燃煤催化技術(shù)

1、燃煤納米催化劑在SG-1025/17.5-M4010鍋爐試驗(yàn)應(yīng)用安徽皖能電力運(yùn)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(jī)理，及在安徽華塑熱電廠2×300MW機(jī)組鍋爐試驗(yàn)情況，詳細(xì)介紹了在SG-1025/17.5-M4010鍋爐上的試驗(yàn)方法，通過經(jīng)濟(jì)分析表明該催化劑能夠穩(wěn)定鍋爐燃燒，達(dá)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(fèi)構(gòu)成中占75%左右，預(yù)計(jì)到2050年這一比例仍將高達(dá)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(xiàng)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(jì)效益，同時也具有重大的社會意義。研究對高效燃燒、低負(fù)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(yàn)，運(yùn)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(yùn)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(jī)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(dá)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(diǎn)的降低和用風(fēng)

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(jī)組概況 安徽華塑股份有限公司熱電廠2×300MW機(jī)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(jì)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(fēng)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(tuán)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(jī)取料后，由輸送皮帶經(jīng)計(jì)量進(jìn)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(xì)度(R90)25%。5、試用條件 為能較準(zhǔn)確地考察燃煤納米催化劑對試驗(yàn)鍋爐的節(jié)煤及SO2、NOX減排效果，參與試驗(yàn)雙方均應(yīng)盡可能地使試驗(yàn)在下列技術(shù)條件下進(jìn)行。 穩(wěn)定的生產(chǎn)周期：即要求試驗(yàn)期間鍋爐的運(yùn)行負(fù)荷應(yīng)相對穩(wěn)定。雙方確定排污量。雙方在鍋爐運(yùn)行期間確認(rèn)好排污量，基本做到在相同的工況下排污量相同。 確認(rèn)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(rèn)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(rèn)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(jì)量設(shè)備的校對。事故放水閥、主蒸汽流量計(jì)、煤計(jì)量設(shè)備、母管壓力表、進(jìn)水溫度計(jì)、蒸汽溫度計(jì)等等有關(guān)影響實(shí)驗(yàn)的二次表校對確認(rèn)后，雙方不再調(diào)整。 穩(wěn)定的鍋爐運(yùn)行工況：即要求試驗(yàn)期間鍋爐的負(fù)荷，入爐煤的煤質(zhì)、細(xì)度等盡可能地一致。 必要的數(shù)據(jù)采集與統(tǒng)計(jì)：每隔一小時記錄鍋爐運(yùn)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(jìn)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(fēng)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(jìn)場后堆放于原煤大棚，使用時，用斗輪給料機(jī)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(jìn)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(jìn)行任何改造，只需要在2#輸煤皮帶機(jī)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(dāng)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(jì)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(xiàng)(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(qiáng)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(jì)量泵的問題請仔細(xì)研究安裝、操作和維護(hù)手冊；調(diào)節(jié)流量時，應(yīng)謹(jǐn)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(jìn)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(yàn)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(jì)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(biāo)煤用量，空白期和試用期對比計(jì)算出節(jié)煤率；試用的15天期間，要求鍋爐的運(yùn)轉(zhuǎn)盡可能的在某個穩(wěn)

10、定負(fù)荷下連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行，運(yùn)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(yùn)行條件下，盡量減少引風(fēng)機(jī)風(fēng)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(jì)算機(jī)的實(shí)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(yàn)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(jì)，其中：煤粉計(jì)量，采用原煤皮帶電子秤的實(shí)時記錄數(shù)據(jù)為準(zhǔn)；蒸汽量采用中控室記錄數(shù)據(jù)為準(zhǔn)；發(fā)電量采用中控室記錄數(shù)據(jù)為準(zhǔn)；涉及到電子秤顯示的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，要求電子稱校準(zhǔn)或計(jì)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(shí)、準(zhǔn)確。每隔一小時記錄鍋爐運(yùn)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(yàn)期，超出此范圍不予采納其數(shù)據(jù)作為計(jì)算節(jié)煤率的依據(jù)。試用前，對原煤電子秤進(jìn)行標(biāo)定并密封。9

12、、節(jié)能性能評價節(jié)煤率計(jì)算方法 蒸汽量以中控室記錄數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。用煤量原煤皮帶電子秤計(jì)量為準(zhǔn)。原煤皮帶電子秤在空白期開始前，雙方開始標(biāo)定，確保整個實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定、科學(xué)、公正，并把原煤倉、煤粉倉剩余情況進(jìn)行測量作好記錄。節(jié)煤率=【空白期噸蒸汽耗煤(標(biāo)煤)量 試用期噸蒸汽耗煤(標(biāo)煤)量】/ 空白期噸蒸汽耗煤(標(biāo)煤)量 * 100%節(jié)電率的計(jì)算方法 以引風(fēng)機(jī)電流下降為標(biāo)準(zhǔn)，乘以電壓和運(yùn)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(shí)際測量效果為準(zhǔn)。利用脫硝檢測設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定，采集數(shù)據(jù)，計(jì)算脫硝率。NOx減排率=對比期煙氣中NOx濃度試驗(yàn)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(shí)際測量效果為準(zhǔn)。甲乙雙方共同對甲方脫硫檢測設(shè)備進(jìn)行標(biāo)定，甲乙雙方共同采集數(shù)據(jù)，計(jì)算脫硫率。SO2減排率=對比期煙氣中SO2濃度試驗(yàn)期煙氣中SO2濃度 ×100 %對比期煙氣中NOx濃度12、經(jīng)濟(jì)效益預(yù)估預(yù)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(yù)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(yù)期達(dá)到 3%以上，減排預(yù)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(jì)效益分析經(jīng)濟(jì)效益可分節(jié)煤、節(jié)電、減排三項(xiàng)考慮預(yù)估。節(jié)煤按噸標(biāo)煤售價 9

14、00 元；噸實(shí)物煤售價 600 元計(jì)算；節(jié)電按風(fēng)機(jī)電流下降時計(jì)數(shù)值計(jì)算出噸煤節(jié)電率計(jì)算；電價按0.50元/kWh計(jì)算；節(jié)煤：標(biāo)煤節(jié)煤率預(yù)期達(dá)到3%以上，按噸標(biāo)煤900元計(jì)，可節(jié)約煤價27元，噸煤下降27元。節(jié)電：節(jié)電可分為風(fēng)機(jī)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(yù)估（電費(fèi)按0.6元/kWh計(jì)）：添加燃煤納米催化劑后用風(fēng)量減少，風(fēng)機(jī)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(fèi)用、人員工資、辦公費(fèi)用、財(cái)務(wù)費(fèi)用等綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)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(fèi)用約在60元，添加燃煤納米催化劑后，脫硫率達(dá)到30%，即