燃煤催化劑的投加使用,不改變使用單位任何工藝,只在入煤磨電子皮帶秤上加噴淋裝置,與電子皮帶秤聯(lián)鎖,加入量由控制柜信號引入到中控室操作。???
本公司生產(chǎn)的燃煤催化劑是以稀土化合物為主,配之堿土金屬和堿金屬化合物以及過渡金屬化合物,采用特殊的加工工藝精制而成的水溶液普通化學(xué)品。該催化劑經(jīng)中國科學(xué)院工程熱物理研究所檢測表明,能有效減少燃燒需氧量20%、降低煤燃燒活化能30%、減少SO2和NOx排放量15%、降低著火溫度32℃、降低煤燃燒峰值溫度45℃、減少煤燃燒吸熱量30%。
燃煤催化劑的摻入量為燃煤用量0.8-1‰,即使用時(shí),每噸燃煤摻入催化劑0.8-1公斤。
燃煤催化劑的使用,安全環(huán)保,不會產(chǎn)生二次污染。
燃煤催化劑為不燃、不爆、不揮發(fā)、無味,對金屬設(shè)備無腐蝕。?
圖1:煤顆粒與煤催化劑的作用機(jī)理示意圖?
本公司生產(chǎn)的催化劑由具有堿性和氧化還原性的金屬鹽/氧化物共同組成,在煤燃燒過程中兩種性質(zhì)的金屬金屬鹽/氧化物可產(chǎn)生協(xié)同作用。如圖1所示,催化劑中的氧化還原性金屬鹽/氧化物成分本身具有可參與反應(yīng)的活潑氧;且該類材料的表界面由于存在晶格缺陷位可吸附活化氧,充當(dāng)活性氧的載體。具有堿性的金屬鹽/氧化物通??蓮?qiáng)烈地吸附、解離并活化空氣中的O2分子,使其轉(zhuǎn)化為表面O22-,O2-,和O-等活性非常高的親電氧中心(Applied Surface Science,2018年,435卷,404-416頁)。因此,添加上述堿性成分可大幅度增強(qiáng)催化劑產(chǎn)生表界面活潑氧的能力,并可同時(shí)提高活潑氧中心的活性。在燃燒過程中,這些活潑氧可快速擴(kuò)散、傳遞給密切接觸的煤顆粒,使碳原子被活化產(chǎn)生有效燃燒。而這些被消耗掉的表面活潑氧,又可通過催化劑的表面堿中心快速、持續(xù)吸附解離空氣中的O2分子得到修復(fù)。因此,由于催化劑的堿性成分和氧化還原性成分產(chǎn)生密切的協(xié)同作用,使其對煤的燃燒速度和效率得到大幅度提高。在該催化劑上煤炭顆粒的燃燒過程遵循Mars-Van-Krevlen氧化還原機(jī)理。在一個反應(yīng)過程中,理論上催化劑通??山档头磻?yīng)活化能,使反應(yīng)加速,而本身不產(chǎn)生變化。本公司生產(chǎn)的催化劑由于其表界面上存在大量的活潑氧中心,可有效促進(jìn)煤炭顆粒的加速燃燒,同時(shí)提高燃燒釋能效率,詳述如下:
煤炭燃燒的主要反應(yīng)實(shí)質(zhì)上是碳原子被氧化生成CO2并放出熱能的過程。該反應(yīng)可分解為兩步:一、空氣中氧分子O2吸附解離成表面活潑氧中心;同時(shí)碳原子被活化,使其電子從低能軌道向高能軌道躍進(jìn),達(dá)到發(fā)生燃燒反應(yīng)所需要的能量狀態(tài)。該步驟所需的能量稱為活化能,且需要吸收大量熱能,幾乎要消耗70%煤炭燃燒過程所釋放的熱能。二、催化劑表界面的活潑氧中心與活化的碳原子反應(yīng)生成CO2,釋放大量熱能。
煤的發(fā)熱量是指第二步反應(yīng)放出的熱量與第一步反應(yīng)所吸收的熱量的差減值。不論是否使用催化劑,通常第二步反應(yīng)所釋放的熱量值不變,是一個恒量。但如果能夠降低第一步反應(yīng)所需的活化能,則可提高煤炭的放熱效能。如圖2所示,在加入本公司的燃煤催化劑后,顯然可把第一步的活化能從未使用催化劑的自熱燃燒Ea有效降低到Eb,給反應(yīng)提供了一條耗能較低的途徑。在降低煤燃燒溫度,加速反應(yīng)的同時(shí),提高了其釋能效率。
圖2:添加催化?劑?降低煤燃燒??過程活化能示意圖???
在煤炭顆粒無催化劑的自熱燃燒過程中,由于溫度很高,可促使空氣中的N2和O2分子被活化,相互反應(yīng)生成氮氧化物(NOx)空氣污染物。同時(shí)煤炭本身含有一些含氮有機(jī)物被氧化可生成NOx。加入催化劑后,煤燃燒可在更低溫度下進(jìn)行,抑制NOx的生成。同時(shí)催化劑表面的活性堿中心和氧中心可催化C原子還原所生成的NOx;其活潑氧中心也可促使C原子深度氧化生成CO2,抑制CO的產(chǎn)生。另外,在催化燃燒過程中,煤炭顆粒燃燒充分,產(chǎn)生的灰渣表面積大,使之能更有效吸附煙氣中的SO2,抑制其排放。因此,添加本公司的燃煤催化劑,在提高燃燒效率,節(jié)能的同?時(shí)可達(dá)到減排的目的。