--φ-中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)2014. NOSF)China New Technologies and Products工程技術(shù)煤炭催化燃燒實(shí)驗(yàn)研究陳彥杰(重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶沙坪壩4007 )摘要:利用熱重分析法研究了高錳酸鉀、硫鐵礦燒渣、電解金屬錳浸出渣等對(duì)煤炭的催化燃燒性能和動(dòng)力學(xué)的影響.結(jié)果表明:該三種物質(zhì)都可以在一定程度上降低煤炭燃燒的著火點(diǎn)、最大失重速率溫度和燃燼溫度.分析了這三種物質(zhì)中起催化燃燒作用的主要物質(zhì)成分,并對(duì)各成分的催化燃燒機(jī)理進(jìn)行了探討，關(guān)鍵詞: PM2.5;催化燃燒;熱重分析;硫鐵礦燒渣;電解金屬錳浸出渣中圖分類號(hào):TQ534文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: 1概述h 420°煤煙型大氣污染是中國(guó)環(huán)境污染的00400C重要因素，尤其是燃煤PM2.5是造成中國(guó)霧霾天氣的主要原因之一。傳統(tǒng)煤炭燃燒過(guò)程中普遍存在著火溫度高、燃燒原樣(無(wú)催化劑)g/nin 駕0. 5高錳酸鉀ng/min速率低及燃不盡等問(wèn)題，使得煤炭燃燒530C'有效利用率低、污染物排放嚴(yán)重。煤炭催化燃燒技術(shù)，通過(guò)應(yīng)用游離基催化及.550C2n擴(kuò)散燃燒機(jī)理，可以有效地改善燃煤燃100 200300400500600 700)0 200o 300 400500600燒的動(dòng)力學(xué)特征，可以降低煤炭的著火溫度C點(diǎn)、提高煤炭燃燒速度及燃燒效率，達(dá)-}2到節(jié)煤的目的，同時(shí)可以減少粉塵、氮420C氧化物、硫氧化物以及其它燃燒副產(chǎn)物等污染物的排放。目前，煤炭催化劑研究主要集中于鹵化物類、硝酸鹽類、堿金屬、堿土金屬鹽類物質(zhì)及稀土元素等。1%高錳酸鉀ng/min 致50↑1. 5s高錳酸鉀490480C這些催化劑基本上為純凈的化學(xué)物質(zhì),10 |價(jià)格昂貴，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。本文嘗.30 j0試對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中的相關(guān)廢料催化煤燃燒10 t520C t -2560C的效果進(jìn)行深人的研究，以達(dá)到尋找高100200 300400500 600效廉價(jià)助燃劑之目的，取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益圖1原煤粉及添加不同用量高錳酸鉀后煤粉催化燃燒特性1煤炭催化燃燒實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1.1實(shí)驗(yàn)原料采用工業(yè)應(yīng)用混合煤，碾磨成80%小于80網(wǎng)目.<2%)。研究不同種類的催化劑在不同的煤粉粒度小于80網(wǎng)8的煤粉。原料工1.2實(shí)驗(yàn)方法添加量的情況下，對(duì)煤粉催化燃燒特性業(yè)分析如表1。實(shí)驗(yàn)用的催化劑主要為工采用WRT-3P量熱天平分析儀進(jìn)的影響。利用量熱天平分析儀進(jìn)行煤粉業(yè)性高錳酸鉀、硫鐵礦燒渣、電解金屬行煤粉燃燒特性研究。 實(shí)驗(yàn)條件:穩(wěn)態(tài)燃燒特性,研究記錄試樣質(zhì)量隨溫度的錳浸出渣。硫鐵礦燒渣、電解金屬錳漢流動(dòng)空氣中， 空氣的流速為10m變化即得熱重曲線。出渣主要化學(xué)組成分別見(jiàn)表2。硫鐵礦燒min，以15K/min的升溫速率為試樣2煤炭催化燃燒實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析渣、電解金屬錳浸出渣同樣碾磨至粒度升溫，實(shí)驗(yàn)樣品總質(zhì)量為20mg(誤差煤樣添加催化劑前后的TG_DTC圖可用熱重分析儀獲得，可以繪制出1-升表1煤樣化驗(yàn)指標(biāo)溫速率曲線，2-煤燃燒熱重微分曲線DTC和3-煤燃燒熱重曲線TC。在DTGM.(%)A.(%) .V.(%)Q(MJ .kg-1) .曲線上,過(guò)峰值點(diǎn)作垂線與TG曲線交于2.822.89 .28.9426.85- -點(diǎn)M，過(guò)M點(diǎn)作TG曲線切線。該切線與失重開(kāi)始時(shí)平行線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的表2硫鐵礦燒渣和電解金屬錳浸出渣的主要化學(xué)組成(%)FeO,Si02Mg0Al203其他成分硫鐵礦燒渣55~608~ 124~82~41~313~ 30MnOCaOSiO2Fe20;K,O電解金屬錳浸出渣4~616~1924~266~ 10中國(guó)煤化工YHCNMH G .- 102- 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品新技術(shù)5期下indd 102-中2014-6-28 14:18:00--φ-2014 NO.05(下 )?國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品工程技術(shù)China New Technologies and Products溫度定義為著火溫度;該切線與失重結(jié)煤粉重 量的0.5%、41390C束時(shí)平行線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度定義為1.0% 和1.5%時(shí)，燃燼溫度;M點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的溫度為最大失做煤粉催化燃燒重速率溫度。的熱重曲線，并2.1高錳酸鉀對(duì)煤粉燃燒特性的影響與原煤粉熱重曲先對(duì)原煤粉做熱重曲線，然后取高線做了對(duì)比， 測(cè)錳酸鉀添加量分別為煤粉重量的0.5%、定結(jié)果如圖3。1.0%和1.5%時(shí)，做煤粉催化燃燒的熱通過(guò)圖3分重曲線，測(cè)定結(jié)果如圖1o析，煤粉中添加心1-升溫速率曲線;2-煤燃燒熱重微電解金屬錳浸出分曲線DTC; 3- 煤燃燒熱重曲線TG渣催化燃燒，能通過(guò)圖1分析,煤粉中添加高錳酸有效降低煤粉的1. 05硫鐵礦燒潼鉀催化燃燒，能有效降低煤粉的著火點(diǎn)、著火點(diǎn)、 加快煤加快煤粉燃燒失重速率，并降低煤粉燃粉燃燒失重速率，390C -20當(dāng)添加0高錳酸鉀時(shí)，并降低煤粉燃燒0000煤粉催化燃燒效果最好，著火點(diǎn)降低約燃燼溫度。 當(dāng)添20C，最大失重速率溫度降低了50%左加1.0%電解金圖2原煤粉及添加不同用量硫鐵礦燒渣后煤粉催化燃燒特性右，燃燼溫度降低了約60C。屬錳浸出渣時(shí)，2.2硫鐵礦燒渣對(duì)煤粉燃燒特性的影煤粉催化燃燒效果最好，著火點(diǎn)降低約度。揮發(fā)分的燃燒迅速提升了燃燒空間響30C，最大失重速率溫度降低了80C左的溫度，進(jìn)--步促進(jìn)了煤炭燃燒速度，取硫鐵礦燒渣添加量分別為煤粉重右， 燃燼溫度降低了約70°C,增強(qiáng)了煤炭燃燒失重速率，并最終減低量的0.5%、1.0%和1.5%時(shí)，做煤粉催3煤炭催化燃燒機(jī)理研究與探討了煤炭燃燼溫度。硫鐵礦燒渣中主要起化燃燒的熱重曲線，并與原煤粉熱重曲高錳酸鉀作為強(qiáng)氧化劑,在300C左催化燃燒作用的是Fe2O3，電解金屬錳浸線做了對(duì)比，測(cè)定結(jié)果如圖2。右分解出O,和MnO2。MnO2在高溫下被出渣中主要起催化燃燒作用的是MnO、通過(guò)圖2分析，煤粉中添加硫鐵礦煤中焦炭快速還原成金屬M(fèi)n,促進(jìn)煤中Fe2O3和K20。這些金屬化合物催化燃燒燒渣催化燃燒，能有效降低煤粉的著火c _C的斷裂，形成揮發(fā)分;同時(shí)，MnO2機(jī)理和MnO2相同,遵循氧傳遞催化理論。點(diǎn)、加快煤粉燃燒失重速率，并降低煤在被還原成金屬M(fèi)n的過(guò)程中為焦炭提供結(jié)語(yǔ)粉燃燒燃燼溫度。當(dāng)添加1.5%硫鐵礦燒氧離子, 改變焦炭表面活性，促進(jìn)焦炭利用熱重分析法研究了高錳酸鉀、渣時(shí)，煤粉催化燃燒效果最好，著火點(diǎn)的燃燒。然后，金屬M(fèi)n在高溫下又被氧硫鐵礦燒渣、電解金屬錳浸出渣對(duì)煤炭中降低約40C，最大失重速率溫度降低了化成 MnO2,并再次被還原釋放出氧離子，的 催化燃燒性能和動(dòng)力學(xué)的影響。結(jié)果30C左右，燃燼溫度降低了約30C.從而實(shí)現(xiàn)周而復(fù)始的催化作用。煤炭釋表明: 這些物質(zhì)都可以在- -定程度上降2.3電解金屬錳浸出渣對(duì)煤粉燃燒特放出的揮發(fā)分著火點(diǎn)較低， 在與02接觸低煤 炭燃燒的著火溫度、最大失重速率性的影響后迅速燃燒，加快了煤粒著火初期的火溫度和燃燼溫度。MnO2、 MnO、Fe2O3和取電解金屬錳浸出渣添加量分別為焰?zhèn)鞑ニ俾?，從而減低了煤炭的著火溫K,0等金屬氧化物是起催化燃燒作用的物質(zhì)成分，各成分的催化燃燒機(jī)理符合氧傳遞理論。400C1000↑參考文獻(xiàn)[1] Babich A, Yaroshevskii, Formoso4s0CA.Increase of pulverized col use eficiency in星6原樣(無(wú)催化劑)blast furnace .IsIJ Int, 1996,10:1250 - 1258.點(diǎn)50[2]馬保國(guó)，徐立，李相國(guó)，等.堿/堿10-0.5%電解全屬錳浸出漁土金屬鹽對(duì)高灰分煤粉燃燒的催化作用U].煤炭科學(xué)技術(shù)，2007, 35 (09) :80Cof520C“-2(69-72100200300400500600700100 200300 400 500 600[3]范浩杰，曹欣玉，馮元群，等.金屬溫度CP化物催化煤燃燒的規(guī)律研究U].燃燒科學(xué)與技術(shù)，1995, 01 (03) : 212-218.00~.400C[4]熊禮國(guó)，楊少俊，王祖衛(wèi)，等.熱重法研究煤燃燒添加劑的催化效果U]. 環(huán)境靠與開(kāi)發(fā)，20，15(04) : 33-34.70ng/ninmng/min 數(shù) 50個(gè).1$電解全屬錳浸出淮401.5s電解金層鈺浸出潼S10C100200300400500 600溫度仁.圖3原煤粉及添加不同用量電解金屬錳浸出渣后煤粉催化燃燒特性中國(guó)煤化工MYHCNMH G .中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品- 103 -新技術(shù)5期下indd 103-中2014-6-28 14:18:00