化学干预煤炭高性能燃烧催化剂介绍课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,化学干预煤炭高性能燃烧催化剂（,HPC,）介绍,化学干预煤炭高性能燃烧催化剂（HPC）介绍,1,概述,HPC,是华南理工大学创新研制的新型化学干预煤炭燃烧催化剂，通过消除点燃过程中煤的内耗和不完全燃烧热损失，,提高煤炭弹筒发热量约,5%,15%,，且降低物理不完全燃烧和化学不完全燃烧，用户煤耗相应降低,10,20,。另外，用于水泥厂时，,HPC,兼有完整的矿化作用，将降低最低共熔点、促进,A,矿发育。,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，不改变煤炭的坩锅粘结等特性。,用户不需更换或变动任何设备。,概述 HPC是华南理工大学创新研制的新型化学干,2,一,.HPC,作用原理、方式和特点,1.1,化学干预煤炭催化燃烧,在煤中加入少量的化学添加剂可以改变煤的燃烧性能，这就是煤的,化学干预煤炭催化燃烧技术,。,随着燃烧技术的提高，煤在燃烧器中的物理不完全燃烧已经很少，常规的靠提高燃烧效率的办法来节能无法取得好的效果。,煤在燃烧过程中，借助催化剂的催化作用，可提高分子活度、降低着火温度、提高燃烧速度、加速内能的释放，缩短煤在炉膛里的燃尽时间，既可提高煤的燃烧强度和炉膛温度，改善煤的燃烧性能，又可较大幅度降低空气过剩系数，降低废气排放量，达到节煤、减少环境污染的目的。,一.HPC作用原理、方式和特点1.1 化学干预煤炭催化燃烧,3,1.2HPC,作用机理是,煤炭在燃烧过程中，煤炭本身燃烧所消耗的活化能占煤炭总能量的,20,40,，根据燃烧的作用机理，通过引入催化剂可以降低燃烧过程的活化能，从而,达到降低燃烧内耗、增加显热发热量和从根本上节能的目的,。同时，由于着火点的降低，煤炭在锅炉中的燃烧时间增长，物理不完全燃烧损耗小，因此可以降低煤灰中的含炭量和烟气中的,CO,含量，从而起到很好的综合效果。,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,。,那么实际燃烧过程中可以多释放出的显热发热量为：,Q=Q1-Q2,1.2HPC作用机理是 如右图所示，未加催化剂前,4,热分析,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/,M,ad,A,ad,V,ad,FC,ad,C,H,N,S,O,3.50,29.46,12.22,29.82,44.42,3.35,1.23,1.0,13.81,从图可以看出加入,HPC,后，煤炭的着火点、燃尽温度均减低，燃尽率提高；并且，燃烧温度区间缩短。表明煤炭加入,HPC,后煤燃烧的反应速度加快，燃烧放热集中。,根据,TG,分析结果，计算可以得到煤炭在未加,HPC,前的燃烧活化能为,166KJ/mol,，而,添加,HPC,后燃烧活化能为,141KJ/mol,，其活化能降低达到,25KJ/mol,。因此，加入,HPC,后可以提高煤炭的显热量，达到很好的节能效果。,热分析图1 鸡西煤加催化节煤剂前、后TG和DTG曲线鸡西煤煤,5,1.3 HPC,煤炭催化剂对煤样的作用方式,催化剂中的离子与煤结构中的表面基团反应形成了新的基团，但并未破坏原有的煤中,C,、,C,，,C,、,H,化学键，外加基团的影响导致反应过程中反应所需要的活化能将降低，同时由于加入的离子在反应过程中变成氧化物对燃烧进行催化，进一步降低燃烧内耗和反应活化能，从而达到提高煤燃烧热值的目的。,1.3 HPC煤炭催化剂对煤样的作用方式,6,煤样加入,HPC,后，红外光谱图如下图所示，从红外光谱谱图中可以看到，添加,HPC,后不改变煤炭原来有的结构，各特征峰位置在添加,HPC,后基本没有蓝移和红移现象。,煤样加入HPC后，红外光谱图如下图所示，从红外光谱谱图,7,1.4 HPC,的特点,经实验测试和实际应用，,HPC,煤炭催化剂具有如下特点：,1,）、,HPC,不含有对燃烧设备有损坏作用的硫酸盐及钾、钠等有害元素，不影响燃烧设备的运行安全。,2,）、,HPC,具有一定的抗结焦、固硫作用，炉渣或煤灰中的含煤量减少。即能达到节煤效果，又能降低燃烧煤炭带来的环境污染。同时，可以形成优质的粉煤灰副产品。,3,）、用户不需变动工艺或设备，使用过程方便。,4,）、,HPC,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、无烟煤、烟煤、泥煤等均可使用。,5,）、,HPC,为液体剂型，使用方便分散均匀，且价格便宜。,6,）、,HPC,备常规催化剂所具有的降低化学不完全燃烧和物理不完全燃烧作用，因此，对于燃烧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。,1.4 HPC的特点,8,二、,HPC,对锅炉腐蚀性检测,HPC,对锅炉用,20,#,钢腐蚀性研究报告,锅炉用,20,#,钢成分分析,成分,C,Mn,Si,含量,/%,0.20,0.38,0.17,2.1,实验方法,（,1,）金相观察,将实验用,20,#,钢按照,GB/T13298-1991,要求制备金相试样，并用偏光显微镜观察表面、显微组织。显微镜放大倍率为,200,。,试样观察、拍照后，用,HPC,浸泡试样（,HPC,液体的浓度根据实际情况定为,0.2wt%,），并记录,1d,、,3d,、,7d,经浸泡后实验的显微组织变化情况。,（,2,）表面腐蚀变化观察,用实验用,20,#,钢制备,50mm50mm,的试样，浸泡于,0.2wt%HPC,溶液中，拍照记录试样经浸泡,7d,后的表面变化腐蚀情况。,二、HPC对锅炉腐蚀性检测HPC对锅炉用20#钢腐蚀性研究报,9,2.2,实验结果与分析,（,1,）金相观察,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,对比观察浸泡前后试样的金相组织，试样金相组织完整，未见晶界腐蚀现象，,HPC,未对试样造成腐蚀。,2.2实验结果与分析（1）金相观察图1 未浸泡试样金相,10,（,2,）表面腐蚀变化观察,图,1,未浸泡试样表面,图,2 0.2wt%HPC,液浸泡,7d,试样表面,从图可以看出，试样在,0.2wt%HPC,液浸泡,7d,后，,表面无蚀坑，溶液未腐蚀试样表面。,（2）表面腐蚀变化观察图1 未浸泡试样表面图2 0.2wt,11,三、氧弹法热量测试,一、测试标准,GB/T 213-2019,煤的发热量测定方法,GB/T 211,煤中全水分的测定方法,GB/T 212-2019,煤的工业分析方法,GB/T 214-2019,煤中全硫的测定方法,GB/T 483,煤炭分析试验方法一般规定,测试用煤煤质分析,项目,M,ad,A,ad,V,ad,FC,ad,全硫,空气干燥基高位发热量,/MJkg,-1,含量,/%,3.5,35.0,23.0,38.5,1.0,21.33,三、氧弹法热量测试一、测试标准测试用煤煤质分析项目MadAa,12,加入,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,/%,0.00,20.32,-,21.33,-,0.1,22.82,12.3,23.82,11.7,0.15,23.05,13.4,24.05,12.6,0.2,22.54,10.9,23.54,10.4,0.25,23.02,13.2,24.03,12.7,由于实际燃烧过程和氧弹测试过程中煤炭的燃烧过程有很大差异，实际燃烧过程中将能够取得更好的效果。通过对种煤炭测试的结果，,HPC,能够提高煤炭的干燥基高位发热量,513%,。,加入HPC量为0.1%、0.15%、0.2%、0.,13,SGS对比测试结果,SGS对比测试结果,14,四、实际应用,实例一：混油燃煤锅炉实验,在某厂,130t/h,锅炉上进行工业应用试验。用实验中所用的煤种，在锅炉运行工况相同下，按照,HPC,的最佳配比加入煤中燃烧运行，与未加催化剂燃烧的情况进行对比分析，以研究该系列催化剂的应用效果。,加入后锅炉运行效果如下：（,1,）不加,HPC,时，平均吨汽耗标煤量为,106.6kg,煤,/t,汽，加,HPC,后运行,1,个月，平均吨汽耗标煤量为,85.7kg,煤,/t,汽，节煤率为,19.6,，具有显著的经济效益；（,2,）灭火次数减少,90,，掉焦次数减少,1/2,，锅炉运行稳定性增强，炉膛结焦状况改善，月可节约稳燃油量为,3t,。,四、实际应用实例一：混油燃煤锅炉实验,15,实例二：链条炉锅炉实验,在某厂,20t/h,链条炉锅炉上进行工业应用试验。用实验中所用的煤种，在锅炉运行工况相同下，按照,HPC,的最佳配比加入煤中燃烧运行,1,天，与未加催化剂燃烧的情况进行对比分析，以研究该系列催化剂的应用效果。,使用后，在不降低链条传输速度的情况下，炉膛温度从,750,提高到,927,，实际观测燃烧过程发现：煤炭加,HPC,后，燃烧时间提前，火焰较之前明亮，燃烧后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。将链条传输速度降低,20,后，炉膛温度缓慢降低到,670,左右。实际分析节煤量约,26.5,。,实例二：链条炉锅炉实验,16,链条炉实验,链条炉实验,17,实例三：水煤浆炉锅炉实验,在某陶瓷原料制备厂燃烧水煤浆烘干炉上进行工业实验，按照,HPC,的最佳配比加入水煤浆中燃烧运行,1,天，与未加催化剂燃烧的情况进行对比分析，以研究该系列催化剂的应用效果。,将,HPC,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,10min,左右后，锅炉热空气出口处温度由,772,升到,829,，实际观测发现：水煤浆加,HPC,煤炭燃烧催化剂后，火焰较之前明亮，燃烧后的煤灰颜色变白，烟气颜色变浅。将输浆泵转速由,800r/min,调整到,680r/min,后，锅炉热空气出口处温度降低到,780,左右。实际分析节省水煤浆量为,13.7,。,实例三：水煤浆炉锅炉实验,18,水煤浆炉实验,水煤浆炉实验,19,实例四：水泥立窑实验,在某立窑水泥厂进行工业实验，按照,HPC,的最佳配比加入水煤浆中燃烧运行,1,天，与未加,HPC,的情况进行对比分析，以研究该系列催化剂的应用效果。,运行一周后，节煤量达到,12%,。,实例四：水泥立窑实验,20,实例五 烤漆炉试验,在广东省新美锐科技有限公司烤漆炉进行工业实验，按照,HPC,煤炭燃烧催化剂按照煤的,0.2%,的量加入混匀后，试烧效果表明，,加入高性能煤炭燃烧催化节煤剂后：,1,、锅炉内煤炭燃烧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；,2,、锅炉加煤时间由过去的每,40,分钟加一次煤，延长到每,50,分钟加一次煤；,3,、炉渣颜色变浅，渣内含碳量降低；,4,、节煤率,=,（加催化节煤剂后燃烧时间,-,未加催化节煤剂后燃烧时间）,/,未加催化节煤剂后燃烧时间,100%=,（,50-40,）,/40100%=25%,。,实例五 烤漆炉试验在广东省新美锐科技有限公司烤漆炉进行工业实,21,化学干预煤炭高性能燃烧催化剂介绍课件,22,实例六型煤试验,在某蜂窝煤厂进行型煤工业实验，按照,HPC,煤炭燃烧催化剂按照煤的,0.2%,的量加入混匀后，做成蜂窝煤。试烧效果表明，可多加,2030%,的粘土，燃烧过程中基本上没有,SO,2,的刺激性气味，接火性能提高，燃烧温度提高。,目前，已经在湖南、江西等地推广应用。,实例六型煤试验 在某蜂窝煤厂进行型煤工业实验，按,23,五、研究成果、专利与奖励,已发表研究成果,1,新型煤低成本高性能环保燃烧催化剂,.,洁净煤技术,.2019.2,2,煤加催化剂后漫反射红外光谱与弹筒发热量变化关系,.,煤化工,.2019.3,获得奖励,中华环保基金会,“,绿动未来,2019”,最佳创意奖,五、研究成果、专利