[發明專利]具有煙氣催化凈化功能的蓄熱材料的制備方法和燃燒方法

無效

• 申請號: 201010597040.0
• 申請日: 2010-12-20
• 公開（公告）號: CN102091630A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發明（設計）人: 王華;魏永剛;李孔齋;祝星;胡建杭
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J23/10;C09K5/14;B01D53/86;B01D53/62
• 代理公司: 昆明今威專利代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

技術領域

本發明涉及一種具有煙氣凈化功能的蓄熱燃燒技術及其催化凈化蓄熱材料，是一種新型、環保、節能的燃燒技術，屬于節能環保技術領域。

背景技術

蓄熱燃燒技術是當今國際上先進的高溫空氣燃燒技術，被國際燃燒界公認為燃燒技術的革命。該技術是通過換向閥的控制反復進行交替運行的方式，使用裝有蓄熱材料的蓄熱室將助燃空氣預熱到1000℃以上，將排放煙氣的溫度降低到200℃以下，從而實現煙氣余熱的極限回收利用。與傳統的燃燒過程相比，蓄熱燃燒技術最大的特點是節約燃料、降低燃燒噪音，因此也被譽為21世紀的關鍵技術之一。1998年日本有五十余家企業采用蓄熱燃燒技術改造工業爐窯，平均節能效果達到了35％。目前，日本工業界已準備把推廣應用該技術作為21世紀節能和改善環境的重要任務之一。蓄熱燃燒技術近年在我國也得到了快速的發展，據不完全統計，至今我國已有百余臺工業爐窯已經成功應用了該技術，所涉及的工業爐種類也較多，特別是鋼鐵企業的30～80萬t的加熱爐有較大部分采用該技術，而且取得了良好的經濟效益，熱回收率都可達80％～90％，節能效果達到了30％～40％。

但無論是蓄熱燃燒方式，還是傳統的燃燒方式，都存在燃燒不充分、有害物質產生的問題，特別是涉及到大型工業爐窯的燃燒過程。隨著環境的惡化與全球變暖，國家環境保護政策的愈加嚴格，燃燒過程的煙氣的凈化處理已經勢在必行。同時發展環保清潔的燃燒技術也是當前節能減排的需要。

因此，在此背景下，我們提出了一種具有煙氣凈化功能的蓄熱燃燒技術及其催化凈化蓄熱材料。

發明內容

本發明目的是提供一種具有煙氣催化凈化功能的蓄熱材料的制備方法和燃燒方法，它使用煙氣催化凈化與蓄熱復合功能材料代替單純蓄熱材料，在完成蓄熱燃燒的同時催化凈化煙氣中未燃盡的炭黑、一氧化碳等有害物質，達到凈化排放煙氣的目的。本發明具有煙氣凈化功能的蓄熱燃燒技術不僅能夠實現燃料的高效燃燒，提高熱利用效率，而且還能起到凈化煙氣的作用。該技術的實施將對蓄熱燃燒與煙氣凈化技術產生重要的影響。

本發明的目的是通過下列方式完成的：一種具有煙氣催化凈化功能的蓄熱材料的制備方法，其特征在于含有以下工藝步驟：

(1)將氧化鋁、氧化鎂、氧化鋯和氧化硅中的任兩種不同氧化物按1∶9～9∶1比例混合，經球磨機球磨8～48個小時，使材料粒度達到80～320目，然后在壓力12～15MPa壓制成型，保壓時間15～120分鐘，100℃～1500℃干燥或焙燒6～24小時，得干燥或燒成后的基體材料；

(2)將催化材料的前驅體如硝酸鈰、硝酸鐵、硝酸鎳、硝酸鋯中的一種或兩種配成濃度為溶液中陽離子總濃度：0.1～15mol/L、催化材料為氧化鈰基二元復合氧化物，以氧化鈰為基礎復合另一種氧化物，氧化鈰與另一氧化物的比例9∶1～5∶5的混合溶液；

(3)將(步驟1)燥或燒成后成型的蓄熱材料放置于步驟(2)混合溶液中浸漬12～48h，然后將其取出，放置過夜后50～300℃干燥5～24小時，600～1500℃焙燒4～26小時，根據溶液濃度變化計算催化劑擔載量，確保催化劑擔載量在10～32％之間。

一種具有煙氣催化凈化功能的蓄熱材料的燃燒方法，其特征在于：當燒嘴A燃燒工作時，爐膛內產生的高溫煙氣就以復合型蓄熱體-蓄熱室B為煙道排出，煙氣流經復合型蓄熱體-蓄熱室B蓄熱后，此時煙氣溫度已由1200℃左右的高溫降低到150℃～200℃以下排放；經過20～200秒間隔后，換向閥自動切換，冷的助燃空氣通過復合型蓄熱體-蓄熱室B換熱，使冷的空氣預熱至1000℃以上，通空氣的同時，冷空氣對復合型蓄熱體-蓄熱室B中的催化材料起到了活化作用，預熱的高溫空氣通過復合型蓄熱體-蓄熱室B噴入爐膛進行燃燒，同時復合型蓄熱體-蓄熱室A停止通入助燃空氣而改變成為煙氣通道，如此反復交替運行。

本發明的特點在于高效燃燒的同時實現了燃燒煙氣的凈化，具有燃燒效率高，無污染的優點。

在本發明中如果使用的燃料為氣體燃料，也可以通過蓄熱室與燒嘴的設計，達到預熱燃料的目的，本技術核心在于蓄熱燃燒的同時完成煙氣的催化凈化。

有益效果：

(1)燃燒過程熱效率高，節約燃料，催化凈化煙氣中有害物質，具有較高的環保效益；

(2)復合型蓄熱材料易制備，且成本低，易于實現；

(3)在換向閥的切換過程中，復合型蓄熱材料中的催化材料在每一次同空氣時都能得到活化，保持高活性；

附圖說明

下面結合附圖以實例進一步說明本發明的實質內容，但本發明的內容并不限于此。