CN112358904A - 一种炉内除焦防腐药剂及其制备与使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种炉内除焦防腐药剂及其制备与使用方法，炉内除焦防腐药剂由硼酸、硫酸镁、硫酸铝、硅酸钠及水组成；所述炉内除焦防腐药剂的制备方法为取用配方中各组分范围内的用量进行混合搅拌，边混合搅拌边加入所需用量的水；所述炉内除焦防腐药剂的使用方法为锅炉运行中时，将制备好的除焦防腐药剂根据锅炉内部的燃烧情况进行喷洒。本发明的炉内除焦防腐药剂可有效清除炉膛内的结焦，对锅炉腐蚀程度低，降低了维护费用，延长了锅炉的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及烟气脱硝技术领域，尤其是一种炉内除焦防腐药剂及其制备与使用方法。
背景技术
燃料在燃烧后产生的灰粉，在高温下大多融化为液态或者呈软化状态，如果灰粉还保持软化状态碰到受热面时，由于受到冷却而粘结在受热面上，形成结焦。在锅炉内产生的结焦会使得燃料因得不到充分燃烧而容易造成燃料消耗增加、锅炉换热效率降低。在这种情况下，通常采用人工除焦和吹灰相结合的方式进行除焦，但这种方式对熔点低的燃料造成的结焦清除效果不佳。因此，现有的解决方法是定期在锅炉内添加一些化学药剂来解决锅炉内的结焦问题，原理上是化学药剂与锅炉内结焦的物质发生反应，通过化学反应和物理作用相结合的方式来清除燃料燃烧后在锅炉内产生的结焦。
除焦的化学药剂主要是分为固体粉末型和溶液型两大类。在发明专利CN201711469749.0中提到固体粉末型除焦剂主要成分为氯盐、金属氧化物、铬盐、稀土氧化物。但是，氯盐具有高挥发性的特点，在高温下以气态形式存在，容易对燃烧锅炉内部造成腐蚀，缩短锅炉使用寿命；稀土氧化物原料昂贵和匮乏，使用成本过大；在发明专利CN96118603.8中采用在铬氧化物和其他相关组分的药剂组合使用达到除焦的效果，但是铬盐具有强氧化作用，对人的皮肤和黏膜都有较强的毒性，铬为重金属，使用铬盐清除结焦块时产生的炉渣水会对环境造成重金属污染。另外，固体粉剂型添加剂的使用量较大，因此成本高；固体粉剂型的除焦剂加药时难保证投药均匀，需要使用特殊的加药装置；固体粉剂型的除焦剂加药时炉膛温度需要保持高温，才能达到除焦效果。
溶剂型除焦剂具有使用量少，成本较低，投药均匀等优点。但是，目前溶剂型除焦剂存在以下几个缺点：一是溶剂型除焦剂的功能单一，导致节能效果不明显；二是溶剂型除焦剂的有效成分配比不合理，造成除焦效果不明显；三是溶剂型除焦剂的原料不容易获取，导致购买渠道不广泛；四是溶剂型除焦剂的成分复杂。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种炉内除焦防腐药剂及其制备与使用方法，提高锅炉的燃烧效率，有效清除炉膛内的结焦，降低对锅炉的腐蚀程度，降低维护费用，延长锅炉的使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种炉内除焦防腐药剂，所述炉内除焦防腐药剂由硼酸、硫酸镁、硫酸铝、硅酸钠及水组成。
进一步的，所述硼酸的含量为1.55～1.57wt％，所述硫酸镁的含量为9.37～9.39wt％，所述硫酸铝的含量为3.74～3.76wt％，所述硅酸钠的含量为7.18～7.20wt％，余量为水。
进一步的，所述硼酸的含量为1.56wt％，所述硫酸镁的含量为9.38wt％，所述硫酸铝的含量为3.75wt％，所述硅酸钠的含量为7.19wt％，余量为水。
一种炉内除焦防腐药剂的制备方法，具体步骤为取用配方中各组分范围内的用量进行混合搅拌，边混合搅拌边加入所需用量的水。
进一步的，所述搅拌时间为20～50分钟，所述搅拌速度为400～500转/分。
一种炉内除焦防腐药剂的使用方法，所述炉内除焦防腐药剂的使用方法为锅炉运行中时，将制备好的除焦防腐药剂根据锅炉内部的燃烧情况进行喷洒。
进一步的，所述炉内除焦防腐药剂的使用方法为停炉后，将制备好的除焦防腐药剂通过锅炉观测口喷入炉膛。
进一步的，所述炉内除焦防腐药剂的添加量为燃料质量的0.00001至0.0001。
进一步的，所述炉内除焦防腐药剂的适用范围为垃圾焚烧炉、生物质燃烧锅炉和燃煤锅炉。
本发明一种炉内除焦防腐药剂及其制备与使用方法的有益效果为：
本发明的炉内除焦防腐药剂的配方成分简单，用量相对较少即可达到有效清除锅炉内产生的结焦块的作用，对锅炉的腐蚀程度小，还降低了燃烧锅炉的维护费用，并延长了锅炉的使用寿命；本发明的炉内除焦防腐药剂适用范围较为广泛，不仅可以应用于垃圾焚烧炉，还可适用于生物质燃烧锅炉和燃煤锅炉；本发明采用搅拌方式混合制备除焦防腐药剂，确保了各组分混合均匀，使本发明制备的除焦防腐药剂达到了最佳的使用效果。
本发明的炉内除焦防腐药剂使用方法简单，不仅可以在锅炉运行中使用，还可以在锅炉停止运行后使用。在锅炉运行的时候使用可以改善燃料的燃烧性能，从而改善结焦块的构造以及结焦块的气孔变化使得除焦更容易；在锅炉停运的时候使用可以将除焦防腐药剂喷洒在结焦部位，以达到最佳除焦效果。
具体实施方式
为了更加清楚阐述本发明的技术内容，在此结合具体实施例予以详细说明，显然，所列举的实施例只是本技术方案的优选实施方案，本领域的技术人员可以根据所公开的技术内容显而易见地得出的其他技术方案仍属于本发明的保护范围。
下面是具体的实施例：
本发明的炉内除焦防腐药剂的配方：由硼酸、硫酸镁、硫酸铝、硅酸钠及水组成，其中硼酸的含量为1.55～1.57wt％，硫酸镁的含量为9.37～9.39wt％，硫酸铝的含量为3.74～3.76wt％，硅酸钠的含量为7.18～7.20wt％，余量为水，优选的配方为硼酸1.56wt％，硫酸镁9.38wt％，硫酸铝3.75wt％，硅酸钠7.19wt％，加入78.12wt％的水。
本发明的炉内除焦防腐药剂的制备方法：按配方中称取各组分的含量，称取完毕后进行混合搅拌，同时，以400～500转/分的搅拌速度，边搅拌边加入所需要的水，搅拌时间为20～50分钟，等待充分溶解后，放置至室温后装入容器中待用。
使用方法：本发明炉内除焦防腐药剂的使用方法有两种，不仅可以在锅炉运行中使用，还可以在锅炉停止运行后使用。第一种使用方法，锅炉在运行的时候，将制备好的除焦防腐药剂放入喷洒装置中，根据锅炉内部的燃烧情况进行喷洒；第二种使用方法，锅炉停止运行后，将制备好的除焦防腐药剂放置喷洒装置中，通过锅炉观测口喷入炉膛，通过喷射位置可以依据锅炉内的结焦状况而定。
适用范围及用量：本发明的炉内除焦防腐药剂适用于垃圾焚烧炉、生物质锅炉、燃煤锅炉；也可以根据不同的燃料物质来改变炉内除焦防腐药剂的添加量，炉内除焦防腐药剂的添加量可以为燃料质量的0.00001至0.0001。
实施例1
按质量百分数称取硼酸1.56wt％，硫酸镁9.38wt％，硫酸铝3.75wt％，硅酸钠7.19wt％，再加入78.12wt％的水，在36℃的温度下以450转/分的速度搅拌40分钟，使得溶质充分溶解，放置至室温后，将制备好的炉内除焦防腐药剂取用1.0kg放入喷洒装置中，通过锅炉观测口对锅炉内部的结焦部位进行喷洒除焦防腐药剂。该实施例使用的锅炉为燃煤锅炉。
实施例2
按质量百分数称取硼酸1.55wt％，硫酸镁9.37wt％，硫酸铝3.76wt％，硅酸钠7.20wt％，再加入78.12wt％的水。实施例2与实施例1的制备方法、使用方法相同。该实施例使用的锅炉为垃圾焚烧炉，炉内除焦防腐药剂的取用量为1.1kg。
实施例3
按质量百分数称取硼酸1.57wt％，硫酸镁9.39wt％，硫酸铝3.74wt％，硅酸钠7.18wt％，再加入78.12wt％的水。实施例3与实施例1的制备方法、使用方法相同。该实施例使用的锅炉为生物质燃烧锅炉，炉内除焦防腐药剂的取用量为1.2kg。
实施例4
按质量百分数称取硼酸1.56wt％，硫酸镁9.38wt％，硫酸铝3.75wt％，硅酸钠7.19wt％，再加入78.12wt％的水。实施例5与实施例4的制备方法、使用方法、使用锅炉相同，炉内除焦防腐药剂的取用量为1.1kg。
实施例5
按质量百分数称取硼酸1.56wt％，硫酸镁9.38wt％，硫酸铝3.75wt％，硅酸钠7.19wt％，再加入78.12wt％的水。实施例6与实施例1的制备方法、使用方法、使用锅炉相同，炉内除焦防腐药剂的取用量为1.2kg。
对比例1
一种炉内除焦防腐药剂的配方，其成分和重量百分比为：硼酸1.72wt％，硫酸镁5.16wt％，硫酸铝3.61wt％，硅酸钠3.44wt％，水86.07wt％。对比1与实施例1的制备方法、使用方法、使用量相同。该对比例使用的锅炉为燃煤炉。
对比例2
一种炉内除焦防腐药剂的配方，其成分和重量百分比为：硼酸1.66wt％，硫酸镁6.64wt％，硫酸铝3.65wt％，硅酸钠4.98wt％，水83.07wt％。对比2与对比1的制备方法、使用方法、使用锅炉、使用量均相同。
对比例3
一种炉内除焦防腐药剂的配方，其成分和重量百分比为：硼酸1.61wt％，硫酸镁8.03wt％，硫酸铝3.69wt％，硅酸钠6.42wt％，水80.25wt％。对比3与对比1的制备方法、使用方法、使用锅炉、使用量均相同。
对比例4
一种炉内除焦防腐药剂的配方，其成分和重量百分比为：硼酸1.53wt％，硫酸镁10.69wt％，硫酸铝3.82wt％，硅酸钠7.63wt％，水76.33wt％。对比3与对比1的制备方法、使用方法、使用锅炉、使用量均相同。
对比例5
一种炉内除焦防腐药剂的配方，其成分和重量百分比为：硼酸1.48wt％，硫酸镁11.83wt％，硫酸铝3.85wt％，硅酸钠8.88wt％，水73.96wt％。对比5与对比1的制备方法、使用方法、使用锅炉、使用量均相同。
对比例6
采用发明CN03132103.8中的锅炉除焦剂的优选配方，其成分和重量百分比为：硼酸0.70wt％，硝酸钾4.7wt％，硝酸铜0.48wt％，硝酸镁1.43wt％，硝酸铝0.94wt％，水91.75wt％。对比6与实施例1的制备方法、使用方法、使用锅炉、使用量均相同。
为了验证本发明的优势，对上述实施例进行指标鉴定，实验过程及结果如下：
一、除焦效果与腐蚀程度检测
下表1为本发明炉内除焦防腐药剂对不同锅炉内部燃烧产生结焦的厚度和腐蚀程度的实验数据
表1
注表1：注入量指在本次实验中燃烧1吨燃料后需消耗本发明炉内除焦防腐药剂的质量。实施例1-3中本发明的除焦防腐药剂使用方法是停炉后将制备好的除焦防腐药剂放置喷洒装置中，通过锅炉观测口喷入炉膛。
通过实施案例1-3可以看出，本发明的除焦防腐药剂对不同的燃烧锅炉的除焦和防腐均有效果，表明本发明的除焦防腐药剂不仅可以应用于燃煤锅炉，还可以适用于垃圾焚烧炉、生物质燃烧炉。
二、燃烧性、结焦块数量和结焦块硬度检测
下表2不同锅炉使用本发明除焦防腐药剂后的燃烧性、结焦块数量和结焦块硬度检测的实验数据
表2
注表2：本次实验的使用方法是在锅炉运行中时，喷洒本发明的除焦防腐药剂得到的燃料燃烧性能、结焦块数量以及结焦块硬度的实验数据。
通过实施案例1-3的实验数据可以看出：使用本发明的除焦防腐药剂后不同燃料的燃烧性能得到了提高、燃烧时所产生的结焦块明显减少以及烧结块硬度较小，表明本发明的除焦防腐药剂在锅炉运行时使用可以改善燃料的燃烧性能，使燃料得到充分燃烧，从而减小结焦块的数量，减小结焦块的硬度。
三、结焦化程度、焦块的气孔变化以及锅炉内部腐蚀检测
通过X线回折分析器(XRD)和比表面积分析器(BET)检测除焦防腐药剂注入量对烧结块构造和锅炉腐蚀影响，包括结焦化程度、焦块的气孔变化和锅炉内部腐蚀情况。
下表3为本发明的除焦防腐药剂的注入量对烧结块结焦构造的结焦化程度和锅炉内部腐蚀程度的实验数据
表3
注表3：注入量指在本次实验中燃烧1吨燃料后需消耗本发明炉内除焦防腐药剂的质量。实施例4-5中除炉内除焦防腐药剂的注入量不同，其他参数均与实施例1相同。本次实验的使用方法是锅炉在运行的时候，将制备好的除焦防腐药剂放入喷洒装置中，根据锅炉内部的燃烧情况进行喷洒。
通过实施案例1与实施例4-5可以看出，本发明的除焦防腐药剂中各组分使用量相同注入量不同时会对锅炉内部的结焦块构造和气孔变化产生影响。通过实验结果对比可以看出使用本发明的除焦防腐药剂后，结焦化程度减小了47％，比表面积最大增加3.1倍，腐蚀厚度减小到0.08mm。从实验数据中可以得到以下结论：燃烧1吨燃料所消耗本发明的除焦防腐药剂1千克时锅炉内部的结焦块构造和气孔变化明显最明显，表明本发明的除焦防腐药剂使用较少用量时可达到最佳除焦效果。
四、对比实验
下述对比例1-5是实施例1的对比试验，区别在于配方中各成分的含量不同，其它与实施例1步骤参数等均相同。
下表4是对对比例1-5进行检测本发明的除焦防腐药剂中各组分使用量不同时会对锅炉内部的除焦和防腐效果产生的影响。
表4
注表4：本次实验的使用方法是停炉后将制备好的除焦防腐药剂放置喷洒装置中，通过锅炉观测口喷入炉膛。
通过实施案例1与对比例1-5可以看出，本发明的除焦防腐药剂中各组分使用量不同会对锅炉内部的除焦和防腐效果产生不同的影响。通过实验结果对比可以看出使用本发明的除焦防腐药剂后，结焦厚度只有20mm和腐蚀厚度0.08mm。从实验数据中可以得到以下结论：使用本发明的除焦防腐药剂后相较于对比例1-5的除焦和防腐效果更加明显。
下表5是对对比例1-5进行检测本发明的除焦防腐药剂中各组分使用量不同时会对燃料燃烧性能、结焦块数量以及结焦块硬度产生的影响。
表5
注表5：本次实验的使用方法是在锅炉运行中时，喷洒本发明的除焦防腐药剂得到的燃料燃烧性能、结焦块数量以及结焦块硬度的实验数据。
通过实施案例1与对比例1-5可以看出，本发明的除焦防腐药剂中各组分使用量不同会对燃料的燃烧性能、锅炉的结焦结块的程度以及结焦结块的硬度产生很大的影响。通过实验结果对比可以看出使用本发明的除焦防腐药剂后，燃料的燃烧性能提高了22.1％、燃烧所产生的结焦块减少了5.2％以及燃烧所产生的结焦块的硬度减小了20％。从实验数据中可以得到以下结论：使用本发明的除焦防腐药剂后燃料的燃烧性能、燃烧所产生的结焦块减少以及烧结块硬度较小的效果是最显著的。
下表6是现有技术的除焦剂和本发明的除焦防腐药剂对锅炉内部除焦和防腐效果的对比实验结果。
表6
注表6：本次实验的使用方法是停炉后将制备好的除焦防腐药剂放置喷洒装置中，通过锅炉观测口喷入炉膛。
通过对比实施案例1与对比例6的实验数据结果可以看出，使用本发明的除焦防腐药剂后相较于对比例6的除焦效果更加明显和对锅炉的防腐程度更小。
本发明的目的是提供一种炉内除焦防腐药剂及其制备与使用方法具有成分简单、成本低、原料低廉易得、使用方法简单、提高燃烧效率明显等优点，本发明提供一种炉内除焦防腐药剂及其制备与使用方法可以有效清除炉膛内的结焦，较小因结焦造成锅炉的腐蚀程度，降低维护费用，延长锅炉的使用寿命。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种炉内除焦防腐药剂，其特征在于，所述炉内除焦防腐药剂由硼酸、硫酸镁、硫酸铝、硅酸钠及水组成。
2.根据权利要求1所述的一种炉内除焦防腐药剂，其特征在于，所述硼酸的含量为1.55~1.57wt%，所述硫酸镁的含量为9.37~9.39wt%，所述硫酸铝的含量为3.74~3.76wt%，所述硅酸钠的含量为7.18~7.20wt%，余量为水。
3.根据权利要求2所述的一种炉内除焦防腐药剂，其特征在于，所述硼酸的含量为1.56wt%，所述硫酸镁的含量为9.38wt%，所述硫酸铝的含量为3.75wt%，所述硅酸钠的含量为7.19wt%，余量为水。
4.一种权利要求1至3任一项所述的炉内除焦防腐药剂的制备方法，其特征在于，具体步骤为取用配方中各组分范围内的用量进行混合搅拌，边混合搅拌边加入所需用量的水。
5.根据权利要求4所述的一种炉内除焦防腐药剂的制备方法，其特征在于，所述搅拌时间为20~50分钟，所述搅拌速度为400~500转/分。
6.一种权利要求1至5任一项所述的炉内除焦防腐药剂的使用方法，其特征在于，所述炉内除焦防腐药剂的使用方法为锅炉运行中时，将制备好的除焦防腐药剂根据锅炉内部的燃烧情况进行喷洒。
7.根据权利要求6所述的一种炉内除焦防腐药剂的使用方法，其特征在于，所述炉内除焦防腐药剂的使用方法为停炉后，将制备好的除焦防腐药剂通过锅炉观测口喷入炉膛。
8.根据权利要求6所述的一种炉内除焦防腐药剂的使用方法，其特征在于，所述炉内除焦防腐药剂的添加量为燃料质量的0.00001至0.0001。
9.根据权利要求6或7所述的一种炉内除焦防腐药剂的使用方法，其特征在于，所述炉内除焦防腐药剂的适用范围为垃圾焚烧炉、生物质燃烧锅炉和燃煤锅炉。
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