燃煤催化剂对混煤催化燃烧的研究与应用

作者:365竞猜 发布时间:2021-01-21 14:08

  燃煤催化剂对混煤催化燃烧的研究与应用_数学_自然科学_专业资料。燃煤催化剂对混煤催化燃烧的研究与应用 刘瑞芝 1,陈新智 2,李霞 2 【摘 要】在水泥工业中,煤炭成本在总生产成本中占有很高的比例,为了实现 不同种类、不同性质煤的优势互补,很多水泥生产企业选择以无

  燃煤催化剂对混煤催化燃烧的研究与应用 刘瑞芝 1,陈新智 2,李霞 2 【摘 要】在水泥工业中,煤炭成本在总生产成本中占有很高的比例,为了实现 不同种类、不同性质煤的优势互补,很多水泥生产企业选择以无烟煤与烟煤混 合搭配使用来节能降耗。本文对中材国际研发的适用于混煤的燃煤催化剂在华 润岩山 5000t/d 生产线上的工业试验,进行了数据检测及分析,结果表明,使 用该催化剂后,吨熟料标煤耗较使用前降低了 7.3%,熟料产量增加 4.25%, NOX 排放量减少 7.45%,熟料升重提高了 8.46%,节能降耗效果明显,具有 显著的经济效益与社会效益。 【期刊名称】水泥技术 【年(卷),期】2013(000)004 【总页数】5 【关键词】燃煤催化剂;混煤;节能降耗 1 引言 我国煤炭资源非常丰富,但储量及煤种分布不均,为了实现不同种类、不同性 质煤的优势互补,发挥各煤种的优点,或者为了充分利用当地煤炭资源,做到 物尽其用,降低熟料生产成本,部分水泥企业采用混煤或掺烧技术。无烟煤挥 发分低,着火温度高,燃烧速度慢,燃尽时间长,但由于其储量丰富而且价格 便宜,很多水泥生产企业选择以无烟煤与烟煤混合搭配使用。我们在成功开发 并应用无烟煤燃煤催化剂的基础上,又开发了针对混煤的燃煤催化剂,并在华 润(岩山)水泥有限公司 5000t/d 生产线 试验用燃煤催化剂 试验采用的燃煤催化剂其主要组成为助燃剂、增氧剂、分散剂、稳定剂、膨松 剂等。此种催化剂安全添加量为 0.01%~0.05%,对熟料质量和窑设备都无影 响,能起到提高煤的活性、降低着火温度、增加发热强度、改善煤的燃尽特性、 使煤的燃烧更加充分等作用,从而使窑工况稳定性提高,窑结皮减少,窑投料 量增加,NOx 排放量减少,熟料强度提高并且达到节煤增产的目的。 3 燃煤催化剂的催化机理 本燃煤催化剂针对不同煤种和不同工况要求,提供针对性配方,适应性强。加 入燃煤催化剂一方面可以使挥发分含量增加,析出速率加快,从而降低煤的着 火温度,降低反应所需的活化能,使反应在较低的温度下进行,同时增强分子 的热运动,提高煤的热传递,进而达到提高燃烧效率的目的;另一方面,燃煤 催化剂中的金属化合物被还原成金属,金属一直处于氧化还原循环中,氧气也 不断从金属向碳原子传递,加快了氧气的扩散速度,从而促进固定炭的燃烧。 从宏观上看,在分解炉内,催化剂能够加快煤的燃烧速度,缩短燃尽时间,提 高燃尽率,从而使煤燃烧更完全;在窑内,催化剂可以增加平均放热强度,从 而提高火焰温度,使火焰明亮,黑火头减少,窑工况变好,窑系统结皮减少。 本燃煤催化剂不但能在分解炉中节煤,还能降低窑中熟料烧成热耗。针对水泥 生产特点,对影响水泥质量的离子进行适当控制,同时添加一些利于水泥烧成 的微量元素,一方面可降低生料烧成熔点,使液相提前出现,降低熟料形成活 化能,从而降低水泥熟料的烧成热耗;另一方面由于微量元素的晶体诱导作用, 可促进熟料中新生 C3S 的高活化性,提高熟料强度。 4 试验方法 4.1 岩山混煤工业分析 岩山混煤为 90%的无烟煤与 10%的烟煤混合而成,具体工业分析如表 1 所示。 4.2 岩山混煤热分析实验 图 1 和图 2 为岩山煤粉加催化剂前后的热分析曲线 为岩山煤粉添加催化剂前后的热分析参数对比。其中平均放热强度为单位 质量煤粉从开始放热到结束放热时间段的放热量;平均燃烧速度为煤粉在开始 着火到燃尽时间段的平均失重量;燃尽率为除去残留质量后的失重量。从表 2 可以看出,加催化剂后放热起始温度和着火温度分别降低,这表明加催化剂后 煤的活性增加,更容易点燃。此外,添加催化剂后煤的燃烧速度和平均放热强 度也提高了,这是因为催化剂中的金属氧化物为碳和氧的结合起到了催化的媒 介作用,加快了氧气向碳原子传递的过程。 4.3 岩山混煤应用催化剂的工业试验 4.3.1 试验现场及条件 (1)燃煤催化剂经过计量泵计量后,滴加在入煤磨皮带秤上,原煤和催化剂经 混合粉磨后,由罗茨风机送入窑头和分解炉,试验加入量为原煤用量的 0.03%。 (2)试验时间分为 2012-06-12~2012-06-19 和 2012-06-21~2012-0628。第一阶段为未添加催化剂的空白试验,第二阶段为添加催化剂的对照试验, 每个阶段 8d 左右时间。 4.3.2 试验数据采集 试验通过分别采集使用燃煤催化剂前后烧成系统的运行数据进行对比,从而验 证该催化剂的节能效果。中控操作人员每小时记录运行数据,包括窑喂料量、 窑电流、窑转速、预热器与分解炉温度、压力及烟气成分、窑头及窑尾喂煤量、 煤粉细度及工业分析、生熟料化学分析等,填写催化剂工业试验记录表。系统 24h 连续运转,以减少系统间断运行造成的误差,增强记录数据的准确性。 5 工业试验数据分析 5.1 产量对比 统计空白期间未加催化剂与加入催化剂的熟料产量,未加催化剂空白试验期间 的日均熟料产量为 5203.8t/d,加入催化剂期间的日均熟料产量为 5425.0t/d, 其中加催化剂试验的第 5 天的 7:20~9:00 时段生料提升机出现故障,止料停窑, 该日产量较低,但仍然可见加催化剂期间熟料产量明显增加,经计算增加了 4.25%,这是由于加入催化剂后煤粉燃烧速度加快。由热分析实验得知燃尽率 增加了 0.66%,分解炉内与窑内温度上升,窑电流上升,烧成系统工况比较稳 定,使得熟料产量上升。 5.2 游离钙合格率对比 华润(岩山)水泥有限公司规定游离钙在低于 1.5 时视为合格,从图 7 可以看 出,未加催化剂游离钙含量合格率平均为 86.5%,而加催化剂后游离钙含量合 格率平均为 92.6%,提升了 7.08%。加催化剂试验第 6 天游离钙合格率较低是 因为配料饱和比较高(熟料 KH 达到 0.929),另外该日窑皮掉落较多。游离钙 合格率提升是由于催化剂促进煤粉燃烧更完全,火焰热力强度增大,窑内煅烧 温度提高,熟料煅烧过程


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