CN102766498A - 一种化学催化除焦剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种化学催化除焦剂，该除焦剂由如下质量份数的原料混合溶解，加热、浓缩、冷却至比重为1.1～1.3即得：钴、钼催化剂废液10～25份、镍催化剂废液20～40份、铜催化剂废液30～40份、稀土催化剂废液10～15份，甲酸钙20～30份、硼砂20～30份、阴离子表面活性剂5～10份、稳定剂1～3份、二茂铁2～5份。本发明尤其适应于燃烧用煤煤质变化大、硫分含量高的锅炉。本发明通过实验优选出的除焦剂组成和各组份的重量配比，实验结果表明各组份配比科学合理，使用方便，价格便宜，可有效清除锅炉受热面和辐射面上的焦层和积灰，同时能够防治新焦垢的形成。

Description

一种化学催化除焦剂

技术领域

本发明涉及一种清灰除焦剂，尤其涉及一种从催化剂废液中回收金属复盐类，该废液通过复合改性，能高效除去煤在锅炉中燃烧产生的积灰和焦渣，属于环保节能领域。

技术背景

煤在燃烧过程中，由于受到灰分、矿物质、硫分和煤不完全燃烧产生的飞灰在水冷壁、省煤器、前后拱等低温处极容易结焦和积灰，特别是在煤中硫含量偏高、矿物质熔点偏低的情况下，煤在燃烧时更容易产生结焦、积灰和腐蚀等问题。由于焦垢的热阻大约是钢铁的400倍，当焦垢达到1mm，为了保证一定的蒸汽压力，煤炭的消耗量将增加4％，同时使锅炉水冷壁热交换率下降，排烟温度升高，烟气阻力上升，燃烧工况恶化，严重影响锅炉安全运行。

在现有技术中，锅炉的清灰、除焦，通常采用水蒸汽在线清灰、除焦和化学清灰剂清灰、除焦。水蒸汽在线清灰可以除去松散式积灰，而对粘结性的积灰和焦垢清除效果很差。化学除焦主要采用氧化剂与焦垢反应来清灰、除焦，如稀土高效节能锅炉清灰除焦剂及其生产方法(专利申请号：200510041561.7)；用于城市生活垃圾焚烧炉的除焦清灰剂及其制备方法(专利申请号：201010103356.X)；一种液态除焦剂(专利申请号：201110216127.3)等，该种方法对煤质稳定锅炉的积灰和结焦具有一定的去除效果。但对煤种变化大，特别是有劣质煤参与燃烧时适应性较差，同时除焦剂主成分硝酸盐，高温分解容易产生有害燃烧产物氮氧化物和亚硝酸盐粉尘，且成本过高，难以在工业锅炉中大量推广。

因此，要提高锅炉除焦剂的清灰除焦效率、降低材料成本和开发更为安全、环保和经济实用的清灰剂，必须采用新的、更高效的方法。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，通过大量实验筛选提供了一种化学催化除焦剂，该催化除焦剂含有催化剂、渗透剂和熔融剂可快速在炉膛燃烧区气化，与水冷壁、省煤器、前后拱等低温处粘结煤焦、粘附未完全燃烧积碳、硅酸盐和硫酸盐发生化学反应，生成多孔状焦渣，随着锅炉引发而脱落。除焦剂中Ni、Cu、Mo、Co、La和Ce等金属离子氧化物附着在水冷壁、省煤器、前后拱等低温处，形成氧化物薄膜层，该氧化物薄膜可有效降低粘性煤焦、碳、硅酸盐和硫酸盐等污垢的粘附，同时可减轻SO₂对锅炉热辐射区腐蚀。该除焦剂无毒，不会对环境造成污染，且价格低廉、使用方法简单，易于推广应用，对改善我国工业锅炉和电厂锅炉的燃烧状况具有重要的经济效益和社会效益。

技术方案：为了实现以上目的，本发明采取的技术方案为：

一种化学催化除焦剂，它由如下质量份数的原料组成：钴、钼催化剂15～25份废液、镍催化剂废液25～35份、铜催化剂废液30～40份、稀土催化剂废液10～15份、直接混合，依次加入甲酸钙20～30份、硼砂20～30份、阴离子表面活性剂5～10份、稳定剂1～3份、二茂铁2～5份搅拌溶解，然后加热浓缩至比重为1.15～1.30，冷却至不出现结晶，即成品。

上述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸铵、二丁基萘磺酸钠、脂肪酸钠中的一种或多种的混合物。

上述催化剂废液在目前催化剂生产中大量存在，可综合利用，其余原料市场上容易采购，且价格相对便宜。

上述催化剂废液为催化剂生成过程中产生的废液，即钴、钼催化剂废液、镍催化剂废液、铜催化剂废液、稀土催化剂废液中的二种或多种的混合物制成。

上述稳定剂为N-甲基苯胺。

作为优选方案，以上所述的一种化学催化除焦剂，所述的催化剂废液由质量比为1∶2∶0.3的钴、钼催化剂废液、铜催化剂废液和稀土催化剂废液混合制成。

作为更优选的方案，一种化学催化除焦剂，所述的催化剂废液由质量比为1～2∶1～2∶2～3∶0.3的钴、钼催化剂废液、镍催化剂废液、铜催化剂废液、稀土催化剂废液混合制成。由于焦渣中含有粘性煤焦油和硅酸盐，本发明采用催化剂废液中含有大量催化金属离子，在十二烷基硫酸铵等渗透剂和硼砂熔融剂的作用下，除焦剂可迅速进入焦层内部发生化学反应，从而使焦层从受热面剥离，由于各物质之间具有协同效应，除焦效果非常优越。

本发明的催化除焦剂可以利用为本产品专门设计加药装置将其从观火孔喷入燃烧区和结焦位置，气化燃烧即可；或将其拌入煤中从观火孔直接投入炉膛中。

有益效果：本发明提供的化学催化除焦剂及制备方法和现有技术相比具有以下优点：

1.本发明的化学催化除焦剂对煤质变化适应性强，特别对质量偏劣、高硫份煤除焦效果好。

2.本发明的化学催化除焦剂中不含对锅炉有腐蚀作用的氯离子和硫酸盐等有害物质。

3、本发明的化学催化除焦剂不会产生有害燃烧产物氮氧化物和亚硝酸盐粉尘。

4.本发明的化学催化除焦剂制备采用催化剂厂的各种催化剂废液，采用浓缩蒸发方法，使金属离子得到了富集，催化金属离子，在渗透剂和熔融剂的作用下，可迅速进入焦层内部，发生化学反应，由于各物质之间的协同效应，改善了焦渣的结构，使除焦效果更优越。

5.本发明的化学催化除焦剂的原料成本只有目前除焦剂制造成本三分之一，除焦剂的用量为燃料质量的0.05％～0.1％，易于推广。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。本领域的技术人员容易理解，是否重复实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

实施例1

一种化学催化除焦剂，它由下列重量份数的原料复配制得：钴、钼催化剂废液20份、铜催化剂废液40份、稀土催化剂废液10份混合后，依次加入甲酸钙20份、硼砂20份、阴离子表面活性剂6份、稳定剂2份、二茂铁5份搅拌溶解，然后加热浓缩至比重为1.15，冷却至不出现结晶，即成品。

实施例2

一种化学催化除焦剂，它由下列重量份数的原料复配制得：钴、钼催化剂废液20份、镍催化剂废液30份、铜催化剂废液35份、稀土催化剂废液15份混合后，依次加入甲酸钙15份、硼砂15份、阴离子表面活性剂5份、稳定剂2份、二茂铁3份搅拌溶解，然后加热浓缩至比重为1.20，冷却至不出现结晶，即成品。

实施例3

一种化学催化除焦剂，它由下列重量份数的原料复配制得：钴、钼催化剂废液20份、镍催化剂废液30份、铜催化剂废液10份、稀土催化剂废液15份混合后，依次加入甲酸钙30份、硼砂30份、阴离子表面活性剂5份、稳定剂1份、二茂铁3份，搅拌溶解，然后加热浓缩至比重为1.20，冷却至不出现结晶，即成品。

实施例4

一种化学催化除焦剂，它由下列重量份数的原料复配制得：钴、钼催化剂废液25份、镍催化剂废液30份、铜催化剂废液40份、稀土催化剂废液10份混合后，依次加入甲酸钙30份、硼砂30份、阴离子表面活性剂7份、稳定剂1份、二茂铁5份，搅拌溶解，然后加热浓缩至比重为1.25，冷却至不出现结晶，即成品。

实施例5

一种化学催化除焦剂，它由下列重量份数的原料复配制得：钴、钼催化剂废液15份、镍催化剂废液30份、铜催化剂废液30份、稀土催化剂废液10份混合后，加热浓缩至比重1.13，降温至80℃，依次加入甲酸钙20份、硼砂20份、阴离子表面活性剂5份、稳定剂2份、二茂铁3份，搅拌溶解，控制比重为1.3，冷却至不出现结晶，即成品。

实施例6

一种化学催化除焦剂，它由下列重量份数的原料复配制得：钴、钼催化剂废液15份、镍催化剂废液35份、铜催化剂废液40份、稀土催化剂废液15份混合后，加热浓缩至比重1.13，降温至40℃，依次加入甲酸钙25份、硼砂20份、阴离子表面活性剂5份、稳定剂2份、二茂铁3份，搅拌溶解，控制比重为1.28，冷却至不出现结晶，即成品。

实施例7

选取实施例1制备得到的化学催化除焦剂在甘肃省长通电缆厂SH20-25型锅炉使用一年，除焦、清灰效果良好，使用5天后，既有焦块掉落，使用20天后，水冷壁、省煤器、前后拱等处的焦渣基本清除，排烟温度由原来185℃降至150℃，在随后一年的使用中，每天加入10Kg，基本无新焦层形成。通过兰州热工检测，锅炉的热效率由原来的75％提高到81％。

实施例8

选取实施例2制备得到的化学催化除焦剂在白银有色金属公司氟化盐厂SHS20-10型锅炉使用。该锅炉在冬天同时承担工业供气和生活区供暖，负荷大，再加上煤质变化大，结焦、结渣非常严重，有时观火孔都结渣堵塞，使用该化学催化除焦剂10天后，大块焦块掉落，观火孔结渣得到控制，使用20天后，水冷壁、省煤器、前后拱等处的焦渣基本清除，排烟温度由原来201℃降至160℃，在随后一年的使用中，每天加入5Kg，基本无新焦层形成。通过供气量和煤消耗量计算，锅炉的热效率提高了5％。

实施例9

选取实施例3制备得到的化学催化除焦剂，在甘肃稀土公司SH20-25型锅炉使用，由于该锅炉用煤煤种变化大，硫含量高，结焦、结渣严重，使用该化学催化除焦剂10天后，有少量焦块掉落，使用20天后，水冷壁上焦渣全部掉落、但前后拱等处的焦渣未完全清除，排烟温度由原来201℃降至170℃，在随后一个月的试验中，加大用量，每天加入13Kg，前后拱等处的焦渣基本清除。

实施例10

选取实施例4制备得到的化学催化除焦剂在白银有色金属公司铅锌厂SHS20-25/400-AI型锅炉使用3个月，除焦、清灰效果非常好。该供热车间使用的煤质变化大，煤中硫含量高，炉体受热面结焦非常严重，水冷壁焦垢层达5mm，前后拱挂焦使耐火材料坠落，锅炉的安全运行受到了严重的威胁，使用该化学催化除焦剂3天后，既有焦块掉落，使用10天后，水冷壁、省煤器、前后拱等处的焦渣基本清除，排烟温度由原来204℃降至130℃，在随后2个月的使用中，每天加入8Kg，未发现结焦、积灰和爬壁现象，停炉后检修炉膛受热面非常干净，发现水冷壁、前后拱受热面和辐射面沉积了一层坚硬黑色膜，取样分析，该膜主要成分为氧化铜、氧化镍、氧化钼等金属氧化物。该膜的形成，可以对水冷壁起到保护作用，减轻硫氧化物对管壁的腐蚀和抑制粘性煤渣、灰渣及硫酸盐对受热面的粘附。

实施例11

选取实施例6制备得到的化学催化除焦剂在连云港保鑫生物质热电有限公司20吨锅炉进行试验，要求锅炉蒸汽压力保持在6kgf/cm²以上。锅炉燃烧煤种为进口菲律宾原煤，试验时间25天，添加量为每天15Kg，试验前水冷壁挂焦较为严重，排烟温度191℃，每天耗350吨，使用该催化除焦剂10天后，水冷壁挂焦发白，焦层有部分脱落，随后增加添加量至每天18Kg，第13天焦层全部脱落，排烟温度降至142℃，每天耗煤量为320吨。与实施例4和实施例2对比，达到相同的除焦效果，除焦剂用量增加。

比较实施结果本发明较佳的实施方式中，所述的催化除焦剂由如下质量份数的原料组成：钴、钼催化剂15～25份废液、镍催化剂废液25～35份、铜催化剂废液30～40份、稀土催化剂废液10～15份直接混合，依次加入甲酸钙20～30份、硼砂20～30份、阴离子表面活性剂5～10份、稳定剂1～3份、二茂铁2～5份搅拌溶解，然后加热浓缩至比重为1.1～1.3，冷却至不出现结晶，即成品。

比较实施结果本发明最佳的实施方式实施例4和实施例2。

以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种化学催化除焦剂其特征在于，它由如下质量份数的原料组成：钴、钼催化剂15～25份废液、镍催化剂废液25～35份、铜催化剂废液30～40份、稀土催化剂废液10～15份直接混合，依次加入甲酸钙20～30份、硼砂20～30份、阴离子表面活性剂5～10份、稳定剂1～3份、二茂铁2～5份搅拌溶解，然后加热浓缩至比重为1.1～1.3，冷却至不出现结晶，即成品。

2.根据权利要求1所述的一种化学催化除焦剂，其特征在于，阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸铵、二丁基萘磺酸钠、脂肪酸钠中的一种或多种的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种化学催化除焦剂，其特征在于，催化剂为Cu²⁺、Ni²⁺、Mo²⁺、Co²⁺、La³⁺、Ce³⁺金属离子。

4.根据权利要求1所述的一种化学催化除焦剂，其特征在于，稳定剂为N-甲基苯胺。