技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種添加劑及其應(yīng)用方法，具體涉及一種能夠有效抑制由準(zhǔn)東高鈉煤燃燒所引起的結(jié)渣沾污的添加劑及其應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
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煤炭在中國(guó)的能源消費(fèi)領(lǐng)域有著舉足輕重的作用，尤其是發(fā)電行業(yè)。目前中部或者東部的許多煤炭基地，經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)采和利用，煤炭資源已經(jīng)出現(xiàn)枯竭的趨勢(shì)。因此新疆準(zhǔn)東煤田的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樗膬?chǔ)量非常豐富(預(yù)測(cè)：3900億噸)，對(duì)我國(guó)的能源安全非常重要。雖然準(zhǔn)東煤是很好的動(dòng)力煤，具有灰分和硫含量低，揮發(fā)分含量高等優(yōu)點(diǎn)，但是在鍋爐燃燒利用過(guò)程中，出現(xiàn)了嚴(yán)重的積灰沾污問(wèn)題，影響鍋爐的經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行。
準(zhǔn)東煤是一種典型的高堿煤，它的積灰沾污問(wèn)題與其高堿金屬含量有密切聯(lián)系。煤中的堿金屬導(dǎo)致結(jié)渣沾污問(wèn)題主要從兩方面來(lái)考慮：1)在燃燒過(guò)程中，煤中的堿金屬容易揮發(fā)，并且隨煙氣流動(dòng)，當(dāng)遇到溫度較低的受熱面時(shí)，容易凝結(jié)在上面并且形成具有粘性的積灰初始層，從而導(dǎo)致積灰沾污問(wèn)題加劇，甚至出現(xiàn)受熱面腐蝕；2)殘留在灰中的堿金屬容易與其它元素反應(yīng)生成低熔點(diǎn)化合物，甚至發(fā)生共熔反應(yīng)，降低灰分的熔融溫度。因此，飛灰容易在高溫?zé)煔庵谐尸F(xiàn)熔融或半熔融狀態(tài)，使受熱面結(jié)渣。
為了解決準(zhǔn)東煤或者高堿煤在燃燒過(guò)程中的結(jié)渣沾污問(wèn)題，目前采用的技術(shù)手段主要有以下幾種：1)摻燒；2)燃料預(yù)處理；3)加入添加劑；4)優(yōu)化鍋爐主體結(jié)構(gòu)和5)改善運(yùn)行工況等。在添加劑方面，浙江大學(xué)(公開(kāi)號(hào)：cn104371790a)、天津大學(xué)和國(guó)電燃料有限公司(公開(kāi)號(hào)：cn104327903a)、華中科技大學(xué)(公開(kāi)號(hào)：cn105400569a)、上海理工大學(xué)(公開(kāi)號(hào)：cn105132075a)等單位分別發(fā)明了能有效抑制燃煤過(guò)程中堿金屬揮發(fā)的添加劑，此類(lèi)添加劑通過(guò)降低煙氣中堿金屬的含量，能夠有效緩解高堿煤結(jié)渣沾污問(wèn)題。另外，浙江百能科技有限公司和浙江大學(xué)，開(kāi)發(fā)了一種改善準(zhǔn)東煤燃燒及結(jié)焦特性的添加劑及應(yīng)用方法的專(zhuān)利(公開(kāi)號(hào)：cn104164270a)，該添加劑的作用原理是通過(guò)提高灰熔融溫度來(lái)改善準(zhǔn)東煤的結(jié)焦特性。然而，上述的添加劑所含的礦物種類(lèi)或成分均較多，同時(shí)粒徑較小，僅適合于煤粉爐內(nèi)使用，并且按一定比例配制使用時(shí)步驟相對(duì)繁瑣。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠有效抑制準(zhǔn)東煤結(jié)渣沾污的添加劑及其應(yīng)用方法，此種添加劑的成分相對(duì)簡(jiǎn)單，均由天然礦物組成，而且容易獲取，成本低廉，制備過(guò)程簡(jiǎn)單，對(duì)鍋爐設(shè)備的運(yùn)行和環(huán)境沒(méi)有任何副作用，安全可靠。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種添加劑，其由下列組分制成，組分含量以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示：高嶺土45％～75％，石英沙10～25％、菱鎂礦10～20％和沸石0～10％。
進(jìn)一步，所述的添加劑中，所有組分的粒徑在2mm以下，可呈寬篩分布。
進(jìn)一步，優(yōu)選組分含量以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示如下：高嶺土70-75％，石英沙10-15％、菱鎂礦10-20％和沸石5-10％。
本發(fā)明的添加劑的設(shè)計(jì)原理是：一方面，添加劑中的高嶺土能夠與煤燃燒過(guò)程中揮發(fā)的堿金屬進(jìn)行化學(xué)吸附反應(yīng)，從而達(dá)到降低氣相中堿金屬濃度的目的；另一方面，添加劑改變了灰成分，使其偏離灰分的低溫共熔區(qū)域，有效改善積灰和灰熔融特性。
本發(fā)明提供了所述添加劑在準(zhǔn)東煤燃燒中的應(yīng)用方法，具體為：將添加劑和準(zhǔn)東煤事先混合均勻，然后再進(jìn)行燃燒。
進(jìn)一步，準(zhǔn)東煤與添加劑的混合質(zhì)量比為：1:(4％～10％)。
進(jìn)一步，所述的燃燒在循環(huán)流化床鍋爐中進(jìn)行。由于燃燒在循環(huán)流化床鍋爐中進(jìn)行，添加劑的粒徑大小會(huì)直接影響其與高堿煤中堿金屬以及其它礦物成分之間的反應(yīng)。添加劑粒徑太小，在隨煙氣流經(jīng)分離器時(shí)無(wú)法被有效分離，并返回爐內(nèi)與煤顆粒反應(yīng)，反而降低了利用效率。因此，添加劑的粒徑需要與循環(huán)流化床內(nèi)燃燒的煤顆粒處于同一水平，才能夠在爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)多次循環(huán)，保證添加劑的利用效率。
本發(fā)明與已經(jīng)技術(shù)相比，有益效果在于：所述添加劑的成分相對(duì)簡(jiǎn)單，均由天然礦物組成，而且容易獲取，成本低廉，制備方法簡(jiǎn)單。在使用時(shí)，能夠通過(guò)化學(xué)吸附作用，有效地抑制堿金屬的揮發(fā)，灰中的固鈉率可以達(dá)到75％以上。另外也促使灰中的堿金屬形成高熔點(diǎn)化合物，改善熔融特性，最終達(dá)到有效緩解準(zhǔn)東煤積灰結(jié)渣沾污的目的。
具體實(shí)施方法
下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此：
本發(fā)明實(shí)施例中，添加劑所有組分的粒徑均小于2mm，并且呈寬篩分布。
實(shí)施例1
本實(shí)例實(shí)施的準(zhǔn)東煤添加劑的成分以及質(zhì)量百分比含量：高嶺土(50％)，石英沙(25％)，菱鎂礦(15％)和沸石(10％)；
實(shí)施例2
本實(shí)例實(shí)施的準(zhǔn)東煤添加劑的成分以及質(zhì)量百分比含量：高嶺土(55％)，石英沙(20％)，菱鎂礦(15％)和沸石(10％)；
實(shí)施例3
本實(shí)例實(shí)施的準(zhǔn)東煤添加劑的成分以及質(zhì)量百分比含量：高嶺土(60％)，石英沙(20％)，菱鎂礦(10％)和沸石(10％)；
實(shí)施例4
本實(shí)例實(shí)施的準(zhǔn)東煤添加劑的成分以及質(zhì)量百分比含量：高嶺土(65％)，石英沙(15％)，菱鎂礦(10％)和沸石(10％)；
實(shí)施例5
本實(shí)例實(shí)施的準(zhǔn)東煤添加劑的成分以及質(zhì)量百分比含量：高嶺土(65％)，石英沙(20％)，菱鎂礦(10％)和沸石(5％)；
實(shí)施例6
本實(shí)例實(shí)施的準(zhǔn)東煤添加劑的成分以及質(zhì)量百分比含量：高嶺土(70％)，石英沙(15％)，菱鎂礦(10％)和沸石(5％)；
實(shí)施例7
本實(shí)例實(shí)施的準(zhǔn)東煤添加劑的成分以及質(zhì)量百分比含量：高嶺土(70％)，石英沙(10％)，菱鎂礦(10％)和沸石(10％)；
實(shí)施例8
本實(shí)例實(shí)施的準(zhǔn)東煤添加劑的成分以及質(zhì)量百分比含量：高嶺土(75％)，石英沙(10％)，菱鎂礦(10％)和沸石(5％)；
實(shí)施例9
本實(shí)例實(shí)施的準(zhǔn)東煤添加劑的成分以及質(zhì)量百分比含量：高嶺土(75％)，石英沙(15％)，菱鎂礦(10％)和沸石(0％)；
表1不同工況下鈉捕集效率和軟化溫度提高之間的關(guān)系
表格1中給出了準(zhǔn)東煤與不同實(shí)例的添加劑按照1：7％的比例在循環(huán)流化床鍋爐中混燒后，對(duì)于堿金屬鈉釋放的抑制效果和對(duì)灰熔融溫度的影響。添加劑對(duì)鈉的捕集效率都是在燃燒溫度900℃下取得的，最高可以達(dá)到75.5％，使煙氣中的堿金屬濃度大大降低，從而緩解了由堿金屬凝結(jié)誘發(fā)的積灰沾污問(wèn)題。另外，添加劑的加入改變了準(zhǔn)東煤灰的成分，從而改善了灰熔融特性，軟化溫度最高能夠提高100℃左右，同樣有利于緩解結(jié)渣沾污問(wèn)題。