众所周知,煤炭是不洁净煤的能源,燃煤对大气造成严重污染,因此各国都在开发应用洁净煤技术,对我国来说,采用低投入、低成本,经过加工配制的洁净煤在炉内高效清洁燃烧的技术,减少量大面广的各种中小锅炉和工业炉窑所造成的大气污染,更有现实意义。
浙江省在九十年代初期就开始研究这方面的新技术,特别是浙江省洁净煤技术研究开发中心与浙江大学、煤科院煤化所等高校、研究单位共同合作,研究开发了:催化洁净燃烧及优化配煤技术研究、洁净燃烧添加剂技术研究、HZ型节能清洁燃烧剂系列产品、优化动力配煤计算机专家系统软件、洁净煤技术在炉窑上的应用等5项科技成果,并通过国家级和省部级的鉴定,这些成果目前已应用在杭州煤场50万吨洁净煤生产中和炉内高效清洁燃烧应用示范项目中。本文仅对这些开发应用作简单的综合介绍。
一.洁净煤的定义:
以降低燃烧时污染物排放量和提高燃烧效率为目标,在配煤的同时加入一定数量的洁净燃烧添加剂,经加工而成的煤制品称为“洁净煤”。
洁净煤在锅炉或工业窑炉中燃烧时其烟气中SO2排出量可减少40-75%,燃烧效率提高3-5% 。
二、洁净煤关键技术
优化动力配煤技术
节能清洁燃烧添加剂技术
1、优化动力配煤技术
根据燃烧器具对煤质的要求,将几种不同的原料煤优化组合,通过计算机专家智能系统确定最佳重量配比,经准确称量,均匀混合配制成符合要求的动力配煤。
配煤时考虑到以下几个因素:
①动力配煤是基于各单一原料煤的发热量、挥发份、硫分、灰分等在配制过程中存在着可加成性,可按用户对煤质的特定要求进行配制,所配成的动力配煤其综合性能比单一原料煤的性能更佳,能做到取长补短,发挥其各组成原料煤的优点。
② 动力配煤的燃烧特性与单一原煤一样,可用燃料比指标,即固定碳与挥发的比值FC/Vad来预测其燃烧性能,好的燃烧性能包括低的着火温度、稳定的燃烧和高燃烬率。燃料比<2.0时被认为燃烧性能好。所以配制时各原料煤间的燃烧比级差不能太悬殊,即低挥发份的原料煤不宜过多。
③ 动力配煤的结渣性
煤的灰熔点是影响煤的结渣性的重要因素,而煤灰成份则是影响灰熔点的主要因素,判断煤的结渣倾向可用综合判别指数R来表示。配煤时要注意原料煤的灰成份和灰熔点。合理选择不同结渣倾向的原料煤可使配煤的结渣倾向控制在中偏轻或轻微的范围内,使锅炉得以安全使用和延长寿命。
④ 优化配比
合理选择不同的几种原料煤进行优化组合,确定最佳配比使配煤的燃烧特性、灰的结渣性、硫分和经济性等达到综合良好的目的。这项工作由计算机专家智能系统来完成。因原料煤组分与配煤的组分存在着非线性关系,常用的加权平均法确定配比有误差,需要修正。目前在大量实验获得许多数据的基础上按神经网络原理编制出配煤软件已能达到较准确的要求。
2、节能清洁燃烧添加剂技术
① 催化助燃
HZ型添加剂是以氧化剂和催化剂为助燃剂,氧化剂能使煤炭降低着火温度、提高燃烧温度、促进燃烧、提高燃烬率,由于各种氧化剂起始分解温度不同(180℃-1200℃),因而保证了燃烧全过程的氧气补充。
催化剂能使煤着火后产生微爆从而使煤层膨松,搅动了煤层和煤层中的气体,使氧气与煤粒接触增多,燃烧更充分。
添加剂中留有促进飞灰成团的成团剂,使飞灰凝结成团沉降下来,减少烟尘的排出。含碳量较高的飞灰也能在炉内继续燃烧,提供了一部份热量,增加了燃烧效率。
②脱硫、固硫
在HZ型添加剂中加入了复合钙基固硫剂,使煤中的硫在燃烧过程中被生成CaSO4固定在炉渣中,减少烟气中SO2的排出量。添加剂中的催化剂也能促使硫酸钙及其复合盐的生成增加固硫率。用钙基作脱硫剂主要是价格便宜且易取得。但由于所生成的硫酸钙在高温下(1200℃)易分解,重新逸出SO2,减少了固硫率;CaO在高温下易烧结失活影响固硫;此外煤中的有机硫析出速率高于CaCO3分解速度而先行析出致使形成CaSO4的机会减少,也降低了固硫率。