HU200361B - Composition and process for reducing slagging of boiler furnaces and sulfur emission - Google Patents

Description

A találmány kazántűzterek salakosodását és kénemissziót csökkentő kompozícióra, valamint a kompozíció alkalmazására vonatkozik.

Ismeretesek azok a problémák, amelyek a tüzelőberendezések futófelületén kialakuló salakosodásból erednek. A salakvastagság növekedésével csökken a hőátadás, ennek következtében növekszik a tűztér hőmérséklete, amely fokozza a salakosodás valószínűségét. A salakréteg eltávolítására általában a kazánt le kell állítani, nehéz fizikai munkával a salakot el kell távolítani. Ez üzemkiesést okoz és az újraindítás költséges.

A szilárd tüzelőanyagokkal működő tüzelőberendezések erősen szennyezik a környezetet. A füstgázokban lévő SO_X és NOx a légtérben vízzel egyesülve savas eső formájában tetemes károkat okoznak a természetben. A salakosodás hatására bekövetkező tűztéri hőmérsékletnövekedés elősegíti az NO_X képződését, így adott esetben a kedvezőtlen folyamatok egymást erősíthetik.

A környezetszennyezés és a salakosodás tehát összefüggésben van egymással, ezért kiküszöbölésükre olyan intézkedések szükségesek, amelyek mindkét folyamatot befolyásolják.

A salakosodás mechanizmusának tanulmányozásából az az általános tapasztalat állapítható meg, hogy a képződött pernye szemcseméretének csökkenésével növekszik olvadékonysága, mivel a felületi deformációs feszültség növekszik a szemcseméret csökkenésével. Ezért minden tüzelési folyamatot - ha minimális mértékben is - salakosodás kísér.

A salakosodás megszüntetésére a szokásos mechanikai módszerek, így vízsugaras lefuvás, eszközös eltávolítás mellett kémiai módszerek is ismertek. A kémiai módszerek nagy előnye a mechanikai módszerekkel szemben, hogy folyamatos tisztításhoz alkalmasak és a kazán működését nem kell megszakítani.

A 133.077 számú magyar szabadalmi leírás szerint nátrium-kloridot és kálcium-szulfátot, a 166 853 számú magyar szabadalmi leírás szerint ammónium-szulfátot, ammónium-hidrogén-szulfátot, nátrium- kloridot, grafitot és emulgeátort használnak a salakosodás csökkentésére.

Az ismert megoldások azonban a káros kénemisszió megszűntetésére nem alkalmasak, sőt, esetleg azt növelik, továbbá használatuk gazdaságtalan.

Megállapítottuk, hogy olyan kompozíció, amely vízmentes össztömegére vonatkoztatva 25-55 tömeg % ammónium-szulfátot, 20-40 tömeg % magnézium-kloridot, 5-55 tömeg % nagy fajlagos felületű pemyefrakciót és 1-2 tömeg % olajat tartalmaz, kiválóan alkalmas kazántűzterek salakosodásának csökkentésére és emellett a kénemisszió környezetszennyező hatásának megakadályozására.

A kompozíció 25-55 tömeg %, előnyösen 30-45 tömeg % ammónium- szulfátot, 20-40 tömeg %, előnyösen 25-35 tömeg %, célszerűen körülbelül 30 tömeg % magnézi um-kloridot, utóbbit például tömény vizes oldat alakjában, tartalmaz.

A találmány szerinti kompozíció lényeges alkotórésze a nagy fajlagos felületű pemyefrakció, amelynek mennyisége 5-55 tömeg %, előnyösen 10-40 tömeg %. A nagy fajlagos felület alatt 5-30 m²/g vagy nagyobb fajlagos felületet értünk, előnyös a 30 m^/g körüli fajlagos felület. A pemyefrakció összetétele CaO+Na2O+K2O+MgO+SiO2+Al2O3+Fe2O3, lényeges az alkálitartalma, amely a (CaO+NaO+foO +Mg):(SiO2+Al2O3+Fe2O3) mólaránnyal fejezhető ki, és ez a mólarány 1,2 és 2,8 között van. Előnyös a nagy alkálitartalom, tehát a 2,2-2,8 körüli érték, továbbá 45 t % CaO tartalom.

Az olaj szerepe tulajdonképpen a porozódás megakadályozása, ezért megválasztásának nincs kritikus jelentősége.

A találmány szerinti kompozíció lehet por vagy granulátum az alkalmazási céloktól függően. A kezelhetőség szempontjából előnyös a granulátum. A granulátum előállítása ismert módon, megfelelő berendezésekben valósítható meg.

A találmány szerinti kompozíciót az alkotórészek egyszerű, homogén összekeverésével állíthatjuk elő.

A találmány tárgyához tartozik az előzőekben ismertetett kompozíció alkalmazása is, amelynek lényege, hogy a kompozíciót a tüzelőanyag hamutartalmára vonatkoztatva 0,1-5 tömeg % mennyiségben adagoljuk a működő tüzelőtérbe.

A találmány szerinti kompozíció előnyös hatása feltételezhetően azon alapul, hogy az ammóniumszulfát a 1100-1200 “C-os tűztérben szublimál és a viszonylag kisebb hőmérsékletű forrcsövekben gyorsan lecsapódik. így a salakosodás kezdetét jelentő szubmikronméretű olvadt pernyék ezen anyaggal érintkeznek először. A salakosodás előrehaladtával megnövekszik a salakréteg hőmérséklete, amely az ammónium-szulfát bomlásával jár együtt, és ez a folyamat a salakréteget meglazítja, illetve eltávolítja. Az ammónium-szulfáttal együtt adagolt magnéziumklorid a tűztéri hőmérsékleten részben megolvad és részben elpárolog. Ennek folytán a kén-dioxiddal reagálva magnézium-szulfáttá alakul, ezzel csökkenti a kénemissziót. A pemyefrakció abszorbeálja a tűztéri hőfokon a kén-dioxidokat, és a felületi reakció következtében kalcium-szulfáttá alakul, ezzel tovább csökkenti a kénemissziót.

A találmányunk részleteit az alábbi példákon mutatjuk be.

1. példa t % ammónium-szulfátot, 30 t % magnéziumkloridot 24 t % finom pemyével(átlagos fajlagos felülete >10 m²/g) keverünk, amelyet 2 t % olajjal granulálunk. Az így kapott keveréket egy 40 t/h teljesítményű porszéntüzelésű kazánba adagoltuk a ventillátor malmok előtti szénelőmelegítőbe. A kazánban eltüzelt szén hamutartalma 35 t % volt és bombakéntartalma 4,5 t % volt hamura vonatkoztatva. Ehhez a szénanyaghoz a fentiek szerint összekevert granulátumból 0,5 t %-ot adagoltunk, hamura vonatkoztatva. A mérési eredmények - amelyeket egy féléves időtartam alatt szereztünk - kimutatták, hogy a salakosodás teljesen megszűnt a kazánban és a kénemissziót 45 %-kal lehetett csökkenteni.

2. példa t % ammónium-szulfátot, 25 t % magnéziumkloridot 20 t % finom pemyévek (átlagos fajlagos felülete 25-30 m²/g), keverünk, amelyet 1 t % olajjal granulálunk. Az így kapott egy 95 t/h szénfeladású porszéntüzelésű kazánba adagoljuk, a szén 40 t %

HU 200361 Β hamutartalommal rendelkezett, amelyeknek bombakéntartalma 3,7 t % volt. Az így elkészített keveréket a hamura vonatkoztatva 5 t %- bán adagolva a kénemisszió 50 %-kal csökkent, és salakosodás nem jelentkezett.

3. példa t % ammónium-szulfátot, 23 t % magnéziumkloridot és 48,5 t % finom pernyét (átlagos fajlagos felülete >20 m²/g), valamint 1,5 t % olajat összekeverünk, és granulálunk. A kapott granulátum a szénhez a hamutartalomra vonatkoztatva 2,5-3 t % mennyiségben adagolható.

4. példa t % ammónium-szulfátot, 38 t % magnéziumkloridot, 10 t % fimon pernyét (átlagos fajlagos felülete >25 m²/g) és 2 t % olajat összekeverünk. A keverék szénhez 3—4 t % mennyiségben adagolható.

Claims (5)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Kazántűztér salakosodását, valamint a kénemissziót csökkentő granulálható kompozíció, azzal jellemezve, hogy a kompozíció össztömegére vonatkoztatva 25-55 tömeg % ammónium-szulfátot, 2040 tömeg % magnézium-kloridot. 5-55 tömeg %, legalább 5 m²/g fajlagos felületű, CaO+Na2O +K2O+MgO+Si(h+Al2O3+Fe2O3 tartalmú, alkálikus pernyefrakciót és 1-2 tömeg % olajat tartalmaz.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy a pemyefrakció fajlagos felülete 5-30 m²/g.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy a pemyefrakcióban a (CaO+Na2O +K2O+MgO) és (SiO2+Al2O3+Fe2O3) mólaránya

   1,2-2,8.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy granulátum.
5. 5. Ejárás kazántűztér salakosodásának, valamint a kénemisszió csökkentésére, azzal jellemezve, hogy a tűztérbe a tüzelőanyag hamutartalmára vonatkoztatva az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti kompozíciót 0,1-5 tömeg % mennyiségben adagoljuk.