專利名稱：高效燃煤催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于燃煤的燃燒催化劑。
煤是我國(guó)最主要的能源，占總能源的70%。其中的四分之一用于工業(yè)層燃鍋爐，由于燃燒技術(shù)落后，我國(guó)的單位產(chǎn)品能耗是發(fā)達(dá)國(guó)家的幾倍。一方面能源緊缺，同時(shí)又浪費(fèi)嚴(yán)重，大大地影響了我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)。據(jù)文獻(xiàn)檢索，CN1046551A、CN1041609A及CN1047330A等主要是利用某些金屬氧化物、工業(yè)廢渣、尾礦等做為添加劑，利用促燃效果，添加到煤中，可以提高煤的熱值，亦可利用工農(nóng)業(yè)的可燃性廢棄物添加到原煤中，以達(dá)到節(jié)煤之目的。但在工業(yè)鍋爐的大規(guī)模應(yīng)用還存在以下問題1、原料多采用工業(yè)廢渣、白云石、石灰石及食鹽、硝酸鈉等物，添加的量大、有效成份低，固體成份分散不均，因而效果比較差。
2、工業(yè)廢渣及尾礦中含有大量的重金屬及放射性物質(zhì)，易造成新的環(huán)境污染。食鹽及硝酸鈉在高溫條件下生成Na2O，它吸收煙氣中的三氧化硫生成熔點(diǎn)只有850℃的硫酸鈉，這種物質(zhì)是造成高溫結(jié)渣及受熱面鐵質(zhì)腐蝕的主要物質(zhì)，它會(huì)造成傳熱困難和受熱面的腐蝕而縮短鍋爐的壽命。
3、推廣困難，固體添加劑分散程度差，使用起來費(fèi)工費(fèi)時(shí)，催化效率差，因而不能被廣泛接受。
本發(fā)明的目的是提出一種高效燃煤催化劑，利用合理的金屬氧化物做催化劑，以降低煤的煤點(diǎn)，加快燃煤速度，提高爐膛溫度，強(qiáng)化傳熱過程。進(jìn)而提高鍋爐的出力。
本發(fā)明高效煙煤催化劑由氯化鎂，氯化鋇、硝酸銅、硝酸鎳、三氯化鐵、硝酸鎳、高錳酸鉀及硝酸銨鹽組成。其中二價(jià)堿金屬鹽5-10%做低溫和中溫段的催化劑，在高溫時(shí)它可以有提高灰渣熔點(diǎn)及固硫作用。以2-3%的鐵系及2-3%的錳金屬鹽做中、高溫段的催化劑，它是催化劑的主要組成成份。1-2%銅鹽具有協(xié)同催化作用在中溫區(qū)域效果好。75-85%為硝酸銨鹽，它的作用是抗煤板結(jié)并使其疏松，以改善通風(fēng)透氧狀況，在催化劑的水溶液中它還具有促進(jìn)各種金屬鹽轉(zhuǎn)變成金屬氧化物的功能。
本發(fā)明以催化為主。煤在常溫下很難燃燒，這是因?yàn)檠鹾吞嫉姆磻?yīng)能不夠。當(dāng)催化劑MO2與煤接觸時(shí)增加了C-C鍵和C-H鍵的不穩(wěn)定性，加之在一定條件下催化劑可以提供新生態(tài)的氧MO2→MO+O使反應(yīng)體系的活化能降低，因而在較低溫度條件下就可以發(fā)生氧化反應(yīng)。C+O2→CO2+熱，氧化反應(yīng)產(chǎn)生的又使周圍的C或CO獲得反應(yīng)能，進(jìn)而使整個(gè)煤層燃燒起來。由于使用了催化劑，產(chǎn)熱迅速，爐膛溫度迅速從1320℃提高到1470℃，使煤層的輻射強(qiáng)度大大地增強(qiáng)，并強(qiáng)化了傳熱過程，提高了鍋的熱效率。
使用硝酸銨做疏松劑，改善通風(fēng)透氧能力。當(dāng)爐膛的溫度足夠高時(shí)，燃燒的速度取決于氧的擴(kuò)散速度。鍋爐的供氧是采用鼓入新鮮空氣來實(shí)現(xiàn)的，空氣中氧氣只有21%，其余為氮?dú)?，它雖不助燃，卻被加熱到火焰溫度，而損失一部分熱能。爐膛的氧氣分布是不均勻的，一般采用鼓入過量空氣以滿足對(duì)氧的需要，過?？諝庀禂?shù)以1.2-1.4為最佳。實(shí)際多用1.7-1.9。煤在高溫之下就要軟化結(jié)焦、結(jié)渣，大塊焦渣影響了氧的擴(kuò)散，由于使用了銷酸銨做疏松劑，它在高溫之下快速分解氣化，使板結(jié)的煤層疏松2NH4NO→N2+3H2+2NO2+2H2O，通氣性改善，氧在煤層中的分布均勻，供應(yīng)充足，為快速燃燒和充分燃燒創(chuàng)造了條件。并降低空氣系數(shù)為1.4-1.6。
使用了本發(fā)明可以保證煤的燃燒時(shí)間，燃燒時(shí)間是指煤從點(diǎn)燃到落入灰槽所用的時(shí)間。在其它燃燒條件保證的前提下，只要時(shí)間足夠的長(zhǎng)，煤都能燃燒的很充分。當(dāng)爐排的長(zhǎng)度一定時(shí)，其爐膛溫度升高，煤的干燥、蒸溜過程縮短，點(diǎn)火時(shí)間提前，相對(duì)延長(zhǎng)了燃燒時(shí)間。又由于催化作用降低了活化能，燃燒的速度加快，同供氧充，燃燒徹底，鍋爐的熱效率提高，出力增加，在負(fù)荷不變的情況下，對(duì)煤的需要量減少。爐排的轉(zhuǎn)速放慢了25-40%，相應(yīng)地延長(zhǎng)煤在爐排上的停留時(shí)間25-40%。爐渣中的含碳量從原來的15-18%降至4.5-10.7%，可燃性氣體減少了80%。
煤中的硫及三氧化硫被二價(jià)堿金屬鎂、鋇等固定生成熔點(diǎn)點(diǎn)較高的爐渣而起到固硫和抗渣的作用，BaO+SO3→BaSO4。
由于本品在使用時(shí)需煤的含水量保持在8-12%水份可以將粉煤末粘結(jié)在一起，不容易被氣流吹起，所以煙氣中的飛灰及粉塵大為減少，除塵器中的飛灰減少了85%，煙氣的顏色黑度遠(yuǎn)低于國(guó)家環(huán)保局規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、本發(fā)明不僅有催化作用，還兼有抗結(jié)焦。結(jié)渣，疏松固硫作用，它從工業(yè)層燃鍋爐燃燒的各環(huán)節(jié)入手改善了燃燒特性，即有節(jié)煤效果，又有環(huán)境保護(hù)的作用。
2、本發(fā)明不含有環(huán)境污染物質(zhì)及對(duì)鍋爐有損壞作用的硫酸鹽及鈉鉀等元素。
3、本發(fā)明為固體劑型，保存運(yùn)輸方便，使用時(shí)配成液體劑型，使用方便分散均勻。
4、金屬的氯化鹽價(jià)格便宜，在水溶液中與硝酸銨進(jìn)行離子交換，大部分轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定性差的硝酸鹽。硝酸鹽在較低溫度下即可轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘傺趸锇l(fā)揮作用。
5、化工原料易得，價(jià)格便宜制造容易。每噸催化劑成本1500元，噸煤加入2-2.5Kg為3-3.75元就可帶來節(jié)煤17-36%的顯著效果。
具體實(shí)施例方式高效燃煤催化劑的成份包括氯化鎂 3%氯化鋇 5%硝酸銅 2%硝酸鎳 1%三氯化鐵 3%硝酸錳 3%硝酸銨 83%以上各組份粉碎混勻即成為高效燃煤催化劑。
以2.5Kg∶1000Kg煤的比例，把高效燃煤催化劑溶于自來水中，水量的多少視原煤中原水含量而定，以加水后總含水量8-12%最佳。將高效燃煤催化劑水溶液噴入原煤中，拌均勻即可使用。
本試驗(yàn)是用4500佧/Kg的煙煤在云山農(nóng)場(chǎng)乳品廠的SZW-4B鍋爐進(jìn)行生產(chǎn)試驗(yàn)，測(cè)試數(shù)據(jù)如下1、爐膛最高溫度由1320℃提高到1470℃2、爐排上煤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間由每小時(shí)25-30分減少至15-20分3、鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)工作時(shí)間由每小時(shí)過去 51分、60分現(xiàn)在 32分、51分4、煙塵的黑度下降，除塵器飛灰減少80%。
5、鏈條下漏煤每日由180Kg減少到36Kg。
6、有害氣體排放二氧化硫 氯氧化物過去 8.8Kg/小時(shí) 6.82Kg/小時(shí)現(xiàn)在 2.4Kg/小時(shí) 0.96Kg/小時(shí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 34Kg/小時(shí) 12Kg/小時(shí)7、奶粉廠每噸奶粉耗標(biāo)準(zhǔn)煤過去 1.61-1.74現(xiàn)在 1.16-1.22僅六個(gè)月時(shí)間就節(jié)煤380噸，每噸100元共38000元，扣除催化劑成本9000元，純節(jié)約27000元。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于燃煤的高效燃煤催化劑，其特征在于由氯化鎂、鋇、鐵鹽和硝酸銅、錳、鎳及硝酸銨鹽構(gòu)成，其中鎂、鋇鹽 7-12%銅鹽 1-2%鐵系鹽3-5%錳鹽 3-4%硝酸銨77-86%將上述成份混均勻，以2-2.5Kg∶1000Kg煤的比例，將催化劑溶于水中，噴入原煤煤中，煤中含水總量8-12%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種燃煤催化劑，它是由銅錳鹽、鐵系鹽及二價(jià)堿金屬鹽和硝酸銨組成。它具有催化、固硫、改善煤燃燒特性，起到節(jié)煤和減少污染物質(zhì)排放的綜合作用，節(jié)煤17—36％。本催化劑原料易購、價(jià)格低廉制做簡(jiǎn)單，性質(zhì)穩(wěn)定，不污染環(huán)境，是一種理想的煤炭催化劑，適用于各種工業(yè)層燃鍋爐的燃煤中使用。
文檔編號(hào)C10L9/10GK1086249SQ92111650
公開日1994年5月4日 申請(qǐng)日期1992年10月21日 優(yōu)先權(quán)日1992年10月21日
發(fā)明者徐菁利, 袁旭 申請(qǐng)人:袁旭, 徐菁利