CN103146455B

CN103146455B - 用于电厂锅炉的除焦剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN103146455B
Application number: CN201110401335.0A
Authority: CN
Inventors: 王炜
Original assignee: Shanghai Emperor of Cleaning TECH Co Ltd
Current assignee: Shanghai Emperor of Cleaning Tech Co., Ltd.
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2031-12-06
Also published as: CN103146455A

Abstract

本发明公开的除焦剂，其原料配方包括下述质量百分比的成分：硝酸钾5-10％，硝酸铵4-8％，钼酸铵2-4％，水合硝酸铜5-11％，硼砂2-8％，水合硝酸镁10-17％，余量为去离子水。本发明还公开了除焦剂的制备方法和其在电厂锅炉中的应用。本发明的除焦剂具有无毒、高效、使用方便，不但对锅炉的抑制结焦有效果，对锅炉受热面上已经形成的焦块也有很强的清除的功效，而且可以降低飞灰与炉渣中的碳含量，极大地推动电厂的节能减排的发展，提高锅炉热效率和使用寿命、延长锅炉的运行周期。

Description

用于电厂锅炉的除焦剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及除焦剂领域，尤其涉及用于电厂锅炉的除焦剂及其制备方法和应用。

背景技术

电厂锅炉实际燃用的煤质与设计煤质差异较大，煤质中灰分的含量都远高于设计值，燃烧时易造成受热面的积灰、结焦等问题；煤炭中所含的硫、钒、镍等杂质，在燃烧过程中所生成金属氧化物、硫酸盐、钒酸盐等化合物，除了会对设备产生不同程度的腐蚀问题外，同时，也会在烟道气体经过的设备造成严重的结渣和沉淀物。在锅炉运行一段时间后，锅炉积灰或结焦后，使锅炉蒸发量降低，排烟温度上升，不但使燃烧工况恶化，降低热效率，而且可能造成局部水循环故障、部分管壁过热烧坏、落下的焦块砸坏水冷壁或冷灰斗等问题。

在现有技术中，现有的电厂锅炉除焦剂主要是铁、铜、钙镁以及稀土金属等的化学除焦剂，主要是针对一些小型燃煤锅炉进行清灰除焦，但是对于大型锅炉，其助燃和除焦的效果较差，使用也受到限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服了传统的除焦剂不适用于电厂大型锅炉的缺陷，对于煤质不稳定造成积灰或结焦的问题，针对煤质中灰分高、硫含量高、水分高及热值低的特点，提供了一种除焦剂及其制备方法，以及其在电厂锅炉中的应用。本发明的除焦剂具有无毒、高效、使用方便的优点，不但对锅炉的抑制结焦有效果，对锅炉受热面上已经形成的焦块也有很强的清除功效，而且可以降低飞灰与炉渣中的碳含量，极大地推动电厂的节能减排的发展，提高锅炉热效率和使用寿命，延长锅炉的运行周期。

本发明提供的除焦剂，其原料配方包括下述质量百分比的成分：硝酸钾5-10％、硝酸铵4-8％、二钼酸铵2-4％、水合硝酸铜5-11％、硼砂2-8％、水合硝酸镁10-17％和水，水补足至100％。

较佳地，所述的水为去离子水。

按本领域常识，电厂锅炉按照机组容量的不同分为小型锅炉、中型锅炉和大型锅炉，其中所述小型锅炉的机组容量小于30MW，所述中型锅炉的机组容量在30MW以上、小于100MW，所述大型锅炉的机组容量在100MW以上，如200MW、300MW和600MW的电厂锅炉。

较佳地，所述除焦剂的原料配方包括下述质量百分比的成分：硝酸钾5-7％，硝酸铵4％，钼酸铵2％，水合硝酸铜5-6％，硼砂2-6％、水合硝酸镁10-12％和水，水补足至100％。

在本发明的一个较佳的实施方式中，所述除焦剂的原料配方为下述中的任一种：

原料配方①包括硝酸钾5％、硝酸铵4％、钼酸铵2％、水合硝酸铜5％、硼砂2％、水合硝酸镁10％和水，水补足至100％，其中所述的百分比为质量百分比；

原料配方②包括硝酸钾7％、硝酸铵4％、钼酸铵2％、水合硝酸铜6％、硼砂6％、水合硝酸镁12％和水，水补足至100％，其中所述的百分比为质量百分比。

较佳地，所述除焦剂的原料配方包括下述质量百分比的成分：硝酸钾8-10％、硝酸铵6-8％、钼酸铵3-4％、水合硝酸铜7-11％、硼砂6-8％、水合硝酸镁13-17％和水，水补足至100％。

在本发明的另一个较佳的实施方式中，所述除焦剂的原料配方为下述中的任一种：

原料配方③包括硝酸钾8％、硝酸铵6％、钼酸铵3％、水合硝酸铜7％、硼砂6％、水合硝酸镁13％和水，水补足至100％，其中所述的百分比为质量百分比；

原料配方④包括硝酸钾9％、硝酸铵7％、钼酸铵3％、水合硝酸铜9％、硼砂7％、水合硝酸镁15％和水，水补足至100％，其中所述的百分比为质量百分比；

原料配方⑤包括硝酸钾10％、硝酸铵8％、钼酸铵4％、水合硝酸铜11％、硼砂8％、水合硝酸镁17％和水，水补足至100％，其中所述的百分比为质量百分比。

本发明还提供了上述除焦剂的制备方法，其包括下述步骤：将所述原料配方中的成分混合搅拌，即可。

本发明还提供了上述除焦剂在电厂锅炉中的应用，较佳地使用4-8kg/cm²的压缩空气，将所述的除焦剂喷入炉膛。

较佳地，所述的原料配方①用于小型锅炉。

较佳地，所述的原料配方②用于中型锅炉。

较佳地，所述的原料配方③用于200MW电厂锅炉。

较佳地，所述的原料配方④用于300MW电厂锅炉。

较佳地，所述的原料配方⑤用于600MW电厂锅炉。

按本领域常识，所述的除焦剂的用量可根据所述电厂锅炉的机组容量大小进行调整。较佳地，对于所述的小型锅炉，所述的除焦剂的用量为每周添加70-140kg，每周添加3-5次；较佳地，对于所述的中型锅炉，所述的除焦剂的用量为每周添加175-350kg，每周添加3-6次；较佳地，对于所述的大型锅炉，所述的除焦剂的用量为每周添加250-560kg，每周添加3-7次。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：

1、本发明的除焦剂有助燃的功能。除焦剂能够提供足够的氧以供反应，能将所有的碳化合物完全燃烧达到助燃的功效，提高热效率

2、本发明的除焦剂具有清除积灰与结焦的功能。该除焦剂与所接触到的积灰或焦体形成混合物，该混合物的熔点较单一的积灰或焦体高并且难以熔融，与金属表面的键能随之降低而断裂，使得焦块疏松易碎，在吹灰器投运时，或在水洗、机械清洗时更容易被清除。

3、本发明的除焦剂具有抑焦的功能。除焦剂在蒸发状态下，可与低熔点且具腐蚀性的钒化合物形成具较高的熔点的新化合物，且在自然状态下不具腐蚀性，这些新化合物仍以颗粒的固体形状存在，随烟气带走，而不会粘结在金属表面，因而不会形成焦块。

4、本发明的除焦剂无毒、效率高，能够降低煤耗、节能减排、提高锅炉热效率和使用寿命、延长锅炉的运行周期，降低突发停炉的频率，适用范围广，在使用时不受到限制，具有显著的社会效益和经济效益。

附图说明

图1为实施例5中使用除焦剂前(A)、使用除焦剂45天后(B)和使用除焦剂90天后(C)捞渣机上炉渣照片。

图2为实施例5中使用除焦剂前(A)和使用45天后(B)锅炉内部水冷壁照片。

图3为实施例5中使用除焦剂前(A)和使用45天后(B)锅炉内部水冷壁上焦块照片。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

实施例1：

1、配制在小型电厂中压锅炉除焦剂1500kg

配方：硝酸钾75kg，硝酸铵60kg，钼酸铵30kg，水合硝酸铜(化学式为Cu(NO₃)₂·3H₂O，下同)75kg，硼砂30kg，水合硝酸镁(化学式为Mg(NO3)₂·6H₂O，下同)150kg，余量为去离子水。

2、除焦剂每周加入120kg，分3次加入炉膛中(使用4-8kg/cm²的压缩空气，将除焦剂喷入炉膛)，使用除焦剂3个月后，观察捞渣机上炉渣情况，与之前未投加除焦剂时相比变得疏松，颜色也较浅。加除焦剂3个月前、后的排烟温度由原来的165℃下降到154℃。

实施例2：

1、配制在中型电厂中压、高压锅炉除焦剂2400kg

配方：硝酸钾168kg，硝酸铵96kg，钼酸铵48kg，水合硝酸铜144kg，硼砂144kg，水合硝酸镁288kg，余量为去离子水。

2、除焦剂每周加入180kg，分3次加入炉膛中(使用4-8kg/cm²的压缩空气，将除焦剂喷入炉膛)，使用除焦剂3个月后，观察捞渣机上炉渣情况，与之前未投加除焦剂时相比变得疏松，颜色也较浅。加除焦剂3个月前、后的排烟温度由原来的158℃下降到148℃。

实施例3：

1、配制200MW电厂超高压锅炉除焦剂3000kg

配方：硝酸钾240kg，硝酸铵180kg，钼酸铵90kg，水合硝酸铜210kg，硼砂180kg，水合硝酸镁390kg，余量为去离子水。

2、除焦剂每周加入250kg，分3次加入炉膛中(使用4-8kg/cm²的压缩空气，将除焦剂喷入炉膛)，使用除焦剂3个月后，观察捞渣机上炉渣情况，与之前未投加除焦剂时相比变得疏松，颜色也较浅。加除焦剂3个月前、后的具体对比数据见表1-3。

表1飞灰含碳量与炉渣含碳量的变化

	加药前均值	加药后均值	差值
				炉渣含碳量％	1.25	1.06	0.19
飞灰含碳量％	1.24	1.04	0.20

表1说明除焦剂能提高煤的燃烧效果，除焦剂的助燃作用促使积灰及焦渣中未完全燃烧的碳得到充分的燃烧，进而导致炉渣及飞灰中的含碳量得到明显下降。

表2空气预热器出口烟温的变化

表2说明使用除焦剂减轻和清除了锅炉受热面的结焦和高温积灰，强化了锅炉传热，因而降低了锅炉的烟气温度。从上表可以看出：加药后在不同的负荷区间，空气预热器出口的平均烟温均有一定程度的下降，总体平均下降了5.89℃，虽然由于季节原因进风温度有平均1.81℃的降幅，修正后排烟温度仍有4.08℃的降幅。

表3二级减温水量的变化

表3说明在不同的负荷区间，二级减温水量的降幅都比较明显，平均降幅在10％左右，在满负荷时运行减温水的降幅高于15％。这表明除焦剂效果明显，提高了换热的效率，进而使得二级减温水量有了明显的下降，这使得机组的安全性和经济性都有一定程度的提高。从捞渣机上观察的现象以及动力数据显示，使用除焦剂后炉膛积灰及结焦减少，水冷壁管吸热量增加，炉膛出口烟气温度合理从而减少过热器、再热器减温水量的使用，既可以提高机组经济性和安全性，也可防止受热面超温；在检修期间可免除清焦工作，降低了劳动强度和安全风险，缩短了检修时间。此外也减少了烟尘、二氧化硫、氮氧化物的排放。

实施例4：

1、配制200MW电厂超高压锅炉除焦剂3500kg

配方：硝酸钾175kg，硝酸铵140kg，钼酸铵70kg，水合硝酸铜175kg，硼砂70kg，水合硝酸镁350kg，余量为去离子水。

2、除焦剂每周加入300kg，分5次加入炉膛中(使用4-8kg/cm²的压缩空气，将除焦剂喷入炉膛)，使用除焦剂3个月后，观察捞渣机上炉渣情况，与之前未投加除焦剂时相比变得疏松，颜色也较浅。排烟温度修正后约有4.05℃的降幅，减温水量的也约有10％的降幅。

实施例5：

1、配制300MW电厂亚临界锅炉除焦剂4000kg

配方：硝酸钾360kg，硝酸铵280kg，钼酸铵120kg，水合硝酸铜360kg，硼砂280kg，水合硝酸镁600kg，余量为去离子水。

2、除焦剂每周加入300-350kg，分3次加入炉膛中(使用4-8kg/cm²的压缩空气，将除焦剂喷入炉膛)，使用除焦剂3个月后，观察捞渣机上炉渣情况，与之前未投加除焦剂时相比变得疏松，焦块也变得比之前要小(见图1)。使用前水冷壁积了一层厚厚的灰(见图2A)，加药一个半月后，水冷壁表面的灰和大型的焦块已经被清除了一部分(见图2B)；水冷壁上厚厚的焦块在加药一个半月后也减少了很多(见图3)。加除焦剂3个月前、后的具体对比数据见表4-6。

表4飞灰含碳量与炉渣含碳量的变化

	加药前均值	加药后均值	差值
				炉渣含碳量％	1.86	1.57	0.29
飞灰含碳量％	1.93	1.67	0.26

表4同样说明了除焦剂对亚临界锅炉同样有很好的助燃效果，能将炉渣的含碳量降低15.6％，同时将飞灰的含碳量也降低13.5％，提高了燃烧效率，从而降低煤的用量。

表5空气预热器出口烟温的变化

表5说明使用除焦剂减轻和清除了锅炉受热面的结焦和高温积灰，强化了锅炉传热，因而降低了锅炉的烟气温度。从上表可以看出：加药后在不同的负荷区间，空气预热器出口的平均烟温均有一定程度的下降，总体平均下降了3.34℃，又由于季节原因进风温度平均上升0.8℃，修正后排烟温度降低了4.13℃。

表6二级减温水量的变化

表6说明在不同的负荷区间，二级减温水量的降幅都比较明显，平均降幅在8％左右，在满负荷时运行减温水的降幅接近10％。这表明除焦剂效果明显，提高了换热的效率，进而使得二级减温水量有了明显的下降，这使得机组的安全性和经济性都有一定程度的提高。

使用除焦剂以后，从捞渣机上观察的现象以及动力数据显示，炉膛积灰及结焦减少，水冷壁管吸热量增加，炉膛出口烟气温度合理从而减少过热器、再热器减温水量的使用，既可以提高机组经济性和安全性，也可防止受热面超温；在检修期间可免除清焦工作，降低了劳动强度和安全风险，缩短了检修时间。此外也减少了烟尘、二氧化硫、氮氧化物的排放。使用助燃除焦剂之前，在冷灰斗处人工打焦频率比较高，几乎每天都要进行打焦，严重时每天要打焦3-4次，有的焦块重达上吨；加药1个月后，人工打焦的频率逐渐降低，加药2个月后，平均每周才进行一次人工清焦，而且都是一些碎焦块，没有出现大型焦块。

实施例6：

1、配制300MW电厂亚临界锅炉除焦剂4500kg

配方：硝酸钾270kg，硝酸铵225kg，钼酸铵90kg，水合硝酸铜270kg，硼砂180kg，水合硝酸镁495kg，余量为去离子水。

2、除焦剂每周加入350-400kg，分5次加入炉膛中(使用4-8kg/cm²的压缩空气，将除焦剂喷入炉膛)，使用除焦剂3个月后，观察捞渣机上炉渣情况，与之前未投加除焦剂时相比变得疏松，焦块也变得比之前要小。空预器出口烟温修正后的温度平均下降了4.11℃，二级减温水量的降幅在8％左右。

实施例7：

1、配制600MW电厂超临界锅炉除焦剂6000kg

配方：硝酸钾600kg，硝酸铵480kg，钼酸铵240kg，水合硝酸铜660kg，硼砂480kg，水合硝酸镁1020kg，余量为去离子水。

2、除焦剂每周加入400-500kg，分3次加入炉膛中(使用4-8kg/cm²的压缩空气，将除焦剂喷入炉膛)，使用除焦剂3个月后，观察捞渣机上炉渣情况，与之前未投加除焦剂时相比变得疏松，焦块也变得比之前要小。排烟温度在各个负荷区间修正后平均下降了约5℃，减温水里下降了约9％。

Claims

1.一种除焦剂，其特征在于，其原料配方由下述质量百分比的成分组成：硝酸钾5-10％、硝酸铵4-8％、钼酸铵2-4％、水合硝酸铜5-11％、硼砂2-8％、水合硝酸镁10-17％和水，水补足至100％。

2.如权利要求1所述的除焦剂，其特征在于，所述的水为去离子水。

3.如权利要求1或2所述的除焦剂，其特征在于，所述的原料配方由下述质量百分比的成分组成：硝酸钾5-7％、硝酸铵4％、钼酸铵2％、水合硝酸铜5-6％、硼砂2-6％、水合硝酸镁10-12％和水，水补足至100％。

4.如权利要求3所述的除焦剂，其特征在于，所述的原料配方为下述中的任一种：

原料配方①由下述质量百分比的成分组成：硝酸钾5％、硝酸铵4％、钼酸铵2％、水合硝酸铜5％、硼砂2％、水合硝酸镁10％和水，水补足至100％；

原料配方②由下述质量百分比的成分组成：硝酸钾7％、硝酸铵4％、钼酸铵2％、水合硝酸铜6％、硼砂6％、水合硝酸镁12％和水，水补足至100％；

其中所述的百分比为质量百分比。

5.如权利要求1或2所述的除焦剂，其特征在于，所述的原料配方由下述质量百分比的成分组成：硝酸钾8-10％、硝酸铵6-8％、钼酸铵3-4％、水合硝酸铜7-11％、硼砂6-8％、水合硝酸镁13-17％和水，水补足至100％。

6.如权利要求5所述的除焦剂，其特征在于，所述的原料配方为下述中的任一种：

原料配方③由下述质量百分比的成分组成：硝酸钾8％、硝酸铵6％、钼酸铵3％、水合硝酸铜7％、硼砂6％、水合硝酸镁13％和水，水补足至100％；

原料配方④由下述质量百分比的成分组成：硝酸钾9％、硝酸铵7％、钼酸铵3％、水合硝酸铜9％、硼砂7％、水合硝酸镁15％和水，水补足至100％；

原料配方⑤包括硝酸钾10％、硝酸铵8％、钼酸铵4％、水合硝酸铜11％、硼砂8％、水合硝酸镁17％和水，水补足至100％；

其中所述的百分比为质量百分比。

7.如权利要求1-6任一项所述的除焦剂的制备方法，其包括下述步骤：将所述原料配方中的各成分混合搅拌，即可。

8.如权利要求1-6任一项所述的除焦剂在电厂锅炉中的应用。

9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，使用4-8kg/cm²的压缩空气，将所述的除焦剂喷入炉膛。

10.如权利要求8或9所述的应用，其特征在于，所述的原料配方①用于小型锅炉；所述的原料配方②用于中型锅炉；所述的原料配方③用于200MW电厂锅炉；所述的原料配方④用于300MW电厂锅炉；所述的原料配方⑤用于600MW电厂锅炉。

11.如权利要求10所述的应用，其特征在于，对于所述的小型锅炉，所述的除焦剂的用量为每周添加总量为70-140kg，每周添加3-5次；对于所述的中型锅炉，所述的除焦剂的用量为每周添加175-350kg，每周添加3-6次；对于大型锅炉，所述的除焦剂的用量为每周添加250-560kg，每周添加3-7次；所述的大型锅炉包括所述200MW、300MW和600MW电厂锅炉。