節煤添加劑的特性研究

2007年第1期節能(總第294期)ENERGY CONSERVATION-27 -節煤添加劑的特性研究于海深,王風(fēng)彥(燕山大學(xué)環(huán)境與化工學(xué)院,河北秦皇島066004)摘要:選取幾種金屬氧化物和鹽制備- -種節煤添加劑,利用熱重分析方法分析它們對煤的發(fā)熱量、著(zhù)火溫度等燃燒特性的影響。實(shí)驗結果表明，該節煤添加劑可有效降低煤的著(zhù)火溫度、增加煤燃燒的發(fā)熱.量,當節煤添加劑加入量為0.6%左右時(shí),可使爐膛溫度提高60~ 100C ,提高高爐熱效率10%左右,節煤15%~20%。關(guān)鍵詞:煤;燃燒特性;添加劑中圖分類(lèi)號:TK411文獻標識碼:B 文章編號 :1004 - 7948(2007)01 - 0027 -031引言將煤樣自然風(fēng)干,然后經(jīng)過(guò)粉碎機、球磨機等粉加人節煤添加劑可有效改善煤炭燃燒性能,提碎,過(guò)200目篩,利用堆錐四分法縮分,即得本研究高煤炭的燃燒效率,-方面可以節省能源,另一方面所需樣本,并且儲存于磨口玻璃瓶中?？蓽p少環(huán)境污染,研究開(kāi)發(fā)使用節煤添加劑具有十表1煤樣的分析結果分現實(shí)的意義。煤樣產(chǎn)地Mag/%Vg/%A./%Fs/%2實(shí)驗大同27.6916.0053.60山西壽陽(yáng)2.0612.0320. 1340.042.1樣品制備陜西府谷1.9733.9112.7647.04實(shí)驗煤樣來(lái)自不同產(chǎn)地,如大同煤、山西壽陽(yáng)、注:M.V.AF分別為按GB212 - 91方法測定的煤樣中水陜西府谷,煤樣的工作分析結果如表1所示。分揮發(fā)分、灰分、固定炭的質(zhì)量百分數。廠(chǎng)的進(jìn)口水量、出口水量、出口COD值的在線(xiàn)監測低,并且留有接口便于系統擴展。機動(dòng)態(tài)管理。系統的建成率先實(shí)現了省級層面上城建議制定統- -的技術(shù)標準,規范城市污水處理市污水處理的在線(xiàn)監測,改變了以往監管技術(shù)手段在線(xiàn)監測管理系統的建設、運行和維護,實(shí)現不同區落后的局面,提升了城市污水處理監測水平,提高了域、不同部門(mén)的資源整合與共享;在現有數據監測的監管效率,節省了人力和財力,降低了監管成本,有基礎上,利用視頻監視、通信、網(wǎng)絡(luò )技術(shù),增加遙視功效地遏制了污水處理企業(yè)偷停、偷排等違規現象的能,實(shí)現對城市污水處理廠(chǎng)的遠程視頻監控;加快在發(fā)生,避免了環(huán)境的二次污染,有效發(fā)揮了財政資金線(xiàn)監測成套設備的國產(chǎn)化進(jìn)程,提高國產(chǎn)儀器各項的投資效用。監測管理系統長(cháng)期連續的監測數據將指標的性能,降低系統建設成本,滿(mǎn)足日益增長(cháng)的市為以后選擇適合地域特點(diǎn)的污水處理工藝、確定經(jīng)場(chǎng)需求。濟合理的處理規模及編制遼寧區域性污水處理規劃參考文獻提供依據。同時(shí),監測管理系統的應用將在規范污[1]孟慶強，吳大為,林毅,等.探討城市污水在線(xiàn)監測系統水處理企業(yè)的市場(chǎng)準入、制定城市污水處理收費標地應用[J].中國給水排水. 2004 ,20(7):34 - 36.2]李國剛.環(huán)境在線(xiàn)自動(dòng)監測技術(shù)與儀器設備的發(fā)展動(dòng)態(tài)準及加強政府監管職能等方面起到深遠的影響。[J].生命科學(xué)儀器.2003,1(2):21 -30.4結語(yǔ)[3]曹吉吉,秦保平,徐立敏.我國污染源在線(xiàn)監測現狀及建議[J].中國環(huán)境監測. 2002, 18(2):1- 3.城市污水處理在線(xiàn)監測管理系統和傳統監測方[4]高占祥.水質(zhì)在線(xiàn)監測中的若千問(wèn)題.城市環(huán)境與城市式相比，實(shí)現了污水處理量及理化參數量數據的自動(dòng)監測和隨機監測,對在線(xiàn)監測設備非正常運轉情作者YH中國煤化工，子東人,碩士生,工程況以及對污水偷排超標排放、設備閑置等情況實(shí)現師,主CNM HG。自動(dòng)報警,自動(dòng)生成數據統計報表，系統運行費用收稿日期2006- 11 -07;修回日期:2006- 12- 18節能2007年第1期-28一ENERGY CONSERVATION(總第294期)2.2實(shí)驗儀器和設備速準確測定的本添加劑對大同無(wú)煙煤的熱失重曲線(xiàn)WCT- 2A型差熱天平,電控和氣氛控制單元，和著(zhù)火溫度的影響。數據處理系統及記錄儀。2.3實(shí)驗條件每次試驗稱(chēng)取樣品質(zhì)量為10. 00 mg (200目粉末)。差熱天平升溫速率為20C /min ,間隔0.1C/nin。 差熱天平上下兩個(gè)進(jìn)氣口同時(shí)通入空氣,空.氣流速為60ml/min。二升溫范圍為室溫至1000 C左右。600 700 8002.4節煤添加劑的組成1-原煤;2 -0.25%助燃劑:3 -0.5%助燃劑;根據文獻[1],堿金屬和堿:土金屬的氧化物及其4- 1.5%助燃劑;5 - 3.0%助燃劑。鹽類(lèi)對煤的燃燒有著(zhù)非常大的促進(jìn)作用,因此,分別圖1助燃劑對太西煤的 TG曲線(xiàn)影響選取五種堿金屬和堿士金屬的氧化物及其鹽類(lèi)作為560添加劑的基本成分,其中A、C為堿金屬鹽類(lèi),B、D、E為堿土金屬或金屬氧化物。在添加劑組成的確定實(shí)驗中,利用正交試驗的方法,考察上述5種物質(zhì)對其中一種大同煤樣的燃50燒特性的影響,根據正交法試驗原理,按L27(3}3)表480.5 1.0 1.5 22.5 3.0安排試驗。因素及水平見(jiàn)表2,表中水平數為加入C1%添加劑組分占煤樣重量的百分比。正交試驗指標為圖2著(zhù)火溫度隨助燃劑濃度的變化發(fā)熱量、著(zhù)火溫度2個(gè)主要燃燒特性參數。由表3可見(jiàn)，燃煤添加劑添加量和煤種的不同,表2因素與水平試驗表其著(zhù)火溫度下降程度也不同,最大下降幅度在80C水平/%左右,最佳濃度在0.5 %~1.5%。因素表3著(zhù)火溫度隨添加劑濃度的變化A0.52.0編號23B添加劑濃度g/100g煤0.25 0.50 1.5 3.0D著(zhù)火溫度t大同無(wú)煙煤570 550 510 495 490山西壽陽(yáng)45044434039實(shí)驗結果表明,選擇適當的添加劑能顯著(zhù)改善為了改善煤炭的燃燒性能,利用熱分析儀在嚴煤的燃燒性能,在對試驗結果進(jìn)行極差分析和方差格控制試驗條件下,稱(chēng)取樣品重量5. 8mg,空氣流速分析的基礎上,求得上述5個(gè)基本組成的最佳組合,100ml/min,升溫速率50C /min,樣品粒度200目,即得到添加劑最佳組成成分。測試不同添加濃度的大同煤樣,在加熱燃燒過(guò)程中2.5實(shí)驗方法的放熱變化(即DTA曲線(xiàn)變化) ,并將它們匯合在同對煤樣燃燒性能的測定采用熱分析方法[2],首- -坐標紙上進(jìn)行對比。從圖3可清楚看到,不同添先將準確稱(chēng)取好的煤樣放置于差熱天平上,在啟動(dòng)加濃度的煤樣的放熱程度、放熱強度、放熱峰的溫度升溫的過(guò)程中,同時(shí)記錄樣品的重量隨溫度的變化，區間、放熱峰面積大小(可衡量放熱焓的大小)等燃并且記錄升溫過(guò)程中的熱重曲線(xiàn)(TG曲線(xiàn))和熱重燒性能方面的明顯差別。微分曲線(xiàn)(DTG曲線(xiàn)),同時(shí)將處理器接在差熱天平從圖3曲線(xiàn)1可見(jiàn),在原煤燃燒時(shí),初始放熱速的差熱信號輸出端，即可將差熱分析曲線(xiàn)(CTA曲度平中國煤化工間內放熱基本停線(xiàn))的面積求出,該面積與發(fā)熱量成正比,即可比較滯,到HCN MH G故熱峰,表明此時(shí)發(fā)熱量的大小。煤炭的著(zhù)火溫度是煤炭燃燒性能的煤炭才激烈燃燒。而添加了0.5%添加劑的樣品的重要指標。圖1、圖2分別為采用熱失重(TG)法快燃燒放熱情況就大不相同了,從曲線(xiàn)3明顯可見(jiàn),其2007年第1期節能(總第294期)ENERGY CONSERVATION二29二.初始升溫速率就比原煤快,恰恰在原煤停滯放熱的空氣污染和能源浪費。600~ 700C區間,其放熱達到最強的峰,最后燃盡的常用的固體氧化劑有硝酸鹽類(lèi)如Ba(NO3)2、溫度也比原煤提前了。這充分說(shuō)明了添加劑改善了NaNO3、NHNO3、KNO3;氯酸鹽類(lèi)如KCIO3、Na-原煤的燃燒性能,使煤炭提前著(zhù)火燃燒速度快、放CIO;高錳酸鉀類(lèi)如KMnO4。三類(lèi)氧化劑與碳反應熱強度大且易燃盡,有利于煤炭利用率和熱能利用的生成物為N2和CO2,N2不會(huì )造成空氣污染,而且率的提高。本添加劑的大量對比試驗表明,它能提氣體的產(chǎn)生有利于燃料的疏松,使煤粒易和氧接觸，高鍋爐熱效率10%左右,節煤15% ~ 20% ,并大大燃燒更充分;氯酸鹽和碳的反應產(chǎn)物為氯化物和改善了燃燒工況:煤的著(zhù)火提前,火焰中心前移,煤CO2,高錳酸鉀和碳的反應產(chǎn)物為Mn2+和CO2,生層火苗增強,爐膛溫度提高60~ 100C ,爐渣顏色變成氯化物和Mn2+對燃燒有催化作用,亦有利于煤白,含碳量明顯下降。的燃燒,但從價(jià)格上考慮,氧化劑應以硝酸鹽為主,180其他為輔。160對硝酸鹽類(lèi)氧化劑,我們對幾種氧化劑進(jìn)行對140120比實(shí)驗,發(fā)現硝酸鋇揮發(fā)性小，燃燒平穩,使用效果. 100i 80比較理想。60403.3催化劑在節煤添加劑當中的作用20如前所述,催化劑的加入可以增加煤的活性,這300 400 500600700800900是因為加入催化劑后,碳的晶格發(fā)生扭曲變化,碳-1-原煤;2 -0.25%助燃劑;3 - 0.5%助燃劑;4 - 1.5%助燃劑。金屬絡(luò )合物容易從晶格中脫離出來(lái),碳的活性提高。圉3助燃劑對太西煤燃燒性能的影響經(jīng)實(shí)驗表明,鉀和鈉的氧化物或鹽類(lèi)對提高煤和碳3實(shí)驗結果與討論的活性最為明顯,但從降低成本考慮,宜選用鈉鹽為3.1添加劑的作用原理催化劑。節煤添加劑主要是由氧化劑、催化劑、膨松劑、綜上所述,同-種節煤添加劑對不同煤樣的助穩定劑等化工原料復配而成，以燃煤氧化催化(活燃效果是不同的，在實(shí)際應用過(guò)程中必須針對不同化)為主,根據燃燒過(guò)程的低、中、高溫各階段所需不的煤種來(lái)研制節煤添加劑。同作用，合理選擇氧化劑和催化劑以改善燃燒條件，4結論使燃煤燃燒得更加充分,降低燃煤的燃點(diǎn),加快燃燒(1)選取了5種金屬氧化物和鹽組成添加劑,利速度,提高爐膛溫度和火焰高度,強化供熱過(guò)程。同用正交試驗的方法,研究其助燃效果,并且制備了節時(shí)節煤添加劑中還有一種無(wú)機鹽受熱達到一定溫度煤添加劑。.時(shí)發(fā)生微爆,使周?chē)目扇嘉锱蛩?，增加供氧面積，(2)研究結果表明,在煤炭燃燒過(guò)程中加入節煤使燃煤能夠得到更加充分的燃燒,燃煤熱效率得到添加劑能有效地降低煤炭的著(zhù)火溫度,增加煤炭的了顯著(zhù)的提高,又降低了煙塵的排放量,減少了環(huán)境發(fā)熱量。污染(3)該節煤添加劑可有效降低煤的著(zhù)火溫度、增3.2氧化劑在節煤添加劑當中的作用加煤燃燒的發(fā)熱量,當節煤添加劑加入量為0.6%由于煤炭在燃燒過(guò)程中容易因局部缺氧而產(chǎn)生左右時(shí),可使爐膛溫度提高60~100C,提高高爐熱不完全燃燒而形成煤煙,或在粉煤灰中含有碳顆粒,效率10%左右,節煤15% ~ 20%。其對層狀燃燒更容易局部缺氧造成煤煙或煤顆粒包參考文獻夾于爐渣之中,從而造成能源浪費和空氣污染,為克[1]溫:必宏.鍋爐燃煤添加劑的開(kāi)發(fā)[J].廣東化工, 199服煤燃燒的不完全,就要增加其反應速度,加入氧化(4):46 -47.劑可達到這一-目 的。因此,我們在燃煤助燃劑中首[2]武增華.用微機熱分析儀快速、直觀(guān)地評價(jià)煤炭的燃燒中國煤化工:50-52.先加入固體氧化劑,可以起到增氧作用,改變煤燃燒作者二皇島人,高級工程師，時(shí)局部缺氧的狀況,且熱量集中,有助于煤的進(jìn)- -步從事MHCNMHG住戰上己兒四的明幾0燃燒,繼而提高煤的燃燒效率,減小煤粒外排,降低收稿日期:2006-08-11.