2007年第1期節(jié)能(總第294期)ENERGY CONSERVATION-27 -節(jié)煤添加劑的特性研究于海深,王風(fēng)彥(燕山大學(xué)環(huán)境與化工學(xué)院,河北秦皇島066004)摘要:選取幾種金屬氧化物和鹽制備- -種節(jié)煤添加劑,利用熱重分析方法分析它們對煤的發(fā)熱量、著火溫度等燃燒特性的影響。實驗結(jié)果表明，該節(jié)煤添加劑可有效降低煤的著火溫度、增加煤燃燒的發(fā)熱.量,當(dāng)節(jié)煤添加劑加入量為0.6%左右時,可使?fàn)t膛溫度提高60~ 100C ,提高高爐熱效率10%左右,節(jié)煤15%~20%。關(guān)鍵詞:煤;燃燒特性;添加劑中圖分類號:TK411文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B 文章編號 :1004 - 7948(2007)01 - 0027 -031引言將煤樣自然風(fēng)干,然后經(jīng)過粉碎機(jī)、球磨機(jī)等粉加人節(jié)煤添加劑可有效改善煤炭燃燒性能,提碎,過200目篩,利用堆錐四分法縮分,即得本研究高煤炭的燃燒效率,-方面可以節(jié)省能源,另一方面所需樣本,并且儲存于磨口玻璃瓶中?？蓽p少環(huán)境污染,研究開發(fā)使用節(jié)煤添加劑具有十表1煤樣的分析結(jié)果分現(xiàn)實的意義。煤樣產(chǎn)地Mag/%Vg/%A./%Fs/%2實驗大同27.6916.0053.60山西壽陽2.0612.0320. 1340.042.1樣品制備陜西府谷1.9733.9112.7647.04實驗煤樣來自不同產(chǎn)地,如大同煤、山西壽陽、注:M.V.AF分別為按GB212 - 91方法測定的煤樣中水陜西府谷,煤樣的工作分析結(jié)果如表1所示。分揮發(fā)分、灰分、固定炭的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。廠的進(jìn)口水量、出口水量、出口COD值的在線監(jiān)測低,并且留有接口便于系統(tǒng)擴(kuò)展。機(jī)動態(tài)管理。系統(tǒng)的建成率先實現(xiàn)了省級層面上城建議制定統(tǒng)- -的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),規(guī)范城市污水處理市污水處理的在線監(jiān)測,改變了以往監(jiān)管技術(shù)手段在線監(jiān)測管理系統(tǒng)的建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù),實現(xiàn)不同區(qū)落后的局面,提升了城市污水處理監(jiān)測水平,提高了域、不同部門的資源整合與共享;在現(xiàn)有數(shù)據(jù)監(jiān)測的監(jiān)管效率,節(jié)省了人力和財力,降低了監(jiān)管成本,有基礎(chǔ)上,利用視頻監(jiān)視、通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù),增加遙視功效地遏制了污水處理企業(yè)偷停、偷排等違規(guī)現(xiàn)象的能,實現(xiàn)對城市污水處理廠的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控;加快在發(fā)生,避免了環(huán)境的二次污染,有效發(fā)揮了財政資金線監(jiān)測成套設(shè)備的國產(chǎn)化進(jìn)程,提高國產(chǎn)儀器各項的投資效用。監(jiān)測管理系統(tǒng)長期連續(xù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)將指標(biāo)的性能,降低系統(tǒng)建設(shè)成本,滿足日益增長的市為以后選擇適合地域特點(diǎn)的污水處理工藝、確定經(jīng)場需求。濟(jì)合理的處理規(guī)模及編制遼寧區(qū)域性污水處理規(guī)劃參考文獻(xiàn)提供依據(jù)。同時,監(jiān)測管理系統(tǒng)的應(yīng)用將在規(guī)范污[1]孟慶強(qiáng)，吳大為,林毅,等.探討城市污水在線監(jiān)測系統(tǒng)水處理企業(yè)的市場準(zhǔn)入、制定城市污水處理收費(fèi)標(biāo)地應(yīng)用[J].中國給水排水. 2004 ,20(7):34 - 36.2]李國剛.環(huán)境在線自動監(jiān)測技術(shù)與儀器設(shè)備的發(fā)展動態(tài)準(zhǔn)及加強(qiáng)政府監(jiān)管職能等方面起到深遠(yuǎn)的影響。[J].生命科學(xué)儀器.2003,1(2):21 -30.4結(jié)語[3]曹吉吉,秦保平,徐立敏.我國污染源在線監(jiān)測現(xiàn)狀及建議[J].中國環(huán)境監(jiān)測. 2002, 18(2):1- 3.城市污水處理在線監(jiān)測管理系統(tǒng)和傳統(tǒng)監(jiān)測方[4]高占祥.水質(zhì)在線監(jiān)測中的若千問題.城市環(huán)境與城市式相比，實現(xiàn)了污水處理量及理化參數(shù)量數(shù)據(jù)的自動監(jiān)測和隨機(jī)監(jiān)測,對在線監(jiān)測設(shè)備非正常運(yùn)轉(zhuǎn)情作者YH中國煤化工，子?xùn)|人,碩士生,工程況以及對污水偷排超標(biāo)排放、設(shè)備閑置等情況實現(xiàn)師,主CNM HG。自動報警,自動生成數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表，系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用收稿日期2006- 11 -07;修回日期:2006- 12- 18節(jié)能2007年第1期-28一ENERGY CONSERVATION(總第294期)2.2實驗儀器和設(shè)備速準(zhǔn)確測定的本添加劑對大同無煙煤的熱失重曲線WCT- 2A型差熱天平,電控和氣氛控制單元，和著火溫度的影響。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及記錄儀。2.3實驗條件每次試驗稱取樣品質(zhì)量為10. 00 mg (200目粉末)。差熱天平升溫速率為20C /min ,間隔0.1C/nin。 差熱天平上下兩個進(jìn)氣口同時通入空氣,空.氣流速為60ml/min。二升溫范圍為室溫至1000 C左右。600 700 8002.4節(jié)煤添加劑的組成1-原煤;2 -0.25%助燃劑:3 -0.5%助燃劑;根據(jù)文獻(xiàn)[1],堿金屬和堿:土金屬的氧化物及其4- 1.5%助燃劑;5 - 3.0%助燃劑。鹽類對煤的燃燒有著非常大的促進(jìn)作用,因此,分別圖1助燃劑對太西煤的 TG曲線影響選取五種堿金屬和堿士金屬的氧化物及其鹽類作為560添加劑的基本成分,其中A、C為堿金屬鹽類,B、D、E為堿土金屬或金屬氧化物。在添加劑組成的確定實驗中,利用正交試驗的方法,考察上述5種物質(zhì)對其中一種大同煤樣的燃50燒特性的影響,根據(jù)正交法試驗原理,按L27(3}3)表480.5 1.0 1.5 22.5 3.0安排試驗。因素及水平見表2,表中水平數(shù)為加入C1%添加劑組分占煤樣重量的百分比。正交試驗指標(biāo)為圖2著火溫度隨助燃劑濃度的變化發(fā)熱量、著火溫度2個主要燃燒特性參數(shù)。由表3可見，燃煤添加劑添加量和煤種的不同,表2因素與水平試驗表其著火溫度下降程度也不同,最大下降幅度在80C水平/%左右,最佳濃度在0.5 %~1.5%。因素表3著火溫度隨添加劑濃度的變化A0.52.0編號23B添加劑濃度g/100g煤0.25 0.50 1.5 3.0D著火溫度t大同無煙煤570 550 510 495 490山西壽陽45044434039實驗結(jié)果表明,選擇適當(dāng)?shù)奶砑觿┠茱@著改善為了改善煤炭的燃燒性能,利用熱分析儀在嚴(yán)煤的燃燒性能,在對試驗結(jié)果進(jìn)行極差分析和方差格控制試驗條件下,稱取樣品重量5. 8mg,空氣流速分析的基礎(chǔ)上,求得上述5個基本組成的最佳組合,100ml/min,升溫速率50C /min,樣品粒度200目,即得到添加劑最佳組成成分。測試不同添加濃度的大同煤樣,在加熱燃燒過程中2.5實驗方法的放熱變化(即DTA曲線變化) ,并將它們匯合在同對煤樣燃燒性能的測定采用熱分析方法[2],首- -坐標(biāo)紙上進(jìn)行對比。從圖3可清楚看到,不同添先將準(zhǔn)確稱取好的煤樣放置于差熱天平上,在啟動加濃度的煤樣的放熱程度、放熱強(qiáng)度、放熱峰的溫度升溫的過程中,同時記錄樣品的重量隨溫度的變化，區(qū)間、放熱峰面積大小(可衡量放熱焓的大小)等燃并且記錄升溫過程中的熱重曲線(TG曲線)和熱重?zé)阅芊矫娴拿黠@差別。微分曲線(DTG曲線),同時將處理器接在差熱天平從圖3曲線1可見,在原煤燃燒時,初始放熱速的差熱信號輸出端，即可將差熱分析曲線(CTA曲度平中國煤化工間內(nèi)放熱基本停線)的面積求出,該面積與發(fā)熱量成正比,即可比較滯,到HCN MH G故熱峰,表明此時發(fā)熱量的大小。煤炭的著火溫度是煤炭燃燒性能的煤炭才激烈燃燒。而添加了0.5%添加劑的樣品的重要指標(biāo)。圖1、圖2分別為采用熱失重(TG)法快燃燒放熱情況就大不相同了,從曲線3明顯可見,其2007年第1期節(jié)能(總第294期)ENERGY CONSERVATION二29二.初始升溫速率就比原煤快,恰恰在原煤停滯放熱的空氣污染和能源浪費(fèi)。600~ 700C區(qū)間,其放熱達(dá)到最強(qiáng)的峰,最后燃盡的常用的固體氧化劑有硝酸鹽類如Ba(NO3)2、溫度也比原煤提前了。這充分說明了添加劑改善了NaNO3、NHNO3、KNO3;氯酸鹽類如KCIO3、Na-原煤的燃燒性能,使煤炭提前著火燃燒速度快、放CIO;高錳酸鉀類如KMnO4。三類氧化劑與碳反應(yīng)熱強(qiáng)度大且易燃盡,有利于煤炭利用率和熱能利用的生成物為N2和CO2,N2不會造成空氣污染,而且率的提高。本添加劑的大量對比試驗表明,它能提氣體的產(chǎn)生有利于燃料的疏松,使煤粒易和氧接觸，高鍋爐熱效率10%左右,節(jié)煤15% ~ 20% ,并大大燃燒更充分;氯酸鹽和碳的反應(yīng)產(chǎn)物為氯化物和改善了燃燒工況:煤的著火提前,火焰中心前移,煤CO2,高錳酸鉀和碳的反應(yīng)產(chǎn)物為Mn2+和CO2,生層火苗增強(qiáng),爐膛溫度提高60~ 100C ,爐渣顏色變成氯化物和Mn2+對燃燒有催化作用,亦有利于煤白,含碳量明顯下降。的燃燒,但從價格上考慮,氧化劑應(yīng)以硝酸鹽為主,180其他為輔。160對硝酸鹽類氧化劑,我們對幾種氧化劑進(jìn)行對140120比實驗,發(fā)現(xiàn)硝酸鋇揮發(fā)性小，燃燒平穩(wěn),使用效果. 100i 80比較理想。60403.3催化劑在節(jié)煤添加劑當(dāng)中的作用20如前所述,催化劑的加入可以增加煤的活性,這300 400 500600700800900是因為加入催化劑后,碳的晶格發(fā)生扭曲變化,碳-1-原煤;2 -0.25%助燃劑;3 - 0.5%助燃劑;4 - 1.5%助燃劑。金屬絡(luò)合物容易從晶格中脫離出來,碳的活性提高。圉3助燃劑對太西煤燃燒性能的影響經(jīng)實驗表明,鉀和鈉的氧化物或鹽類對提高煤和碳3實驗結(jié)果與討論的活性最為明顯,但從降低成本考慮,宜選用鈉鹽為3.1添加劑的作用原理催化劑。節(jié)煤添加劑主要是由氧化劑、催化劑、膨松劑、綜上所述,同-種節(jié)煤添加劑對不同煤樣的助穩(wěn)定劑等化工原料復(fù)配而成，以燃煤氧化催化(活燃效果是不同的，在實際應(yīng)用過程中必須針對不同化)為主,根據(jù)燃燒過程的低、中、高溫各階段所需不的煤種來研制節(jié)煤添加劑。同作用，合理選擇氧化劑和催化劑以改善燃燒條件，4結(jié)論使燃煤燃燒得更加充分,降低燃煤的燃點(diǎn),加快燃燒(1)選取了5種金屬氧化物和鹽組成添加劑,利速度,提高爐膛溫度和火焰高度,強(qiáng)化供熱過程。同用正交試驗的方法,研究其助燃效果,并且制備了節(jié)時節(jié)煤添加劑中還有一種無機(jī)鹽受熱達(dá)到一定溫度煤添加劑。.時發(fā)生微爆,使周圍的可燃物膨松，增加供氧面積，(2)研究結(jié)果表明,在煤炭燃燒過程中加入節(jié)煤使燃煤能夠得到更加充分的燃燒,燃煤熱效率得到添加劑能有效地降低煤炭的著火溫度,增加煤炭的了顯著的提高,又降低了煙塵的排放量,減少了環(huán)境發(fā)熱量。污染(3)該節(jié)煤添加劑可有效降低煤的著火溫度、增3.2氧化劑在節(jié)煤添加劑當(dāng)中的作用加煤燃燒的發(fā)熱量,當(dāng)節(jié)煤添加劑加入量為0.6%由于煤炭在燃燒過程中容易因局部缺氧而產(chǎn)生左右時,可使?fàn)t膛溫度提高60~100C,提高高爐熱不完全燃燒而形成煤煙,或在粉煤灰中含有碳顆粒,效率10%左右,節(jié)煤15% ~ 20%。其對層狀燃燒更容易局部缺氧造成煤煙或煤顆粒包參考文獻(xiàn)夾于爐渣之中,從而造成能源浪費(fèi)和空氣污染,為克[1]溫:必宏.鍋爐燃煤添加劑的開發(fā)[J].廣東化工, 199服煤燃燒的不完全,就要增加其反應(yīng)速度,加入氧化(4):46 -47.劑可達(dá)到這一-目 的。因此,我們在燃煤助燃劑中首[2]武增華.用微機(jī)熱分析儀快速、直觀地評價煤炭的燃燒中國煤化工:50-52.先加入固體氧化劑,可以起到增氧作用,改變煤燃燒作者二皇島人,高級工程師，時局部缺氧的狀況,且熱量集中,有助于煤的進(jìn)- -步從事MHCNMHG住戰(zhàn)上己兒四的明幾0燃燒,繼而提高煤的燃燒效率,減小煤粒外排,降低收稿日期:2006-08-11.