專利名稱：煤炭燃燒催化劑及其制備和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煤炭催化燃燒節(jié)能減排領(lǐng)域，具體涉及一種提高煤炭燃燒效率、降低有害排放物的催化劑及其制備和使用方法。
背景技術(shù)：
在我國一次能源消費中，煤炭消費量所占比重最大，接近能源總消費量的70%，其中85%以上的煤炭用于火力發(fā)電、工業(yè)鍋爐、工業(yè)窯爐和家庭爐灶等直接燃燒。目前我國煤炭燃燒利用效率普遍較低，不僅造成了嚴重的能源浪費，同時也帶來了嚴重的燃燒性大氣污染。如何減少煤炭低效率燃燒導(dǎo)致的能源浪費和環(huán)境污染，煤炭燃燒催化劑的應(yīng)用推廣，無疑是一種行之有效的手段之一。燃煤用的大多數(shù)催化劑(添加劑)從化學(xué)成分上主要以一種或多種堿金屬、堿土金屬和過渡金屬的氧化物、氫氧化物及其鹽類再加上其它功能性助劑組成；在添加方法上能夠接受的方式有直接混入和噴灑兩種。直接混入方式，由于難以將催化劑均勻分散在煤中，與煤炭反應(yīng)接觸面積小致使催化劑添加量大而作用效果較差；噴灑方式，由于催化劑通過水或其它有機溶劑稀釋后噴灑于煤上，改善了催化劑在煤中的均勻分散性，提高了與煤炭的反應(yīng)接觸面積致使催化劑添加量相對較少而作用較好?？紤]到上述添加方法和使用效果方面的優(yōu)越性，雖然目前有些煤炭燃燒催化劑在化學(xué)成分上盡量使用水溶性組分并將催化劑用水稀釋后噴灑于煤上，但在安全性、經(jīng)濟性、實用性等方面仍存在一些不足。如有些催化劑含有硝酸鉀(鈉)、高錳酸鉀、高氯酸鉀(鈉)等組分，而這些組分屬于強氧化劑，遇還原劑、有機物或受碰撞、摩擦易產(chǎn)生燃燒和爆炸，在催化劑的生產(chǎn)、運輸和使用過程中存在一定的安全隱患；有些催化劑含有氯化鐵、硫酸鐵、硝化稀土、氯化稀土等過渡金屬的可溶性鹽類，這些鹽類在水中溶解時往往會發(fā)生不同程度的水解呈酸性，而在催化劑中沒有緩蝕劑的情況下，可能對生產(chǎn)、運輸和添加設(shè)備有一定的腐蝕，額外需要對這些設(shè)備進行耐酸處理；有些催化劑以貴金屬或稀土元素的化合物作為主要催化組分，雖然這些組分的加入可能大幅度提高了催化劑的使用效果，但所用原料價格昂貴，致使催化劑性價比不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有煤炭燃燒催化劑存在的安全隱患、對設(shè)備的腐蝕和價格昂貴的問題，提供一種具有良好安全性、不腐蝕設(shè)備、廉價的煤炭燃燒催化劑，同時提供該煤炭燃燒催化劑的制備和使用方法。本發(fā)明實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案如下:
一種煤炭燃燒催化劑，所述催化劑以水為分散介質(zhì)，按重量份數(shù)計，在水中含有以下各組分: 氯化亞鐵202 292份、氯化鉀125 181份、氯化鈣77 111份、烏洛托品48 69份、電氣石粉19 27份、氣相二氧化硅18 26份、聚合度為9 11的辛基酚聚氧乙烯醚15 21份、十二烷基苯磺酸鈉15 21份、亞甲基二萘磺酸鈉11 16份。進一步，為便于運輸、貯存，所述催化劑中水的用量為326 472重量份。所述煤炭燃燒催化劑的制備方法，包括:
(1)將電氣石粉、氣相二氧化硅和亞甲基二萘磺酸鈉分散于水中，得到分散液A;
(2)將烏洛托品、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸鈉、氯化鉀、氯化鈣、氯化亞鐵依次加入水中，得到混合液B ；
(3)將分散液A與混合液B混合均勻得到煤炭燃燒催化劑。進一步，步驟(I)采用高速剪切機和超聲波進行分散處理。進一步，步驟(3)采用高速剪切機和超聲波進行混合處理。所述煤炭燃燒催化劑的使用方法，按催化劑與煤炭的重量比為1: (3000 5000)，先用水將催化劑先用水稀釋后，再均勻灑在煤炭上。進一步，催化劑與稀釋用水的重量比為1: (100 200)。更進一步，稀釋用水為活化水。進一步，所述活化水是通過水與電氣石接觸得到，由電氣石活化處理后的水再用于催化劑的稀釋。有益效果:本發(fā)明的催化劑原料均為非易燃易爆危險品，在催化劑的生產(chǎn)、庫存、運輸和使用過程中不存在安全隱患；該催化劑所含的烏洛托品和辛基酚聚氧乙烯醚具有良好的緩蝕作用，故催化劑對生產(chǎn)設(shè)備、添加設(shè)備及鍋爐沒有任何腐蝕性，經(jīng)檢測銅片腐蝕級別為Ia級；催化劑原料廉價，生產(chǎn)和運輸成本低，添加量小(僅為燃煤用量的萬分之2 3)，使用該煤炭燃燒催化劑可以降低燃煤的著火點，加快煤的燃燒速度，節(jié)煤率可達8 20%，固硫率達20 40 %，節(jié)能減排效果相對較好，同時能夠防止鍋爐結(jié)焦事故的發(fā)生，性價比高；催化劑為水溶性濃縮液，添加方便，可操作性強，使用范圍廣；催化劑制備聯(lián)合應(yīng)用了高剪切分散乳化和超聲波處理工藝，催化劑穩(wěn)定性好，可長時間儲存而不影響使用效果；電氣石因其特殊晶體結(jié)構(gòu)具有自發(fā)極化效應(yīng)，利用其產(chǎn)生的靜電場和輻射的遠紅外線，對催化劑稀釋用水進行電氣石活化處理，可提高催化劑的催化效果。


圖1煤炭燃燒催化劑的制備裝置示意圖，其中，1-混料缸，2-超聲波發(fā)生器，3-高速剪切機，4-三通閥。圖2煤炭燃燒催化劑的使用添加裝置示意圖，其中，5-活化器，6-噴灑裝置，7-稀釋罐，8-流量計，9-泵。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。實施例 1
一種煤炭燃燒催化劑按重量計各組分配比如下:水382份、氯化亞鐵236份、氯化鉀146份、氯化I丐90份、烏洛托品56份、電氣石粉(粒徑小于5微米)22份、氣相二氧化娃21份、辛基酚聚氧乙烯醚(聚合度為10)17份、十二烷基苯磺酸鈉17份、亞甲基二萘磺酸鈉13份。
上述煤炭燃燒催化劑的制備過程:
(1)將電氣石粉、氣相二氧化硅和亞甲基二萘磺酸鈉加入到127份的水中，用高速剪切機和超聲波處理20分鐘，制得分散液A ；
(2)將烏洛托品、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸鈉、氯化鉀、氯化鈣、氯化亞鐵依次加入到255份的水中，用高速剪切機處理10分鐘，制得混合液B ；
(3)將分散液A與混合液B混合，用高速剪切機和超聲波處理15分鐘，制得煤炭燃燒催化劑。所制得的催化劑的使用方法:根據(jù)燃燒用煤炭的實際含水量(一般噴灑催化劑后的煤炭含水量要控制在12%以內(nèi))，將催化劑用水稀釋后均勻灑在煤炭上，其中，催化劑與煤炭的重量比一般控制在1:(3000 5000)，每I重量份的催化劑用大約為100 200重量份的水稀釋，如圖2所示，稀釋水先流經(jīng)過充填有電氣石的活化器，經(jīng)電氣石活化后的水在稀釋罐中與催化劑混合均勻后再噴灑在煤炭上。經(jīng)電氣石活化處理后的水與未經(jīng)處理的水相比有以下特點:
a.通過電氣石活化處理,可使普通水1(0核磁共振半峰寬由110 145Hz降低為64 81 Hz，說明電氣石活化處理影響水分子團簇結(jié)構(gòu)，降低水分子締合度，使水分子團變小，提高了水的滲透、溶解和代謝能力；
b.通過電氣石活化處 理，可使水的電導(dǎo)率由502提高到582城片《，說明電氣
石活化處理時，在電氣石靜電場作用下，水分子發(fā)生電解，形成水合氫離子(///O和水合氫氧根離子07W/)，使水分子具有極強的界面活性；
c.經(jīng)電氣石活化處理的水具有能量為0.004瓦/cm2的4 14微米的電磁波和-20 -240 mV的氧化還原電位；
d.經(jīng)電氣石活化處理的水含有較豐富的溶解氧和活性氫。使用效果:使用上述煤炭燃燒催化劑及其電氣石活化處理方法，可以提高煤炭在燃燒時的氣化率即相對揮發(fā)份含量(見表I)，從而可降低燃煤的著火點，加快煤的燃燒速度，有效降低燃煤消耗量和污染物排放量，其節(jié)煤率可達8 20 %，固硫率達20 40 %，同時能夠防止鍋爐結(jié)焦事故的發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種煤炭燃燒催化劑，其特征在于，所述催化劑以水為分散介質(zhì)，按重量份數(shù)計，在水中含有以下各組分: 氯化亞鐵202 292份、氯化鉀125 181份、氯化鈣77 111份、烏洛托品48 69份、電氣石粉19 27份、氣相二氧化硅18 26份、聚合度為9 11的辛基酚聚氧乙烯醚15 21份、十二烷基苯磺酸鈉15 21份、亞甲基二萘磺酸鈉11 16份。
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:所述催化劑中水的用量為326 472重量份。
3.權(quán)利要求1所述的煤炭燃燒催化劑的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)將電氣石粉、氣相二氧化硅和亞甲基二萘磺酸鈉分散于水中，得到分散液A; (2)將烏洛托品、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸鈉、氯化鉀、氯化鈣、氯化亞鐵依次加入水中，得到混合液B ； (3)將分散液A與混合液B混合均勻得到煤炭燃燒催化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤炭燃燒催化劑的制備方法，其特征在于:步驟(I)采用高速剪切機和超聲波進行分散處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤炭燃燒催化劑的制備方法，其特征在于:步驟(3)采用高速剪切機和超聲波進行混合處理。
6.權(quán)利要求1所述的煤炭燃燒催化劑的使用方法，其特征在于:按催化劑與煤炭的重量比為1:(3000 5000)，催化劑先用水稀釋后，再均勻灑在煤炭上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的煤炭燃燒催化劑的使用方法，其特征在于:催化劑與稀釋用水的重量比為1: (100 200)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的煤炭燃燒催化劑的使用方法，其特征在于:稀釋用水為活化水。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的煤炭燃燒催化劑的使用方法，其特征在于:所述活化水是通過水與電氣石接觸得到。
全文摘要
本發(fā)明公開一種煤炭燃燒催化劑及其制備和使用方法，屬于煤炭催化燃燒節(jié)能減排領(lǐng)域。按重量份數(shù)計，該催化劑由以下原料組成水326～472份、氯化亞鐵202～292份、氯化鉀125～181份、氯化鈣77～111份、烏洛托品48～69份、電氣石粉19～27份、氣相二氧化硅18～26份、辛基酚聚氧乙烯醚15～21份、十二烷基苯磺酸鈉15～21份、亞甲基二萘磺酸鈉11～16份；使用時，催化劑用通過電氣石活化處理的水稀釋后均勻灑在煤炭上。本發(fā)明催化劑原料價格便宜，無任何安全隱患，穩(wěn)定性好，使用方便；通過電氣石的活化處理，催化劑功效進一步提高，節(jié)煤和固硫效果顯著，同時能夠防止鍋爐結(jié)焦事故的發(fā)生。
文檔編號C10L9/10GK103103006SQ20131002925
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者阿里木 申請人:烏魯木齊賽蒙德爾環(huán)?？萍加邢薰?br>