CN105238494B - 一种抑制生物质锅炉结焦的添加剂及其使用方法 - Google Patents

一种抑制生物质锅炉结焦的添加剂及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抑制生物质锅炉结焦的添加剂，其由高岭土、CaO和Mg(OH)2组成，高岭土、CaO和Mg(OH)2的质量百分含量分别为35%~65%、30%~60%和5%~35%。该添加剂使用时添加比例仅为生物质燃料总质量的0.5%~2%。该添加剂可直接与生物质均匀混合后，经锅炉的进料系统进入燃烧炉，也能随进风系统均匀地喷入炉膛，使用简单易操作。该添加剂具有极大的孔隙率，可增大添加剂与生物质燃料的反应面积，同时其表面微孔具有吸附性能，可将K、Na等碱金属有效吸附于其表面，发生化学反应生成高熔点物质，从而降低受热面积灰、结渣。该添加剂用量少、效率高，同时抗结焦效果显著，能明显提高生物质的灰熔点。

Description

一种抑制生物质锅炉结焦的添加剂及其使用方法
技术领域
本发明属于抑制锅炉结焦添加剂技术领域，具体涉及一种抑制生物质锅炉结焦的添加剂及其使用方法。
背景技术
在我国，生物质在能源消耗中仅次于煤而成为第二大能源，在全部能源消耗中约占20%。在《可再生能源中长期发展规划》中确定了到2020年我国生物质发电装机容量达到30GW的发展目标。由此可见，生物质能发展前景广阔。
然而由于生物质燃料中碱金属元素K、Na及非金属元素Cl、Si含量较高，燃烧过程中产生低熔点的硅酸盐化合物（熔点通常在680℃以下），并粘附烟气中的飞灰颗粒，导致生物质锅炉内结焦结渣严重，极大地影响了锅炉的安全运行。通过在生物质燃料中添加化学组分来缓解锅炉内结渣是一种简单可行的解决方法，其原理是通过化学组分的吸附作用将碱金属固定在底灰中，然后与之反应生成高熔点化合物，提高炉内灰熔点温度，从而达到抗结焦的目的。
目前，关于抑制锅炉结焦添加剂的研究还很少，针对不同种类燃料所采用的添加剂差异也较大，效果也不同。
发明内容
本发明的目的是提供一种抑制生物质锅炉结焦的添加剂，该添加剂能够有效抑制生物质锅炉炉内结焦结渣，提高生物质锅炉的热效率和设备的利用率。
本发明的目的还在于提供上述抑制生物质锅炉结焦的添加剂的使用方法，该使用方法简单，抑制生物质锅炉炉内结焦结渣效果好。
本发明的第一个目的是通过以下技术方案来实现的：一种抑制生物质锅炉结焦的添加剂，该添加剂由高岭土、CaO和Mg(OH)2组成，其中，高岭土、CaO和Mg(OH)2的质量百分含量分别为35%~65%、30%~60%和5%~35%。
本发明针对生物质燃料的性质，经过筛选确定了能明显抑制生物质锅炉结焦的添加剂组分，制成的高效复合添加剂，添加到生物质锅炉中，能大幅度提高其灰熔融温度，缓解炉内结焦结渣，提高锅炉的经济性和安全性。
作为本发明的一种优选的实施方式，本发明所述高岭土、CaO和Mg(OH)2的质量百分含量分别优选为35%、35%和30%。
作为本发明的另一种优选的实施方式，本发明所述高岭土、CaO和Mg(OH)2的质量百分含量分别为65%、30%和5%。
作为本发明的另一种优选的实施方式，本发明所述高岭土、CaO和Mg(OH)2的质量百分含量分别为40%、40%和20%。
以上列举的仅是优选的实施方式，在工程实际应用中，可根据生物质燃料的具体性质选择最优的各组分质量百分比。
本发明所述高岭土、CaO和Mg(OH)2的粒径优选为100~600目。
本发明中的抑制生物质锅炉结焦的添加剂具有极大的孔隙率，可增大添加剂与生物质燃料的反应面积，同时其表面微孔具有吸附性能，可将K、Na等碱金属有效吸附于其表面，发生化学反应生成高熔点物质，从而降低受热面积灰、结渣。
上述抑制生物质锅炉结焦的添加剂的制备方法是，将各组分高岭土、CaO和Mg(OH)2均匀混合而成。
本发明的第二个目的是通过以下技术方案来实现的：将上述添加剂按照占生物质燃料总质量0.5%~2%的比例与生物质燃料混合后，经过生物质燃料输送管道直接送入炉膛，或者从生物质锅炉的进风系统将上述添加剂随着生物质燃烧所需的空气喷入炉膛。
本发明中抑制生物质锅炉结焦的添加剂使用时其添加比例仅为生物质燃料总重量的0.5%~2%，不会影响燃料的燃烧特性以及锅炉的正常运行，也不需要对现有的燃烧设备进行改造，这大大降低了投资成本。
抑制生物质锅炉结焦的添加剂可直接与生物质均匀混合后，经锅炉的进料系统进入燃烧炉，也可以随进风系统均匀地喷入炉膛，使用简单易操作。
本发明具有如下优点：
（1）本发明中的抑制生物质锅炉结焦的添加剂具有极大的孔隙率，可增大添加剂与生物质燃料的反应面积，同时其表面微孔具有吸附性能，可将K、Na等碱金属有效吸附于其表面，发生化学反应生成高熔点物质，从而降低受热面积灰、结渣；
（2）本发明抑制生物质锅炉结焦的添加剂用量少、效率高，同时抗结焦效果显著，能明显提高生物质的灰熔点：试验结果表明，采用添加剂占生物质燃料总质量的2%时，燃料灰的软化温度提高了203℃以上，半球温度提高了182℃以上，流动温度提高了154℃以上。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的抑制生物质锅炉结焦的添加剂，该添加剂由质量百分含量为35%的高岭土、35%的CaO和30%的Mg(OH)2组成，高岭土、CaO和Mg(OH)2的粒径为100~600目的颗粒。
采用长沙开元仪器有限公司生产的智能灰熔融测试仪对上述添加剂的性能进行测试。采用小麦秸秆作为燃料，添加剂质量为生物质燃料总质量的1%，经过测试后，小麦秸秆的灰熔点得到明显提高，灰熔点具体数据如表1（测试规程参考国家标准《煤灰熔融性测定方法》，GB210等）。
表1生物质燃料中添加实施例1中添加剂前后的灰熔点数据
实施例2
本实施例与实施例1的不同点是：抑制生物质锅炉结焦的添加剂由质量百分含量为65%的高岭土、30%的CaO和5%的Mg(OH)2混合组成。其它与实施例1相同，灰熔点具体数据如表2。
表2生物质燃料中添加实施例2中添加剂前后的灰熔点数据
实施例3
本实施例与实施例1的不同点是：抑制生物质锅炉结焦的添加剂由质量百分含量为40%的高岭土、40%的CaO和20%的Mg(OH)2混合组成。其它与实施例1相同，灰熔点具体数据如表3。
表3生物质燃料中添加实施例3中添加剂前后的灰熔点数据
实施例4
本实施例与实施例1的不同点是：抑制生物质锅炉结焦的添加剂的添加质量为生物质燃料质量的2%。其它与实施例1相同，灰熔点具体数据如表4。
表4生物质燃料中添加实施例4中添加剂前后的灰熔点数据
实施例5
本实施方式与实施例2的不同点是：抑制生物质锅炉结焦的添加剂的添加质量为生物质燃料质量的2%。其它与实施例2相同，灰熔点具体数据如表5。
表5生物质燃料中添加实施例5中添加剂前后的灰熔点数据
实施例6
本实施例与实施例3的不同点是：抑制生物质锅炉结焦的添加剂的添加质量为生物质燃料质量的2%。其它与实施例3相同，灰熔点具体数据如表6。
表6生物质燃料中添加实施例2中添加剂前后的灰熔点数据
实施例7
与实施例4不同的是，抑制生物质锅炉结焦的添加剂的添加质量为生物质燃料质量的0.5%。
实施例8
与实施例5不同的是，抑制生物质锅炉结焦的添加剂的添加质量为生物质燃料质量的0.5%。
实施例9
与实施例6不同的是，抑制生物质锅炉结焦的添加剂的添加质量为生物质燃料质量的0.5%。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种抑制生物质锅炉结焦的添加剂，其特征在于，该添加剂由高岭土、CaO和Mg（OH）2组成，其中，高岭土、CaO和Mg（OH）2的质量百分含量分别为35%~65%、30%~60%和5%~35%。
2.根据权利要求1所述的抑制生物质锅炉结焦的添加剂，其特征在于：所述的高岭土、CaO和Mg（OH）2的质量百分含量分别为35%、35%和30%。
3.根据权利要求1所述的抑制生物质锅炉结焦的添加剂，其特征在于：所述的高岭土、CaO和Mg（OH）2的质量百分含量分别为65%、30%和5%。
4.根据权利要求1所述的抑制生物质锅炉结焦的添加剂，其特征在于：所述的高岭土、CaO和Mg（OH）2的质量百分含量分别为40%、40%和20%。
5.根据权利要求1所述的抑制生物质锅炉结焦的添加剂，其特征在于：所述的高岭土、CaO和Mg（OH）2的粒径为100~600目。
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