CN105132075A - 一种改善准东煤结渣、沾污的添加剂及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改善准东煤结渣、沾污的添加剂，各组分的质量百分含量为：高岭土10-25%，石灰石5-15%，矾土或者石英砂4-15%，余量为蛭石。本发明还提供了采用上述的添加剂抑制准东煤燃烧中碱金属释放的方法，将添加剂加入到准东高钠煤中，添加剂与准东煤的质量比为0.02~0.1∶1，混合后，送入磨煤机实现原煤和添加剂的破碎和充分混合，将煤粉和添加剂的混合物依次经过离心式分离器、排粉风机、煤粉燃烧器送入锅炉的炉膛进行燃烧。通过添加本发明的添加剂，可有效抑制50%以上的碱金属释放，并且有一定的固硫作用，显著改善煤的灰熔融特性，同时破坏水冷壁附近致密的渣层结构，防止渣状物的聚集。

Description

一种改善准东煤结渣、沾污的添加剂及应用方法

技术领域

本发明属于化工领域，尤其涉及一种添加剂，具体来说是涉及一种改善准东煤结渣、沾污的添加剂及应用方法。

背景技术

新疆准东煤田是我国新发现的贮藏量上千亿吨的巨大煤矿，预测储量达到3900亿吨，是我国最大的整装煤田。准东煤燃点低、燃尽率高、燃烧经济性高、污染排放低，是优良的动力用煤，特别符合中国节能减排的目标，所以目前中国国内多家大型能源企业正在新疆准东地区进行大规模的煤炭开发。

但是，准东煤由于成煤时间及地理条件的影响，其煤中碱金属钠的含量高，通常为常见煤种的5倍以上。在准东煤的燃烧过程中碱金属钠大量挥发到烟气中，易于气相的硫发生反应，导致锅炉结渣、沾污严重。特别是在水冷壁附近形成致密的结渣层，经常被迫停炉整修，不但锅炉效率下降，造成巨大的经济损失，而且形成极大的锅炉运行安全隐患。

目前现有电厂大多采用掺烧，混燃，降低负荷等方法燃用准东煤，并且定期停炉打焦、除渣，浪费了大量人力物力。此外燃用准东煤大多采用坑口电厂，水洗等方法，以除去原煤中的钠。但是这些方法，成本高、难实现，且不符合新疆地区普遍缺水的现实条件。因此迫切需要找出经济、高效、安全利用准东煤的新方法，以满足国家能源战略的要求。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种改善准东煤结渣、沾污的添加剂及应用方法，所述的这种改善准东煤结渣、沾污的添加剂及应用方法解决了现有技术中准东煤燃烧后容易导致锅炉结渣、沾污严重的技术问题。

本发明提供了一种改善准东煤结渣、沾污的添加剂，各组分的质量百分含量如下：

进一步的，各组分的最大粒径不超过150μm。

本发明还提供了一种采用上述的添加剂抑制准东煤燃烧中碱金属释放的方法，将添加剂加入到准东高钠煤中，添加剂与准东煤的质量比为0.02～0.1∶1，混合后，送入中速辊式磨煤机实现原煤和添加剂的破碎和充分混合，将煤粉和添加剂的混合物依次经过离心式分离器、排粉风机、煤粉燃烧器送入锅炉的炉膛进行燃烧。

进一步的，通过离心式分离器后的混合物的最大粒径不超过150μm。

蛭石和高岭土同属硅铝酸盐，与煤混合燃烧时会捕获气相中钠，形成难以挥发的硅铝酸钠，达到抑制钠挥发的目的；蛭石本身为片状结构，当温度超过500℃时，体积会膨胀6-20倍，形成十分疏松的物理结构，易附在水冷壁等区域可以破坏致密的渣层结构，防止渣状物的聚集，配合适度的吹灰，可以有效改善准东煤的结渣、沾污问题；蛭石能够明显加强石灰石的固硫作用，当石灰石添加量以钙硫比为2.25为基准时，其固硫效率可达到85％，通常钠的挥发与硫的释放与很高的相关性，因此可以也达到抑制钠挥发的效果；通过增加少量矾土或者石英砂等添加剂，调节标准灰的硅铝比，改善其灰熔点。

本发明的添加剂与煤掺混燃烧可有效抑制50％以上的碱金属释放，并且有一定的固硫作用，显著改善煤的灰熔融特性，同时破坏水冷壁附近致密的渣层结构，防止渣状物的聚集；创新地使用廉价蛭石作为添加剂的主要成分，解决了燃用准东高钠煤过程中产生的结渣腐蚀问题。

本发明所述物质相对传统添加剂更加便宜，资源非常丰富，其主要产地处于新疆地区，且对燃煤设备无任何副作用，对人体无伤害，对环境不会产生二次污染。对燃用准东煤的坑口电厂大规模使用即经济又方便可行。

本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明旨在抑制准东高钠煤燃烧中碱金属的释放及破坏致密的结渣层,减轻结渣。本发明的添加剂不仅可以显著抑制准东煤燃烧过程中碱金属钠的释放，而且能够有效破坏致密的渣层结构，使之能够轻易通过吹灰清除，同时具有很强的固硫作用。

附图说明

图1为本发明的采用的沉降炉的结构示意图，图中1为给粉机，2为给料机，3为中速辊式磨煤机，4为离心分离器，5为燃烧器，6为炉膛，7为吹灰器，8为集灰器，9为空气预热器，10为一次风机。

具体实施方式

下面对本发明提供的具体实施方式作详细说明。

实施例1

一种沉降炉，包括一个辊式磨煤机3，所述的辊式磨煤机3和一个给粉机1、给料机2连接，所述的中速辊式磨煤机3中设置有一个离心分离器4，还包括一个炉膛6，所述的炉膛6内设置有结渣棒，所述的炉膛6的侧壁上设置有一个吹灰器7，所述的炉膛6的下部设置有一个集灰器8，所述的炉膛6中设置有一个燃烧器5，所述的中速辊式磨煤机3通过至少一个第一管道和所述的炉膛6连接，所述的第一管道的一端和所述的离心分离器4连接，所述的辊式磨煤机3通过一个第二管道和一个风机10连接，所述的第二管道上设置有一个空气预热器9。

沉降炉采用两段式加热方式模拟燃烧工况，煤粉与添加剂在磨煤机中实现充分混合，燃烧所需空气由一次风机经空气预热器9及流量计送入分离器4，与煤粉及添加剂混合从燃烧器5送入炉膛6，炉膛6采用两段式电加热控制温度工况，炉膛6底部设置有集灰器8，燃烧后的烟气随排烟系统排出，结渣棒的位置在炉膛恒温区，为管状曲面结构，通过观察结渣棒上的结渣状况及吹灰系统的吹灰效率，判断实验所用煤种在燃烧过程中的结渣倾向，并通过改变温度、过量空气系数、煤粉细度等参数，研究各参数对所用煤种结渣特性的影响，为工程运行提供参考和依据。

下述实施例的工作过程均通过本实施例的沉降炉来实现。

实施例2

一种沉降炉测试煤种结渣性以及钠、硫挥发性的方法，具体包括以下步骤：

(1)取准东沙尔湖煤经干燥后放入磨煤机中磨至R₉₀＝35％，通过给粉机进入炉膛内燃烧，给粉量为8g/min，过量空气系数为1.2，温度工况分别设置为900℃、1000℃、1100℃，燃尽率达到97％以上。

(2)炉内设置有结渣棒，设置于恒温区内，为管状曲面结构，模拟烟气冲刷条件，可定期取出观测结渣、沾污情况。炉膛底部有带水冷的集灰系统，用来收集底灰。

(3)对结渣棒进行渣层厚度、硬度及黏度分析，采用微波消解法对集灰进行消解，所得消解液采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-OES)进行成分分析，可得出钠、硫挥发量。

结渣棒结果显示900℃时发生少量结渣情况，当温度达到1000℃时结渣严重，渣层厚且硬度较大，当温度达到1100℃时渣层硬度进一步增大，结渣趋势更加严重，并且无法用吹灰器清除。集灰成分分析得出900℃时钠挥发量达到60％，硫挥发量为80％；1000℃时钠挥发量达到80％，硫挥发量为85％；1100℃时钠挥发量达到92％，硫挥发量为88％。

实施例3

一种沉降炉测试煤种结渣性以及钠、硫挥发性的方法，具体包括以下步骤：

(1)按下表比例配置添加剂：

(2)取准东沙尔湖煤经干燥后放入磨煤机中磨至R₉₀＝35％，将添加剂磨至最大粒径不超过150mm，将磨碎后的添加剂与煤粉以质量配比为0.1:1一同放入搅拌机中充分混合，将混合物通过给粉机进入炉膛内燃烧，给粉量为8g/min，过量空气系数为1.2，温度工况分别设置为900℃、1000℃、1100℃，燃尽率达到97％以上。

(3)炉内设置有结渣棒，设置于恒温区内，为管状曲面结构，模拟烟气冲刷条件，可定期取出观测结渣、沾污情况。炉膛底部有带水冷的集灰系统，用来收集底灰。

(4)对结渣棒进行渣层厚度、硬度及黏度分析，采用微波消解法对集灰进行消解，所得消解液采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-OES)进行成分分析，可得出钠、硫挥发量。

结渣棒结果显示900℃、1000℃、1100℃下都无结渣现象。集灰成分分析得出900℃时钠挥发量达到14％，硫挥发量为16％；1000℃时钠挥发量达到30％，硫挥发量为19％；1100℃时钠挥发量达到38％，硫挥发量为20％。

实施例4

一种沉降炉测试煤种结渣性以及钠、硫挥发性的方法，具体包括以下步骤：

(1)按下表比例配置添加剂：

(2)取准东沙尔湖煤经干燥后放入磨煤机中磨至R₉₀＝35％，将添加剂磨至最大粒径不超过150mm，将磨碎后的添加剂与煤粉以质量配比为0.06:1一同放入搅拌机中充分混合，将混合物通过给粉机进入炉膛内燃烧，给粉量为8g/min，过量空气系数为1.2，温度工况分别设置为900℃、1000℃、1100℃，燃尽率达到97％以上。

(3)炉内设置有结渣棒，设置于恒温区内，为管状曲面结构，模拟烟气冲刷条件，可定期取出观测结渣、沾污情况。炉膛底部有带水冷的集灰系统，用来收集底灰。

(4)对结渣棒进行渣层厚度、硬度及黏度分析，采用微波消解法对集灰进行消解，所得消解液采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-OES)进行成分分析，可得出钠、硫挥发量。

(5)结渣棒结果显示900℃和1000℃时几乎无结渣情况，当温度达到1100℃时出现少量挂渣，易用吹灰器清除。集灰成分分析得出900℃时钠挥发量达到23％，硫挥发量为20％；1000℃时钠挥发量达到34％，硫挥发量为24％；1100℃时钠挥发量达到40％，硫挥发量为25％。

实施例5

一种沉降炉测试煤种结渣性以及钠、硫挥发性的方法，具体包括以下步骤：

(1)按下表比例配置添加剂：

(2)取准东沙尔湖煤经干燥后放入磨煤机中磨至R₉₀＝35％，将添加剂磨至最大粒径不超过150mm，将磨碎后的添加剂与煤粉以质量配比为0.02:1一同放入搅拌机中充分混合，将混合物通过给粉机进入炉膛内燃烧，给粉量为8g/min，过量空气系数为1.2，温度工况分别设置为900℃、1000℃、1100℃，燃尽率达到97％以上。

(3)炉内设置有结渣棒，设置于恒温区内，为管状曲面结构，模拟烟气冲刷条件，可定期取出观测结渣、沾污情况。炉膛底部有带水冷的集灰系统，用来收集底灰。

(4)对结渣棒进行渣层厚度、硬度及黏度分析，采用微波消解法对集灰进行消解，所得消解液采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-OES)进行成分分析，可得出钠、硫挥发量。

(5)结渣棒结果显示900℃几乎无结渣情况，当温度达到1000℃和1100℃时出现少量挂渣，易用吹灰器清除。集灰成分分析得出900℃时钠挥发量达到28％，硫挥发量为18％；1000℃时钠挥发量达到44％，硫挥发量为22％；1100℃时钠挥发量达到49％，硫挥发量为24％。

实施例6

一种沉降炉测试煤种结渣性以及钠、硫挥发性的方法，具体包括以下步骤：

(6)取准东天隆煤经干燥后放入磨煤机中磨至R₉₀＝35％，通过给粉机进入炉膛内燃烧，给粉量为8g/min，过量空气系数为1.2，温度工况分别设置为900℃、1000℃、1100℃，燃尽率达到97％以上。

(7)炉内设置有结渣棒，设置于恒温区内，为管状曲面结构，模拟烟气冲刷条件，可定期取出观测结渣、沾污情况。炉膛底部有带水冷的集灰系统，用来收集底灰。

(8)对结渣棒进行渣层厚度、硬度及黏度分析，采用微波消解法对集灰进行消解，所得消解液采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-OES)进行成分分析，可得出钠、硫挥发量。

(9)结渣棒结果显示900℃时几乎无结渣情况，当温度达到1000℃时出现少量结渣现象，当温度达到1100℃时结渣严重，并且无法用吹灰器清除。集灰成分分析得出900℃时钠挥发量达到72％，硫挥发量为52％；1000℃时钠挥发量达到78％，硫挥发量为68％；1100℃时钠挥发量达到84％，硫挥发量为80％。

实施例7

一种沉降炉测试煤种结渣性以及钠、硫挥发性的方法，具体包括以下步骤：

(1)按下表比例配置添加剂：

(2)取准东天隆煤经干燥后放入磨煤机中磨至R₉₀＝35％，将添加剂磨至最大粒径不超过150mm，将磨碎后的添加剂与煤粉以质量配比为0.02:1一同放入搅拌机中充分混合，将混合物通过给粉机进入炉膛内燃烧，给粉量为8g/min，过量空气系数为1.2，温度工况分别设置为900℃、1000℃、1100℃，燃尽率达到97％以上。

(3)炉内设置有结渣棒，设置于恒温区内，为管状曲面结构，模拟烟气冲刷条件，可定期取出观测结渣、沾污情况。炉膛底部有带水冷的集灰系统，用来收集底灰。

(4)对结渣棒进行渣层厚度、硬度及黏度分析，采用微波消解法对集灰进行消解，所得消解液采用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-OES)进行成分分析，可得出钠、硫挥发量。

(5)结渣棒结果显示900℃几乎无结渣情况，当温度达到1000℃和1100℃时出现少量挂渣，易用吹灰器清除。集灰成分分析得出900℃时钠挥发量达到20％，硫挥发量为16％；1000℃时钠挥发量达到27％，硫挥发量为18％；1100℃时钠挥发量达到30％，硫挥发量为20％。

Claims (4)

1.一种改善准东煤结渣、沾污的添加剂，其特征在于，各组分的质量百分含量如下：

高岭土10-25%，

石灰石5-15%，

矾土或者石英砂4-15%，

蛭石余量。

2.根据权利要求1一种改善准东煤结渣、沾污的添加剂，其特征在于：各组分的最大粒径不超过150μm。

3.一种采用权利要求1中所述的添加剂抑制准东煤燃烧中碱金属释放的方法，其特征在于：将添加剂加入到准东高钠煤中，添加剂与准东煤的质量比为0.02~0.1∶1，混合后，送入磨煤机实现原煤和添加剂的破碎和充分混合，将煤粉和添加剂的混合物依次经过离心式分离器、排粉风机、煤粉燃烧器送入锅炉的炉膛进行燃烧。

4.根据权利要求2所述的抑制准东高钠煤燃烧中碱金属释放的方法，其特征在于：通过离心式分离器后的混合物的最大粒径不超过150μm。