化学干预煤炭催化燃烧节煤技术及其在水泥行业的应用_精品.pdfVIP

2010年中国国际水泥节能减排技术交流大会 化学干预煤炭催化燃烧节煤技术 及其在水泥行业的应用 胡大为，戴海平 广州市芬芳环保科技有限公司中国广州510640 摘要：目前，市场上销售的供氧型节煤剂，已经无法在燃烧效率高的旋窑水泥企业使用，新型节煤 剂的研究和应用迫在眉睫。广州市芬芳环保科技有限公司研究开发的“掘能”牌化学干预煤炭催化燃 烧节煤剂，以其特有的化学干预燃烧方法，降低煤炭燃烧的活化能，使得煤炭燃烧的显热发热量增 大，实现了从源头和本质上的节能减排。该系列节煤剂，高温下无损失，在诸多水泥企业应用取得 了优异的效果，并且可在其他燃煤行业推广应用。 关键词：化学干预；催化：节煤；水泥；旋窑 1概述 目前，市场上水泥窑用节煤添加剂主要是供氧助燃型添加剂，通过利用在高温下能 够分解释放出氧的物质(如：硝酸钾、硝酸钠、高锰酸钾、氯酸钾、硝酸铵等)，提高 燃烧效率。这类添加剂在立窑上有较好的效果。近年来，随着新型干法旋窑的发展和国 家对立窑落后产能的淘汰，该类型的节煤剂的市场已经逐步萎缩，目前，国内诸多企业 均开始研究旋窑用节煤产品，逐鹿这一广阔市场。 纵观国内外节煤产品的研究，最有发展前景的就是煤炭催化燃烧技术，国外在70 年代就广泛开展了有关煤的催化燃烧的研究；近年来，国内在这方面开展了大量的工作， 但是，目前这些工作多处于探索阶段。煤燃烧催化剂不仅具有优良的燃烧促进作用，同 时还有优良的脱硫脱硝作用，能减轻煤燃烧对环境的污染，对于当前我国的节能减排需 要有重要意义。目前，研究的催化剂种类主要有碱金属、碱土金属和过渡金属氧化物、 氢氧化物及其盐类【1．3】。主要存在腐蚀窑炉、添加量太大等问题，难于实现大规模工业 化应用。因此，研究对锅炉无害、添加量少、易于添加的新型煤炭燃烧催化剂是推进燃 12l 2010年中国国际水泥节能减排技术交流大会 煤节能的重要研究方向。 在煤中加入少量的化学添加剂可以改变煤的燃烧性能，这就是煤炭催化燃烧技术。 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。 广州市芬芳环保科技有限公司胡大为博士通过五年多，4000多次的实验室和现场试 验，创新性的提出了√‘化学干预煤炭燃烧”的概念，在国际上首次开发出添加量少、 1 价格便宜、对窑炉无腐蚀性，且可严格按照煤炭热值测试标准(GB／T23．2003)，测出 煤炭热值提升的一系列产品，并申请了发明专利。获得了日内瓦国际专利博览会铜奖， 中华环保基金委员会“优秀创意奖”。研究成果被《广州日报》、《南方都市报》、《科学时 报》、《信息时报》等主流媒体广泛报道。目前该系类催化剂产品(‘!掘能”牌化学干预高 性能煤炭催化燃烧节煤剂)已经在新型干法旋窑、立窑、水煤浆锅炉等领域获得了广泛 的应用，是目前国内外最先进、效果最佳的燃煤节能添加产品。 2化学干预煤炭催化燃烧节煤剂机理 化学干预煤炭催化燃烧节煤剂的作用过程是：高温下催化剂中特定的金属元素会以 离子态的形式，嵌入碳晶格的内部使碳的微观结构发生变化，并作为电子给予体，通过 电子转移加速部分反应步骤。在加热过程中金属离子能够被活化，从而其自身的电子发 生转移，成为电子给予体。结果，金属离子将形成空穴，而碳表面的电子构型也将发生 变化，这种电荷的迁移将加速某些反应，从而提高了整个反应的速度，起到降低燃烧过 程活化能、促进燃烧的作用。由于燃烧系统的能量守恒，用于煤炭燃烧所需要的活化能 (即燃烧过程内耗)减少后，煤炭的燃烧释放出的热量将增大，从而能够实现从源头和 根本意义上的节能、减排。 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