CN102517121A - 一种提高煤炭燃烧热值的催化装置 - Google Patents

Abstract

一种提高煤炭燃烧热值的催化装置，属于能源有效利用技术领域。该装置是把负载有锰催化剂的陶瓷片，固定在旋转马弗炉的内管中。在煤粉燃烧过程中，煤粉连续接触催化剂，可增加煤粉的燃烧效率，并且燃烧后催化剂不会流失。与未加负载催化剂陶瓷片的装置相比，该装置用于煤粉燃烧，可节能1％-4％，Nox排放量降低6％-15％。该装置的优点是催化剂可以反复利用，节约了催化剂用量。

Description

一种提高煤炭燃烧热值的催化装置

技术领域

本发明涉及一种催化加热装置，用于提高煤炭燃烧热值。本发明具体涉及在煤炭燃烧的炉子中，事先安装耐高温、多空且负载含锰催化剂的陶瓷片，用于提高煤炭的燃烧热值，属于能源有效利用技术领域。

背景技术

在能源日趋紧张的今天，节约能源已成为人们研究的重要课题，作为重要能源之一的煤炭在燃烧时不能充分燃烧，完全发挥其热能，在拥有众多人们的中国将造成巨大浪费。因此提高煤炭的燃烧效率，节约能源是我国的国策和企业工作的重点。

现有的燃煤工艺和设备中，普遍存在燃烧效率低和不完全燃烧情况，例如炉渣或粉煤灰中的未燃尽煤和随烟气逸出的可燃气体等。为此，很多人都在改进锅炉结构上下功夫，以提高锅炉热效率；同时，在燃煤助剂上许多人都提出了自己的方案。现有的燃煤助剂中，很多是以金属氧化物作为催化剂。但是现在的煤炭燃烧催化剂，一般采用混合的添加方式，然后在煤炭燃烧后保留在残渣中，造成催化剂的浪费以及对环境的污染。

发明内容

本发明克服了以上不足，将锰金属氧化物负载在耐高温的多空陶瓷片上，将此陶瓷片固定在旋转马弗炉的内管中，然后在内管中放入煤粉。在煤炭燃烧过程中，煤炭连续接触催化剂，可增加煤炭的燃烧效率，并且燃烧后催化剂不会流失。

陶瓷上负载催化剂的制备方法：将多孔陶瓷片在一定量的含锰化合物溶液中用等体积浸渍法浸渍12～24h，在373K干燥4～15h，升温至500K干燥5～15h，再于1273～1473K焙烧4～15h，制得负载锰金属氧化物催化剂的陶瓷片。

其中，耐高温的多空陶瓷片，可以选择氧化铝陶瓷片、氧化锆陶瓷片、氧化镁陶瓷片、氧化钙陶瓷片、氧化硅陶瓷片等。

锰化合物包括高锰酸钾、甲基环戊二烯基三羰基锰、四甲基环戊二烯基三羰基锰、五甲基环戊二烯基三羰基锰、乙基环戊二烯基三羰基锰、二乙基环戊二烯基三羰基锰、丙基环戊二烯基三羰基锰、异丙基环戊二烯基三羰基锰、叔丁基环戊二烯基三羰基锰、乙基甲基环戊二烯基三羰基锰、茚基三羰基锰中的一种、两种或多种的混合物。

本发明是通过以下过程实现的：1.在马弗炉旋转的过程中，固定片状多孔且负载有催化剂的陶瓷，然后加入煤粉。2.通过空气泵，调节注入空气的压力。3.升高旋转马弗炉的温度，同时让马弗炉连续旋转，可以保持载有催化剂的陶瓷片与煤粉持续接触。4.燃烧后的气相挥发物从出口出去，剩余的固相产物在煤粉燃烧的过程中与陶瓷上的催化剂接触，可以促进其反应的程度。5.煤粉燃烧反应结束后，催化剂经过再生，可以在下次反应中使用。

本发明的优点是可以节约催化剂，同时减少对环境的污染。陶瓷片经过一段时间运行，催化剂被燃烧产生的煤焦油覆盖后，可以拆卸下来进行再生。

此发明是通过马弗炉的旋转式煤粉与催化剂接触，在电厂中虽然燃烧炉不能运动，但煤粉可以运动，所以此发明也有望应用于电厂或大型锅炉装置。

附图说明

图1是煤炭燃烧的反应装置图

图2是负载有催化剂的陶瓷载体

图3是负载有催化剂的陶瓷载体一端封盖并套上外壳

图4是负载有催化剂的陶瓷载体套上外壳并两封装盖(即反应器)

图5是反应器的左视图

图6是反应器的正视图

1-空气钢瓶

2-阀门

3-定压器

4-质量流量计

5-阀门

6-旋转马弗炉转速调节装置

7-旋转马弗炉内管(反应器)

8-旋转马弗炉控温装置

9-质量流量计

10-气体检测器

11-负载有催化剂的陶瓷片

12，12′-内管封盖

13-内管外壳

具体实施方式

在图1所示实施例中，在反应器7(即马弗炉内管)的中放入煤粉100～1000g，打开空气钢瓶1，调节定压器3使气体压力为0.11～0.20MPa，调节质量流量计4为100～1000mL/min，调节温控装置6使反应器7的温度为973～1273K，空气进入旋转的马弗炉内管中，由于旋转的作用，煤粉可以和催化剂不断接触，促进燃烧反应的进行。煤炭燃烧后产生的气体产物通过装置10的气体检测器检测。

图2～图4是反应器7的详细装置图。图2是负载有催化剂的陶瓷片。图3是负载有催化剂的陶瓷载体一端封盖并套上外壳，其中11是负载有催化剂的陶瓷片，将陶瓷片11嵌在反应器7内管的一端封盖12上，然后套上外壳13。图4为负载有催化剂的陶瓷载体套上外壳13并两封装盖12和12′，是反应器7的完整装置。图5是反应器7的左视图，图6是反应器7的正视图。

下面结合实施例对本发明做进一步说明，并不是对本发明的限定。

实施例1：

配方1：甲基环戊二烯基三羰基锰10％，草酸二卞酯8％，甘胆酸钠15％，硬脂酸3％，其余用水补足。

在避光条件下，将氧化铝陶瓷片浸渍在等体积的配方1溶液中，浸渍24h，缓慢升温(升温速率5K/min)至373K干燥4h，再缓慢升温(升温速率5K/min)至500K干燥15h，然后缓慢升温(升温速率10K/min)至1400K焙烧5h，制得负载催化剂的陶瓷片。

在反应器7(即马弗炉内管)的中放入煤粉500g，打开空气钢瓶1，调节定压器3使气体压力为0.11MPa，调节质量流量计4为100mL/min，调节温控装置6使反应器7的温度为973K。空气进入旋转的马弗炉内管中，由于旋转的作用，煤粉可以和催化剂不断接触，促进燃烧反应的进行。煤炭燃烧后产生的气体产物通过装置10的气体检测器检测。

与没有加负载催化剂的陶瓷片的煤样相比，该发明可以节约煤炭2％、减少NOx排量9％以上。

实施例2：

配方2：甲基环戊二烯基三羰基锰15％，磷酸三乙酯4％，十二烷基苯磺酸钠5％，二乙基硅油2％，其余用水补足。

在避光条件下，将氧化铝陶瓷片浸渍在等体积的配方2溶液中，浸渍12h，缓慢升温(升温速率5K/min)至373K干燥10h，再缓慢升温(升温速率5K/min)至500K干燥10h，然后缓慢升温(升温速率10K/min)至1300K焙烧6h，制得负载催化剂的陶瓷片。

在反应器7(即马弗炉内管)的中放入煤粉1000g，打开空气钢瓶1，调节定压器3使气体压力为0.12MPa，调节质量流量计4为500mL/min，调节温控装置6使反应器7的温度为1173K。空气进入旋转的马弗炉内管中，由于旋转的作用，煤粉可以和催化剂不断接触，促进燃烧反应的进行。煤炭燃烧后产生的气体产物通过装置10的气体检测器检测。

与没有加负载催化剂的陶瓷片的煤样相比，该发明可以节约煤炭3％、减少NOx排量12％以上。

实施例3：

配方3：甲基环戊二烯基三羰基锰2％，磷酸三乙酯4％，脂肪酸甘油酯5％，脂肪醇聚氧乙烯醚2％，其余用水补足。

在避光条件下，将氧化铝陶瓷片浸渍在等体积的配方3溶液中，浸渍12h，缓慢升温(升温速率5K/min)至373K干燥15h，再缓慢升温(升温速率5K/min)至500K干燥5h，然后缓慢升温(升温速率10K/min)至1400K焙烧4h，制得负载催化剂的陶瓷片。

在反应器7(即马弗炉内管)的中放入煤粉1500g，打开空气钢瓶1，调节定压器3使气体压力为0.15MPa，调节质量流量计4为1000mL/min，调节温控装置6使反应器7的温度为1273K。空气进入旋转的马弗炉内管中，由于旋转的作用，煤粉可以和催化剂不断接触，促进燃烧反应的进行。煤炭燃烧后产生的气体产物通过装置10的气体检测器检测。

与没有加负载催化剂的陶瓷片的煤样相比，该发明可以节约煤炭1％、减少NOx排量6％以上。

Claims (4)

1.一种提高煤炭燃烧热值的催化装置，包括将锰金属氧化物负载在耐高温的多空陶瓷片上，将此陶瓷片嵌在旋转马弗炉内管中，以保证在煤炭燃烧过程中，煤炭可以经常接触负载在陶瓷片上的催化剂。

2.根据权利要求1所述的一种提高煤炭燃烧热值的催化装置，其特征在于负载有含锰催化剂的陶瓷片的制备过程为，将多孔陶瓷片在一定量的含锰化合物溶液中等体积浸渍12～24h，在373K干燥4～15h，升温至500K干燥5～15h，再于1273～1473K焙烧4～15h，制得负载锰金属氧化物催化剂的陶瓷片。

3.根据权利要求2所述的负载有含锰催化剂的陶瓷片的制备过程，其特征在于含锰化合物包括高锰酸钾、甲基环戊二烯基三羰基锰、四甲基环戊二烯基三羰基锰、五甲基环戊二烯基三羰基锰、乙基环戊二烯基三羰基锰、二乙基环戊二烯基三羰基锰、丙基环戊二烯基三羰基锰、异丙基环戊二烯基三羰基锰、叔丁基环戊二烯基三羰基锰、乙基甲基环戊二烯基三羰基锰、茚基三羰基锰中的一种、两种或多种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种提高煤炭燃烧热值的催化装置，其特征在于耐高温的多空陶瓷片，可以选择氧化铝陶瓷片、氧化锆陶瓷片、氧化镁陶瓷片、氧化钙陶瓷片、氧化硅陶瓷片等。

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