燃煤催化技术.doc

燃煤纳米催化剂在SG-1025/17.5-M4010锅炉试验应用
安徽皖能电力运行检修有限企业 薛小超

摘 要: 本文介绍了燃煤纳米催化剂作用机理, 及在安徽华塑热电厂2×300MW机组锅炉试验情况, 具体介绍了在SG-1025/17.5-M4010锅炉上试验方法, , 经过经济分析表明该催化剂能够稳定锅炉燃烧, 达成了节煤, 提升热效率、 降低氮氧化物排放显著效果。还有效降低了SO2排放。
关键词: 燃煤纳米; 锅炉节能; 减排;
引言
中国是一个产煤大国, 同时也是一个用煤大国, 建国以来, 煤炭在中国一次能源消费组成中占75%左右, 估计到2050年这一百分比仍将高达50%以上。在一个较长时期内, 煤炭仍将是中国能源中最关键角色。建设资源节省型, 环境友好型社会是中国现阶段一项长久任务, 所以合理利用煤炭资源, 提升煤炭燃烧效率, 不仅含有较高经济效益, 同时也含有重大社会意义。研究对高效燃烧、 低负荷稳燃、 低污染、 预防结渣与高温腐蚀这五个方面问题都有益燃烧方法,含有十分关键意义。所以怎样提升资源利用率、 减轻环境污染, 除尽力改造燃烧装置及工艺参数外, 还需更有效燃煤催化产品。燃煤纳米催化剂, 是利用生产纳米粉体材料经验, 利用纳米技术开发出来一个全新产品; 是纳米材料成功应用到产品中典范, 是高新技术服务于传统产业又一大结果。该产品既节能又环境保护, 使用工艺方法简单, 节能、 环境保护效果优良。
1、 燃煤纳米催化剂基础概况:
燃煤纳米催化剂突破了以往燃煤催化助燃所使用手段, 利用纳米微粒量子尺寸效应、 小尺寸效应、 表面效应等特征, 利用纳米表面处理技术、 纳米分散技术、 纳米结构组装技术, 由纳米结构组合产生新效应。添加燃煤纳米催化剂煤炭, 在燃烧过程中, 因为多个纳米微粒量子尺寸效应、 表面效应等特征多个协同作用, 促进燃烧过程活化能降低、 大分子有机物裂解加速, 有效富集氧, 使其快速而又充足燃烧, 降低了废气排放量, 从而达成节煤、 提升热效率显著效果; 同时, 因为催化产生通道可使二氧化硫与灰分中RO、 R2O相在原位快速反应, 形成稳定硫酸盐而被固化, 有效降低了二氧化硫排放;因其着火点降低和用风量大幅度降低, 氮氧化物在燃烧过程中生成量也显著降低。
2、 机组概况
安徽华塑股份有限企业热电厂2×300MW机组锅炉采取上海锅炉厂生产型号为SG-1025/17.5-M4010锅炉, 此锅炉效率设计为93%, 空气过剩系数1.25, 烟气氧量3.5%, 锅炉额定蒸发量946.5t/h, 锅炉额定蒸发压力17.4MPa, 排烟温度125℃, 锅炉原煤耗量125t/h, 尾排风量209120m3/h, 原烟气二氧化硫浓度818mg/Nm3, 排放烟气二氧化硫浓度19mg/Nm3, 原烟气氮氧化物浓度350mg/Nm3, 排放烟气氮氧化物浓度114mg/Nm3。
3、 原燃材料现实状况
燃料采取淮北矿业集团烟煤, 原煤工业分析以下: ① 全水分: 6.62﹪② 挥发分: 25.74﹪ ③ 灰分: 2.61﹪ ④ 硫分: 0.31﹪⑤ 低位发烧量: 5204 KCal/kg
原煤在铁路码头堆场经过链斗取料机取料后, 由输送皮带经计量进入煤磨磨头原煤仓, 输送带宽度1200mm, 煤层厚度150mm, 输送煤量800t/h, 煤磨规格ZGM80—Ⅱ, 煤粉细度(R90)≤25%。

5、 试用条件
为能较正确地考察燃煤纳米催化剂对试验锅炉节煤及SO2、 NOX减排效果, 参与试验双方均应尽可能地使试验在下列技术条件下进行。
稳定生产周期: 即要求试验期间锅炉运行负荷应相对稳定。
双方确定排污量。双方在锅炉运行期间确定好排污量, 基础做到在相同工况下排污量相同。
确定主给水温度。添加燃煤纳米催化剂前后, 主给水温度应基础一致, 温差控制在±5℃范围内。
确定母管压力。添加燃煤纳米催化剂前后, 母管压力要做到基础相同, 压力平均值控制在在±0.1MPa范围内。
确定主蒸汽温度。添加燃煤纳米催化剂前后, 主蒸汽温度控制在±2℃范围内。
关键计量设备校对。事故放水阀、 主蒸汽流量计、 煤计量设备、 母管压力表、 进水温度计、 蒸汽温度计等等相关影响试验二次表校对确定后, 双方不再调整。
稳定锅炉运行工况: 即要求试验期间锅炉负荷, 入炉煤煤质、 细度等尽可能地一致。
必需数据采集与统计: 每隔一小时统计锅炉运行参数, 包含每班入炉煤量、 产汽量、 发电量、 过热蒸汽平均压力与平均温度、 锅炉进水平均压力与平均温度、 燃煤纳米催化剂耗量。并注意观察统计天天锅炉平均炉温炉渣及飞灰排放量、 排烟温度。统计锅炉用风量、 过剩空气系数等等。
必需样品采集、 制样与分析检测: 包含入炉煤采集、 制样与分析检测和烟气SO2、 NOX浓度检测。
6、 设备改造
安徽华塑股份有限企业热电厂, 原煤进场后堆放于原煤大棚, 使用时, 用斗轮给料机经原煤输送带, 经输煤皮带送入原煤仓, 经中速磨粉磨后, 进入煤粉仓备用安装专用喷洒装置。喷洒设备不需要对原生产设备进行任何改造, 只需要在2#输煤皮带机架上安装支撑架, 将其简便地扣在原煤输送带上方, 能自如地调整宽度、 高度、 喷射角度和喷射量。在喷洒催化剂前方再安装相同支撑架, 在支撑架横杆中部安装行程开关, 当皮带上有原煤经过时煤层会将行程开关提起, 此时电路自动接通, 喷洒设备就会自动地对皮带上原煤按设定流量喷洒燃煤纳米催化剂。以下图:

(1) 燃煤纳米催化剂桶为添加方便, 应提前摆放在适宜位置, 检验管路是否连接正确, 管路是否泄漏。
(2) 开启输煤皮带, 在喷头处皮带有煤经过时, 开启泵电源并统计时间, 观察喷嘴雾化情况。行车停止输煤时, 关闭泵电源并统计时间。
(3) 每次添加期间定时沿管路巡查, 观察是否有管路泄漏等突发情况发生并立刻维修处理。根据理论计算催化剂用量并参考上煤量, 控制调整催化剂添加百分比。
注意事项
(1) 日常操作区周围要保持清洁, 不要让灰尘落入催化剂桶中, 污染催化剂; 应避免接触强氧化剂。
(2) 在全部操作中请穿戴好必需劳保用具并配置对应工具。
(3) 对于计量泵问题请仔细研究安装、 操作和维护手册; 调整流量时, 应谨慎、 缓慢旋转阀门, 调整阀门至所需输出。
(4) 催化剂不慎进入眼中, 用大量清水冲洗; 不慎接触到皮肤, 可用水冲洗, 不慎误食催化剂, 应立刻吐出, 用大量水清洗口腔, 食道和胃, 并立刻送医院处理。
7、 试验要求
此次试用时间约为15天, 其中, 7天为空白期, 1天为过渡期, 7天为试用期, 分别计算出空白期和试用期吨蒸汽原煤用量, 再换算成吨蒸汽标煤用量, 空白期和试用期对比计算出节煤率; 试用15天期间, 要求锅炉运转尽可能在某个稳定负荷下连续、 稳定运行, 运转率在95%以上。
锅炉用煤要求
此次试用期期间, 为了确保节能降污含有可比性, 提议原煤在煤质上较小波动, 尽可能采购统一矿区原煤。
操作方法
配有燃煤纳米催化剂煤粉因其含有功效, 会使煤粉燃烧速度愈加快, 燃烬率更高, 需要空气量会大幅度降低, 电厂锅炉值班员在确保锅炉安全运行条件下, 尽可能降低引风机风量, 减低炉膛最高温度, 适时调整各技术参数, 确保燃煤纳米催化剂功效完全表现。
8、 数据采集标准及方法
安徽华塑股份有限企业热电厂燃煤纳米催化剂工业使试用过程中, 每班用煤量、 每班产蒸汽量及其它参数由安徽华塑股份有限企业热电厂中控室提供, 均为中控室中计算机实时统计数据, 煤质数据由安徽华塑股份有限企业热电厂化验室提供。
对燃煤纳米催化剂使用效果有重大影响数据统计, 其中: 煤粉计量, 采取原煤皮带电子秤实时统计数据为准; 蒸汽量采取中控室统计数据为准; 发电量采取中控室统计数据为准; 包含到电子秤显示数据统计, 要求电子称校准或计算出电子秤误差系数, 以尽可能消除误差, 从而确保采集数据真实、 正确。
每隔一小时统计锅炉运行参数, 包含每班入炉煤量、 生产蒸汽量、 发电量、 燃煤纳米催化剂耗量; 并注意观察统计天天锅炉蒸汽温度压力, 废气中二氧化硫、 氮氧化物浓度等等。
入炉煤采集、 制样与分析检测;
以上条件适适用于对比期和试验期, 超出此范围不予采纳其数据作为计算节煤率依据。
试用前, 对原煤电子秤进行标定并密封。
9、 节能性能评价
节煤率计算方法
蒸汽量以中控室统计数据为准。用煤量原煤皮带电子秤计量为准。原煤皮带电子秤在空白期开始前, 双方开始标定, 确保整个试验稳定、 科学、 公正, 并把原煤仓、 煤粉仓剩下情况进行测量作好统计。
节煤率=【空白期吨蒸汽耗煤(标煤)量 — 试用期吨蒸汽耗煤(标煤)量】/ 空白期吨蒸汽耗煤(标煤)量 * 100%
节电率计算方法
以引风机电流下降为标准, 乘以电压和运行时间。节电总量=I*U*t
10、 脱硝性能评价
脱硝效率效果对比使用前后实际测量效果为准。利用脱硝检测设备进行标定, 采集数据, 计算脱硝率。
NOx减排率=
对比期烟气中NOx浓度—试验期烟气中NOx浓度 ×100 %
对比期烟气中NOx浓度
11、 脱硫性能评价
脱硫效率效果对比使用前后实际测量效果为准。甲乙双方共同对甲方脱硫检测设备进行标定, 甲乙双方共同采集数据, 计算脱硫率。
SO2减排率=
对比期烟气中SO2浓度—试验期烟气中SO2浓度 ×100 %
对比期烟气中NOx浓度
12、 经济效益预估
预期效果
针对安徽华塑股份有限企业热电厂现实状况我们能够估计, 燃煤纳米催化剂在节能减排以及防锅炉结焦方面都能发挥出很好效果。原煤节煤率预期达成 3%以上, 减排预期可降低二氧化硫排放 30 %左右, 降低NOX排放 30 %左右, 可显著缓解锅炉结焦现实状况。
13.改造后经济效益分析
经济效益可分节煤、 节电、 减排三项考虑预估。
节煤按吨标煤售价 900 元; 吨实物煤售价 600 元计算;
节电按风机电流下降时计数值计算出吨煤节电率计算; 电价按0.50元/kWh计算;
节煤: 标煤节煤率预期达成3%以上, 按吨标煤900元计, 可节省煤价27元, 吨煤下降27元。
节电: 节电可分为风机电流节电、 节省节煤用电和台时产量提升节电两部分来预估（电费按0.6元/kWh计）:
添加燃煤纳米催化剂后用风量降低, 风机转速下降10%, 电流下降4A, 10KV电压, 原煤成本下降0.63元/吨原煤。
锅炉节煤率为3%, 那么, 3%煤粉制备电耗可省去, 吨煤粉制备用电30Kwh,吨煤粉电耗24元, 节省3%, 原煤成本下降0.45元/吨原煤。
添加燃煤纳米催化剂后, 因为蒸汽台时产量提升, 吨蒸汽维修费用、 人职员资、 办公费用、 财务费用等综合经济指标肯定都对应下降。
脱硫
安徽华塑股份有限企业热电厂用煤硫含量在0.31%, 根据常规脱硫方法, 吨煤脱硫费用约在60元, 添加燃煤纳米催化剂后, 脱硫率达成30%, 即可节省脱硫费用20%（原有脱硫设施运行）, 原煤成本下降12元/吨原煤。
脱硝
安徽华塑股份有限企业热电厂已经建设低氮燃烧和SCR脱硝工艺, 燃煤纳米催化剂使用后, 脱硝率30% , 能够少用还原剂, 或者停运SCR脱硝工艺（视环境保护要求）, 现在脱硝成本为0.012元/kwh, 发电用煤为300g/kwh, 吨煤脱硝费用为40元/吨煤, 原煤成本下降12元/吨原煤。
综上述, 燃煤纳米催化剂在安徽华塑热电厂2#生产线上使用吨煤可节省52.08元, 可取得很好节能减排效益。