CN105779044A - 一种防止高碱燃料沾污结焦的添加剂及其制备方法与应用 - Google Patents

一种防止高碱燃料沾污结焦的添加剂及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种防止高碱燃料沾污结焦的添加剂及其制备方法与应用，属于燃烧化学技术领域，各组分及其对应的质量百分含量如下：铝的化合物5％‐20％、氢氧化镁1％‐15％、二氧化钛1％‐5％、表面活性剂0.01％‐5％、分散剂0.5％‐15％，余量为水。将本添加剂喷射于锅炉内，能够通过参与燃烧改变焦渣化学成份及物理结构，提升灰熔点，阻止或减轻锅炉受热面的沾污、结焦、腐蚀，提升锅炉效率，能够有效的抑制高碱燃料燃烧过程中释放的碱金属蒸汽，对超临界、超超临界等大型机组的特种钢无腐蚀，且不污染环境，且不存在SCR催化剂中毒等风险。

Description

一种防止高碱燃料沾污结焦的添加剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于燃烧化学技术领域，特别是涉及一种防止高碱燃料沾污结焦的添加剂及其制备方法与应用。
背景技术
新疆拥有着十分丰富的煤炭资源且非常集中，约占中国预测煤炭资源总量的40.5％，这些煤炭具有挥发份高、灰分少等特点，看似优良的动力燃料，却由于钠含量过高等问题，存在严重的沾污、结焦问题，在燃烧过程中极易引发锅炉停炉清焦事故，极大的限制了煤电工业的发展，致使大量煤炭资源不能很好有效的利用，造成了资源的浪费。目前为了减轻高钠煤沾污、结焦，人们普通采用掺烧来缓解问题，但是由于掺烧比例的限制，极大的增加了燃料成本。而市场上现有的除焦剂大多是针对普通燃煤进行研制的，难以应对沾污性极强高碱煤，部分除焦剂虽然可应用于高碱煤沾污、结焦，但存在用使量大的问题，或是含有镍、铜、铬等有害组份，如中国专利文件“公开号102766498A”公开的一种化学催化除焦剂，不仅会对超临界、超超临界等大型机组使用的特殊合金造成不可预知的腐蚀，还会引起SCR催化剂中毒等风险。
因此，发展一种专门针高钠煤的防结焦技术，能够安全、有效的利用高钠煤，对于国家能源战略有着重要的意义。
发明内容
针对现有技术的不足，为克服现有技术的缺点，本发明提供一种防止高碱燃料沾污、结焦的添加剂及其制备方法与应用。
本发明的技术方案如下：
一种防止高碱燃料沾污结焦的添加剂，所述的各组分及其对应的质量百分含量如下：铝的化合物5％‐20％、氢氧化镁1％‐15％、二氧化钛1％‐5％、表面活性剂0.01％‐5％、分散剂0.5％‐15％，余量为水。
优选的，所述的添加剂中铝的化合物选自硝酸铝、醋酸铝中的至少一种。
优选的，所述的氢氧化镁平均粒径在1微米‐90微米。
优选的，所述的二氧化钛的平均粒径为5纳米‐80纳米。
优选的，其特征在于，所述的表面活性剂为聚乙二醇、多聚磷酸钠、六偏磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠、硬脂酸、油酸钠中的至少一种。
优选的，所述的分散剂为气相二氧化硅、聚丙烯酸、膨润土中的至少一种。
优选的，所述的膨润土为钠基膨润土、氢基膨润土、锂基膨润土、镁基膨润土中的一种或多种。
优选的，所述的各组分及其对应的质量百分含量如下：铝的化合物15％、氢氧化镁8％、二氧化钛2％、表面活性剂4％、分散剂5％，水66％。
优选的，所述的各组分及其对应的质量百分含量如下：铝的化合物12％、氢氧化镁5％、二氧化钛5％、表面活性剂3％、分散剂5％，水70％。
本发明其原理在于，在喷射过程中，铝的化合物参与至燃烧过程，调节了燃煤的硅铝比，并提升了灰渣的熔融温度，减少了因钠存在而导致的低温共熔物的生成，同时二氧化钛也促进了灰熔点的提高和焦渣物理结构的改变。氢氧化镁经过受热分解为氧化镁，并附着于灰渣上，减轻了灰渣之间的沾污能力，进而缓解沾污结焦的问题发生。
上述防止高碱燃料沾污结焦的添加剂的制备方法包括步骤如下：
1)将氢氧化镁、二氧化钛与表面活性剂、分散剂混合到水中；
2)利用混合设备进行混合，混合温度在20‐80℃，搅拌速度在200‐1000r/min，形成浆液A；
3)将铝的化合物放入混好的浆液A中，利用混合设备进行搅拌，混合温度在10‐80℃，搅拌速度在200‐800r/min，形成添加剂成品，其中所述的混合设备为本领域技术人员常用的设备。
本发明还提供一种利用上述防止高碱燃料沾污结焦的添加剂在燃料燃烧中的应用方法，用于高碱燃料的添加，添加剂的添加量为燃料质量的0.5‰‐10‰。
具体应用方法包括步骤如下：将本发明所述的添加剂按照燃料质量的0.5‰‐10‰添加，由观火孔或打焦孔通过喷枪喷入燃烧区域，喷射压力为0.1MPa‐0.8MPa，每隔4—8小时喷射1次，喷射时间为20‐60分钟，或将本发明所述的添加剂每隔4‐8小时按照燃料质量的0.5‰‐10‰直接与燃料混合，再加入到燃烧区域。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、利用本发明的技术方案制得的添加剂能够通过参与燃烧改变焦渣化学成份及物理结构，提升灰熔点，阻止或减轻锅炉受热面的沾污、结焦；
2、本发明的技术方案添加操作简单、添加方式灵活，可以根据现场需要确定添加位置，无复杂添加设备；
3、本发明的技术方案不含镍、铜、铬等有害元素，对超临界、超超临界等大型机组的特种钢无腐蚀，且不污染环境，且不存在SCR催化剂中毒等风险；
4、本发明的技术方案成本低廉，原料易得，存储、运输过程无特殊要求。
附图说明
图1为本发明进行添加剂喷射添加的系统示意图；
其中，1、压缩空气阀门，2、进料口，3、进料口阀门，4、压力表，5、储料罐，6、流量调节阀门，7、液体流量计，8、雾化喷枪，9、锅炉炉体。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整的描述，显然，所述的实施例仅是发明的一部分实例，而不是全部的实施案例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明实施例提供一种防止高碱燃料沾污结焦的添加剂，所述添加剂各组分及其对应的质量百分含量如下表1：
表1实施例1添加剂组分质量百分含量表
成份 硝酸铝 氢氧化镁 二氧化钛 硬脂酸钠 镁基膨润土 水
质量百分比 15％ 8％ 2％ 4％ 5％ 66％
将氢氧化镁、二氧化钛与表面活性剂、分散剂混合到水中，利用混合设备进行混合，混合温度在30℃，搅拌速度在800r/min，形成浆液A；将铝的化合物放入混好的浆液A中，利用混合设备进行搅拌，混合温度在40℃，搅拌速度在400r/min，形成添加剂成品。
将该成品添加剂按照5‰的比例直接均匀混合于准东煤，在试验锅炉燃烧，燃烧温度约1200℃，稳定工况后利用取样管取样。与未添加本发明所指出的添加剂准东煤在同样工况条件下试验锅炉中取样对比，其单位时间、内单位面积的沾污、结焦质量较无本发明所指出的添加剂添加时减少约25％以上，积灰采集效率降低约30％，灰熔点提升约15℃。
实施例2：
本发明实施例提供一种防止高碱燃料沾污结焦的添加剂，所述添加剂各组分及其对应的质量百分含量如下表2：
表2实施例2添加剂组分质量百分含量表
成份 硝酸铝 氢氧化镁 二氧化钛 六偏磷酸钠 镁基膨润土 水
质量百分比 12％ 5％ 5％ 3％ 5％ 70％
本实施例中的添加剂由喷枪按照燃煤量的3‰由观火孔喷入炉内燃烧区域，燃煤选取准东煤。在本实施例中，仅需在现有燃煤电厂锅炉本体的打焦孔或者观火孔喷入本添加剂，并配储罐、喷枪。与未添加本发明所指出的添加剂准东煤在同样工况条件下试验锅炉中取样对比，其单位时间、内单位面积的沾污、结焦质量较无本发明所指出的添加剂添加时减少约20％以上，积灰采集效率降低约15％，灰熔点提升约25℃。
如图1所示，具体投加过程包括步骤如下：首先将本添加剂由进料口2投放至储料罐5，然后关闭进料口阀门3，打开压缩空气阀门1，利用压力表4实时监测储料罐5内的压力，调节流量调节阀门6，直至液体流量计7显示的流量等于给煤量以及掺混质量分数3‰添加量的所需流量，由雾化喷枪8实施添加剂喷射投放至锅炉炉体9的燃烧区域内。
实施例3：
本发明实施例提供一种防止高碱燃料沾污结焦的添加剂，所述添加剂各组分及其对应的质量百分含量如下表3：
表3实施例3添加剂组分质量百分含量表
成份 醋酸铝 氢氧化镁 二氧化钛 聚乙二醇 聚丙烯酸 水
质量百分比 5％ 1％ 1％ 0.01％ 0.5％ 92.49％
其制备方法、添加方法同实施例1，其添加量为燃料质量的10‰。
实施例4：
本发明实施例提供一种防止高碱燃料沾污结焦的添加剂，所述添加剂各组分及其对应的质量百分含量如下表4：
表4实施例4添加剂组分质量百分含量表
成份 硝酸铝 氢氧化镁 二氧化钛 油酸钠 锂基膨润土 水
质量百分比 20％ 15％ 5％ 5％ 15％ 40％
其制备方法、添加方法同实施例1，其添加量为燃料质量的0.5‰。
对比例
利用现有的液体除焦剂(申请公布号：CN103254963A一种除焦节煤助燃剂)，组分为铬酸酐、氯化铜、二氧化锰、蛭石、萤石、氧化铝、活性氧化镁、活性氧化钙和氧化镍组成，进行除焦添加，其单位时间、内单位面积的沾污、结焦质量较无该除焦剂添加时减少约8％，积灰采集效率降低约5％，灰熔点提升约10℃。

Claims (10)

1.一种防止高碱燃料沾污结焦的添加剂，所述的各组分及其对应的质量百分含量如下：铝的化合物5％‐20％、氢氧化镁1％‐15％、二氧化钛1％‐5％、表面活性剂0.01％‐5％、分散剂0.5％‐15％，余量为水。
2.根据权利要求1所述的防止高碱燃料沾污结焦的添加剂，其特征在于，所述的添加剂中铝的化合物选自硝酸铝、醋酸铝中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的防止高碱燃料沾污结焦的添加剂，其特征在于，所述的氢氧化镁平均粒径在1微米‐90微米；优选的，所述的二氧化钛的平均粒径为5纳米‐80纳米。
4.根据权利要求1所述的防止高碱燃料沾污结焦的添加剂，其特征在于，所述的表面活性剂为聚乙二醇、多聚磷酸钠、六偏磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠、硬脂酸、油酸钠中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的防止高碱燃料沾污结焦的添加剂，其特征在于，所述的分散剂为气相二氧化硅、聚丙烯酸、膨润土中的至少一种；优选的，所述的膨润土为钠基膨润土、氢基膨润土、锂基膨润土、镁基膨润土中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的防止高碱燃料沾污结焦的添加剂，其特征在于，所述的各组分及其对应的质量百分含量如下：铝的化合物15％、氢氧化镁8％、二氧化钛2％、表面活性剂4％、分散剂5％，水66％。
7.根据权利要求1所述的防止高碱燃料沾污结焦的添加剂，其特征在于，所述的各组分及其对应的质量百分含量如下：铝的化合物12％、氢氧化镁5％、二氧化钛5％、表面活性剂3％、分散剂5％，水70％。
8.一种权利要求1所述的防止高碱燃料沾污结焦的添加剂的制备方法，包括步骤如下：
1)将氢氧化镁、二氧化钛与表面活性剂、分散剂混合到水中；
2)利用混合设备进行混合，混合温度在20‐80℃，搅拌速度在200‐1000r/min，形成浆液A；
3)将铝的化合物放入混好的浆液A中，利用混合设备进行搅拌，混合温度在10‐80℃，搅拌速度在200‐800r/min，形成添加剂成品。
9.一种权利要求1所述的防止高碱燃料沾污结焦的添加剂的应用，用于高碱燃料的添加，添加剂的添加量为燃料质量的0.5‰‐10‰。
10.根据权利要求9所述的防止高碱燃料沾污结焦的添加剂的应用，其特征在于，将本发明所述的添加剂按照燃料质量的0.5‰‐10‰添加，由观火孔或打焦孔通过喷枪喷入燃烧区域，喷射压力为0.1MPa‐0.8MPa，每隔4—8小时喷射1次，喷射时间为20‐60分钟，或将本发明所述的添加剂每隔4‐8小时按照燃料质量的0.5‰‐10‰直接与燃料混合，再加入到燃烧区域。
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