[发明专利]具有烟气催化净化功能的蓄热材料的制备方法和燃烧方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有烟气净化功能的蓄热燃烧技术及其催化净化蓄热材料，是一种新型、环保、节能的燃烧技术，属于节能环保技术领域。

背景技术

蓄热燃烧技术是当今国际上先进的高温空气燃烧技术，被国际燃烧界公认为燃烧技术的革命。该技术是通过换向阀的控制反复进行交替运行的方式，使用装有蓄热材料的蓄热室将助燃空气预热到1000℃以上，将排放烟气的温度降低到200℃以下，从而实现烟气余热的极限回收利用。与传统的燃烧过程相比，蓄热燃烧技术最大的特点是节约燃料、降低燃烧噪音，因此也被誉为21世纪的关键技术之一。1998年日本有五十余家企业采用蓄热燃烧技术改造工业炉窑，平均节能效果达到了35％。目前，日本工业界已准备把推广应用该技术作为21世纪节能和改善环境的重要任务之一。蓄热燃烧技术近年在我国也得到了快速的发展，据不完全统计，至今我国已有百余台工业炉窑已经成功应用了该技术，所涉及的工业炉种类也较多，特别是钢铁企业的30～80万t的加热炉有较大部分采用该技术，而且取得了良好的经济效益，热回收率都可达80％～90％，节能效果达到了30％～40％。

但无论是蓄热燃烧方式，还是传统的燃烧方式，都存在燃烧不充分、有害物质产生的问题，特别是涉及到大型工业炉窑的燃烧过程。随着环境的恶化与全球变暖，国家环境保护政策的愈加严格，燃烧过程的烟气的净化处理已经势在必行。同时发展环保清洁的燃烧技术也是当前节能减排的需要。

因此，在此背景下，我们提出了一种具有烟气净化功能的蓄热燃烧技术及其催化净化蓄热材料。

发明内容

本发明目的是提供一种具有烟气催化净化功能的蓄热材料的制备方法和燃烧方法，它使用烟气催化净化与蓄热复合功能材料代替单纯蓄热材料，在完成蓄热燃烧的同时催化净化烟气中未燃尽的炭黑、一氧化碳等有害物质，达到净化排放烟气的目的。本发明具有烟气净化功能的蓄热燃烧技术不仅能够实现燃料的高效燃烧，提高热利用效率，而且还能起到净化烟气的作用。该技术的实施将对蓄热燃烧与烟气净化技术产生重要的影响。

本发明的目的是通过下列方式完成的：一种具有烟气催化净化功能的蓄热材料的制备方法，其特征在于含有以下工艺步骤：

(1)将氧化铝、氧化镁、氧化锆和氧化硅中的任两种不同氧化物按1∶9～9∶1比例混合，经球磨机球磨8～48个小时，使材料粒度达到80～320目，然后在压力12～15MPa压制成型，保压时间15～120分钟，100℃～1500℃干燥或焙烧6～24小时，得干燥或烧成后的基体材料；

(2)将催化材料的前驱体如硝酸铈、硝酸铁、硝酸镍、硝酸锆中的一种或两种配成浓度为溶液中阳离子总浓度：0.1～15mol/L、催化材料为氧化铈基二元复合氧化物，以氧化铈为基础复合另一种氧化物，氧化铈与另一氧化物的比例9∶1～5∶5的混合溶液；

(3)将(步骤1)燥或烧成后成型的蓄热材料放置于步骤(2)混合溶液中浸渍12～48h，然后将其取出，放置过夜后50～300℃干燥5～24小时，600～1500℃焙烧4～26小时，根据溶液浓度变化计算催化剂担载量，确保催化剂担载量在10～32％之间。

一种具有烟气催化净化功能的蓄热材料的燃烧方法，其特征在于：当烧嘴A燃烧工作时，炉膛内产生的高温烟气就以复合型蓄热体-蓄热室B为烟道排出，烟气流经复合型蓄热体-蓄热室B蓄热后，此时烟气温度已由1200℃左右的高温降低到150℃～200℃以下排放；经过20～200秒间隔后，换向阀自动切换，冷的助燃空气通过复合型蓄热体-蓄热室B换热，使冷的空气预热至1000℃以上，通空气的同时，冷空气对复合型蓄热体-蓄热室B中的催化材料起到了活化作用，预热的高温空气通过复合型蓄热体-蓄热室B喷入炉膛进行燃烧，同时复合型蓄热体-蓄热室A停止通入助燃空气而改变成为烟气通道，如此反复交替运行。

本发明的特点在于高效燃烧的同时实现了燃烧烟气的净化，具有燃烧效率高，无污染的优点。

在本发明中如果使用的燃料为气体燃料，也可以通过蓄热室与烧嘴的设计，达到预热燃料的目的，本技术核心在于蓄热燃烧的同时完成烟气的催化净化。

有益效果：

(1)燃烧过程热效率高，节约燃料，催化净化烟气中有害物质，具有较高的环保效益；

(2)复合型蓄热材料易制备，且成本低，易于实现；

(3)在换向阀的切换过程中，复合型蓄热材料中的催化材料在每一次同空气时都能得到活化，保持高活性；

附图说明

下面结合附图以实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于此。