專利名稱：一種用于燃煤鍋爐脫硝的納米復合材料和方法
一種用于燃煤鍋爐脫硝的納米復合材料和方法本發明涉及一種燃煤鍋爐脫硝的納米復合材料和方法，具體涉及一種用于燃煤鍋爐脫硝的納米稀土/納米碳粉混合的復合材料和方法。超細煤粉作為再燃燃料降低NOx的方法已開始成為燃煤鍋爐脫硝的重要技術手段之一，如已申請的專利CN200410073020. 8 (細煤粉再燃脫硝方法)，其方法是采用粗粉、細粉分離器將煤粉爐燃用的全部煤粉細度降低并改善其均勻性后，利用部分細煤粉作為再燃燃料，從煤粉爐尾部煙道中抽取部分煙氣將再燃細煤粉送入煤粉爐的還原區，將主燃燒區生成的NOx還原成N2。該超細煤粉一般是指顆粒度10微米以上的煤粉，相對于顆粒度在納米尺度(30-120納米之間)的煤粉來說，其表面還原活性相差巨大，無法充分發揮煤粉的還原能力，此外，單一采用超細煤粉作為還原劑，對降低NOx的效果也是有限的。本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種納米稀土 /納米煤粉復合型材料，該復合材料通過在納米尺度下稀土與煤粉的聯合催化還原作用，大大提高了燃煤鍋爐還原區溫度下對煙氣中NOx的還原能力。為實現上述目的，設計一種用于燃煤鍋爐脫硝的納米復合材料，由以下重量百分比的組分混合組成粒度為100-500納米的稀土金屬納米粉體O. 1-10%，粒度為50-120納米的納米煤粉5-10%，分散劑1-20%，粒度為100-500納米的稀土化合物粉體1_20%，其余為濃度小于20%的氫氧化鈉水溶液。所述的稀土金屬納米粉體和納米煤粉間通過稀土配位鍵、氫鍵和范德華力的弱鍵結合，并形成復合材料。所述的稀土金屬納米粉體優選鑭系金屬納米粉體。更優選為鑭、鈰、鐠及釹中的一種或多種。所述的稀土化合物優選為鑭系金屬氧化物或鹽，更優選為氧化鑭或氧化鈰。所述的分散劑為吐溫-80、吐溫-60、吐溫-65、吐溫-40或硫酸酯鈉中的一種或多種。本發明還包括一種制備上述納米復合材料的方法，該方法由以下步驟組成a.加熱氫氧化鈉溶液至4(T60°C并加入分散劑通過齒輪泵循環攪拌直至分散劑均勻分布，b.停止加熱，將稀土金屬納米粉體和稀土化合物粉體加入氫氧化鈉溶液中，通過齒輪泵的嚙合作用進行混合和細化，
c.繼續加熱至80°C，將納米煤粉加入氫氧化鈉溶液中，通過齒輪泵的嚙合作用進行混合和細化，d.將步驟(C)中進行混合的混合液加入高能球磨機進行高壓高溫摩擦，e.停止加熱，循環攪拌直至均勻。本發明還包括一種上述納米復合材料的燃煤鍋爐脫硝方法，其特征在于加熱所述的復合材料并將所述的復合材料送入煤粉爐的還原區進行脫硝。在高溫或高能量作用下，弱鍵斷裂后可有效釋放稀土納米材料的催化活性和納米煤粉的還原活性，從而使高溫煙氣成分中NOx的還原效果得到加強。本發明用于燃煤鍋爐還原區燃燒時，具有強化納米煤粉對NOx還原的功能，由于采用納米尺度的稀土 /煤粉復合材料，協同性加強，大大提高了復合材料本身的表面活性，加快了納米煤粉揮發份的揮發，同時利用稀土對晶格氧的催化還原作用，煙氣中的NOx被還原的效率可高達90%以上。為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，對本發明進行進一步詳細說明。本申請中的生產設備都是本領域的常用設備，應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。實施例1配方顆粒度D90為100納米的鑭、鈰10克，顆粒度D90為120納米的煤粉50克，顆粒度D90為500納米的氧化鈰10克，分散劑吐溫-80 :200克，濃度為15%的氫氧化鈉水溶液730克。制備方法為將730克濃度為15%的氫氧化鈉水溶液倒入加熱容器中，加熱至40攝氏度，并將200克分散劑吐溫-80倒入氫氧化鈉水溶液中，停止加熱，通過泵體循環攪拌直至分散劑均勻分布；再將5克鑭、鈰金屬粉體和5克氧化鈰粉體均勻倒入氫氧化鈉水溶液中，通過齒輪泵對粉體進行細化處理；再加熱至80攝氏度并加入50克納米煤粉，利用齒輪泵和高能球磨對細化后的稀土粉體進行機械化學法稀土/煤粉復合處理；停止加熱，并再次加入5克鑭、鈰金屬粉體和5克氧化鈰粉體，循環攪拌，直至分散均勻。實施例2配方顆粒度D90為500納米的鐠、釹100克，顆粒度D90為50納米的煤粉200克，顆粒度D90為100納米的氧化讕100克，分散劑吐溫-85 10克，濃度為20%的氫氧化鈉水溶液590克。制備方法為將590克氫氧化鈉水溶液倒入加熱容器中，加熱至50攝氏度并將10克分散劑吐溫-85倒入氫氧化鈉水溶液中，停止加熱，通過泵體循環攪拌直至分散劑均勻分布；再將50克鐠、釹金屬粉體和50克氧化鈰粉體均勻倒入氫氧化鈉水溶液中，通過齒輪泵對粉體進行細化處理；再加熱至80攝氏度并加入200克納米煤粉，利用齒輪泵和高能球磨對細化后的稀土粉體進行機械化學法稀土/煤粉復合處理；停止加熱，并再次加入50克鐠、釹金屬粉體和50克氧化鈰粉體，循環攪拌，直至分散均勻。實施例3配方顆粒度D90為120納米的镥、釤50克，顆粒度D90為100納米的煤粉100克，顆粒度D90為300納米的氧化鑭100克，分散劑吐溫-60 :100克，濃度為15%的氫氧化鈉水溶液650克。制備方法為將650克氫氧化鈉水溶液倒入加熱容器中，加熱至60攝氏度，并將100克分散劑吐溫-60倒入氫氧化鈉水溶液中，停止加熱，通過泵體循環攪拌直至分散劑均勻分布；再將25克镥、釤金屬粉體和25克氧化鑭粉體均勻倒入氫氧化鈉水溶液中，通過齒輪泵對粉體進行細化處理；再加熱至80攝氏度，并加入10克納米煤粉，利用齒輪泵和高能球磨對細化后的稀土粉體進行機械化學法稀土/煤粉復合處理；停止加熱，并再次加入25克镥、釤金屬粉體和25克氧化鑭粉體，循環攪拌，直至分散均勻。
權利要求
1.一種用于燃煤鍋爐脫硝的納米復合材料，其特征在于由以下重量百分比的組分混合組成 粒度為100-500納米的稀土金屬納米粉體O. 1-10%， 粒度為50-120納米的納米煤粉5-10%， 分散劑1-20%， 粒度為100-500納米的稀土化合物粉體1_20%， 其余為濃度小于20%的氫氧化鈉水溶液。
2.如權利要求1所述的用于燃煤鍋爐脫硝的納米復合材料，其特征在于所述的稀土金屬納米粉體和納米煤粉間通過稀土配位鍵、氫鍵和范德華力的弱鍵結合，并形成復合材料。
3.如權利要求1或2所述的用于燃煤鍋爐脫硝的納米復合材料，其特征在于所述的稀土金屬納米粉體為鑭系金屬納米粉體。
4.如權利要求3所述的用于燃煤鍋爐脫硝的納米復合材料，其特征在于所述的鑭系金屬為鑭、鈰、鐠及釹中的一種或多種。
5.如權利要求1或2所述的用于燃煤鍋爐脫硝的納米復合材料，其特征在于所述的稀土化合物為鑭系金屬氧化物或鹽。
6.如權利要求5所述的用于燃煤鍋爐脫硝的納米復合材料，其特征在于所述的鑭系金屬氧化物為氧化鑭或氧化鈰。
7.如權利要求1或2所述的用于燃煤鍋爐脫硝的納米復合材料，其特征在于所述的分散劑為吐溫-80、吐溫-60、吐溫-65、吐溫-40或硫酸酯鈉中的一種或多種。
8.一種制備權利要求1所述納米復合材料的方法，其特征在于該方法由以下步驟組成 a.加熱氫氧化鈉溶液至4(T6(TC并加入分散劑通過齒輪泵循環攪拌直至分散劑均勻分布， b.停止加熱，將稀土金屬納米粉體和稀土化合物粉體加入氫氧化鈉溶液中，通過齒輪泵的嚙合作用進行混合和細化， c.繼續加熱至80°C，將納米煤粉加入氫氧化鈉溶液中，通過齒輪泵的嚙合作用進行混合和細化， d.將步驟(C)中進行混合的混合液加入高能球磨機進行高壓高溫摩擦， e.停止加熱，循環攪拌直至均勻。
9.一種權利要求1所述納米復合材料的燃煤鍋爐脫硝方法，其特征在于加熱所述的復合材料并將所述的復合材料送入煤粉爐的還原區進行脫硝。
全文摘要
本發明涉及一種燃煤鍋爐脫硝的納米復合材料和方法，具體涉及一種用于燃煤鍋爐脫硝的納米稀土/納米碳粉混合的復合材料和方法，粒度為100-500納米的稀土金屬納米粉體0.1-10%，粒度為50-120納米的納米煤粉5-10%，分散劑1-20%，粒度為100-500納米的稀土化合物粉體1-20%，其余為濃度小于20%的氫氧化鈉水溶液，本發明用于燃煤鍋爐還原區燃燒時，具有強化納米煤粉對NOx還原的功能，由于采用納米尺度的稀土/煤粉復合材料，協同性加強，大大提高了復合材料本身的表面活性，加快了納米煤粉揮發份的揮發，同時利用稀土對晶格氧的催化還原作用，煙氣中的NOx被還原的效率可高達90%以上。
文檔編號B01D53/56GK102989441SQ20121051019
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月3日 優先權日2012年12月3日
發明者于旭濤, 于旭東 申請人:上海保能環保節能材料科技有限公司