CN104327903A - 一种控制碱金属释放的燃煤添加剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制碱金属释放的燃煤添加剂及其制备方法，该添加剂由以下重量份的原料配比而成：高岭土：40–50份；硅线石：30–40份；铝矾土：5–10份；石英：15–30份，研磨混合而得。本发明燃煤添加剂的使用可以有效控制粉煤燃烧过程中碱金属化合物的释放，进而减少锅炉的积灰、结渣以及壁面腐蚀等问题，可以提高锅炉的传热效率，延长锅炉使用寿命，降低生产成本，提高经济效益。此外，气态碱金属化合物的减少也会降低亚微米颗粒的排放量，有助于缓减目前严峻的环境问题。该添加剂的配方简单，成分稳定，无毒无害，易于储存，各矿物质均来源广泛，便宜易得。

Description

一种控制碱金属释放的燃煤添加剂及其制备方法

技术领域

本发明属于煤炭清洁燃烧技术领域，更具体地涉及一种控制碱金属释放的燃煤添加剂及其制备方法。

背景技术

多煤、贫油、少气的能源结构特点决定了煤炭在未来的一段时间内仍是我国最主要的能源支撑。火电厂无疑是用煤大户，根据有关规定，电力等行业的动力用煤为低阶煤，在煤燃烧过程中，其中含有的大量的碱金属化合物会挥发出来。释放出来的碱金属蒸汽会沉积到锅炉对流管壁上，造成严重的积灰；碱金属化合物还会与其它成灰物质(如二氧化硅、氧化钙)形成低熔点的化合物或共晶体，粘结在锅炉换热面上，形成大面积的结渣。这会造成锅炉传热效率下降，局部高温爆管，导致计划外的停车检修，大大缩短了锅炉的使用寿命，增加了生产成本，降低了企业的经济效益。此外，在整体煤气化联合循环发电(IGCC)***或其他洁净煤发电技术中，高温烟气中的碱金属蒸汽会造成气轮机叶片的严重腐蚀，极大地影响了设备的利用效率。而且，碱金属化合物往往富集于较小的(亚微米级)颗粒物中，这些颗粒物不能被集灰***所捕集而被释放到大气环境中，造成严重的环境污染(如雾霾)，对人的身心健康构成巨大的威胁。因此，实现粉煤燃烧过程中对碱金属化合物释放的控制是一个亟待解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种控制碱金属释放的燃煤添加剂及其制备方法，克服现有技术中燃用高碱金属含量煤过程中碱金属的释放造成的锅炉严重积灰、结渣、换热面腐蚀以及环境污染等问题。

本发明的技术方案是：一种控制碱金属释放的燃煤添加剂，该添加剂由以下重量份的原料配比而成：

优选的，该添加剂由以下重量份的原料配比而成：高岭土50份，硅线石30份，铝矾土5份，石英15份。

一种控制碱金属释放的燃煤添加剂的制备方法，首先，取高岭土40-50份，硅线石30-40份，铝矾土5-10份，石英15-30份；其次，将这些原料分别投入磨粉机中粉碎，并研磨至过300目筛；最后，将研磨后的粉末混合加入搅拌机中搅拌均匀，得到控制碱金属释放的燃煤添加剂。

本发明控制碱金属释放的燃煤添加剂的作用机理为：在煤燃烧过程中，煤中的碱金属化合物的存在形态大致有两种：一种是以水合离子形式和有机形式存在于煤中的碱金属，在燃烧过程中会挥发释放出来，以气态的形式存在于高温烟气中，这部分碱金属化合物对锅炉的结渣、积灰以及换热面的腐蚀有很大影响；另一部分碱金属是以硅铝酸盐的形式存在于煤基质中，这部分碱金属不会释放出来，以固体的形式进入灰渣中而排出炉外，因而对锅炉的危害较小。本发明燃煤添加剂的主要成分为含有铝、硅氧化物的矿物质，在燃烧过程中不同矿物质的合理配比有助于其以化学方式吸附碱金属蒸汽生成高熔点的碱金属的铝硅酸盐，使碱金属化合物进入灰渣中随之排出炉外。这样，燃烧过程中碱金属的排放量就得到了有效的控制，降低了气态碱金属化合物的含量，进而减少了积灰与结渣问题，而且也减少了细小颗粒的排放。

本发明的有益效果是：本发明燃煤添加剂的使用可以有效控制粉煤燃烧过程中碱金属化合物的释放，进而减少锅炉的积灰、结渣以及壁面腐蚀等问题，可以提高锅炉的传热效率，延长锅炉使用寿命，降低生产成本，提高经济效益。此外，气态碱金属化合物的减少也会降低亚微米颗粒的排放量，有助于缓减目前严峻的环境问题。该添加剂的配方简单，成分稳定，无毒无害，易于储存，各矿物质均来源广泛，便宜易得。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

实施例1：本实施例的控制碱金属释放燃煤添加剂由如下重量份的原料配比组成：高岭土45份，硅线石30份，铝矾土10份，石英15份。

本实施例添加剂的制备方法为：将高岭土、硅线石、铝矾土、石英这些原料分别投入磨粉机中粉碎，并研磨至过300目筛，然后将研磨后的粉末混合加入搅拌机中搅拌均匀，得到控制碱金属释放的燃煤添加剂。

实施例2：本实施例的控制碱金属释放燃煤添加剂由如下重量份的原料配比组成：高岭土45份，硅线石35份，铝矾土5份，石英15份。

本实施例添加剂的制备方法与实施例1相同。

实施例3：本实施例的控制碱金属释放燃煤添加剂由如下重量份的原料配比组成：高岭土50份，硅线石30份，铝矾土5份，石英15份。

本实施例添加剂的制备方法与实施例1相同。

实施例4：本实施例的控制碱金属释放燃煤添加剂由如下重量份的原料配比组成：高岭土40份，硅线石35份，铝矾土5份，石英20份。

本实施例添加剂的制备方法与实施例1相同。

实施例5：本实施例的控制碱金属释放燃煤添加剂由如下重量份的原料配比组成：高岭土50份，硅线石40份，铝矾土10份，石英30份。

本实施例添加剂的制备方法与实施例1相同。

本发明控制碱金属释放的燃煤添加剂的使用方法为：将添加剂预先与煤粉混合均匀后加入炉膛内燃烧或者将添加剂按一定的比例喷入煤粉炉中。本发明控制碱金属释放的燃煤添加剂的添加量需根据煤中灰含量以及灰中的碱金属含量来确定。

以上5个实施例针对新疆哈密煤燃烧时的碱金属移除效率为：

工况	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						碱金属移除效率(％)	70.32	71.24	73.59	68.77	72.64

由表格可以看出，本发明燃煤添加剂可以有效控制粉煤燃烧时碱金属的释放，碱金属的移除效率可以达到70％，这样就极大地减少了由碱蒸汽引起的积灰、结渣以及换热面腐蚀问题，提高设备的利用效率，延长锅炉寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不是对本发明做任何限制，凡是根据本发明的实质做任何简单的修改、等同替换或是改进，均仍属于本发明所保护的范围之内。

Claims (3)

1.一种控制碱金属释放的燃煤添加剂，其特征在于，该添加剂由以下重量份的原料配比而成： 

高岭土：40–50份 

硅线石：30–40份 

铝矾土：5–10份 

石英：15–30份。 

2.根据权利要求1所述控制碱金属释放的燃煤添加剂，其特征在于：该添加剂由以下重量份的原料配比而成：高岭土50份，硅线石30份，铝矾土5份，石英15份。 

3.一种控制碱金属释放的燃煤添加剂的制备方法，其特征在于：首先，按权利要求1的原料配比分别取高岭土、硅线石、铝矾土、石英；其次，将这些原料分别投入磨粉机中粉碎，并研磨至过300目筛；最后，将研磨后的粉末混合加入搅拌机中搅拌均匀，得到控制碱金属释放的燃煤添加剂。