燃煤催化剂在水泥工业中的应用.pdf

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1、20l2．No．7枷渗C~,~tENT一27一燃煤催化剂在水泥工业中的应用刘瑞芝，胡芝娟，李勇，陈新智，李霞(天津水泥工业设计研究院有限公司，天津300400)中图分类号：TQ172．625文献标识码：B文章编号：1002-9877(2012)07-0027-030引言环中。由于氧气不断从金属向碳原子传递，加快了氧近年来，煤炭供应日趋紧张，国内外针对电厂或气的扩散速度，从而促进了固定炭的燃烧。工业锅炉煤的催化燃烧进行了大量研究，实践证明催3试验方法化燃烧是很有效的方法。但这些催化剂有可能会对水3．1热分析泥的生产过程或其性能产生不利影响，故不能被水泥表l为湘潭煤粉的工业分

2、析，图1和图2为湘潭窑直接使用。对此，我院开发了新型燃煤催化剂『】J，并煤粉加催化剂前后的热分析曲线。在中材湘潭5000t／d生产线上进行了工业试验。表1湘潭煤粉的工业分析1试验用燃煤催化剂燃煤催化剂主要组成为助燃剂、增氧剂、分散剂、稳定剂和膨松剂等，其安全添加量为0．01％～0．05％。2燃煤催化剂的催化机理[2]2．1加速挥发分释放由于添加剂能够催化煤中桥键的分解断裂反应，使气态挥发分较快释放出来，从而降低了煤的着火温度，降低了反应所需的活化能，使反应能在较低的温度下进行，达到了提高燃烧效率的目的。同时，C—C键100200300400500600700800900的

3、断裂反应加强，煤中相对较小的分子增多，从而增温度／℃加分子的热运动，提高了煤的热传递。图1湘潭煤粉未加催化剂的热分析曲线2．2促进固定炭燃烧当大部分的挥发分释放完毕，周围的氧气逐渐扩散到煤粉裂解后的焦炭表面并渗透到其孔隙结构中，氧气和焦炭反应生成二氧化碳和水为主的产物并往外扩散。此时，催化剂中的金属化合物受热分解出的金属离子可以促进C=O键的形成和加强，C=O键作为电子给予体与具有未满d能带的过渡金属形成络合物CO—M(M为添加剂的金属离子)，该络合物可lO0200300400500bOO700800900温度／'c以作为反应活性中心，其反应式为：图2湘潭煤粉加催化剂的热

4、分析曲线CO-M++02--}MO+CO2表2为湘潭煤粉添加催化剂前后的热分析参数4M0+C—+2M2O+CO2对比。其中平均放热强度为单位煤粉从开始放热到结M2O+1／202---+2MO束放热时间段的放热量；平均燃烧速度为煤粉在开始首先，中间络合物氧化分解成金属氧化物MO，着火到燃尽时间段的平均失重量；燃尽率为除去残留紧接着被碳还原成金属或低价金属氧化物M：0，然后质量后的失重量。从表1可以看出，该煤的灰分较高，依靠金属或低价金属氧化物吸附氧气的能力，M20又挥发分较低，属于无烟煤。从表2可以看出，加催化剂反应成为MO，就这样金属一直处于氧化一还原的循一28一扣渗CI

5、[Ai~T后放热起始温度和着火温度分别降低，这表明加催化剂后煤的活性增加，更容易点燃。此外，添加催化剂后煤的燃烧速度和燃尽率也提高了，这是因为，催化剂中的金属氧化物为碳和氧的结合起到了催化的媒介作用，加快了氧气向碳原子传递的过程。表2湘潭煤粉加催化剂前后的热分析参数放热起放热终平均放热着火平均燃燃尽率项目始温度止温度放热量强度温度烧速度／／~C／(J／g)／[J／(g·oc)]／℃t(％／min)／％未加催化剂5526791018780-215782．8664．75图3催化剂添加位置示惹试验通过分别采集使用燃煤催化剂前后烧成系加催化剂5456891024871．16570

6、3．1265．54统的运行数据进行对比，从而验证该催化剂的节能效3．2工业试验果。中控操作人员每小时记录运行数据，加催化剂前催化剂为干粉形态，喷洒过程中采用高速搅拌设6d的数据为空白样，与连续6d加催化剂的样进行对备使其与一定量的水混合均匀。催化剂添加位置见图比，中控操作记录日平均值见表3。系统24h连续运3。为保证催化剂能同时作用于分解炉与回转窑，将搅转，以减少系统间断运行造成的误差，增强记录数据拌后的液体催化剂加入煤磨前的皮带秤上。的准确性。表3加入催化剂前后中控操作记录喂煤量，(t，h)二次风三次风三次风窑喂料量分解炉出口温度／~CC5出口温度／~CC出口温时间炉窑

7、温度，℃温度，℃压力／Pa／(t，h1ABAB度／~C125-211-31057714-655．8359．092191789789l354225．611．71039706-676．8349．8926924909899354324．710．9l063702-680．2355．0931927908892357无催化剂424．7l1．21080709-787．4351．9938935908909359526．911．81084720-795．6358．19299279l5902363627-2l1．Ol107734-835．6354