RU2493240C2 - Method of directed introduction of reagent to control slag forming as result of combustion of coal with increased content of iron and/or calcium - Google Patents

Method of directed introduction of reagent to control slag forming as result of combustion of coal with increased content of iron and/or calcium Download PDF

Info

Publication number
RU2493240C2
RU2493240C2 RU2011103846/04A RU2011103846A RU2493240C2 RU 2493240 C2 RU2493240 C2 RU 2493240C2 RU 2011103846/04 A RU2011103846/04 A RU 2011103846/04A RU 2011103846 A RU2011103846 A RU 2011103846A RU 2493240 C2 RU2493240 C2 RU 2493240C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coal
slag
combustion
introduction
ash
Prior art date
Application number
RU2011103846/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011103846A (en
Inventor
Кристофер Р. СМИРНИОТИС
Кент В. ШУЛЬЦ
Эмелито П. РИВЕРА
Original Assignee
Фуел Теч, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Фуел Теч, Инк. filed Critical Фуел Теч, Инк.
Publication of RU2011103846A publication Critical patent/RU2011103846A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2493240C2 publication Critical patent/RU2493240C2/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C99/00Subject-matter not provided for in other groups of this subclass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L10/00Use of additives to fuels or fires for particular purposes
    • C10L10/06Use of additives to fuels or fires for particular purposes for facilitating soot removal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L10/00Use of additives to fuels or fires for particular purposes
    • C10L10/04Use of additives to fuels or fires for particular purposes for minimising corrosion or incrustation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J3/00Removing solid residues from passages or chambers beyond the fire, e.g. from flues by soot blowers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J7/00Arrangement of devices for supplying chemicals to fire
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2200/00Components of fuel compositions
    • C10L2200/02Inorganic or organic compounds containing atoms other than C, H or O, e.g. organic compounds containing heteroatoms or metal organic complexes
    • C10L2200/0204Metals or alloys
    • C10L2200/0213Group II metals: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Zn, Cd, Hg
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2200/00Components of fuel compositions
    • C10L2200/02Inorganic or organic compounds containing atoms other than C, H or O, e.g. organic compounds containing heteroatoms or metal organic complexes
    • C10L2200/0204Metals or alloys
    • C10L2200/0218Group III metals: Sc, Y, Al, Ga, In, Tl
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2200/00Components of fuel compositions
    • C10L2200/02Inorganic or organic compounds containing atoms other than C, H or O, e.g. organic compounds containing heteroatoms or metal organic complexes
    • C10L2200/0254Oxygen containing compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/14Injection, e.g. in a reactor or a fuel stream during fuel production
    • C10L2290/141Injection, e.g. in a reactor or a fuel stream during fuel production of additive or catalyst
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/18Spraying or sprinkling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)
  • Air Supply (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention refers to a method of reduction of cohesive properties of slag and/or its adhesion ability to surface of a furnace chamber and thus reducing degree of contamination. The above method involves combustion of slag-forming coal in combustion zone; coal with increased iron content exceeding approximately 15% is used considering weight of ash and expressed as FeOand/or calcium content exceeding 5% considering weight of ash and expressed as CaO, at total excess oxygen; removal of gaseous combustion products through heat-exchange equipment under conditions providing cooling of the slag formed at fuel combustion; and introduction to combustion zone of the furnace chamber till contact with the above heat-exchange equipment, to gaseous combustion products of aqueous aluminium trihydroxide in the amount, with drop size and in the concentration forming nanoparticles with the size of less than 200 nm in hot gaseous combustion products, which are optimum to reduce contamination degree and to improve friable properties of the obtained slag. The invention also refers to a method for removal of slag deposits from a furnace chamber and a furnace chamber cleaning and maintenance method.EFFECT: effective slag control; higher operating efficiency of a furnace chamber.8 cl, 2 dwg, 2 ex

Description

Заявление на приоритетPriority Statement

По представленной заявке испрашивается приоритет по предварительному описанию изобретения США №61/080,004, зарегистрированному 11 июля 2008 г. и полностью включенному в настоящую заявку.The submitted application claims priority on the preliminary description of US invention No. 61/080,004, registered July 11, 2008 and fully incorporated into this application.

Уровень техникиState of the art

[0001] Представленное изобретение относится к способу увеличения производительности топочной камеры, в при сжигании а ней угля с повышенным содержанием железа и/или кальция, за счет уменьшения тенденции к шлакообразованию на поверхностях теплообмена, изменения основных свойств шлака для облегчения его удаления и фактического удаления шлака.[0001] The presented invention relates to a method for increasing the productivity of a combustion chamber, when burning coal with a high content of iron and / or calcium, by reducing the tendency to slag formation on heat exchange surfaces, changing the basic properties of slag to facilitate its removal and actual removal of slag .

[0002] Сжигание угля, как и любого другого ископаемого топлива, неизбежно является менее эффективным, чем требуется, и при этом может стать источником загрязнения. Обеспечение высокого уровня производительности при эксплуатации топочных камер и регулирование состава выбросов является важным аспектом энергообеспечения, необходимого для развития экономики, в то время как сохранение качества окружающего воздуха необходимо для нашего выживания. Так как производительность и уровень выбросов являются взаимосвязанными параметрами, некоторые технические решения справляются с одной задачей в ущерб другой, не обеспечивая одновременное достижение обеих целей. Вопрос экономичной эксплуатации электростанций и установок для сжигания отходов является общественно значимым, при этом для решения данной проблемы важно развитие новых технологий.[0002] The burning of coal, like any other fossil fuel, is inevitably less efficient than required, and it can also become a source of pollution. Ensuring a high level of productivity in the operation of combustion chambers and controlling the composition of emissions is an important aspect of the energy supply necessary for the development of the economy, while maintaining the quality of the ambient air is necessary for our survival. Since performance and emissions are interrelated parameters, some technical solutions cope with one task to the detriment of another, while not simultaneously achieving both goals. The issue of economical operation of power plants and waste incinerators is socially significant, and the development of new technologies is important to solve this problem.

[0003] Выбор топлива играет важную роль в уменьшении некоторых проблем загрязнения окружающей среды, но не может полностью исключить их. Некоторые виды угля, такие, как смолистый уголь Иллинойского и Аппалачского угольных бассейнов, занимают значительное место в потреблении многих энергетических станций, спроектированных для тех видов угля, использование которых решает вопрос экономии в ущерб остальным вопросам. В течение десятилетий предметом особого внимания инженеров-теплотехников и операторов энергетических станций была тенденция к шлакообразованию, а также свойства шлаков таких видов угля с повышенным содержанием железа. Существует ряд факторов, влияющих на физические и химические свойства шлака. См., например, «Выработка энергии за счет сжигания ископаемых видов топлива» под ред. сертифицированного инженера Джозефа Г. Сингера (Joseph G. Singer), 1991: Глава 3, Теплотехника. Так или иначе, при современном состоянии промышленности, наблюдается компромисс между выбором дешевого угля и фактической экономической составляющей производства электроэнергии, для которого шлакообразование становится проблемой. Накопление шлака представляет собой проблему, так как приводит к уменьшению теплоотдачи и часто требует длительных периодов простоя для очистки оборудования.[0003] The choice of fuel plays an important role in reducing some environmental pollution problems, but cannot completely eliminate them. Some types of coal, such as tar coal of the Illinois and Appalachian coal basins, occupy a significant place in the consumption of many power plants designed for those types of coal, the use of which solves the issue of saving to the detriment of other issues. For decades, the subject of special attention of heat engineers and operators of power plants has been the tendency to slag formation, as well as the properties of slag from such types of coal with a high iron content. There are a number of factors that affect the physical and chemical properties of slag. See, for example, “Energy Production from Combustion of Fossil Fuels,” ed. Certified Engineer Joseph G. Singer, 1991: Chapter 3, Heat Engineering. One way or another, with the current state of industry, there is a trade-off between the choice of cheap coal and the actual economic component of electricity production, for which slag formation becomes a problem. The accumulation of slag is a problem, as it leads to a decrease in heat transfer and often requires long periods of downtime for cleaning equipment.

[0004] Проблемой, связанной с использованием угля, является образование большого количества золы и мелких частиц, требующих сбора и удаления. В области техники общепринятой практикой стало использование присадок для контроля образования шлака и его свойств, однако присадки могут негативно влиять на общие параметры систем улавливания твердых частиц. Соответственно, оптимальная организация контроля шлака часто был ограниченной, так как системы улавливания твердых частиц не обеспечивают необходимого полного улавливания твердых частиц. Это особенно представляет проблему для давно эксплуатирующихся энергетических станций, на которых невозможно увеличение мощностей оборудования сбора твердых частиц.[0004] A problem associated with the use of coal is the formation of large quantities of ash and fine particles, requiring collection and disposal. In the field of technology, it has become common practice to use additives to control the formation of slag and its properties, but additives can adversely affect the overall parameters of particulate capture systems. Accordingly, the optimal organization of slag control has often been limited, since particulate capture systems do not provide the necessary complete capture of particulate matter. This is especially a problem for long-running power plants where it is not possible to increase the capacity of particulate collection equipment.

[0005] Еще более усложняет проблему то, что уголь, в зависимости от своего состава, по-разному реагирует на различные присадки. В целом пока не известна формула, позволяющая соотнести различные составы угля с подходящими присадками и их количеством для обеспечения эффективной работы оборудования улавливания твердых частиц. Изучение конкретных составов угля и режимов использования присадок привлекают внимание многих исследователей ввиду стремления обеспечить выработку дешевой электроэнергии с экономически оправданными мероприятиями по регулированию выбросов.[0005] Even more complicating the problem is that coal, depending on its composition, reacts differently to various additives. In general, a formula is not yet known that allows correlating various coal compositions with suitable additives and their amount to ensure the efficient operation of particulate capture equipment. The study of specific coal compositions and the modes of use of additives has attracted the attention of many researchers because of their desire to provide cheap electricity with economically viable emission control measures.

[0006] Существует необходимость в получении усовершенствованного способа, который обеспечил бы более эффективный контроль шлака, особенно при использовании проблемных видов топлива, таких, как уголь с повышенным содержанием серы, которая в особенности вызывает шлакообразование, а также уголь с повышенным содержанием железа и/или кальция, увеличил бы тем самым эффективность эксплуатации котлового оборудования и улучшил бы экономические показатели.[0006] There is a need for an improved method that would provide more efficient control of slag, especially when using problematic fuels, such as coal with a high sulfur content, which in particular causes slag formation, as well as coal with a high content of iron and / or calcium, thereby increasing the efficiency of operation of boiler equipment and improving economic performance.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention

[0007] Целью изобретения является предоставление усовершенствованного способа контроля шлака, образующегося в топочных камерах, работающих на видах топлива, имеющих тенденцию к шлакообразованию.[0007] An object of the invention is to provide an improved method for controlling slag generated in combustion chambers operating on fuels with a tendency to slag formation.

[0008] Другой целью является предложение способа контроля шлака, образующегося при сжигании угля с высоким содержанием железа и/или кальция, с уменьшением использования химреагентов.[0008] Another objective is to propose a method for controlling slag produced by burning coal with a high content of iron and / or calcium, with a reduction in the use of chemicals.

[0009] К целям представленного изобретения также относится предоставление способа удаления шлака с поверхностей теплообмена котлов, образующегося при сжигании угля с высоким содержанием железа и/или кальция, с уменьшением использования химреагентов.[0009] It is also an object of the present invention to provide a method for removing slag from heat exchanging surfaces of boilers generated by burning coal with a high content of iron and / or calcium, while reducing the use of chemicals.

[0010] Еще одной, более конкретной целью является предложение способа более эффективного контроля шлака за счет снижения простоев, необходимых для удаления шлака.[0010] Another more specific objective is to propose a method for more efficient control of slag by reducing downtime necessary to remove slag.

[0011] Еще более конкретной целью некоторых вариантов осуществления представленного изобретения является достижение указанных выше целей с одновременным улучшением эффективности работы топочной камеры.[0011] An even more specific objective of some embodiments of the present invention is to achieve the above objectives while improving the efficiency of the combustion chamber.

[0012] Эти и другие цели достигаются в рамках настоящего изобретения, по крайней мере, в предпочтительных вариантах его осуществления, за счет предложения усовершенствованного способа контроля шлака в топочных камерах, в которых происходит сжигание шлакообразующих видов угля с повышенным содержанием железа и/или кальция.[0012] These and other objectives are achieved within the framework of the present invention, at least in its preferred embodiments, by proposing an improved method for controlling slag in combustion chambers in which slag-forming types of coal with a high content of iron and / or calcium are burned.

[0013] В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения предлагается способ снижения когезионных свойств шлака и/или его сцепляемости с поверхностью топочной камеры и уменьшения тем самым степени загрязнения, включающий в себя: сжигание шлакообразующего угля с повышенным содержанием железа и/или кальция при общем избытке кислорода; отвод образующихся топочных газов через теплообменное оборудование при условиях, обеспечивающих охлаждение шлака, образованного при сгорании угля; а также введение, до контакта с указанным теплообменным оборудованием, водного раствора тригидроксида алюминия в количестве, с размером капель и в концентрации, оптимальными для снижения степени загрязнения, и, предпочтительно, для увеличения хрупкости образующегося шлака.[0013] In accordance with one embodiment of the invention, there is provided a method of reducing the cohesive properties of slag and / or its adhesion to the surface of the combustion chamber and thereby reducing the degree of pollution, including: burning slag-forming coal with a high content of iron and / or calcium, with a total excess oxygen; removal of the resulting flue gases through heat exchange equipment under conditions that ensure cooling of the slag formed during the combustion of coal; and also the introduction, before contact with the specified heat exchange equipment, of an aqueous solution of aluminum trihydroxide in an amount, with droplet size and concentration, optimal to reduce the degree of contamination, and, preferably, to increase the fragility of the resulting slag.

[0014] В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения тригидроксид алюминия вводят в виде водного раствора, а для определения значений величины расхода и выбора скорости введения реагента, определения точки (точек) введение реагента, концентрации реагента, размера капель реагента и/или кинетической энергии реагента используют принципы расчетной гидродинамики.[0014] In one of the preferred embodiments of the invention, aluminum trihydroxide is introduced in the form of an aqueous solution, and to determine the values of the flow rate and the choice of the rate of introduction of the reagent, to determine the point (s) of the introduction of the reagent, the concentration of the reagent, the size of the drops of the reagent and / or the kinetic energy of the reagent use the principles of computational fluid dynamics.

[0015] В другом предпочтительном варианте осуществления вместе со взвесью тригидроксида алюминия вводят гидроксид магния в виде водной взвеси.[0015] In another preferred embodiment, magnesium hydroxide in the form of an aqueous suspension is added together with a suspension of aluminum trihydroxide.

[0016] Согласно другому варианту осуществления изобретение предлагается способ очистки поверхностей печей с отложениями шлака за счет введения водного раствора тригидроксида алюминия в количестве, с размером капель и в концентрации, оптимальными для контакта с мелкими частицами, образующимися при высыхании взвеси, в целях контактирования с существующими отложениями шлака.[0016] According to another embodiment, the invention provides a method for cleaning surfaces of furnaces with slag deposits by introducing an aqueous solution of aluminum trihydroxide in an amount, droplet size, and concentration optimal for contact with small particles formed when the suspension dries, in order to contact existing slag deposits.

[0017] В другом варианте осуществления изобретения предлагается способ очистки и обслуживания топочной камеры, включающий в себя режим начальной дозировки тригидроксида алюминия примерно от 3 до 6 фунтов на тонну угля и примерно от 1 до 2 фунтов Mg(OH)2 на тонну угля в течение времени, достаточного для снижения шлакообразования, с последующим снижением дозировки примерно от 10 до примерно 50% от исходных значений для обеспечения чистоты и эффективности эксплуатации топочной камеры.[0017] In another embodiment, the invention provides a method for cleaning and maintaining the combustion chamber, comprising an initial dosage of aluminum trihydroxide of about 3 to 6 pounds per ton of coal and about 1 to 2 pounds of Mg (OH) 2 per ton of coal for time sufficient to reduce slag formation, followed by a reduction in dosage from about 10 to about 50% of the initial values to ensure cleanliness and efficiency of operation of the combustion chamber.

[0018] Прочие предпочтительные варианты осуществления представленного изобретения и их преимущества описаны ниже.[0018] Other preferred embodiments of the present invention and their advantages are described below.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

[0019] Прилагаемые чертежи позволяют лучше понять представленное изобретение и показывают преимущества его использования.[0019] The accompanying drawings provide a better understanding of the presented invention and show the advantages of its use.

[0020] Фиг.1 - схема одного варианта осуществления изобретения.[0020] Figure 1 is a diagram of one embodiment of the invention.

[0021] Фиг.2 - фотография образца шлака, полученного после 24-часового цикла введения тригидроксида алюминия в топочную камеру, в которой происходило сжигание угля с повышенным содержанием железа, как это описано ниже в Примере 2.[0021] Figure 2 is a photograph of a slag sample obtained after a 24-hour cycle of introducing aluminum trihydroxide into the combustion chamber, in which coal with a high iron content was burned, as described below in Example 2.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0022] Сначала обратимся к Фиг.1, на которой схематично представлен один из вариантов осуществления изобретения. На Фиг.1 условно изображена крупногабаритная топочная камера 10 типа, используемого для выработки пара при производстве электроэнергии, технологического пара, нагрева или сжигания отходов. Уголь подается по горелкам 20 и 20а и сгорает с воздухом в зоне горения 21. Преимуществом изобретения является то, что используется уголь с повышенным содержанием железа (например, содержание железа превышает примерно 15%, например, примерно от 20 до 35%, с учетом веса золы и выраженного как Fe2O3) и/или кальция (например, содержание кальция превышает порядка 5%, например, примерно от 10 до 25%, с учетом веса золы и выраженного как CaO). Также преимуществом изобретения является то, что возможен эффективный контроль шлака для видов угля со значительным содержанием серы, например, примерно выше 1% и в диапазоне примерно от 3 до примерно 5%. Здесь и далее в тексте описания все доли и проценты даны приведены относительно веса.[0022] First, refer to Figure 1, which schematically shows one embodiment of the invention. Figure 1 conventionally depicts a large-sized combustion chamber 10 of the type used to generate steam in the production of electricity, process steam, heating or burning waste. Coal is fed through burners 20 and 20a and burns with air in the combustion zone 21. An advantage of the invention is that coal with a high iron content is used (for example, the iron content exceeds about 15%, for example, from about 20 to 35%, taking into account the weight ash and expressed as Fe 2 O 3 ) and / or calcium (for example, the calcium content exceeds about 5%, for example, from about 10 to 25%, taking into account the weight of the ash and expressed as CaO). Another advantage of the invention is that it is possible to effectively control slag for types of coal with a significant sulfur content, for example, about 1% and in the range of about 3 to about 5%. Hereinafter in the text of the description, all fractions and percentages given are given relative to weight.

[0023] Воздух для горения, подаваемый вентилятором 22 и воздуховодом 24, предпочтительно предварительно нагревается газо-газовыми теплообменниками (не показаны), которые передают тепло от воздуховода (не показан) на выход топочной камеры. Горячие топочные газы поднимаются и проходят через теплообменники 26, которые передают тепло топочных газов воде для образования пара. В зависимости от конструктивного исполнения конкретного котла в схему могут быть добавлены и другие теплообменники, включая теплоутилизатор (ниже по потоку, не показаны). Необработанный шлак будет иметь тенденцию образовываться на этих поверхностях теплообмена, расположенных внутри конкретной топочной камеры в соответствии с принятыми проектными решениями по размещению оборудования. Преимуществом настоящего изобретения является то, что методы моделирования, в частности принципы вычислительной гидродинамики, используются для определения исходного направления вводимых химреагентов (особенно тех, которые признаны эффективными для конкретных видов угля в рамках настоящего изобретения) и оптимального размещения устройств их подачи для снижения и/или контроля отложения шлака и обеспечения эффективной работы котла.[0023] The combustion air supplied by the fan 22 and the duct 24 is preferably preheated by gas-gas heat exchangers (not shown) that transfer heat from the duct (not shown) to the outlet of the combustion chamber. Hot flue gases rise and pass through heat exchangers 26, which transfer the heat of the flue gases to water to form steam. Depending on the design of a particular boiler, other heat exchangers can be added to the circuit, including a heat exchanger (downstream, not shown). Untreated slag will tend to form on these heat transfer surfaces located inside a specific combustion chamber in accordance with the design decisions made for the placement of equipment. An advantage of the present invention is that modeling methods, in particular the principles of computational fluid dynamics, are used to determine the initial direction of input chemicals (especially those that are considered effective for specific types of coal in the framework of the present invention) and the optimal placement of their feed devices to reduce and / or control of slag deposits and ensuring the efficient operation of the boiler.

[0024] Предусматривается ряд подходящих форсунок, предпочтительно с пневматическим распылением, установленных в две группы 30 и 30а для введения только тригидроксида алюминия или тригидроксида алюминия со взвесью гидроксида магния из резервуаров 40 и 40а соответственно. Предпочтительной является водная основа как тригидроксида алюминия, так и гидроксида магния, вводимых в виде взвесей и/или растворов в зависимости от обстоятельств. Подающие магистрали (например, 41) представлены на чертеже двойной линией. Клапаны (например, 42) представлены стандартным обозначением

Figure 00000001
, а датчики температуры (например, 44) - стандартным обозначением
Figure 00000002
. Оба клапана 42 и датчики температуры 44 соединены с блоком управления 46 посредством электрических кабелей (например, 48), показанных пунктирной линией. Указанные клапаны, датчики температуры и кабели изображены только для иллюстрации концепции, при этом квалифицированный же рабочий, руководствуясь изложенными здесь принципами, сможет оптимально их расположить для надлежащего контроля сигналов и ответных действий оборудования. Блоком управления 46 может быть универсальный компьютер, запрограммированный в соответствие с определенным режимом управления с контурами прямой и обратной связи.[0024] A number of suitable nozzles are provided, preferably with pneumatic spraying, installed in two groups 30 and 30a for introducing only aluminum trihydroxide or aluminum trihydroxide with a suspension of magnesium hydroxide from reservoirs 40 and 40a, respectively. Preferred is the aqueous base of both aluminum trihydroxide and magnesium hydroxide, administered as suspensions and / or solutions, as the case may be. The supply lines (e.g. 41) are represented by a double line in the drawing. Valves (e.g. 42) are represented by the standard designation
Figure 00000001
and temperature sensors (e.g. 44) with the standard designation
Figure 00000002
. Both valves 42 and temperature sensors 44 are connected to the control unit 46 via electrical cables (e.g., 48) shown by a dashed line. The indicated valves, temperature sensors and cables are shown only to illustrate the concept, while a skilled worker, guided by the principles set forth here, will be able to optimally position them for proper control of signals and equipment responses. The control unit 46 may be a universal computer programmed in accordance with a specific control mode with direct and feedback loops.

[0025] Тригидроксид алюминия (Al(OH)3), который по настоящему изобретению признается эффективным для значительного снижения образования шлаковых отложений или очистки отложений шлака, образованного в результате сжигания проблемных видов угля, также известен как гидроксид алюминия и гидроокись алюминия. Независимо от вида сырья тригидроксида алюминия предпочтительным является его смешение с водой для введения из резервуара 40 через подсоединенные магистрали 41, с химическими стабилизаторами или без них, в концентрациях, оптимальных для хранения и использования, например, примерно не менее 25%, а предпочтительнее примерно не менее 65% твердых частиц по весу.[0025] Aluminum trihydroxide (Al (OH) 3 ), which the present invention is recognized to be effective in significantly reducing the formation of slag deposits or cleaning slag deposits resulting from the burning of problematic types of coal, is also known as aluminum hydroxide and aluminum hydroxide. Regardless of the type of feed, aluminum trihydroxide is preferred to be mixed with water to be introduced from reservoir 40 through connected lines 41, with or without chemical stabilizers, in concentrations optimal for storage and use, for example, at least about 25%, and preferably not less than 65% solids by weight.

[0026] Как будет описано далее, концентрация и скорость расхода будут изначально определены методами моделирования для обеспечения подачи надлежащего количества химреагентов в нужное место топочной камеры и в нужном физическом виде в целях достижения требуемых результатов снижения шлакообразования и облегчения очистки. Для использования по настоящему способу вещество растворяется методом, определенным, например, с применением принципов расчетной гидродинамики в диапазоне примерно от 0,1 до примерно 10%, более строго - примерно от 1 до примерно 5%. Когда водный раствор тригидроксида алюминия входит в контакт с горячими газами в топочной камере, предполагается, что он состоит из очень маленьких частиц, например, наночастиц размером, например, менее 200 нанометров, а предпочтительнее примерно менее 100 нанометров. Средний размер частиц от 50 до примерно 150 нанометров является предпочтительным для процесса, предлагаемого настоящим изобретением. Для обеспечения данного размера необходимо, чтобы тригидроксид алюминия вводился вместе с водой. Как полагают, частицы малого размера разрушают обычные кристаллические или стекловидные структуры, образующие шлак. Независимо от используемого механизма явным преимуществом изобретения является то, что образующийся шлак чрезвычайно хрупкий и может легко разрушаться при очистке щеткой, а также может разбиваться рукой.[0026] As will be described later, the concentration and flow rate will be initially determined by simulation methods to ensure that the proper amount of chemicals is supplied to the right place in the combustion chamber and in the right physical form in order to achieve the desired results in reducing slag formation and ease of cleaning. For use in the present method, the substance is dissolved by a method determined, for example, using the principles of calculated hydrodynamics in the range from about 0.1 to about 10%, more strictly, from about 1 to about 5%. When an aqueous solution of aluminum trihydroxide comes into contact with hot gases in the combustion chamber, it is assumed that it consists of very small particles, for example, nanoparticles with a size of, for example, less than 200 nanometers, and more preferably about less than 100 nanometers. An average particle size of from 50 to about 150 nanometers is preferred for the process of the present invention. To ensure this size, it is necessary that aluminum trihydroxide is introduced with water. Small particles are believed to destroy conventional crystalline or glassy structures forming slag. Regardless of the mechanism used, a clear advantage of the invention is that the resulting slag is extremely fragile and can easily be destroyed by brushing, and can also be broken by hand.

[0027] Существенным преимуществом изобретения является увеличение хрупкости шлака, что облегчает его удаление. Внедрение изобретения также замедляет или исключает процесс отложения шлака. Преимуществом является также и то, что при введении в больших дозах, способ, предлагаемый изобретением, может практически обеспечить удаление уже образованного шлака. Под термином «увеличение хрупкости шлака» понимается то, что после обработки требуется меньше усилий на единицу площади для разрушения образованного шлака по сравнению с усилиями по разрушению шлака, образованного при прочих равных условиях, но без предлагаемой обработки. Под термином «удаление шлака» понимается то, что вес шлака, сцепленного с поверхностями котла, особенно с поверхностями теплообмена, уменьшается по сравнению с исходными значениями за счет обработки, предлагаемой настоящим изобретением. Также имеется несколько дополнительных и сопутствующих преимуществ изобретения, включая уменьшение количества SO3 для угля с повышенным содержанием серы, уменьшение перепада давления на теплообменном оборудовании, возможность использования более дешевого топлива, снижение образования CO, снижение образования CO2 благодаря увеличению сжигаемого топлива, улучшенная теплоотдача, снижение времени простоя, увеличение производительности, возможность оперативной очистки, большая чистота поверхностей теплообмена, возможность полной очистки топочной камеры, а также возможность эксплуатации оборудования с большей эффективностью на всех режимах.[0027] A significant advantage of the invention is an increase in the fragility of the slag, which facilitates its removal. The implementation of the invention also slows down or eliminates the process of deposition of slag. An advantage is also that when introduced in large doses, the method proposed by the invention can practically ensure the removal of already formed slag. The term "increase in brittleness of the slag" means that after processing it takes less effort per unit area to destroy the formed slag compared to the efforts to break the slag formed, ceteris paribus, but without the proposed treatment. The term "slag removal" means that the weight of the slag adhered to the surfaces of the boiler, especially to the heat exchange surfaces, is reduced compared to the original values due to the processing proposed by the present invention. There are also several additional and concomitant advantages of the invention, including a decrease in the amount of SO 3 for coal with a high sulfur content, a decrease in the pressure drop on the heat exchange equipment, the possibility of using cheaper fuel, a decrease in the formation of CO, a decrease in the formation of CO 2 due to an increase in the burned fuel, improved heat transfer, reduced downtime, increased productivity, the possibility of rapid cleaning, high purity of heat transfer surfaces, the possibility of complete cleaning and a combustion chamber, as well as the ability to operate equipment with greater efficiency in all modes.

[0028] Для большинства видов угля наилучшим является способ совместного использования тригидроксида алюминия и гидроксида магния. Хотя некоторые виды угля, например, с пониженным содержанием кремнекислых солей, могут сгорать, вызывая меньшее количество проблем, связанных с образованием шлака, тем не менее, использование гидроксида магния, по крайней мере, на начальных этапах, является предпочтительным. Предпочтительнее готовить гидроксид магния из соляных растворов, содержащих кальций и другие соли, в общем случае - из подземных соленых вод или из морской воды. С этими растворами смешивается доломитовая известь для образования раствора хлорида кальция и гидроксида магния, который осаждается и отфильтровывается из раствора. Полученный таким образом гидроксид магния может быть смешан с водой со стабилизаторами или без них, в концентрациях, оптимальных для хранения и использования, например, от 25 до 65% твердых частиц по весу. Для использования по настоящему способу вещество растворяется методом, определенным с применением принципов расчетной гидродинамики в диапазоне от 0,1 до 10%, более строго - от 1 до 5%. Когда оно входит в контакт с потоком газов в топочной камере, предполагается, что оно состоит из наночастиц размером, например, менее 200 нанометров, а предпочтительнее менее примерно 100 нанометров. Средний размер частиц от 50 примерно до 150 нанометров является предпочтительным для способа, предлагаемого настоящим изобретением. При необходимости или в зависимости от предпочтений могут быть использованы и другие виды MgO, например, белая магнезия или каустический магнезит, исходя из наличного состава вещества, обеспечивающего требуемый диапазон размера частиц.[0028] For most types of coal, the best way is to share aluminum trihydroxide and magnesium hydroxide. Although some types of coal, for example, with a low content of silica salts, can burn, causing fewer problems associated with the formation of slag, nevertheless, the use of magnesium hydroxide, at least in the initial stages, is preferred. It is preferable to prepare magnesium hydroxide from saline solutions containing calcium and other salts, in the General case, from underground salt water or from sea water. Dolomite lime is mixed with these solutions to form a solution of calcium chloride and magnesium hydroxide, which precipitates and is filtered out of the solution. Thus obtained magnesium hydroxide can be mixed with water with or without stabilizers, in concentrations optimal for storage and use, for example, from 25 to 65% solids by weight. For use in the present method, the substance is dissolved by a method determined using the principles of computational fluid dynamics in the range from 0.1 to 10%, more strictly from 1 to 5%. When it comes into contact with a gas stream in a combustion chamber, it is assumed that it consists of nanoparticles of a size of, for example, less than 200 nanometers, and more preferably less than about 100 nanometers. An average particle size of from about 50 to about 150 nanometers is preferred for the method of the present invention. If necessary or depending on preferences, other types of MgO can be used, for example, white magnesia or caustic magnesite, based on the available composition of the substance, providing the required particle size range.

[0029] Для лучшего достижения описанного эффекта, изобретение предполагает использование преимуществ моделирования в рамках вычислительной гидродинамики в селях определения начальных уровней величины расхода и выбора начальных значений скорости введения реагента, определения точки (точек) введение реагента, концентрации реагента, размера капель реагента и кинетической энергии реагента. Вычислительная гидродинамика обладает прозрачным научным аппаратом, и в этом случае позволяет использовать все свои преимущества в части подачи минимального количества химреагентов для обеспечения максимального эффекта.[0029] In order to better achieve the described effect, the invention involves using the advantages of modeling in computational fluid dynamics in mudflows to determine the initial levels of flow rate and to select the initial values of the rate of introduction of the reagent, determine the point (s) of the introduction of the reagent, the concentration of the reagent, the size of the reagent droplets and kinetic energy reagent. Computational fluid dynamics has a transparent scientific apparatus, and in this case it allows you to use all its advantages in terms of supplying a minimum amount of chemicals to ensure maximum effect.

[0030] Чрезвычайно важным является то, что количество химреагентов будет величиной субстехиометрической в части влияния на температуру плавления шлака, которая часто признается определяющим фактором для контроля шлака. В соответствии с настоящим изобретением существуют убедительные доказательства того, что результат от внедрения настоящего изобретения достигается не только за счет относительно малого количества используемого реагента, но и за счет физического предотвращения образования шлака с возможными пограничными химическими и кинетическими эффектами, не описанными в литературе.[0030] It is extremely important that the amount of chemicals be a substoichiometric value in terms of the effect on the melting temperature of the slag, which is often recognized as the determining factor for controlling the slag. In accordance with the present invention, there is convincing evidence that the result from the implementation of the present invention is achieved not only due to the relatively small amount of reagent used, but also due to the physical prevention of slag formation with possible borderline chemical and kinetic effects not described in the literature.

[0031] Эксперимент показал, что исходные значения скорости подачи, определенные методами вычислительной гидродинамики, позволяют добиться хорошей эффективности с последующей корректировкой в зависимости от наблюдаемых результатов. В качестве руководства по определению значений скорости подачи, можно указать, что для максимальной экономичности работы топочных камер, подобных той, которая взята для приводимых ниже примеров, требуется примерно до 6 фунтов тригидроксида алюминия (сухого активного тригидроксида алюминия) или 8 фунтов (в виде 65-70%-ной взвеси) на тонну угля. Например, при добавлении в предпочтительном варианте 70%-ной взвеси, эффективным будет количество примерно от 1 до примерно 6 фунтов взвеси (более строго - например, примерно от 2 до примерно 3 фунтов взвеси). Также предпочтительнее использования примерно до 2 фунтов взвеси Mg(OH)2 (в концентрации примерно 50-60% твердых частиц) на тонну угля. Например, при добавлении в предпочтительном варианте 60%-ной взвеси возможно использование количества примерно от 0,5 до примерно 2 фунтов Mg(OH)2 взвеси на тонну угля, например, примерно от 0,7 до примерно 1 фунта Mg(OH)2 взвеси на тонну угля. Взвеси при необходимости разбавляются, обычно до концентрации твердых частиц примерно от 5% для решения более локальных задач примерно до 35% или более.[0031] The experiment showed that the initial values of the feed rate, determined by the methods of computational fluid dynamics, can achieve good efficiency with subsequent adjustment depending on the observed results. As a guide for determining feed rates, you can specify that up to about 6 pounds of aluminum trihydroxide (dry active aluminum trihydroxide) or 8 pounds (as 65 -70% suspension) per tonne of coal. For example, when a preferred 70% suspension is added, an amount of about 1 to about 6 pounds of suspension will be effective (more strictly, for example, about 2 to about 3 pounds of suspension). It is also preferable to use up to about 2 pounds of a suspension of Mg (OH) 2 (at a concentration of about 50-60% solids) per tonne of coal. For example, when a 60% suspension is preferably added, an amount of from about 0.5 to about 2 pounds of Mg (OH) 2 may be used per suspension per ton of coal, for example from about 0.7 to about 1 pound of Mg (OH) 2 suspend per ton of coal. Suspensions, if necessary, are diluted, usually to a particle concentration of about 5%, for more local tasks, to about 35% or more.

[0032] Вес шлака, сцепленного с поверхностями топочной камеры, особенно с поверхностями теплообмена, существенно сокращается по сравнению с исходными значениями за счет обработки, предлагаемой настоящим изобретением, особенно при использовании тригидроксида алюминия и Mg(OH)2 в повышенных концентрациях в указанных выше диапазонах, например, примерно от 3 до 6 фунтов тригидроксида алюминия на тонну угля и примерно от 1 до 2 фунтов Mg(OH)2 на тонну угля. Данная способность к удалению шлака обеспечивает возможность очистки и поддержания режимов с указанной начальной дозировкой для удаления шлака, с последующим снижением дозировки до примерно от 10 до примерно 50% от начальной дозировки для обеспечения чистоты и эффективной работы топочной камеры.[0032] The weight of the slag adhered to the surfaces of the combustion chamber, especially to the heat transfer surfaces, is significantly reduced compared to the original values due to the treatment proposed by the present invention, especially when using aluminum trihydroxide and Mg (OH) 2 at elevated concentrations in the above ranges for example, from about 3 to 6 pounds of aluminum trihydroxide per ton of coal, and from about 1 to 2 pounds of Mg (OH) 2 per ton of coal. This ability to remove slag provides the ability to clean and maintain modes with a specified initial dosage to remove slag, followed by a reduction in dosage to from about 10 to about 50% of the initial dosage to ensure cleanliness and efficient operation of the combustion chamber.

[0033] Существенным является то, что для оптимального удаления шлака согласно настоящему изобретению требуются расчеты правильных начальных концентраций, скорости подачи и введения для обеспечения эффективного физического вида тригидроксида алюминия с добавлением, как предпочтительный вариант, гидроксида магния, вводимого в горячие топочные газы в камеру 20 с целью достижения желательного эффекта от использования химреагентов. Принципы расчетной гидродинамики могут быть использованы, как это описано в патенте США №7,162,960, выданном Смирниотису и др. Может быть использовано оборудование для удаления частиц (не показано) до достижения потоком газов дымовой трубы.[0033] It is significant that, for optimal slag removal according to the present invention, calculations of the correct initial concentrations, feed rates and introductions are required to ensure the effective physical appearance of aluminum trihydroxide with the addition, as a preferred option, of magnesium hydroxide introduced into the hot flue gases into the chamber 20 in order to achieve the desired effect of the use of chemicals. The principles of computational fluid dynamics can be used as described in US Pat. No. 7,162,960 to Smirniotis et al. Particle removal equipment (not shown) can be used until the gas stream reaches the chimney.

[0034] В другом, альтернативном, варианте изобретения, катализаторы горения и/или химреагенты для обработки потока газов могут добавляться к топливу, в зону горения или другими способами, как описано, например, в патенте США №7,162,960, выданном Смирниотису и др.[0034] In another alternative embodiment of the invention, combustion catalysts and / or chemicals for treating the gas stream may be added to the fuel, to the combustion zone, or by other methods, as described, for example, in US Pat. No. 7,162,960 to Smirniotis et al.

[0035] Следующие примеры приведены для дальнейшего объяснения и иллюстрации изобретения, и ни при каких условиях не должны рассматриваться как ограничения выполнения представленного изобретения. Если не указано иное, все доли и проценты даны по весу.[0035] The following examples are provided to further explain and illustrate the invention, and under no circumstances should be construed as limiting the implementation of the present invention. Unless otherwise indicated, all fractions and percentages are by weight.

Пример 1Example 1

[0036] В данном примере представлено введение тригидроксида алюминия в печь, в которой происходит сжигание 540 тонн угля в день. Уголь представляет собой смесь смолистых углей Иллинойского и Аппалачского угольных бассейнов, со следующими характеристиками по результатам анализа:[0036] This example illustrates the introduction of aluminum trihydroxide into a furnace in which 540 tons of coal are burned per day. Coal is a mixture of tarry coals of the Illinois and Appalachian coal basins, with the following characteristics according to the analysis:

ОбразецSample 1one 22 33 Влажность, %Humidity% 11,2811.28 10,8510.85 10,1910.19 Зольность, %Ash content,% 14,9114.91 13,6313.63 13,9113.91 Летучие вещества, %Volatiles, % 36,0336.03 35,0435.04 Связанный углерод, %Bound carbon% 39,4939.49 40,8640.86 Всего, %Total, % 100one hundred 100one hundred Сера, %Sulfur,% 3,953.95 4,444.44 Высшая теплотворная способность, БТЕ/фунтHighest calorific value, BTU / lb 1074210742 1073010730

Анализ теста угля приводится в следующей таблице:Coal test analysis is given in the following table: Состав золы:Ash composition: SiO2 SiO 2 %% 41.4441.44 44.7444.74 42.1942.19 Al2O3 Al 2 O 3 %% 28.9628.96 22.0909/22 19.919.9 Fe2O3 Fe 2 O 3 %% 23.1623.16 25.3325.33 30.430.4 CaOCao %% 1.171.17 1.741.74 1.641.64 MgOMgO %% 0.80.8 0.80.8 0.740.74 Na2ONa 2 O %% 0.250.25 0.30.3 0.250.25 K2OK 2 O %% 2.372.37 2.222.22 2.142.14 TiO2 TiO 2 %% 0.960.96 0.90.9 0.850.85 SO3 SO 3 %% 0.520.52 1.41.4 1.631.63 P2O5 P 2 O 5 %% 0.190.19 0.040.04 0.010.01 SrOSro %% 0.060.06 0.040.04 0.030.03 BaOBao %% 0.070.07 0.180.18 0.060.06 Mn3O4 Mn 3 O 4 %% 0.050.05 0.040.04 0.040.04 НеизвестноUnknown %% 0.180.18 0.120.12 ИтогоTotal %% 100one hundred 100one hundred 100one hundred

Таким образом, уголь имеющий железо в содержании примерно 15%, основываясь на (исходя из) весе пепла и выраженного как Fe2O3 и/или кальций в содержании более, чем 5%, основываясь на (исходя из) весе пепла и выраженного как CAO.Thus, coal having iron in the content of about 15%, based on (based on) the weight of the ash and expressed as Fe 2 O 3 and / or calcium in the content of more than 5%, based on (based on) the weight of the ash and expressed as CAO.

[0037] Для проведения эксперимента подавался Al(OH)3 (взвесь тригидроксида алюминия) в концентрации 70% по весу водной взвеси со скоростью 5 фунтов взвеси на тонну угля из форсунок с воздушным охлаждением, расположенных в две группы по три форсунки в каждой, на стенке, противоположной двум группам пылеугольных горелок - одна группа на уровне между двумя горелками и одна группа на уровне выше самых верхних пылеугольных горелок. Взвесь разведена до концентрации 35% тригидроксида алюминия по весу. Плотность взвеси тригидроксида алюминия до разведения составляла примерно 14 фунтов на галлон, что соответствовало скорости подачи примерно 193 галлонов в день (примерно 5 фунтов на тонну угля) взвеси тригидроксида алюминия. Размер угля и концентрация, формирующая наночастицы размером менее 200 нм в горячих газообразных продуктах сгорания, оптимальны для снижения степени загрязнения и повышения хрупкости получаемого шлака.[0037] For the experiment, Al (OH) 3 (suspension of aluminum trihydroxide suspension) was supplied at a concentration of 70% by weight of the aqueous suspension at a rate of 5 pounds of suspension per ton of coal from air-cooled nozzles arranged in two groups of three nozzles in each, the wall opposite the two groups of pulverized coal burners - one group at a level between two burners and one group at a level above the uppermost pulverized coal burners. The suspension is diluted to a concentration of 35% aluminum trihydroxide by weight. The density of the aluminum trihydroxide slurry prior to dilution was approximately 14 pounds per gallon, corresponding to a feed rate of approximately 193 gallons per day (approximately 5 pounds per tonne of coal) of the aluminum trihydroxide slurry. The size of the coal and the concentration forming the nanoparticles with a size of less than 200 nm in hot gaseous products of combustion are optimal for reducing the degree of contamination and increasing the fragility of the resulting slag.

[0038] На основе описанного эксперимента установлено, что эффективной а для данной конкретной топочной камеры является уровень примерно от 1 до примерно 6 фунтов взвеси тригидроксид алюминия на тонну угля, например, примерно от 2 до примерно 3 фунтов на тонну.[0038] Based on the described experiment, it was found that effective for this particular combustion chamber is a level of about 1 to about 6 pounds of suspended aluminum trihydroxide per ton of coal, for example, about 2 to about 3 pounds per ton.

Пример 2Example 2

[0039] Данный пример иллюстрирует преимущества от введения Mg(OH)2 (гидроксида магния) в печь, сжигающую 540 тонн угля в день, дополнительно к введению тригидроксида алюминия (см. Пример 1). Уголь представлял собой смесь смолистых углей Иллинойского и Аппалачского угольных бассейнов, как описано в Примере 1.[0039] This example illustrates the benefits of introducing Mg (OH) 2 (magnesium hydroxide) into a furnace burning 540 tons of coal per day, in addition to introducing aluminum trihydroxide (see Example 1). Coal was a mixture of tarry coals of the Illinois and Appalachian coal basins, as described in Example 1.

[0040] Гидроксид магния подавался в виде взвеси в количестве 2 фунтов взвеси в концентрации от 50 до 60% по весу на тонну потребленного угля. Плотность взвеси гидроксида магния составляла примерно 12 фунтов на галлон. Таким образом, скорость подачи взвеси Mg(OH)2 составляла примерно 90 галлонов в день. Как и в описанном ранее случае, мы вводили взвесь тригидроксида алюминия в количестве примерно 5 фунтов взвеси на тонну потребляемого угля. Плотность тригидроксида алюминия была примерно 14 фунтов на галлон, а скорость подачи тригидроксида алюминия составляло примерно 193 галлонов в день. Размер угля и концентрация, формирующая наночастицы размером менее 200 нм в горячих газообразных продуктах сгорания, оптимальны для снижения степени загрязнения и повышения хрупкости получаемого шлака.[0040] Magnesium hydroxide was supplied as a suspension in an amount of 2 pounds of suspension in a concentration of from 50 to 60% by weight per ton of coal consumed. The density of the suspension of magnesium hydroxide was approximately 12 pounds per gallon. Thus, the feed rate of the Mg (OH) 2 slurry was about 90 gallons per day. As in the case described above, we introduced a suspension of aluminum trihydroxide in an amount of about 5 pounds of suspension per ton of coal consumed. The density of aluminum trihydroxide was approximately 14 pounds per gallon, and the feed rate of aluminum trihydroxide was approximately 193 gallons per day. The size of the coal and the concentration forming the nanoparticles with a size of less than 200 nm in hot gaseous products of combustion are optimal for reducing the degree of pollution and increasing the fragility of the resulting slag.

[0041] Основываясь на этом эксперименте, мы оцениваем оптимальную (по экономическим показателям для данной конкретной топочной камеры) скорость подачи как примерно от 0,5 до примерно 2 фунтов взвеси Mg(OH)2 на тонну угля (например, примерно 1 фунт на тонну) плюс примерно от 1 до примерно 6 фунтов взвеси тригидроксида алюминия на тонну (например, примерно от 2 до примерно 3 фунтов на тонну). Фиг.2 с фотографией образца шлака, полученного после 24-часового цикла введения только тригидроксида алюминия. Шлак получился неожиданно хрупким.[0041] Based on this experiment, we estimate the optimal (economic performance for this particular combustion chamber) feed rate as about 0.5 to about 2 pounds of Mg (OH) 2 slurry per ton of coal (for example, about 1 pound per ton ) plus about 1 to about 6 pounds of aluminum trihydroxide suspension per ton (e.g., about 2 to about 3 pounds per ton). Figure 2 with a photograph of a slag sample obtained after a 24-hour cycle of the introduction of only aluminum trihydroxide. The slag was unexpectedly fragile.

[0042] Приведенного описания достаточно для того, чтобы специалист в данной области техники мог внедрить изобретение. Оно не ставит своей целью подробного описания явных модификаций и изменений, которые станут очевидны квалифицированному специалисту после прочтения настоящего описания. Тем не менее, настоящее описание ставит своей целью указание на подобные явные модификации и изменения как на входящие в объем настоящего изобретения, что раскрывается в приводимой ниже формуле изобретения. Предусматривается, что пункты формулы изобретения включают все объекты изобретения и технологические этапы, применение которых в произвольной последовательности обеспечивает достижение заявленных целей, если в контексте явно не указано иное.[0042] The above description is sufficient for a person skilled in the art to implement the invention. It does not aim at a detailed description of explicit modifications and changes that will become apparent to a qualified person after reading the present description. However, the present description aims to indicate such explicit modifications and changes as are included in the scope of the present invention, which is disclosed in the following claims. It is envisaged that the claims include all objects of the invention and technological steps, the use of which in an arbitrary sequence ensures the achievement of the stated goals, unless the context clearly indicates otherwise.

Claims (8)

1. Способ снижения когезионных свойств шлака и/или его сцепляемости с поверхностью топочной камеры и уменьшения тем самым степени загрязнения, включающий:
- сжигание шлакообразующего угля в зоне горения, при этом используют уголь с повышенным содержанием железа, превышающим примерно 15% с учетом веса золы, и выраженного как Fe2O3, и/или содержанием кальция, превышающим 5% с учетом веса золы, и выраженного как CaO, при общем избытке кислорода;
- отвод газообразных продуктов сгорания через теплообменное оборудование при условиях, обеспечивающих охлаждение шлака, образованного при сгорании топлива; и
- введение в зону горения топочной камеры, до контакта с указанным теплообменным оборудованием, в газообразные продукты сгорания водного тригидроксида алюминия в количестве, с размером капель и в концентрации, формирующей наночастицы размером менее 200 нм в горячих газообразных продуктах сгорания, оптимальным для снижения степени загрязнения и повышения рассыпчатости получаемого шлака.
1. A method of reducing the cohesive properties of slag and / or its adhesion to the surface of the combustion chamber and thereby reducing the degree of contamination, including:
- burning slag-forming coal in the combustion zone, using coal with a high iron content exceeding about 15%, taking into account the weight of the ash, and expressed as Fe 2 O 3 , and / or a calcium content exceeding 5%, taking into account the weight of the ash, and expressed as CaO, with a total excess of oxygen;
- removal of gaseous products of combustion through heat exchange equipment under conditions providing cooling of the slag formed during the combustion of fuel; and
- introduction into the combustion zone of the combustion chamber, before contact with the specified heat exchange equipment, in the gaseous products of combustion of aqueous aluminum trihydroxide in an amount, with droplet size and in a concentration forming nanoparticles of a size less than 200 nm in hot gaseous products of combustion, optimal to reduce the degree of pollution and increase the friability of the resulting slag.
2. Способ по п.1, в котором для определения начальных значений скорости введения реагента, определения точки (точек) введения, концентрации, размера капель и кинетической энергии используют принципы расчетной гидродинамики.2. The method according to claim 1, in which the principles of calculated hydrodynamics are used to determine the initial values of the rate of introduction of the reagent, determine the point (s) of introduction, concentration, droplet size and kinetic energy. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработка дополнительно включает в себя введение водного раствора гидроксида магния в количестве, с размером капель и в концентрации, позволяющей образовать наночастицы размером менее 200 нм, оптимальным для снижения степени загрязнения.3. The method according to claim 1, characterized in that the treatment further includes the introduction of an aqueous solution of magnesium hydroxide in an amount, with droplet size and in a concentration that allows the formation of nanoparticles with a size of less than 200 nm, optimal to reduce the degree of contamination. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что обработка включает в себя введение примерно до 6 фунтов водного тригидроксида алюминия на тонну угля и примерно до 2 фунтов Mg(OH)2 на тонну угля.4. The method according to claim 3, characterized in that the treatment includes the introduction of up to about 6 pounds of aqueous aluminum trihydroxide per ton of coal and up to about 2 pounds of Mg (OH) 2 per ton of coal. 5. Способ удаления отложений шлака из топочной камеры, в которой происходит сжигание угля с повышенным содержанием железа, превышающим примерно 15% с учетом веса золы, и выраженного как Fe2O3, и/или содержанием кальция, превышающим 5% с учетом веса золы, и выраженного как CaO, включающий в себя:
введение в газообразные продукты сгорания, образующиеся в топочной камере, водного тригидроксида алюминия в количестве, с размером капель и в концентрации, формирующей наночастицы размером менее 200 нм, оптимальным для удаления отложений шлака.
5. A method for removing slag deposits from a combustion chamber in which coal is burned with an increased iron content exceeding about 15%, taking into account the weight of the ash, and expressed as Fe 2 O 3 , and / or a calcium content exceeding 5%, taking into account the weight of the ash , and expressed as CaO, including:
the introduction into the gaseous products of combustion formed in the combustion chamber of aqueous aluminum trihydroxide in an amount, with droplet size and in a concentration forming nanoparticles less than 200 nm in size, optimal for removing slag deposits.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что обработка дополнительно включает в себя введение водного раствора гидроксида магния в количестве, с размером капель и в концентрации, оптимальными для снижения степени загрязнения.6. The method according to claim 5, characterized in that the treatment further includes the introduction of an aqueous solution of magnesium hydroxide in an amount, with droplet size and concentration, optimal to reduce the degree of contamination. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что обработка включает в себя введение до примерно 6 фунтов водного тригидроксида алюминия на тонну угля и до примерно 2 фунтов Mg(OH)2 на тонну угля.7. The method according to claim 6, characterized in that the treatment includes the introduction of up to about 6 pounds of aqueous aluminum trihydroxide per ton of coal and up to about 2 pounds of Mg (OH) 2 per ton of coal. 8. Способ очистки и обслуживания топочной камеры для сжигания угля с повышенным содержанием железа, превышающим примерно 15% с учетом веса золы, и выраженного как Fe2O3, и/или содержанием кальция, превышающим 5% с учетом веса золы, и выраженного как CaO, включающий в себя режим начальной дозировки водного тригидроксида алюминия примерно от 3 до 6 фунтов на тонну угля и примерно от 1 до 2 фунтов водного раствора гидроксида магния на тонну угля в течение времени, достаточного для снижения шлакообразования, с последующим снижением дозировки до значения примерно от 10 до примерно 50% от исходных значений для обеспечения чистоты и эффективности эксплуатации топочной камеры, при этом водный тригидроксид алюминия и водный раствор гидроксида магния представлены в виде капель с размером и концентрацией, достаточными для образования наночастиц размером менее 200 нм для снижения степени загрязнения шлаком. 8. A method of cleaning and maintaining a combustion chamber for burning coal with an increased iron content exceeding about 15%, taking into account the weight of the ash, and expressed as Fe 2 O 3 , and / or a calcium content exceeding 5%, taking into account the weight of the ash, and expressed as CaO, which includes an initial dosage of aqueous aluminum trihydroxide from about 3 to 6 pounds per ton of coal and about 1 to 2 pounds of an aqueous solution of magnesium hydroxide per ton of coal for a time sufficient to reduce slag formation, and then reduce the dosage to from about 10 to about 50% of the initial values to ensure the purity and efficiency of operation of the combustion chamber, while aqueous aluminum trihydroxide and an aqueous solution of magnesium hydroxide are presented in the form of droplets with a size and concentration sufficient to form nanoparticles smaller than 200 nm in size to reduce the degree of slag pollution.
RU2011103846/04A 2008-07-11 2009-07-13 Method of directed introduction of reagent to control slag forming as result of combustion of coal with increased content of iron and/or calcium RU2493240C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US8000408P 2008-07-11 2008-07-11
US61/080,004 2008-07-11
PCT/US2009/050354 WO2010006325A1 (en) 2008-07-11 2009-07-13 Targeted reagent injection for slag control from combustion of coals high in iron and/or calcium

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011103846A RU2011103846A (en) 2012-08-20
RU2493240C2 true RU2493240C2 (en) 2013-09-20

Family

ID=41507460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011103846/04A RU2493240C2 (en) 2008-07-11 2009-07-13 Method of directed introduction of reagent to control slag forming as result of combustion of coal with increased content of iron and/or calcium

Country Status (18)

Country Link
US (1) US20100006014A1 (en)
EP (1) EP2318489B1 (en)
JP (1) JP5657533B2 (en)
KR (1) KR101298932B1 (en)
CN (1) CN102089413B (en)
AR (1) AR072502A1 (en)
AU (1) AU2009268391C1 (en)
CA (1) CA2729959C (en)
CL (1) CL2009001571A1 (en)
CO (1) CO6300873A2 (en)
ES (1) ES2554165T3 (en)
HK (1) HK1157810A1 (en)
MX (1) MX2011000275A (en)
MY (1) MY156010A (en)
PL (1) PL2318489T3 (en)
RU (1) RU2493240C2 (en)
TW (1) TWI482852B (en)
WO (1) WO2010006325A1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009091539A1 (en) 2008-01-15 2009-07-23 Environmental Energy Services, Inc. Process for operating a coal-fired furnace with reduced slag formation
PL2663620T3 (en) 2011-01-14 2020-08-24 Environmental Energy Services, Inc. Process for operating a furnace with a bituminous coal and method for reducing slag formation therewith
US9920929B2 (en) * 2011-06-13 2018-03-20 Ecolab Usa Inc. Method for reducing slag in biomass combustion
WO2017053499A1 (en) * 2015-09-25 2017-03-30 Fuel Tech, Inc. Process and apparatus for reducing plume

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0586374A (en) * 1991-09-26 1993-04-06 Teikoku Sekiyu Kk Decomposition of carbohydrate into combustible gas
RU94017988A (en) * 1993-05-28 1996-04-10 О.П. Кочетков Method and device for wet cleaning of gases
RU2154235C1 (en) * 1994-03-10 2000-08-10 Эбара Корпорейшн Method of gasification of combustible material (versions) and device for realization of this method
EP1375631A1 (en) * 2001-03-23 2004-01-02 TAIHO INDUSTRIES Co., LTD. Fuel additive for preventing slagging and method for burning fuel
US20060121398A1 (en) * 2004-12-07 2006-06-08 Meffert Michael W Additive atomizing systems and apparatus
WO2006086251A2 (en) * 2005-02-04 2006-08-17 Fuel Tech, Inc. Targeted duct injection for so3 control
US20070004693A1 (en) * 2005-06-16 2007-01-04 Warner Chilcott Company Inc. Estrogen compositions for vaginal administration

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1136078A (en) * 1978-09-21 1982-11-23 George P. Masologites Process for removing sulfur from coal
US4428310A (en) * 1982-07-26 1984-01-31 Nalco Chemical Company Phosphated alumina as slag modifier
JPS59189144A (en) * 1983-04-12 1984-10-26 Hokuriku Electric Power Co Inc:The Filler for rubber
US4498402A (en) 1983-06-13 1985-02-12 Kober Alfred E Method of reducing high temperature slagging in furnaces and conditioner for use therein
US6289827B1 (en) * 1999-06-24 2001-09-18 Martin Marietta Magnesia Specialties Inc. Process for the control of ash accumulation and corrosivity associated with selective catalytic reduction technology
US6729248B2 (en) * 2000-06-26 2004-05-04 Ada Environmental Solutions, Llc Low sulfur coal additive for improved furnace operation
US6613110B2 (en) * 2001-01-11 2003-09-02 Benetech, Inc. Inhibition of reflective ash build-up in coal-fired furnaces
JP2003090530A (en) * 2001-07-10 2003-03-28 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Clinker accumulation preventing device
JP3746026B2 (en) * 2002-08-28 2006-02-15 タイホー工業株式会社 Fuel additive for preventing slagging and fuel combustion method
MXPA06006133A (en) * 2003-12-05 2007-01-26 Intercat Inc Mixed metal oxide sorbents.
US7162960B2 (en) * 2004-01-08 2007-01-16 Fuel Tech, Inc. Process for reducing plume opacity
TWI342335B (en) * 2004-06-02 2011-05-21 Intercat Inc Mixed metal oxide additives
US20090071067A1 (en) * 2007-09-17 2009-03-19 Ian Macpherson Environmentally-Friendly Additives And Additive Compositions For Solid Fuels
WO2009091539A1 (en) * 2008-01-15 2009-07-23 Environmental Energy Services, Inc. Process for operating a coal-fired furnace with reduced slag formation

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0586374A (en) * 1991-09-26 1993-04-06 Teikoku Sekiyu Kk Decomposition of carbohydrate into combustible gas
RU94017988A (en) * 1993-05-28 1996-04-10 О.П. Кочетков Method and device for wet cleaning of gases
RU2154235C1 (en) * 1994-03-10 2000-08-10 Эбара Корпорейшн Method of gasification of combustible material (versions) and device for realization of this method
EP1375631A1 (en) * 2001-03-23 2004-01-02 TAIHO INDUSTRIES Co., LTD. Fuel additive for preventing slagging and method for burning fuel
US20060121398A1 (en) * 2004-12-07 2006-06-08 Meffert Michael W Additive atomizing systems and apparatus
WO2006086251A2 (en) * 2005-02-04 2006-08-17 Fuel Tech, Inc. Targeted duct injection for so3 control
US20070004693A1 (en) * 2005-06-16 2007-01-04 Warner Chilcott Company Inc. Estrogen compositions for vaginal administration

Also Published As

Publication number Publication date
EP2318489A1 (en) 2011-05-11
JP2011527000A (en) 2011-10-20
CA2729959C (en) 2015-09-01
CN102089413B (en) 2013-12-18
AU2009268391B2 (en) 2014-05-08
ES2554165T3 (en) 2015-12-16
EP2318489B1 (en) 2015-09-02
CA2729959A1 (en) 2010-01-14
AU2009268391A1 (en) 2010-01-14
PL2318489T3 (en) 2016-03-31
AU2009268391C1 (en) 2014-12-11
US20100006014A1 (en) 2010-01-14
KR20110043656A (en) 2011-04-27
CN102089413A (en) 2011-06-08
JP5657533B2 (en) 2015-01-21
RU2011103846A (en) 2012-08-20
KR101298932B1 (en) 2013-08-22
MY156010A (en) 2015-12-31
TWI482852B (en) 2015-05-01
CL2009001571A1 (en) 2010-03-12
EP2318489A4 (en) 2013-05-15
AR072502A1 (en) 2010-09-01
WO2010006325A1 (en) 2010-01-14
MX2011000275A (en) 2011-03-02
CO6300873A2 (en) 2011-07-21
HK1157810A1 (en) 2012-07-06
TW201009067A (en) 2010-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100602316B1 (en) Fuel additive for preventing slagging and method for burning fuel
US20230184432A1 (en) Mineral Additive Blend Compositions and Methods for Operating Waste to Energy Combustors for Improving their Operational Performance and Availability, Protecting Combustor Materials and Equipment, Improving Ash Quality and Avoiding Combustion Problems
RU2493240C2 (en) Method of directed introduction of reagent to control slag forming as result of combustion of coal with increased content of iron and/or calcium
WO2004104141A2 (en) Composiiton for preventing scaling, excluding of soot, clinker and sludge, and controlling flame in combustion apparatus
CN203810391U (en) Novel ultra-low emission power generation system by burning low-calorific value fuel
CN106396432B (en) A kind of method of pulping and paper-making white clay recycling active lime
CN101929669B (en) Vertical industrial pulverized coal boiler system
CN103900076B (en) A kind of minimum discharge electricity generation system using low calorie fuels
CN109974014A (en) A kind for the treatment of method for high-salinity wastewater of propylene oxide/styrene combined production device
CN110486717A (en) It is a kind of to mix the CFB boiler system for burning waste gas and waste liquid
CN110030561A (en) A kind of sludge incineration processing method
CN103104929B (en) Mud coal fuel-efficient clean combustion method and circulation suspension fluidization boiler
CN101434885A (en) Multiple-effect coal fines additive and efficient clean fire coal powder prepared thereby
US5487762A (en) Method of minimizing deposits when firing tire derived fuels
CN113531548A (en) Combustion system of pure-combustion sludge circulating fluidized bed boiler
CN2656820Y (en) Coal-fired gasification boiler
KR20040022797A (en) Cleaner emulsioned with catalyst against dust, soot, clinker, sludge and PM
CN108870413B (en) Method for incinerating petrochemical waste liquid based on gas and oily liquid mixed fuel
CN212451219U (en) A dry carbonization device that is used for aluminium titanium sediment balling preparation light refractory aggregate
FI130534B (en) A method and a system for removing harmful compounds from a power plant
JPS6362529A (en) Method for utilizing effluent discharged from flue-gas desulfurizing process
CN117072957A (en) Ultralow emission technology of biomass-fired boiler
CN110184090A (en) Desulfurizer and method in a kind of coal boiler
Merrick Fluidised bed combustion
CN105273789A (en) Polyploidization environmental-friendly energy-saving coal

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160714