CN107062277A - 改善生物质锅炉沾污腐蚀的方法及药剂 - Google Patents

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罗芳艳
刘钢
李军代
张健
涂圣康
邱轶
许严
邓国民
姚凯
陈韬
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J1/00—Removing ash, clinker, or slag from combustion chambers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/125—Process of deposition of the inorganic material
    • C23C18/1254—Sol or sol-gel processing

Abstract

本发明公开了一种改善生物质锅炉沾污腐蚀的方法，包括以下步骤：步骤1，药剂制备：将二氧化硅含量30%的硅溶胶和氧化铝含量15%的铝溶胶混合，混合比例为硅铝比1到3之间，再加入适量超纯水，搅拌均匀，得到所需药剂；步骤2，在锅炉温度为800℃到1000℃处均匀设置4‑8个喷嘴，确保喷射范围完全覆盖锅炉整个截面。步骤3，用水泵把药剂送入锅炉炉膛，通过炉膛中的高温环境将药剂中的水分迅速蒸发，纳米级的二氧化硅和纳米级的氧化铝会与烟气中的气相钾反应，生成高熔点且不易挥发的物质。本发明还公开了一种改善生物质锅炉沾污腐蚀的药剂。本发明能够改善生物质燃料燃烧过程中气相含钾组分在高温环境中对锅炉等设备造成的不良影响。

Description

改善生物质锅炉沾污腐蚀的方法及药剂
技术领域
本发明涉及一种为了改善生物质锅炉运行过程中烟气中气相碱金属所造成的沾污腐蚀的方法，尤其涉及一种改善生物质锅炉沾污腐蚀的方法。
背景技术
生物质能是仅次于煤炭、石油和天然气的第4大能源，是代替化石燃料的最具有竞争力的清洁可再生能源。生物质本身含硫量和含氮量很少，且具有CO2近零排放的优点。据估计，地球上每年生物能总量约1400～1800千亿吨，相当于目前世界总能耗的10倍。我国拥有丰富的生物质资源，目前我们国家每年农作物秸秆的产生量约7亿多吨，除去还田作饲料等还剩3亿多吨的量没有得到有效利用，具有极大的开发潜力，足以补充我国的能源缺口。
生物质作为一种低碳、环保的新型燃料在当今社会得到越来越多的关注。生物质作为锅炉燃料直接燃烧是最为经济有效、简单易行的利用方式，但由于生物质具有高碱金属含量特点，在燃烧过程中经常引发锅炉受热面沾污、腐蚀、床料聚团、结渣、积灰等问题，这已成为生物质大规模能源化利用的主要障碍。在燃烧过程中，生物质中含有的钾以气态的形式析出，这些气态的含钾化合物在换热器表面上被冷却，形成粘稠的熔融态物质粘附在受热面上，并继续捕集烟气中的固体颗粒，形成沾污结渣。目前针对生物质锅炉碱金属沾污腐蚀问题，所采用的解决方法主要是将换热器材料换成防腐蚀材料，但这种方法价格昂贵，经济成本太高，不适合大规模推广。
高温环境下利用生物质燃料易造成生物质锅炉沾污腐蚀问题，目前关于生物质燃料沾污腐蚀的控制技术仍存在不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改善生物质锅炉沾污腐蚀的方法，本发明改善生物质锅炉沾污腐蚀的方法可显著改善生物质燃料燃烧过程中气相含钾组分在高温环境中对锅炉等设备造成不良影响的问题。
本发明同时还提供一种药剂，将其喷入生物质锅炉可显著改善气相碱金属对生物质锅炉设备的沾污腐蚀。
为解决以上技术问题，本发明采取的技术方案如下：
改善生物质锅炉沾污腐蚀的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，药剂制备：将二氧化硅含量30％的硅溶胶和氧化铝含量15％的铝溶胶混合，混合比例为硅铝比1到3之间，再加入适量超纯水，搅拌均匀，得到所需药剂；
步骤2，在锅炉温度为800℃到1000℃处均匀设置4-8个喷嘴，确保喷射范围完全覆盖锅炉整个截面；
步骤3，用水泵把药剂送入锅炉炉膛，通过炉膛中的高温环境将药剂中的水分迅速蒸发，纳米级的二氧化硅和纳米级的氧化铝会与烟气中的气相钾反应，生成高熔点且不易挥发的物质，例如硅铝酸钾等。
进一步的，其中，所述锅炉温度为900℃。
进一步的，所述喷嘴数量为6个。
进一步的，所述硅溶胶溶液和铝溶胶含钠或钾元素的比例不超过0.1％。
进一步的，硅溶胶和铝溶胶的混合硅铝比为1到3之间。
为实现上述技术目的，本发明采取另一种技术方案为：改善生物质锅炉沾污腐蚀的药剂，由二氧化硅含量30％的硅溶胶、氧化铝含量15％的铝溶胶和适量的超纯水混合组成；硅溶胶和铝溶胶的混合比例为硅铝比1到3之间。
本发明能够改善生物质燃料燃烧过程中气相含钾组分在高温环境中对锅炉等设备造成的不良影响。
说明书附图
图1为本发明实施例中的灰样钾含量检测数据对比表。
具体实施方式
以下结合具体的实施例对本发明做进一步详细的说明，但本发明不限于以下实施例。以下实施例中，在没有特别说明时，所述表示含量的“％”为质量百分含量。实施例中未注明的条件为常规实验条件。以下硅溶胶和铝溶胶中加或钠的含量低于0.1wt％。实施例和对比例中生物质锅炉所使用的燃料均相同。实施例中有三种药剂：1)硅溶胶和铝溶胶硅铝比1：1，混合得到药剂A；2)硅溶胶和铝溶胶硅铝比2：1，混合得到药剂B；3)硅溶胶和铝溶胶硅铝比3：1，混合得到药剂C。收集喷入药剂前后生物质燃烧后产生的灰样，使用微波消解仪进行消解，所得消解液使用电感耦合等离子体发射光谱仪对消解液进行分析，得到灰样中钾的含量。通过对比喷入药剂前后灰样中钾的含量即可判断药剂对气相钾的效果。结果参见图1。
实施例1
本改善生物质锅炉沾污腐蚀的方法，实施如下：向锅炉温度为900℃处通过喷嘴喷入药剂A，持续1小时，收集生物质燃料燃烧后产生的灰样，标记为A1。将所得灰样进行钾含量检测，相应数据结果参见图1。
实施例2
本改善生物质锅炉沾污腐蚀的方法，实施如下：向锅炉温度为900℃处通过喷嘴喷入药剂B，持续1小时，收集生物质燃料燃烧后产生的灰样，标记为B1。将所得灰样进行钾含量检测，相应数据结果参见图1。
实施例3
本改善生物质锅炉沾污腐蚀的方法，实施如下：向锅炉温度为900℃处通过喷嘴喷入药剂C，持续1小时，收集生物质燃料燃烧后产生的灰样，标记为C1。将所得灰样进行钾含量检测，相应数据结果参见图1。
对比例
本对比例中基本同实施例，不同的是，本例并未向锅炉中喷入药剂。收集生物质燃料燃烧后产生的灰样，标记为D1。将所得灰样进行钾含量检测，相应数据结果参见图1。
从图1可以看出，与对比例相比，实施例中灰样中K含量均有不同程度的增加，说明向锅炉炉膛喷入药剂后，烟气中部分气相钾转移到了灰样中。其中，实施例2灰样中K含量增加最多，说明硅溶胶与铝溶胶硅铝比为2时，药剂与气相钾的反应程度最高，效果最好。
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.改善生物质锅炉沾污腐蚀的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，药剂制备：将二氧化硅含量30%的硅溶胶和氧化铝含量15%的铝溶胶混合，混合比例为硅铝比1到3之间，再加入适量超纯水，搅拌均匀，得到所需药剂；
步骤2，在锅炉温度为800℃到1000℃处均匀设置4-8个喷嘴，确保喷射范围完全覆盖锅炉整个截面；
步骤3，用水泵把药剂送入锅炉炉膛，通过炉膛中的高温环境将药剂中的水分迅速蒸发，纳米级的二氧化硅和纳米级的氧化铝会与烟气中的气相钾反应，生成高熔点且不易挥发的物质。
2.根据权利要求1所述的改善生物质锅炉沾污腐蚀的方法，其特征在于：其中，所述锅炉温度为900℃。
3.根据权利要求1所述的改善生物质锅炉沾污腐蚀的方法，其特征在于：所述喷嘴数量为6个。
4.根据权利要求1所述的改善生物质锅炉沾污腐蚀的方法，其特征在于：所述硅溶胶溶液和铝溶胶含钠或钾元素的比例不超过0.1%。
5.根据权利要求1所述的改善生物质锅炉沾污腐蚀的方法，其特征在于：硅溶胶和铝溶胶的混合硅铝比为1到3之间。
6.改善生物质锅炉沾污腐蚀的药剂，其特征在于：由二氧化硅含量30%的硅溶胶、氧化铝含量15%的铝溶胶和适量的超纯水混合组成；硅溶胶和铝溶胶的混合比例为硅铝比1到3之间。
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