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文檔簡介
1、燃煤納米催化劑在SG-1025/17.5-M4010鍋爐試驗應(yīng)用安徽皖能電力運營檢修有限公司 薛小超摘 要:本文介紹了燃煤納米催化劑的作用機理,及在安徽華塑熱電廠2×300MW機組鍋爐試驗情況,詳細介紹了在SG-1025/17.5-M4010鍋爐上的試驗方法,通過經(jīng)濟分析表明該催化劑能夠穩(wěn)定鍋爐燃燒,達到了節(jié)煤,提高熱效率、降低氮氧化物排放的顯著效果。還有效的降低了SO2的排放。關(guān)鍵詞:燃煤納米;鍋爐節(jié)能;減排;引言 我國是一個產(chǎn)煤大國,同時也是一個用煤大國,建國以來,煤炭在我國一次能源消費構(gòu)成中占75%左右,預計到2050年這一比例仍將高達50%以上。在一個較長的時期內(nèi),煤炭仍將是
2、我國能源中最主要的角色。建設(shè)資源節(jié)約型,環(huán)境友好型社會是我國現(xiàn)階段的一項長期的任務(wù),因此合理利用煤炭資源,提高煤炭的燃燒效率,不僅具有較高的經(jīng)濟效益,同時也具有重大的社會意義。研究對高效燃燒、低負荷穩(wěn)燃、低污染、防止結(jié)渣與高溫腐蝕這五個方面的問題都有益的燃燒方式,具有十分重要的意義。因此如何提高資源利用率、減輕環(huán)境污染,除盡力改造燃燒裝置及工藝參數(shù)外,還需更有效的燃煤催化產(chǎn)品。燃煤納米催化劑,是利用生產(chǎn)納米粉體材料的經(jīng)驗,運用納米技術(shù)開發(fā)出來的一種全新產(chǎn)品;是納米材料成功應(yīng)用到產(chǎn)品中的典范,是高新技術(shù)服務(wù)于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的又一大成果。該產(chǎn)品既節(jié)能又環(huán)保,使用工藝方法簡單,節(jié)能、環(huán)保效果優(yōu)良。1、燃煤
3、納米催化劑基本概況:燃煤納米催化劑突破了以往燃煤催化助燃所使用的手段,利用納米微粒的量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等特性,運用納米表面處理技術(shù)、納米分散技術(shù)、納米結(jié)構(gòu)組裝技術(shù),由納米結(jié)構(gòu)組合產(chǎn)生新的效應(yīng)。添加燃煤納米催化劑的煤炭,在燃燒過程中,由于多種納米微粒的量子尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)等特性的多種協(xié)同作用,促使燃燒過程的活化能降低、大分子有機物裂解加速,有效富集氧,使其快速而又充分的燃燒,降低了廢氣排放量,從而達到節(jié)煤、提高熱效率的顯著效果;同時,由于催化產(chǎn)生的通道可使二氧化硫與灰分中的RO、R2O相在原位快速反應(yīng),形成穩(wěn)定的硫酸鹽而被固化,有效的降低了二氧化硫的排放;因其著火點的降低和用風
4、量的大幅度降低,氮氧化物在燃燒過程中的生成量也明顯減少。2、機組概況 安徽華塑股份有限公司熱電廠2×300MW機組鍋爐采用上海鍋爐廠生產(chǎn)的型號為SG-1025/17.5-M4010鍋爐,此鍋爐效率設(shè)計為93%,空氣過剩系數(shù)1.25,煙氣氧量3.5%,鍋爐額定蒸發(fā)量946.5t/h,鍋爐額定蒸發(fā)壓力17.4MPa,排煙溫度125,鍋爐原煤耗量125t/h,尾排風量209120m3/h,原煙氣二氧化硫濃度818mg/Nm3,排放煙氣二氧化硫濃度19mg/Nm3,原煙氣氮氧化物濃度350mg/Nm3,排放煙氣氮氧化物濃度114mg/Nm3。3、原燃材料現(xiàn)狀燃料采用淮北礦業(yè)集團的煙煤,原煤工
5、業(yè)分析如下: 全水分:6.62 揮發(fā)分:25.74 灰分:2.61 硫分:0.31 低位發(fā)熱量:5204 KCal/kg原煤在鐵路碼頭堆場經(jīng)過鏈斗取料機取料后,由輸送皮帶經(jīng)計量進入煤磨磨頭原煤倉,輸送帶寬度1200mm,煤層厚度150mm,輸送煤量800t/h,煤磨規(guī)格ZGM80,煤粉細度(R90)25%。5、試用條件 為能較準確地考察燃煤納米催化劑對試驗鍋爐的節(jié)煤及SO2、NOX減排效果,參與試驗雙方均應(yīng)盡可能地使試驗在下列技術(shù)條件下進行。 穩(wěn)定的生產(chǎn)周期:即要求試驗期間鍋爐的運行負荷應(yīng)相對穩(wěn)定。雙方確定排污量。雙方在鍋爐運行期間確認好排污量,基本做到在相同的工況下排污量相同。 確認主給水溫
6、度。添加燃煤納米催化劑前后,主給水溫度應(yīng)基本一致,溫差控制在±5范圍內(nèi)。 確認母管壓力。添加燃煤納米催化劑前后,母管壓力要做到基本相同,壓力平均值控制在在±0.1MPa范圍內(nèi)。 確認主蒸汽溫度。添加燃煤納米催化劑前后,主蒸汽溫度控制在±2范圍內(nèi)。 主要計量設(shè)備的校對。事故放水閥、主蒸汽流量計、煤計量設(shè)備、母管壓力表、進水溫度計、蒸汽溫度計等等有關(guān)影響實驗的二次表校對確認后,雙方不再調(diào)整。 穩(wěn)定的鍋爐運行工況:即要求試驗期間鍋爐的負荷,入爐煤的煤質(zhì)、細度等盡可能地一致。 必要的數(shù)據(jù)采集與統(tǒng)計:每隔一小時記錄鍋爐運行參數(shù),包括每班入爐煤量、產(chǎn)汽量、發(fā)電量、過熱蒸汽平均
7、壓力與平均溫度、鍋爐進水的平均壓力與平均溫度、燃煤納米催化劑耗量。并注意觀察記錄每天鍋爐的平均爐溫爐渣及飛灰排放量、排煙溫度。記錄鍋爐用風量、過??諝庀禂?shù)等等。 必要的樣品采集、制樣與分析檢測:包括入爐煤的采集、制樣與分析檢測和煙氣SO2、NOX濃度檢測。6、設(shè)備改造安徽華塑股份有限公司熱電廠,原煤進場后堆放于原煤大棚,使用時,用斗輪給料機經(jīng)原煤輸送帶,經(jīng)輸煤皮帶送入原煤倉,經(jīng)中速磨粉磨后,進入煤粉倉備用安裝專用噴灑裝置。噴灑設(shè)備不需要對原生產(chǎn)設(shè)備進行任何改造,只需要在2#輸煤皮帶機架上安裝支撐架,將其簡便地扣在原煤輸送帶上方,能自如地調(diào)節(jié)寬度、高度、噴射角度和噴射量。在噴灑催化劑前方再安裝相
8、同的支撐架,在支撐架的橫桿的中部安裝行程開關(guān),當皮帶上有原煤經(jīng)過時煤層會將行程開關(guān)提起,此時電路自動接通,噴灑設(shè)備就會自動地對皮帶上的原煤按設(shè)定的流量噴灑燃煤納米催化劑。如下圖: (1) 燃煤納米催化劑桶為添加方便,應(yīng)提前擺放在合適位置,檢查管路是否連接正確,管路是否泄漏。(2) 啟動輸煤皮帶,在噴頭處的皮帶有煤通過時,啟動泵的電源并記錄時間,觀察噴嘴的霧化情況。行車停止輸煤時,關(guān)閉泵的電源并記錄時間。(3) 每次添加期間定時沿管路巡查,觀察是否有管路泄漏等突發(fā)情況發(fā)生并及時維修解決。按照理論計算催化劑用量并參考上煤量,控制調(diào)整催化劑的添加比例。注意事項(1) 日常操作區(qū)周圍要保持清潔,不要讓
9、灰塵落入催化劑桶中,污染催化劑;應(yīng)避免接觸強氧化劑。(2) 在所有操作中請穿戴好必要的勞保用品并配備相應(yīng)的工具。(3) 對于計量泵的問題請仔細研究安裝、操作和維護手冊;調(diào)節(jié)流量時,應(yīng)謹慎、緩慢旋轉(zhuǎn)閥門,調(diào)節(jié)閥門至所需的輸出。(4) 催化劑不慎進入眼中,用大量清水沖洗;不慎接觸到皮膚,可用水沖洗,不慎誤食催化劑,應(yīng)立即吐出,用大量水清洗口腔,食道和胃,并及時送醫(yī)院處理。7、試驗要求本次試用時間約為15天,其中,7天為空白期,1天為過渡期,7天為試用期,分別計算出空白期和試用期的噸蒸汽原煤用量,再換算成噸蒸汽標煤用量,空白期和試用期對比計算出節(jié)煤率;試用的15天期間,要求鍋爐的運轉(zhuǎn)盡可能的在某個穩(wěn)
10、定負荷下連續(xù)、穩(wěn)定運行,運轉(zhuǎn)率在95%以上。鍋爐用煤要求本次試用期期間,為了確保節(jié)能降污具有可比性,建議原煤在煤質(zhì)上較小波動,盡量采購統(tǒng)一礦區(qū)原煤。操作方法配有燃煤納米催化劑的煤粉因其具有的功能,會使煤粉燃燒速度更快,燃燼率更高,需要空氣量會大幅度降低,電廠鍋爐值班員在確保鍋爐安全運行條件下,盡量減少引風機風量,減低爐膛最高溫度,適時調(diào)整各技術(shù)參數(shù),確保燃煤納米催化劑功能完全體現(xiàn)。8、數(shù)據(jù)采集原則及方法安徽華塑股份有限公司熱電廠燃煤納米催化劑工業(yè)使試用過程中,每班用煤量、每班產(chǎn)蒸汽量及其它參數(shù)由安徽華塑股份有限公司熱電廠中控室提供,均為中控室中計算機的實時記錄數(shù)據(jù),煤質(zhì)數(shù)據(jù)由安徽華塑股份有限公
11、司熱電廠的化驗室提供。對燃煤納米催化劑使用效果有重大影響的數(shù)據(jù)的統(tǒng)計,其中:煤粉計量,采用原煤皮帶電子秤的實時記錄數(shù)據(jù)為準;蒸汽量采用中控室記錄數(shù)據(jù)為準;發(fā)電量采用中控室記錄數(shù)據(jù)為準;涉及到電子秤顯示的數(shù)據(jù)統(tǒng)計,要求電子稱校準或計算出電子秤的誤差系數(shù),以盡量消除誤差,從而確保采集的數(shù)據(jù)真實、準確。每隔一小時記錄鍋爐運行參數(shù),包括每班入爐煤量、生產(chǎn)蒸汽量、發(fā)電量、燃煤納米催化劑耗量;并注意觀察記錄每天鍋爐蒸汽的溫度壓力,廢氣中二氧化硫、氮氧化物濃度等等。入爐煤的采集、制樣與分析檢測;以上條件適用于對比期和試驗期,超出此范圍不予采納其數(shù)據(jù)作為計算節(jié)煤率的依據(jù)。試用前,對原煤電子秤進行標定并密封。9
12、、節(jié)能性能評價節(jié)煤率計算方法 蒸汽量以中控室記錄數(shù)據(jù)為準。用煤量原煤皮帶電子秤計量為準。原煤皮帶電子秤在空白期開始前,雙方開始標定,確保整個實驗穩(wěn)定、科學、公正,并把原煤倉、煤粉倉剩余情況進行測量作好記錄。節(jié)煤率=【空白期噸蒸汽耗煤(標煤)量 試用期噸蒸汽耗煤(標煤)量】/ 空白期噸蒸汽耗煤(標煤)量 * 100%節(jié)電率的計算方法 以引風機電流下降為標準,乘以電壓和運行時間。節(jié)電總量=I*U*t10、脫硝性能評價脫硝效率效果對比使用前后實際測量效果為準。利用脫硝檢測設(shè)備進行標定,采集數(shù)據(jù),計算脫硝率。NOx減排率=對比期煙氣中NOx濃度試驗期煙氣中NOx濃度 ×100 %對比期煙氣中
13、NOx濃度11、脫硫性能評價脫硫效率效果對比使用前后實際測量效果為準。甲乙雙方共同對甲方脫硫檢測設(shè)備進行標定,甲乙雙方共同采集數(shù)據(jù),計算脫硫率。SO2減排率=對比期煙氣中SO2濃度試驗期煙氣中SO2濃度 ×100 %對比期煙氣中NOx濃度12、經(jīng)濟效益預估預期效果 針對安徽華塑股份有限公司熱電廠現(xiàn)狀我們可以預測,燃煤納米催化劑在節(jié)能減排以及防鍋爐結(jié)焦方面都能發(fā)揮出很好的效果。原煤節(jié)煤率預期達到 3%以上,減排預期可降低二氧化硫排放 30 %左右,降低NOX排放 30 %左右,可明顯緩解鍋爐結(jié)焦現(xiàn)狀。13.改造后經(jīng)濟效益分析經(jīng)濟效益可分節(jié)煤、節(jié)電、減排三項考慮預估。節(jié)煤按噸標煤售價 9
14、00 元;噸實物煤售價 600 元計算;節(jié)電按風機電流下降時計數(shù)值計算出噸煤節(jié)電率計算;電價按0.50元/kWh計算;節(jié)煤:標煤節(jié)煤率預期達到3%以上,按噸標煤900元計,可節(jié)約煤價27元,噸煤下降27元。節(jié)電:節(jié)電可分為風機電流節(jié)電、節(jié)省節(jié)煤的用電和臺時產(chǎn)量提高節(jié)電兩部分來預估(電費按0.6元/kWh計):添加燃煤納米催化劑后用風量減少,風機轉(zhuǎn)速下降10%,電流下降4A,10KV電壓,原煤成本下降0.63元/噸原煤。鍋爐節(jié)煤率為3%,那么,3%的煤粉制備電耗可省去,噸煤粉制備用電30Kwh,噸煤粉電耗24元,節(jié)約3%,原煤成本下降0.45元/噸原煤。添加燃煤納米催化劑后,由于蒸汽的臺時產(chǎn)量的提高,噸蒸汽的維修費用、人員工資、辦公費用、財務(wù)費用等綜合經(jīng)濟指標必然都相應(yīng)下降。脫硫 安徽華塑股份有限公司熱電廠用煤硫含量在0.31%,按照常規(guī)脫硫方法,噸煤脫硫費用約在60元,添加燃煤納米催化劑后,脫硫率達到30%,即
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