鍋爐燃煤助燃劑

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備熱效率以達到節(jié)約能源的目的引起了眾多關注， 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用成果，為進一步開發(fā)新型的*燃煤助燃劑提供一定的指導作用。

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)生化學反應，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*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，從而提高整個反應的速度，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)生化學反應，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*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小；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)鞑ニ俣龋M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*好，其次是CaCO3、CaO。在純的CaCO3中添加氧化鐵可以在固硫反應中起促進作用，降低反應活化，使反應更易進行，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。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。