CN112011381A - 一种用于改善准东煤结渣特性的添加剂及其应用、掺配方法 - Google Patents

一种用于改善准东煤结渣特性的添加剂及其应用、掺配方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于改善准东煤结渣特性的添加剂及其应用、掺配方法，所述添加剂由以下组分制成，组分含量以质量百分数表示为：铝灰40％～60％，高岭土30％～50％，蛭石0～10％。本发明所述的添加剂主要成分为工业废弃物铝灰以及硅铝型添加剂高岭土，此外还有少量的热膨胀型添加剂—蛭石。铝灰灰熔点较高，超过1500℃，能改善准东煤灰的灰熔融特性，使得准东煤的渣型由难以处理的融熔渣转变为极易吹灰的附着灰；高岭土能起到吸附碱金属的作用，避免由于碱金属冷凝形成结渣的粘性初始层；热膨胀型添加剂蛭石能使积灰变得松软多孔，易于吹灰，并且还可以少量地固硫。

Description

一种用于改善准东煤结渣特性的添加剂及其应用、掺配方法
技术领域
本发明属于添加剂及其制备技术领域，涉及改善准东煤结渣特性领域，特别涉及一种用于改善准东煤结渣特性的添加剂及其应用、掺配方法。
背景技术
在未来很长的一段时间内，中国的能源结构依然以煤炭为主。以当前的煤炭消耗速度，新疆准东地区的煤炭足够中国使用超过100年。然而，新疆准东地区的煤炭含有高含量的碱金属Na、碱土金属Ca以及过渡金属Fe，容易造成受热面严重的结渣和沾污，极大地限制了准东煤作为动力煤的应用。
随着新疆油气等矿产资源的开发，该地区形成了大量的化工企业，这些化工企业在生产活动时产生了大量的工业废弃物，如废弃硅粉、铝灰等。由于环保法规的日益严格，工业废弃物的回收利用也日益重要。通过将工业废弃物铝灰作为准东煤的防结渣添加剂进行充分利用，既可以实现固废的重新利用，保护环境，为化工企业创造收益，同时也能降低电力企业燃用准东煤时的成本，间接为电力企业创造效益。
目前的添加剂如高岭土等对高钠煤的结渣问题已经可以较好地应对，但对高铁煤的结渣问题依然难以解决。煤中的含铁矿物质对硅钙镁铝钠体系有助熔作用，高岭土主要通过吸附钠元素来实现减缓结渣，其本质上还是硅铝酸盐，它的加入对高铁煤的灰熔点有一定的负面作用，因此需要其他的添加剂补充，用于提高高铁煤灰样的熔点，从而避免钠盐以及硅铝酸盐造成的结渣。
综上，亟需一种新的用于改善准东煤结渣特性的添加剂及其掺配方法。
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特性的添加剂及其应用、掺配方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明的添加剂经过掺烧试验后发现，能够显著改善准东煤结渣特性，可使得融熔渣转变为附着灰，易于清灰。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的一种用于改善准东煤结渣特性的添加剂，由以下组分制成，组分含量以质量百分数表示为：铝灰40％～60％，高岭土30％～50％，蛭石0～10％。
本发明的进一步改进在于，组分含量以质量百分数表示为：铝灰占50％～60％，高岭土占30％～40％，蛭石占0～10％。
本发明的进一步改进在于，组分含量以质量百分数表示为：铝灰占40％～50％，高岭土占40％～50％，蛭石占0～10％。
本发明的一种添加剂的应用方法，包括：将所述添加剂与准东煤混合均匀，然后进行燃烧；其中，所述准东煤为干燥基时灰分低于10％，酸碱比为0.2～2.5，沾污指数为1～30，Na2O质量分数在10％以下，CaO质量分数在40％以下，Fe2O3质量分数在25％以下的准东煤。
本发明的进一步改进在于，所述将所述添加剂与准东煤混合均匀，然后进行燃烧具体包括：采用干混法将准东煤与添加剂一起送入磨煤机破碎并充分混合，再经过一、二次风管道从燃烧器送入锅炉炉膛燃烧。
本发明的一种添加剂的应用方法，包括：将所述添加剂与准东煤混合均匀，然后进行燃烧；其中，所述准东煤为干燥基下，灰成分中CaO+Fe2O3+Na2O>30％，且灰分2-8％的准东煤；其中，添加剂占准东煤煤粉的质量百分数为2％～4％。
本发明的一种添加剂的应用方法，包括：将所述添加剂与准东煤混合均匀，然后进行燃烧；其中，所述准东煤为干燥基下，灰成分中CaO+Fe2O3+Na2O>30％，且灰分8-12％的准东煤；其中，所述添加剂占准东煤煤粉的质量分数为4％～8％。
本发明的一种添加剂的掺配方法，包括以下步骤：
步骤1，按照添加剂的各组分质量百分数进行配比，获得添加剂；
步骤2，按质量配比采用干混法将准东煤与添加剂一起送入磨煤机破碎并充分混合，再经过一、二次风管道从燃烧器送入锅炉炉膛燃烧；其中，添加剂与准东煤的质量配比为(3～8):100。
本发明的进一步改进在于，所述准东煤为干燥基时灰分低于10％，酸碱比为0.2～2.5，沾污指数为1～30，Na2O质量分数在10％以下，CaO质量分数在40％以下，Fe2O3质量分数在25％以下的准东煤。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种可改善多种准东煤结渣特性的添加剂，经过掺烧试验后发现能显著改善多种准东煤结渣情况，使得融熔渣能转变为附着灰，易于清灰。其中，高岭土作为硅铝型添加剂，不仅可以调节硅铝比起到提高熔点的作用，其最主要作用是作为碱金属吸附剂吸收碱金属蒸气，避免碱金属冷凝形成结渣的粘性底层。蛭石作为热膨胀型添加剂，具有较高的熔点，膨胀后具有较大的表面积和体积，有较强的吸附气体的能力，能够对受热面起保护作用，使受热面减少对碱金属气体的冷凝吸附，从而减少受热面的腐蚀。此外，通过添加微量的蛭石，受热膨胀后能够使灰渣变得疏松多孔，易于吹灰清除。电厂可以根据现有煤种的性质灵活选择不同的技术方案，这大大提高了添加剂对煤种的适应性。对工业废弃物铝灰的利用不仅能大大减少添加剂的使用，有效降低了电厂的发电成本，还能节约资源，保护环境。经过实际的灰熔点以及沉降炉实验发现，本发明能够明显提高渣样的熔点，改变渣样的渣型，起到缓解结渣、疏松灰样的作用。
本发明的应用方法简单，使用方案灵活，具有较强的煤种适应性，且能减少污染物排放。创新地首次使用铝灰这种工业废弃物，显著地延长锅炉受热面的寿命，减少电厂的发电成本，为电厂和产生工业废弃物的工厂均带来了可观的利润以及显著的环境效益。
具体实施方式
本发明实施例的一种用于改善准东煤结渣特性的添加剂，主要成分的质量百分数表示为：铝灰40％～60％，高岭土30％～50％，蛭石0～10％。其中，进一步可选的，蛭石含量大于0。
本发明实施例中，为进一步地解决本发明的技术问题，针对适用不同准东煤的添加剂提出以下两种技术方案：
(1)本发明实施例的一种用于改善准东煤结渣特性的添加剂，针对干燥基下，灰成分中CaO+Fe2O3+Na2O>30％，且灰分2-8％左右的准东煤，添加剂主要成分的质量百分数为：铝灰占50％～60％，高岭土占30％～40％，蛭石占0～10％，添加剂占准东煤煤粉的质量分数为2％～4％。
(2)本发明实施例的一种用于改善准东煤结渣特性的添加剂，针对干燥基下，灰成分中CaO+Fe2O3+Na2O>30％，且灰分8-12％左右的准东煤，添加剂主要成分的质量分数为：铝灰占40％～50％，高岭土占40％～50％，蛭石占0～10％，添加剂占准东煤煤粉的质量分数为4％～8％。
本发明实施例的一种用于改善准东煤结渣特性的添加剂的掺配方法，包括以下步骤：
第一步，添加剂各组分按照上述质量百分数进行配比；
第二步，添加剂与准东煤的质量配比为(3～8):100，按该质量配比采用干混法将准东煤与添加剂一起送入磨煤机破碎并充分混合，再经过一、二次风管道从燃烧器送入锅炉炉膛燃烧。
综上，本发明公开了一种可改善多种准东煤结渣特性的添加剂及其掺配方法，所述添加剂由工业废弃物铝灰、硅铝型添加剂高岭土和少量的蛭石组成，各成分占添加剂质量百分数为：铝灰40％-60％，高岭土30％-50％，蛭石0-10％。本发明的添加剂适用于干燥基时灰分低于10％，酸碱比为0.2-2.5、沾污指数为1-30、Na2O质量分数为10％以下，CaO质量分数为40％以下，Fe2O3质量分数为25％以下的多种准东煤。本发明所述的添加剂主要成分为工业废弃物铝灰以及硅铝型添加剂高岭土，此外还有少量的热膨胀型添加剂—蛭石。铝灰灰熔点较高，超过1500℃，能改善准东煤灰的灰熔融特性，使得准东煤的渣型由难以处理的融熔渣转变为极易吹灰的附着灰；高岭土能起到吸附碱金属的作用，避免由于碱金属冷凝形成结渣的粘性初始层；热膨胀型添加剂蛭石能使积灰变得松软多孔，易于吹灰，并且还可以少量地固硫。添加剂制备时采用干混法与准东煤混合，在磨煤机中充分研磨混合后经由一、二次风送入炉膛燃烧。通过使用本发明的添加剂，不仅可以有效降低添加剂的使用成本，还可以提高渣样的熔点，改变渣样的渣型，缓解受热管道表面结渣情况，使渣样变得疏松多孔，易于吹灰去除。所述掺配方法，包括：各成分占添加剂质量百分数为铝灰占40％～60％，高岭土占30％～50％，蛭石占0～10％，添加剂占准东煤煤粉的质量分数为2％～10％。添加剂适用于干燥基时酸碱比为0.2～2.5、沾污指数为1～30、Na2O质量分数为10％以下，CaO质量分数为40％以下，Fe2O3质量分数为25％以下的多种准东煤。按上述质量配比采用干混法将准东煤与添加剂一起送入磨煤机破碎并充分混合，再经过一、二次风管道从燃烧器送入锅炉炉膛燃烧。
本发明实施例中，添加剂各组分的质量百分数、配比及适用范围如表1所示，实验结果如表2所示。
表1.添加剂各组分的质量百分数、配比及适用范围
项目 铝灰 高岭土 蛭石 添加剂/准东煤 灰分
单位 ％ ％ ％ ％ ％
占比 50～60 30～40 0～10 2～4 2-8
表2.低灰分高铁煤与添加剂混燃的软化温度提高与钠补集率变化
添加剂配比 2％ 4％ 5％ 6％
钠补集率 33.3％ 46.7％ 49.1％ 67.6％
软化温度提高 48℃ 149℃ 149℃ 149℃
本发明实施例中，针对灰分较低的准东煤，以上表的方法掺配，从表2实验结果可知，掺配该添加剂能够显著提高灰熔点，掺配比例达到4％时，灰熔点甚至超过1500℃，这表明该添加剂能显著改善低灰高铁煤的灰熔融特性。此外，钠补集率也随着添加剂比例的提高而增加，这说明添加剂还可以实现有效的固钠。
从上述实施例可以得出本发明具有以下优点：
(1)电厂可以根据现有煤种的性质灵活选择不同的技术方案，能够提高添加剂对煤种的适应性。
(2)对工业废弃物铝灰的利用能明显减少昂贵添加剂的使用，有效降低了电厂的发电成本。此外，充分利用工业废弃物铝灰还能节约资源，保护环境。经过实际的灰熔点和沉降炉实验发现，本发明能够明显改善准东煤灰的灰熔融特性以及准东煤的结渣特性，起到缓解结渣、疏松灰样的作用。
(3)本发明的掺配方法简单，使用方案灵活，且能减少污染物排放。此外，创新地首次使用该种工业废弃物，显著地延长锅炉受热面的寿命，减少电厂的发电成本，为电厂和产生工业废弃物的工厂均带来了可观的利润以及显著的环境效益。
(4)运用本发明还能有助于提高准东煤掺烧比例，甚至全烧准东煤，能有效降低昂贵煤种的掺配比例。
具体实施例1
本发明实施例的一种用于改善准东煤结渣特性的添加剂，由以下组分制成，组分含量以质量百分数表示为：铝灰40％，高岭土50％，蛭石10％。
具体实施例2
本发明实施例的一种用于改善准东煤结渣特性的添加剂，由以下组分制成，组分含量以质量百分数表示为：铝灰50％，高岭土45％，蛭石5％。
具体实施例3
本发明实施例的一种用于改善准东煤结渣特性的添加剂，由以下组分制成，组分含量以质量百分数表示为：铝灰60％，高岭土40％。
具体实施例4
本发明实施例的一种用于改善准东煤结渣特性的添加剂，由以下组分制成，组分含量以质量百分数表示为：铝灰60％，高岭土30％，蛭石10％。
具体实施例5
本发明实施例的一种用于改善准东煤结渣特性的添加剂，由以下组分制成，组分含量以质量百分数表示为：铝灰50％，高岭土40％，蛭石10％。
具体实施例6
本发明实施例的一种用于改善准东煤结渣特性的添加剂，由以下组分制成，组分含量以质量百分数表示为：铝灰60％，高岭土30％，蛭石10％。
具体实施例7
本发明实施例的一种用于改善准东煤结渣特性的添加剂，由以下组分制成，组分含量以质量百分数表示为：铝灰55％，高岭土38％，蛭石7％。
具体实施例8
本发明实施例的一种用于改善准东煤结渣特性的添加剂，由以下组分制成，组分含量以质量百分数表示为：铝灰48％，高岭土46％，蛭石6％。
具体实施例9
本发明实施例的一种用于改善准东煤结渣特性的添加剂，由以下组分制成，组分含量以质量百分数表示为：铝灰50％，高岭土50％。
具体实施例10
本发明实施例的一种添加剂的掺配方法，包括以下步骤：
步骤1，按照添加剂的各组分质量百分数进行配比，获得添加剂；
步骤2，按质量配比采用干混法将准东煤与添加剂一起送入磨煤机破碎并充分混合，再经过一、二次风管道从燃烧器送入锅炉炉膛燃烧；其中，添加剂与准东煤的质量配比为3:100。
具体实施例11
本发明实施例的一种添加剂的掺配方法，包括以下步骤：
步骤1，按照添加剂的各组分质量百分数进行配比，获得添加剂；
步骤2，按质量配比采用干混法将准东煤与添加剂一起送入磨煤机破碎并充分混合，再经过一、二次风管道从燃烧器送入锅炉炉膛燃烧；其中，添加剂与准东煤的质量配比为2:25。
具体实施例12
本发明实施例的一种添加剂的掺配方法，包括以下步骤：
步骤1，按照添加剂的各组分质量百分数进行配比，获得添加剂；
步骤2，按质量配比采用干混法将准东煤与添加剂一起送入磨煤机破碎并充分混合，再经过一、二次风管道从燃烧器送入锅炉炉膛燃烧；其中，添加剂与准东煤的质量配比为1:20。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于改善准东煤结渣特性的添加剂，其特征在于，由以下组分制成，组分含量以质量百分数表示为：铝灰40％～60％，高岭土30％～50％，蛭石0～10％。
2.根据权利要求1所述的一种用于改善准东煤结渣特性的添加剂，其特征在于，组分含量以质量百分数表示为：铝灰占50％～60％，高岭土占30％～40％，蛭石占0～10％。
3.根据权利要求1所述的一种用于改善准东煤结渣特性的添加剂，其特征在于，组分含量以质量百分数表示为：铝灰占40％～50％，高岭土占40％～50％，蛭石占0～10％。
4.一种权利要求1所述的添加剂的应用方法，其特征在于，包括：将所述添加剂与准东煤混合均匀，然后进行燃烧；其中，所述准东煤为干燥基时灰分低于10％，酸碱比为0.2～2.5，沾污指数为1～30，Na2O质量分数在10％以下，CaO质量分数在40％以下，Fe2O3质量分数在25％以下的准东煤。
5.根据权利要求4所述的应用方法，其特征在于，所述将所述添加剂与准东煤混合均匀，然后进行燃烧具体包括：
采用干混法将准东煤与添加剂一起送入磨煤机破碎并充分混合，再经过一、二次风管道从燃烧器送入锅炉炉膛燃烧。
6.一种权利要求2所述的添加剂的应用方法，其特征在于，包括：将所述添加剂与准东煤混合均匀，然后进行燃烧；其中，所述准东煤为干燥基下，灰成分中CaO+Fe2O3+Na2O>30％，且灰分2-8％的准东煤；其中，添加剂占准东煤煤粉的质量百分数为2％～4％。
7.一种权利要求3所述的添加剂的应用方法，其特征在于，包括：将所述添加剂与准东煤混合均匀，然后进行燃烧；其中，所述准东煤为干燥基下，灰成分中CaO+Fe2O3+Na2O>30％，且灰分8-12％的准东煤；其中，所述添加剂占准东煤煤粉的质量分数为4％～8％。
8.一种权利要求1所述的添加剂的掺配方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，按照添加剂的各组分质量百分数进行配比，获得添加剂；
步骤2，按质量配比采用干混法将准东煤与添加剂一起送入磨煤机破碎并充分混合，再经过一、二次风管道从燃烧器送入锅炉炉膛燃烧；其中，添加剂与准东煤的质量配比为(3～8):100。
9.根据权利要求8所述的掺配方法，其特征在于，所述准东煤为干燥基时灰分低于10％，酸碱比为0.2～2.5，沾污指数为1～30，Na2O质量分数在10％以下，CaO质量分数在40％以下，Fe2O3质量分数在25％以下的准东煤。
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