CN109022099A - 用于改善准东煤结渣及灰渣脱落特性的复合添加剂及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于改善准东煤结渣及灰渣脱落特性的复合添加剂及其使用方法，复合添加剂由膨胀型添加剂蛭石、硅铝型添加剂高岭土或硅粉以及脱硫剂氧化镁组成；所述复合添加剂中各成分的质量百分含量为：蛭石15％‑60％，高岭土30％‑60％或硅粉30％‑60％，其余为氧化镁。本发明的复合添加剂中，蛭石作为膨胀型添加剂，热稳定性好，具有较强的吸附气体的能力，有一定的辅助固钠和固硫作用，且蛭石的加入能使灰渣变得疏松多孔，易于清除，是抗结渣性能优良的添加剂。硅粉和高岭土则能够起到提高灰熔点以及固钠的作用，而氧化镁则能够起到脱硫的作用。

Description

用于改善准东煤结渣及灰渣脱落特性的复合添加剂及其使用 方法

技术领域

发明属于改善准东煤结渣及灰渣脱落特性技术领域，特别涉及一种用于改善准东煤结渣及灰渣脱落特性的复合添加剂及其使用方法。

背景技术

在当前及未来相当长时期内煤电都是中国最重要的电源类型，而新疆是中国目前最大的尚未开发的煤炭能源存储基地，但是由于准东煤具有高水分、易结焦和严重沾污的特点，极大地限制了该煤种在燃煤发电等方面的规模化应用。

燃用准东煤发生结焦和沾污的主要原因是其富含碱金属，在煤的燃烧过程中，含碱金属的盐类组分易析出，并随着烟气温度的降低在受热面上冷凝而造成受热面沾污，并导致锅炉结焦；会导致锅炉效率降低，造成一定的经济损失，且还会形成较大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于改善准东煤结渣及灰渣脱落特性的复合添加剂及其使用方法，以解决上述存在的准东煤在燃烧过程中易结渣的技术问题。本发明的复合添加剂和使用方法通过固钠、固硫以及提高灰熔点，可改善准东煤结渣和灰渣脱落特性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于改善准东煤结渣及灰渣脱落特性的复合添加剂，所述复合添加剂由硅铝型添加剂高岭土或硅粉、膨胀型添加剂蛭石以及脱硫剂氧化镁组成；所述复合添加剂中各成分的质量百分含量为：蛭石15％-60％，高岭土30％-60％或硅粉30％-60％，其余为氧化镁。

进一步的，蛭石和高岭土的粒径均在200μm以下。

进一步的，硅粉为硅质量含量在80％-99.6％的粉末；硅粉的粒径在100μm以下。

进一步的，脱硫剂氧化镁为氧化镁质量含量在80％-95％的粉末；脱硫剂氧化镁的粒径在100μm以下。

进一步的，膨胀型添加剂蛭石的膨胀系数为5-20。

一种本发明的用于改善准东煤结渣及灰渣脱落特性的复合添加剂的使用方法，包括以下步骤：

步骤1，根据待改善的准东煤的质量确定复合添加剂中各组分的质量；

步骤2，将膨胀型添加剂蛭石和铝型添加剂高岭土/硅粉与待改善的准东煤一起送入磨煤机中破碎并充分混合，将所得混合物送入锅炉炉膛燃烧；

步骤3，脱硫剂氧化镁通过三次风送入炉膛，完成复合添加剂对准东煤的改善。

进一步的，步骤1中，复合添加剂与待改善的准东煤的质量比为(1-15):100。

进一步的，步骤2中，所得混合物经过一次风管道从燃烧器送入锅炉炉膛燃烧。

进一步的，步骤2中，复合添加剂与待改善的准东煤混合后，得到的混合物的酸碱比为1～5。

进一步的，步骤1中，复合添加剂中各成分在待改善准东煤煤粉中的质量百分含量为：蛭石1％-6％，氧化镁1％-5％，高岭土>6％或硅粉>5％。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的用于改善准东煤结渣及灰渣脱落特性的复合添加剂，通过膨胀型添加剂蛭石、硅铝型添加剂高岭土或硅粉以及脱硫剂氧化镁可改善准东煤中的碱金属，可防止受热面沾污和锅炉结焦，有助于避免锅炉效率降低，避免经济损失，且一定程度上避免了安全隐患。本发明的复合添加剂中，蛭石作为膨胀型添加剂，热稳定性好，具有较强的吸附气体的能力，有一定的辅助固钠和固硫作用，且蛭石的加入能使灰渣变得疏松多孔，易于清除，是抗结渣性能优良的添加剂。硅粉和高岭土则能够起到提高灰熔点以及固钠的作用，而氧化镁则能够起到脱硫的作用。本发明的复合添加剂不仅可以起到提高灰熔点，破坏灰渣原有的致密的渣层结构的效果，还能使渣层变得疏松多孔，易于吹落。此外，本发明的复合添加剂还能起到抑制碱金属挥发、固硫的作用，并进而起到提高准东煤掺烧比例的作用。

进一步的，通过控制复合添加剂中各组分的粒径，可进一步确保复合添加剂各组分与待改善准东煤的充分混合。

本发明的使用方法可通过本发明的复合添加剂改善准东煤，本发明的复合添加剂能起到一定的固钠、固硫以及提高灰熔点的作用，可改善准东煤结渣和灰渣脱落的效果；步骤1中，通过复合添加剂与准东煤的不同配比，可根据实际需要获得不同的结渣效果和灰渣脱落特性，从而可较大限度地利用化工废弃物，节约使用矿产资源。通过在三次风中添加氧化镁能够极大地减少水资源的消耗，同时还能避免可能由湿法脱硫产生的气溶胶颗粒造成的雾霾等环境问题；在缺水地区具有广泛的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明的一种用于改善准东煤结渣及灰渣脱落特性的复合添加剂，复合添加剂由膨胀型添加剂蛭石、硅铝型添加剂高岭土或硅粉以及脱硫剂氧化镁组成；所述复合添加剂中各成分的质量百分含量为：蛭石15％-60％，高岭土30％-60％或硅粉30％-60％，其余为氧化镁。其中，蛭石和高岭土的粒径均在200μm以下。硅粉为含硅量在80％-99.6％的粉末；硅粉的粒径在100μm以下。脱硫剂氧化镁为氧化镁含量在80％-95％的粉末；脱硫剂氧化镁的粒径在100μm以下。膨胀型添加剂蛭石的膨胀系数为5-20。

本发明的准东煤复合添加剂由膨胀型添加剂蛭石、硅铝型添加剂硅粉或高岭土以及脱硫剂氧化镁粉末构成。硅铝型添加剂用于提高灰熔点，使得渣样能够从部分熔融变为不熔融；膨胀型添加剂用于使积灰变得疏松多孔，易于吹灰；脱硫剂则用于控制炉膛出口处的硫氧化物的含量，减少高温腐蚀。复合添加剂制备后与准东煤的煤粉按相应的比例混合均匀即可。通过添加本发明的复合添加剂，不仅可以起到提高灰熔点，破坏灰渣原有的致密的渣层结构的效果，还能使渣层变得疏松多孔，易于吹落。此外，本发明的复合添加剂还能起到抑制碱金属挥发、固硫的作用，并进而起到提高准东煤掺烧比例的作用。电厂可以根据实际需要使用不同的技术方案灵活地获得不同的结渣效果和灰渣脱落特性，从而最大限度地利用化工废弃物，节约使用矿产资源。此外，经过实验验证，本发明还能起到一定的固钠、固硫以及提高灰熔点的作用，达到改善准东煤结渣和灰渣脱落的效果。同时，随着我国某地区煤油气能源基地的发展，该地区形成的一大批化工企业产生了很多化工废弃物，如硅粉等；该地区有丰富的矿产资源，如蛭石、高岭土和氧化镁等，但是由于交通等原因，这些矿产资源无法大规模开采运输，只能在当地开采使用，利用率较低。此外，新疆地区缺水的现状使得干法脱硫具有更大的应用前景，通过在三次风中添加氧化镁能够极大地减少水资源的消耗，同时还能避免可能由湿法脱硫产生的气溶胶颗粒造成的雾霾等环境问题。含量的选取主要是基于两点：蛭石越少，要求的高岭土和硅粉越多；高岭土和硅粉单独作用下起作用的临界点都在5-6％左右。本发明的复合添加剂的原料易获得，新颖性较高，还未有进行电厂实际使用，着重于降低成本。复合添加剂的各组分的纯度越高，价格越高；氧化镁颗粒的粒径非常小，这里只做粗略的限定，同样的含量粒径越小效果越好，因为结合的越充分。本发明的复合添加剂起主要作用的是膨胀型添加剂蛭石，单纯添加蛭石会降低灰熔点，所以通过添加硅铝型添加剂提高灰熔点，提高混合添加剂效果，降低成本。

本发明的一种本发明的用于改善准东煤结渣及灰渣脱落特性的复合添加剂的使用方法，包括以下步骤：

步骤1，根据待改善的准东煤的质量确定复合添加剂中各组分的质量；

步骤2，将膨胀型添加剂蛭石和铝型添加剂高岭土/硅粉与待改善的准东煤一起送入磨煤机中破碎并充分混合，将所得混合物送入锅炉炉膛燃烧；

步骤3，脱硫剂氧化镁通过三次风送入炉膛，完成复合添加剂对准东煤的改善。

步骤3中，新疆地区缺水，加氧化镁属于干法脱硫，不需要消耗水。此外避免可能是湿法脱硫产生的气溶胶颗粒造成的雾霾。通过在三次风中添加氧化镁，其效果也比单独依靠蛭石的辅助脱硫效果要好。

其中，步骤1中，复合添加剂与待改善的准东煤的质量比为(1-15):100；或者，复合添加剂中各成分在待改善准东煤煤粉中的质量百分含量为：蛭石1％-6％，氧化镁1％-5％，高岭土>6％或硅粉>5％；氧化镁的质量分数视脱硫需求而定。或者，本发明的一种用于改善准东煤结渣以及灰渣脱落特性的复合添加剂，包括蛭石和氧化镁，各组分的质量百分数为：蛭石占4％-6％，氧化镁占1％-5％，氧化镁的质量分数视脱硫需求而定。

步骤2中，所得混合物经过一次风管道从燃烧器送入锅炉炉膛燃烧。

步骤2中，复合添加剂与待改善的准东煤混合后，得到的混合物的酸碱比为1～5。

本发明的使用方法流程简单，运输成本低廉，使用方法灵活，适应性强，无污染排放，创新地使用了蛭石这种膨胀型添加剂，能显著地延长锅炉换热器的使用寿命，给电厂带来可观的经济效益和环境效益。

本发明的一种用于改善准东煤结渣以及灰渣脱落特性的复合添加剂的制备方法，按如下步骤进行：第一步，各添加剂组分按上述质量百分数进行配比；第二步，复合添加剂与准东煤的质量配比为(1-15):100，按该质量配比将准东煤与膨胀型添加剂和硅铝型添加剂一起送入磨煤机破碎并充分混合，再经过管道从燃烧器送入锅炉炉膛燃烧，脱硫剂氧化镁则从三次风管道送入炉膛。本发明的用于改善准东煤结渣以及灰渣脱落特性的复合添加剂的制备方法，其特征在于：各添加剂组分质量百分数分别为蛭石1％-6％、硅粉5％以上或高岭土6％以上、氧化镁1％-5％，复合添加剂与准东煤的质量配比为1-15:100，按该质量配比将准东煤与膨胀型添加剂和硅铝型添加剂一起送入磨煤机破碎并充分混合，再经过管道从燃烧器送入锅炉炉膛燃烧，脱硫剂氧化镁通过三次风送入炉膛。

下面对本发明提供的具体实施方式作详细说明，以下所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例。这些实施例可以使本专业技术领域的技术人员更全面的了解本发明，但不以任何方式限制本发明。

实施例1

在准东煤中复合添加剂各组分的质量百分数如表1所示：

表1、实施例1中复合添加剂各组分在准东煤中的质量百分数

组分	蛭石	氧化镁
			单位	％	％
质量百分数	4-6	1-5

以表1数据掺配后易结渣的煤种其灰熔点分别降低了60-90℃，在沉降炉上针对高钠高钙准东煤和高钠高钙高铁准东煤试验后发现不添加膨胀型添加剂时1100℃的沉积探针渣样表面完全熔融，添加了4％膨胀型添加剂后沉积探针表面不存在完全熔融和部分熔融的焦样，全部为不熔融的灰样。

实施例2

在准东煤中复合添加剂各组分的质量百分数如表2所示：

表2、实施例2中复合添加剂各组分在准东煤中的质量百分数

组分	蛭石	高岭土或硅粉	氧化镁
				单位	％	％	％
质量百分数	1-2	6，5	1-5

以表2掺配后易结渣的煤种其灰熔点分别降低了20-50℃，在沉降炉上针对高钠高钙准东煤和高钠高钙高铁准东煤试验后发现添加了2％膨胀型添加剂后沉积探针表面还存在极少量部分熔融的焦样，因此需要添加6％高岭土或9％硅粉提高灰熔点，起到部分替代膨胀型添加剂的作用，帮助电厂降低成本，在实际生产过程中还可以根据煤种特性适当降低膨胀型添加剂的使用量。

实施例3

本发明的复合添加剂中各成分的质量百分含量如表3所示：

表3、实施例3中复合添加剂中各组分的质量百分数

组分	蛭石	高岭土或硅粉	氧化镁
				单位	％	％	％
质量百分数	15	60	25

实施例3中，蛭石和高岭土的粒径均为200μm。硅粉为含硅量在80％的粉末；硅粉的粒径为100μm。脱硫剂氧化镁为氧化镁含量在80％的粉末；脱硫剂氧化镁的粒径为100μm。膨胀型添加剂蛭石的膨胀系数为5。

实施例4

本发明的复合添加剂中各成分的质量百分含量如表4所示：

表4、实施例4中复合添加剂中各组分的质量百分数

实施例4中，蛭石和高岭土的粒径均为170μm。硅粉为含硅量在92％的粉末；硅粉的粒径为91μm。脱硫剂氧化镁为氧化镁含量为90％的粉末；脱硫剂氧化镁的粒径为92μm。膨胀型添加剂蛭石的膨胀系数为10。

实施例5

本发明的复合添加剂中各成分的质量百分含量如如表5所示：

表5、实施例5中复合添加剂中各组分的质量百分数

组分	蛭石	高岭土或硅粉	氧化镁
				单位	％	％	％
质量百分数	60	30	10

实施例5中，蛭石和高岭土的粒径均为180μm。硅粉为含硅量在99.6％的粉末；硅粉的粒径为95μm。脱硫剂氧化镁为氧化镁含量在95％的粉末；脱硫剂氧化镁的粒径为96μm。膨胀型添加剂蛭石的膨胀系数为20。

从上述实施例可以得出本发明的复合添加剂具有以下优点：

1)电厂可以根据实际需要使用不同的技术方案灵活地决定实际生产，从而最大限度地利用化工废弃物，节约使用矿产资源，降低企业生产成本。此外，经过实验验证，本发明还能起到一定的固钠、固硫以及提高灰熔点的作用，达到改善准东煤结渣和灰渣脱落的效果。

2)本发明制备流程简单，运输成本低廉，使用方法灵活，适应性强，无污染排放，通过使用蛭石这种膨胀型添加剂，显著地延长锅炉换热器的使用寿命。

3)运用本发明还能帮助提高准东煤掺烧比例，甚至全烧准东煤，有效降低其他昂贵的不易结渣的煤种的掺混使用，起到帮助企业降低生产成本，提高经济效益的作用。

Claims (10)

1.一种用于改善准东煤结渣及灰渣脱落特性的复合添加剂，其特征在于，所述复合添加剂由硅铝型添加剂高岭土或硅粉、膨胀型添加剂蛭石以及脱硫剂氧化镁组成；

所述复合添加剂中各成分的质量百分含量为：蛭石15％-60％，高岭土30％-60％或硅粉30％-60％，其余为氧化镁。

2.根据权利要求1所述的复合添加剂，其特征在于，蛭石和高岭土的粒径均在200μm以下。

3.根据权利要求1所述的复合添加剂，其特征在于，硅粉为硅质量含量在80％-99.6％的粉末；硅粉的粒径在100μm以下。

4.根据权利要求1所述的复合添加剂，其特征在于，脱硫剂氧化镁为氧化镁质量含量在80％-95％的粉末；脱硫剂氧化镁的粒径在100μm以下。

5.根据权利要求1所述的复合添加剂，其特征在于，膨胀型添加剂蛭石的膨胀系数为5-20。

6.一种权利要求1至5中任一项所述的用于改善准东煤结渣及灰渣脱落特性的复合添加剂的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据待改善的准东煤的质量确定复合添加剂中各组分的质量；

步骤2，将膨胀型添加剂蛭石和铝型添加剂高岭土/硅粉与待改善的准东煤一起送入磨煤机中破碎并充分混合，将所得混合物送入锅炉炉膛燃烧；

步骤3，脱硫剂氧化镁通过三次风送入炉膛，完成复合添加剂对准东煤的改善。

7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，步骤1中，复合添加剂与待改善的准东煤的质量比为(1-15):100。

8.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，步骤2中，所得混合物经过一次风管道从燃烧器送入锅炉炉膛燃烧。

9.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，步骤2中，复合添加剂与待改善的准东煤混合后，得到的混合物的酸碱比为1～5。

10.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，步骤1中，复合添加剂中各成分在待改善准东煤煤粉中的质量百分含量为：蛭石1％-6％，氧化镁1％-5％，高岭土>6％或硅粉>5％。