TW200305642A - Fuel-combusting method - Google Patents
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- C10L1/2431—Organic compounds containing sulfur, selenium and/or tellurium sulfur bond to oxygen, e.g. sulfones, sulfoxides
- C10L1/2437—Sulfonic acids; Derivatives thereof, e.g. sulfonamides, sulfosuccinic acid esters
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- F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
- F23K2201/00—Pretreatment of solid fuel
- F23K2201/50—Blending
- F23K2201/505—Blending with additives
Description
200305642 玖、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於各種燃料,特別指如煤炭、石油焦等所代 表的含灰成分量較多的燃料在進行燃燒時,可防止由燃料 中之灰成分所引起的結渣之結渣防止用燃料添加劑及燃料 之燃燒方法。 【先前技術】 以煤炭或石油焦、副產物油等為燃料的鍋爐、回收鍋爐、 各種加熱爐及各種廢棄物、廢輪胎等燃燒處理的各種燃燒 爐等等,因燃料及廢棄物中的灰成分,將頗容易產生熔渣, 此外隨該等熔渣的成長將引起結渣(阻塞現象),此乃眾所 週知的。 防止該等障礙的對策方法,雖有採取在鍋爐等中擴展水 管間隔,或設置多數吹灰器等措施。即便如此,隨燃料的 粗惡化、燃燒變動、負荷變動等,以及隨燃料等灰成分含 量或所產生的灰成分熔點等,可能產生僅能連續操作一個 月程度的狀況。換句話說,因為產生結渣,便必須停止操 作作業,並冷卻爐内,俾施行剝離脫落熔渣的作業。 此外,針對該等的障礙,有如在日本專利特開昭 6 1 - 2 5 0 4 1 6號公報、日本專利特開昭6 2 - 7 7 5 0 8號公報等之中 所記載般,便探討著將習知所使用的氫氧化鎂、醋酸鎂、 氫氧化鈣、碳酸鈣、白雲石等鹼土族金屬化合物、或 mFeOnFe2〇3(m,n係0以上的數字)所示的鐵化合物,分散於 水或油中而形成燃料添加劑,而嘗試著藉由將此燃料添加 5 326聰檔\91\91105550\TF928010(分割字案) 200305642 劑添加於燃料中或注入燃燒氣體中,企圖抑制結渣。 上述習知的燃料添加劑,對灰成分含量較少的燃料而 言,可產生有效的作用。換句話說,藉由灰的熔點上升、 灰的軟質化、灰的黑色化等,而改變水管上所附著灰的性 質,俾可防止結渣。 但是,對譬如煤炭所代表之灰成分含量較多的燃料、或 特別係對燃燒灰的熔點較低之如伯碳等,在該等燃燒時所 產生的水管附著灰屬於較多量,有時黏著性溶潰將堅固的 附著於水管及水管壁上,並再吸收飛散灰而頗容易成長為 巨大的炼潰,即便大量添加上述習知的燃料添加劑,亦頗 難抑制結渣。 然而截至目前為止,尚無發現可有效防止當燃燒此種灰 成分含量較大量的燃料時所產生結渣的手段。 本發明之目的在於提供一種可有效的防止當燃燒如上述 的灰成分含量較大量的燃料、或燃燒灰熔點較低之燃料時 所產生結渣的燃料添加劑及燃料之燃燒方法。 【發明内容】 本發明之結渣防止用燃料添加劑係將粒徑3〜2 0 0 n m超微 粒子狀的鋁化合物、氧化矽化合物、鈦化合物、锆化合物 中之一種或二種,安定分散於水及/或油中而所形成組成 物。上述所謂的粒徑係指平均一次粒徑的涵義,以下僅記 為「粒徑」。 上述燃料添加劑,係在紹化合物、氧化碎化合物、鈦化 合物、銼化合物之至少其中一種中,含有鹼金屬(R = Na,K) 化合物的組成物。 6 326聰檔 \91\91105550\TF928010(分割字案) 200305642 上述燃料添加劑係鋁化合物、氧化矽化合物、鈦化合物、 锆化合物之至少其中一種為15〜50重量%,驗金屬化合物以 R 2 0濃度計在0〜2重量%以下,界面活性劑在0〜1 2重量%以 下,殘餘部分為水及/或油。 上述燃料添加劑係更含有鎂化合物、鐵化合物、鈣化合 物,至少1〜1 0重量°/〇。 上述燃料添加劑係更含有將由利用環烷酸、異硬脂酸及 Ci2〜C22不飽和脂肪酸或是飽和脂肪酸中之一種或二種,施 行吸附處理,且其粒徑為5〜5 0 n m微粒子所構成的F e 0 · nFe2〇3(n係0以上數字)、Mg(0H)2、CaC〇3之其中一種或二 種,分散於油中所構成的組成物、及/或採用水溶性界面活 性劑分散於水中而所構成組成物,以氧化物(F e 2 0 3、M g 0、 CaO)濃度計在0〜15重量%以下。 本發明的燃料之燃燒方法係將上述燃料添加劑添加於液 體燃料油或固體燃料中,進行燃燒,或直接添加於燃燒環 境中進行燃燒。 上述燃料之燃燒方法,乃包括有燃料添加劑投入時間係 相對於燃料中所含灰成分所引起燃燒時的飛散锅垢量,將 燃料添加劑5〜5 0重量%,分1天1〜3次、3 0分鐘〜2小時的 短時間間歇性大量投入之步驟。結果,便可更有效的防止 燃料中灰成分所引起的障礙。 換句話說,本發明者發現藉由採用粒徑非常細微之特定 組成燃料添加劑,燃燒液體燃料油或固體燃料,便可降低 生成灰的強度,利用吹灰器等便可輕易的刮落。 7 326\|3|檔\91\91105550\TF928010(分割字案) 200305642 再者,藉由搭配習知技術中均未採行的短時間集中大量 添加之燃燒方法,當燃燒煤炭等灰成分含量較多,且偶而 含有生成灰熔點較低之灰成分的燃料時,便可成功的防止 產生結渣等的障礙。 結果,利用吹灰器等便可輕易的剝離脫落堅固的水管附 著灰或巨大鍋垢,並提昇傳熱面的熱吸收率,此外亦將降 低高溫腐蝕、低溫腐蝕,抑制未燃碳、S 0 3、Ν ο X的產生, 使鍋爐等的運轉可長期穩定的操作。 【實施方式】 本發明之燃料添加劑係將粒徑3〜2 0 0 n m超微粒子狀的鋁 化合物、氧化$夕化合物、鈦化合物、錯化合物中之一種或 二種,安定分散於水及/或油中的組成物。特別係分散(近 乎溶解)於水中者,分別有如氧化鋁溶膠、二氧化矽溶膠、 二氧化鈦溶膠、锆溶膠等,亦有市售著。最好為粒徑1 0〜 1 0 0 n m 〇若粒徑大於此範圍的話,將無法獲得充分的結潰P方 止效果。 再者,該等超微粒子因為粒徑的細微度,亦將可輕易安 定的分散於油中。可使用的油,有如燈油、輕油、A重油、 曱基萘等脂肪族系及芳香族系碳氫化合物。 再者,在本發明之燃料添加劑中,於上述組成物中,含 有鹼金屬(R = Na,K)化合物以 R2〇濃度計在 0〜2重量°/。以 下,藉此在提昇溶膠成分對水管或水管爐壁的附著性、與 鍋垢的多孔化上頗具功效。 微量鹼金屬化合物系採用市售之在溶膠中亦含有雜質 者,譬如合成膠體二氧化矽的情況時,相對於S i 0 2 2 0〜5 0 326\|患檔\91\91105550\TF928010(分割字案) 8 200305642 重量%,通常含有N a 2 0 0 · 0 5〜0 . 7重量%、Κ 2 0 0 . 1重量°/〇以 下的微量。 當燃料添加劑屬於水或水-油之乳液(W / 0型、0 / W型)的情 況時,鹼金屬則為除溶膠中的雜質之外,亦可微量添加矽 酸鈉、矽酸鉀等水玻璃類或氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鹽 化合物等水溶性物質。 再者,當燃料添加劑屬於油型之情況時,亦可微量添加 石油磺酸鈉、萘酸鈉、辛酸鉀等油溶性鹼金屬鹽。 本發明之燃料添加劑係將超微粒子狀的鋁化合物、氧化 石夕化合物、鈦化合物、錯化合物中之一種或二種,依組成 比率1 5〜5 0重量%安定的分散於水及/或油中,此外亦可添 加驗金屬(R = Na,K)化合物,以R2O濃度計在0〜2重量%以 下,另外,配合需要,就在提昇與燃料油之間的乳化混合 性、及提昇對固體燃料的濕潤性等目的之下,亦可添加界 面活性劑0〜1 2重量%以下,俾更加提昇分散安定性。 所採用的界面活性劑可舉例如:烷基烯丙基磺酸鹽、烷基 硫酸酯鹽、聚環氧乙烷烷基醚醋酸鹽、二烷基磺基琥珀酸 鹽、聚環氧乙烷烷基硫酸酯鹽、聚環氧乙烷烷基磷酸酯鹽 等陽離子界面活性劑;或聚環氧乙烷烷基苯酚醚、聚環氧 乙烷烷基脂肪酸酯、聚環氧乙烷烷基醇醚、聚環氧乙烷烷 基山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚環氧乙烷烷基山梨糖醇脂肪酸 酯、高級脂肪酸甘油酯、聚環氧乙烷烷基胺、醇醯胺等非 離子界面活性劑。 再者,在本發明的燃料添加劑中,藉由添加1〜1 〇重量% 326\|悤檔 \91\91105550\TF928010(分割字案) 9 200305642 的鎂化合物、鐵化合物、鈣化合物等,便可防止或抑制各 種燃燒障礙。相關該等成分並無特別的限制,譬如鎂化合 物可為如硝酸鎂、醋酸鎂之類的水溶性鎂,且氫氧化鎂則 為粒徑1 0 // m以下,最好如同上述鋁化合物、氧化矽化合 物、鈦化合物、锆化合物,採用粒徑3〜2 0 0 n m的超微粒子 狀。再者,亦可添加甲基纖維素、羧甲基纖維素、膨潤土、 海泡石等有機性、無機性增黏劑,特別係當使用粒徑較大 的鎂化合物、鐵化合物、鈣化合物之情況時,可有效的防 止粗粒子沉澱。 再者,本發明之燃料添加劑中,藉由添加有將由經環烷 酸、異硬脂酸及C i 2〜C 2 2不飽和脂肪酸中之一種或二種施行 吸附處理,且其粒徑為5〜5 0 n m微粒子所構成的F e 0 · nFe2〇3(n係0以上數字)、Mg(0H)2、CaC〇3之其中一種或二種 以上,分散於油及/或水中所構成的組成物,以氧化物 (F e 2 0 3、M g 0、C a 0 )濃度計在0〜1 5重量%以下的話,便可防 止或抑制各種燃燒障礙。 上述該等經吸附表面處理過的微粒子中,特別係當混合 有鐵氧化物時,在爐内等處所形成的鍋垢便將黑色化,且 隨熱吸收的增加,便能藉此更加抑制氣體溫度上升,而此 鍋爐運轉得以更長期的維持穩定化。 再者,當將上述經吸附表面處理過的微粒子,分散於水 中之情況時,可採用將水溶性界面活性劑當作分散助劑使 用,該等的例子可舉例如:烷基苯基磺酸鈉、烷基硫酸鈉、 聚環氧乙烷烷基硫酸鈉、Ci2〜C22脂肪酸鈉等。 10 326聰檔\91\91105550\TF928010(分割字案) 200305642 以下,針對本發明之燃料添加劑的作用,舉水性二氧化 矽溶膠為例進行說明。 二氧化矽溶膠係溶膠高分子量的無水矽酸超微粒子,分 散於水中的膠體二氧化矽液。圖1所示係分散於液中之膠體 二氧化矽粒子的概念圖。 此膠體二氧化矽粒子係非晶質,幾近正球狀,且依非常 安定的狀態半用久性的分散於水中。若將此種膠體二氧化 矽粒子集中的添加於燃燒爐内的話,隨水分的蒸發,便形 成非常細微之球狀氧化矽粒子或球狀氧化矽粒子的聚集 體,聚集體亦將依球狀,使該等的其中一部分附著於水管 爐壁上,而形成具有球狀之密緻滑順性,且具有脫模性之 較薄皮膜,此外其餘的部分則附著於燃燒灰的黏著粒子表 面上,而降低灰之黏著性。 此情況下,在由球狀超微粒子所構成的氧化矽中,利用 添加微量的鹼金屬,便可使原本便屬高熔點且附著性較低 的氧化矽,有效率的附著於水管或水管爐壁上。其餘的部 分則有效率的附著被覆於燃燒灰的黏著粒子表面上,便可 降低飛散灰的黏著性。鹼金屬係利用微量點在於球狀氧化 矽粒子表面上、或球狀氧化矽粒子聚集體表面上,而提昇 附著性。但是,過量的鹼金屬,將使氧化矽粒子的黏著性 過強,亦將降低附著灰的熔點,因此最好以R 2 0濃度計在0. 1 〜1重量%。圖2所示係氧化矽粒子上,部分附著鹼金屬的概 念圖。 一次大量添加的球狀氧化碎粒子,將侵入附著灰細孔 11 326\|患檔\91\91105550\TF928010(分割字案) 200305642 中,便可使附著灰整體便為脆弱化。藉由進行脆弱化,與 球狀氧化矽之通稱「微型軸承效應」的滑順提昇作用,便 可使熔渣粉體化。 再者,該等氧化矽粒子係在1 2 0 0 °C溫度下,引起從非晶 質到結晶質的結晶化,此時利用混入於氧化矽粒子内部或 氧化矽粒子聚合體内部中的微量水分子或粒子,在其外側 所存在的氫氧基將急遽的氣體化等現象,而使球狀氧化矽 粒子或其聚合體膨脹且變多孔質,整體便變為容易被破壞。 藉由上述作用的單獨或者複合效應,便可利用吹灰器等 簡單的將熔渣從壁面、水管表面輕易的剝離脫落。 此氧化矽粒子的一次粒徑係如前述為粒徑 3〜2 0 0 nm的 超微粒子狀。有說明過若粒徑大於此範圍的話,便無法獲 得充分的結渣防止效果。因為在粒徑較大之諸如數V m的 石英粒子中,因為採用將結晶質予以粉碎而進行製造,因 此粒徑分布較大且形狀亦不規則。若將該等集中的添加於 燃燒爐内的話,雖粒徑較大且分布亦較廣,同時形狀亦不 規則,因此便將輕易的迅速完成水分的蒸發,氧化矽粒子 的形狀亦不致變化為球狀,僅形成氧化石夕粒子的聚合體。 為不致引發聚合體強度較弱者的膨脹,因此不形成多孔 質,僅發揮鍋垢稀釋效應程度的效應,將推測無法達成防 止結潰的效果。 再者,當採用本發明的燃料添加劑之時,可隨燃料連續 的添加。當屬於液體燃料的情況時,便可強制性的注入燃 料配管中,或依比例注入輔助槽中。此外,當屬於固體燃 料的情況時(特別係指添加於煤炭中的情況時),直接添加 於給炭機、或將添加於給炭機輸送帶上的煤炭,然後再利 12 326聰檔\91\91105550\TF928010(分割字案) 200305642 用煤炭粉碎機(研磨)進行粉碎、混練,俾使添加劑黏著於 煤炭微粒子表面上,然後在藉由燃燒,便可有效率的將添 加劑成分蒸著於熔潰表面上。 然後特別藉由對添加方法下工夫,便可依較少使用量發 揮更大的效果。所謂的「添加方法」係指燃料添加劑投入 時間相對於燃料中所含灰成分所引起燃燒時的飛散鍋垢 (灰成分)量,將燃料添加劑5〜50重量%,分1天1〜3次、30 分鐘〜2小時的短時間間歇性大量投入之步驟。藉由此添加 方法,便可大幅提昇結渣的防止效果。 換句話說,當將本發明的燃料添加劑與燃料共同連續添 加之方法的情況下,雖藉由上述作用,仍可將結渣形成多 孔質,並可降低其強度,但若未添加大量的燃料添加劑的 話,因為無法預估到可將強度降低至附著灰可輕易脫落的 程度,因此其使用量便將增多。 相對於此,當如前述採用間歇性大量添加的情況時,在 添加燃料添加劑之間,強度十分低的灰將層狀附著。在未 添加燃料添加劑之間,強度高的灰將層狀附著其上。因此, 假設形成某種程度厚度的附著灰,亦將隨灰本身重量或吹 灰器等,而從強度較低的層部分剝落,而且其上強度較高 的層部分亦將隨著一起脫落。在此方法中,因為僅短時間 集中的大量添加,因此總計使用量便將少於連續添加的情 況。所以,使方法可利用更少的使用量發揮更大的效果。 其次,藉由實施例說明本發明。惟本發明並不僅限於下 述實施例。 13 326\總檔\91\91105550\TF928010(分割字案) 200305642 實施例l (基礎試驗) ①供測試灰成分(熔渣) 將伯碳在微粉碳鍋爐中進行燃燒時所產生的熔渣,予以 微粉碎,並採用通過2 0 0筛網者。 ①-1伯碳之物性 固有 水 分 6.2% 灰成 分 4.2% 揮發 成 分 4 0.4% 固定 碳 4 9.2% -2熔 渣 (灰成分)組成 Si〇2 5 4.4% F e 2 0 3 11.3% AI2O 3 2 0.2% CaO 2.9% MgO 3.6% Na2〇 0.6% K2〇 1.9% S〇3 3.9% 其他 1.2% ②試驗方法 在經粉碎至2 0 0篩網以下的樣本灰中,分別將後述③的添 加劑組成物,依固形分計為5 %與1 0 %進行添加,然後經充分 混合攪拌而形成均勻組成。然後利用成型器成型為直徑 1 Omm、高度1 5mm的圓柱狀,之後再1 00 °C下進行24小時乾燥。 326聰檔\91\91105550\丁?928010(分割字案) 14 200305642 將所獲得的試料,利用高溫加熱顯微鏡,依2 0 °C / m i η的 比率進行昇溫,觀察測量軟化點、熔點、膨脹率,待測試 結束後,再測量壓潰強度。 ③供測試用添加劑 調配例1 粒徑1 0〜2 0 n m之二氧化碎溶膠 (以S i 0 2濃度計為4 0 % ) 調配例2 粒徑1 0〜2 0 n m之氧化銘溶膠 (以Α1·2〇3濃度計為20%) 調配例3 粒徑1 0〜2 0 n m之氧化矽溶膠與锆溶膠之混合液 (以S i 0 2濃度計為3 5 %、以Z r 0 2濃度計為1 0 °/〇) 調配例4 粒徑1 0〜2 0 n m之氧化碎溶膠 (以S i 0 2濃度計為4 0 %、N a 2 0濃度計為0 · 6 °/〇) 調配例5 在粒徑10〜20nm之氧化鋁溶膠中,溶解KOH 0. 12°/◦的水溶 液 (以A 1 2 0 3濃度計為2 0 %、K 2 0濃度計為0 · 1 0 % ) 調配例6 粒徑2 0〜5 0 n m之二氧化鈦超微粒子的燈油漿 (以T i 0 2濃度計為2 5 %、N a 2 0濃度計為0 . 5 % ) 調配例7 15 326聰檔\91\91105550\TF928010(分割字案) 200305642 在粒徑2 0〜6 0 n m之氧化矽溶膠與锆溶膠之混合液中,溶 解1號水玻璃0 . 3 %的溶液 (以S i 0 2濃度計為3 5 %、以Z r 0 2濃度計為1 0 %、N a 2 0濃度計 為 0 . 5 %、K 2 0 濃度計為 0 · 0 3 °/〇) 調配例8 在粒徑2 0〜4 0 n m之氧化矽溶膠、與經油酸的吸附處理過 之粒徑1 0〜1 5 n m的F e 0 2 · 0 3 ( η = 1 )、藉由水溶性界面活性劑 「十二烯基苯磺酸蘇打」之水分散液的混合液 (以S i 0 2濃度計為2 0 %、以F e 2 0 3濃度計為1 0 %、以N a 2 0濃度 計為0 · 2 % ) 調配例9 將使粒徑3〜1 5 n m的氧化$夕溶膠和1號水玻璃6 %和N a Ο Η 1 · 2 %溶解於水之水溶液和粒徑Ο · 1〜3 // m的針鐵礦(F e Ο Ο Η ) 粉末,以界面活性劑分散於重油之中而成之Ο / W型乳膠漿。 (Si〇2濃度計15%,FeooH濃度計1%(其中Fe〇3濃度計 0 . 9 %),N a 2 0濃度計2 %,界面活性劑[聚氧乙烯壬基苯基醚] 濃度計12%) 調配例1 0 將粒徑7 0〜2 0 0 n m的氧化矽溶膠和無水硝酸鎂1 0 %濃度計 溶解於水之水溶液。 (Si〇2濃度計50%,無水硝酸鎂濃度計1 0%(MgO濃度計 2. 7°/〇)) 調配例1 1 在粒徑5 0〜1 5 0 n m的氧化石夕溶膠和粒徑1 0〜3 0 n m的氧化紹 16 326聰檔\91\91105550\TF928010(分割字案) 200305642 溶膠、界面活性劑的溶膠混合物之中,將以環烷酸、油酸 吸附處理過之粒徑2 0〜5 0 n m的C a C 0 3以水溶性界面活性劑分 散於水之水混合液。 (Si〇2濃度計 30%,Al2〇3濃度計 5%,CaO濃度計 15%,Na2〇 濃度計1 %,界面活性劑[月桂基硫酸三乙醇胺]濃度計5 %) 比較例1 粒徑1〜5 // m之氧化石夕水漿 (以S i 0 2濃度計為4 0 % ) 比較例2 粒徑1〜5 μ m之氧化鋁水漿 (以AI2O3濃度計為30%) 比較例3 粒徑1〜5 // m之氫氧化鎮水衆 (以Mg(0H)2濃度計為40°/〇) 比較例4 粒徑1〜5 // m之氫氧化約水衆 (以Ca(0H)2濃度計為35%) 空白試驗 無添加 ④上述調配例1〜1 1與比較例1〜4以及空白試驗之添加 量、軟化點、熔點、膨脹率以及壓潰強度的試驗結果,如 表1所示。 ⑤試驗結果 17
326聰檔\91\91105550\TF928010(分割字案) 200305642 表1 ^測量項目 軟化點 (°C ) 熔點 (°C ) 氺1 ) 膨脹率 (%) 氺2) 壓潰強度 (kg) 調配例1 5°/〇 1240 1280 140 10.7 10% 1300 1330 185 3. 9 調配例2 5% 1250 1300 115 11.6 10% 1310 1350 149 4. 7 调配例3 5°/〇 1260 1320 133 11.0 10% 1330 1390 176 4.0 调配例4 5% 1240 1290 140 10.0 10% 1310 1330 187 3. 7 調配例5 5% 1250 1300 115 11.6 10% 1315 1360 150 4. 8 调配例6 5°/〇 1250 1320 113 12. 0 10% 1325 1370 148 4. 5 調配例7 5°/〇 1260 1325 130 10.7 10% 1335 1390 179 4. 0
326\總檔\91\91105550\TF928010(分割字案) 18 200305642 調配例8 5°/〇 1250 1310 125 11.0 10% 1300 1340 165 4.2 吞周配例9 5% 1235 1270 120 11.3 1 0°/〇 1290 1320 149 5.7 調配例1 0 5% 1270 1340 132 10.9 10% 1335 1400 168 4,5 调配例1 1 5% 1230 1265 114 12.0 10% 1280 1310 145 6. 5 比較例1 5°/〇 1230 1240 105 16.2 1 0°/〇 1240 1250 109 14. 2 比較例2 5°/〇 1240 1250 106 15.0 10% 1250 1260 111 14. 1 比較例3 5% 1200 1210 101 17.1 10% 1160 1170 102 17.8 比較例4 5% 1190 1200 103 16.9 10% 1160 1190 103 18.3 空白試驗 0°/〇 1210 1250 103 19.8 * 1 )熱膨脹率係表將開始昇溫前的容積設定為1 ο ο %時,在 1 0 0 0 °c加熱狀態下的容積。
* 2 )壓潰強度係將熔點測量後的試料,利用木屋示數位硬度 計(KHT-20型)進行測量。 326\總檔 \91\91105550\TF928010(分害 ij 字案) 19 200305642 ⑥觀察 1 .本發明之調配例1〜1 1在相較於比較例1〜4及空白試 驗之下,前者軟化點、熔點將明顯上升,特別係當高添加 量的情況時,將更明顯的突顯出。 2. 同樣的,膨脹率較大,且較優於比較例1〜4及空白試 驗。特別係調配例1〜1 1的高添加量者,膨脹率將為1 . 5〜 1 . 9倍,顯示出非常大的值。 3. 調配例1〜1 1在相較於比較例1〜4及空白試驗之下,前 者的壓潰強度顯示出非常小的值。 4. 灰成分的膨脹率較大,且壓潰強度較小者,乃為調配 例1〜1 1的灰,屬於多孔質而且表示較容易破壞。 實施例2 (利用實際裝置的試驗) ① 鍋爐規格
•型式:三菱重工(股)產製單筒型微粉碳鍋爐 •蒸發量:3 5 0 T/H •使用壓力:13·7ΜΡΑ •煤炭使用量:8 0 0嘲/天 •通風方式:平衡通風 •研磨(煤炭粉碎機):三台(輥研磨機) ② 實際裝置的概略圖 實驗中所採用的燃燒裝置,如圖3所示。 圖中,1係指煤炭庫;2係供炭器;3係研磨機(粉碎機); 4係搬送用送風機;5係藥品注入泵;6係添加劑槽;7係二 次過熱器;8係三次過熱器;9係一次過熱器;1 0係省熱器; 20 326聰檔\91\91105550\TF928010(分割字案) 200305642 1 1係火焰;1 2係空氣加熱器;1 3係E P (電集塵機);1 4係水 封口; 1 5係取灰用水槽。白箭頭係表排氣流動;黑箭頭係 指利用吹灰器等而掉落的灰。 ③試驗方法 ③-1概略 本實際裝置係專燒伯碳用鍋爐,因為確認到在空白試驗 中,約一個月從觀察孔觀察到在爐壁火焰下部區域形成巨 大的熔渣,因此將試驗期間設定為一個月。 ③-2供試驗劑 採用實施例1之調配例1與4及比較例1的添加劑。 ③-3供試驗劑注入位置 注入場所(a):在剛要研磨之前,添加於供炭機輸送帶煤 炭。(調配例1與4及比較例1 ) 注入場所(b ):從燃燒爐的窺視孔直接添加於爐内燃燒環 境中。(調配例1與4 ) ③-4添加劑之添加方法 添加方法(c ):相關調配例1與4的添加劑,係採一天二 次、各2小時,且煤炭中灰成分10%有效成分(Si 〇2)的間歇 性注入。 添加方法(d):相關調配例1的添加劑,係採一天一次、 30分鐘,且煤炭中灰成分50%有效成分(Si 〇2)的間歇性注 入 〇 添加方法(e ):相關調配例4的添加劑,係採一天三次、 各1小時,且煤炭中灰成分5 %有效成分(S i 0 2)的間歇性注 21
326聰檔\91\9110555(^^928010(分割字案) 200305642 入° 相關調配例4及比較例1的添加劑,係在注入場所(a)的碾 碎機前方的供炭機輸送帶上的煤炭上連續注入煤炭試料量 的 1/1000 。 ④試驗項目 ④-1供試驗料:從水封口下端的取灰槽所刮取的爐底熔
④-2試驗項目:重量、壓潰強度、表觀密度 ④ -3測量間隙:三天一次 ⑤ 試驗結果如表2所示。 ⑤爐底溶潰的重量變化(Ton/3天)
22 326\總檔\91\91105550\TF928010(分割字案) 200305642 【表2】 調配例1 調配例4 比較例1 空白試驗 注入場所 (a) (b) (a) (b) (a) (a) 添加方法 (c) (d) (c) (e) 連續注入 連續注入 1 9.9 10.0 10.0 9.9 10.0 10.1 9.1 2 10.5 10.4 10.3 10. 1 10. 1 10.3 8.8 3 10.6 10.3 10.4 10.3 9.5 9.7 10.2 4 9.9 10.1 10.0 10.2 9.4 9.5 7.5 5 10.1 9.9 10.2 10.4 9.0 8.9 8.0 6 10.3 10.0 10.3 10.0 8.6 8.6 9.6 7 9.7 10.1 9.9 10.0 8.9 8.5 6.9 8 9.9 10.0 9.8 9.9 8.5 7.6 7.8 9 10.2 10.1 10.2 10.2 8.3 7.4 9.7 10 10.0 10.3 10.2 10.2 8.1 6.7 7.4 平均 10.11 10.12 10.13 10.12 9. 04 8.73 8.50 326\|悤檔\91\91105550\TF928010(分割字案) 23 200305642 一般煤炭灰約1 ο %被當作熔渣而回收,在空白試驗之中重 量變化呈非恆定,從燃燒爐的窺視孔,即使以目測也可以 觀察得到,這可以推測是起因於水管和爐表面的熔渣則不 定期的重覆成長、脫落。另一方面,連續注入調配例4及比 較例1的添加劑之情形,係於第3次(第9天測定時)左右便開 始逐漸的下降。但是以(c)〜(e )的添加方法間歇性地大量 添加調配例1及4的添加劑之情形中,調配例1及4的添加劑 同樣地於一個月之間呈大致為一定值。 在調配例1及4之間歇性添加及比較例1中,於一個月期間 内,出現 13.8〜14.0Τοη〔[(10·11 〜10·13)_8·73]χ10=〕 的差,於目視觀察中,也是在比較例1及空白試驗的情形 中,在火爐水封口上部堆積有巨大的熔渣,在鍋爐停止運 轉後使溶渣剝離脫落,在測定其重量之際,在比較例1中為 約1 5Τοη,在空白試驗中為約1 7Τοη,與爐底熔渣的重量差 相符。 有關調配例4的添加劑,間歇性添加(c)、( e )和連續添加 (習知之添加方法)都是在一個月之期間内,出現1 0 . 8〜 1 0 . 9 Τ ο η之差,證明了間歇性添加比起習知之添加方法,更 具有優越的熔渣剝離脫落效果。 ⑤-2爐底熔渣之壓潰強度與表觀密度之測量結果,如表 3所示。 24 326\總檔\91\91105550\TF928010(分割字案) 200305642 【表3】 壓潰強度(F)及表觀比重(p ) 調配例1 調配例4 注入場所 (a) (b) (a) (b) 添加方法 (c) (d) (c) (e) F[Kg] P F[Kg] P F[Kg] P F[Kg] P 1 4.9 1.19 5.0 1.18 4.9 1.19 5.4 1.22 2 5.1 1.23 5.2 1.15 5.0 1.22 5.3 1.23 3 5.2 1.10 5.5 1.24 5.2 1.11 4.9 1.13 4 6.0 1.16 5.2 1.21 6.0 1.15 5.0 1.18 5 4.8 1.20 4.9 1.19 4.7 1.20 4.5 1.12 6 4.5 1.20 4.7 1.11 4.5 1.20 5.1 1.15 7 4.9 1.18 5.1 1.20 4.7 1.16 5.3 1.22 8 5.0 1.19 4.8 1.15 5.0 1.18 5.4 1.17 9 5.3 1.17 5.5 1.22 5.3 1.17 5.0 1.18 10 4.9 1.13 5.0 1.18 4.8 1.14 4.9 1.14 平均 5.06 1.18 5.09 1.18 5.01 1.17 5.08 1.17 調配例4 比較例1 空白試驗 注入場所 (a) (a) 添加方法 連續注入 連續注入 F[Kg] P F[Kg] P F[Kg] P 1 14.3 1.95 16.4 2.25 19.1 2.53 2 15.4 2.07 15.9 2.23 16.9 2.50 3 13.6 1.84 17.1 2.19 21.0 2. 97 4 14.0 1.93 16.6 2.21 18.0 2.38 5 15.1 2.10 15.4 2.30 17.7 2.49 6 13· 0 1.86 16.6 2.29 20.3 2.84 7 15.2 2.05 17.2 2.27 19.2 2.56 8 12.9 1.84 17.9 2.20 18.5 2.70 9 13.2 1.89 18.1 2.26 23.0 2.95 10 14.0 2.02 19.3 2.24 17.5 2.47 平均 14.07 1.96 17.05 2. 24 19.12 2.64 326\總檔 \91\91105550\TF928010(分割字案) 25 200305642 當利用平均值計算的話,得知調配例1與^ 在相較於空白試驗之下,前者的表觀比重為 在相較於比較例1之下,前者的表觀比重降伯 至於調配例4的添加劑,其中間歇性添加(c) 連續注入,前者的表觀比重降低了 4 0 %,本發 劑以及燃料燃燒方法,燃燒煤炭的空隙率增 化並較易遭破壞,利用吹灰器等便可輕易的 以上雖根據實施例說明本發明,惟本發明 述實施例,在無變更申請專利範圍所記載構 可進行各種實施。 (產業可利用性) 如以上所說明,本發明之燃料添加劑,在 別係以焚燒煤炭之鍋爐為代表的無機成分( 多之燃料的燃燒中,藉由將所產生熔渣的物 而可降低壓潰強度,特別當間歇性大量添加 添加劑的情況時,可利用較少使用量發揮出 而可輕易的將附著灰從爐壁表面或水管中剝 燃料中灰成分所引起的結渣障礙,甚至於防 蝕,同時可抑制產生未燃碳、S〇3、Ν〇χ。 【圖式簡單說明】 圖1為當將二氧化矽使用為燃料添加劑時, 膠體二氧化矽粒子概念圖。 圖2為當圖1之膠體二氧化矽粒子中,部分 的概念圖。 326\總檔\91\91105550\TF928010(分割字案) 26 的間歇性添加 55% 以及 56%, ,了 4 7 % 及 4 8 %, 、(e )在相較於 明的燃料添加 加,即多孔質 剝離脫落。 並不僅限於上 造的前提下, 各種燃料,特 i成分)含量較 性形成多孔性 本發明之燃料 更大的效果, 離脫落,防止 止南、低溫腐 分散於液中的 附著鹼金屬時 200305642 圖3為實施例2之燃燒試驗中所採用的燃燒裝置概念圖。 (元 件符 號 說 明 ) 1 煤 炭 庫 2 供 炭 器 3 研 磨 機 4 搬 送 用 送 風機 5 藥 品 注 入 泵 6 添 加 劑 槽 7 二 次 過 熱 器 8 三 次 過 熱 器 9 一 次 過 熱 器 10 省 熱 器 11 火 焰 12 空 氣 加 熱 器 13 EP 14 水 封 口 15 取 灰 用 水 槽
27 326聰檔 \91\91105550\TF928010(分割字案)
Claims (1)
- 200305642 拾、申請專利範圍: 1. 一種燃料之燃燒方法,係將結渣防止用燃料添加劑添 加於液體燃料油或固體燃料中進行燃燒,或直接添加於燃 燒環境中進行燃燒,該結渣防止用燃料添加劑,係將粒徑 3〜2 0 0 nm超微粒子狀的鋁化合物、氧化矽化合物、鈦化合 物、锆化合物中之一種或二種1 5〜5 0重量%,安定分散於 水及/或油中而所形成組成物所構成,其中,燃料添加劑投 入時間係相對於燃料中所含灰成分所引起燃燒時的飛散鍋 垢量(灰成分),將燃料添加劑5〜5 0重量%,分1天1〜3次、 3 0分鐘〜2小時的短時間間歇性大量投入並使之燃燒的步 驟。 2. 如申請專利範圍第1項之燃料之燃燒方法,其中,該 組成物係更含有在驗金屬(R = N a , K )化合物,以R 2 0濃度計 為0 · 0 1〜2重量%。 3. 如申請專利範圍第1或2項之燃料之燃燒方法,其中, 該is化合物、氧化碎化合物、鈦化合物、結化合物之至少 其中一種或二種15〜50重量%,驗金屬(R = Na,K)化合物以 R2〇濃度計在0 . 0 1〜2重量%,界面活性劑在0 . 0 1〜1 2重 量%,殘餘部分為水及/或油。 4. 如申請專利範圍第1項之燃料之燃燒方法,其中,該 組成物中更含有錢化合物、鐵化合物、妈化合物之其中一 種或二種,且在1〜10重量%範圍内。 5. 如申請專利範圍第2項之燃料之燃燒方法,其中該組 成物中更含有鎮化合物、鐵化合物、妈化合物之其中一種 28 326聰檔\91\91105550\TF928010(分割字案) 200305642 或二種,且在1〜10重量%範圍内。 6 ·如申請專利範圍第3項之燃料之燃燒方法,其中該組 成物中更含有鎂化合物、鐵化合物、鈣化合物之其中一種 或二種,且在1〜10重量%範圍内。 7. 如申請專利範圍第1項之燃料之燃燒方法,其中,該 結渣防止用燃料添加劑,係更含有:將由經環烷酸、異硬脂 酸及 C i 2〜C 2 2不飽和脂肪酸或飽和脂肪酸中之一種或二 種,施行吸附處理,且其粒徑為5〜5 0 n m微粒子所構成的 FeO· nFe2〇3(n 係 0 以上的數值);Mg(OH)2、CaC〇3 之其中 一種或二種,分散於油中所構成的組成物;及/或採用水溶 性界面活性劑分散於水中而所構成組成物;以氧化物 (Fe2〇3、MgO、CaO)濃度計在0〜15重量%。 8. 如申請專利範圍第2項之燃料之燃燒方法,其中,該 結渣防止用燃料添加劑,係更含有:將由經環烷酸、異硬脂 酸及 C 1 2〜C 2 2不飽和脂肪酸或飽和脂肪酸中之一種或二 種,施行吸附處理,且其粒徑為5〜5 0 n m微粒子所構成的 FeO· nFe2〇3(n 係 0 以上的數值);Mg(0H)2、CaC〇3 之其中 一種或二種,分散於油中所構成的組成物;及/或採用水溶 性界面活性劑分散於水中而所構成組成物;以氧化物 (Fe2〇3、MgO、CaO)濃度計在0〜15重量%。 9. 如申請專利範圍第3項之燃料之燃燒方法,其中,該 結渣防止用燃料添加劑,係更含有:將由經環烷酸、異硬脂 酸及 C i 2〜C 2 2不飽和脂肪酸或飽和脂肪酸中之一種或二 種,施行吸附處理,且其粒徑為5〜5 0 nm微粒子所構成的 29 326聰檔\91\91105550\TF928010(分割字案) 200305642 FeO· nFe2〇3(n 係 0 以上的數值);Mg(0H)2、CaC〇3 之其中 一種或二種,分散於油中所構成的組成物;及/或採用水溶 性界面活性劑分散於水中而所構成組成物;以氧化物 (Fe2〇3、MgO、CaO)濃度計在 0〜15 重量 °/〇。 30 326\總檔\91\91105550\TF928010(分割字案)
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