铬基除渣清灰剂组合物及其制备工艺 本发明涉及一种新型铬基除渣清灰剂组合物及其制备工艺,特别是用于火电站及大型粉煤燃烧锅炉的去除结渣与积灰。
我国现有的粉煤燃烧锅炉高温受热面的结渣、积灰是危害锅炉正常安全经济运行的主要影响因素之一,其锅炉结渣与积灰对锅炉的危害表现如下:
1.受热面上积灰时,由于灰的导热系数小,使受热面内工质吸热量减小,排烟温度升高,锅炉效率下降。
2.积灰严重形成堵灰时,会增加烟道阻力影响锅炉出力。
3.炉膛内结渣使炉膛出口烟气温度升高,导致过热温升高,加之结渣易造成热偏差又导致过热器超温爆管。
4.喷燃器出口结渣会影响煤粉气流的正常喷射,甚至烧坏喷燃器;冷灰斗结渣严重时,会使灰斗堵塞;炉膛上部大块结渣掉落时,会砸坏灰斗水冷壁管或造成锅炉熄火,甚至引起放炮。
鉴于上述粉煤燃烧锅炉的结渣与积灰对锅炉正常安全运行带来诸多的危害,因此,美国、英国、日本,澳大利亚等国从三十年代就开始研究除渣剂,例如1989年2月美国工程基金会第四届专业会议“结渣与沾污”文集中收集了各国有关报导,我国1992年第6期内部资料报导了崔玉琴、龚德生关于“电站锅炉除渣剂及应用的研究及电站锅炉除渣剂使用情况调研究报告”中记载的钾钠基几种除渣剂的化学组成配方为:名称LCZ型除渣剂 CH型除渣剂 KD型清灰剂YS燕松牌清灰剂 化学组成 NaCL Na2CO3 Zn Fe3O4 SiO2 Na2B4O710H2O KNO3 KNO3 S C SiO2 KNO3 SiO2 c(无定型碳)
对于上述四种除渣剂及清灰剂的使用调查表明其现有的技术的除渣效果不够明显,尤其是除渣剂中含有水溶性钾钠盐类,对锅炉炉管有较大的腐蚀作用。
本发明的目的在于提供一种对粉煤燃烧锅炉无腐蚀又能有效去除锅炉结渣与积灰的新型除渣剂组合物。
本发明的另一目的是提供该铬基除渣清灰剂组合物的制备工艺。
实现发明目的技术方案是这样解决的:铬基除渣清灰剂组合物基本含有下述组分及重量份数:
铬酸酐CrO3 4~15份
铬绿Cr2O3 3~8份
王铜2Cu(OH)2·CuCl2 6~12份
氯化铜CuCl2 8—18份
氧化镁MgO 2~6份
氧化钙CaO 10~18份
硝酸锌 Zn(ON3)2 2~8份
蛭 石 (mg,Fe+2)3(A1·S1)4O10〔OH〕2 8~25份
氢氧化铝 Al(OH)3 30~65份
三氧化二铝Al2O3 10~20份
色素碳 C 3~8份。
制备铬基除渣清灰剂组合物的配方优选重量配比范围是:
铬酸酐 6~10份
铬绿 5~7份
王铜 8~10份
氯化铜 10~14份
氧化镁 3~5份
氧化钙 13~15份
硝酸锌 4~6份
蛭石 12~20份
氢氧化铝 45~55份
三氧化二铝 13~17份
色素碳 5~6份。
本发明组物的最佳重量配比是:
铬酸酐 8份 铬绿6份
王铜 9份 氯化铜12份
氧化镁 4份 氧化钙14份
硝酸锌 5份 蛭石18份
氢氧化铝 50份 三氧化二铝15份
色素碳 5份。
将上述各化学组份制成本发明组合物的生产制备工艺是:
先将铬酸酐、铬绿、王铜、氯化铜、氧化镁、氧化钙、蛭石、氢氧化铝、三氯化二铝、色素碳按权利要求1地重量份数称重混合,再用磨机进行破碎过筛分级,其中100目细度的占70%,80目细度的占10%,50~40目细度的占20%,然后再将分级成份搅拌均匀合成,同时将2—8份的硝酸锌也粉碎过100目筛加到合成粉末中再充分搅拌均匀后,即可制成成品入库销售。
除渣清灰剂的加量为煤重的万分之二~万分之三,其外观为浅绿黄色粉末状,粒度直径80~100目占80%,含水份≤3%,堆比重为0.92~1.10g/cm3,其添加方法是用专用装置将除渣清灰剂加在输煤皮带或给煤刮板机上。
本发明与现有背景技术相比,用本发明的组合物投用量在万分之二~万分之三/吨煤之间时,对于易结焦煤在燃烧上稳定,卫燃带较干净,有甚微的挂焦,但在一定期限内可自动脱落,其焦体气孔发育,结晶态型明显,十分易碎,碎渣机在严重磨损情况下仍然安全正常工作。本发明在35~39T/H和100MW以上锅炉上使用,可使锅炉满负荷运转供汽,具有提高灰粘度和灰熔点,使结渣由玻璃态型渣向结晶态型渣转变的作用,飞灰可燃物从18%降至4%;或13.58%降至5.0%。排烟温度从180~190℃降至140~150℃。同时本发明组合物中由于不含挥发性钾盐和钠盐。因此,对锅炉高温受热面金属基本无腐蚀作用。除渣防焦性能远高于欧美除渣剂。对于节约能源降低飞灰可燃物有着显著的效果。也就是说使用本发明组合物每台锅炉可以节约煤炭资源7~14%如果按每小时耗煤40吨计算,每年需煤34万5千6百吨,节约煤14192~48384吨,每吨煤按400元计算,节约资金967.68万元~1935.36万元,若全国火电厂和化肥厂都使用本发明组合物、其经济效益收益是十分可观的。还有一个效果是电站可就近使用低钙高铁煤炭资源,例如河南义马煤矿,贵州等地的煤均属低钙高铁煤炭资源。本发明适应多种煤炭资源,是现有的电厂和化肥厂使用的理想除渣清灰剂。
下面结合实施例对本发明的内容作进一步说明:实施例1
按下述配比称取原料:
铬酸矸 CrO3 10公斤
铬绿 Cr2O3 7公斤
氧化镁 MgO 5公斤
氧化钙 CaO 14公斤
氢氧化铝 Al(OH)3 50公斤
三氧化二铝Al2O3 15公斤
色素碳 C 5公斤
氯化铜 CuCl2 12公斤
硝酸锌 Zn(ON3)2 5公斤
王铜 ZCu(OH)2CuCl2 9公斤
蛭石 (mg·Fe+2)3(A1·S1)4O10〔OH〕2 18公斤实施例2
按下述配比称取原料:
铬酸酐11公斤 铬绿6公斤 氧化镁4公斤
氧化钙15公斤 氢氧化铝48公斤 三氧化二铝16公斤
色素碳5公斤 氯化铜13公斤 硝酸锌5公斤
王铜9公斤 蛭石18公斤实施例3
按下述配比称取原料:
铬酸酐6公斤 铬绿8公斤 氧化镁6公斤
氧化钙20公斤 氢氧化铝45公斤 三氧化二铝16.5公斤
色素碳5公斤 氯化铜12公斤 硝酸锌4.5公斤
王铜9公斤 蛭石18公斤生产制备工艺如下:
先将铬酸矸、铬绿、氯化铜、王铜、氧化镁、氧化钙、蛭石、氢氧化铝、三氧化二铝、色素碳按实施例配比重量称取原料混合,再用磨机进行破碎,过筛分级,其中100目细度的占70%,80目细度的占10%,50~40目细度的占20%,然后再将分级粉末搅拌均匀合成,同时将硝酸锌也粉碎过100目筛加到合成粉末中再充分搅拌均匀后,即可制成成品后入库销售。
除渣清灰剂的加入量为燃煤重的万分之二。其添加方法是用专用装置将除渣清灰剂加在输煤皮带或给煤刮板机上。
本发明的重要特点是以提高煤灰熔点和灰粘度为目的,促进结渣结构由现有的玻璃态型结构向结晶态型渣结构转变,其结晶渣为的脆性渣,它呈多孔、松散状,使焦渣硬度降低,在一定期限焦渣还可自动脱落。
本发明的另一特点是以予防结渣为主,去除结渣为辅,它不含有对锅炉有腐蚀的化学元素,因此,对锅炉钢材无腐蚀作用。长期使用对锅炉的正常运行满负荷运转起到稳定作用。卫燃带基本无结渣清洁干净,炉膛内只有甚微的挂焦,且焦渣易碎。
本发明的再一特点是能充分利用低钙高铁煤种资源,电站可就近取材,不需要从外地运配种煤,可节约运输费用。
根据实施例所提供的各化学成份添加在粉煤中燃烧时,各主要成份的作用和机理作简述如下:
铬基除渣清灰剂产品,主要考虑到灰分(低熔占煤种)的熔点提高,解决粘度甚小的物质敷着予卫燃带上,造成玻璃态焦体而使热效率下降,变玻璃态型渣转变为结晶态型渣。该机理从以下方面入手完成转化全过程:
由于Cr、Mg、Cu、Fe粒子能迅速促进新生矿物(结晶态)群体的生成,使它们成为铬尖晶石,铁铝尖晶石族矿物的晶核粒子,这种晶核粒子吸收易结焦煤种高铁成份中的Fe+2、Fe+3粒子成为高温矿物族的同质类象、从而降低煤质中的铁含量,使灰熔点,灰粘度得到提高;
由氧化钙(CaO)成份来克服补充低钙高铁易结焦煤种钙的不足;
硝酸锌(Zn(ON3))是强氧化剂,用来使未充分燃烧成分二次燃烧,是节能的主要配料。另外还可使部份锌变成为闪锌矿。
由(Mg·Fe)3(A1·S1)4O10〔OH〕2成分在较高湿渣体中生成气孔,使焦渣体变为疏松状,强度大大减弱;
氢氧化铝、铝粉作为铬剂产品的基料,活性的铝粒子大部分参与各矿物群的同质类象;
C质为铬剂产品的染色质及锅炉过热管、烟道的光滑剂,起顺畅作用。
机理反映过程:当“铬剂”掺入煤粉后进入炉瞠燃烧,它们在450~900℃即分解为Cr、Cu、Fe、Zn正粒子,当遇到灰分中的Mn、Fe成分时,即如同质类象物质,生成大量的新生矿物群:铁尖晶石族及铬磁铁矿,闪锌矿等。这样使原来易结焦物质被破坏,新生高(灰)熔点矿物为主导,使原粘度可提高10—30倍;当蛭石被新成分所粘捕,它即在集合体中被分解挥发,造成致密的气孔构造而保留。
中心炉温在1600—1700℃、偏离中心区1500℃左右,冷水壁温度1200—1300℃时,新物质在450—900℃开始分解,1500℃±生成,在偏离离中心1300℃±趋势凝固。这样就使易结焦物质向变结晶态焦体转变,从而防止炉内卫燃带生成的流态焦体。造成了新渣态气孔发育,焦体呈球状体构造,膨胀疏松,以达到防止低灰熔点煤种结焦。