專利名稱：一種提高煤炭燃燒熱值的催化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種催化加熱裝置，用于提高煤炭燃燒熱值。本發(fā)明具體涉及在煤炭燃燒的爐子中，事先安裝耐高溫、多空且負(fù)載含錳催化劑的陶瓷片，用于提高煤炭的燃燒熱值，屬于能源有效利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在能源日趨緊張的今天，節(jié)約能源已成為人們研究的重要課題，作為重要能源之一的煤炭在燃燒時(shí)不能充分燃燒，完全發(fā)揮其熱能，在擁有眾多人們的中國(guó)將造成巨大浪費(fèi)。因此提高煤炭的燃燒效率，節(jié)約能源是我國(guó)的國(guó)策和企業(yè)工作的重點(diǎn)?，F(xiàn)有的燃煤工藝和設(shè)備中，普遍存在燃燒效率低和不完全燃燒情況，例如爐渣或粉煤灰中的未燃盡煤和隨煙氣逸出的可燃?xì)怏w等。為此，很多人都在改進(jìn)鍋爐結(jié)構(gòu)上下功夫，以提高鍋爐熱效率；同時(shí)，在燃煤助劑上許多人都提出了自己的方案。現(xiàn)有的燃煤助劑中，很多是以金屬氧化物作為催化劑。但是現(xiàn)在的煤炭燃燒催化劑，一般采用混合的添加方式，然后在煤炭燃燒后保留在殘?jiān)?，造成催化劑的浪費(fèi)以及對(duì)環(huán)境的污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了以上不足，將錳金屬氧化物負(fù)載在耐高溫的多空陶瓷片上，將此陶瓷片固定在旋轉(zhuǎn)馬弗爐的內(nèi)管中，然后在內(nèi)管中放入煤粉。在煤炭燃燒過程中，煤炭連續(xù)接觸催化劑，可增加煤炭的燃燒效率，并且燃燒后催化劑不會(huì)流失。陶瓷上負(fù)載催化劑的制備方法將多孔陶瓷片在一定量的含錳化合物溶液中用等體積浸漬法浸漬12 Mh，在371干燥4 15h，升溫至500K干燥5 15h，再于1273 1473K焙燒4 15h，制得負(fù)載錳金屬氧化物催化劑的陶瓷片。其中，耐高溫的多空陶瓷片，可以選擇氧化鋁陶瓷片、氧化鋯陶瓷片、氧化鎂陶瓷片、氧化鈣陶瓷片、氧化硅陶瓷片等。錳化合物包括高錳酸鉀、甲基環(huán)戊二烯基三羰基錳、四甲基環(huán)戊二烯基三羰基錳、 五甲基環(huán)戊二烯基三羰基錳、乙基環(huán)戊二烯基三羰基錳、二乙基環(huán)戊二烯基三羰基錳、丙基環(huán)戊二烯基三羰基錳、異丙基環(huán)戊二烯基三羰基錳、叔丁基環(huán)戊二烯基三羰基錳、乙基甲基環(huán)戊二烯基三羰基錳、茚基三羰基錳中的一種、兩種或多種的混合物。本發(fā)明是通過以下過程實(shí)現(xiàn)的1.在馬弗爐旋轉(zhuǎn)的過程中，固定片狀多孔且負(fù)載有催化劑的陶瓷，然后加入煤粉。2.通過空氣泵，調(diào)節(jié)注入空氣的壓力。3.升高旋轉(zhuǎn)馬弗爐的溫度，同時(shí)讓馬弗爐連續(xù)旋轉(zhuǎn)，可以保持載有催化劑的陶瓷片與煤粉持續(xù)接觸。4.燃燒后的氣相揮發(fā)物從出口出去，剩余的固相產(chǎn)物在煤粉燃燒的過程中與陶瓷上的催化劑接觸，可以促進(jìn)其反應(yīng)的程度。5.煤粉燃燒反應(yīng)結(jié)束后，催化劑經(jīng)過再生，可以在下次反應(yīng)中使用。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是可以節(jié)約催化劑，同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的污染。陶瓷片經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行，催化劑被燃燒產(chǎn)生的煤焦油覆蓋后，可以拆卸下來(lái)進(jìn)行再生。
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此發(fā)明是通過馬弗爐的旋轉(zhuǎn)式煤粉與催化劑接觸，在電廠中雖然燃燒爐不能運(yùn)動(dòng)，但煤粉可以運(yùn)動(dòng)，所以此發(fā)明也有望應(yīng)用于電廠或大型鍋爐裝置。


圖1是煤炭燃燒的反應(yīng)裝置2是負(fù)載有催化劑的陶瓷載體圖3是負(fù)載有催化劑的陶瓷載體一端封蓋并套上外殼圖4是負(fù)載有催化劑的陶瓷載體套上外殼并兩封裝蓋(即反應(yīng)器)圖5是反應(yīng)器的左視6是反應(yīng)器的正視圖1-空氣鋼瓶2-閥門3-定壓器4-質(zhì)量流量計(jì)5-閥門6-旋轉(zhuǎn)馬弗爐轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置7-旋轉(zhuǎn)馬弗爐內(nèi)管(反應(yīng)器)8-旋轉(zhuǎn)馬弗爐控溫裝置9-質(zhì)量流量計(jì)10-氣體檢測(cè)器11-負(fù)載有催化劑的陶瓷片12,12'-內(nèi)管封蓋13-內(nèi)管外殼
具體實(shí)施例方式在圖1所示實(shí)施例中，在反應(yīng)器7 (即馬弗爐內(nèi)管)的中放入煤粉100 1000g， 打開空氣鋼瓶1，調(diào)節(jié)定壓器3使氣體壓力為0. 11 0. 20MPa，調(diào)節(jié)質(zhì)量流量計(jì)4為100 lOOOmL/min，調(diào)節(jié)溫控裝置6使反應(yīng)器7的溫度為973 1273K，空氣進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的馬弗爐內(nèi)管中，由于旋轉(zhuǎn)的作用，煤粉可以和催化劑不斷接觸，促進(jìn)燃燒反應(yīng)的進(jìn)行。煤炭燃燒后產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物通過裝置10的氣體檢測(cè)器檢測(cè)。圖2 圖4是反應(yīng)器7的詳細(xì)裝置圖。圖2是負(fù)載有催化劑的陶瓷片。圖3是負(fù)載有催化劑的陶瓷載體一端封蓋并套上外殼，其中11是負(fù)載有催化劑的陶瓷片，將陶瓷片 11嵌在反應(yīng)器7內(nèi)管的一端封蓋12上，然后套上外殼13。圖4為負(fù)載有催化劑的陶瓷載體套上外殼13并兩封裝蓋12和12'，是反應(yīng)器7的完整裝置。圖5是反應(yīng)器7的左視圖， 圖6是反應(yīng)器7的正視圖。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，并不是對(duì)本發(fā)明的限定。實(shí)施例1 配方1 甲基環(huán)戊二烯基三羰基錳10 %，草酸二卞酯8%，甘膽酸鈉15%，硬脂酸 3%，其余用水補(bǔ)足。
在避光條件下，將氧化鋁陶瓷片浸漬在等體積的配方1溶液中，浸漬Mh，緩慢升溫(升溫速率漲/min)至371干燥4h，再緩慢升溫(升溫速率漲/min)至500K干燥15h， 然后緩慢升溫(升溫速率lOK/min)至1400K焙燒證，制得負(fù)載催化劑的陶瓷片。在反應(yīng)器7(即馬弗爐內(nèi)管)的中放入煤粉500g，打開空氣鋼瓶1，調(diào)節(jié)定壓器3 使氣體壓力為0. llMPa，調(diào)節(jié)質(zhì)量流量計(jì)4為lOOmL/min，調(diào)節(jié)溫控裝置6使反應(yīng)器7的溫度為971?？諝膺M(jìn)入旋轉(zhuǎn)的馬弗爐內(nèi)管中，由于旋轉(zhuǎn)的作用，煤粉可以和催化劑不斷接觸， 促進(jìn)燃燒反應(yīng)的進(jìn)行。煤炭燃燒后產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物通過裝置10的氣體檢測(cè)器檢測(cè)。與沒有加負(fù)載催化劑的陶瓷片的煤樣相比，該發(fā)明可以節(jié)約煤炭2%、減少NOx排量9%以上。實(shí)施例2 配方2 甲基環(huán)戊二烯基三羰基錳15%，磷酸三乙酯4%，十二烷基苯磺酸鈉5%， 二乙基硅油2%，其余用水補(bǔ)足。在避光條件下，將氧化鋁陶瓷片浸漬在等體積的配方2溶液中，浸漬12h，緩慢升溫(升溫速率漲/min)至371干燥10h，再緩慢升溫(升溫速率漲/min)至500K干燥10h， 然后緩慢升溫(升溫速率lOK/min)至1300K焙燒他，制得負(fù)載催化劑的陶瓷片。在反應(yīng)器7(即馬弗爐內(nèi)管)的中放入煤粉lOOOg，打開空氣鋼瓶1，調(diào)節(jié)定壓器3 使氣體壓力為0. 12MPa，調(diào)節(jié)質(zhì)量流量計(jì)4為500mL/min，調(diào)節(jié)溫控裝置6使反應(yīng)器7的溫度為1173K?？諝膺M(jìn)入旋轉(zhuǎn)的馬弗爐內(nèi)管中，由于旋轉(zhuǎn)的作用，煤粉可以和催化劑不斷接觸， 促進(jìn)燃燒反應(yīng)的進(jìn)行。煤炭燃燒后產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物通過裝置10的氣體檢測(cè)器檢測(cè)。與沒有加負(fù)載催化劑的陶瓷片的煤樣相比，該發(fā)明可以節(jié)約煤炭3%、減少NOx排量12%以上。實(shí)施例3 配方3 甲基環(huán)戊二烯基三羰基錳2 %，磷酸三乙酯4%，脂肪酸甘油酯5 %，脂肪醇聚氧乙烯醚2%，其余用水補(bǔ)足。在避光條件下，將氧化鋁陶瓷片浸漬在等體積的配方3溶液中，浸漬12h，緩慢升溫(升溫速率漲/min)至371干燥15h，再緩慢升溫(升溫速率漲/min)至500K干燥5h， 然后緩慢升溫(升溫速率lOK/min)至1400K焙燒4h，制得負(fù)載催化劑的陶瓷片。在反應(yīng)器7(即馬弗爐內(nèi)管)的中放入煤粉1500g，打開空氣鋼瓶1，調(diào)節(jié)定壓器3 使氣體壓力為0. 15MPa，調(diào)節(jié)質(zhì)量流量計(jì)4為lOOOmL/min，調(diào)節(jié)溫控裝置6使反應(yīng)器7的溫度為1273K?？諝膺M(jìn)入旋轉(zhuǎn)的馬弗爐內(nèi)管中，由于旋轉(zhuǎn)的作用，煤粉可以和催化劑不斷接觸， 促進(jìn)燃燒反應(yīng)的進(jìn)行。煤炭燃燒后產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物通過裝置10的氣體檢測(cè)器檢測(cè)。與沒有加負(fù)載催化劑的陶瓷片的煤樣相比，該發(fā)明可以節(jié)約煤炭1%、減少NOx排量6%以上。
權(quán)利要求
1.一種提高煤炭燃燒熱值的催化裝置，包括將錳金屬氧化物負(fù)載在耐高溫的多空陶瓷片上，將此陶瓷片嵌在旋轉(zhuǎn)馬弗爐內(nèi)管中，以保證在煤炭燃燒過程中，煤炭可以經(jīng)常接觸負(fù)載在陶瓷片上的催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高煤炭燃燒熱值的催化裝置，其特征在于負(fù)載有含錳催化劑的陶瓷片的制備過程為，將多孔陶瓷片在一定量的含錳化合物溶液中等體積浸漬 12 24h，在373K干燥4 15h，升溫至500K干燥5 15h，再于1273 1473K焙燒4 15h，制得負(fù)載錳金屬氧化物催化劑的陶瓷片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的負(fù)載有含錳催化劑的陶瓷片的制備過程，其特征在于含錳化合物包括高錳酸鉀、甲基環(huán)戊二烯基三羰基錳、四甲基環(huán)戊二烯基三羰基錳、五甲基環(huán)戊二烯基三羰基錳、乙基環(huán)戊二烯基三羰基錳、二乙基環(huán)戊二烯基三羰基錳、丙基環(huán)戊二烯基三羰基錳、異丙基環(huán)戊二烯基三羰基錳、叔丁基環(huán)戊二烯基三羰基錳、乙基甲基環(huán)戊二烯基三羰基錳、茚基三羰基錳中的一種、兩種或多種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高煤炭燃燒熱值的催化裝置，其特征在于耐高溫的多空陶瓷片，可以選擇氧化鋁陶瓷片、氧化鋯陶瓷片、氧化鎂陶瓷片、氧化鈣陶瓷片、氧化硅陶meCri 寸。
全文摘要
一種提高煤炭燃燒熱值的催化裝置，屬于能源有效利用技術(shù)領(lǐng)域。該裝置是把負(fù)載有錳催化劑的陶瓷片，固定在旋轉(zhuǎn)馬弗爐的內(nèi)管中。在煤粉燃燒過程中，煤粉連續(xù)接觸催化劑，可增加煤粉的燃燒效率，并且燃燒后催化劑不會(huì)流失。與未加負(fù)載催化劑陶瓷片的裝置相比，該裝置用于煤粉燃燒，可節(jié)能1％-4％，Nox排放量降低6％-15％。該裝置的優(yōu)點(diǎn)是催化劑可以反復(fù)利用，節(jié)約了催化劑用量。
文檔編號(hào)F23C13/08GK102517121SQ20121000132
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2012年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月5日
發(fā)明者劉青昌, 安文, 林明克, 王峰, 羅毅敏, 羅竑, 許慶輝, 高海燕 申請(qǐng)人:宜興市創(chuàng)新精細(xì)化工有限公司, 江南大學(xué)