鍋爐燃煤助燃劑

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河北岳洋化工YY-409燃煤助燃劑在電力、石化、水泥等企業(yè)里起到了節(jié)能減排的重要作用。這里介紹了國內(nèi)外燃煤助燃劑的研究和應(yīng)用成果，并提出了國內(nèi)在燃煤助燃劑研究方面存在的問題和今后燃煤助燃劑的發(fā)展趨勢。

1.燃煤助燃劑簡介

一、世界上煤炭資源有限，而且儲存量在不斷的減少，可是社會發(fā)展對煤炭的需求日益增長，煤炭價格也不斷上升。

這樣一方面需要節(jié)煤，另一方面要求采取措施提高煤炭的利用效率。因此如何通過提高煤炭的燃燒效率進而提高設(shè)備熱效率以達到節(jié)約能源的目的引起了眾多關(guān)注， 其中煤炭助燃劑這一塊就是研究的熱點。通過在煤中加入少量助燃添加劑促進煤的完全燃燒，既可減少不完全燃燒的熱損失，又可減少煙塵的排放。從節(jié)能和環(huán)保的角度而言，都具有十分重要的現(xiàn)實意義。本文對燃煤助燃劑的原理進行了解釋，總結(jié)了國內(nèi)外燃煤助燃劑的研究和應(yīng)用成果，為進一步開發(fā)新型的高效燃煤助燃劑提供一定的指導(dǎo)作用。

2.燃煤助燃劑用途

燃煤助燃劑的作用：促使煤炭充分燃燒，起到助燃、增能、節(jié)煤的作用。燃煤助燃劑中含有提供氧源的氧化劑，可以在高溫條件下分解出氧氣促使煤炭充分燃燒。另外不含腐蝕性物質(zhì)的催化劑，能有效降低氧的離解能和碳燃燒時所需的活化能，強化煤炭的燃燒，起到強烈助燃、增能、節(jié)煤作用。

燃煤助燃劑特點

減少有害氣體的排放，保護環(huán)境

燃煤助燃劑中的堿性氧化物與受熱面上的煙垢和煙氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使煙垢和煙氣中的硫化物生成硫酸鹽，隨爐渣一起排出爐外，減少二氧化硫、二氧化氮等有害氣體的排放，有利于保護環(huán)境。降低企業(yè)成本，帶來巨大經(jīng)濟效益高效的助燃劑制作成本低、效果明顯，使用時僅需添加燃煤重量的百分之一到百分之二。采用中國專利CN1757702A 所述的燃煤助燃劑，實驗結(jié)果證明用于鍋爐可節(jié)煤15-22%，如原煤每天20噸的鍋爐，加入該助燃劑1.5%后，每天可以節(jié)約煤炭3.8噸。

燃煤助燃劑原理

關(guān)于燃煤助燃劑的作用機理主要有兩個：一個是氧傳遞理論；另外一個是電子轉(zhuǎn)移理論。氧傳遞理論認為：加熱條件下助燃劑中的金屬類添加劑首先被還原成金屬，然后金屬吸附氧氣，使金屬氧化為氧化物，緊接著碳直接還原金屬氧化物，這樣金屬一直處于氧化還原循環(huán)中，在金屬和氧化物兩種狀態(tài)中來回轉(zhuǎn)換，氧原子不斷從金屬向碳原子傳遞，加快氧氣擴散的速度，使燃燒更易進行。電子轉(zhuǎn)移理論認為：助燃劑中的金屬離子能夠被活化，從而使自身的電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，成為電子給予體，金屬離子形成空穴，而碳表面的電子結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化，這種電荷的遷移將加快某些反應(yīng)，從而提高整個反應(yīng)的速度，使碳燃燒更完全。

燃煤固硫機理為：煤燃燒過程中產(chǎn)生的SO2或SO3，在固硫劑內(nèi)外表面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成MeSO4而實現(xiàn)固硫效果。在鈣基固硫劑中加入碳酸鈉、氧化鐵、碳酸鎂等添加劑對固硫反應(yīng)有一定的促進作用。鈣基固硫劑經(jīng)脂肪酸調(diào)制后，其物理性能會發(fā)生變化，如比表面積增加，顆粒內(nèi)部孔隙率增加，孔隙的分布也發(fā)生了變化，使其脫硫率也有所增加。能改善固硫劑微觀結(jié)構(gòu)的助劑也有很大的發(fā)展，這些助劑主要是堿金屬化合物和有機溶劑如碳酸鈉（鉀），氯化鈉（鉀），氯化鐵，磺化木質(zhì)素，乙醇等。固硫添加劑是一種新型的環(huán)保產(chǎn)品，隨著大氣環(huán)境保護工作力度的不斷加大和對于SO2 排放的進一步嚴格控制，此類產(chǎn)品已逐步為人們所重視。由于固硫劑在煤中添使用后既可以減少S02的排放，又可改善鍋爐燃燒狀況，為企業(yè)減少了SO2排污費的交納，增加了經(jīng)濟效益。

燃煤助燃劑結(jié)構(gòu)

燃煤助燃劑的組成包括膨松劑、氧化劑、催化劑、脫硫劑或固硫劑、消煙劑、水以及其他有機助劑。

1、膨松劑

膨松劑在爐膛高溫區(qū)會受熱爆裂，攪動煤層中的氣流，促使碳粒表面的灰燼或燃燒產(chǎn)物CO脫離，使之充分燃燒。所用的膨松劑主要指的是工業(yè)食鹽氯化鈉。

2、氧化劑

氧化劑有助于提供燃燒在預(yù)熱段、燃燒段和燃燒盡段所必須的活性氧，促使煤在燃燒過程中釋放可燃的揮發(fā)份和碳粒的燃燒。常用的氧化劑有高錳酸鉀，氯酸鉀，高氯酸鉀等。高錳酸鉀可以在200-240℃溫區(qū)分解出氧氣；氯酸鉀可以在300-350℃溫區(qū)分解放出氧氣；高氯酸鉀可以在400℃以上分解出氧氣；這些分解出的氧氣為煤炭燃燒提供了必要的氧源。另外，硝酸鹽類如硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸鈰、硝酸鋇等固體硝酸鹽加熱時能分解放出氧氣，其中最活潑的金屬的硝酸鹽僅放出一部分氧氣而變成亞硝酸鹽，其余大部分金屬的硝酸鹽，分解為金屬的氧化物、氧氣和二氧化氮。硝酸鹽在高溫時也是強氧化劑。

3、催化劑

有二氧化錳、氧化鎂、三氧化二鋁、四氧化三鐵、三氧化二鐵、氯化鐵、稀土元 素、碳酸鈉、鋁土等。其中氧化鋁可以高溫條件下抑制CaSO4的分解，同時可以形成高熱穩(wěn)定的CaSO4、CaO和Al2O3的復(fù)鹽，而且此產(chǎn)物覆蓋或包裹CaSO4晶體表面，抑制CaSO4的分解。金屬氧化物則是在氧傳遞過程中起著至關(guān)重要的作用。含鐵化合物通過降低煤燃燒的著火溫度與反應(yīng)活化能來改善煤的燃燒特性。其作用效果隨添加量的增大而增強。其中，FeCl3 能夠提高煤燃燒過程中揮發(fā)分與降低煤焦的著火溫度，提高低溫燃燒過程的燃燒速率，使煤的著火與燃燒更加容易，并且隨著添加量的提高，對煤燃燒特性的改善作用也不斷提高；FeCI2對煤燃燒的催化作用與FeCI3相似，但改善的效果相對較??；Fe2O3對煤的燃燒過程影響不大。但Fe2O3對550℃左右的煤燃燒具有助燃作用。燃煤中添加MnO2：可以改善煤粉燃燒性能， 試驗結(jié)果表明，添加2%～5%的MnO2可使無煙煤和煙煤燃燒率分別提高14%～18%和3%～8%，且富氧與添加MnO2并用可進一步提高助燃效果。其助燃機理在于熱分解放出的活性氧加快了著火初期的火焰?zhèn)鞑ニ俣?，進而提高了煤粉燃燒率。

4、脫硫劑或固硫劑

固硫劑種類很多，常用的有鈣基固硫劑，鋇基固硫劑，鎂基固硫劑，納米材料固硫劑，有時也選用電石渣、造紙廢液、硼泥、赤泥、鹽泥等工業(yè)廢料和石灰石、白云石等天然礦物。鈣基固硫劑有CaCO3、CaO、Ca(OH)2三種固硫劑，Ca(OH)2固硫效果最好，其次是CaCO3、CaO。在純的CaCO3中添加氧化鐵可以在固硫反應(yīng)中起促進作用，降低反應(yīng)活化，使反應(yīng)更易進行，而且氧化鐵的加入，可以使CaSO4的分解溫度有一定的提高，加快CaSO3的氧化反應(yīng)。簡單的機械混合方式加人CaCO3、Fe2O3、CaO等對煤燃燒的助燃作用較弱。有的甚至有抑制作用，而浸漬加入CaCO3或Ca(OH)2(石灰乳)及分別與少量CaCl2、Fe(NO3)3、FeSO4的混合鹽和浸漬Fe(NO3)3、FeSO4對煙煤、無煙煤均有較明顯的助燃作用。

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