【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及催化剂，具体涉及一种燃煤催化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、煤炭在我国一次能源构成中占70%以上，是主要的能源，而每年用于直接燃烧的煤炭又占总煤耗的84%。燃煤发电会产生大量的废气，包括so2、co2、ch4、n2o等。由于燃烧设备陈旧，燃烧技术落后，煤炭燃烧不完全，导致设备热效率普遍偏低，能源浪费极为严重。因此，如何通过提高煤炭燃烧效率进而提高设备热效率以达到节能减排的目的成为了亟待解决的技术问题。
3、催化助燃技术通过在燃煤中加入燃煤催化剂或节煤剂，能显著改善原煤的燃烧特性，既能够提高原煤的挥发析出速率，降低煤的着火温度，加快煤燃尽速率，降低灰分残炭，提高燃烧效率，又具有脱硫、脱氮等附带作用。现有节煤剂在燃煤电厂锅炉的大规模应用中还存在以下问题：
4、1.大部分节煤剂都是热量型，在锅炉煅烧过程因带入热量而降低原煤用量，并未真正意义上提高煤炭资源的利用率。
5、2.大部分节煤剂是利用固危废混合而成，存在环境污染风险。
6、3.大部分节煤剂的效果仅仅是降低了煤炭用量，并没有降低so2、nox等有害气体排放的功能。
7、4.现有节煤剂在块状原煤的燃烧应用中渗透吸附能力较弱，均化分散效果不佳，催化能力不能完全发挥或存在锅炉煅烧波动问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种在块状原煤中渗透吸附能力强、均化分散效果好且降低有害气体排放量的燃煤催化剂，还提供了该燃煤催化剂的制备方法，以及该燃煤催化剂在块状原煤燃煤发电过程中的应用，以解决上述现有技术中存在的问题。
2、具体地，本专利技术的技术方案如下所述：
3、在本专利技术的第一方面，提供一种燃煤催化剂，按质量百分比计包括如下组分：稀土硝酸盐2.5%-6%、金属氧化物0.4%-1.6%、过渡金属盐0.5%-1.2%、碱金属盐3%-12%、碱土金属盐10%-15%、有机酸0.2%-1.5%，其余为水，总计100%。
4、在一种具体的实施方式中，所述稀土硝酸盐包括硝酸铈、硝酸镧、硝酸锆中的一种或多种。
5、在一种具体的实施方式中，所述金属氧化物包括氧化铈、氧化锌、二氧化锰中的一种或多种。
6、在一种具体的实施方式中，所述过渡金属盐包括硫酸铜、硝酸铜、硝酸锌、硝酸镍、氯化锌、高锰酸盐中的一种或多种。
7、在一种具体的实施方式中，所述碱金属盐为碱金属的氯盐、碘盐或硝酸盐，所述碱金属选自钠或钾；优选地，所述碱金属盐包括氯化钠、氯化钾、碘化钾、硝酸钾、硝酸钠中的一种或多种。
8、在一种具体的实施方式中，所述碱土金属盐为碱土金属的氯盐、碳酸盐或硫酸盐，所述碱土金属选自钡、镁、钙。优选地，所述碱土金属盐包括氯化钙、碳酸钙、碳酸钡、硫酸镁中的一种或多种。
9、在一种具体的实施方式中，所述有机酸包括柠檬酸、草酸、酒石酸、苹果酸中的一种或多种。
10、本专利技术中，碱金属离子能与煤表面的含氧基团形成络合盐，这些络合盐可以与芳香炭和脂肪炭相连，由于碱金属元素的得失电子效应，氧传递到碳环或者碳链上生成 co、co2 溢出，在水分子的作用下重新形成络合盐，表面络合盐起到了反应活性中心的作用。在催化反应过程中，反应产生的碱金属氧化物充当了氧的载体，促进空气中的氧向碳表面扩散，加速了碳的燃烧。
11、本专利技术中，金属离子嵌入碳晶格的内部可以使碳的微观结构发生变化，金属离子作为电子的给予体，通过电子转移促进部分反应速度。催化剂中的金属离子在加热过程中活性增加，使得自身的电子发生转移变成电子的给予体，金属离子形成空穴，导致碳表面的电子结构也发生变化，通过电荷的转移加速某些反应的速率，提高整个燃烧反应速度。
12、本专利技术中，用碱金属盐和碱土金属盐及金属氧化物作为催化剂，煤燃烧的反应活化能都有所降低，为煤的燃烧反应过程提供了一条低耗能的反应途径。
13、本专利技术中，稀土硝酸盐能与有机酸发生反应生成某种稳定的离子缔合型化合物，具有较强的疏水性，能改善燃烧促进剂与煤界面间的界面阻力，改变煤炭的孔隙结构，从而提高燃烧促进剂的渗透吸附能力。同时稀土化合物能与路易斯酸促进n-h键的选择性氧化，有利于催化剂表面金属活性，对氧化燃烧起催化作用。
14、本专利技术中，燃煤催化剂中各种化学成分通过煤炭空隙快速渗透、吸附到煤炭内部，当煤炭进入燃烧室后，燃煤催化剂所含各种化学成分起到催化活性载体作用，降低煤炭起火点温度，降低活化能，促进了燃烧及工况的稳定性。当产品进入燃烧后，火焰会明显发亮，温度上升。随着时间的增加，炉温升高，蒸汽量、锅炉出力都将增加。一般会经过第一次、第二次锅炉热平衡，达到锅炉最佳状态。
15、本专利技术中，燃煤催化剂各组分的催化作用促进了so2与煤中矿物质的反应，提高了煤灰的固硫能力，从而降低了烟气中的 so2浓度，同时改善了煤的着火性能，并且加速了后续的燃烧，将烟气中的so2存在范围从300℃左右增加到500℃左右，减少了燃烧过程中so2 的排放总量。使煤炭充分燃烧，灰渣比表面积提高，吸附烟气中硫等有害气体，同时降低了煤炭的使用量，硫的排放和颗粒物排放减少。本申请提供的燃煤催化剂具有催化助燃、固硫脱氮、改善块状原煤燃烧特性的效果。
16、在本专利技术的第二方面，提供一种第一方面所述燃煤催化剂的制备方法，包括以下步骤：
17、（1）在复配容器中加入水，再依次加入稀土硝酸盐，碱金属盐、碱土金属盐，过渡金属盐、金属氧化物和有机酸；
18、（2）充分搅拌后使得混合物的固含量在18-30wt%，密度在1.05 -1.25g/cm3，ph在0.5-5，得到燃煤催化剂。
19、优选地，步骤（1）中，各组分的投入时间间隔3-7min，进一步优选为5min。
20、在本专利技术的第三方面，提供一种第一方面所述燃煤催化剂在块状原煤燃煤发电过程中的应用。
21、在一种具体的实施方式中，所述应用的方法为：将燃煤催化剂或其稀释液掺入块状原煤中进行燃烧，优选地，所述燃煤催化剂的用量为所述块状原煤重量的0.7-1.2‰。
22、本专利技术具有以下有益效果：
23、本专利技术的燃煤催化剂渗透吸附能力更强，解决了催化剂在块状煤炭分散不均的问题，促进了煤炭充分燃烧，提高了煤炭燃烧速率及燃尽率，提升了催化剂的适用范围。
24、本专利技术的燃煤催化剂使用的原料材料中不含固危废，安全环保。
25、本专利技术的燃煤催化剂在燃烧过程中，不仅节约了煤炭的使用量，减少企业生产成本，同时还能减少so2、nox等污染物的排放。
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1.一种燃煤催化剂，其特征在于，质量百分比计包括如下组分：
2.根据权利要求1所述的燃煤催化剂，其特征在于，所述有机酸包括柠檬酸、草酸、酒石酸、苹果酸中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的燃煤催化剂，其特征在于，所述稀土硝酸盐包括硝酸铈、硝酸镧、硝酸锆中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的燃煤催化剂，其特征在于，所述金属氧化物包括氧化铈、氧化锌、二氧化锰中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的燃煤催化剂，其特征在于，所述过渡金属盐包括过渡金属的硫酸盐、硝酸盐、氯盐和高锰酸盐中的一种或多种，所述过渡金属包括铜、锌、镍中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的燃煤催化剂，其特征在于，所述碱金属盐为碱金属的氯盐、碘盐、碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐中的一种或多种，所述碱土金属盐为碱土金属的碳酸盐或硫酸盐，所述碱土金属为钡、镁、钙、锶、铍中的一种或多种。
7.一种制备权利要求1-6任一项所述燃煤催化剂的制备方法，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述燃煤催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，各组
9.一种权利要求1-6任一项所述燃煤催化剂在块状原煤燃煤发电过程中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述应用的方法为：将燃煤催化剂或所述燃煤催化剂的稀释液掺入块状原煤中进行燃烧，所述燃煤催化剂的用量为所述块状原煤重量的0.7-1.2‰。
...【技术特征摘要】
1.一种燃煤催化剂，其特征在于，质量百分比计包括如下组分：
2.根据权利要求1所述的燃煤催化剂，其特征在于，所述有机酸包括柠檬酸、草酸、酒石酸、苹果酸中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的燃煤催化剂，其特征在于，所述稀土硝酸盐包括硝酸铈、硝酸镧、硝酸锆中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的燃煤催化剂，其特征在于，所述金属氧化物包括氧化铈、氧化锌、二氧化锰中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的燃煤催化剂，其特征在于，所述过渡金属盐包括过渡金属的硫酸盐、硝酸盐、氯盐和高锰酸盐中的一种或多种，所述过渡金属包括铜、锌、镍中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的燃煤催化剂，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：张德峰，陈名秀，杜磊，孙位仕，周子皓，卢文广，
申请(专利权)人：安徽海燚高燃材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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