一种煤炭燃烧节能环保催化剂

技术领域

本发明属于煤炭燃烧催化剂技术领域，具体涉及一种煤炭燃烧节能环保催化剂。

背景技术

煤燃烧催化剂不仅具有优良的燃烧促进作用，同时还有优良的脱硫脱硝作用，能减轻煤燃烧对环境的污染，对于当前我国的节能减排需要有重要意义，因而引起了众多科技工作者的广泛关注，并进行了大量的理论与实验研究，取得了良好的研究效果。煤炭燃烧是一个复杂的氧化过程，一般可以分为挥发逸出、燃烧(均相燃烧)和炭粒的着火燃烧(非均相燃烧)。燃烧催化剂能降低煤炭燃烧的表观活化能，降低煤炭的着火点和加快煤炭燃烧速率；能加速煤炭热解过程中各种结合健的断裂，提高煤炭挥发分的析出速度。在煤炭燃烧催化剂可以使煤炭在燃烧过程中减少二氧化硫的排放；在煤炭燃烧催化剂中可以使煤炭在燃烧过程中减少粉尘的排放，所以说在煤炭燃烧过程中添加燃烧催化剂不仅能提高煤炭的燃烧效率，同时也减少煤炭燃烧过程污染物的排放。近年来，对煤炭燃烧催化剂和助燃剂的研究已有报道。

如申请号为：CN200810025850.1公开了一种节能环保的煤炭燃烧催化剂，本发明公开一种节能环保的煤炭燃烧催化剂，该催化剂是由如下质量份数的原料溶于100份水中混匀即得：硫酸厂废渣20～30、电镀厂废液20～35、电解铜厂废液25～30、硝化稀土5～10、阴离子表面活性剂3～5和可溶性钙盐2～5。本发明的煤炭燃烧催化剂在使用时只需将其均匀喷洒于煤炭表面，利用搅拌机充分混匀即可。本发明的煤炭燃烧催化剂适用于各种喷煤粉锅炉、水煤浆锅炉、链条炉、沸腾炉、其它形式燃煤锅炉和民用散烧煤炭，其使用方便，价格便宜，可提高煤的燃烧强度和炉膛温度，改善煤的燃烧性能，降低废气排放量和节煤10～30％等。虽然该申请改善了煤的燃烧性能，但是由于液态的催化剂存在储存不方便，稳定性相对差的问题，另外虽然减少了废气排放量，但是对环境不具有主动改善的效果，做不到减少污染的同时优化环境。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种煤炭燃烧节能环保催化剂。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种煤炭燃烧节能环保催化剂，其制备包括如下步骤：

(1)超声搅拌处理：

将小分子渗透水加入到搅拌罐内，启动搅拌罐，在持续搅拌的情况下依次加入催化剂、助燃剂、固硫剂、分散剂，搅拌处理1～2h得混合液备用，在搅拌的同时进行超声波处理；

(2)超微粉碎：

将海泡石和黄土石按照重量比为1:7～9共同置于超微粉碎机内进行超微粉碎处理，完成后得混合粉末备用；

(3)电晕处理：

将步骤(2)中所得的混合粉末置于电晕放电仪内进行电晕处理，完成后取出备用；

(4)浸泡：

将步骤(3)中电晕处理后的混合粉末浸入步骤(1)中所得的混合液中，在浸泡的同时进行超声波处理，完成后置于旋转蒸发仪内进行旋转蒸发处理，完成后得浓缩物备用；

(5)深冷粉碎：

将步骤(4)中所得的浓缩物置于深冷粉碎机内进行深冷粉碎处理即可。

进一步地，步骤(1)中催化剂、助燃剂、固硫剂、分散剂与小分子渗透水的重量百分比为：催化剂2～6％、、助燃剂0.2～0.5％、固硫剂0.6～0.8％、分散剂0.1～0.5％。

进一步地，步骤(1)中所述的持续搅拌时控制搅拌罐的转速为120～200rpm。

进一步地，步骤(1)中所述的超声波的功率为100～120W，频率为40～50kHz。

进一步地，步骤(2)中所述的超微粉碎处理时控制粉碎机的转速为20000～24000rpm，粉碎处理的时间为30～40min。

进一步地，步骤(3)中所述的电晕处理时控制工作电压为10～14kV，电晕处理的时间为2～4min。

进一步地，步骤(4)中所述的浸泡处理的时间为8～12h。

进一步地，步骤(4)中所述的超声波的功率为400～600W，频率为30～50kHz。

进一步地，步骤(5)中深冷粉碎处理时控制粉碎机内的温度为-80～-60℃，粉碎处理时粉碎机的转速为1000～3000rpm，粉碎处理的时间为20～30min。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、本申请对比了催化剂对四种煤的作用效果，着火温度显著降低，由于着火温度的下降，使煤炭易于着火燃烧和燃烬，有利于煤炭利用率的提高，并且四种煤的效果均较为显著，也即本申请方法制备的催化剂具有很好的普适性。

2、本申请打破了传统的催化剂的也太形式，本申请将海泡石和黄土石进行超微混合粉碎，然后对混合粉末进行电晕处理，混合粉末的表面张力提高，同时还能在表面形成了很多微凹的密集孔穴，在进行浸泡时，海泡石会迅速吸收混合液，再进行旋转蒸发时，水分被蒸发掉，而混合液中的有效成分保留在混合粉末的孔隙内，最后经过深冷粉碎，得到均质细化的催化剂，由于是固体更加易于储存，性能更加稳定，并且此催化剂还具有改善环境，保护人体健康的作用效果。

具体实施方式

为了对本发明做更进一步的解释，下面结合下述具体实施例进行阐述。

实施例1：

一种煤炭燃烧节能环保催化剂，其制备包括如下步骤：

(1)超声搅拌处理：

将小分子渗透水加入到搅拌罐内，启动搅拌罐，控制搅拌罐的转速为120rpm，在持续搅拌的情况下依次加入催化剂、助燃剂、固硫剂、分散剂，搅拌处理1h得混合液备用，在搅拌的同时进行超声波处理，超声波的功率为100W，频率为40kHz。

(2)超微粉碎：

将海泡石和黄土石按照重量比为1:7共同置于超微粉碎机内进行超微粉碎处理，控制粉碎机的转速为20000rpm，粉碎处理30min后得混合粉末备用；

(3)电晕处理：

将步骤(2)中所得的混合粉末置于电晕放电仪内进行电晕处理，控制工作电压为10kV，电晕处理2min后取出备用；

(4)浸泡：

将步骤(3)中电晕处理后的混合粉末浸入步骤(1)中所得的混合液中，浸泡8h，在浸泡的同时进行超声波处理，超声波的功率为400W，频率为30kHz，完成后置于旋转蒸发仪内进行旋转蒸发处理，完成后得浓缩物备用；

(5)深冷粉碎：

将步骤(4)中所得的浓缩物置于深冷粉碎机内进行深冷粉碎处理即可，控制粉碎机内的温度为-80℃，粉碎处理时粉碎机的转速为1000rpm，粉碎处理的时间为20min。

实施例2：

一种煤炭燃烧节能环保催化剂，其制备包括如下步骤：

(1)超声搅拌处理：

将小分子渗透水加入到搅拌罐内，启动搅拌罐，控制搅拌罐的转速为160rpm，在持续搅拌的情况下依次加入催化剂、助燃剂、固硫剂、分散剂处理1.5h得混合液备用，在搅拌的同时进行超声波处理，超声波的功率为110W，频率为45kHz。

(2)超微粉碎：

将海泡石和黄土石按照重量比为1:8共同置于超微粉碎机内进行超微粉碎处理，控制粉碎机的转速为22000rpm，粉碎处理35min后得混合粉末备用；

(3)电晕处理：

将步骤(2)中所得的混合粉末置于电晕放电仪内进行电晕处理，控制工作电压为12kV，电晕处理3min后取出备用；

(4)浸泡：

将步骤(3)中电晕处理后的混合粉末浸入步骤(1)中所得的混合液中，浸泡10h，在浸泡的同时进行超声波处理，超声波的功率为500W，频率为40kHz，完成后置于旋转蒸发仪内进行旋转蒸发处理，完成后得浓缩物备用；

(5)深冷粉碎：

将步骤(4)中所得的浓缩物置于深冷粉碎机内进行深冷粉碎处理即可，控制粉碎机内的温度为-70℃，粉碎处理时粉碎机的转速为2000rpm，粉碎处理的时间为25min。

实施例3：

一种煤炭燃烧节能环保催化剂，其制备包括如下步骤：

(1)超声搅拌处理：

将小分子渗透水加入到搅拌罐内，启动搅拌罐，控制搅拌罐的转速为200rpm，在持续搅拌的情况下依次加入催化剂、助燃剂、固硫剂、分散剂，搅拌处理2h得混合液备用，在搅拌的同时进行超声波处理，超声波的功率为120W，频率为50kHz。

(2)超微粉碎：

将海泡石和黄土石按照重量比为1:9共同置于超微粉碎机内进行超微粉碎处理，控制粉碎机的转速为24000rpm，粉碎处理40min后得混合粉末备用；

(3)电晕处理：

将步骤(2)中所得的混合粉末置于电晕放电仪内进行电晕处理，控制工作电压为14kV，电晕处理4min后取出备用；

(4)浸泡：

将步骤(3)中电晕处理后的混合粉末浸入步骤(1)中所得的混合液中，浸泡12h，在浸泡的同时进行超声波处理，超声波的功率为600W，频率为50kHz，完成后置于旋转蒸发仪内进行旋转蒸发处理，完成后得浓缩物备用；

(5)深冷粉碎：

将步骤(4)中所得的浓缩物置于深冷粉碎机内进行深冷粉碎处理即可，控制粉碎机内的温度为-60℃，粉碎处理时粉碎机的转速为3000rpm，粉碎处理的时间为30min。

对比例1：

一种煤炭燃烧节能环保催化剂，其制备包括如下步骤：

(1)搅拌处理：

将小分子渗透水加入到搅拌罐内，启动搅拌罐，控制搅拌罐的转速为160rpm，在持续搅拌的情况下依次加入催化剂、助燃剂、固硫剂、分散剂，搅拌处理1.5h得混合液备用。

(2)超微粉碎：

将海泡石和黄土石按照重量比为1:8共同置于超微粉碎机内进行超微粉碎处理，控制粉碎机的转速为22000rpm，粉碎处理35min后得混合粉末备用；

(3)电晕处理：

将步骤(2)中所得的混合粉末置于电晕放电仪内进行电晕处理，控制工作电压为12kV，电晕处理3min后取出备用；

(4)浸泡：

将步骤(3)中电晕处理后的混合粉末浸入步骤(1)中所得的混合液中，浸泡10h，在浸泡的同时进行超声波处理，超声波的功率为500W，频率为40kHz，完成后置于旋转蒸发仪内进行旋转蒸发处理，完成后得浓缩物备用；

(5)深冷粉碎：

将步骤(4)中所得的浓缩物置于深冷粉碎机内进行深冷粉碎处理即可，控制粉碎机内的温度为-70℃，粉碎处理时粉碎机的转速为2000rpm，粉碎处理的时间为25min。

对比例2：

一种煤炭燃烧节能环保催化剂，其制备包括如下步骤：

(1)超声搅拌处理：

将小分子渗透水加入到搅拌罐内，启动搅拌罐，控制搅拌罐的转速为160rpm，在持续搅拌的情况下依次加入催化剂、助燃剂、固硫剂、分散剂，搅拌处理1.5h得混合液备用，在搅拌的同时进行超声波处理，超声波的功率为110W，频率为45kHz。

(2)超微粉碎：

将海泡石和黄土石按照重量比为1:8共同置于超微粉碎机内进行超微粉碎处理，控制粉碎机的转速为22000rpm，粉碎处理35min后得混合粉末备用；

(3)浸泡：

将步骤(2)中所得的混合粉末浸入步骤(1)中所得的混合液中，浸泡10h，在浸泡的同时进行超声波处理，超声波的功率为500W，频率为40kHz，完成后置于旋转蒸发仪内进行旋转蒸发处理，完成后得浓缩物备用；

(4)深冷粉碎：

将步骤(3)中所得的浓缩物置于深冷粉碎机内进行深冷粉碎处理即可，控制粉碎机内的温度为-70℃，粉碎处理时粉碎机的转速为2000rpm，粉碎处理的时间为25min。

对比例3：

一种煤炭燃烧节能环保催化剂，其制备包括如下步骤：

(1)超声搅拌处理：

将小分子渗透水加入到搅拌罐内，启动搅拌罐，控制搅拌罐的转速为160rpm，在持续搅拌的情况下依次加入催化剂、助燃剂、固硫剂、分散剂，搅拌处理1.5h得混合液备用，在搅拌的同时进行超声波处理，超声波的功率为110W，频率为45kHz。

(2)超微粉碎：

将海泡石和黄土石按照重量比为1:8共同置于超微粉碎机内进行超微粉碎处理，控制粉碎机的转速为22000rpm，粉碎处理35min后得混合粉末备用；

(3)电晕处理：

将步骤(2)中所得的混合粉末置于电晕放电仪内进行电晕处理，控制工作电压为12kV，电晕处理3min后取出备用；

(4)浸泡：

将步骤(3)中电晕处理后的混合粉末浸入步骤(1)中所得的混合液中，浸泡10h，完成后置于旋转蒸发仪内进行旋转蒸发处理，完成后得浓缩物备用；

(5)深冷粉碎：

将步骤(4)中所得的浓缩物置于深冷粉碎机内进行深冷粉碎处理即可，控制粉碎机内的温度为-70℃，粉碎处理时粉碎机的转速为2000rpm，粉碎处理的时间为25min。

对比例4：

一种煤炭燃烧节能环保催化剂，其制备包括如下步骤：

(1)超声搅拌处理：

将小分子渗透水加入到搅拌罐内，启动搅拌罐，控制搅拌罐的转速为160rpm，在持续搅拌的情况下依次加入催化剂、助燃剂、固硫剂、分散剂，搅拌处理1.5h得混合液备用，在搅拌的同时进行超声波处理，超声波的功率为110W，频率为45kHz。

(2)超微粉碎：

将海泡石和黄土石按照重量比为1:8共同置于超微粉碎机内进行超微粉碎处理，控制粉碎机的转速为22000rpm，粉碎处理35min后得混合粉末备用；

(3)电晕处理：

将步骤(2)中所得的混合粉末置于电晕放电仪内进行电晕处理，控制工作电压为12kV，电晕处理3min后取出备用；

(4)浸泡：

将步骤(3)中电晕处理后的混合粉末浸入步骤(1)中所得的混合液中，浸泡10h，在浸泡的同时进行超声波处理，超声波的功率为500W，频率为40kHz，完成后置于旋转蒸发仪内进行旋转蒸发处理，完成后得浓缩物烘干即可。

对照组：

申请号为：CN200810025850.1公开的一种节能环保的煤炭燃烧催化剂。

为了对比本申请技术效果，分别用上述实施例2、对比例1～4以及对照组的方法制备催化剂，然后采用热重法测定煤炭的着火温度(催化剂的添加量为1％)。

具体试验对比数据如下表1所示：

表1

注：上述各原煤的着火温度分别为：大同混煤480℃，锦州煤520℃，太西煤560℃，永安煤624℃。

由上表1可以看出，本申请对比了催化剂对四种煤的作用效果，着火温度显著降低，由于着火温度的下降，使煤炭易于着火燃烧和燃烬，有利于煤炭利用率的提高，并且四种煤的效果均较为显著，也即本申请方法制备的催化剂具有很好的普适性。