一种提高煤炭热值的催化剂及其制备方法和应用 |
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| 申请号 | CN202410026827.3 | 申请日 | 2024-01-09 | 公开(公告)号 | CN117887680A | 公开(公告)日 | 2024-04-16 |
| 申请人 | 珠海市胜彥节能环保科技有限公司; | 发明人 | 邱翌城; 徐柏清; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种提高 煤 炭热值的催化剂及其制备方法和应用，包括A剂和B剂，A剂包括 氧 化 钛 、氧化铈和过氧化氢 水 溶液，B剂包括 生物 酶水溶液，其中生物酶水溶液中包括 氧化酶 、 纤维 素酶和水。本发明采用上述的催化剂及其制备方法和应用，在A剂和B剂喷洒于煤上后，A剂中的纳米氧化铈和氧化钛能在煤炭燃烧中起到降低燃烧活化能作用，降低燃烧活化能20％～30％，B剂的生物酶能对煤炭中过氧化氢产生分解成水和氧气的作用，在煤炭储放的内堆里产生一定的有氧气环境，能对煤炭中所存在的厌氧菌甲烷菌和 硫酸 盐 菌同时产生杀菌和抑菌作用，促使甲烷菌和 硫酸盐 菌不会对煤炭的 碳 分子产生分解作用，综合上述催化剂材料的作用下，煤炭的整体热值能提高约250～450大卡。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种提高煤炭热值的催化剂，其特征在于，包括A剂和B剂，A剂包括氧化钛、氧化铈和过氧化氢水溶液，B剂包括生物酶水溶液，其中生物酶水溶液中包括氧化酶、纤维素酶和水。 |
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| 说明书全文 | 一种提高煤炭热值的催化剂及其制备方法和应用技术领域[0001] 本发明属于燃煤催化剂技术领域，具体涉及一种提高煤炭热值的催化剂及其制备方法和应用。 背景技术[0002] 当前尽管煤炭在能源消费总量中的占比不断下降，但煤炭仍然是我国的重要工业能源，总需求量仍呈不断增长的趋势。我国不仅自产供自需，另外需要大量进口煤炭。随着煤炭资源开采的深入，煤炭在存放过程中，存在大量的天然厌氧菌，例如甲烷菌，硫酸盐菌，这些菌自身不需要氧气的环境条件下，可分解煤中的碳分子形成甲烷气体，进而促使煤炭产生大量可燃气体，在一些煤矿区形成一种自燃现象。另外，煤炭在开采后的储放和运输过程中，也会不断造成热值流失，主要造成热值流失的原因为煤炭中含有大量的甲烷菌和硫酸盐菌，这些菌种会在无氧的环境下，对煤炭的碳分子进行分解，造成碳分子分解成甲烷气体在开采后接触空气时造成大量挥发流久，这些不仅是一种资源浪费，而且自燃排放的二氧化碳和甲烷气体挥发已经成为继工业排放之后的又一大温室气体排放源。因此本发明提出一种可以在煤炭储放和运输过程中抑制煤炭热值流失，提高煤炭热值催化剂的应用和催化剂的制备方法。 发明内容[0003] 本发明的目的是提供一种提高煤炭热值的催化剂及其制备方法和应用，以解决上述煤炭存储和运输过程中造成热值损失的问题。 [0005] 优选的，A剂中氧化钛和氧化铈的质量比为1:1，过氧化氢水溶液的浓度为10‑30％，氧化钛和氧化铈添加到过氧化氢水溶液中的含量为5‑10％。 [0006] 优选的，氧化钛为锐钛型，纯度为95％以上。 [0007] 优选的，氧化铈的纯度为95％以上。 [0008] 优选的，氧化酶和纤维素酶的质量比为2:1，生物酶水溶液的浓度为1‑10％。 [0009] 优选的，氧化酶为氨基酸氧化酶，纤维素酶为内切β‑葡聚糖酶。 [0010] 本发明第二方面提供了一种提高煤炭热值的催化剂的制备方法，包括以下步骤： [0011] (1)A剂的制备方法 [0013] (2)B剂的制备方法 [0014] 将氧化酶和纤维素酶加入水中形成生物酶水溶液，即B剂。 [0015] 优选的，首先将氧化钛用研磨机制备成2500目的粒径，再将研磨后的氧化钛加上1500目的氧化铈加入到电弧炉中，在1500℃下高温煅烧，煅烧后二次研磨形成粒径为100nm以下的纳米级主体材料。 [0016] 本发明第三方面提供了一种提高煤炭热值的催化剂的应用，催化剂可以应用在煤炭开采过程中。 [0017] 优选的，具体应用过程为：在煤炭开采后，在进行洗煤破碎时，在煤炭未形成粉状或中小粒径的煤炭或煤粉时，在洗煤厂洗选灰分和硫分，在输送带进入破碎机之前，在煤落下之前进行雾化喷洒催化剂，使催化剂和煤炭大面积接触。 [0018] 优选的，将制备好的A剂按照煤粉重量的万分之2.5‑千分之1的比例，加水稀释8‑10倍，加压雾化平均喷洒于煤上；将制备好的B剂按照煤粉的万分之1‑万分之2的比例，加水稀释8‑10倍，加压雾化平均喷洒于煤上，最后将喷洒有A剂和B剂的煤粉放置15‑30天。 [0019] 因此，本发明采用上述结构的一种提高煤炭热值的催化剂及其制备方法和应用，具有以下有益效果： [0020] (1)本发明在A剂和B剂喷洒于煤上后，B剂的生物酶能对煤炭中过氧化氢产生分解成水和氧气的作用，在煤炭储放的内堆里产生一定的有氧气环境，能对煤炭中所存在的厌氧菌甲烷菌和硫酸盐菌同时产生杀菌和抑菌作用，促使甲烷菌和硫酸盐菌不会对煤炭的碳分子产生分解作用，进而减少和抑制热值发挥，而酶中的氧化酶和过氧化氢能同时在煤表面形成一层富氧膜。 [0021] (2)本发明在A剂和B剂喷洒于煤上后，A剂中的纳米氧化铈和氧化钛能在煤炭燃烧中起到降低燃烧活化能作用，降低燃烧活化能20％～30％，而生物酶在煤表面形成的富氧膜有增氧作用，在燃烧时能起到增氧补氧作用，因此在燃烧时能提高煤炭的热值，综合上述催化剂材料的作用下，煤炭的整体热值能提高约250～450大卡。 [0022] 下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。 具体实施方式[0023] 以下将对本发明进行进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明并不限于本实施例。 [0024] 实施例1 [0025] A剂的制备过程为：首先将氧化钛以研磨机制备成2500目的粒径，再将形成2500目的氧化钛加上1500目的氧化铈以1:1的比例加入电弧炉，通过电炉以1500摄氏度的高温进行煅烧，在高温煅烧条件下再进行二次研磨形成粒径为100纳米以下的纳米级主体材料，氧化钛首选为锐钛型，纯度为95％以上，氧化铈优选为纯度95％以上，将形成的纳米级主体材料以含量5％～10％的比例加入含量20％的过氧化氢水溶液，经混合搅拌形成A剂。 [0026] B剂的制备过程为：将氨基酸氧化酶和纤维素酶，以2:1的比例加入至清水，形成浓度为5％的生物酶水溶液，氧化酶优选氨基酸氧化酶，纤维素酶优选内切β‑葡聚糖酶。 [0027] 催化剂的工业应用方法： [0028] 催化剂主要在煤炭开采后，在进行洗煤破碎时进行应用，具体应用方法为在煤炭未形成粉状或中小粒径的煤炭块粒或煤粉时，在洗煤厂洗选灰份和硫份后，在输送带即将进入破碎机前，在煤落下处进行雾化喷洒，可有效将催化剂与煤炭大面积的平均接触，促使催化剂在煤炭表面进行催化和抑菌反应。 [0029] 具体喷洒过程为将制备好的A剂依万分之2.5的比例，加水稀释8倍，加压雾化平均喷洒于煤上。将制备好的B剂依万分之1的比例，加水稀释8倍，加压雾化平均喷洒于煤上。 [0030] 实施例2 [0031] 与实施例1的区别在于：具体喷洒过程为将制备好的A剂依千分之1的比例，加水稀释10倍，加压雾化平均喷洒于煤上。将制备好的B剂依万分之2的比例，加水稀释10倍，加压雾化平均喷洒于煤上。 [0032] 将实施例1和实施例2中喷洒有A剂和B剂的煤炭(加剂煤)以及未喷洒有A剂和B剂的煤炭(无加剂煤)放置21天。对实施例1和实施例2中喷洒催化剂的加剂煤和未喷洒催化剂的无加剂煤进行发热量测量，测量方法按照国标GB/T213‑2008的方法进行，测定结果见表1。 [0033] 表1加剂煤和无加剂煤的发热值测量数据 [0034] [0035] 从表1中可以看出，使用本发明中的A剂和B剂喷洒后的加剂煤与无加剂煤相比，实施例1和实施例2经过催化剂喷洒后的低位发热值更高，说明本发明中的催化剂可以提高煤炭的热值。 [0036] 实施例3 [0037] (1)煤炭化验室检测评估分析: [0038] 将陕西煤，内古煤，印尼煤分别加入催化剂A剂和B剂，试验组20公斤原煤，加剂的方式为A剂以万分之2.5，B剂以万分之1的比例加入，其中印尼煤喷洒A剂和B剂后放置15天，内古煤喷洒A剂和B剂后放置30天，陕西煤喷洒A剂和B剂后放置20天。对照组20公斤原煤，不加A剂和B剂的催化剂，放置20天。 [0039] 分别将加催化剂后的煤送检，以氧弹量热仪作检测国际通标(GB/T213‑2008)的方法进行测定，测定结果如下： [0040] 内古煤原煤热值从5529大卡，提升至5670大卡，提升141大卡； [0041] 印尼煤原煤热值从5486大卡，提升至5701大卡，提升215大卡； [0042] 陕西煤原煤热值从4779大卡，提升至5210～5342大卡，提升431～563大卡。 [0043] 从以上结果可知，本发明中的催化剂对多个产地的煤均具有提高热值的作用。 [0044] (2)工业电厂实烧评估分析 [0045] 以220吨流化床炉，选择1号和2号锅炉，作使用前后5天的效果对比，电厂烧用印尼煤和内古煤混掺7:3，吨煤分别以加剂A剂以万分之2.5，B剂以万分之1的比例加水稀释10倍后加入在输煤皮带上，试验用煤在加催化剂后存放15天后使用，其使用前后的数据如下: [0046] 使用前日期:5月1日～5月8日； [0047] 使用后日期:5月12日～5月19日； [0048] 5月9日～5月11日三日因有新旧煤混煤，故不列入计算。 [0049] 测试结果见下表2‑3。 [0050] 表2加催化剂之前的煤燃烧数据 [0051] [0052] [0053] 表3加催化剂之后的煤燃烧数据 [0054] [0055] 从表3和表4中可以看出1‑8号未使用催化剂，每吨蒸汽平均耗煤133.6kg,12‑18号使用催化剂后，每吨蒸汽平均耗煤量为128.49kg，使用催化剂前后对比，节约煤3.82％。 [0056] 对比例1 [0057] 与实施例1的区别在于：将催化剂A剂中的氧化钛去除，替换为相同量的氧化铈。 [0058] 对比例2 [0059] 与实施例1的区别在于：将催化剂A剂中的氧化铈去除，替换为相同量的氧化钛。 [0060] 对比例3 [0061] 与实施例1的区别在于：将催化剂B剂中的氨基酸氧化酶替换为葡萄糖氧化酶。 [0062] 对比例4 [0063] 与实施例1的区别在于：将催化剂B剂中的内切β‑葡聚糖酶替换为C1酶。 [0064] 对比例5 [0065] 与实施例1的区别在于：煤上仅喷洒A剂。 [0066] 对比例6 [0067] 与实施例1的区别在于：煤上仅喷洒B剂。 [0068] 对对比例1‑6中的加剂煤进行发热值的测量，测定方法与实施例1相同，测定结果见表4。 [0069] 表4对比例1‑6发热值测定结果 [0070] 低位发热值(cal/g)无加剂煤 4779 实施例1 5210 对比例1 5000 对比例2 4996 对比例3 5007 对比例4 4979 对比例5 4930 对比例6 4904 [0071] 从表4中可以看出本发明中A剂和B剂之间具有协同作用，共同增加了无加剂煤的热值，解决了煤炭运输和存储过程中热值损失的问题。 [0072] 因此，本发明采用上述结构的一种提高煤炭热值的催化剂及其制备方法和应用，在A剂和B剂喷洒于煤上后，A剂中的纳米氧化铈和氧化钛能在煤炭燃烧中起到降低燃烧活化能作用，降低燃烧活化能20％～30％，B剂的生物酶能对煤炭中过氧化氢产生分解成水和氧气的作用，在煤炭储放的内堆里产生一定的有氧气环境，能对煤炭中所存在的厌氧菌甲烷菌和硫酸盐菌同时产生杀菌和抑菌作用，促使甲烷菌和硫酸盐菌不会对煤炭的碳分子产生分解作用，综合上述催化剂材料的作用下，煤炭的整体热值能提高约250～450大卡。 [0073] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。 |
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