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煤炭助燃剂的助燃机理。

发布时间:2021-01-26 浏览
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煤炭助燃剂

煤炭助燃剂的助燃机理。

煤炭燃烧促进剂可以优化煤的燃烧过程,在煤炭燃烧过程中,煤炭的晶格发生畸变,生成的碳氧结合物脱离煤炭的大分子结构,提高碳的活性,加快煤炭燃烧速度,使煤炭燃烧更加完全。同时,煤炭燃烧促进剂可以加速煤炭热解过程中各种化学键的断裂,提高煤的挥发份的析出速度,增加焦炭的热化学活性,加速焦炭的燃烧速率。

煤炭燃烧促进剂的主成分为金属-有机络合物,受热分解释放出金属离子,促进C=O键的形成,并且降低C-C键断裂所需的能量。该金属离子具有未填满电子的d空轨道,可与C=O键形成形成络合物CO-M+(M+为煤炭燃烧促进剂中的金属离子),该络合物担负着反应活性的作用,其反应式为:

                                                          M+ + CO  → CO-M+                                (1)  

                     CO-M+ + O2 → MO + CO2                        (2)

                  2MO + C → 2M + CO2                              (3)

                   2M + O2 →  2MO                                     (4)

金属有机络合物吸收氧气生成金属氧化物,金属氧化物被碳还原生成金属,然后金属表面再吸附氧气生成金属氧化物,实现氧化-还原的循环,空气中的氧气不断通过金属向煤炭传递,加快了氧气的扩散和传递速度,有利于煤炭的燃尽。

2.煤炭燃烧促进剂的脱硫机理。

煤炭燃烧促进剂中含有纳米TiO2,其表面具有很多活性点,在燃烧过程中可疏松煤焦的孔隙,在孔隙中有利于SO2和氧气反应生成SO3,SO3易被煤灰或生料熟料中的金属氧化物吸收形成硫酸盐,从而实现脱硫的效果。脱硫产物被煤灰包裹,阻止或延缓了脱硫产物的分解。燃烧脱硫的反应方程式为:

                      MO + SO2 + O2 +  TiO2 → MSO4 + TiO2            (5)

副反应:

                 MSO4 + CO → MO + SO2 + CO2                                (6)

                      C(O) + CO + TiO2 → CO2 + C + TiO2                  (7)

TiO2的助燃作用有效降低了CO对MSO4的分解这一副反应的发生,有利于提高脱硫效率。

3.煤炭燃烧促进剂的脱硝机理。

煤炭燃烧促进剂中的纳米TiO2表面活性多,在燃烧过程中可疏松煤焦的孔隙,加快NOX向焦炭内部的扩散,使NOX在活性点上被还原成N2的机率大,提高了氮氧化物的异相脱除效率。燃烧脱硝的反应方程式为:

(Ⅰ)异相还原反应:

                  NOX  + C + TiO2 → 1/2N2 + xCO2 + TiO2                       (8)

(Ⅱ)均相还原反应:

   NOX +  xCO + TiO2 → 1/2N2 + xCO2 + TiO2                            (9)

Ti的电子轨道不饱和,具有d轨道空位,可降低C-C键的键能,促进C-C键的断裂,加速自由基链式脱炭裂解反应,促进较大分子和芳环上的支链的断裂分解。由于大量烃类物质逸出后留下的孔隙和通道,形成了丰富的C(O)活性位,有利于NOX的异相还原反应。煤粒微孔中具有很高的CO浓度,过渡金属Ti元素的存在还可以催化CO氧化成CO2,从而促进NOX的均相还原反应,提高氮氧化物的脱除效率。
性能描述:
1. 助磨作用。
我公司开发的煤炭燃烧促进剂是采用高分子表面活性剂为载体,具有吸附、分散和渗透功能,在原煤磨制煤粉的过程加入,具有改善煤粉颗粒形状的作用,增加椭圆形煤粉颗粒的比例,有利于燃烧。
2. 节煤作用。
煤炭燃烧促进剂具有良好的渗透能力和降低煤粉燃烧活化能的作用,这两点体现在燃烧过程中能够破坏环状的碳链,增加煤粉的透气性,有利于提高煤的燃烧速率,从而保证煤粉充分燃烧,达到节约用煤的目的。
3. 催化作用。
煤炭燃烧促进剂可以拓宽低热值煤粉(劣质煤)在旋窑烧成的使用,低热值煤粉(劣质煤)在旋窑燃烧过程中,由于灰分含量高,导致系统通风不畅,从而影响到低热值煤粉(劣质煤)的充分燃尽。煤炭燃烧促进剂实现了过渡金属的催化激发作用,让煤粉燃烧过程中部分煤粉在过渡金属氧化物表面进行氧传递过程,可加快其燃烧速率,有利于实现煤粉的充分燃烧,达到劣质煤在旋窑应用的目的。劣质煤价格低且容易采购,可以降低熟料烧成成本。  
4. 脱硫作用。
煤炭燃烧促进剂中的纳米材料可以将原煤中的硫从固态的硫直接激发生成三氧化硫,与生料中的碱金属元素反应生成硫酸盐,固定在熟料中,防止固态硫直接燃烧生成SO2存在于烟气中,从而缓解因为硫富集而导致的预热器五级筒和烟室以及分解炉内的结皮现象。这一作用的优势是可以拓宽高硫煤在旋窑中的应用,高硫煤和硫含量1.0%以内的低硫煤相比价格较低,可以降低熟料烧成成本。
综上所述,我公司的煤炭燃烧促进剂具有节煤、固硫的作用,并可以拓宽低热值煤和高硫煤在水泥厂烧成工艺中的应用,帮助水泥厂因为煤炭价格的上涨导致的成本上升问题。


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