用于发电锅炉高效助燃清焦节煤剂及加剂设备

技术简介
A、膜法富氧技术简介
l 富氧膜的微观结构
用功能高分子膜将空气中的氧快速富集起来，从而得到廉价的低浓度大气量的富氧空气，这是膜法分离技术的新科技成果。这种对混合气体具有选择性分离功能的具有如下微观结构：



复合膜的结构示意图
这种俗称"三明治"结构，全部由高分子材料组成的气体分离膜，成型后有三部分构成：
1、复合膜皮层：对气体分子具有选择透过性（Selective Layer）高分子,它成膜后的有效厚度一般为0.5-2微米（可通过制膜工艺调整厚度）；在几乎所有已知的高分子材料中，目前发现只有两类高分子材料同时具备高透气量和成膜性能，对空气（氧氮）而言，氧气分子在透过这两类材料时的速率是氮气的两倍，从而可用来富集氧气。这种材料透气量的大小决定了膜的实用性和经济性。
2、微孔膜：即"三明治"结构的中间层（Microporous Layer）,它可以用普通商用高分子材料，通过特定工艺（凝胶相转变）制得。为保证具有分离作用的均质"皮层"膜的厚度尽可能的薄而
又无缺欠，以保证复合膜大透气性能，微孔膜需要制成具有高的表面空隙率同时无大孔。
3、无纺布支撑体(Support Web)："三明治"的第三层一般用专用无纺布，以支撑膜原料制作工艺过程和成膜后使用时的机械强度。
上述类型的富氧膜的技术和工艺，现在已为国内技术专家所掌握。
l 卷式富氧膜元件结构及性能参数
卷式富氧膜的结构如下图所示，它是由富氧膜片、倒流网、粘合剂、富氧收集管及花盘构成，通过卷绕设备将富氧膜片及导流网围绕中心收集管绕制成螺旋结构的膜元件；空气可从膜原件一端进入，在压力作用下富氧空气由中心管收集并通过管路集合起来，未透过膜的剩余余空气由膜的另一端排入大气中。



卷式富氧膜性能参数

l 膜法富氧设备及性能参数
改进前的富氧设备



改进后的富氧设备





改进后的富氧设备淘汰了水气分离、稳压、预热、泵内易结垢等缺点，设备系统和工艺大大简化，富氧空气出口压力及出口温度大大提高。

富氧氧设备性能参数

注：富氧设备单耗：指制取每立方米富氧空气电力消耗
l 富氧燃烧节能原理
无论固体燃料还是液体气体燃料的燃烧发热过程都需用大量的氧气助燃，其中主要可燃成份燃烧过程化学方程式如下,提高这些反应式中O2的含量无疑可以促进燃烧过程充分完成，提高燃料的使用效率 .
　　　　　　　 C＋O2=CO2
　　　　　　　 2H2＋O2=2H2O
　　　　　　　 S＋O2=SO2
　　　　　　　 CmHn＋(m＋n/4)O2=mCO2＋n/2H2O
　　　　 　　　 2CO＋O2=2CO2
　　　　　　　 2H2S＋3O2=2H2O＋2SO2　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

助燃空气增加O2的浓度使得燃烧过程速度加快近而提高燃烧的温度，使得到能量的品级得到大大的提高。下图给出了天然气燃烧过程中火焰理论温度与助燃气中氧含量的关系曲线：

燃烧的理论与实践告诉我们，不同温度下的能量，其使用效率是不同的，温度越高能量的使用价值越高，反之价值越低。从上图中可看出以下重要的两点：
　　 ①　 助燃空气中氧含量越高，燃烧的火焰温度越高。
　　 ② 空气中氧含量增加初期燃烧温度剧烈增加，而随着氧气浓度的进一步增加，燃烧温度增长迅速减缓，随着氧气含量再增加反而使火焰温度处于饱和状态。
我们可以得出结论，应用富氧助燃可提高燃烧温度，随着富氧空气中氧浓度的增加，火焰温度迅速上升，其温度上升快的一段发生在氧浓度增加初期即氧浓度由21％增加到30％的过程中。
理论计算富氧度（K）与节能率有如下关系：
节能率⊿E = (QK-Q0)/QK = (1-Q0/QK)= 1-1/(K+1)
　　　　　　　 = K/(K+1)
作节能率与富氧浓度关系如下（计算数据）：
　　　

（见附件：富氧燃烧与节能率的理论浅析）
B、　　　 化学节煤剂技术简介
　 化学节煤剂剂是由催化剂、助燃剂、膨化剂、固硫剂、消烟剂、分散剂、裂变剂等多种原料经科学处理、复配而制成。由山东展绿公司经多年实践摸索与改进，现已成为实用化的专有配方。
燃烧过程中的氧化反应虽然是多级和复杂的，但所有燃烧相中均含有游离基（非对称电子或分子）。碳氢化合物与氧分子（每个含有两个游离基）在有足够能量的前提下进行化学反应即开始燃烧。其反应所释放的能远高于激发下一步反应所需能，那么其反应便自动进行下去，其燃烧强度与氧含量及燃料的可燃性成正比。
强度=K×O2×燃料
K为常数，表示参加反应的临界能量（因为在氧和燃料不足的情况下，即使发生碰撞亦不会产生有效反应）。
燃料从喷嘴喷出后在燃烧过程中要经历三个阶段：首先燃料微粒被加热，到一些程度开始汽化或碎化；接着逐渐产生发散的火焰，燃料微粒的尺寸不断减小，随着时间推移，微粒被缩小，它含有的挥发性物质少了；如果微粒仍未离开燃烧区，就开始产生一种像焦炭一样的残留物的不均匀燃烧。倘若在燃烧微粒成活的这三个阶段游离基链反应不是迅速持续的进行，那么当这些残留物颗粒离开了燃烧区，燃料燃烧不充分就造成浪费。

第一阶段：催化剂的有机部分遇热裂变，每一个催化剂分子低限度产生六种游离基，裂变反应在氧化反应之前一段时间就开始了。在激发游离基发生基链反应时，会造成几百万个分子的链锁反应。
在燃烧微粒预热期，催化剂起十六烷值增进剂的作用，稀释燃料并使燃料微粒尺寸缩小，作用是节省预热能量。火焰产生后其能量反馈给未燃烧的微粒以引发更多的微粒参加氧化反应。微粒表面至火焰前端的距离取决于氧气和燃料的散射率。催化剂提高了散射率及反应率，使更多的能量传递给燃料微粒，所以它在这一阶段的作用是降低了激发氧化反应的临界能量，激活数百万个单独的游离基连锁反应，提高燃烧效率，增加燃烧强度。
第二阶段：一旦分子的有机部分被耗尽，能成为多价状态的阳离子出现了，即便是高强度的燃烧他们也会存留下来。这些阳离子通过电子交换产生氧化还原反应（也就是游离基碰撞）。这一现象使游离基链反应被反复激发且持续不断使燃料中的高分子化合物燃烧，促进了裂变和后期燃料中重量较大的颗粒的燃烧。
燃料微粒固体残渣的非均相氧化过程是根本不同于火焰燃烧过程的。非均相氧化过程其反应程度主要取决于氧气与燃料的比例。剂中的低挥发性物质可以为燃料微粒的残留体提供共价氧。这种物质不爆，在燃烧状态下分解并释放出大量经过氧化的游离基，这导致了残留体燃烧时游离基链被更迅速的激发。近处的氧气分子与预激发的游离基莲发生反应，这一作用较链激发来得更快。催化剂中的酰酮金属能轻松的接受单电子的交换。
催化剂还起强化支链反应的作用。通过增加游离基激发次数，使火焰温度升高，燃烧更加充分，从而使热传递效率提高，将理多的能量转化为有用功。游离基的产生还帮助带走锅炉、引擎或涡轮机内冷区域的沉淀物。原则上，这与借助乙基游离子从汽油中的四乙烯铅中分离出铅的机理类似。
在催化剂中添加的辅助剂可以消除燃烧中硫、钠或钙的反应，减少阻碍从火焰到工作介质之间热传递的沉积物，淡化烟尘。这些辅助剂不仅不会影响催化剂的助燃效果，而且对解决特殊燃烧装置的清理问题大有帮助。

总之，"展绿"节煤剂是从根本上而不是表面上解决了现存燃烧装置中的燃烧问题，其作用是以理论为基础的。
"展绿"节煤剂的优点及使用方法：
使煤充分燃烧，提高燃烧温度，从而达到节煤的目的；
脱除炉垢且防垢的形成；　　
减少粉尘和有害气体的排放；
"展绿"节煤剂为液体，混配方便、成本低，添加的比例较其他添加剂小很多，故用量很小，其理论添加比例是吨煤：1公斤剂。
越是质量不好的煤使用"展绿"节煤剂取得的效果越显著，经济效益越好；
长期使用是设备更清洁，可延长检修周期，提高开机率；
"展绿"节煤剂适用于煤粉炉、链条炉、流化床等各种锅炉或煤窑。使用时用专用泵喷出与煤粉混合，无需其他设备，安装调试非常简便，不会给用户的原有设备及其正常运转带来任何不利因素。
C、　　　 锅炉燃烧模糊控制系统
　 锅炉燃烧模糊控制系统是针对系统的精确性和复杂性的矛盾提供出来的。对一个复杂的系统，在建立数学模型的过程中要利用大量的理论和实际经验方面的信息。锅炉正是这样一个系统，利用模糊控制理论和控制方法，构成一套模糊控制策略和方案。在工况变化比较大的情况下，该系统具有快速跟踪能力，使锅炉快速趋向稳定，达到良好的控制品质，并进行自寻优化控制、在线调节，使锅炉的运行不断接近并达到较好工况。
二、核心技术产品现状及来源
1、富氧膜技术现状和来源
现大连力戈科技发展有限公司牛正东（经理、总工，原中科院大连化学物理研究所），经多年独立实践研究，富氧膜的性能提高了2-3倍（透气量），通过改进复合膜涂层工艺和设备使生产规模的能力达到8吋膜元件1000支（5-6生产人员，单班年生产量），如增加设备和人员，产能可等比增加；富氧膜元件及富氧设备性能参数如上述，富氧设备和富氧助燃用于热工设备节能改造30余套，涉及燃煤、气、油的链条炉、抛煤机锅炉、油田原油集输加热炉、稠油开采注汽锅炉、玻璃行业燃油和煤气的马蹄焰窑及双煊窑、平板玻璃横火焰窑等。
2、节煤剂技术现状和来源
辽宁展绿节能环保技术服务有限公司、山东展绿科贸有限公司和展绿（北京）低碳技术有限公司，创业于2002年，初期选用了国内外30多家不同的节煤节油产品，并在不同类型的燃煤、燃油锅炉上试用，不断摸索改进， 形成了实用性专用配方和实施工艺，并在国内中大型电厂锅炉取得成功，节煤率5%以上，在小型锅炉节煤率可达到10%左右（详见附件：展绿节煤剂业绩表及部分检测报告），2008年申报国家发明专利，公开号CN101413674A（见附件）。
三、项目的意义和市场前景分析
　 我国现在已是世界第二大能源消费国，在不久的将来会成为大能源消费国。目前中国的石油消费量仅次于美国，位居世界第二。我国石油消费主要集中工业部门，其比重占全国石油消费一直保持在50%以上，交通运输业占25%左右。
众所周知，我国又是煤炭出产大国更是煤炭的消费大国，煤炭占我国能源消费量的70%。据统计2007年我国煤炭消费需求量约为25亿吨，中国能源更多的依赖于煤炭，2008年我国已成为煤炭的净进口国。据策略与国际研究中心（CSIS）预计，中国对煤炭的需求到2025年将翻两番，尤其基于电力部门需求的增长，目前电力行业消耗煤炭约11亿吨。中国的主要工业部门（非电力部门）对煤炭的需求，预计到2030年将会翻一番多。
我国经济的快速增长，对化石能源的需求消费已成为了温室气体二氧化碳的排放大国，国际能源局预计，中美两个大国到2030年将占全球温室气体排放的45%。节能减排是我们国家以及各级政府强力推进的重大举措和社会关注的焦点，其意义重大。
"展绿"的节能技术和产品几年来的应用实践，已得到客户的认同和欢迎，以电力行业锅炉节煤6%计算，可产生如下经济效益和二氧化碳减排效果：
目前电力行业煤炭年消耗11亿吨，如按6%节约计，每年可节煤6600万吨，平均吨煤按500元计，节煤经济效益330亿元，节煤技术投入占节煤总效益66%扣除后，节煤净收益112.2亿元；二氧化碳减排（电煤含碳量按60%，吨煤产二氧化碳2.2吨计）8712万吨，可见这项技术具有相当可观的经济效益和环境效益。"展绿"技术和产品不仅仅适合电厂锅炉，也同样适合于其它行业的锅炉和窑炉，如水泥生产转炉、钢铁行业的炼铁高炉、化肥行业的造气炉、城市煤气发生炉、玻璃行业煤气发生炉及池窑以及其它工业行业的燃油、煤、气热工设备。这些行业的节能和减排的潜力同样巨大，推广和开发此项节能技术，在更大范围和更多领域的应用，意义深远效益巨大。