CN107177397B - 一种有效抑制准东煤结渣沾污的添加剂及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有效抑制准东煤结渣沾污的添加剂及其应用方法。所述添加剂由下列组分制成，组分含量以质量百分数表示：高岭土45％～75％，石英沙10～25％、菱镁矿10～20％和沸石0～10％。所述的添加剂在准东煤燃烧中的应用方法具体为：将添加剂和准东煤事先混合均匀，然后再进行燃烧。本发明的添加剂的成分相对简单，均由天然矿物组成，而且容易获取，成本低廉，制备过程简单，对锅炉设备的运行和环境没有任何副作用，安全可靠。

Description

一种有效抑制准东煤结渣沾污的添加剂及其应用方法
技术领域：
本发明涉及一种添加剂及其应用方法，具体涉及一种能够有效抑制由准东高钠煤燃烧所引起的结渣沾污的添加剂及其应用方法。
背景技术：
煤炭在中国的能源消费领域有着举足轻重的作用，尤其是发电行业。目前中部或者东部的许多煤炭基地，经过多年的开采和利用，煤炭资源已经出现枯竭的趋势。因此新疆准东煤田的发现，因为它的储量非常丰富(预测：3900亿吨)，对我国的能源安全非常重要。虽然准东煤是很好的动力煤，具有灰分和硫含量低，挥发分含量高等优点，但是在锅炉燃烧利用过程中，出现了严重的积灰沾污问题，影响锅炉的经济安全运行。
准东煤是一种典型的高碱煤，它的积灰沾污问题与其高碱金属含量有密切联系。煤中的碱金属导致结渣沾污问题主要从两方面来考虑：1)在燃烧过程中，煤中的碱金属容易挥发，并且随烟气流动，当遇到温度较低的受热面时，容易凝结在上面并且形成具有粘性的积灰初始层，从而导致积灰沾污问题加剧，甚至出现受热面腐蚀；2)残留在灰中的碱金属容易与其它元素反应生成低熔点化合物，甚至发生共熔反应，降低灰分的熔融温度。因此，飞灰容易在高温烟气中呈现熔融或半熔融状态，使受热面结渣。
为了解决准东煤或者高碱煤在燃烧过程中的结渣沾污问题，目前采用的技术手段主要有以下几种：1)掺烧；2)燃料预处理；3)加入添加剂；4)优化锅炉主体结构和5)改善运行工况等。在添加剂方面，浙江大学(公开号：CN104371790A)、天津大学和国电燃料有限公司(公开号：CN104327903A)、华中科技大学(公开号：CN105400569A)、上海理工大学(公开号：CN105132075A)等单位分别发明了能有效抑制燃煤过程中碱金属挥发的添加剂，此类添加剂通过降低烟气中碱金属的含量，能够有效缓解高碱煤结渣沾污问题。另外，浙江百能科技有限公司和浙江大学，开发了一种改善准东煤燃烧及结焦特性的添加剂及应用方法的专利(公开号：CN104164270A)，该添加剂的作用原理是通过提高灰熔融温度来改善准东煤的结焦特性。然而，上述的添加剂所含的矿物种类或成分均较多，同时粒径较小，仅适合于煤粉炉内使用，并且按一定比例配制使用时步骤相对繁琐。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够有效抑制准东煤结渣沾污的添加剂及其应用方法，此种添加剂的成分相对简单，均由天然矿物组成，而且容易获取，成本低廉，制备过程简单，对锅炉设备的运行和环境没有任何副作用，安全可靠。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种添加剂，其由下列组分制成，组分含量以质量百分数表示：高岭土45％～75％，石英沙10～25％、菱镁矿10～20％和沸石0～10％。
进一步，所述的添加剂中，所有组分的粒径在2mm以下，可呈宽筛分布。
进一步，优选组分含量以质量百分数表示如下：高岭土70-75％，石英沙10-15％、菱镁矿10-20％和沸石5-10％。
本发明的添加剂的设计原理是：一方面，添加剂中的高岭土能够与煤燃烧过程中挥发的碱金属进行化学吸附反应，从而达到降低气相中碱金属浓度的目的；另一方面，添加剂改变了灰成分，使其偏离灰分的低温共熔区域，有效改善积灰和灰熔融特性。
本发明提供了所述添加剂在准东煤燃烧中的应用方法，具体为：将添加剂和准东煤事先混合均匀，然后再进行燃烧。
进一步，准东煤与添加剂的混合质量比为：1:(4％～10％)。
进一步，所述的燃烧在循环流化床锅炉中进行。由于燃烧在循环流化床锅炉中进行，添加剂的粒径大小会直接影响其与高碱煤中碱金属以及其它矿物成分之间的反应。添加剂粒径太小，在随烟气流经分离器时无法被有效分离，并返回炉内与煤颗粒反应，反而降低了利用效率。因此，添加剂的粒径需要与循环流化床内燃烧的煤颗粒处于同一水平，才能够在炉内实现多次循环，保证添加剂的利用效率。
本发明与已经技术相比，有益效果在于：所述添加剂的成分相对简单，均由天然矿物组成，而且容易获取，成本低廉，制备方法简单。在使用时，能够通过化学吸附作用，有效地抑制碱金属的挥发，灰中的固钠率可以达到75％以上。另外也促使灰中的碱金属形成高熔点化合物，改善熔融特性，最终达到有效缓解准东煤积灰结渣沾污的目的。
具体实施方法
下面结合实例对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围不限于此：
本发明实施例中，添加剂所有组分的粒径均小于2mm，并且呈宽筛分布。
实施例1
本实例实施的准东煤添加剂的成分以及质量百分比含量：高岭土(50％)，石英沙(25％)，菱镁矿(15％)和沸石(10％)；
实施例2
本实例实施的准东煤添加剂的成分以及质量百分比含量：高岭土(55％)，石英沙(20％)，菱镁矿(15％)和沸石(10％)；
实施例3
本实例实施的准东煤添加剂的成分以及质量百分比含量：高岭土(60％)，石英沙(20％)，菱镁矿(10％)和沸石(10％)；
实施例4
本实例实施的准东煤添加剂的成分以及质量百分比含量：高岭土(65％)，石英沙(15％)，菱镁矿(10％)和沸石(10％)；
实施例5
本实例实施的准东煤添加剂的成分以及质量百分比含量：高岭土(65％)，石英沙(20％)，菱镁矿(10％)和沸石(5％)；
实施例6
本实例实施的准东煤添加剂的成分以及质量百分比含量：高岭土(70％)，石英沙(15％)，菱镁矿(10％)和沸石(5％)；
实施例7
本实例实施的准东煤添加剂的成分以及质量百分比含量：高岭土(70％)，石英沙(10％)，菱镁矿(10％)和沸石(10％)；
实施例8
本实例实施的准东煤添加剂的成分以及质量百分比含量：高岭土(75％)，石英沙(10％)，菱镁矿(10％)和沸石(5％)；
实施例9
本实例实施的准东煤添加剂的成分以及质量百分比含量：高岭土(75％)，石英沙(15％)，菱镁矿(10％)和沸石(0％)；
表1 不同工况下钠捕集效率和软化温度提高之间的关系
表格1中给出了准东煤与不同实例的添加剂按照1：7％的比例在循环流化床锅炉中混烧后，对于碱金属钠释放的抑制效果和对灰熔融温度的影响。添加剂对钠的捕集效率都是在燃烧温度900℃下取得的，最高可以达到75.5％，使烟气中的碱金属浓度大大降低，从而缓解了由碱金属凝结诱发的积灰沾污问题。另外，添加剂的加入改变了准东煤灰的成分，从而改善了灰熔融特性，软化温度最高能够提高100℃左右，同样有利于缓解结渣沾污问题。

Claims (6)

1.一种抑制准东煤结渣沾污的添加剂，其由下列组分制成，组分含量以质量百分数表示：高岭土45％～75％，石英沙10～25％、菱镁矿10～20％和沸石0～10％。
2.如权利要求1所述的添加剂，其特征在于：所有组分的粒径在2mm以下。
3.如权利要求1或2所述的添加剂，其特征在于：组分含量以质量百分数表示如下：高岭土70-75％，石英沙10-15％、菱镁矿10-20％和沸石5-10％。
4.如权利要求1所述的添加剂在准东煤燃烧中的应用方法，具体为：将添加剂和准东煤事先混合均匀，然后再进行燃烧。
5.如权利要求4所述的应用方法，其特征在于：准东煤与添加剂的混合质量比为：1:(4％～10％)。
6.如权利要求4或5所述的应用方法，其特征在于：所述的燃烧在循环流化床锅炉中进行，添加剂的粒径需要与循环流化床内燃烧的煤颗粒处于同一水平。
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