化学干预煤炭高性能燃烧催化剂介绍ppt课件

v HPC是华南理工大学创新研制的新型化学干涉煤炭熄灭催化剂，经过消除点燃过程中煤的内耗和不完全熄灭热损失，提高煤炭弹筒发热量约5%15%，且降低物理不完全熄灭和化学不完全熄灭，用户煤耗相应降低1020。另外，用于水泥厂时，HPC兼有完好的矿化作用，将降低最低共熔点、促进A矿发育。v HPC本身不燃不挥发无腐蚀，不含对环境和皮肤有害或腐蚀元素，不改动煤炭的坩锅粘结等特性。用户不需改换或变动任何设备。v1.1 1.1 化学干涉煤炭催化熄灭化学干涉煤炭催化熄灭v 在煤中参与少量的化学添加剂可以在煤中参与少量的化学添加剂可以改动煤的熄灭性能，这就是煤的化学干涉煤炭催改动煤的熄灭性能，这就是煤的化学干涉煤炭催化熄灭技术。化熄灭技术。v 随着熄灭技术的提高，煤在熄灭器中随着熄灭技术的提高，煤在熄灭器中的物理不完全熄灭曾经很少，常规的靠提高熄灭的物理不完全熄灭曾经很少，常规的靠提高熄灭效率的方法来节能无法获得好的效果。煤在熄灭效率的方法来节能无法获得好的效果。煤在熄灭过程中，借助催化剂的催化作用，可提高分子活过程中，借助催化剂的催化作用，可提高分子活度、降低着火温度、提高熄灭速度、加速内能的度、降低着火温度、提高熄灭速度、加速内能的释放，缩短煤在炉膛里的燃尽时间，既可提高煤释放，缩短煤在炉膛里的燃尽时间，既可提高煤的熄灭强度和炉膛温度，改善煤的熄灭性能，又的熄灭强度和炉膛温度，改善煤的熄灭性能，又可较大幅度降低空气过剩系数，降低废气排放量，可较大幅度降低空气过剩系数，降低废气排放量，到达节煤、减少环境污染的目的。到达节煤、减少环境污染的目的。v1.2HPC1.2HPC作用机理是作用机理是v 煤炭在熄灭过程中，煤炭本身熄灭所煤炭在熄灭过程中，煤炭本身熄灭所耗费的活化能占煤炭总能量的耗费的活化能占煤炭总能量的20204040，根据，根据熄灭的作用机理，经过引入催化剂可以降低熄灭熄灭的作用机理，经过引入催化剂可以降低熄灭过程的活化能，从而到达降低熄灭内耗、添加显过程的活化能，从而到达降低熄灭内耗、添加显热发热量和从根本上节能的目的。同时，由于着热发热量和从根本上节能的目的。同时，由于着火点的降低，煤炭在锅炉中的熄灭时间增长，物火点的降低，煤炭在锅炉中的熄灭时间增长，物理不完全熄灭损耗小，因此可以降低煤灰中的含理不完全熄灭损耗小，因此可以降低煤灰中的含炭量和烟气中的炭量和烟气中的COCO含量，从而起到很好的综合效含量，从而起到很好的综合效果。果。如右图所示，未加催化剂前，煤炭的着火活化能为Q1、着火点为T1，加催化剂后可以使得煤炭的着火活化能降为Q2、着火点降为T2。那么实践熄灭过程中可以多释放出的显热发热量为：Q=Q1-Q2图1 鸡西煤加催化节煤剂前、后TG和DTG曲线鸡西煤煤质分析工业分析 w/元素分析 w/MadAadVadFCadCHNSO3.5029.4612.2229.8244.423.351.231.013.81 从图可以看出参与HPC后，煤炭的着火点、燃尽温度均减低，燃尽率提高；并且，熄灭温度区间缩短。阐明煤炭参与HPC后煤熄灭的反响速度加快，熄灭放热集中。根据TG分析结果，计算可以得到煤炭在未加HPC前的熄灭活化能为166KJ/mol，而添加HPC后熄灭活化能为141KJ/mol，其活化能降低到达25KJ/mol。因此，参与HPC后可以提高煤炭的显热量，到达很好的节能效果。v1.3 HPC1.3 HPC煤炭催化剂对煤样的作用方式煤炭催化剂对煤样的作用方式v 催化剂中的离子与煤构造中的外表基催化剂中的离子与煤构造中的外表基团反响构成了新的基团，但并未破坏原有的煤中团反响构成了新的基团，但并未破坏原有的煤中C C、C C，C C、H H化学键，外加基团的影响导致反响过化学键，外加基团的影响导致反响过程中反响所需求的活化能将降低，同时由于参与程中反响所需求的活化能将降低，同时由于参与的离子在反响过程中变成氧化物对熄灭进展催化，的离子在反响过程中变成氧化物对熄灭进展催化，进一步降低熄灭内耗和反响活化能，从而到达提进一步降低熄灭内耗和反响活化能，从而到达提高煤熄灭热值的目的。高煤熄灭热值的目的。5001000150020002500300035004000波数波数/cm-1 印尼煤原样 印尼煤+0.1H198 印尼煤+0.2H198 印尼煤+0.3H198 煤样参与煤样参与HPCHPC后，红外光谱图如以下图所示，后，红外光谱图如以下图所示，从红外光谱谱图中可以看到，添加从红外光谱谱图中可以看到，添加HPCHPC后不改动后不改动煤炭原来有的构造，各特征峰位置在添加煤炭原来有的构造，各特征峰位置在添加HPCHPC后后根本没有蓝移和红移景象。根本没有蓝移和红移景象。v1.4 HPC1.4 HPC的特点的特点v 经实验测试和实践运用，经实验测试和实践运用，HPCHPC煤炭催化剂具煤炭催化剂具有如下特点：有如下特点：v 1 1、HPCHPC不含有对熄灭设备有损坏作用的硫不含有对熄灭设备有损坏作用的硫酸盐及钾、钠等有害元素，不影响熄灭设备的运转酸盐及钾、钠等有害元素，不影响熄灭设备的运转平安。平安。v 2 2、HPCHPC具有一定的抗结焦、固硫作用，炉具有一定的抗结焦、固硫作用，炉渣或煤灰中的含煤量减少。即能到达节煤效果，又渣或煤灰中的含煤量减少。即能到达节煤效果，又能降低熄灭煤炭带来的环境污染。同时，可以构成能降低熄灭煤炭带来的环境污染。同时，可以构成优质的粉煤灰副产品。优质的粉煤灰副产品。v 3 3、用户不需变开工艺或设备，运用过程方、用户不需变开工艺或设备，运用过程方便。便。v 4 4、HPCHPC适用于喷煤粉锅炉、链条炉、喷水适用于喷煤粉锅炉、链条炉、喷水煤浆锅炉及其它燃煤设备。不同煤种，包括褐煤、煤浆锅炉及其它燃煤设备。不同煤种，包括褐煤、无烟煤、烟煤、泥煤等均可运用。无烟煤、烟煤、泥煤等均可运用。v 5 5、HPCHPC为液体剂型，运用方便分散均匀，为液体剂型，运用方便分散均匀，且价钱廉价。且价钱廉价。v 6 6、HPCHPC备常规催化剂所具有的降低化学不备常规催化剂所具有的降低化学不完全熄灭和物理不完全熄灭作用，因此，对于熄灭完全熄灭和物理不完全熄灭作用，因此，对于熄灭效率偏低的设备和系统，综合节煤率远大于氧弹仪效率偏低的设备和系统，综合节煤率远大于氧弹仪测试的弹筒发热量数据。测试的弹筒发热量数据。vHPCHPC对锅炉用对锅炉用20#20#钢腐蚀性研讨报告钢腐蚀性研讨报告锅炉用20#钢成分分析成分CMnSi含量/%0.200.380.172.1实验方法实验方法1金相察看金相察看 将实验用将实验用20#钢按照钢按照GB/T13298-1991要求制备金相试样，并要求制备金相试样，并用偏光显微镜察看外表、显微组织。显微镜放大倍率为用偏光显微镜察看外表、显微组织。显微镜放大倍率为200。试样察看、拍照后，用试样察看、拍照后，用HPC浸泡试样浸泡试样HPC液体的浓度根据液体的浓度根据实践情况定为实践情况定为0.2wt%，并记录，并记录1d、3d、7d经浸泡后实验的显微组经浸泡后实验的显微组织变化情况。织变化情况。2外表腐蚀变化察看外表腐蚀变化察看 用实验用用实验用20#钢制备钢制备50mm50mm的试样，浸泡于的试样，浸泡于0.2wt%HPC溶液中，拍照记录试样经浸泡溶液中，拍照记录试样经浸泡7d后的外表变化腐蚀情况。后的外表变化腐蚀情况。2.2实验结果与分析实验结果与分析 1金相察看金相察看图1 未浸泡试样金相 图2 浸泡1d试样金相图3 浸泡3d试样金相图4 浸泡7d试样金相 对比察看浸对比察看浸泡前后试样的金泡前后试样的金相组织，试样金相组织，试样金相组织完好，未相组织完好，未见晶界腐蚀景象，见晶界腐蚀景象，HPCHPC未对试样呵斥未对试样呵斥腐蚀。腐蚀。2 2外表腐蚀变化察看外表腐蚀变化察看图1 未浸泡试样外表图2 0.2wt%HPC液浸泡7d试样外表 从图可以看出，试样在从图可以看出，试样在0.2wt%HPC0.2wt%HPC液浸泡液浸泡7d7d后，后，外表无蚀坑，溶液未腐蚀试样外表。外表无蚀坑，溶液未腐蚀试样外表。一、测试规范一、测试规范 GB/T 213-2019 煤的发热量测定方法煤的发热量测定方法 GB/T 211 煤中全水分的测定方法煤中全水分的测定方法 GB/T 212-2019 煤的工业分析方法煤的工业分析方法 GB/T 214-2019 煤中全硫的测定方法煤中全硫的测定方法 GB/T 483 煤炭分析实验方法普通规定煤炭分析实验方法普通规定测试用煤煤质分析测试用煤煤质分析项目MadAadVadFCad全硫空气干燥基高位发热量/MJkg-1含量/%3.535.023.038.51.021.33 参与HPC量为0.1%、0.15%、0.2%、0.25%质量分数后，测试结果列于下表。项目加入HPC/%空气干燥基低位发热量/MJkg-1变化量/%干燥基高位发热量/MJkg-1变化量/%0.0020.32-21.33-0.122.8212.323.8211.70.1523.0513.424.0512.60.222.5410.923.5410.40.2523.0213.224.0312.7 由于实践熄灭过程和氧弹测试过程中煤炭的熄灭过程有很大差别，实践熄灭过程中将可以获得更好的效果。经过对种煤炭测试的结果，HPC可以提高煤炭的枯燥基高位发热量513%。v实例一：混油燃煤锅炉实验实例一：混油燃煤锅炉实验v 在某厂在某厂130t/h锅炉上进展工业运锅炉上进展工业运用实验。用实验中所用的煤种，在锅用实验。用实验中所用的煤种，在锅炉运转工况一样下，按照炉运转工况一样下，按照HPC的最正的最正确配比参与煤中熄灭运转，与未加催确配比参与煤中熄灭运转，与未加催化剂熄灭的情况进展对比分析，以研化剂熄灭的情况进展对比分析，以研讨该系列催化剂的运用效果。讨该系列催化剂的运用效果。v 参与后锅炉运转效果如下：参与后锅炉运转效果如下：1不加不加HPC时，平均吨汽耗标煤时，平均吨汽耗标煤量为量为106.6kg煤煤/t汽，加汽，加HPC后运转后运转1个月，平均吨汽耗标煤量为个月，平均吨汽耗标煤量为85.7kg煤煤/t汽，节煤率为汽，节煤率为19.6，具有显著的，具有显著的经济效益；经济效益；2灭火次数减少灭火次数减少90，掉焦次数减少掉焦次数减少1/2，锅炉运转稳定性加，锅炉运转稳定性加强，炉膛结焦情况改善，月可节约稳强，炉膛结焦情况改善，月可节约稳燃油量为燃油量为3t。v实例二：链条炉锅炉实验实例二：链条炉锅炉实验v 在某厂在某厂20t/h链条炉锅炉上进展工业运链条炉锅炉上进展工业运用实验。用实验中所用的煤种，在锅炉运用实验。用实验中所用的煤种，在锅炉运转工况一样下，按照转工况一样下，按照HPC的最正确配比参的最正确配比参与煤中熄灭运转与煤中熄灭运转1天，与未加催化剂熄灭天，与未加催化剂熄灭的情况进展对比分析，以研讨该系列催化的情况进展对比分析，以研讨该系列催化剂的运用效果。剂的运用效果。v 运用后，在不降低链条传输速度的情运用后，在不降低链条传输速度的情况下，炉膛温度从况下，炉膛温度从750提高到提高到927，实，实践观测熄灭过程发现：煤炭加践观测熄灭过程发现：煤炭加HPC后，熄后，熄灭时间提早，火焰较之前亮堂，熄灭后的灭时间提早，火焰较之前亮堂，熄灭后的煤灰颜色明显变白，烟气颜色得到明显的煤灰颜色明显变白，烟气颜色得到明显的变浅，排除烟尘量减少。将链条传输速度变浅，排除烟尘量减少。将链条传输速度降低降低20后，炉膛温度缓慢降低到后，炉膛温度缓慢降低到670左右。实践分析节煤量约左右。实践分析节煤量约26.5。链条炉实验链条炉实验v实例三：水煤浆炉锅炉实验实例三：水煤浆炉锅炉实验v 在某陶瓷原料制备厂熄灭水煤浆烘干炉在某陶瓷原料制备厂熄灭水煤浆烘干炉上进展工业实验，按照上进展工业实验，按照HPC的最正确配比的最正确配比参与水煤浆中熄灭运转参与水煤浆中熄灭运转1天，与未加催化天，与未加催化剂熄灭的情况进展对比分析，以研讨该系剂熄灭的情况进展对比分析，以研讨该系列催化剂的运用效果。列催化剂的运用效果。v 将将HPC缓慢倒入水煤浆储罐，并搅拌缓慢倒入水煤浆储罐，并搅拌均匀后，在锅炉参数不变的情况下均匀后，在锅炉参数不变的情况下10min左右后，锅炉热空气出口处温度由左右后，锅炉热空气出口处温度由772升到升到829，实践观测发现：水煤浆加，实践观测发现：水煤浆加HPC煤炭熄灭催化剂后，火焰较之前亮堂，煤炭熄灭催化剂后，火焰较之前亮堂，熄灭后的煤灰颜色变白，烟气颜色变浅。熄灭后的煤灰颜色变白，烟气颜色变浅。将输浆泵转速由将输浆泵转速由800r/min调整到调整到680r/min后，锅炉热空气出口处温度降低到后，锅炉热空气出口处温度降低到780左右。实践分析节省水煤浆量为左右。实践分析节省水煤浆量为13.7。水煤浆炉实验水煤浆炉实验v实例四：水泥立窑实验实例四：水泥立窑实验v 在某立窑水泥厂进在某立窑水泥厂进展工业实验，按照展工业实验，按照HPC的最正确配比参与水煤的最正确配比参与水煤浆中熄灭运转浆中熄灭运转1天，与未天，与未加加HPC的情况进展对比的情况进展对比分析，以研讨该系列催分析，以研讨该系列催化剂的运用效果。化剂的运用效果。v 运转一周后，节煤运转一周后，节煤量到达量到达12%。v在广东省新美锐科技烤漆炉进展工业实验，按照HPC煤炭熄灭催化剂按照煤的0.2%的量参与混匀后，试烧效果阐明，参与高性能煤炭熄灭催化节煤剂后：v1、锅炉内煤炭熄灭性能得到很好的改善，火苗高度提高、接火速度快、温度维持时间长；v2、锅炉加煤时间由过去的每40分钟加一次煤，延伸到每50分钟加一次煤；v3、炉渣颜色变浅，渣内含碳量降低；v4、节煤率=加催化节煤剂后熄灭时间-未加催化节煤剂后熄灭时间/未加催化节煤剂后熄灭时间100%=50-40/40100%=25%。v 在某蜂窝煤厂进展型煤工业实验，按照HPC煤炭熄灭催化剂按照煤的0.2%的量参与混匀后，做成蜂窝煤。试烧效果阐明，可多加2030%的粘土，熄灭过程中根本上没有SO2的刺激性气味，接火性能提高，熄灭温度提高。v 目前，曾经在湖南、江西等地推行运用。已发表研讨成果已发表研讨成果1新型煤低本钱高性能环保熄灭催化剂新型煤低本钱高性能环保熄灭催化剂.干净干净煤技术煤技术.2019.22煤加催化剂后漫反射红外光谱与弹筒发热煤加催化剂后漫反射红外光谱与弹筒发热量变化关系量变化关系.煤化工煤化工.2019.3v 目前，国内节煤添加剂主要为在受热过程中可以放出氧气的物质，无法满足在先进的锅炉上运用比如电厂锅炉，其熄灭效率根本上均在90%以上，但该行业耗费的煤炭总量最大，因此推行高性能煤炭熄灭催化节煤剂具有重要的意义和市场价值。当前，可以经过国标检测处效果的节煤剂，据我们的研讨了解，只需我们的HPC可以实现，因此，HPC系列产品具有很好的市场价值。v HPC系列化学干涉煤炭熄灭催化节煤剂，可以稳定的到达节煤725%的效果，在多家公司运用获得了很好的效果。该系列高性能煤炭熄灭催化节煤剂用量为煤炭总量的0.10.3%，全国每年市场煤炭催化节煤剂潜在需求量为183549万吨只计算火力发电和建材行业耗费原煤,按此计算，其潜在市场价值可到每年百亿元以上。v链条炉、流化床等工艺：用喷雾方式，在煤的保链条炉、流化床等工艺：用喷雾方式，在煤的保送皮带上添加催化剂；送皮带上添加催化剂；v煤粉工艺：在煤入磨时滴入；煤粉工艺：在煤入磨时滴入；v水煤浆：磨制水煤浆时，分散剂参与之前先添加水煤浆：磨制水煤浆时，分散剂参与之前先添加HPC催化剂；催化剂；v焦炭：将焦炭：将HPC参与洗灰池，或在焦炭堆场喷雾渗参与洗灰池，或在焦炭堆场喷雾渗入；入；v水泥厂：在煤计量或保送设备上参与；水泥厂：在煤计量或保送设备上参与；v煤供应商预处置：煤供应商预处置：HPC与煤接触后，其催化效果与煤接触后，其催化效果将永久性保管，所以也适用于煤炭坑口预处置。将永久性保管，所以也适用于煤炭坑口预处置。此时需用锤式破碎机将煤破碎至此时需用锤式破碎机将煤破碎至10mm左右，左右，并同步喷雾添加并同步喷雾添加HPC。破碎时可调配低热值煤或。破碎时可调配低热值煤或煤矸石，在保证煤质的同时进一步提高效益。煤矸石，在保证煤质的同时进一步提高效益。1 1、降低硫氧化物、降低硫氧化物SOxSOx排放量排放量 由于燃煤中所含的硫在熄灭过程中会产生污染大气由于燃煤中所含的硫在熄灭过程中会产生污染大气环境的硫氧化物，环境的硫氧化物，HPCHPC以活性大的金属氧化物作为脱硫剂，以活性大的金属氧化物作为脱硫剂，经过化学反响可到达部分固硫、脱硫的目的。经过化学反响可到达部分固硫、脱硫的目的。2 2、减少氮氧化物、减少氮氧化物NOxNOx排量排量 氮氧化物为一氧化氮氮氧化物为一氧化氮NONO和二氧化氮和二氧化氮NO2NO2的的总称，烟气中总称，烟气中NONO占占9595左右，左右，HPCHPC以复原及吸收方式去除以复原及吸收方式去除氮氧化物。氮氧化物。3 3、一氧化碳及碳氢化物的减排、一氧化碳及碳氢化物的减排 HPC HPC以促进完全熄灭的方式，减少一氧化碳及碳氢以促进完全熄灭的方式，减少一氧化碳及碳氢化合物的排放量。化合物的排放量。4 4、烟气粉尘含量降低、烟气粉尘含量降低 参与参与HPCHPC可使炉内熄灭情况改善，煤炭的可燃成份可使炉内熄灭情况改善，煤炭的可燃成份充分熄灭，不冒黑烟，鼓风或引风机开得小，气流速度充分熄灭，不冒黑烟，鼓风或引风机开得小，气流速度小，带来的尘粒相应减少，使炉渣呈膨松状，尘粒不易小，带来的尘粒相应减少，使炉渣呈膨松状，尘粒不易扬散。扬散。煤种产地煤质工业分析/HPC煤炭催化剂加入量/氧弹仪测试弹筒发热量/kJkg-1弹筒发热量提高百分比/无烟煤萍乡Mad1.00023.560.00Aad26.720.0524.755.05Vad7.230.126.5012.48FCad65.050.1527.0914.980.226.9814.52京西Mad0.80022.700.00Aad23.810.0525.1010.57Vad4.520.126.7517.84FCad70.860.1526.5016.740.226.0014.54焦作1#Mad1.06023.140.00Aad22.670.0525.7811.41Vad4.540.126.1212.88FCad71.720.1527.1417.290.226.8516.03松木坪Mad2.09020.450.00Aad33.490.0522.9112.03Vad11.150.123.2113.50FCad53.270.1523.4114.470.223.1413.15乡宁Mad1.29027.140.00Aad9.050.0530.3511.83Vad14.620.130.5112.42FCad75.040.1530.8713.740.230.6713.01密县Mad2.38027.670.00Aad20.760.0530.5210.30Vad14.010.131.0012.03FCad62.850.1530.6410.730.230.6010.59烟煤富源Mad2.33025.840.00Aad20.980.0528.158.94Vad26.320.128.5610.53FCad50.370.1528.4510.100.228.359.71平顶山Mad2.98024.560.00Aad11.850.0526.789.04Vad26.710.126.989.85FCad58.460.1527.1510.550.227.1110.38灵武1Mad3.7025.150.00Aad7.690.0527.9611.17Vad20.350.128.5613.56FCad68.260.1528.7914.470.229.4517.10褐煤宝日希勒Mad3.89027.560.00Aad10.890.0531.2513.39Vad37.310.131.2013.21FCad47.910.1531.1513.030.231.0112.52小龙潭2Mad10.45025.190.00Aad10.890.0528.1211.63Vad41.910.128.5713.42FCad37.740.1528.7614.170.228.9114.77天祝Mad1.97024.740.00Aad8.980.0527.3410.51Vad47.710.128.1013.58FCad43.900.1527.7512.170.227.6811.88