氢氧机氢氧气应用于锅炉催化助燃的介绍
一、背景
中小型燃煤及生物质锅炉是我国除电站锅炉外的主要用煤及生物质装备，总数约50万台(2011年)，总容量达180万蒸吨，年消耗煤炭约4亿吨。在上述锅炉中，容量在20T/H以下的约占80%，且绝大部分为链条炉排锅炉。
我国中小型燃煤工业锅炉实际平均热效率大多不超过60%，有些手烧炉甚至只有30%~40%，而发达国家的中小型燃煤锅炉的运行效率一般接近80%。另外，我国中小型燃煤工业锅炉普遍环保措施简陋，粉（烟）尘、SO₂及NO不能达标排放，区域性煤烟污染十分严重。
近年来，随着我国经济的飞速发展，能源消耗显著扩大，环境污染日益严重。而国家对节能环保的高度重视，政府对污染排放的严格管控，各工业锅炉的技术改造已成为亟待解决的问题。链条锅炉增加复合燃烧技术为我国十大重点节能工程之一，已列为中华人民共和国第十一五规划纲要。
我公司自主研发的氢氧能源机，用于链条锅炉复合燃烧高效节能装置，是我国目前将链条锅炉煤层层燃和氢氧燃气助燃两种不同的燃烧方式有机结合的最佳应用配置系统。整个节能装置全部实现全自动化变频控制，节能效果更加突出。该节能系统装置包括氢氧气制造系统、氢氧气输送系统、定量给风系统、控制系统及燃烧调整系统等。改进了传统链条锅炉的燃烧方式，克服了传统链条锅炉热效率低、燃尽率低的缺点。
链条炉排锅炉采用氢氧气复合燃烧，是在链条锅炉的炉侧或炉前，配置一套送气系统，经输送氢氧气管道和风道、出气口，送入炉内燃烧。实现了锅炉燃烧过程中低排放和节能，是目前国内首创的节能环保装置，技术属国内领先水平。
氢氧能源机技术成熟，产品定型，该装置应用于锅炉改造后，可以较大程度的节约企业的生产成本，增加企业效益，提高企业的市场竞争力，并能有效降低废气排放，创造社会价值，对我国的节能减排、降耗增效起到巨大地推动作用。
氢氧气助燃装置可应用于各种燃煤、生物质链条锅炉，改造后，节能效果十分显著，连续运行三至四个月即可收回全部投资。该技术性能安全可靠，能充分发挥煤炭燃烧的自身潜能，根据不同炉型能可提高10%-25%热效率，氢氧气燃尽率100%，催化燃烧节能率5%以上，是链条锅炉的一次技术革命。
从2017年起我们就对几十台锅炉设备进行了助燃改造,改造后减排效果显著，社会效益明显；节能效果受到用户好评肯定。锅炉数据变化明显，火焰由橘红色，变为黄白色；锅炉炉温上升；炉灰和烟气烟尘减少。
二、关键技术
1、原理概述
在不改变锅炉的任何结构和原锅炉特性的情况下，通过管道与适量的氢氧气混合喷入到炉膛内悬浮复合燃烧。链条锅炉燃煤燃烧与燃气氢氧气催化燃烧优势互补有机结合在一起。这种复合燃烧方式既保留了链条炉负荷，又达到了负荷调节方便的目的。
2、燃烧工况
2.1氢氧气进入炉膛复合催化燃烧后，炉膛温度会提升50~100度。
2.2炉膛温度升高后，炉排给煤速度减缓10-30%，煤层厚度减薄10-30%左右（按锅炉实际运行状况调整）。
2.3复合燃烧后高温区向上移动到达受热密集区，增强受热面的受热强度，提高热交换效率；同时产生一定量的水蒸汽，水蒸气的比热容较大，可以增大炉膛内气体的热容量，减小烟气温度，抑制烟气中NO化合物的生成，捕获一定量的SO₂减轻后部烟气脱硫脱硝的压力，延长锅炉及其辅件的使用寿命。
2.4燃烧器为保证燃烧充分，必须有充足的补风量，即采用较大的过剩空气系数；但增大过剩空气系数，将使燃烧后烟气量及排烟热损失增加，影响燃烧效率。实际工程应用中，在保证燃烧完全的条件下，尽可能采用较低的过剩空气系数，一般燃烧器控制在1.2～1.3。氢氧气复合燃料燃烧器的过剩空气系数＝1.01，已经优于气体燃料燃烧器的理想水平，十分接近过剩空气系数的理想值＝1。极小的空气过剩系数大大减少了炉内过剩空气的加热热损失，且大幅度减少了烟气的排放量。临界工况开氢氧气，待燃烧稳定、排放达标，氧气含量由3％～5％降低为0.2～ 0.4，从侧面反映了极低的过剩空气系数下的稳定燃烧。
炉膛温度上升后，配合锅炉鼓、引风机变频调节和给煤量就能得到最佳的燃烧效果。既可保证燃烧，又可节电。
3、节能体现
3.1炉膛温度上升，加快了燃料热分解的速度，同时，炉排给煤速度减缓，煤层减薄后，炉排上的煤延长了燃烧时间，煤层通风系数增大，煤渣含碳量大大降低，因而达到节能的目的。
3.2高温向上移动聚集增大了受热强度，水蒸气增加増大了炉膛内的热容量，锅炉受热面热交换率上升，对锅炉出力起到决定性作用。
3.3炉膛温度上升后，鼓风、引风调小达到动态平衡，即冷风进入炉膛减少，减少了将冷空气加热的热损失，又使引风带走的热量减少，从而达到减少热损失，节能高效的最终目的；
3.4煤种适应性强，褐煤等低热值煤都能充分燃烧。
3.5氢氧气加入炉膛后，3-5日后炉温不再升高，将恒定在一定的范围内，7-15日炉膛及锅炉受热面的灰垢、胶状物开始逐步脱落，产气量、锅炉出力进一步提高。
4、节煤原理
链条锅炉的燃烧过程首先是预热、脱气、分解，然后进行燃烧，煤燃烧一般伴有水分，脱气分解的过程长，过剩空气多，炉温低，造成煤中脱气不能正常燃烧以烟的形式排放。氢氧能源机通过电解方式提取水中氢氧原子，形成氢氧混合气流，经由锅炉二次风管道输入锅炉炉膛内，待氢氧气进入炉膛燃烧室后点火引燃，运用氢氧催化原理（在高温燃烧过程中可产生O、H和OH等活性原子，一方面可促进烟气中中长碳氢链的高温裂解，使氧化反应的速度加快）、富氧燃烧原理（碳核也是由长碳氢链或者超长碳氢链构成，O、H和OH等活性原子也能加速其裂解，二次复燃减少碳核粉尘的排放）,将氢氧气与空气混合，燃烧时间短且完全，能使热量全部释放。
氢气燃烧属于典型的链锁反应过程，当形成一个分子的水时，就得到2个新的中间活性物H,OH.
O₂+2H₂_H₂O+H+OH
同样一氧化碳的氧化反应（燃烧）是“复杂链锁反应”：
H+ O₂__O+CO- C O₂
__OH+CO_ C O₂+H
一氧化碳与空气混合物的燃烧速度很小，在有含氢物质存在时，燃烧速度就会显著提高。当把除掉水分和氢的（干燥）一氧化碳和氧接触，则在700℃以下是不会起反应的。一氧化碳的氧化链锁反应成立的条件是必须有H和OH等原子（团）组成的活化中心参与反应，由于OH+CO__C O₂+H反应不断产生新的H,一旦反应启动，就会循环下去，即使停止送入氢氧气，反应还会维持，氢“参加了反应但最终回到原态”。H₂及其燃烧产物H₂O对爆燃和火焰的辐射也有很强烈的影响。由于氢对燃烧中间产物氧化反应的链锁推进，提高了CO,烃类等的氧化反应速度，可以在保持燃烧性能的前提下，大幅度降低空气过量系数，从而减少排烟热损失，提高燃烧系统的热效率。
5、节能效果
在相同煤质条件下 
全水分： Mt≤10%
低位发热量： Qad≥5000Kcal/kg
挥发分： Vad≥20%
灰分： Aad≤15%
颗粒度： ≤10mm
我国目前在用的老式链条锅炉燃烧效率仅有75%-80%，其锅炉热效率仅有60%-75%，每吨蒸汽燃料费用达150元以上，而煤粉锅炉燃烧效率高达98%，热效率高达85%，对比煤炭资源浪费大。加入氢氧气催化燃烧，如按复燃比例50%计算，锅炉热效率可提高（98-80）*50%+（85-75）*50%=14%以上，即节煤率可以达到14%以上。
单台10吨锅炉效益分析
每天耗煤量约 30吨
每天工作时间 24小时
年工作天数 330天
运行情况 连续
煤价 900元/吨
电价 0.74元/度
①.10吨锅炉年平均耗煤量：30T * 330天 = 9900T
② . 10吨锅炉年平均耗煤款：9900T * 900元 = 891万元
③.按节煤率14%计算：
日节煤量： 30T * 14% = 4.2T
年节煤量： 4.2T * 330天 = 1386T
年节煤款： 1386T * 900元 = 124.74万元
④.运行成本及节能计算：
CPHO—10000型氢氧机一台功率为38KW,按实际电价0.74元/度计算。
节能设备年耗电： 
38* 24 * 330 = 300960度
节能设备年耗电款：
300960 * 0.74 = 22.2710万元
年实际节能款：
124.74万元 - 22.2710万元 = 102.469万元
⑤.减排效果
单台10吨锅炉按年节煤1386吨计：
可减少CO₂排放：1386 * 45% * 98% *（44/12）= 2241吨
减少SO₂排放：1386 * 1% * 80% *（64/32）= 22吨