鍋爐鉻基除焦清灰節(jié)煤劑組合物及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于發(fā)電、熱電、石油、化工和冶金等行業(yè)燃煤鍋爐使用的燃煤添加劑；具體地說是一種鍋爐鉻基除焦清灰節(jié)煤劑組合物，本發(fā)明還涉及鍋爐鉻基除焦清灰節(jié)煤劑組合物的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是一個用煤大國，也是煤炭資源較豐富的國家，但是煤種含硫量高，發(fā)熱量低，灰分比例大，劣質(zhì)煤的比例相當(dāng)大。目前鏈條爐爐渣再次作燃料使用的情況比較普遍，含碳量高的爐渣給環(huán)境造成了巨大污染。而鍋爐運(yùn)行過程中的結(jié)焦、積灰是困擾我國鍋爐行業(yè)的一大難題，也是世界性的問題，但國外在解決結(jié)渣、結(jié)焦和積灰問題上投入大量財力解決煤的脫硫、固硫問題，采取精選煤進(jìn)入鍋爐，煤質(zhì)優(yōu)化?，F(xiàn)役鍋爐，即便是按最新結(jié)焦理論設(shè)計的新的發(fā)電機(jī)組，在使用過程中也會出現(xiàn)結(jié)焦問題，其主要原因有三:一是出于經(jīng)濟(jì)上的考慮而在鍋爐上增加了燃用比設(shè)計煤質(zhì)差得多的燃料；二是由于生產(chǎn)裝置需要，設(shè)備一直在超負(fù)荷下運(yùn)行；三是因?yàn)槊旱奶匦圆环€(wěn)定，致使?fàn)t內(nèi)結(jié)焦問題難于避免。
[0003]為了解決鍋爐燃煤高灰份，低熔點(diǎn)，高硫份煤進(jìn)入工業(yè)鍋爐，爐膛結(jié)焦等技術(shù)難題，曾經(jīng)出現(xiàn)了分層燃燒技術(shù)，就是將顆粒大小不同的煤分層次加入爐膛，以利于燃燒。有些廠家先后采用過此技術(shù)，可以減少煙氣中的飛灰量、提高鍋爐的熱效率，但需對鍋爐輔助系統(tǒng)進(jìn)行改造，不僅投資大，也不能解決結(jié)焦問題，最近也出現(xiàn)了聲波清潔器方法來處理結(jié)焦問題，但效果也不理想。而燃煤鍋爐高溫受熱面的結(jié)焦、積灰是危害鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要因素之一，輕則使鍋爐排煙溫度升高，熱效率下降，煙道阻力上升或過熱器超溫、爆管；重則限制鍋爐帶負(fù)荷能力，甚至造成停爐除焦事故。為了減緩或防止鍋爐結(jié)焦，除了在工程設(shè)計期間根據(jù)煤種的結(jié)焦燃燒特性合理的選擇爐型、設(shè)計參數(shù)和燃燒系統(tǒng)外，在運(yùn)行中加強(qiáng)燃燒調(diào)整及定期吹灰，使用除焦劑均是減緩鍋爐結(jié)焦的有效手段。為清除爐內(nèi)結(jié)焦，采用吹灰器等專用設(shè)備正常定期吹灰，可以使受熱面上松散性沉積的灰垢得到清除，然而燃料的結(jié)焦具有物理與化學(xué)兩方面作用，形成的焦渣垢強(qiáng)度高，并具有無限生長的特性，采用機(jī)械方法難以清除。
[0004]近幾年在河北、遼寧、陜西等地區(qū)，開發(fā)出了與本發(fā)明同類的產(chǎn)品，在燃煤鍋爐中試用，有的雖有作用，但效果不明顯，有的加入爐膛后形成玻璃體，不但清除不了結(jié)焦，反而使焦結(jié)得更牢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種燃燒煤粉鍋爐使用的鍋爐鉻基除焦清灰節(jié)煤劑組合物；本發(fā)明的另一個目的在于提供鍋爐鉻基除焦清灰節(jié)煤劑組合物的制備方法。該節(jié)煤劑組合物對鍋爐無腐蝕，能快速有效去除鍋爐內(nèi)的結(jié)渣、結(jié)焦和積灰，節(jié)煤降耗，有效改善鍋爐燃燒環(huán)境，特別適用于低揮發(fā)分、高灰分、中低發(fā)熱值煤種的燃燒環(huán)境。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下:一種鍋爐鉻基除焦清灰節(jié)煤劑組合物，由下述重量份數(shù)的原料制成:三氧化二鉻60?75份，硫酸銅10?16份，氧化鈰7?12份，鉬酸鋇10?15份，二氧化錳6?12份，高錳酸鉀12?17份，氯酸鉀5?11份，氧化鋅15?22份，硫酸鈷8?13份，碳酸鉀22?30份，活性凹凸棒白土 30?40份，滲透劑JFC 0.1?
0.3 份。
[0007]將上述重量份數(shù)的原料制備成鍋爐鉻基除焦清灰節(jié)煤劑組合物的方法包括下述步驟:
1、將上述重量份數(shù)的三氧化二鉻、硫酸銅、氧化鈰和鉬酸鋇混合均勻，用研磨機(jī)破碎過80目篩，制得第一粉末；
2、將上述重量份數(shù)的活性凹凸棒白土粉碎過20目篩，加入到第一粉末，混合攪拌30分鐘至均勻，制得第二粉末；
3、將上述重量份數(shù)的二氧化錳、高錳酸鉀、氯酸鉀、氧化鋅、硫酸鈷、碳酸鉀和滲透劑JFC混合均勻，粉碎過40目篩，制得第三粉末；
4、將制得的第二粉末和第三粉末混合，攪拌均勻制得鍋爐鉻基除焦清灰節(jié)煤劑組合物。
[0008]本發(fā)明鍋爐鉻基除焦清灰節(jié)煤劑組合物，其外觀為淺綠黃色粉末狀，粒度直徑20?80目，水分< 6%，堆積密度為1.05?1.17g/cm3。使用時，添加量為鍋爐用原煤量的萬分之三左右，添加方法是用加料機(jī)將本發(fā)明產(chǎn)品均勻添加在輸煤皮帶或給煤刮板機(jī)內(nèi)。
[0009]本發(fā)明從結(jié)焦機(jī)理來對癥下藥，以提高煤灰熔點(diǎn)，煤灰粘度為目的，含有滿足促進(jìn)焦渣型由玻璃態(tài)向結(jié)晶態(tài)焦渣型轉(zhuǎn)變的鉻等物質(zhì)，使鉻離子和其它活潑性金屬離子與灰成分中的硅酸鹽結(jié)合，不斷地將鉻離子和其他活潑性金屬離子以類質(zhì)同象加入(灰分中的高鐵成分)形成高溫礦物群絡(luò)。它的熔溶溫度在1380?1440°C之間，當(dāng)新生物的高溫物質(zhì)飛至爐膛管壁，它們已經(jīng)凝固或半凝固狀態(tài)，所以不會再結(jié)成玻璃態(tài)的焦渣體。解決了國內(nèi)、外現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品適用性小的問題，通過各成分的綜合作用，達(dá)到對各種燃煤灰熔點(diǎn)、灰粘度、結(jié)焦類型、疏松度均有明顯提高之功效，保證煤粉固態(tài)排渣鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行長效周期。本發(fā)明產(chǎn)品在爐內(nèi)特定燃燒環(huán)境中，鉻和其他活潑性金屬物質(zhì)的不斷添加，由于高溫化學(xué)裂變催化的作用，生成巨大的熱能，致使燃煤量減少，明顯提高煤汽比，節(jié)煤率顯著，開拓了運(yùn)用高溫化學(xué)機(jī)制原理節(jié)能降耗的新領(lǐng)域。
[0010]本發(fā)明所用原料的組份主要作用和機(jī)理如下所述:
1、三氧化二鉻(Cr2O3):本發(fā)明組合物中添加的Cr2O3的鉻離子在鍋爐爐膛中在CuSO JCe02/BaMo04復(fù)合催化劑的作用下，不斷與煤灰成分中的硅酸鹽、鋁硅酸鹽、硫酸鐵鹽相互作用，在Cr3+晶核誘導(dǎo)下生成高溫礦物鉻系尖晶石群絡(luò)，使焦渣由玻璃態(tài)的焦渣體變?yōu)榻Y(jié)晶形態(tài)焦渣體，能快速高效的除去鍋爐中的焦渣。三價鉻離子可完全替代有毒有害的六價鉻離子，氧化鉻(CrO3)的六價鉻離子對皮膚及呼吸器官有毒有害和損傷。而三氧化二鉻及其水合物可以考慮是無毒的(參考《鉻化物生產(chǎn)與應(yīng)用》的第三十九章鉻鹽生產(chǎn)中的安全技術(shù)及勞動保護(hù)，P334頁)。經(jīng)過工業(yè)試驗(yàn)和不斷研宄，三氧化二鉻完全能取得比鉻酸酐更好的除焦渣和清灰效果。
[0011]2、硫酸銅、氧化鈰、鉬酸鋇:硫酸銅、氧化鈰和鉬酸鋇在本發(fā)明中作為復(fù)合催化劑，它們的加入可以增加燃煤的活性，強(qiáng)化燃煤的燃燒，起到強(qiáng)烈的助燃、增能、脫硫和節(jié)煤的作用。加入復(fù)合催化劑后，使碳的晶格發(fā)生扭曲變化，碳-金屬絡(luò)合物容易從晶格中脫離出來，碳的活性就提高了。燃煤傳統(tǒng)的燃燒方式是通過煤表面與氧氣接觸，遇火燃燒。這種低效的燃燒方式，除導(dǎo)致游離炭的流失外，還使部分煤核中的可燃部分被浪費(fèi)。稀土元素氧化鈰即是催化劑，也可提高催化劑的活性，所添加的過渡金屬氧化物能在氧化鈰催化劑的環(huán)境中，顯著提高脫硫反應(yīng)中的協(xié)同效應(yīng)，并在反應(yīng)物表面形成低能量的表面自由基，對硫化物和氮氧化物具有很高的選擇性，能有效地抑制S02、NOx, CO等污染物的生成。
[0012]3、二氧化錳、高錳酸鉀、氯酸鉀、氧化鋅:高錳酸鉀、氯酸鉀、氧化鋅在本發(fā)明中作為氧化劑，高錳酸鉀、氯酸鉀為主氧化劑。高錳酸鉀可在200°C?240°C溫區(qū)分解反應(yīng)出氧氣；氯酸鉀可在300°C?350°C溫區(qū)分解放出氧氣；二氧化錳和氧化鋅可在400°C以上溫區(qū)分解反應(yīng)出氧氣。氧化劑可在鍋爐燃燒過程的不同溫區(qū)持續(xù)分解反應(yīng)出氧氣，極大地改變煤燃燒時局部缺氧的狀況，繼而起到提高煤的燃燒效率，減小灰渣含碳量的作用，降低空氣污染和能源浪費(fèi)。二氧化錳和氧化鋅在加熱時可分解釋放出氧氣，并還具有緩蝕作用，在煤燃燒過程中對鍋爐有防腐、去煙和降塵作用，利于環(huán)保。
[0013]4、硫酸鈷:硫酸鈷既是一種輔助性催化劑也是一種靜電劑，它在鍋爐燃燒的環(huán)境中提供活潑的鈷離子，能提高燃煤的脫硫活性和燃燒活性，使燃煤中碳的晶格發(fā)生扭曲變化，碳-金屬絡(luò)合物容易從晶格中脫離出來，熱分解釋放出的活性氧加快火焰?zhèn)鞑ニ俣?，進(jìn)而提高了燃煤的燃燒效率；對金屬材料具有很好的緩蝕保護(hù)性，能有效地防止鍋爐的腐蝕，并對302有催化氧化作用，能夠促進(jìn)中間產(chǎn)物的生成速率，從而加大脫硫效率。
[0014]5、碳酸鉀:碳酸鉀在本發(fā)明中作為膨松劑，它在加熱后會產(chǎn)生微爆，具有很好的助燃效果，使本