燃煤潔凈節煤劑在燃煤燃燒中增熱節煤技術(shù)機理的研究

2009年第11期大眾科技No.11 ,2009(總第123期)DA ZHONG KEJ1(C umulatively No.123)燃煤潔凈節煤劑在燃煤燃燒中增熱節煤技術(shù)機理的研究陳其厚1,林文業(yè)2，林葵2,黃潤均1，陳霓1( 1.廣西南寧霖榮盎環(huán)保能源科技有限責任公司,廣西南寧530007 ;2.廣西分析測試研究中心,廣西南寧530022 )[摘要] 文章旨對燃煤潔凈節煤燃燒中增氧、強氧化燃燒綜合增熱技術(shù)機理進(jìn)行研究,通過(guò)在燃煤中配入具有增氧劑和將空氣氧轉化固定為強氧化劑的催化增效作用的燃煤潔凈節煤劑,使燃煤由一般氧化燃燒轉變?yōu)榻档椭?zhù)火點(diǎn)溫度的強氧化燃燒和增氧燃燒,克服了由于空氣氧量不足和空氣氧僅從煤炭表面接觸及空氣氧氧化性不強,燃燒不完全的缺陷,提高了煤炭的燃燒效率和新增熱源增熱作用;同時(shí)減少空氣中不助燃惰性氣體所帶走的熱量損失,從而提高了煤炭燃燒的綜合熱效率,達到綜合增熱節煤的目的。[關(guān)鍵詞]燃燒效率;熱效率;增氧增熱燃燒;節煤率;強氧化燃燒;強氧化劑;催化增效劑[中圖分類(lèi)號] TQ534.2[文獻標識碼] A[文章編號] 1008- 120090111 0094- 03煤炭燃燒效果是以煤炭是否完全燃燒的燃燒效率，及燃2.要求燒了的煤炭所產(chǎn)生的熱量是否完全被利用的熱效率的集成結具有計煤量的地磅秤或磅秤，有計量蒸汽產(chǎn)量的蒸汽累果集中為節煤率。一方面要 盡量使煤炭全部燃燒，減少不完計流量計，有顯示爐膛溫度，蒸汽壓力等測定計量用儀表。全燃燒所造成的煤炭浪費損失，追求高的燃燒效率產(chǎn)生更多選用其通常燃燒的同--煤種的混合煤作為對照試驗測定煤的熱量;另一方面要盡量使產(chǎn)生的熱量在傳導加熱過(guò)程中減樣，并抽取煤樣進(jìn)行煤發(fā)熱量的工業(yè)分析。少熱量損失，追求高的熱效率以獲取更高的增熱節煤效果。(二)試樣的制備和測定在實(shí)際生產(chǎn)中考察燃煤燃燒效率，熱效率的方法。本研究是1.燃煤試樣的制備采用對照測定節煤率的方法來(lái)驗證增氧、強氧化燃燒增熱節根據各試驗點(diǎn)的燃煤鍋爐爐型、窯型和所燃燒的煤種以煤的效果。影響煤炭燃燒效率的主要因素，有煤炭中的可燃性物質(zhì)及計劃確定的燃煤總量，按確定煤量比例的燃煤潔凈節煤劑碳、揮發(fā)分、硫化物等多種不同組分的燃燒特點(diǎn)及伴生不燃量配入煤炭中，經(jīng)充分混合均勻后，進(jìn)行燃燒對比試驗。2.測定方法燒的灰分組分量多少的影響;燃燒中空氣助燃的氧氣與煤炭(1)通過(guò)相同的煤種和相同的煤量，在同一鍋爐的燃燒燃燒方式及伴隨不助燃的惰性氣體的影響;各種爐窯的不同條件下進(jìn)行配與不配燃煤潔凈節煤劑的對照試驗，測定記錄燃燒方式等因素的影響。在以上的各種影響因素中，要獲取其產(chǎn)蒸汽總量和實(shí)際耗煤總量，最后以噸標準煤產(chǎn)蒸汽量計增熱節煤效果最重要的因素是如何改變空氣中氧量不足;空算出其配燃煤潔凈節煤劑實(shí)際生產(chǎn)中增熱節煤的效果。氣氧與煤炭?jì)H從表面接觸助燃及空氣氧氧化性不強與煤燃燒(2)先燃燒測定不配燃煤潔凈節煤劑的對照組煤樣，測著(zhù)火點(diǎn)溫度高的缺陷。研究在燃煤中增氧和強氧化燃燒增熱定記錄其產(chǎn)蒸汽總量和實(shí)際耗煤總量。作用的機理，通過(guò)在煤炭燃燒中從煤內部增加氧量燃燒和轉(3)接著(zhù)燃燒測定配燃煤潔凈節煤劑的試驗組煤樣，測化空氣氧的一般氧化燃燒為強氧化燃燒，克服了由于空氣氧量不足和空氣氧僅與煤炭表面接觸不完全燃燒，著(zhù)火點(diǎn)溫度(4)各試驗點(diǎn)燃煤煤樣發(fā)熱量的工業(yè)分析。高的缺陷，提高了煤炭的燃燒效率，同時(shí)減少空氣中不助燃其測定結果記錄統計如表1、表2。的惰性氣體所帶走的熱量損失，并通過(guò)強氧化燃燒的氧化一(三)結果分析與討論還原反應，固硫生成硫酸鹽生成熱和電子電磁波熱效應新增1.煤炭燃燒效率的主要影響因素熱源的綜合增熱節煤的目的。(1)煤炭中的可燃性物質(zhì)碳、揮發(fā)分、硫化物等多種不(一)實(shí)驗設備及要求同組分燃燒特點(diǎn)及伴生的不可燃性物質(zhì)灰分組分量多少的影1.實(shí)驗設備響。主要表現在:碳是固體可燃性物質(zhì)，是通過(guò)表面與空氣分別在廣西明陽(yáng)生化科技股份有限公司10t 沸騰爐、廣接觸由表及里逐步燃燒，大塊煤過(guò)大時(shí)多燒不過(guò)心而造成損西南寧百洋飼料有限公司10t 鏈條爐、廣西粵景漿紙有限公失，揮發(fā)分是煤中可燃性物質(zhì)的重要組分，它與可燃物質(zhì)碳司25t 粉煤爐、廣西北流仲禮瓷業(yè)有限公司手工投煤爐條隧不同，它是碳、氫元素組成的烴類(lèi)有機化合物，在常溫時(shí)是道窯、南寧美泉組培苗有限公司2t快裝手工投煤爐排鍋爐進(jìn)以大分子結構的固體與碳伴生存在，當遇高溫時(shí)大分子鏈瞬行應用試驗測定。.間斷裂轉為最簡(jiǎn)單的小分子結構的氣態(tài)烴類(lèi)化合物。它不再[收稿日期] 2009- 08- 26[基金項目]廣西科學(xué)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)計劃項目資助(桂科攻0815004- 1- 2、桂科攻0992023- 11 )[作者簡(jiǎn)介]陳其厚(1944- ),男,廣西南寧人,廣西南寧霖欒盜環(huán)保能源中國煤化工文業(yè) (1952- ),男,廣西南寧人，廣西分析測試研究中心高級工程師。YHCNMHG.是固體燃燒，而是氣體燃燒。由于瞬間氣化，體積流速增大,不斷發(fā)生電子的躍遷轉移。在電子轉移躍遷過(guò)程中不斷釋放造成嚴重的缺氧不完全燃燒的損失。由于碳被揮發(fā)物包圍，出電子電磁波的熱效應增熱，還通過(guò)對硫化物的強氧化作用，只有當爐中的氧擴散到熾熱的碳表面時(shí)，碳才能燃燒，只有使其深度氧化為硫酸鹽,而不再是SO,其反應: MenO2+S0____增強煤的強氧化燃燒和氧的傳播擴散能力時(shí)，才能使煤完全MenS0。，硫酸鈉的生成熱為1376. 1 kJ/mol， 比僅生成SO2燃燒。的生成熱291.9 kJ /mol,增加了1084.2 kJ/mol。 成為煤炭(2)燃燒中空氣助燃的氧氣與煤炭燃燒方式及伴隨不助燃燒熱源外兩個(gè)增熱節煤的新增熱源。燃的惰性氣體的影響。硫化物是伴生有害可燃性物質(zhì)，與空3.增氧和催化強氧化燃燒增熱使揮發(fā)分和炭粒充分燃氣氧燃燒產(chǎn)生的生成物是:二氧化硫。主要表現在:由于空氣燒，大大提高燃煤的燃燒效率氧的含量?jì)H占空氣總量的21%，鼓風(fēng)增氧的同時(shí)增加了79%的利用以，上增氧、催化強氧化燃燒的作用機理，通過(guò)試驗，不助燃的惰性氣體并帶走熱量及未燃燒細煤粒的損失，而且確定燃煤潔凈節煤劑綜合多功能的配方，該配方按2. 5%的比這種空氣氧與煤的燃燒都是表面接觸，由表及里逐步擴散燃例量配入燃煤炭中，經(jīng)充分混合后，在以下的各種燃煤鍋爐燒的方式，特別是塊煤和煤粉混合燃燒時(shí)，空氣氧的擴散速及煤種進(jìn)行實(shí)際的應用燃燒對比試驗。對比試驗測定結果統度慢，燃燒效率低，耗煤量大。計見(jiàn)表1。10t 鏈條爐的燃煤煤渣工業(yè)分析結果見(jiàn)表2。通過(guò)(3)各種爐窯的不同燃燒方式等因素的影響。主要表現對比的原煤和配入燃煤潔凈節煤劑的燃煤燃燒效果，并對燃在: 1) 在燃煤爐的爐條、爐排、鏈條上投放煤的燃燒方式:煤潔凈節煤劑節煤作用進(jìn)行評價(jià)。粉煤、小粒煤易從爐條、爐排、鏈條縫中漏到爐底，而大塊表1 各組煤試驗測定節煤結果統計煤燒不透心的損失; 2)沸騰爐是以燃燒3~ 8mm粒煤作上下改| 櫳發(fā)熱量| ua量折標準規量|產(chǎn)高產(chǎn)心量噸標準媒產(chǎn)故汽懸浮沸騰狀的燃燒方式:小于3mm的粉煤，不能形成上下懸試檢題點(diǎn)及護型站W(wǎng)) (t)|浮沸騰停留在爐內完全燃燒，直接被氣流帶出的不完全燃燒不配燃煤祜》損失; 3)粉煤爐燃燒小于0. 1mm的煤粉與空氣形成氣煤混合廣西明陽(yáng)生化料技股節煤利158 07.7 472.0 3676 7.78一a.份有限公司10響速隔Q燒煤懸浮流動(dòng)狀的燃燒方式:由于混合空氣量受限制，空氣氧不配入燃爛站凈足造成煤粉不能完全燃燒的損失。節煤劑16.15 450 248.90 218.9在以上的各種影響因素中，要獲取增熱節煤效果最重要不配地煤站凈因素是:如何改變煤炭中可燃物質(zhì)炭和揮發(fā)分組分結構比例;廣西南寧百洋創(chuàng )科有節媒利24.97%8限公司1o噸臟條爐配入燃模結凈改變空氣中氧量不足，空氣氧氧化性不強，空氣氧與煤僅從節煤劑_20.%6 19.12184785.800表面接觸助燃的缺陷。本研究是在其相同的燃燒鍋爐、爐窯不配燃煤潔凈和燃煤煤種的同等條件下進(jìn)行對比試驗，最后統- -以噸標準廣西粵發(fā)業(yè)低有限公|節煤利207 ，31.70 21.9 108.52煤產(chǎn)蒸汽量或單位產(chǎn)品批量耗標準煤量來(lái)計算其節煤結果。同25噸松煤爐這種節煤率計算方法不受各種爐窯的不同燃燒方式等因素的節媒制16 25.60 17.68 |101影響。單位產(chǎn)品掛量2.在燃煤中增氧和強氧化燃燒的增熱作用機理57.8n48.廣西北流伸札究業(yè)有本研究是通過(guò)在配煤中配入增氧劑增氧燃燒,這種增氧機限公司手工教媒如第燒媒F單悅產(chǎn)品批量配入燃煤結凈理與增加空氣氧不同，而是在配煤中配入的增氧劑并使之均21 51.6 41.托標媒量(it)節煤利勻地分布在煤中，在燃燒時(shí)直接分解出不含惰性氣體的純氧，克服空氣氧不足，僅在煤表面接觸燃燒，不助燃惰性氣體伴不配增燦站凈21.011.面n.9隨增加空氣量帶走熱量損失的缺陷。能夠使揮發(fā)分、碳及時(shí)南寧美泉組培苗有限地完全燃燒。并通過(guò)在煤中配入在- -定溫度時(shí)能吸附空氣氧公司2比快裝手工投蛋形型.124煤的排鍋護單位產(chǎn)品批量程轉化為強氧化劑的金屬氧化物，使煤炭與空氣氧由- -般的氧配入增媒潔凈21.89 |a9u2 0.67標媒量(/批)化燃燒轉變?yōu)閺娧趸紵?。其作用機理是:0.042第一步:在一定的溫度條件下，金屬氧化物吸附空氣氧2L68 a 04 0. 42574 位產(chǎn)品批量耗標煤量(/批)生成過(guò)氧化物強氧化劑。寧美泉最培m有限0.0621第二步:生成的過(guò)氧化物強氧化劑即與碳、揮發(fā)分、硫單做產(chǎn)品批量耗化物等發(fā)生降低著(zhù)火點(diǎn)溫度的強氧化燃燒反應，過(guò)氧化物又2800 a 300 0. 2654被還原為金屬氧化物完成了一個(gè)吸附空氣氧轉化為強氧化劑，并發(fā)生強化燃燒，又被還原為金屬氧化物的催化循環(huán)，表210t 鏈條爐燃燒配與不配燃煤潔凈節煤劑的原煤及這樣的循環(huán)不斷進(jìn)行直至煤炭完全燃燒。其催化反應是:燃煤煤渣工業(yè)分析1-2]結果比較2Mn0+O,- > 2Mn02試驗組未配入燃煤潔凈節煤配入燃煤潔凈節煤劑配劑燃煤煤渣Mn0,+C→Mn0+CO↑劑對照組測定組項目_原煤燃煤煤渣配劑燃煤配利燃煤濟文化10Mn0,+CO一. MnO+CO2↑發(fā)熱量Anet. r ad MU/kg)_20.4520.36 -4.08降低54.2614Mn0,+2CH.-- + 14Mn0+4CO↑+6H20↑揮發(fā)分Vad%6.35固定碳FCad/%3.95__ 39.44_ 9. 36_ 降低60.914Mn0:4Mn0 4CO2↑3MnO2+MS一3Mn0+ 3MSO。(1)節煤率計算方法式中: n=1或2本研究是在其相同的燃燒鍋爐和燃煤煤種的相同條件下通過(guò)配入燃煤潔凈節煤劑在燃燒中增氧和催化強氧化燃對比試驗，最后中國煤化工單位產(chǎn)品批量耗燒，強氧化劑與可燃還原性物質(zhì)發(fā)生不斷的氧化一還原反應，標準煤量來(lái)計算MHCNM HG-95-.根據配入燃煤潔凈節煤劑“試燒測定組”和不配燃煤潔股份有限公司10t 沸騰爐、廣西南寧百洋飼料有限公司10t凈節煤劑“空白對照組”，其兩組測定的噸標準煤產(chǎn)蒸汽量之鏈條爐、廣西北流仲禮瓷業(yè)有限公司隧道窯，均采用通常的差與空白對照測定燃煤噸標準煤產(chǎn)蒸汽量之比，得出下式，散燒煤方式，而沒(méi)有按照其爐型的相應標準規格的煤粒和型計算出節煤率(煤降耗率)。煤的燒煤方式，其燃煤效率相對較低。這也說(shuō)明了由于多數以節煤率(煤降耗率)表示，按下式計算: .燃煤鍋爐未能按照其爐型要求進(jìn)行燒煤，造成燃煤的浪費和污染。從其中的10t鏈條爐的燃煤煤渣工業(yè)分析結果可知，節煤率(%)=4-Bx 100結果見(jiàn)表2。其原煤渣發(fā)熱量還占原煤的43. 6%，與配劑燃煤煤渣比較，配劑煤渣發(fā)熱量降低了54. 26%，配劑煤渣固定碳降低了60. 91%;配劑煤渣灰分提高19. 23%。從配劑的燃煤煤A一試燒測定組煤的單位噸標準煤產(chǎn)蒸汽量，單位為渣中還含有6.35%的揮發(fā)分結果可看出,從爐鏈條漏到爐底的(/)，或以單位產(chǎn)品批量耗標準煤量，單位為(t/批);原煤較多，說(shuō)明本研究配入燃煤潔凈節煤劑，并加工成潔凈B一空白對照組煤的單位噸標準煤產(chǎn)蒸汽量，單位為型煤取代不配劑散燒方式其節煤率還可提高。(t/)，或以單位產(chǎn)品批量耗標準煤量，單位為(t/批)。(四)結束語(yǔ)(2)實(shí)地實(shí)測綜合節煤率本研究是通過(guò)配入增氧劑增加氧量，配入金屬氧化物催從表1各測定組的噸標準煤產(chǎn)蒸汽量結果比較看出，在化劑吸附空氣氧轉化為強氧化劑使煤炭強氧化燃燒，降低了上述不同的燃煤爐型和不同煤種的實(shí)地燃燒試驗條件下，實(shí)著(zhù)火點(diǎn)溫度，改善煤炭的燃燒狀況，使煤炭燃燒從內外同時(shí)測綜合節煤率:廣西明陽(yáng)生化科技股份有限公司10t 沸騰爐的增氧燃燒，克服了由于空氣氧量不足和空氣氧表面接觸不燃煤節煤率達15. 1%、廣西南寧百洋飼料有限公司10t鏈條爐完全燃燒的缺陷，從而提高了煤炭的燃燒效率和熱效率，和燃煤節煤率達16. 6%、廣西粵景漿紙有限公司25噸粉煤爐燃減少空氣中不助燃的惰性氣體所帶走熱量損失而提高了煤炭煤節煤率達26.0%、廣西北流仲禮瓷業(yè)有限公司隧道窯燃煤節燃燒的熱效率，并新增硫酸鹽生成熱、電子電磁波熱效應熱煤率達16. 2%，在南寧美泉組培苗有限公司2t快裝手工投煤能，達到顯著(zhù)增氧增熱節煤的目的。鍋爐不同時(shí)期進(jìn)行燃煤燃燒試驗了2次,分別節煤率為31.2%和36.5%。以上綜合節煤率在15. 1%~36. 5%的范圍內。說(shuō)明[參考文獻]在燃煤中配入燃煤潔凈節煤劑，其增氧和催化強氧化增氧增[1] GB/T212- 2008,煤的工業(yè)分析[S].中華人民共和國國家質(zhì)熱燃燒，節煤效果顯著(zhù)。量監督檢驗檢疫總局、中國國家標準化管理委員會(huì )發(fā)布.從表1的實(shí)地試驗結果還可以看出，廣西粵景漿紙有限[2] GB/T213- 2008,煤的發(fā)熱量測定方法[S].中華人民共和國公司25t粉煤爐和南寧美泉組培苗有限公司2t快裝手工投煤國家質(zhì)量監督檢驗檢疫總局、中國國家標準化管理委員會(huì )爐排鍋爐基本按照其爐型標準規格的粉煤和型煤燃燒，其燃發(fā)布.燒效果較好，所以其燃煤節煤率較高。而廣西明陽(yáng)生化科技(.上接第133頁(yè))作用。低壓的10KV母線(xiàn)在大多數場(chǎng)所都采用了封閉母線(xiàn)橋，A-固定常數，對常用的平行排列的母線(xiàn)約等于3. 464;裸露的部分很少。封閉母線(xiàn)橋的金屬外殼也對母線(xiàn)的電磁場(chǎng)P一母線(xiàn)的相間距，m;具有很好的屏蔽作用。在實(shí)際應用中，由于場(chǎng)地受到限制或R一校驗磁場(chǎng)強度的點(diǎn)離母線(xiàn)幾何中心軸的距離，m;經(jīng)濟方面的原因，往往不采用這些主動(dòng)屏蔽的措施。在實(shí)際I-母線(xiàn)電流，A。的設計中根據被動(dòng)屏蔽的思路，可以充分利用建筑設施本身在技術(shù)條件和經(jīng)濟條件允許的情況下，減小母線(xiàn)的相間的金屬結構來(lái)形成金屬屏蔽網(wǎng)。室內變電站的防雷接地系統距可以迅速地衰減其產(chǎn)生的磁場(chǎng)。GIS裝置由于在母線(xiàn)間采用正是利用了建筑的金屬框架結構，形成了一個(gè)籠型的等電位了絕緣介質(zhì)，相間距可以減小，同時(shí)由于其外部由金屬包圍，體，因此，在進(jìn)行防雷設計的同時(shí)，可考慮適當的增加建筑對電磁場(chǎng)有一-定屏蔽作用。 在經(jīng)濟條件允許的情況下，采用中連接入金屬網(wǎng)的鋼筋數量，以能夠經(jīng)濟有效地減少站內的GIS裝置可以有效地控制母線(xiàn)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)強度。另外分裂母電磁輻射。線(xiàn)對減弱其電磁場(chǎng)有明顯的效果，一般而言， 該方法在實(shí)際5.采用綜合自動(dòng)化微機監控系統的無(wú)人值班運行方式。設計中比減小相間距要容易實(shí)現，經(jīng)濟上也可行。6.在滿(mǎn)足城市規劃要求的前提下，結合自身特點(diǎn)，盡可3.選取恰當合理的系統接入方式和地理位置。城區變電能與周邊建筑物保持充裕的安全距離。站的進(jìn)出線(xiàn)在穿越居民區和和人口稠密的地段時(shí)應盡量多的7.在高壓變電站周?chē)N植綠化帶。采用地下電纜的方式或三相架空屏蔽線(xiàn)的方式，來(lái)降低產(chǎn)生城區高壓變電站的建設不但要從電力安全的角度出發(fā),的電磁輻射。與架空輸電線(xiàn)路相比，電纜由于本身結構和采在技術(shù)方面按規程進(jìn)行設計建設，而且還要從電磁輻射環(huán)境用材料的原因，大大抑制了電場(chǎng)強度。同時(shí)，更由于電纜或保護方面考慮，按電磁輻射環(huán)境衛生標準進(jìn)行設計施工，同敷設于電路隧道中，或敷設于電纜淺溝中，或穿越于電纜排時(shí)必須履行環(huán)境保護相應手續，并向廣大城區居民公布環(huán)境管中，都有與地面隔離的措施，隨到頂部、溝蓋板和保護管部門(mén)檢測認定的環(huán)境監測結果，以實(shí)現電力設施與周?chē)h(huán)境都對電磁輻射有較強的屏蔽作用，因此可大大抑制電場(chǎng)強度。的和諧相處。在變電站選址方面，要充分考慮電磁輻射對環(huán)境的影響，盡.量避開(kāi)敏感區，對工程本身和環(huán)境保護都是有利的。4.采用合理手段屏蔽電磁場(chǎng)。對工頻電磁輻射來(lái)講，屏[1] 袁小華.電力工程[M].北京:中國電力出版社2007.蔽的作用是相當顯著(zhù)的。城區變電站由于占地少，多采用全[2]江日洪.供配電實(shí)用技術(shù)[M].北京:中國電力出版社2008.戶(hù)內布置的形式，高壓設備往往選用GIS成套裝置。運行反[3] 談瀟天.新編中國煤化寧工業(yè)出版社1993.饋的信息表明，GIS裝置對高壓母線(xiàn)的輻射起到了很好的屏蔽[4]藍之達.供用坂社,1998.YHCNMHG.