未完全燃烧气体发生氧化反应，使所述未完全燃烧气体燃烧完全；其中所述助燃催化剂为选铁尾矿，为微米级颗粒，其主要活性成分为氧化铁和氧化钙。本发明的方法采用气‑固催化反应的方法，采用助燃催化剂直接催化未燃烧完全的气体燃烧，具有气固接触面积大，反应效率高，催化效果明显的优点，具有很大的应用前景和推广价值。
Description
技术领域
本发明涉及燃煤助燃节煤领域，具体涉及一种燃煤高温原位催化助燃方法。
背景技术
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氮作用。然而，影响煤燃烧催化剂催化效果的因素较多，主要有催化剂的配方、添加方式、添加量等。根据实际工业应用的外部条件，现场能够接受的添加方式有直接混入、喷洒和喷雾，不同添加方式对催化效果的影响较大，主要是影响催化剂在煤中的分散程度。如何优化催化剂的配方、采取合适的添加方式对于改善催化剂的分散程度，发挥催化剂的最好效果，对于推进催化剂的实际应用进程都很关键。
由现有技术中多种添加方式的研究结果可知，将固体催化剂直接混入煤粉之中的方式，由于催化剂的分散程度不够均匀，致使催化作用最差，既使增大添加量也难以获得明显的改善效果；喷洒催化剂水溶液的添加方式与直接混入方式相比，一方面改善了催化剂在煤中的分散均匀程度，同时还提高了催化剂与煤的反应接触面积，催化效果得到了较明显的提高；煤浸渍催化剂水溶液的添加方式在喷洒添加的基础上，进一步改善了催化剂的分散程度与反应接触面积，因而催化效果进一步得到提高。然而催化剂水溶液的方法，一方面需要催化剂是水溶性的，这样就限制了催化剂的类型主要为溶盐类，另一方面催化剂水溶液的配制成本也比较高。
基于目前的研究现状以及工业实际应用的需要，根据实际工业应用的外部条件，认为现场能够接受的添加方式只有直接混入和喷洒两种方式，这两种方式都是将催化剂分散在煤粉中起到催化煤粉燃烧的作用，催化剂都是与煤粉表面接触起到催化燃烧的作用。这种固-固催化反应由于接触面积小，反应效率低，催化效果不明显。
发明内容
针对现有技术中存在的问题的一个或多个，本发明提供一种燃煤高温原位催化助燃方法，该方法在煤燃烧过程中，利用助燃催化剂催化煤燃烧过程产生的未完全燃烧气体发生氧化反应，使所述未完全燃烧气体燃烧完全；
其中所述助燃催化剂为选铁尾矿，为微米级颗粒，其主要活性成分为氧化铁和氧化钙；催化温度条件为800～1200℃。
上述助燃催化剂中氧化铁的含量为10％～30％，氧化钙的含量为20％～40％。
上述微米级颗粒的粒径为50～150μm。
上述未完全燃烧气体为CO和烃类中的任一种或其混合。
上述方法以炉膛为反应器，将所述助燃催化剂喷入炉内燃烧区，催化煤燃烧过程中产生的未完全燃烧气体与氧气发生氧化反应，使所述未完全燃烧气体完全氧化。
在上述方法中，将上述助燃催化剂在燃烧区四周不同位置喷入炉膛火焰中，喷入位置均匀分布。所述助燃催化剂添加比例为燃烧区煤粉的1％～5％。
在上述方法中，将上述助燃催化剂在再燃区四周不同位置喷入炉膛火焰中，喷入位置均匀分布。所述助燃催化剂添加比例为再燃区煤粉的0.5％～5％。
基于以上技术方案本发明提供的燃煤高温原位催化助燃方法克服了煤粉助燃添加剂的接触面积小、反应效率低、催化效果不明显等缺点，本发明的方法采用气-固催化反应的方法，采用助燃催化剂直接催化未燃烧完全的气体燃烧，具有气固接触面积大，反应效率高，催化效果明显的优点，具有很大的应用前景和推广价值。本发明方法利用选铁尾矿中的氧化铁、氧化钙等活性成分，催化煤燃烧过程产生的CO、烃类等未完全燃烧气体发生氧化反应，将未完全燃烧气体燃烧完全，从而促进煤粉颗粒的燃烧，实现助燃节煤的目的。本发明方法以炉膛作为反应器，设备简单，投资少，能耗低，节煤效果好。整个过程不需要进行煤粉处理，不造成二次污染，具有良好的环境效益。并且该方法所用的助燃催化剂为选铁尾矿，具有成本低，能够减少固体废弃物堆存，实现固废资源化的作用。
具体实施方式
为了克服煤粉助燃添加剂的接触面积小、反应效率低、催化效果不明显等缺点，本发明提供一种燃煤高温原位催化助燃方法，其是将作为助燃催化剂选铁尾矿微米级颗粒单独喷入炉膛燃烧区内，催化未完全燃烧的气体的氧化反应，促进未完全燃烧气体的完全燃烧，与煤粉没有任何接触作用，因此不同于传统的将催化添加剂添加到煤粉中的方法，该传统方法主要是催化煤粉的挥发释放以及固定碳燃烧，该添加剂要起作用必须是与煤粉合二为一，以煤粉为载体才能发挥作用。而本发明采用的方法是以炉膛为反应器，将助燃催化剂喷入炉内燃烧区，加入方法有以下两种：
1、将助燃催化剂制备成微米级颗粒，粒径为50～150μm，在燃烧区四周不同位置喷入炉膛火焰中，喷入位置均匀分布，从而增加助燃催化剂与燃烧气体的接触面积。助燃催化剂添加比例为燃烧区煤粉的1％～5％。
2、将助燃催化剂制备成微米级颗粒，粒径为50～150μm，在再燃区四周不同位置喷入炉膛火焰中，喷入位置均匀分布，从而增加助燃催化剂与燃烧气体的接触面积。助燃催化剂添加比例为再燃区煤粉的0.5％～5％。
本发明方法所用的助燃催化剂为高温催化剂，催化剂需要在高温条件下保持活性，一般为800～1200℃，该温度范围称为高温原位催化的温度窗口。
通过以下具体实施例详细说明本发明。
实施例1
在800-900℃的温度下，将含有1g煤粉与0.005g助燃催化剂(氧化铁含量为11％，氧化钙含量为35％)的样品(粒径为50～150μm)分层放置于固定床反应器中，点燃煤粉燃烧至火焰熄灭，测试煤粉燃尽率，结果如表1所示。
对比例1
在800-900℃的温度下，将含有1g煤粉与0.005g助燃催化剂(氧化铁含量为11％，氧化钙含量为35％)的样品(粒径为50～150μm)充分混合接触，放置于固定床反应器中，点燃煤粉燃烧至火焰熄灭，测试煤粉燃尽率，结果如表1所示。
实施例2
在900-1000℃的温度下，将含有1g煤粉与0.01g助燃催化剂(氧化铁含量为29％，氧化钙含量为20％)的样品(粒径为50～150μm)分层放置于固定床反应器中，点燃煤粉燃烧至火焰熄灭，测试煤粉燃尽率，结果如表1所示。
对比例2
在900-1000℃的温度下，将含有1g煤粉与0.01g助燃催化剂(氧化铁含量为29％，氧化钙含量为20％)的样品(粒径为50～150μm)充分混合接触，放置于固定床反应器中，点燃煤粉燃烧至火焰熄灭，测试煤粉燃尽率，结果如表1所示。
实施例3
在1100-1200℃的温度下，将含有1g煤粉与0.05g助燃催化剂(氧化铁含量为25％，氧化钙含量为30％)的样品(粒径为50～150μm)分层放置于固定床反应器中，点燃煤粉燃烧至火焰熄灭，测试煤粉燃尽率，结果如表1所示。
对比例3
在1100-1200℃的温度下，将含有1g煤粉与0.05g助燃催化剂(氧化铁含量为25％，氧化钙含量为30％)的样品(粒径为50～150μm)充分混合接触，放置于固定床反应器中，点燃煤粉燃烧至火焰熄灭，测试煤粉燃尽率，结果如表1所示。
表1：各实施例和对比例的煤粉燃尽率和节煤率
由上表1中的数据可知，采用本发明的气-固反应方法相对于传统的固-固反应方法，在煤粉燃尽率上显著提高，因此本发明采用气-固催化反应的方法，采用助燃催化剂直接催化未燃烧完全的气体燃烧，具有气固接触面积大，反应效率高，催化效果明显的优点，并且本发明方法以炉膛作为反应器，设备简单，投资少，能耗低，节煤效果好。整个过程不需要进行煤粉处理，不造成二次污染，具有良好的环境效益。并且该方法所用的助燃催化剂为选铁尾矿，具有成本低，能够减少固体废弃物堆存，实现固废资源化的作用，具有很大的应用前景和推广价值。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种燃煤高温原位催化助燃方法，其特征在于，在煤燃烧过程中，利用助燃催化剂催化煤燃烧过程产生的未完全燃烧气体发生氧化反应，使所述未完全燃烧气体燃烧完全；
其中所述助燃催化剂为选铁尾矿，为微米级颗粒，其主要活性成分为氧化铁和氧化钙；催化温度条件为800～1200℃。
2.根据权利要求1所述的燃煤高温原位催化助燃方法，其特征在于，所述助燃催化剂中氧化铁的含量为10％～30％，氧化钙的含量为20％～40％。
3.根据权利要求1所述的燃煤高温原位催化助燃方法，其特征在于，所述微米级颗粒的粒径为50～150μm。
4.根据权利要求1所述的燃煤高温原位催化助燃方法，其特征在于，所述未完全燃烧气体为CO和烃类中的任一种或其混合。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的燃煤高温原位催化助燃方法，其特征在于，所述方法以炉膛为反应器，将所述助燃催化剂喷入炉内燃烧区，催化煤燃烧过程中产生的未完全燃烧气体与氧气发生氧化反应，使所述未完全燃烧气体完全氧化。
6.根据权利要求5所述的燃煤高温原位催化助燃方法，其特征在于，将所述助燃催化剂在燃烧区四周不同位置喷入炉膛火焰中，喷入位置均匀分布。
7.根据权利要求6所述的燃煤高温原位催化助燃方法，其特征在于，所述助燃催化剂添加比例为燃烧区煤粉的1％～5％。
8.根据权利要求5所述的燃煤高温原位催化助燃方法，其特征在于，将所述助燃催化剂在再燃区四周不同位置喷入炉膛火焰中，喷入位置均匀分布。
9.根据权利要求8所述的燃煤高温原位催化助燃方法，其特征在于，所述助燃催化剂添加比例为再燃区煤粉的0.5％～5％。
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| GR01 | Patent grant | ||
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