化学干预煤炭高性能燃烧催化剂介绍

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1、化学干预煤炭高性能燃烧催化剂（HPC）介绍概述HPC是华南理工大学创新研制的新型化学干预煤炭燃烧催化剂，通过消除点燃过程中煤的内耗和不完全燃烧热损失，提高煤炭弹筒发热量约5%～15%，且降低物理不完全燃烧和化学不完全燃烧，用户煤耗相应降低10％～20％。另外，用于水泥厂时，HPC兼有完整的矿化作用，将降低最低共熔点、促进A矿发育。HPC本身不燃不挥发无腐蚀，不含对环境和皮肤有害或腐蚀元素，不改变煤炭的坩锅粘结等特性。用户不需更换或变动任何设备。一.HPC作用原理、方式和特点1.1化学干预煤炭催化燃烧在煤中加入少量的化学添加剂可以改变煤的燃烧性能，这就是煤的化学干预煤

2、炭催化燃烧技术。随着燃烧技术的提高，煤在燃烧器中的物理不完全燃烧已经很少，常规的靠提高燃烧效率的办法来节能无法取得好的效果。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，既可提高煤的燃烧强度和炉膛温度，改善煤的燃烧性能，又可较大幅度降低空气过剩系数，降低废气排放量，达到节煤、减少环境污染的目的。1.2HPC作用机理是煤炭在燃烧过程中，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

3、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。如右图所示，未加催化剂前，煤炭的着火活化能为Q1、着火点为T1，加催化剂后可以使得煤炭的着火活化能降为Q2、着火点降为T2。那么实际燃烧过程中可以多释放出的显热发热量为：ΔQ=Q1-Q2热分析图1鸡西煤加催化节煤剂前、后TG和DTG曲线鸡西煤煤质分析工业分析w/％元素分析w/％MadAadVadFCadCHNSO3.5029.4612.2229.8244.423.351.231.013.81从图可以看出加入H

4、PC后，煤炭的着火点、燃尽温度均减低，燃尽率提高；并且，燃烧温度区间缩短。表明煤炭加入HPC后煤燃烧的反应速度加快，燃烧放热集中。根据TG分析结果，计算可以得到煤炭在未加HPC前的燃烧活化能为166KJ/mol，而添加HPC后燃烧活化能为141KJ/mol，其活化能降低达到25KJ/mol。因此，加入HPC后可以提高煤炭的显热量，达到很好的节能效果。1.3HPC煤炭催化剂对煤样的作用方式催化剂中的离子与煤结构中的表面基团反应形成了新的基团，但并未破坏原有的煤中C、C，C、H化学键，外加基团的影响导致反应过程中反应所需要的活化能将降低，同时由于加入的离子在反应过程中变

5、成氧化物对燃烧进行催化，进一步降低燃烧内耗和反应活化能，从而达到提高煤燃烧热值的目的。煤样加入HPC后，红外光谱图如下图所示，从红外光谱谱图中可以看到，添加HPC后不改变煤炭原来有的结构，各特征峰位置在添加HPC后基本没有蓝移和红移现象。1.4HPC的特点经实验测试和实际应用，HPC煤炭催化剂具有如下特点：1）、HPC不含有对燃烧设备有损坏作用的硫酸盐及钾、钠等有害元素，不影响燃烧设备的运行安全。2）、HPC具有一定的抗结焦、固硫作用，炉渣或煤灰中的含煤量减少。即能达到节煤效果，又能降低燃烧煤炭带来的环境污染。同时，可以形成优质的粉煤灰副产品。3）、用户不需变动工艺

6、或设备，使用过程方便。4）、HPC适用于喷煤粉锅炉、链条炉、喷水煤浆锅炉及其它燃煤设备。不同煤种，包括褐煤、无烟煤、烟煤、泥煤等均可使用。5）、HPC为液体剂型，使用方便分散均匀，且价格便宜。6）、HPC备常规催化剂所具有的降低化学不完全燃烧和物理不完全燃烧作用，因此，对于燃烧效率偏低的设备和系统，综合节煤率远大于氧弹仪测试的弹筒发热量数据。二、HPC对锅炉腐蚀性检测HPC对锅炉用20#钢腐蚀性研究报告锅炉用20#钢成分分析成分CMnSi含量/%0.200.380.172.1实验方法（1）金相观察将实验用20#钢按照GB/T13298-1991要求制备金相试样，并用

7、偏光显微镜观察表面、显微组织。显微镜放大倍率为×200。试样观察、拍照后，用HPC浸泡试样（HPC液体的浓度根据实际情况定为0.2wt%），并记录1d、3d、7d经浸泡后实验的显微组织变化情况。（2）表面腐蚀变化观察用实验用20#钢制备50mm×50mm的试样，浸泡于0.2wt%HPC溶液中，拍照记录试样经浸泡7d后的表面变化腐蚀情况。2.2实验结果与分析（1）金相观察图1未浸泡试样金相图2浸泡1d试样金相图3浸泡3d试样金相图4浸泡7d试样金相对比观察浸泡前后试样的金相组织，试样金相组织完整，未见晶界腐蚀现象，HPC未对试样造成腐蚀。（2）表面腐蚀变化观察图1