1、燃煤纳米催化剂在 SG-1025/17.5-M4010 锅炉试验应用安徽皖能电力运营检修有限公司 薛小超摘 要：本文介绍了燃煤纳米催化剂的作用机理，及在安徽华塑热电厂 2300MW机组锅炉试验情况，详细介绍了在 SG-1025/17.5-M4010锅炉上的试验方法， ，通过经济分析表明该催化剂能够稳定锅炉燃烧，达到了节煤，提高热效率、降低氮氧化物排放的显著效果。还有效的降低了 SO2的排放。关键词：燃煤纳米；锅炉节能；减排；引言我国是一个产煤大国，同时也是一个用煤大国，建国以来，煤炭在我国一次能源消费构成中占 75%左右，预计到 2050 年这一比例仍将高达 50%以上。在一个较长的时期内，煤
2、炭仍将是我国能源中最主要的角色。建设资源节约型，环境友好型社会是我国现阶段的一项长期的任务，因此合理利用煤炭资源，提高煤炭的燃烧效率，不仅具有较高的经济效益，同时也具有重大的社会意义。研究对高效燃烧、低负荷稳燃、低污染、防止结渣与高温腐蚀这五个方面的问题都有益的燃烧方式,具有十分重要的意义。因此如何提高资源利用率、减轻环境污染，除尽力改造燃烧装置及工艺参数外，还需更有效的燃煤催化产品。燃煤纳米催化剂，是利用生产纳米粉体材料的经验，运用纳米技术开发出来的一种全新产品；是纳米材料成功应用到产品中的典范，是高新技术服务于传统产业的又一大成果。该产品既节能又环保，使用工艺方法简单，节能、环保效果优良。
3、1、燃煤纳米催化剂基本概况：燃煤纳米催化剂突破了以往燃煤催化助燃所使用的手段，利用纳米微粒的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应等特性，运用纳米表面处理技术、纳米分散技术、纳米结构组装技术，由纳米结构组合产生新的效应。添加燃煤纳米催化剂的煤炭，在燃烧过程中，由于多种纳米微粒的量子尺寸效应、表面效应等特性的多种协同作用，促使燃烧过程的活化能降低、大分子有机物裂解加速，有效富集氧，使其快速而又充分的燃烧，降低了废气排放量，从而达到节煤、提高热效率的显著效果；同时，由于催化产生的通道可使二氧化硫与灰分中的 RO、R 2O 相在原位快速反应，形成稳定的硫酸盐而被固化，有效的降低了二氧化硫的排放;因其着火
4、点的降低和用风量的大幅度降低，氮氧化物在燃烧过程中的生成量也明显减少。2、机组概况安徽华塑股份有限公司热电厂 2300MW机组锅炉采用上海锅炉厂生产的型号为 SG-1025/17.5-M4010 锅炉，此锅炉效率设计为 93%，空气过剩系数 1.25，烟气氧量 3.5%，锅炉额定蒸发量 946.5t/h，锅炉额定蒸发压力 17.4MPa，排烟温度 125，锅炉原煤耗量125t/h，尾排风量 209120m3/h，原烟气二氧化硫浓度 818mg/Nm3，排放烟气二氧化硫浓度19mg/Nm3，原烟气氮氧化物浓度 350mg/Nm3，排放烟气氮氧化物浓度 114mg/Nm3。3、原燃材料现状燃料采用
5、淮北矿业集团的烟煤，原煤工业分析如下： 全水分：6.62 挥发分：25.74 灰分：2 .61 硫分：0.31 低位发热量：5204 KCal/kg原煤在铁路码头堆场经过链斗取料机取料后，由输送皮带经计量进入煤磨磨头原煤仓，输送带宽度 1200mm，煤层厚度 150mm，输送煤量 800t/h，煤磨规格 ZGM80，煤粉细度(R90)25%。5、试用条件为能较准确地考察燃煤纳米催化剂对试验锅炉的节煤及 SO2、 NOX 减排效果，参与试验双方均应尽可能地使试验在下列技术条件下进行。稳定的生产周期：即要求试验期间锅炉的运行负荷应相对稳定。双方确定排污量。双方在锅炉运行期间确认好排污量，基本做到在
6、相同的工况下排污量相同。确认主给水温度。添加燃煤纳米催化剂前后，主给水温度应基本一致，温差控制在5范围内。确认母管压力。添加燃煤纳米催化剂前后，母管压力要做到基本相同，压力平均值控制在在0.1MPa 范围内。确认主蒸汽温度。添加燃煤纳米催化剂前后，主蒸汽温度控制在2范围内。主要计量设备的校对。事故放水阀、主蒸汽流量计、煤计量设备、母管压力表、进水温度计、蒸汽温度计等等有关影响实验的二次表校对确认后，双方不再调整。稳定的锅炉运行工况：即要求试验期间锅炉的负荷，入炉煤的煤质、细度等尽可能地一致。必要的数据采集与统计：每隔一小时记录锅炉运行参数，包括每班入炉煤量、产汽量、发电量、过热蒸汽平均压力与平
7、均温度、锅炉进水的平均压力与平均温度、燃煤纳米催化剂耗量。并注意观察记录每天锅炉的平均炉温炉渣及飞灰排放量、排烟温度。记录锅炉用风量、过剩空气系数等等。必要的样品采集、制样与分析检测：包括入炉煤的采集、制样与分析检测和烟气SO2、 NOX 浓度检测。6、设备改造安徽华塑股份有限公司热电厂，原煤进场后堆放于原煤大棚，使用时，用斗轮给料机经原煤输送带，经输煤皮带送入原煤仓，经中速磨粉磨后，进入煤粉仓备用安装专用喷洒装置。喷洒设备不需要对原生产设备进行任何改造，只需要在 2#输煤皮带机架上安装支撑架，将其简便地扣在原煤输送带上方，能自如地调节宽度、高度、喷射角度和喷射量。在喷洒催化剂前方再安装相同的
8、支撑架，在支撑架的横杆的中部安装行程开关，当皮带上有原煤经过时煤层会将行程开关提起，此时电路自动接通，喷洒设备就会自动地对皮带上的原煤按设定的流量喷洒燃煤纳米催化剂。如下图：(1) 燃煤纳米催化剂桶为添加方便，应提前摆放在合适位置，检查管路是否连接正确，管路是否泄漏。(2) 启动输煤皮带，在喷头处的皮带有煤通过时，启动泵的电源并记录时间，观察喷嘴的雾化情况。行车停止输煤时，关闭泵的电源并记录时间。(3) 每次添加期间定时沿管路巡查，观察是否有管路泄漏等突发情况发生并及时维修解决。按照理论计算催化剂用量并参考上煤量，控制调整催化剂的添加比例。注意事项(1) 日常操作区周围要保持清洁，不要让灰尘落
9、入催化剂桶中，污染催化剂；应避免接触强氧化剂。(2) 在所有操作中请穿戴好必要的劳保用品并配备相应的工具。(3) 对于计量泵的问题请仔细研究安装、操作和维护手册；调节流量时，应谨慎、缓慢旋转阀门，调节阀门至所需的输出。(4) 催化剂不慎进入眼中，用大量清水冲洗；不慎接触到皮肤，可用水冲洗，不慎误食催化剂，应立即吐出，用大量水清洗口腔，食道和胃，并及时送医院处理。7、试验要求本次试用时间约为 15 天，其中，7 天为空白期，1 天为过渡期，7 天为试用期，分别计算出空白期和试用期的吨蒸汽原煤用量，再换算成吨蒸汽标煤用量，空白期和试用期对比计算出节煤率；试用的 15 天期间，要求锅炉的运转尽可能的
10、在某个稳定负荷下连续、稳定运行，运转率在 95%以上。锅炉用煤要求本次试用期期间，为了确保节能降污具有可比性，建议原煤在煤质上较小波动，尽量采购统一矿区原煤。操作方法配有燃煤纳米催化剂的煤粉因其具有的功能，会使煤粉燃烧速度更快，燃烬率更高，需要空气量会大幅度降低，电厂锅炉值班员在确保锅炉安全运行条件下，尽量减少引风机风量，减低炉膛最高温度，适时调整各技术参数，确保燃煤纳米催化剂功能完全体现。8、数据采集原则及方法安徽华塑股份有限公司热电厂燃煤纳米催化剂工业使试用过程中，每班用煤量、每班产蒸汽量及其它参数由安徽华塑股份有限公司热电厂中控室提供，均为中控室中计算机的实时记录数据，煤质数据由安徽华塑
11、股份有限公司热电厂的化验室提供。对燃煤纳米催化剂使用效果有重大影响的数据的统计，其中：煤粉计量，采用原煤皮带电子秤的实时记录数据为准；蒸汽量采用中控室记录数据为准；发电量采用中控室记录数据为准；涉及到电子秤显示的数据统计，要求电子称校准或计算出电子秤的误差系数，以尽量消除误差，从而确保采集的数据真实、准确。每隔一小时记录锅炉运行参数，包括每班入炉煤量、生产蒸汽量、发电量、燃煤纳米催化剂耗量；并注意观察记录每天锅炉蒸汽的温度压力，废气中二氧化硫、氮氧化物浓度等等。入炉煤的采集、制样与分析检测；以上条件适用于对比期和试验期，超出此范围不予采纳其数据作为计算节煤率的依据。试用前，对原煤电子秤进行标定
12、并密封。9、节能性能评价节煤率计算方法蒸汽量以中控室记录数据为准。用煤量原煤皮带电子秤计量为准。原煤皮带电子秤在空白期开始前，双方开始标定，确保整个实验稳定、科学、公正，并把原煤仓、煤粉仓剩余情况进行测量作好记录。节煤率=【空白期吨蒸汽耗煤( 标煤)量 试用期吨蒸汽耗煤(标煤)量】/ 空白期吨蒸汽耗煤(标煤)量 * 100%节电率的计算方法 以引风机电流下降为标准，乘以电压和运行时间。节电总量=I*U*t10、脱硝性能评价脱硝效率效果对比使用前后实际测量效果为准。利用脱硝检测设备进行标定，采集数据，计算脱硝率。对比期烟气中 NOx浓度试验期烟气中 NOx浓度 100 %NOx 减排率=对比期烟
13、气中 NOx浓度11、脱硫性能评价脱硫效率效果对比使用前后实际测量效果为准。甲乙双方共同对甲方脱硫检测设备进行标定，甲乙双方共同采集数据，计算脱硫率。对比期烟气中 SO2 浓度试验期烟气中 SO2 浓度 100 %SO2 减排率=对比期烟气中 NOx浓度12、经济效益预估预期效果针对安徽华塑股份有限公司热电厂现状我们可以预测，燃煤纳米催化剂在节能减排以及防锅炉结焦方面都能发挥出很好的效果。原煤节煤率预期达到 3%以上，减排预期可降低二氧化硫排放 30 %左右，降低 NOX 排放 30 %左右，可明显缓解锅炉结焦现状。13.改造后经济效益分析经济效益可分节煤、节电、减排三项考虑预估。节煤按吨标煤
14、售价 900 元；吨实物煤售价 600 元计算；节电按风机电流下降时计数值计算出吨煤节电率计算；电价按 0.50元/k Wh 计算；节煤：标煤节煤率预期达到 3%以上，按吨标煤 900 元计，可节约煤价 27 元，吨煤下降 27元。节电：节电可分为风机电流节电、节省节煤的用电和台时产量提高节电两部分来预估（电费按 0.6 元/kWh 计）：添加燃煤纳米催化剂后用风量减少，风机转速下降 10%，电流下降 4A，10KV 电压，原煤成本下降 0.63元/吨原煤。锅炉节煤率为 3%，那么，3%的煤粉制备电耗可省去，吨煤粉制备用电 30Kwh,吨煤粉电耗 24 元，节约 3%，原煤成本下降 0.45
15、元/吨原煤。添加燃煤纳米催化剂后，由于蒸汽的台时产量的提高，吨蒸汽的维修费用、人员工资、办公费用、财务费用等综合经济指标必然都相应下降。脱硫安徽华塑股份有限公司热电厂用煤硫含量在 0.31%，按照常规脱硫方法，吨煤脱硫费用约在 60元，添加燃煤纳米催化剂后，脱硫率达到 30%，即可节省脱硫费用 20%（原有脱硫设施运行） ，原煤成本下降 12元/吨原煤。脱硝安徽华塑股份有限公司热电厂已经建设低氮燃烧和 SCR脱硝工艺，燃煤纳米催化剂使用后，脱硝率 30% ，可以少用还原剂，或者停运 SCR脱硝工艺（视环保要求） ，目前脱硝成本为 0.012元/kwh，发电用煤为 300g/kwh，吨煤脱硝费用为 40元/吨煤，原煤成本下降 12元/吨原煤。综上述，燃煤纳米催化剂在安徽华塑热电厂 2#生产线上使用吨煤可节约 52.08元，可获得较好的节能减排效益。
