專利名稱：：一種節(jié)能環(huán)保的煤炭燃燒催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及煤炭能源
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種適用于各種噴煤粉鍋爐、7K煤漿鍋爐、鏈條爐、沸騰爐、其它形式燃煤鍋爐以及民用散燒煤炭的節(jié)能環(huán)保的煤炭燃燒催化劑。技術(shù)背景煤是我國(guó)最主要的能源來源，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輝煤(物理不完全燃燒)和隨煙氣逸出的可燃?xì)怏w(化學(xué)不完全燃M:乂寸o現(xiàn)有的提高煤炭燃燒效率、降低灰分中未燃輝煤的方法，主要是通過提高在煤炭燃燒過程中的供氧量來達(dá)到，如一種高效節(jié)煤助燃劑及其使用方法(專利申請(qǐng)?zhí)?4105086);安全、'高效、環(huán)保節(jié)煤助燃劑(專利申請(qǐng)?zhí)?00510017167.X);—種環(huán)保節(jié)煤助燃劑(專利申請(qǐng)?zhí)?00510045052.1)等。該種方法在一些供氧不充分的鍋爐或場(chǎng)合下能夠起到一定的作用，但隨著燃燒設(shè)備和技術(shù)的改進(jìn)，以及水煤漿的應(yīng)用，該種方法就無法表現(xiàn)出滿意的效果。因此，要提高煤炭的燃燒效率、增加煤炭在燃燒過程中的顯熱發(fā)熱量，必須采用新的、高效的方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針X寸現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種節(jié)能環(huán)保的煤炭燃燒催化劑，該催化劑是通過在煤中加入少量化學(xué)添加齊U與煤炭表面的基團(tuán)反應(yīng)，在煤炭燃燒過程中產(chǎn)生催化燃燒效應(yīng)，降低燃燒過程中煤的著火溫度(即降低燃燒內(nèi)耗)，縮短煤的燃輝時(shí)間，提高燃燒效率，從而增加煤燃燒的顯熱發(fā)熱量和爐膛溫度，達(dá)到節(jié)煤和減少環(huán)境污染的目的。本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案解決的一種節(jié)能環(huán)保的煤炭燃燒催化劑，由如下質(zhì)量份數(shù)的原料溶于ioo份水中混勻后過濾即得硫酸廠廢渣2030、電鍍廠廢液2035、電解銅廠廢液2530、硝化稀土510、不含堿金屬離子的陰離子表面活性劑35和不含氯離子的可溶性牽丐鹽25。上述可溶性鈣鹽為硝酸,丐。上述陰離子表面活性劑為十二烷基硫酸銨。硫酸廠廢渣、電鍍廠廢液和電解銅廠廢液在現(xiàn)有生產(chǎn)廠中大量存在，其余原料在市場(chǎng)上采購(gòu)即可。本發(fā)明的煤炭燃燒催化劑，在使用時(shí)只需將其均勻噴灑于煤炭表面，利用攪拌機(jī)充分混合均勻即可使用，節(jié)煤率可達(dá)到1030%，爐膛溫度可提高10025(TC。催化劑與燃煤的混合比例是煙煤中加入的催化齊糧為煙煤質(zhì)量的0.10.4%;無煙煤中加入的催化劑量為無煙煤質(zhì)量的0.10.5。％。本發(fā)明的煤炭燃燒催化劑中含有氧化劑和多種金屬化合物，當(dāng)催化劑與煤炭接觸后，金屬化合ti和煤炭表面基團(tuán)反應(yīng)，在煤炭燃燒過程中金屬化合物可提高分子活度、降低著火鵬、提高燃燒速度、加速內(nèi)能的釋放，縮短煤在爐膛里的燃盡時(shí)間，既可提高煤的燃燒強(qiáng)度和爐膛溫度，改善煤的燃燒性能，又可較大幅度降低空氣過剩系數(shù)，降低廢氣排放量，達(dá)到節(jié)煤、減少環(huán)境污染的目的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:l.本發(fā)明的煤炭燃燒催化劑中不含有對(duì)鍋爐有損壞作用的硫酸鹽及鉀、鈉等有害元素；2.采用本發(fā)明的煤炭燃燒催化劑，用戶不需變動(dòng)工藝或設(shè)備就可以改善煤炭的結(jié)焦性能；3.采用本發(fā)明的煤炭燃燒催化劑，煤戮燃燒過程中，煙氣含硫量下降，爐渣或粉煤灰中的含煤量減少，附加效益是形成優(yōu)質(zhì)粉煤灰；4.本發(fā)明的煤炭燃燒催化劑適用于噴煤粉鍋爐、鏈條爐、噴水煤漿鍋爐及其它燃煤設(shè)備，且對(duì)于不同煤種，包括褐煤、無煙煤、煙煤、泥煤等均可運(yùn)作；5.本發(fā)明的煤炭燃燒催化劑為液體劑型，使用方便分散均勻；6.本發(fā)明的煤炭燃燒催化劑的原料多為廢棄物的利用，價(jià)格便宜，節(jié)能環(huán)保。.圖1為雞西煤加不同量催化劑后的傅立葉紅外漫反射光譜圖；圖2為雞西煤加不同量催化劑后的氧彈儀測(cè)試彈筒發(fā)熱量的變化圖；圖3為催化劑添加設(shè)備系統(tǒng)示意圖；其中，1為催化劑組分稀釋儲(chǔ)罐；2為閥門，3為微型泵；4為微量控制閥；5為轉(zhuǎn)子流量計(jì)；6、7和8為專用噴頭。具體實(shí)施方式'實(shí)施例1一種節(jié)能環(huán)保的煤炭燃燒催化劑由下述質(zhì)量份數(shù)的原料溶于100份水中混勻后過濾即得硫酸廠廢渣25、電鍍廠廢液30、電解銅廠廢液28、硝化稀土IO、陰離子表面活性劑十二烷基硫酸銨3和可溶性鈣鹽硝酸鈣4。實(shí)施例2一種節(jié)能環(huán)保的煤炭燃燒催化劑由下述質(zhì)量份數(shù)的原料溶于100份水中混勻后過濾即得硫酸廠廢渣30、電鍍廠廢液28、電解銅廠廢液27、硝化稀土7、陰離子表面活性劑十二烷基硫酸銨4和可溶性鈣鹽硝酸鈣4。實(shí)施例3一種節(jié)能環(huán)保的煤炭燃燒催化劑由下述質(zhì)量份數(shù)的原料溶于幽份水中混勻后過濾即得硫酸廠廢渣27、電鍍廠廢液25、電解銅廠廢液30、硝化稀土8、陰離子表面活性劑十二烷基硫酸銨5和可溶性鈣鹽硝酸鈣5。實(shí)施例4一種節(jié)能環(huán)保的煤炭燃燒催化劑由下述質(zhì)量份數(shù)的原料溶于100份水中混勻后過濾即得硫酸廠廢渣20、電鍍廠廢液35、電解銅廠廢液25、硝化稀土IO、陰離子表面活性劑十二烷基硫酸銨5和可溶性鈣鹽硝酸鈣5。實(shí)施例5一種節(jié)能環(huán)辯的煤炭燃燒催化劑由下述質(zhì)量份數(shù)的原料溶于100份水中混勻后過濾即得硫酸廠廢渣30、電鍍廠廢液23、電解銅廠廢液30、硝化稀土IO、陰離子表面活性劑十二烷基硫酸銨5和可溶性鈣鹽硝酸鈣2。$施例6雞西煤加實(shí)施例1的催化劑后的實(shí)驗(yàn)室研究試驗(yàn)對(duì)雞西煤施用不同量的實(shí)施例1的催化劑后，雞西煤的傅立葉紅外漫反射光譜如圖1所示。從化學(xué)鍵、基團(tuán)對(duì)紅外光譜的吸收強(qiáng)度來分析，添加催化劑后各特征吸收峰并未"藍(lán)移"或"紅移"，由此可以推斷，造成紅外吸收峰強(qiáng)度下降的主要原因是，催化劑中的離子與煤結(jié)構(gòu)中的表面基團(tuán)反應(yīng)形成了新的基團(tuán)，但并未破壞原有的煤中C、C，C、H化學(xué)鍵，夕卜加基團(tuán)的影響導(dǎo)致了吸收峰強(qiáng)度的下降。吸收峰強(qiáng)度的下降，表明反應(yīng)過程中反應(yīng)所需要的活化能將降低，同時(shí)由于加入的離子在反應(yīng)過程中變成氧化物對(duì)燃燒進(jìn)行催化，進(jìn)一步降低燃燒內(nèi)耗和反應(yīng)活化能，從而達(dá)到提高煤燃燒熱值的目的。將各煤樣按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T213-2003，采用氧彈儀測(cè)試煤樣的彈筒發(fā)熱量，各煤樣的彈筒發(fā)熱量變化如圖2所示。從圖2可以看出，按質(zhì)量百分比，煤樣中催化劑的最佳添加量為約0.1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，彈筒發(fā)熱量提高23.81。％。實(shí)施例7雞西煤加實(shí)施例1的催化劑后的工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)在某廠130t/h煤粉爐上進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)。在鍋爐運(yùn)行工況相同下，將0.1%質(zhì)量分?jǐn)?shù)的催化劑加入煤中燃燒運(yùn)行1個(gè)月，與未加催化劑燃燒的情況進(jìn)行對(duì)比分析，以研究該系列催化劑的應(yīng)用效果。試驗(yàn)鍋爐主要設(shè)計(jì)參數(shù)為額定蒸發(fā)量130t/h，主蒸汽壓力3.82Mpa，主蒸汽驢45(TC，爐膛為6336X6336mm正方形結(jié)構(gòu)，噴燃器四角布置，每組噴燃器有1個(gè)3次風(fēng)口，2個(gè)1次風(fēng)口和3個(gè)2次風(fēng)口，由上至下噴口順序依次為3-2-2-1-1-2。基準(zhǔn)工況1000^額定蒸發(fā)量，噴口l次風(fēng)速16.0m/s，3次風(fēng)速51.0m/s，噴口上2次風(fēng)速40.7m/s，噴口中2次風(fēng)速19.0m/s，噴口下2次風(fēng)速39.6m/s，制粉系統(tǒng)投入1套，2級(jí)省煤器出口(按煙氣流動(dòng)方向)煙氣氧的體積分?jǐn)?shù)5.8。X。為滿足催化劑能均勻分散，與煤完全反應(yīng)，工業(yè)實(shí)際操作過程中設(shè)計(jì)如3所示裝置，采用噴頭將催化劑溶液噴入煤中。煤在噴液前先用破碎機(jī)將煤破碎至粒徑為25mm以下顆粒，噴曬過程中采用高速攪拌設(shè)備混合拌勻?？紤]到要使煤能充分接觸到催化劑，噴曬入的溶液量為煤的6。/。(質(zhì)量分?jǐn)?shù))左右，煤水分含量在8%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))左右。采用網(wǎng)格法，用K型熱電偶進(jìn)行排煙溫度場(chǎng)測(cè)定，標(biāo)定爐控室表盤排煙^Jt;用KM900型效率分析儀，用網(wǎng)格法對(duì)空氣預(yù)熱器出口左右兩側(cè)煙道氧量場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，找出預(yù)熱器出口左右兩側(cè)平均氧量代表點(diǎn)，作為本次試驗(yàn)提供氧量取樣代表點(diǎn)。添加催化劑^，在基準(zhǔn)工況下與未加催化劑燃煤進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較，結(jié)果見表l。其中小q分別為鍋爐熱效率和機(jī)械未完全燃燒熱損失，Cf、d分別為飛灰和爐渣中可燃物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。將加有0.2%的實(shí)施例1催化劑的燃煤與未加催化齊鵬煤相比，污染物的排放量減少了，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表2所示。表1燃煤加催化劑前后運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表2燃煤加催化劑前后主要污染物排放數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從表2的數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，加入0.2%催化劑后，鍋爐S02排的質(zhì)量放濃度平均減少223mg/m3，鍋爐出口煙塵排放的質(zhì)量濃度平均減少5302.5mg/m3。導(dǎo)致污染物排放量下降的原因是，煤中的部分硫及二氧化硫因催化劑的加入而形成合熔點(diǎn)較高的爐渣，不再隨煙氣排出。按催化劑加入量0.2%運(yùn)行一個(gè)月，并對(duì)運(yùn)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到一月后鍋爐運(yùn)行效果如下(i)不加催化劑時(shí)，平均噸汽耗標(biāo)煤量為io6.6kgjt/t汽，力no.2。^催化劑后運(yùn)行l(wèi)個(gè)月，平均噸汽耗標(biāo)煤量為85.7kg'jf/t汽，節(jié)煤率為19.6%(工業(yè)實(shí)驗(yàn)難以達(dá)到實(shí)驗(yàn)室水平，因此節(jié)煤率低于23.81%)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益；(2)滅火次數(shù)減少90%，掉焦次數(shù)減少1/2，鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定性增強(qiáng)，爐膛結(jié)焦?fàn)顩r改善，月節(jié)約穩(wěn)燃油量為3t。權(quán)利要求1、一種煤炭燃燒催化劑，其特征在于由如下質(zhì)量份數(shù)的原料溶于100份水中混勻后過濾即得硫酸廠廢渣20～30、電鍍廠廢液20～35、電解銅廠廢液25～30、硝化稀土5～10、不含堿金屬離子的陰離子表面活性劑3～5和不含氯離子的可溶性鈣鹽2～5。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤炭燃燒催化劑，其特征在于，所述陰離子表面活性劑為十二垸基硫酸銨；可溶性鈣鹽為硝酸鈣。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤炭燃燒催化劑，其特征在于所述催化劑與燃煤的混合比例是煙煤中加入的催化劑量為煙煤質(zhì)量的0.10.4%;無煙煤中加入的催化劑量為無煙煤質(zhì)量的0.10.5。％。全文摘要本發(fā)明公開一種節(jié)能環(huán)保的煤炭燃燒催化劑，該催化劑是由如下質(zhì)量份數(shù)的原料溶于100份水中混勻即得硫酸廠廢渣20～30、電鍍廠廢液20～35、電解銅廠廢液25～30、硝化稀土5～10、陰離子表面活性劑3～5和可溶性鈣鹽2～5。本發(fā)明的煤炭燃燒催化劑在使用時(shí)只需將其均勻噴灑于煤炭表面，利用攪拌機(jī)充分混勻即可。本發(fā)明的煤炭燃燒催化劑適用于各種噴煤粉鍋爐、水煤漿鍋爐、鏈條爐、沸騰爐、其它形式燃煤鍋爐和民用散燒煤炭，其使用方便，價(jià)格便宜，可提高煤的燃燒強(qiáng)度和爐膛溫度，改善煤的燃燒性能，降低廢氣排放量和節(jié)煤10～30％等。文檔編號(hào)C10L9/00GK101215491SQ200810025850公開日2008年7月9日申請(qǐng)日期2008年1月16日優(yōu)先權(quán)日2008年1月16日發(fā)明者胡大為,胡小芳申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)