CN103215103A

CN103215103A - 生物助燃剂

Info

Publication number: CN103215103A
Application number: CN2013101801445A
Authority: CN
Inventors: 董静波; 郭瑞忠; 赵传宏; 田烁枫
Original assignee: JINAN WEIQUAN BIOELECTROGENESIS CO Ltd
Current assignee: JINAN WEIQUAN BIOELECTROGENESIS CO Ltd
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2033-05-15
Also published as: CN103215103B

Abstract

本发明公开了一种生物助燃剂，是由以下重量份的原料组成的：黑色页岩35～45%，氯酸钾35～45%，工业盐3～10%，木炭8～12%，二氧化锰3～5%。使用方法为：将生物助燃剂与燃料混合，生物助燃剂的添加量为燃料的3～5%。本发明的生物助燃剂，各原料间相互协调和加成效应使得具有助燃、增能、节约生物质燃料功能。炉前向生物质燃料内添加3～5％的生物助燃剂，可提高锅炉综合热效率提高3～5.5%，节约标杆率达5～9%。本发明的生物助燃剂，燃烧后不产生有毒、有害物质，对环境无污染，绿色环保，具有极高的经济价值和社会效益。

Description

生物助燃剂

技术领域

本发明涉及一种生物助燃剂。

背景技术

众所周知，直燃型生物质锅炉是将生物质直接作为燃料燃烧，对于联合炉排直燃生物质锅炉，属于层状燃烧，为保证生物质的完全燃烧，可采取延长生物质在炉内的停留时间的方式，但生物质的灰熔点较低，又很容易结渣，同时生物质燃料在燃烧工程当中对锅炉配风要求较高，难以保证生物质燃料的充分燃烧，从而影响锅炉的燃烧效率。

目前，常用的生物质燃料主要是农业、林业废弃物，挥发份很高，易于点燃，容易燃烧；灰分含量很低，容易燃尽；基本不含硫，燃烧后排放的SOx等有害气体很少；但生物质燃料也有不利于燃烧利用的特性：

①生物质燃料中大量的挥发分析出后，如果空气不足或温度较低，挥发分易裂解析出碳黑，使炉子冒黑烟；

②固体燃料燃烧后期主要是固定碳的燃烧，而生物质固定碳含量少，因此，其燃烧过程持续时间较短，不耐烧；

③生物质水分含量较多，且水分随生物质加工过程和储存条件显著变化，潮湿生物质入炉后需要较高的干燥温度和较长的干燥时间，而且生物质低位发热量随水分增大而急剧下降。所以，燃烧潮湿生物质燃料时，炉内温度场偏低，燃烧不稳定，组织稳定的燃烧比较困难；同时，较多的水分也增加了烟气体积，使排烟热损失增加；

④生物质(尤其是农作物秸秆)中含有较多的碱性物质，在高温燃烧环境下，碱性物质及其相关无机元素可能在炉膛内形成熔渣或以蒸气和飞灰颗粒的形式沉积于受热面，影响锅炉的热效率，同时对换热面造成严重腐蚀。

综上，如何保证生物质燃烧利用的经济性和可靠性，提高生物质开发利用的效率是亟须解决的难题。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种适用于以农业、林业废弃物为主要燃料的直燃生物质锅炉的生物助燃剂，其能够改善直燃生物质锅炉运行工况，提高直燃生物质锅炉利用效率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种生物助燃剂，是由以下重量份的原料组成的：黑色页岩35～45%，氯酸钾35～45%，工业盐3～10%，木炭8～12%，二氧化锰3～5%。

所述生物助燃剂的制备方法为：取各原料，混合混匀，即得。

所述生物助燃剂的使用方法为：将生物助燃剂与燃料混合，生物助燃剂的添加量为燃料的3～5%。

所述燃料为农业废弃物（玉米、小麦、棉花等农作物秸秆）、林业废弃物（树皮等林业废弃物）。优选的，所述燃料为林业废弃物与农业废弃物按照重量比9:2的比例混合而成。

本发明的生物助燃剂，各原料介绍如下：

黑色页岩：黑色页岩中除含有机质外，富含三氧化二铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁。黑色页岩分解的产物吸附未燃尽的成份，降低挥发份的逸出，延长炉膛内的停留时间，改善燃烧速度；提高秸秆的着火温度，令余碳更易燃尽。

氯酸钾：氯酸钾为无色片状结晶或白色颗粒粉末，味咸而凉，强氧化剂。常温下稳定，在400℃以上则分解并放出氧气，氯酸钾分解出补充燃烧所需的氧气，减少风量。

工业盐：主要成分为氯化钠（NaCl），其在生物助燃剂中的主要作用是：起膨松剂的作用，在炉膛高温区会受热爆裂，搅动湿生物质燃料中的气流，促使其内部的水分更快的散出，同时与氧气充分接触，使之充分燃烧。

木炭：其在生物助燃剂中的主要作用是：与水蒸汽作用，产生可燃气体，同时起到稳定燃烧的作用。

二氧化锰：其在生物助燃剂中的主要作用是：催化剂的作用，氯酸钾在二氧化锰作用下，可分解放出活性氧，促使秸秆在燃烧过程中释放可燃的挥发份和碳粒的燃烧。

本发明的生物助燃剂，各原料间相互协调和加成效应使得具有助燃、增能、节约生物质燃料功能。炉前向生物质燃料内添加3～5％的生物助燃剂，可提高锅炉综合热效率提高3～5.5%，节约标杆率达5～9%。同时添加生物助燃剂后，实现了燃烧潮湿生物质燃料时炉内燃烧的稳定性，并可不采取延长生物质在炉内停留时间的方式，保证生物质的完全燃烧，防止结渣现象出现。同时降低了人工对生物质燃料在燃烧过程当中对锅炉配风的调整频率。再有，生物质燃料中大量挥发分析出后，能够确保氧量供应，避免了挥发分易裂解析出碳黑；同时适当延长了燃烧过程。

本发明的生物助燃剂，可促使生物质燃料充分燃烧，并起到助燃、增能、节约生物质燃料的作用，燃烧后不产生有毒、有害物质，对环境无污染，绿色环保，具有极高的经济价值和社会效益。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1：生物助燃剂的配方如表4所示。

燃料的成份为：林业废弃物（树皮）与农业废弃物（玉米、小麦、棉花等农作物秸秆）9:2的比例掺匀，掺匀后燃料的热值为2272千卡/千克，水分：34.32%，灰分：12.6%，挥发分为65.6%。

添加助燃剂的方式：在不改变原有锅炉的燃烧、排烟和设备的情况下，以4%加入燃料当中混合均匀，连续使用7天，对锅炉的运行状况进行连续检测。

实验锅炉参数如表5所示。

入炉燃料指标如表6所示。

添加助燃剂前后运行工况效果对比表如表1所示。

添加助燃剂前后运行工况效果对比表（平均值）如表7所示。

表1添加助燃剂前后运行工况效果对比表

	添加前	添加后	效果
				炉膛温度	690℃	795℃	提高150℃
含氧量	4	5	提高1%
				烟气温度	132	120	降低12℃
燃烧稳定性	较稳定	稳定	稳定
				风量控制	频繁	稳定	稳定
入炉燃料水分要求	34%	41%	范围更广
				灰含碳量	7%	4%	降低3%
渣含碳量	7%	4%	降低3%
				锅炉效率	84.8%	90.3%	提高5.5%

结果：炉膛的温度由原来的平均690℃左右，上升至795℃左右；根据风机电流的变化及运行人员的调整频率，风量控制变化不大；烟气含氧量增加1%；入炉燃料水分的范围可以放宽到41%左右，锅炉燃烧一直很稳定；锅炉的灰渣含碳量由原来的7%左右，下降至4%左右，下降了3%；锅炉效率提高了5.5%，节约燃料率达9%。

实施例2：燃料的成份为：林业废弃物与农业废弃物按照9:2的比例掺匀，掺匀后燃料的热值为2272千卡/千克，水分：34.32%灰分：12.6%，挥发分为65.6%。

添加助燃剂的方式：在不改变原有锅炉的燃烧、排烟和设备的情况下，以3%加入燃料当中混合均匀，连续使用7天，对锅炉的运行状况进行连续检测。

其它同实施例1。

添加助燃剂前后运行工况效果对比表如表2所示。

表2添加助燃剂前后运行工况效果对比表

	添加前	添加后	效果
				炉膛温度	690℃	770℃	提高80℃
含氧量	4	4.5	提高0.5%
				烟气温度	132	124	降低8℃
燃烧稳定性	较稳定	稳定	稳定
				风量控制	频繁	较稳定	较稳定
入炉燃料水分要求	34%	36%	变化不大
				灰含碳量	7%	5%	降低2%
渣含碳量	7%	5%	降低2%
				锅炉效率	84.8%	87.8%	提高3%

结果：炉膛的温度由原来的平均690℃左右，上升至770℃左右；根据风机电流的变化及运行人员的调整频率，风量控制变化比实施例1稍大；烟气含氧量增加0.5%；入炉燃料水分的范围不能变化太大，锅炉燃烧一直很稳定；锅炉的灰渣含碳量由原来的7%左右，下降至5%左右，下降了2%；锅炉效率提高了3%，节约燃料率达4%。

实施例3：燃料的成份为：林业废弃物与农业废弃物按照9:2的比例掺匀，掺匀后燃料的热值为2272千卡/千克，水分：34.32%灰分：12.6%，挥发分为65.6%。

添加助燃剂的方式：在不改变原有锅炉的燃烧、排烟和设备的情况下，以5%加入燃料当中混合均匀，连续使用7天，对锅炉的运行状况进行连续检测。

其它同实施例1。

添加助燃剂前后运行工况效果对比表如表3所示。

表3添加助燃剂前后运行工况效果对比表

	添加前	添加后	效果
				炉膛温度	690℃	800℃	提高110℃
含氧量	4	5	提高1%
				烟气温度	132	123	降低9℃
燃烧稳定性	较稳定	稳定	稳定

风量控制	频繁	稳定	稳定
				入炉燃料水分要求	34%	41%	范围更广
灰含碳量	7%	4%	降低3%
				渣含碳量	7%	4%	降低3%
锅炉效率	84.8%	89.8%	提高5%

结果：炉膛的温度由原来的平均690℃左右，上升至800℃左右；根据风机电流的变化及运行人员的调整频率，风量控制变化不大；烟气含氧量增加1%；入炉燃料水分的范围可以放宽到41%左右，锅炉燃烧一直很稳定；锅炉的灰渣含碳量由原来的7%左右，下降至4%左右，下降了3%；锅炉效率提高了5%，节约燃料率达8%。

实验结论：

性能考核按照实验过程数值加权平均值比较

1、实验前5天未添加助燃剂吨蒸汽消耗秸秆量（折标杆）223.4Kg/吨，添加助燃剂实验7天吨蒸汽消耗秸秆量（折标杆）211.6Kg/吨。吨蒸汽消耗秸秆量（折标杆）较实验前降低了11.8Kg/t，降低了5.3%。

2、炉膛的温度实验前5天未添加助燃剂690℃，添加助燃剂实验7天690℃。较实验前升高了100℃。

3、烟气含氧量实验前5天未添加助燃剂4%，添加助燃剂实验7天5%，较实验前升高了1。

4、对于燃烧不同水分的燃料时，实验前5天未添加助燃剂与添加助燃剂实验7天锅炉的运行工况相比更加稳定。

5、灰渣含碳量，实验前5天未添加助燃剂灰渣含碳量在6～7%之间，添加助燃剂实验7天灰渣含碳量在3～4%之间。较实验前降低了3%。

6、锅炉的热效率，实验前5天未添加助燃剂锅炉热效率在84.8%，添加助燃剂实验7天吨锅炉热效率在89.5%，较实验前提高了4.7%。

表4绿色生物助燃剂组成

	实施例1	实施例2	实施例3
				黑色页岩	40%	45%	35%
氯酸钾	40%	35%	45%
				工业盐	6%	3%	10%
木炭	10%	12%	7%

二氧化锰

4%

5%

3%

表5实验锅炉参数

额定蒸发量	130	t/h
			过热蒸汽压力	9.8	MPa
过热蒸汽温度	540	℃
			排烟温度	140	℃
给水温度	210	℃
			燃料消耗量	31156.42	Kg/h
锅炉热效率	86	%

表6入炉燃料指标

入炉燃料类型	燃料平均发热量	水分%	灰分%	挥发份%
					林业废弃物：农业废弃物=9:2	2272千卡/千克	34.32	12.6	65.6

表7添加助燃剂前后运行工况效果对比表（平均值）

	添加前	添加后	效果
				炉膛温度	690℃	790℃	提高100℃
含氧量	4	5	提高1%
				烟气温度	132	120	降低12℃
燃烧稳定性	较稳定	稳定	稳定
				风量控制	频繁	稳定	稳定
入炉燃料水分要求	34%	34-41%	范围更广
				灰含碳量	6-7%	3-4%	降低3%
渣含碳量	6-7%	3-4%	降低3%
				锅炉效率	84.8%	89.55%	提高4.7%

Claims

1.一种生物助燃剂，其特征在于：是由以下重量份的原料组成的：黑色页岩35～45%，氯酸钾35～45%，工业盐3～10%，木炭8～12%，二氧化锰3～5%。

2.权利要求1所述的生物助燃剂的使用方法，其特征在于：将生物助燃剂与燃料混合，所述生物助燃剂的用量为燃料重量的3～5%。