燃煤催化燃烧节能及减排二氧化硫技术

北京金源化学集团2008年10月燃煤催化燃烧节能及减排二氧化硫技术（煤燃烧催化剂CHARNAC及应用）公司简介技术简介及CHARNAC节能减排机理CHARNAC验证试验及鉴定CHARNAC工业化试验及部分应用案例主要内容成立于1993年,注册资金10000万北京市高新技术企业专业性公司：致力于环保与能源、精细化工、医药等领域北京市人事局30家重点扶持民营企业之一北京市知识产权局专利引擎试点单位北京市管理创新一等奖公司简介金源化学（CHARNA）将逐步形成集研究开发、生产、销售一体化，经营国际化，立足国内，拓展国际，在精细化工领域发展成为有影响力乃至有领导力的专业性企业金源化学最高发展目标化学的金源致力于未来的化学金源化学公司理念北京金源东和化学有限责任公司上海金源东和化学有限公司上海天格化工有限公司重庆金源东和化学有限公司北京金源化学集团济南分公司北京金源化学集团西安分公司北京金源化学集团香港分公司北京金源化学集团化学研究所北京金源正和医药研究所北京金源化学集团阜新氟化物研究所北京金源化学集团涂料实验室金源化学集团北京金源化学集团南京分公司煤燃烧催化剂技术机理技术简介燃煤催化燃烧节能及减排二氧化硫技术通过在煤中添加催化剂CHARNAC，改善燃煤燃烧的动力学特征，提高炉内燃煤燃烧速率、使燃烧更充分，达到节能的目的；同时优化燃煤颗粒的表面性能，促进煤中灰分与硫氧化物反应，达到脱硫作用；煤燃烧催化剂CHARNAC还能有效减少燃煤锅炉焦、积灰的生成并除焦、除积灰、改善燃烧器工作状况。本技术对不可再生资源的综合利用、降低燃煤过程的污染物排放和生产安全有着突出的表现和贡献。煤燃烧催化剂简介由北京金源化学集团有限公司（CHARNA）开发的一种环保型高效专利产品，专利申请号：200610075905.0200610114749.4200710120708.0为暗红色液体，有轻微气味，且完全不溶于水。CHARNAC主要成分载体相：一定比例的石油馏出物起催化作用的活性物质第一类:氧自由基活性组分第二类:催化裂解活性组分辅助促进剂（渗透类、表面活性类组分）CHARNAC作用机理氧自由基引发机理在较低温度下就能开始释放出大量的含氧游离基，与煤中的挥发分结合，降低反应活化能，促进燃烧、提高燃烧强度、改善工况和降低污染物排放；降低不完全燃烧热损失；CHARNAC作用机理过渡金属螯合物催化机理过渡金属螯合物作为催化裂解的催化剂能够减低大分子碳链/碳环裂解活化能，提高裂解速度；利用煤中固有水分提供氢原子，完成加氢过程，最后产生较多的低分子量或小分子量的碳氢化合物，增加挥发份析出，使燃烧更加容易和迅速；在温度大于350℃的气氛中，能裂解省煤器等位置的类焦油类物质，达到除焦的目的，改善工况；激活灰渣中有效固硫金属离子，提高煤灰自身固硫效率。CHARNAC作用机理高效渗透、扩散机理渗透类组分帮助催化剂在煤中渗透分散；功能性表面活性剂组分保证燃烧过程中使煤核保持高的空隙率和高的比表面积，使热量及时扩散均匀，避免了炉内局部温度过高，保证碱土金属氧化物的活性，使得能够最大限度的和SOx进行反应，达到脱除SOx的作用；有效减小气-固相燃烧反应的扩散阻力，增大动力学反应平衡常数；提高灰渣对二氧化硫的吸附性能。煤的燃烧过程空气图1活性炭材料的孔隙结构模型Fig.1StructuremodelofactivatedcarbonmaterialMacroporeMesoporeMicropore具有发达孔隙结构的灰氧气需要扩散过灰层达到新的煤炭表面才能继续煤的燃烧反应O2O2O2CHARNAC作用机理总结高效分散、渗透大颗粒爆裂氧自由基引发提高燃烧强度降低活化能金属螯合物催化剂提高燃烧效率裂解焦垢金属螯合物催化剂提高换热效率催化节煤解释△E1：未催化活化能△E2：催化反应活化能△H：反应热催化剂的使用，使得反应的活化能降低，同样反应条件下，可以转化为产物的分子数增加，使反应变得容易进行在一定的工况下，煤颗粒通过燃烧区的平均停留时间是一定的，并不是无限的，这导致实际煤的不完全燃烧催化剂并不改变反应的热力学本质，但改变了反应的动力学特性，也就是改善了反应进程，使实际的反应进行的更容易、更彻底。宏观上，催化剂的加入主要作用是使得在相同的停留时间内，有更多的煤发生了氧化反应，放出更多的热量。相关产品机理比较国内相关产品助燃剂（强氧化剂＋辅助金属盐）催化剂（金属氧化物、金属羧酸盐、低分子醇）煤燃烧催化剂CHARNAC并不是通过提供“氧”而助燃，而是通过提供大量的游离基达到催化效果有机金属盐对煤燃烧的催化作用远远大于无机盐的催化作用CHARNAC输送系统技术展望：全面解决方案炉膛旋风分离器省煤器空预器过热器除尘器烟囱燃煤催化清洁燃烧技术灰渣综合利用技术烟气综合治理技术催化清洁燃烧技术燃煤—CHARNAC配套技术燃煤锅炉运行诊断、控制技术配煤系统优化、节能改进技术……烟气SO2、NOx减排技术烟气飞灰含碳量在线检测技术高硫煤烟气再利用技术……功能性粉煤灰利用技术粉煤灰烟气脱硫技术……CHARNAC权威验证及鉴定测试用高效煤粉炉煤科院0.5MW高效煤粉锅炉系统自来水来自管网地沟空气煤从专用罐车来大气地沟M循环水泵-2分离器空冷塔循环水泵-1料仓自动软水器低NOx烧嘴布袋除尘器袋滤器引风机烟囱磨煤机螺旋输送机煤粉锅炉日用油箱空气压缩机高压空气罐旋风除尘器MM燃油泵分料器分选机引风机鼓风机排污排灰控制系统试验用大同煤煤质特性分析工业分析(%)元素分析(%)MtMadVadAadVdafFCdSt,adCdHdNd5.002.9234.968.2738.1156.770.3673.474.600.98发热量测定(MJ/kg)灰熔点分析(℃)Qgr,adQgr,dQnet,arQnet,dDTSTHTFTHGI29.1530.0426.6928.091120115011601120煤炭科学研究试验结果表试验CHARNAC添加比例输出热功率MW正平衡锅炉效率％反平衡锅炉效率％烟气SO2含量mg/m3烟气NOx含量ppm100.374584.98988.319410557.321ml/6kg(煤)0.395388.60190.306390552.131ml/5kg(煤)0.418988.70790.312300512.441ml/4kg(煤)0.413191.39392.815305464.951ml/3kg(煤)0.420188.68291.322300479.661ml/2kg(煤)0.415589.48189.579310459.4煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院0.5MW高效煤粉炉实验系统的性能测试表明，添加煤燃烧催化剂CHARNAC后：锅炉正反平衡效率平均提高5.2％，二氧化硫减排25%，氮氧化物减排17％，固体不完全燃烧热损失降低4.2%，粉煤灰的排放量显著减少。煤炭科学研究试验结果表行业推广CHARNAC项目试验方案试验方案平行对比实验在稳定生产工况的条件下，每天记录实际工况下是否添加煤燃烧催化剂CHARNAC时的锅炉所消耗的原煤量（吨）、锅炉生产的一定温度和压力的蒸汽量（吨），并取样检测每天所用原煤的平均低位发热量（kJ/kg）、粉煤灰中的平均可燃物含量（％）和炉渣中的平均可燃物含量（％）等数据；通过计算原煤产气量、标煤产气量、标煤产气热等数据，考核添加CHARNAC催化剂的节煤率空白期:5-7天；添加期：7-10天在稳定燃煤质量条件下，分析烟气中SO2组分的含量CHARNAC工业化应用案例泸州热电75t/h中温中压煤粉炉概况2台DG75/39—1型75T/h煤粉锅炉（1#、2#）主要参数：过热蒸汽压力3.82MPa、过热蒸汽温度450℃、热风温度297℃、给水温度170℃、设计效率88%。试验以泸州热电06年10月至07年3月18号近半年的平均吨标煤产汽量8.19t/t(蒸汽/标煤)作为考核评价基准。添加位置：1#炉和2#炉的细粉分离器至粉仓的密封下落段处添加，添加比例为0.2L/t(煤粉)泸州热电结果指标阶段平均低位发热值(Kcal/kg)吨标煤产汽量（t/t）正平衡效率（％）烟气SO2浓度(mg/m3)粉煤灰烧失（％）炉渣烧失（％）未添加试验数据35578.19801250.766.316.04添加试验数据35858.9485960.223.274.89泸州热电结果节煤率为9.2%；粉煤灰烧失量：1#炉降低2.61%；2#炉降低3.46%；平均下降3.04%1#炉、2#炉混合炉渣烧失量降低1.15%；烟气二氧化硫浓度降低23.23%时风热电130t/h高温高压CFB时风结果指标阶段平均低位发热值(Kcal/kg)吨标煤产汽量（t/t）粉煤灰烧失（％）炉渣烧失（％）未添加试验数据55149.3323.31.87添加试验数据54489.9319.61.02节煤率：6.43%济南琦泉热电75t/h次高温次高压CFB概述时间：2007-3-25~2007-4-52台（4#炉、5#炉）济锅75t/h次高温次高压循环流化床锅炉维持相同的运行负荷，在5#炉进行添加，对5#炉的运行数据进行添加前后的纵向比较，同时，并与4#炉进行了横向比较。锅炉燃煤统一采用工厂循环流化床通用配煤(原煤：煤泥：煤灰＝1：3：1)琦泉结果指标阶段加权平均低位发热值(Kcal/kg)4＃炉平均标煤产汽量（t）5＃炉平均标煤产汽量（t）4＃锅炉正平衡效率（％）5＃锅炉正平衡效率（％）5＃锅炉烟气SO2浓度(mg/m3)5＃锅炉粉煤灰烧失（％）未添加平均数据42899.019.0486.2887.0216409.22添加试验平均数据40579.2910.1189.2397.3414106.01琦泉结果5＃锅炉添加前后纵向对比：节煤率11.84%添加后4＃、5＃锅炉水平对比：节煤率8.83%5＃锅炉一级电除尘粉煤灰烧失量降低：3.21%恒通热电240t/h高温高压CFB恒通结果指标阶段平均低位发热值(Kcal/kg)吨标煤产汽量（t/t）锅炉效率（％）烟气二氧化硫浓度（mg/m3）未添加试验数据47549.7587.754691添加试验数据436810.4693.363746节煤率：7.3%二氧化硫减排：20.1%明水热电130t/h中温中压CFB明水结果指标阶段平均低位发热值(Kcal/kg)吨标煤产汽量（t/t）未添加试验数据51129.44添加试验数据537010.23节煤率：7.7%使用的好处•在原有燃烧条件不变的情况下，用户使用CHARNAC后可节省燃煤6～10％;•SO2减排幅度20～30%;•渣烧失量减少约1～3%，灰烧失量减少约3～6%;•2•煤的燃尽率提高，灰渣排放量显著减少；•脱除锅炉中的焦垢，提高换热效率；•在配烧贫煤的条件下能保持锅炉负荷基本不变；•添加量小，使用方便。CHARNAC政策支持和荣誉CHARNAC项目政策资源曾培炎副总理对“锅炉化学增效应成为节能减排的重要途径”建议的批复国家发改委副主任解振华针对“锅炉化学增效应成为节能减排的重要途径”建议的批复重庆市市长对“煤燃烧催化剂项目重庆地区经济性分析报告”批复中国石油和化学工业协会推荐的“十一五”期间石油和化工行业重点节能技术CHARNAC项目政策资源国家发改委“国家重点节能技术推广目录”被江西省经贸委列为“二零零八江西省推荐的节能产品”进入浙江省“第四批节能技术节能产品推荐名录”进入广西壮族自治区“重点节能技术推广目录”被中华环保联合会评为“中国节能环保重点新技术新产品”重庆王鸿举市长对CHARNAC项目批示推荐目录发改委指定专家鉴定推荐目录推荐目录推荐目录推荐目录荣誉证书发明专利证书敬请指正！谢谢各位！金源化学节能减排服务专线400-650-1318