[發(fā)明專利]一種低值煤用燃燒催化劑

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310286260.5
• 申請日: 2013-07-09
• 公開（公告）號: CN103305313A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設計）人: 馮紹杰;章祥林;宋箭
• 申請（專利權）人: 安徽建筑大學
• 主分類號: C10L9/10
• 分類號: C10L9/10
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 汪貴艷

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技術領域

本發(fā)明涉及一種燃煤用催化劑，具體涉及一種低值煤或混配煤用燃燒催化劑。

背景技術

煤炭是我國主要的能源，占全國能源比重達70%左右。煤炭在生產過程中產生的大量低值煤種，如中煤、煤泥和煤矸石等。這些低值煤種存在熱值低、結渣嚴重等問題，難以被充分利用，而形成礦渣堆場，造成資源巨大浪費和環(huán)境破壞。為充分利用這些資源，一般采取將這些低值煤種與優(yōu)質煤種摻燒的方式加以利用，如作為發(fā)電廠鍋爐燃煤。但由于低值煤種與優(yōu)質煤種摻燒的燃燒化學特性差異較大，燃燒過程不穩(wěn)定，在煤炭燃燒過程中，存在著燃燒效率低、污染嚴重等難題。因此，提高低值混配煤炭的燃燒效率，特別是提高低值燃煤的混配燃燒比例，對提高我國能源資源利用率具有現(xiàn)實的重大意義。

煤催化燃燒的原理是通過催化劑實現(xiàn)煤炭分子中的各種化學鍵的斷裂，同時由強氧化劑提供部分燃燒過程中所需的氧分子。為了達到煤炭催化燃燒過程中同時降低氣態(tài)硫氧化物排放目的，往往還添加脫硫劑，如鈣的氧化物或氫氧化物，使煤燃燒過程中產生的硫氧化物與金屬氧化物反應，生成金屬硫酸鹽或其他硫化物而固定在爐渣中。目前專利或文獻報道的對煤炭燃燒催化劑或促進劑的研究基本上是以優(yōu)質煤或專用煤為對象。這類燃煤助劑或催化劑一般由強氧化劑、金屬氧化物、金屬羧酸鹽與適量滲透劑、分散劑等組分混合而成。如發(fā)明專利200710132426.2中提及一種高效燃煤添加劑主要由高錳酸鉀和氯化鉀組成。發(fā)明專利200710120708.0提及的煤炭催化劑和添加劑的添加方法中，大量使用各種有機滲透劑。發(fā)明專利201210243149.3提及的復合型節(jié)煤催化助燃劑選用碳酸鈣、硅酸鈣和氧化鈣作為固硫劑。

低值煤的燃燒特性與優(yōu)質煤種燃燒特性不同，低值煤中揮發(fā)份含量低和灰分含量高的賦存特性往往導致起燃困難、燃燒過程不穩(wěn)定、爐渣嚴重。現(xiàn)有煤燃燒催化劑采用的強氧化劑分解溫度較低，甚至低于煤粉的起燃溫度，對混配煤的燃燒過程難以實現(xiàn)促進作用。因此，開發(fā)適合低值煤及低值混配煤的燃燒催化劑，可以充分利用低值煤炭資源，減少污染和土地占用，實現(xiàn)經濟和環(huán)境雙贏的效果。

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發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種燃煤用催化劑，特別適用于低值煤或混配煤用燃燒催化劑，達到提高低值煤燃燒效率與降低硫氧化物排放的目的。

本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)：

一種低值煤用燃燒催化劑，該催化劑是由重量百分比為20～100%的主活性成份和余量為粘合劑組成，所述主活性成份由下述組份按重量百分比組成：

Ca₃Co₄O₉?：30%～80%

Fe₃O₄?：0%～30%

CeO₂：0%～20%

K₂O：0%～20%。

進一步，所述粘合劑為金屬腐植酸鹽或金屬黃腐酸鹽。

更進一步，所述粘合劑為腐植酸或黃腐酸的鈉鹽、鉀鹽或鐵鹽中的至少一種。

所述催化劑的粒徑為不大于100目。其粒徑越細越好，更能促進低值煤的燃燒。

本發(fā)明的低值煤用燃燒催化劑是按配比將主活性成分和粘合劑通過機械研磨混合，過100目篩后而得。

??一般而言，煤炭在燃燒前段是吸熱升溫過程，同時伴隨著小分子成份的揮發(fā)和部分碳鏈的斷裂分解。在起燃溫度區(qū)間，氣化成份首先燃燒，并消耗了煤核周圍的氧氣，導致煤核發(fā)生焦化，使燃燒過程難以繼續(xù)，繼而形成殘?zhí)俊Ｈ济捍呋瘎┑淖饔脵C制是通過催化起燃溫度區(qū)間內的煤中小分子進行裂解，同時在起燃階段和縮核燃燒階段的溫度區(qū)間持續(xù)提供氧物種來實現(xiàn)繼續(xù)燃燒。對于優(yōu)質燃煤而言，揮發(fā)份含量較多，起燃溫度較低，燃煤催化劑側重于催化煤焦的碳碳鍵斷裂和提供煤焦燃燒的氧分子。一般的燃煤催化劑中強氧化劑在400℃左右已經完成了分解供氧的過程。對低值煤而言，這個溫度尚沒有達到低值煤的起燃溫度。所以采用一般的燃煤催化劑難以實現(xiàn)在較高溫度區(qū)間對縮核燃燒階段供氧助燃的目的。

所以本催化劑的主要技術要點是針對低值燃煤中揮發(fā)份含量低、灰分高的賦存特性，分別在混配煤起燃溫度區(qū)間和縮核燃燒階段溫度區(qū)間進行化學干預。通過粘合劑中金屬腐植酸鹽或金屬黃腐酸鹽和金屬氧化物成分的催化作用，有效降低混配煤的起燃溫度，實現(xiàn)穩(wěn)定的起燃；在后續(xù)燃燒過程中，復合金屬氧化物Ca₃Co₄O₉能夠通過分解持續(xù)提供縮核燃燒階段所需的氧氣，其分解式如下：