煤催化燃烧技术简介

http://www.huishouceo.com 2015年09月19日        

煤催化燃烧技术是由中南大学、重庆大学、长沙紫宸科技开发有限公司有关专家在全面分析工业炉层状燃烧、粉煤燃烧、旋风燃烧、沸腾燃烧等燃烧技术的基础上,依据固体燃料—煤(含劣质煤、石煤、煤矸石、油页岩、城市垃圾等)的燃烧机理及催化反应热力学与动力学理论,经长期的实践探索,联合研究开发的新环境友好催化燃烧技术。以节能环保为主题,以“煤用催化助燃剂”专利技术的开发应用为关键,以提高燃烧效率及使气体净化的费用和废物排放量减到最小为主要目的。

      现今可利用化石资源的极大浪费和逐渐枯竭及环境的严重污染问题,不仅造成严重的公众健康损害,也制约着社会和经济的可持续发展;环保费用是过程经济整体部分的事实正在对化学、石油炼制、冶金、动力生产、水泥制造中的技术开发产生深远影响,其中特别重要的挑战性问题是应用那些可提高能效、可消除或可减少有害污染物(如CO、VOC、NOx、SOx、微粒)排放即第一级预防的新工艺过程的催化技术,而催化剂是有成本效益的环境友好技术的关键。事实上,催化剂及催化工艺已经在提高效率和解决目前环境污染的过程中起着十分重要的作用,如90%以上的工业生产化学反应依赖催化剂,经催化转化器净化的汽车尾气已能达到CO、VOC、NOx的超低值排放甚至零排放,有机废气实行催化燃烧能减低NOx的生成率达98%以上,其中的有机物几乎能达到 100%的净化率(有机废气催化燃烧催化剂可使1800℃左右的高温燃烧降低为300~400℃左右的低温燃烧)。

      技术原理及特点:

      1. 依据煤是由植物败亡后经生化反应及高温高压下的物理化学反应生成的化石燃料,简单地说,煤是复杂的有机高分子化合物。因成煤植物、成矿条件、煤化程度不同,其岩相组成差异很大;煤中的可燃组份除C、H、O元素外,通常还含有1~2%的有机氮及0.7~5%的有机硫和无机硫;煤的燃烧实质上是一个强氧化过程,大致可分为受热释放挥发份、气相挥发份的着火和燃烧、固体碳素残留物的着火和燃烧三个阶段,其燃烧过程伴随着热裂解、热合成、缩合、环化、脱氢、氧化、催化等各种复杂的化学反应,并伴随有二次反应。

      2. 煤的催化燃烧技术是采用多元复合催化剂为主的有机配位基团与煤粉分子的相容性提高催化组份与煤粉的溶解度,有机基团嵌入煤微粒的内部,配位的功能性金属催化离子融近碳基晶格,以催化剂前驱体的高分散性、大比表面积与煤微粒制成整体燃烧催化体系,比固定式催化燃烧炉具有更大的优越性,由于高分散、高比表面积的多相催化,具有更高的催化燃烧效率,受空燃比及空速影响较小,加之催化剂为一次使用,基本上不受催化剂中毒对催化效率的影响。

      3. 采用火焰催化氧化燃烧。催化燃烧体系中与碳基紧密融近的功能性金属催化离子大幅度降低C-H、C-C、C-O、C-N、C-S键的活化能,提高反应活性,催化裂解煤结构单元的含氧官能团、侧链、桥键及芳基环释放气化为小分子化合物,降低起燃温度,催化氧化燃烧;并在高温火焰中离解,通过电荷转移和氧置换等作用抑制碳烟生成,催化残碳燃烧。

      4. 配位的有机基团或其反应物产生自由基参与挥发份自由基连锁反应,或与残碳及碳烟生成的离子———分子反应,产生消烟作用。

      5. 复配的辅助组份或起离子催化作用,或补充氧,或提供自由基参与连锁反应,或迅速提高燃烧温度,共同促进氧化燃烧,提高燃烧效率。

      6. 利用配位的功能性催化离子选择性地抑制缩合及环化;阻止二次反应;催化CO、挥发份、碳烟的氧化燃烧;催化水煤气变换反应和水蒸汽重整反应。

      7. 火焰催化氧化燃烧代替原来的火焰燃烧,抑制了热合成NOx和瞬间NOx的生成,同时,功能性催化离子选择性地催化燃料产生的NOx还原成N2。

      8. 在火焰催化氧化燃烧中,硫氧化合物经扩散碰撞固液相反应与煤灰中的部分催化剂离子及Al2O3、CaO结合生成高温稳定的硫化物、硫酸盐及硫铝酸钙而固定。

      应用范围:

      煤用催化燃烧技术开发应用可广泛应用于火电厂、工业锅炉、工业炉窑及民用燃煤炉,也可应用于洁净煤的生产,对于旋窑水泥制造企业,为改烟煤为无烟煤、劣质煤的应用提供了技术支持。

      应用方法:

      催化燃烧技术不改变现有工艺。

      催化燃烧技术配套的煤用催化助燃剂视煤种类、灰份、工业分析、全硫含量与燃烧炉工艺参数及使用要求配料,产品分为液剂和固体。

      液剂可在原煤破碎或粉磨时按比例均匀掺入,或与煤粉一起喷入燃烧炉;民用型煤在混料塑化时均匀掺入,掺加量0.1~1.0%。

      固体可在原煤破碎或粉磨时按比例均匀掺入,民用型煤在混料塑化时均匀掺入,掺加量0.3~1.0%。

      使用效果:

      ①视使用要求及煤用催化助燃剂配料差异,煤的燃烧热效率提高15~40%。

      ②废气中CO、VOC、氟烃化合物及碳烟减排90%以上(可达10x10-6),NOx减排60~ 98%(可达可达10x10-6)SO2减排60~98%,微粒减排60%以上。

      使用注意事项:

      ①应依煤质及燃烧炉工艺参数选择合理的催化剂配比及适宜的掺量。

      ②计量要准确,多元催化剂应尽可能与煤一起粉磨达到与煤粒结合溶解均匀。

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