燃煤洁净节煤剂在燃煤燃烧中增热节煤技术机理的研究

2009年第11期大众科技No.11 ,2009(总第123期)DA ZHONG KEJ1(C umulatively No.123)燃煤洁净节煤剂在燃煤燃烧中增热节煤技术机理的研究陈其厚1,林文业2，林葵2,黄润均1，陈霓1( 1.广西南宁霖榮盎环保能源科技有限责任公司,广西南宁530007 ;2.广西分析测试研究中心,广西南宁530022 )[摘要] 文章旨对燃煤洁净节煤燃烧中增氧、强氧化燃烧综合增热技术机理进行研究,通过在燃煤中配入具有增氧剂和将空气氧转化固定为强氧化剂的催化增效作用的燃煤洁净节煤剂,使燃煤由一般氧化燃烧转变为降低着火点温度的强氧化燃烧和增氧燃烧,克服了由于空气氧量不足和空气氧仅从煤炭表面接触及空气氧氧化性不强,燃烧不完全的缺陷,提高了煤炭的燃烧效率和新增热源增热作用;同时减少空气中不助燃惰性气体所带走的热量损失,从而提高了煤炭燃烧的综合热效率,达到综合增热节煤的目的。[关键词]燃烧效率;热效率;增氧增热燃烧;节煤率;强氧化燃烧;强氧化剂;催化增效剂[中图分类号] TQ534.2[文献标识码] A[文章编号] 1008- 120090111 0094- 03煤炭燃烧效果是以煤炭是否完全燃烧的燃烧效率，及燃2.要求烧了的煤炭所产生的热量是否完全被利用的热效率的集成结具有计煤量的地磅秤或磅秤，有计量蒸汽产量的蒸汽累果集中为节煤率。一方面要 尽量使煤炭全部燃烧，减少不完计流量计，有显示炉膛温度，蒸汽压力等测定计量用仪表。全燃烧所造成的煤炭浪费损失，追求高的燃烧效率产生更多选用其通常燃烧的同--煤种的混合煤作为对照试验测定煤的热量;另一方面要尽量使产生的热量在传导加热过程中减样，并抽取煤样进行煤发热量的工业分析。少热量损失，追求高的热效率以获取更高的增热节煤效果。(二)试样的制备和测定在实际生产中考察燃煤燃烧效率，热效率的方法。本研究是1.燃煤试样的制备采用对照测定节煤率的方法来验证增氧、强氧化燃烧增热节根据各试验点的燃煤锅炉炉型、窑型和所燃烧的煤种以煤的效果。影响煤炭燃烧效率的主要因素，有煤炭中的可燃性物质及计划确定的燃煤总量，按确定煤量比例的燃煤洁净节煤剂碳、挥发分、硫化物等多种不同组分的燃烧特点及伴生不燃量配入煤炭中，经充分混合均匀后，进行燃烧对比试验。2.测定方法烧的灰分组分量多少的影响;燃烧中空气助燃的氧气与煤炭(1)通过相同的煤种和相同的煤量，在同一锅炉的燃烧燃烧方式及伴随不助燃的惰性气体的影响;各种炉窑的不同条件下进行配与不配燃煤洁净节煤剂的对照试验，测定记录燃烧方式等因素的影响。在以上的各种影响因素中，要获取其产蒸汽总量和实际耗煤总量，最后以吨标准煤产蒸汽量计增热节煤效果最重要的因素是如何改变空气中氧量不足;空算出其配燃煤洁净节煤剂实际生产中增热节煤的效果。气氧与煤炭仅从表面接触助燃及空气氧氧化性不强与煤燃烧(2)先燃烧测定不配燃煤洁净节煤剂的对照组煤样，测着火点温度高的缺陷。研究在燃煤中增氧和强氧化燃烧增热定记录其产蒸汽总量和实际耗煤总量。作用的机理，通过在煤炭燃烧中从煤内部增加氧量燃烧和转(3)接着燃烧测定配燃煤洁净节煤剂的试验组煤样，测化空气氧的一般氧化燃烧为强氧化燃烧，克服了由于空气氧量不足和空气氧仅与煤炭表面接触不完全燃烧，着火点温度(4)各试验点燃煤煤样发热量的工业分析。高的缺陷，提高了煤炭的燃烧效率，同时减少空气中不助燃其测定结果记录统计如表1、表2。的惰性气体所带走的热量损失，并通过强氧化燃烧的氧化一(三)结果分析与讨论还原反应，固硫生成硫酸盐生成热和电子电磁波热效应新增1.煤炭燃烧效率的主要影响因素热源的综合增热节煤的目的。(1)煤炭中的可燃性物质碳、挥发分、硫化物等多种不(一)实验设备及要求同组分燃烧特点及伴生的不可燃性物质灰分组分量多少的影1.实验设备响。主要表现在:碳是固体可燃性物质，是通过表面与空气分别在广西明阳生化科技股份有限公司10t 沸腾炉、广接触由表及里逐步燃烧，大块煤过大时多烧不过心而造成损西南宁百洋饲料有限公司10t 链条炉、广西粤景浆纸有限公失，挥发分是煤中可燃性物质的重要组分，它与可燃物质碳司25t 粉煤炉、广西北流仲礼瓷业有限公司手工投煤炉条隧不同，它是碳、氢元素组成的烃类有机化合物，在常温时是道窑、南宁美泉组培苗有限公司2t快装手工投煤炉排锅炉进以大分子结构的固体与碳伴生存在，当遇高温时大分子链瞬行应用试验测定。.间断裂转为最简单的小分子结构的气态烃类化合物。它不再[收稿日期] 2009- 08- 26[基金项目]广西科学研究与技术开发计划项目资助(桂科攻0815004- 1- 2、桂科攻0992023- 11 )[作者简介]陈其厚(1944- ),男,广西南宁人,广西南宁霖欒盗环保能源中国煤化工文业 (1952- ),男,广西南宁人，广西分析测试研究中心高级工程师。YHCNMHG.是固体燃烧，而是气体燃烧。由于瞬间气化，体积流速增大,不断发生电子的跃迁转移。在电子转移跃迁过程中不断释放造成严重的缺氧不完全燃烧的损失。由于碳被挥发物包围，出电子电磁波的热效应增热，还通过对硫化物的强氧化作用，只有当炉中的氧扩散到炽热的碳表面时，碳才能燃烧，只有使其深度氧化为硫酸盐,而不再是SO,其反应: MenO2+S0____增强煤的强氧化燃烧和氧的传播扩散能力时，才能使煤完全MenS0。，硫酸钠的生成热为1376. 1 kJ/mol， 比仅生成SO2燃烧。的生成热291.9 kJ /mol,增加了1084.2 kJ/mol。 成为煤炭(2)燃烧中空气助燃的氧气与煤炭燃烧方式及伴随不助燃烧热源外两个增热节煤的新增热源。燃的惰性气体的影响。硫化物是伴生有害可燃性物质，与空3.增氧和催化强氧化燃烧增热使挥发分和炭粒充分燃气氧燃烧产生的生成物是:二氧化硫。主要表现在:由于空气烧，大大提高燃煤的燃烧效率氧的含量仅占空气总量的21%，鼓风增氧的同时增加了79%的利用以，上增氧、催化强氧化燃烧的作用机理，通过试验，不助燃的惰性气体并带走热量及未燃烧细煤粒的损失，而且确定燃煤洁净节煤剂综合多功能的配方，该配方按2. 5%的比这种空气氧与煤的燃烧都是表面接触，由表及里逐步扩散燃例量配入燃煤炭中，经充分混合后，在以下的各种燃煤锅炉烧的方式，特别是块煤和煤粉混合燃烧时，空气氧的扩散速及煤种进行实际的应用燃烧对比试验。对比试验测定结果统度慢，燃烧效率低，耗煤量大。计见表1。10t 链条炉的燃煤煤渣工业分析结果见表2。通过(3)各种炉窑的不同燃烧方式等因素的影响。主要表现对比的原煤和配入燃煤洁净节煤剂的燃煤燃烧效果，并对燃在: 1) 在燃煤炉的炉条、炉排、链条上投放煤的燃烧方式:煤洁净节煤剂节煤作用进行评价。粉煤、小粒煤易从炉条、炉排、链条缝中漏到炉底，而大块表1 各组煤试验测定节煤结果统计煤烧不透心的损失; 2)沸腾炉是以燃烧3~ 8mm粒煤作上下改| 櫳发热量| ua量折标准规量|产高产心量吨标准媒产故汽悬浮沸腾状的燃烧方式:小于3mm的粉煤，不能形成上下悬试检题点及护型站W) (t)|浮沸腾停留在炉内完全燃烧，直接被气流带出的不完全燃烧不配燃煤祜》损失; 3)粉煤炉燃烧小于0. 1mm的煤粉与空气形成气煤混合广西明阳生化料技股节煤利158 07.7 472.0 3676 7.78一a.份有限公司10响速隔Q烧煤悬浮流动状的燃烧方式:由于混合空气量受限制，空气氧不配入燃爛站净足造成煤粉不能完全燃烧的损失。节煤剂16.15 450 248.90 218.9在以上的各种影响因素中，要获取增热节煤效果最重要不配地煤站净因素是:如何改变煤炭中可燃物质炭和挥发分组分结构比例;广西南宁百洋创科有节媒利24.97%8限公司1o吨脏条炉配入燃模结净改变空气中氧量不足，空气氧氧化性不强，空气氧与煤仅从节煤剂_20.%6 19.12184785.800表面接触助燃的缺陷。本研究是在其相同的燃烧锅炉、炉窑不配燃煤洁净和燃煤煤种的同等条件下进行对比试验，最后统- -以吨标准广西粵發業低有限公|节煤利207 ，31.70 21.9 108.52煤产蒸汽量或单位产品批量耗标准煤量来计算其节煤结果。同25吨松煤炉这种节煤率计算方法不受各种炉窑的不同燃烧方式等因素的节媒制16 25.60 17.68 |101影响。单位产品挂量2.在燃煤中增氧和强氧化燃烧的增热作用机理57.8n48.广西北流伸札究业有本研究是通过在配煤中配入增氧剂增氧燃烧,这种增氧机限公司手工教媒如第烧媒F单悦产品批量配入燃煤结净理与增加空气氧不同，而是在配煤中配入的增氧剂并使之均21 51.6 41.托标媒量(it)节煤利匀地分布在煤中，在燃烧时直接分解出不含惰性气体的纯氧，克服空气氧不足，仅在煤表面接触燃烧，不助燃惰性气体伴不配增燦站净21.011.面n.9随增加空气量带走热量损失的缺陷。能够使挥发分、碳及时南宁美泉组培苗有限地完全燃烧。并通过在煤中配入在- -定温度时能吸附空气氧公司2比快装手工投蛋形型.124煤的排锅护单位产品批量程转化为强氧化剂的金属氧化物，使煤炭与空气氧由- -般的氧配入增媒洁净21.89 |a9u2 0.67标媒量(/批)化燃烧转变为强氧化燃烧。其作用机理是:0.042第一步:在一定的温度条件下，金属氧化物吸附空气氧2L68 a 04 0. 42574 位产品批量耗标煤量(/批)生成过氧化物强氧化剂。宁美泉最培m有限0.0621第二步:生成的过氧化物强氧化剂即与碳、挥发分、硫单做产品批量耗化物等发生降低着火点温度的强氧化燃烧反应，过氧化物又2800 a 300 0. 2654被还原为金属氧化物完成了一个吸附空气氧转化为强氧化剂，并发生强化燃烧，又被还原为金属氧化物的催化循环，表210t 链条炉燃烧配与不配燃煤洁净节煤剂的原煤及这样的循环不断进行直至煤炭完全燃烧。其催化反应是:燃煤煤渣工业分析1-2]结果比较2Mn0+O,- > 2Mn02试验组未配入燃煤洁净节煤配入燃煤洁净节煤剂配剂燃煤煤渣Mn0,+C→Mn0+CO↑剂对照组测定组项目_原煤燃煤煤渣配剂燃煤配利燃煤济文化10Mn0,+CO一. MnO+CO2↑发热量Anet. r ad MU/kg)_20.4520.36 -4.08降低54.2614Mn0,+2CH.-- + 14Mn0+4CO↑+6H20↑挥发分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)节煤率计算方法式中: n=1或2本研究是在其相同的燃烧锅炉和燃煤煤种的相同条件下通过配入燃煤洁净节煤剂在燃烧中增氧和催化强氧化燃对比试验，最后中国煤化工单位产品批量耗烧，强氧化剂与可燃还原性物质发生不断的氧化一还原反应，标准煤量来计算MHCNM HG-95-.根据配入燃煤洁净节煤剂“试烧测定组”和不配燃煤洁股份有限公司10t 沸腾炉、广西南宁百洋饲料有限公司10t净节煤剂“空白对照组”，其两组测定的吨标准煤产蒸汽量之链条炉、广西北流仲礼瓷业有限公司隧道窑，均采用通常的差与空白对照测定燃煤吨标准煤产蒸汽量之比，得出下式，散烧煤方式，而没有按照其炉型的相应标准规格的煤粒和型计算出节煤率(煤降耗率)。煤的烧煤方式，其燃煤效率相对较低。这也说明了由于多数以节煤率(煤降耗率)表示，按下式计算: .燃煤锅炉未能按照其炉型要求进行烧煤，造成燃煤的浪费和污染。从其中的10t链条炉的燃煤煤渣工业分析结果可知，节煤率(%)=4-Bx 100结果见表2。其原煤渣发热量还占原煤的43. 6%，与配剂燃煤煤渣比较，配剂煤渣发热量降低了54. 26%，配剂煤渣固定碳降低了60. 91%;配剂煤渣灰分提高19. 23%。从配剂的燃煤煤A一试烧测定组煤的单位吨标准煤产蒸汽量，单位为渣中还含有6.35%的挥发分结果可看出,从炉链条漏到炉底的(/)，或以单位产品批量耗标准煤量，单位为(t/批);原煤较多，说明本研究配入燃煤洁净节煤剂，并加工成洁净B一空白对照组煤的单位吨标准煤产蒸汽量，单位为型煤取代不配剂散烧方式其节煤率还可提高。(t/)，或以单位产品批量耗标准煤量，单位为(t/批)。(四)结束语(2)实地实测综合节煤率本研究是通过配入增氧剂增加氧量，配入金属氧化物催从表1各测定组的吨标准煤产蒸汽量结果比较看出，在化剂吸附空气氧转化为强氧化剂使煤炭强氧化燃烧，降低了上述不同的燃煤炉型和不同煤种的实地燃烧试验条件下，实着火点温度，改善煤炭的燃烧状况，使煤炭燃烧从内外同时测综合节煤率:广西明阳生化科技股份有限公司10t 沸腾炉的增氧燃烧，克服了由于空气氧量不足和空气氧表面接触不燃煤节煤率达15. 1%、广西南宁百洋饲料有限公司10t链条炉完全燃烧的缺陷，从而提高了煤炭的燃烧效率和热效率，和燃煤节煤率达16. 6%、广西粤景浆纸有限公司25吨粉煤炉燃减少空气中不助燃的惰性气体所带走热量损失而提高了煤炭煤节煤率达26.0%、广西北流仲礼瓷业有限公司隧道窑燃煤节燃烧的热效率，并新增硫酸盐生成热、电子电磁波热效应热煤率达16. 2%，在南宁美泉组培苗有限公司2t快装手工投煤能，达到显著增氧增热节煤的目的。锅炉不同时期进行燃煤燃烧试验了2次,分别节煤率为31.2%和36.5%。以上综合节煤率在15. 1%~36. 5%的范围内。说明[参考文献]在燃煤中配入燃煤洁净节煤剂，其增氧和催化强氧化增氧增[1] GB/T212- 2008,煤的工业分析[S].中华人民共和国国家质热燃烧，节煤效果显著。量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会发布.从表1的实地试验结果还可以看出，广西粤景浆纸有限[2] GB/T213- 2008,煤的发热量测定方法[S].中华人民共和国公司25t粉煤炉和南宁美泉组培苗有限公司2t快装手工投煤国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会炉排锅炉基本按照其炉型标准规格的粉煤和型煤燃烧，其燃发布.烧效果较好，所以其燃煤节煤率较高。而广西明阳生化科技(.上接第133页)作用。低压的10KV母线在大多数场所都采用了封闭母线桥，A-固定常数，对常用的平行排列的母线约等于3. 464;裸露的部分很少。封闭母线桥的金属外壳也对母线的电磁场P一母线的相间距，m;具有很好的屏蔽作用。在实际应用中，由于场地受到限制或R一校验磁场强度的点离母线几何中心轴的距离，m;经济方面的原因，往往不采用这些主动屏蔽的措施。在实际I-母线电流，A。的设计中根据被动屏蔽的思路，可以充分利用建筑设施本身在技术条件和经济条件允许的情况下，减小母线的相间的金属结构来形成金属屏蔽网。室内变电站的防雷接地系统距可以迅速地衰减其产生的磁场。GIS装置由于在母线间采用正是利用了建筑的金属框架结构，形成了一个笼型的等电位了绝缘介质，相间距可以减小，同时由于其外部由金属包围，体，因此，在进行防雷设计的同时，可考虑适当的增加建筑对电磁场有一-定屏蔽作用。 在经济条件允许的情况下，采用中连接入金属网的钢筋数量，以能够经济有效地减少站内的GIS装置可以有效地控制母线产生的电磁场强度。另外分裂母电磁辐射。线对减弱其电磁场有明显的效果，一般而言， 该方法在实际5.采用综合自动化微机监控系统的无人值班运行方式。设计中比减小相间距要容易实现，经济上也可行。6.在满足城市规划要求的前提下，结合自身特点，尽可3.选取恰当合理的系统接入方式和地理位置。城区变电能与周边建筑物保持充裕的安全距离。站的进出线在穿越居民区和和人口稠密的地段时应尽量多的7.在高压变电站周围种植绿化带。采用地下电缆的方式或三相架空屏蔽线的方式，来降低产生城区高压变电站的建设不但要从电力安全的角度出发,的电磁辐射。与架空输电线路相比，电缆由于本身结构和采在技术方面按规程进行设计建设，而且还要从电磁辐射环境用材料的原因，大大抑制了电场强度。同时，更由于电缆或保护方面考虑，按电磁辐射环境卫生标准进行设计施工，同敷设于电路隧道中，或敷设于电缆浅沟中，或穿越于电缆排时必须履行环境保护相应手续，并向广大城区居民公布环境管中，都有与地面隔离的措施，随到顶部、沟盖板和保护管部门检测认定的环境监测结果，以实现电力设施与周围环境都对电磁辐射有较强的屏蔽作用，因此可大大抑制电场强度。的和谐相处。在变电站选址方面，要充分考虑电磁辐射对环境的影响，尽.量避开敏感区，对工程本身和环境保护都是有利的。4.采用合理手段屏蔽电磁场。对工频电磁辐射来讲，屏[1] 袁小华.电力工程[M].北京:中国电力出版社2007.蔽的作用是相当显著的。城区变电站由于占地少，多采用全[2]江日洪.供配电实用技术[M].北京:中国电力出版社2008.户内布置的形式，高压设备往往选用GIS成套装置。运行反[3] 谈潇天.新编中国煤化宁工业出版社1993.馈的信息表明，GIS装置对高压母线的辐射起到了很好的屏蔽[4]蓝之达.供用坂社,1998.YHCNMHG.