燃煤添加剂小常识.docx

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燃煤添加剂小常识

燃煤添加剂小常识

一、添加剂篇

1、什么叫煤碳添加剂？

它属于哪类产品？

A：

顾名思义，就是其均混于燃煤中，送于锅炉或其它窑炉燃烧，在燃烧过程中起到节约煤碳和低排放污染物的工业产品。

它是无机化工产品。

煤在燃烧中起到催化燃烧作用，同时将煤在燃烧中产生的SOx、NOx等转化为无机盐类，与灰渣一起做为下游产品的原料。

2、煤碳添加剂在我国的使用情况怎样？

它的使用前景如何？

A：

我国是能源大国，更是能源消耗大国，能源消耗以一次性能源为主，而一次性能源消耗中煤碳消耗占全部能源消耗的78%，可见在我国的工业生产中，煤碳在一次性能源消耗的支撑作用。

煤燃烧带来的热能和动能，支撑着大部分工业生产，另方面给工业生产提出了非常严峻地负面课题，那就是充分利用能源材料和燃烧的排放污染。

从工业角度提出负面课题虽然近百年，但真正充分利用燃料和消除燃烧污染的效果却微乎其微。

真实的讲，我国绝大部分利用煤燃烧的手段和方法包括装置和技术管理，都是比较原始的。

与先进国家比较，差距很大，只是刚刚起步。

消除污染方面，国家有比较严厉的法规性手段，从装置设计方面，自2001年后，执行了新的标准，设计排放指标有了提高。

治理方法上，主要采用的净化方法分为颗粒除尘和有毒物质的吸收。

颗粒除尘的手段仍以机械除尘、火力除尘、过滤除尘和湿式除尘为主。

有毒气体的吸收主要是物理和化学吸收以及催化净化和催化燃烧。

上述对燃烧产生的颗粒尘和有毒物的吸收和去除所需要的硬件，都是整体设备的一部分，由装置制造厂一并购入，安装，运行和维护。

诸如燃烧后产生的SOx，NOx的处理，运行时需要的原料（湿法脱硫用的石灰石、石膏、磷铵、氨、钠碱、氧化镁和氧化锌等）得另行购进，与燃料同时消耗。

给经济运行增加了很多成本。

改革开放后，怎样与燃煤掺混的燃煤添加剂迅速崛起，国内各高校和科研机构的同类产品不断孵出，国外亦有引进。

但因总体产量不大，技术含量不是很高和作用单一等原因，影响了这类产品的推广和应用。

它在工业领域特别是燃烧领域还没有能够充分的认识。

由于现有装置的特性和设备运行的保守方法，这类产品特别是高技术含量的产品，在大多数管理层那里得不到澄清。

防碍了它的使用和推广。

因此可以看出，这类产品的应用市场和空间是非常大的，甚至是无限的!

实际上燃烧领域的执行者最为需要的，就是既能节省一次性能源又能脱除污染物而不生产二次污染的高新产品。

3、“TSM”的含义是什么？

A:

“TSM”是“TaiwanSaccharoidSavingMaximumAvailable”----“台湾产因节约而获最大增益的粒状物”的缩写。

4、“TSM”与其它同类产品有何区别？

它在工业应用中有哪些优势？

我公司是生产节能产品的专业科技公司。

所产“TSM燃煤添加剂”，由台湾陶士钫先生专门为燃料煤的工业应用的科研成果。

上市以来，在经济和社会效益方面收获颇丰。

a.性能稳定:

高温不变性，煤中低燃点组分燃烧时，即开始进行催化燃烧；可燃气体转化率高，它本身不燃烧，不爆炸也不腐蚀。

b.用量小：

每煤吨煤只用10克。

c.使用方便：

用TSM燃煤添加剂的全过程只需开和关两只1/2或3/4阀门即可，不但不增加任何劳动强度，反而减少每班运煤量的1/10-2/10及运灰量的1/10。

d.使用TSM燃煤添加剂的喷淋装置占地面积小，可将该装置放于适合的空间里。

e.它与同类产品的最大差别在于使用时可取得双项效益---可燃气体转化率高和固体残渣中含碳量降低。

取得经济效益同时，在催化燃烧中，SOx,NOx与煤中阳离子钙和镁等结合为无机盐，不会生产二次污染。

5、“TSM燃煤添加剂”既然是一种催化剂，那么“催化剂”的具体概念是什么？

A:

催化剂是催化剂科学与技术的工业产物，它是与环境、能源、材料和生命科学等密切相关的技术。

可以说“没有工业催化就不会有现代的技术世界”；“没有酶的催化作用，任何形式的生命现象就不会存在。

”因此可以认为：

“催化剂是一种化学物质，它能影响热力学上可能的反应过程，具有加速作用和定向作用，而反应之后，本身没变化，不改变热力学平衡”

目前催化科学与技术包括八大领域：

a.多相催化科学与技术；

b.均相催化科学与技术；

c.火、电催化科学与技术；

d.酶催化科学与技术；

e.催化分离技术；

f.催化材料科学与技术；

g.催化剂制造科学与技术；

h.催化剂性能表征和催化研究方法。

上述这些催化科学与技术中的关键物质是催化剂。

6、催化剂是怎样组成的？

他们在反应中起怎样的作用？

A：

固体催化剂大部分由几种组分组成，按其在催化反应中所起的作用，分为主催剂、助催剂和载体三部分。

主催剂是主要的活性组分，助催剂的活性较小，但加入后能提高主催化剂的活性、选择性、热稳定性和抗毒能力。

载体也可起助催作用。

一般的催化剂中含量较大且主要是为了改进催化剂物理性能的组分—称为载体。

7、“TSM燃煤添加剂”的作用有哪些？

A：

a.节煤

TSM燃煤添加剂均混于燃煤外表面，煤燃烧后，形成催化燃烧。

此时，这种燃烧是催化剂使可燃气体在较低的温度（250~450℃）下氧化分解。

在这个温度下，碳氢分子和氧分子分别吸附在催化剂表面被活化，从而迅速完全氧化分解成CO2。

它与直接燃烧比（600~800℃），耗能要小得多，甚至在有些情况下，达到起燃温度后，无需外界供热。

煤中可燃组分的热量主要来自于固定碳，其它组分因为燃点低，是最早也最容易燃烧的部分。

但有些煤，尤其无烟煤中的挥发分，甚至在1000~1200℃才能全部析出，碳开始燃烧时，因为它是煤中主要可燃物质，燃烧时间也最长，是热量析出的主要来源。

初始燃烧的反应式为：

2C+O2  2CO+10090kj/kg

这样析出的热量，是不完全燃烧。

一氧化碳是无色、无臭和有毒的气体，相对分子质重28.01，标准状况下的密度为1.25kg/m3。

自然界中CO的人为来源主要是含碳物质的不完全燃烧。

世界各国每年消耗能源为90亿吨标准燃料，在三大利用能源（煤、石油、天然气）利用过程中均产生大量CO，排入大气后，由于不易于其它物质发生反应，成为大气中比较稳定的组分，它在大气中 停留2-3年的时间。

它排入大气的数量之大足以构成引起人类（特别是能源消耗大国而技术处理又相对落后的国家）充分注意的一类资源。

这一资源的转化，就是燃料在燃烧时产生的CO怎样转化为CO2即：

CO+O

CO2+（33913kj-10090kj），从CO向CO2转化过程中积极出的热量是碳总热量的2/3，可见这种转化的重要性和必要性。

这一转化，从理论上讲，与合成氨和制氢过程的原料气中所含CO可与水蒸汽反应而转变成CO2和H2极相似。

采用贵金属氧化物体为主催剂的催化反应速率高，变换率提高90%以上，大大降低了CO的排放量。

我公司用TSM燃煤添加剂，在国内各炉型的工业实验中，直接节煤率最高可达23%。

因为小型蒸汽锅炉燃料消耗计量比较准确，又易于操作，使用TSM催化煤燃烧后，效果非常明显。

b.环保

燃煤在燃烧中，使煤中全硫分迅速氧化，成为SO2继续氧化，成为亚硫酸根或硫酸根，它与灰分中的阳离子Ca、Mg化合成为不溶性盐，与灰分一起成为下游产品。

2003年末，吉林市环保局环境检测站在TSM工业应用中跟踪监测，测试结果如下：

图表

项目

TSM燃料

原煤

注

排烟温度

200℃

180℃

CO得到充分燃烧，提高炉温

烟气流量

7076.85m3/h

8084.93m3/h

烟气排放降低12.5%

烟尘排放浓度

225.23mg/m3

311.9mg/m3

烟气排放降低27.8%

SO2排放浓度

3mg/m3

16mg/m3

SO2排放是国家严控指标

烟气排放量

13.39kg/h

43.61kg/h

烟尘降低3.2倍

表中实测数字,基本达到国家锅炉大气污染物排放指标.如长期在同一装置应用TSM,各项指标仍有所提高,可达到或超过国家环保总局发布的各项排放指标。

8、例举TSM燃煤添加剂在工业应用中的作用？

A：

TSM燃煤添加剂在我国的工业应用时间还不是很长，覆盖面积也不很大，在东北地区——公司所在地相对多些,在我国所做的二、三十家用户中普遍反应良好，长期应用无反作用，节煤率和燃烧工况比照TSM应用前更加稳定。

下表列出的使用TSM的四家上市公司各项有关指标。

比较典型，供其它用户参考。

（“TSM实用技术”中的表 ）（四家实验数据表格）

9、TSM燃煤添加剂的作用，能给工业应用带来哪些效益？

A:

将原煤变为TSM燃料，燃烧后给企业带来的是双向效益，即社会效益和经济效益，从环保中收到的社会效益和从节煤中收到的经济效益。

这对以煤为燃料再以热能转化为电能的火电厂尤为明显。

对以煤为燃料生产蒸汽为媒介的化工、建材、炼焦和冶金等行业在防治污染、排放达标和降低成本都有一定的协调作用。

10、TSM燃煤添加剂的市场前景和技术支持如何？

A：

TSM燃煤添加剂与燃煤配混进行催化燃烧，以使煤燃烧时产生的有害组分得以处理，并不再产生二次污染，可燃组分在装置的燃烧段提高燃料转化率，以达到节煤目的。

这种催化燃烧机理是不可否定的，在工业实际应用中也得到了证明。

TSM燃煤添加剂是从台湾引进的成熟的工业产品，早在上世纪50年代国外才开始使用催化燃烧技术，主要用于有机废气的燃烧；60年代该技术受到了重视和发展；70年代由于节能的要求，促使催化燃烧技术在美国、日本、前西德和前苏联等国家迅速发展。

我国于1972年开始催化燃烧技术的研究，1973年将这项技术用于电机制造业、烘干炉和废气的治理，继而在化工和汽车尾气治理等领域广泛应用。

在燃煤行业的各种锅炉和窑炉应用还只是刚刚起步。

起步阶段，对TSM的反映是良好的，用户和我公司在TSM市场内没有收到使用风险的反馈，使用设备也没有任何运行事故。

既然它有节煤和环保方面的良好反映，并且通过时间已经得到证明，那么它的前景一定无可怀疑是可观的，随着双向效益的不断积累，它也可以肯定逐一冲破保守运行方法和古典的污染物排放方法而大量进入燃烧领域。

TSM技术在我国应用的实际时间只有三、四年，在应用中，我公司也不断征询用户的意见和想法，使用方法和技术处理手段也逐步丰富，根据用户意见，我公司正在开发第二代产品，估计在2007年左右，我们会以使用更方便、指标更高的二代燃烧添加剂展现在广大用户面前。

二、应用篇

1、TSM燃煤添加剂应用范围有哪些？

A：

TSM的研制时，设计对象就是针对燃煤----凡是煤燃烧领域都可以应用。

a.适应的装置：

锅炉：

发电锅炉、中小型蒸汽锅炉和热水锅炉；

各型硫化床、固定床燃烧或各种粉煤炉、沸腾炉、链条炉、往复炉和手烧炉等；

窑炉：

各型焦炉、水泥窑、建材窑和冶金炉等。

b.适用的煤种：

无烟煤、贫煤、瘦煤、焦煤、肥煤、弱粘结煤、气煤、烟煤、长焰煤和褐煤等。

2、怎样确定TSM燃煤添加剂的用量？

A：

该产品原设计的常规用量10克/吨煤。

这是TSM进入商业领域，发明人通过定量分析得出的结果。

它具有一定的经济性和使用方便的普遍价值。

通过几年的使用，这一定量准则具有一定的适应性。

当然根据催化原理，催化剂的比表面积愈大，处理可燃气体之积的能力愈强。

即催化剂重量级数愈多，处理碳转化数量也愈多。

所以有的同类产品的用量按煤的可燃组分百分含量来决定。

也是出于燃烧原理方面考量考虑。

如在经济使用方面考虑问题，用户追求经济指标，以期达到更合适的节煤效益，可以将10克/吨煤的定量标准放在燃煤应用具体热值在15000kj~21000kj之间。

超过或低于这一热值范围使用TSM时，用量适当加大。

当然这只能在用户对燃料使用成本的经济分析基础上来决定。

3、外加水溶液量具体怎样掌握？

A：

“TSM燃煤添加剂产品说明书”中规定的用水量是将10克TSM溶于10公斤普通水中，然后匀混于1吨燃煤中。

10公斤的用水量，具有一定的普遍性。

但用户使用的燃煤全水分含量差异太大，10公斤水的水溶液又不足以指导所有燃煤的用水量，那么就应根据不同外在水及燃烧时装置对含水量的要求来进行适当地调整。

除粉煤炉外，燃烧装置对燃料外在水分的百分含量在8%-11.8%之间，对燃烧最有利，实测燃煤外在水分已接近上述百分率,那么可将水溶液控制在0.5-0.6%之间，TSM水溶液也是可以匀混，渗透在燃煤之间的，如燃煤全水分含量低于这个指标，也可将水溶液中用水量加大，直到水分适中为止。

4、在哪个阶段向燃料表面喷洒TSM水溶液合适？

A：

备煤阶段的前部，越往前越好。

只有这样TSM水溶液向燃煤颗粒间渗透的过程和时间越长，TSM与燃煤混得越匀。

5、举例说明典型火电厂使用TSM燃煤添加剂的流程？

见附图。

（TSM燃煤添加剂实用技术方框流程表）

6、TSM燃煤添加剂对不同热功率和不同压力的锅炉或窑炉的节煤率相同吗？

A：

不同

一般地讲，燃烧装置使用时间长，热效率相对低，使用TSM后节煤率相对地高；

从工业实验得知，燃煤工业应用基低热值热值较大，使用TSM的节煤率较高，反之节煤率较低。

如将煤矿石做燃料，其热值在2000Kacl/kg左右，灰分超过60%，TSM水溶液喷洒后，不可燃的灰分沾去了大部分TSM而起不到催化作用，节煤率自然很低。

加大TSM用量，又必然要加大使用成本。

但煤矿石的利用是燃烧的途径之一，只是使用后经济效益低些罢了。

7、燃用时，对不同煤质应该采用不同剂量的TSM燃煤添加剂吗？

A：

从原理上讲应当采用不同剂量的燃煤添加剂。

本篇第6已将采用不同剂量的作用做了原理上的基本解析。

在一般条件下，没有必要对TSM的使用剂量做出加大或缩小的调整。

这是产品经过大量燃烧实验经过筛选出的数据。

根据各企业不同燃料成本，按照本质询手册给出的解析，对TSM用量做出不同调整也是自然的，只要这样调整与节约概念相符而不相背，就是合理的。

8、什么是节煤率？

怎样进行计算？

A：

节煤率是相对于一定燃料热值的实测数值下，使用TSM燃料后相较的百分率。

节煤率可以用多种方法进行对比计算。

吉林市质量技术监督局批准的“TSM燃煤添加剂企业标准”中燃料节约率按下式计算：

             未加添加剂的燃料—加添加剂的燃料

燃料节约率=————————————————    100%

              未加添加剂的燃料

根据用户的具体计量条件，也可按其它方法计算：

              同重量原煤的标准热值-同重量TSM燃料的标准热值

燃料节约率= ———————————————————————   100%

              同重量原煤的标准热值

            同重量原煤的标准热值产蒸汽量—同重量TSM燃料标准值热产蒸汽量

燃料节约率= ——————————————————————————————100%

             同重量原煤的标准热值产蒸汽量

            单位发电量耗原煤标准热值—单位发电量耗TSM燃料标准热值

燃煤节约率= ————————————————————————————100%

            单位发电量耗原煤标准热值

9、TSM燃煤添加剂水溶液可保存多长时间？

   A：

与工业品保存时间相同。

该水溶液如已喷洒在燃煤上，不但可以延长煤中挥发分的挥发量和时间，TSM仍然均匀地保存在煤颗粒间，以待催化燃烧。

10、凭借什么指标或表象可以判断使用TSM燃煤添加剂可以节煤？

A：

参照本篇第6题。

三、环保篇

1、我国环境保护的特点是什么？

大气污染的现状怎样？

A：

总体讲，我国的环境污染是比较严重的，各项污染指标得不到控制，污染总量居高不下，因此，我国的环境保护任重道远。

水体和排渣污染不在本专业范围，此不尽详述。

大气污染是突出的环境问题，已经给国民经济带来了巨大损失。

大气污染的重要来源是工业废气污染。

大气污染的特点，是一次性能源以煤燃烧为主，大部分直接燃烧，能源利用方式落后、利用率低、能耗高、低空排放和污染物排放量大，污染物以二氧化硫为主，其次是颗粒物；二氧化硫年排放总值达到2346万吨。

在对全国322个城市空气质量监测结果，总悬浮颗粒物（TSP）日均值范围在0.011~1.199mg/m3之间，二氧化硫（SO2）日均值范围在0.002~0.385mg/m3之间。

我国以烟煤型为主的大气污染导致酸雨的覆盖面积约占国土面积的30%，是明显的区域性特征。

2、与煤燃烧污染有关的政策性法规，标准有哪些？

A：

国家和地方性防治大气污染法规很多，国家统一的大气污染物排放标准主要有：

大气污染物排放标准（GB1629-1996）

锅炉大气污染物排放标准（GWPB3-1999）

工业窑炉大气污染物排放标准（GB9078-1996）

火电厂大气污染物排放标准（GB13223-1996）

水泥厂大气污染物排放标准（GB4975-1996）

炼焦炉大气污染物排放标准（GB16171-1996）

恶臭污染物排放标准（GB14504-93）

这些标准的制定首先以满足环境质量标准的要求为出发点,同时改善了技术的可行性和经济上的合理性以及污染源所在地区区域污染系统的构成和特点。

3、锅炉排放标准有那些指令性规定？

A：

本标准共6章18条，规定了标准的适用范围、引用标准、自定义、技术内容、检测和标准实施。

标准除对烟尘排放浓度、二氧化碳和氮氧化物、烟尘黑度等有严格规定外，对2000年12月1日前和之后建成使用的锅炉排放大气污染物指数分别给制定了不同标准。

4、火电厂排放标准有那些指令性规定？

A：

火电厂大气污染排放标准共设6章22条内容：

适用范围、引用标准、自定义、技术内容和检测办法等。

在技术内容中，将火电厂的排烟浓度和黑度，按建成投产时间，规定了不同的标准。

这3个阶段是：

92年8月前、92年8月—96年12月和97年1月以后。

5、炼焦炉排放标准有那些指令性标准？

A：

本标准共设6章20条内容：

适用范围、自定义、技术内容、检测方法和标准实施权限等。

排放标准按不同地区执行三个级别做标准。

还规定了林格曼黑度可选用林格曼黑度烟气浓度图、测烟望远镜和照相法。

对炼焦炉排放标准按97年1月之前和之后通过环境影响报告书并审批的不同标准执行。

6、大气中SO2的来源和危害有哪些？

A：

大气中SO2的来源分为人为来源和天然来源。

天然来源主要是火山喷发，大陆架释放的H2S在大气中被氧化为SO2，含硫有机物被细菌分解而产生SO2等，排放量约为全球排放总咯的1/3，天然排放的SO2在全球分布，在广阔地域低排放，在空气中易于稀释和净化，不会造成严重的污染。

人为来源的SO2包括燃料燃烧（占人为来源量的3/4以上）和含硫物质的工业生产。

人为排放的SO2上世纪以来达到3.3*108t/年。

SO2的危害主要是：

对人体的危害，对植物的危害，对大气能见度的影响和形成酸雨的危害等。

7、工业中传统的脱硫，脱氮工业有哪些？

A：

传统控制SO2污染的途径有三类:

燃料脱硫、燃烧过程脱硫和烟气脱硫。

燃料脱硫主要通过煤洗选，减少煤中的硫分，洗选煤量为2.8亿吨/年，占煤总产量22%，共去掉硫101万吨，等于减少排放SO2202万吨；其次煤的液化和水煤浆技术，此不赘述。

燃烧过程脱硫：

在燃烧过程中加入石灰石或白云石作脱硫剂，CaCO3、MgCO3受热分解，生产CaO、MgO与烟气中SO2结合生成硫酸盐随灰分排掉。

另外两种方法是型煤固硫和流化床燃烧脱硫。

烟气脱硫：

抛弃法是将SO2转化为固体残渣抛掉；回收法是将SO2转化为硫酸、硫磺、液体二氧化硫、化肥和石膏等有用物质，但此法投资大，经济效益低。

氮的氧化物有N2ONONO2N2O3N2O4N2O5等，总称氮氧化物（NOx），污染大气的主要是NO和NO2。

NO为无色、无味、无臭的气体。

微溶于水，在稀硝酸中溶解度增大，NO2为红棕色有窒息性、有臭味、有强烈刺激性的气体。

NOx可形成硝酸根，对人体和植物有害。

对NOx的治理有三种途径：

燃烧脱氮、改进燃烧方式和烟气脱硝。

8、我国及世界各国用同类产品脱硫的使用状况怎样？

A:

我国目前采用的烟气脱硫中的湿法，半干法和干法脱硫工艺，得到了一定的发展。

湿法主要有石灰---石膏、钠碱、氨吸收、磷铵复肥、海水和氧化镁法等。

以上方法在我国的重庆电厂、太阳热电厂、山东潍坊化工厂、南宁化工集团、沈阳冶炼厂、南京钢铁厂、上海南市电厂、湖南钢三00电厂、挪威ABB公司（海水脱硫）、深圳西部电力公司和漳州后石电厂。

美国也有较大规模装置运行。

半干法脱硫：

主要工艺有旋转喷雾干燥法（SDA法）：

美国JOY公司、丹麦NIRO公司、沈阳黎明公司。

烟气循环流化床脱硫技术在德国鲁奇公司、Lurgi公司和美国Smith公司等得到应用。

国内清华大学、中绿公司、东南大学和湘潭大学等对该技术也进行了研究。

我们火电厂排放的SO2量已超过全国总排量25%，但列入脱硫机组计划的，不到全国装机总容量10%，任重道远，需要大量投资的和时间。

9、TSM燃煤添加剂脱硫、脱氮原理是什么？

A：

TSM匀混于燃煤中，在进行催化燃烧时，煤中灰分存在的Ca、Mg离子或CaCO3、MgCO3受热氧化成CaO、MgO或分解成氧化钙和二氧化碳，与SO2合成为钙镁盐，反应式如下：

CaCO3=aO+CO2↑

CaO+SO2+1/2O2=CaSO4

方法和过程很简单，但反应快，其关键是TSM的催化能力。

人为排放的NOx90%以上来源于燃料的燃烧过程，因此降低NOx的生成量是研究的重要课题。

燃烧过程生成NOx有三种：

温度型：

是燃烧用空气中的氮气高温中氧化产生的氮氧化物；

快速温度型：

是碳化氢燃料过浓时产生的氮氧化物；

燃烧型：

燃料固有的氮化物在燃烧中产生的氮氧化物。

燃烧型：

燃料固有的氮化物在燃烧中产生的氮氧化物。

空气中氮被氧化的反应可概括地表示为：

N2+O2  

2NO

NO+1/2O2 

NO2

两个反应共存于燃烧系统中。

因此烟气中NO和NO2都存在。

但实际监测表的NO占NOx总量的90%。

燃料在一定温度下燃烧，在TSM催化下，废气中的NO2、NO被还原剂（H2、CO、CH4及其它低碳化合物）还原为N2，同时还原剂与废气中O2作用生成H2和CO2反应过程中还能放出大量热。

10、用TSM燃煤添加剂脱硫的实测结果如何？

件附件2：

吉林市环保局环保监测站—第03页