CN103409199B

CN103409199B - 一种生物质锅炉防腐蚀剂及其制备和应用

Info

Publication number: CN103409199B
Application number: CN201310368745.9A
Authority: CN
Inventors: 李季; 谭巍; 杨勇平; 宋景慧
Original assignee: North China Electric Power University; Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
Current assignee: North China Electric Power University; Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority date: 2013-08-22
Filing date: 2013-08-22
Publication date: 2015-04-15
Anticipated expiration: 2033-08-22
Also published as: CN103409199A

Abstract

本发明公开了属于生物质燃烧或锅炉受热面腐蚀技术领域的一种生物质锅炉防腐蚀剂及其制备和应用。该防腐蚀剂由煤灰、Al₂(SO₄)₃、高岭土、CaSO₄组成，其质量百分数分别为30-60%，10-30%，20-50%，10%-20%。防腐蚀剂为外表面有粗糙螺纹的颗粒，颗粒质量为0.5-3克，质量适中，不会被烟气吹离炉膛，不会增加锅炉受热面积灰风险和吹灰成本；同时还具有结构稳定、机械强度高、比表面积大等特点；螺纹状外形能够增大防腐蚀剂与碱金属化合物、氯化物的反应面积，能够将K、Na等碱金属和Cl元素固留在炉渣中，从而减少受热面碱金属腐蚀和氯腐蚀。

Description

一种生物质锅炉防腐蚀剂及其制备和应用

技术领域

本发明属于生物质燃烧或锅炉受热面腐蚀技术领域，具体涉及一种生物质锅炉防腐蚀剂及其制备和应用。

背景技术

随着化石燃料的日益枯竭以及日益严重的环境问题，生物质能的开发和利用已经引起了世界各国的高度重视，生物质能具有来源广、低污染、可再生和CO₂零排放等优点。当前，生物质直燃供热和发电是生物质能利用的重要方式，由于生物质燃料中K、Na等碱金属和Cl元素含量较高，导致锅炉受热面腐蚀严重，这成为了影响生物质电厂经济性和威胁电厂长期安全稳定运行的主要原因之一。尤其是Cl含量较高的生物质燃料，Cl会加速腐蚀，导致氧化加强，损耗金属，在受热面表面形成大量的孔洞和疏松的氧化层，因而导致管材的抗腐性能大大降低。国内外研究表明，在生物燃料中掺烧添加剂是缓解锅炉受热面腐蚀的有效途径，添加剂能够将碱金属和Cl固留在炉渣中，降低了烟气和飞灰中碱金属和Cl的含量，从而减少了受热面腐蚀的风险。

发明内容

本发明针对生物质燃料的特性，提供了一种高效的生物质锅炉防腐蚀剂，同时提供了上述生物质锅炉防腐蚀剂的制备方法和应用。

本实发明采用的技术方案是：

一种生物质锅炉防腐蚀剂，所述防腐蚀剂由煤灰、Al₂(SO4)₃、高岭土和CaSO₄组成，其质量百分数分别为30-60%、10-30%、20-50%和10%-20%。

所述防腐蚀剂为外表面有粗糙螺纹的颗粒，颗粒质量为0.5-3克。

上所述生物质锅炉防腐蚀剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤（1）：对煤灰进行煅烧；

步骤（2）：将Al₂(SO4)₃、高岭土和CaSO₄研磨均匀，并加入煅烧后的煤灰进行搅拌，搅拌均匀后压制成外表面有粗糙螺纹的颗粒；

步骤（3）：将上述颗粒进行烘培，即制成生物质锅炉防腐蚀剂。

步骤（1）中所述煤灰的粒径为0.05-0.15mm。

步骤（1）中所述煅烧的温度为950-1050℃，煅烧的时间为1-2h。

步骤（2）中Al₂(SO4)₃、高岭土和CaSO₄研磨后的粒径为0.05-0.1mm。

步骤（3）中所述烘培的温度为150-300℃，烘焙的时间为0.5-1.5h。

上述的生物质锅炉防腐蚀剂的使用方法，防腐蚀剂的添加量占锅炉燃料质量的1%-3%，防腐蚀剂由给料机单独添加或者与燃料混合后添加入炉膛。

本发明的有益效果是：本发明中的生物质锅炉防腐蚀剂为外表面有粗糙螺纹的颗粒，颗粒质量为0.5-3克，能够有效降低烟气和飞灰中K、Na等碱金属和Cl元素的含量；质量适中，不会被烟气吹离炉膛，不会增加锅炉受热面积灰风险和吹灰成本；同时还具有结构稳定、机械强度高、比表面积大等特点；螺纹状外形能够增大防腐蚀剂与碱金属化合物、氯化物的反应面积，能够将K、Na等碱金属和Cl元素固留在炉渣中，从而减少受热面碱金属腐蚀和氯腐蚀。

具体实施方式

下面将通过具体实例对本发明做进一步的说明。

实施例1

一种生物质锅炉防腐蚀剂，由煤灰、Al₂(SO4)₃、高岭土和CaSO₄组成，防腐蚀剂中各组分质量分别为：4kg煤灰（粒径0.05-0.015mm）、2kg Al₂(SO4)₃、3kg高岭土、1kg CaSO₄。

上述生物质锅炉防腐蚀剂，其制备方法如下：

步骤（1）：将粒径为0.05-0.15mm的4kg煤灰在马弗炉中1000℃煅烧1h；

步骤（2）：将2kgAl₂(SO4)₃、3kg高岭土、和1kgCaSO₄分别研磨至0.05-0.1mm，并加入煅烧后的煤灰进行搅拌，搅拌均与后压制成外表面有粗糙螺纹的颗粒。

步骤（3）：将防腐蚀剂颗粒在马弗炉中200℃烘培0.5h，即制成生物质锅炉防腐蚀剂。（其中煤灰、Al₂(SO4)₃、高岭土和CaSO₄的质量百分含量分别为40%，20%，30%，10%）。

采用35.5kw中试规模的生物质循环流化床实验平台对上述防腐蚀剂的性能进行测试。采用来自广东湛江生物质发电厂的树皮为燃料，防腐蚀剂质量为树皮质量的3%，采用螺旋给料机单独添加，实验结果表明，防腐蚀剂可以有效降低烟气和飞灰中K和Cl元素的含量，将它们固留在炉渣中，防腐蚀剂颗粒质量适中，不会被烟气吹离炉膛，不会增加锅炉受热面积灰风险和吹灰成本，防腐蚀剂颗粒反应完后可以随锅炉炉渣一起排出炉外，不会影响锅炉炉内燃烧。飞灰、炉渣中K含量以及烟气中HCl排放量具体数据见表1。

实施例2

一种生物质锅炉防腐蚀剂，该防腐蚀剂由煤灰、Al₂(SO4)₃、高岭土和CaSO₄组成，防腐蚀剂中各组分质量分别为：3kg煤灰（粒径0.05-0.015mm）、1.5kgAl₂(SO4)₃、4kg高岭土、1.5kg CaSO₄。

上述生物质锅炉防腐蚀剂，其制备方法如下：

步骤（1）：将粒径为0.05-0.15mm的3kg煤灰在马弗炉中1050℃煅烧1.5h；

步骤（2）：将1.5kgAl₂(SO4)₃、4kg高岭土、和1.5kgCaSO₄分别研磨至0.05-0.1mm，并加入煅烧后的煤灰进行搅拌，搅拌均与后压制成外表面有粗糙螺纹的颗粒。

步骤（3）：将防腐蚀剂颗粒在马弗炉中150℃烘培1h，即制成生物质锅炉防腐蚀剂。（其中煤灰、Al₂(SO4)₃、高岭土和CaSO₄的质量百分含量分别为30%，15%，40%，15%）。

采用35.5kw中试规模的生物质循环流化床实验平台对上述防腐蚀剂的性能进行测试。采用来自广东湛江生物质发电厂的树皮为燃料，防腐蚀剂质量为树皮质量的3%，采用螺旋给料机单独添加，实验结果表明，防腐蚀剂可以有效降低烟气和飞灰中K和Cl元素的含量，将它们固留在炉渣中，防腐蚀剂颗粒质量适中，不会被烟气吹离炉膛，不会增加锅炉受热面积灰风险和吹灰成本，防腐蚀剂颗粒反应完后可以随锅炉炉渣一起排出炉外，不会影响锅炉炉内燃烧。飞灰、炉渣中K含量以及烟气中HCl排放量具体数据见表2。

Claims

1.一种生物质锅炉防腐蚀剂，其特征在于：所述防腐蚀剂由煤灰、Al₂(SO4)₃、高岭土和CaSO₄组成，其质量百分数分别为30-60％、10-30％、20-50％和10％-20％；所述防腐蚀剂为外表面有粗糙螺纹的颗粒，颗粒质量为0.5-3克。

2.权利要求1所述生物质锅炉防腐蚀剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤(1)：对煤灰进行煅烧；

步骤(2)：将Al₂(SO4)₃、高岭土和CaSO₄研磨均匀，并加入煅烧后的煤灰进行搅拌，搅拌均匀后压制成外表面有粗糙螺纹的颗粒；

步骤(3)：将上述颗粒进行烘培，即制成生物质锅炉防腐蚀剂。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述煤灰的粒径为0.05-0.15mm。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述煅烧的温度为950-1050℃，煅烧的时间为1-2h。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中Al₂(SO4)₃、高岭土和CaSO₄研磨后的粒径为0.05-0.1mm。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述烘培的温度为150-300℃，烘焙的时间为0.5-1.5h。

7.权利要求1所述的生物质锅炉防腐蚀剂的使用方法，其特征在于：防腐蚀剂的添加量占锅炉燃料质量的1％-3％，防腐蚀剂由给料机单独添加或者与燃料混合后添加入炉膛。