燃煤納米催化劑在SG-1025/17.5-M4010鍋爐試驗應用安徽皖能電力運行檢修有限企業薛小超摘要:本文介紹了燃煤納米催化劑作用機理,及在安徽華塑熱電廠2×300MW機組鍋爐試驗情況,具體介紹了在SG-1025/17.5-M4010鍋爐上試驗方法,,經過經濟分析表明該催化劑能夠穩定鍋爐燃燒,達成了節煤,提升熱效率、降低氮氧化物排放顯著效果。還有效降低了SO2排放。關鍵詞:燃煤納米;鍋爐節能;減排;引言中國是一個產煤大國,同時也是一個用煤大國,建國以來,煤炭在中國一次能源消費組成中占75%左右,估計到2050年這一百分比仍將高達50%以上。在一個較長時期內,煤炭仍將是中國能源中最關鍵角色。建設資源節省型,環境友好型社會是中國現階段一項長久任務,所以合理利用煤炭資源,提升煤炭燃燒效率,不僅含有較高經濟效益,同時也含有重大社會意義。研究對高效燃燒、低負荷穩燃、低污染、預防結渣與高溫腐蝕這五個方面問題都有益燃燒方法,含有十分關鍵意義。所以怎樣提升資源利用率、減輕環境污染,除盡力改造燃燒裝置及工藝參數外,還需更有效燃煤催化產品。燃煤納米催化劑,是利用生產納米粉體材料經驗,利用納米技術開發出來一個全新產品;是納米材料成功應用到產品中典范,是高新技術服務于傳統產業又一大結果。該產品既節能又環境保護,使用工藝方法簡單,節能、環境保護效果優良。1、燃煤納米催化劑基礎概況:燃煤納米催化劑突破了以往燃煤催化助燃所使用手段,利用納米微粒量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應等特征,利用納米表面處理技術、納米分散技術、納米結構組裝技術,由納米結構組合產生新效應。添加燃煤納米催化劑煤炭,在燃燒過程中,因為多個納米微粒量子尺寸效應、表面效應等特征多個協同作用,促進燃燒過程活化能降低、大分子有機物裂解加速,有效富集氧,使其快速而又充足燃燒,降低了廢氣排放量,從而達成節煤、提升熱效率顯著效果;同時,因為催化產生通道可使二氧化硫與灰分中RO、R2O相在原位快速反應,形成穩定硫酸鹽而被固化,有效降低了二氧化硫排放;因其著火點降低和用風量大幅度降低,氮氧化物在燃燒過程中生成量也顯著降低。2、機組概況安徽華塑股份有限企業熱電廠2×300MW機組鍋爐采取上海鍋爐廠生產型號為SG-1025/17.5-M4010鍋爐,此鍋爐效率設計為93%,空氣過剩系數1.25,煙氣氧量3.5%,鍋爐額定蒸發量946.5t/h,鍋爐額定蒸發壓力17.4MPa,排煙溫度125℃,鍋爐原煤耗量125t/h,尾排風量3、原燃材料現實狀況燃料采取淮北礦業集團煙煤,原煤工業分析以下:①全水分:6.62﹪②揮發分:25.74﹪③灰分:2.61﹪④硫分:0.31﹪⑤低位發燒量:5204KCal/kg原煤在鐵路碼頭堆場經過鏈斗取料機取料后,由輸送皮帶經計量進入煤磨磨頭原煤倉,輸送帶寬度1200mm,煤層厚度150mm,輸送煤量800t/h,煤磨規格ZGM80—Ⅱ,煤粉細度(R90)≤5、試用條件為能較正確地考察燃煤納米催化劑對試驗鍋爐節煤及SO2、NOX減排效果,參與試驗雙方均應盡可能地使試驗在下列技術條件下進行。穩定生產周期:即要求試驗期間鍋爐運行負荷應相對穩定。雙方確定排污量。雙方在鍋爐運行期間確定好排污量,基礎做到在相同工況下排污量相同。確定主給水溫度。添加燃煤納米催化劑前后,主給水溫度應基礎一致,溫差控制在±5℃確定母管壓力。添加燃煤納米催化劑前后,母管壓力要做到基礎相同,壓力平均值控制在在±0.1MPa范圍內。確定主蒸汽溫度。添加燃煤納米催化劑前后,主蒸汽溫度控制在±2℃關鍵計量設備校對。事故放水閥、主蒸汽流量計、煤計量設備、母管壓力表、進水溫度計、蒸汽溫度計等等相關影響試驗二次表校對確定后,雙方不再調整。穩定鍋爐運行工況:即要求試驗期間鍋爐負荷,入爐煤煤質、細度等盡可能地一致。必需數據采集與統計:每隔一小時統計鍋爐運行參數,包含每班入爐煤量、產汽量、發電量、過熱蒸汽平均壓力與平均溫度、鍋爐進水平均壓力與平均溫度、燃煤納米催化劑耗量。并注意觀察統計天天鍋爐平均爐溫爐渣及飛灰排放量、排煙溫度。統計鍋爐用風量、過剩空氣系數等等。必需樣品采集、制樣與分析檢測:包含入爐煤采集、制樣與分析檢測和煙氣SO2、NOX濃度檢測。6、設備改造安徽華塑股份有限企業熱電廠,原煤進場后堆放于原煤大棚,使用時,用斗輪給料機經原煤輸送帶,經輸煤皮帶送入原煤倉,經中速磨粉磨后,進入煤粉倉備用安裝專用噴灑裝置。噴灑設備不需要對原生產設備進行任何改造,只需要在2#輸煤皮帶機架上安裝支撐架,將其簡便地扣在原煤輸送帶上方,能自如地調整寬度、高度、噴射角度和噴射量。在噴灑催化劑前方再安裝相同支撐架,在支撐架橫桿中部安裝行程開關,當皮帶上有原煤經過時煤層會將行程開關提起,此時電路自動接通,噴灑設備就會自動地對皮帶上原煤按設定流量噴灑燃煤納米催化劑。以下圖:(1)燃煤納米催化劑桶為添加方便,應提前擺放在適宜位置,檢驗管路是否連接正確,管路是否泄漏。(2)開啟輸煤皮帶,在噴頭處皮帶有煤經過時,開啟泵電源并統計時間,觀察噴嘴霧化情況。行車停止輸煤時,關閉泵電源并統計時間。(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情況發生并立刻維修處理。根據理論計算催化劑用量并參考上煤量,控制調整催化劑添加百分比。注意事項(1)日常操作區周圍要保持清潔,不要讓灰塵落入催化劑桶中,污染催化劑;應避免接觸強氧化劑。(2)在全部操作中請穿戴好必需勞保用具并配置對應工具。(3)對于計量泵問題請仔細研究安裝、操作和維護手冊;調整流量時,應謹慎、緩慢旋轉閥門,調整閥門至所需輸出。(4)催化劑不慎進入眼中,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,應立刻吐出,用大量水清洗口腔,食道和胃,并立刻送醫院處理。7、試驗要求此次試用時間約為15天,其中,7天為空白期,1天為過渡期,7天為試用期,分別計算出空白期和試用期噸蒸汽原煤用量,再換算成噸蒸汽標煤用量,空白期和試用期對比計算出節煤率;試用15天期間,要求鍋爐運轉盡可能在某個穩定負荷下連續、穩定運行,運轉率在95%以上。鍋爐用煤要求此次試用期期間,為了確保節能降污含有可比性,提議原煤在煤質上較小波動,盡可能采購統一礦區原煤。操作方法配有燃煤納米催化劑煤粉因其含有功效,會使煤粉燃燒速度愈加快,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行條件下,盡可能降低引風機風量,減低爐膛最高溫度,適時調整各技術參數,確保燃煤納米催化劑功效完全表現。8、數據采集標準及方法安徽華塑股份有限企業熱電廠燃煤納米催化劑工業使試用過程中,每班用煤量、每班產蒸汽量及其它參數由安徽華塑股份有限企業熱電廠中控室提供,均為中控室中計算機實時統計數據,煤質數據由安徽華塑股份有限企業熱電廠化驗室提供。對燃煤納米催化劑使用效果有重大影響數據統計,其中:煤粉計量,采取原煤皮帶電子秤實時統計數據為準;蒸汽量采取中控室統計數據為準;發電量采取中控室統計數據為準;包含到電子秤顯示數據統計,要求電子稱校準或計算出電子秤誤差系數,以盡可能消除誤差,從而確保采集數據真實、正確。每隔一小時統計鍋爐運行參數,包含每班入爐煤量、生產蒸汽量、發電量、燃煤納米催化劑耗量;并注意觀察統計天天鍋爐蒸汽溫度壓力,廢氣中二氧化硫、氮氧化物濃度等等。入爐煤采集、制樣與分析檢測;以上條件適適用于對比期和試驗期,超出此范圍不予采納其數據作為計算節煤率依據。試用前,對原煤電子秤進行標定并密封。9、節能性能評價節煤率計算方法蒸汽量以中控室統計數據為準。用煤量原煤皮帶電子秤計量為準。原煤皮帶電子秤在空白期開始前,雙方開始標定,確保整個試驗穩定、科學、公正,并把原煤倉、煤粉倉剩下情況進行測量作好統計。節煤率=【空白期噸蒸汽耗煤(標煤)量—試用期噸蒸汽耗煤(標煤)量】/空白期噸蒸汽耗煤(標煤)量*100%節電率計算方法以引風機電流下降為標準,乘以電壓和運行時間。節電總量=I*U*t10、脫硝性能評價脫硝效率效果對比使用前后實際測量效果為準。利用脫硝檢測設備進行標定,采集數據,計算脫硝率。NOx減排率=對比期煙氣中NOx濃度—試驗期煙氣中NOx濃度×100%對比期煙氣中NOx濃度11、脫硫性能評價脫硫效率效果對比使用前后實際測量效果為準。甲乙雙方共同對甲方脫硫檢測設備進行標定,甲乙雙方共同采集數據,計算脫硫率。SO2減排率=對比期煙氣中SO2濃度—試驗期煙氣中SO2濃度×100%對比期煙氣中NOx濃度12、經濟效益預估預期效果針對安徽華塑股份有限企業熱電廠現實狀況我們能夠估計,燃煤納米催化劑在節能減排以及防鍋爐結焦方面都能發揮出很好效果。原煤節煤率預期達成3%以上,減排預期可降低二氧化硫排放30%左右,降低NOX排放30%左右,可顯著緩解鍋爐結焦現實狀況。13.改造后經濟效益分析經濟效益可分節煤、節電、減排三項考慮預估。節煤按噸標煤售價900元;噸實物煤售價600元計算;節電按風機電流下降時計數值計算出噸煤節電率計算;電價按0.50元/kWh計算;節煤:標煤節煤率預期達成3%以上,按噸標煤900元計,可節省煤價27元,噸煤下降27元。節電:節電可分為風機電流節電、節省節煤用電和臺時產量提升節電兩部分來預估（電費按0.6元/kWh計）:添加燃煤納米催化劑后用風量降低,風機轉速下降10%,電流下降4A,10KV電壓,原煤成本下降0.63元/噸原煤。鍋爐節煤率為3%,那么,3%煤粉制備電耗可省去,噸煤粉制備用電30Kwh,噸煤粉電耗24元,節省3%,原煤成本下降0.45元/噸原煤。添加燃煤納米催化劑后,因為蒸汽臺時產量提升,噸蒸汽維修費用、人職員資、辦公費用、財務費用等綜合經濟指標肯定都對應下降。脫硫安徽華塑股份有限企業熱電廠用煤硫含量在0.31%,根據常規脫硫方法,噸煤脫硫費用約在60元,添加燃煤納米催化劑后,脫硫率達成30%,即可節省脫硫費用20