锅炉铬基除焦清灰节煤剂组合物及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适用于发电、热电、石油、化工和冶金等行业燃煤锅炉使用的燃煤添加剂；具体地说是一种锅炉铬基除焦清灰节煤剂组合物，本发明还涉及锅炉铬基除焦清灰节煤剂组合物的制备方法。
【背景技术】
[0002]我国是一个用煤大国，也是煤炭资源较丰富的国家，但是煤种含硫量高，发热量低，灰分比例大，劣质煤的比例相当大。目前链条炉炉渣再次作燃料使用的情况比较普遍，含碳量高的炉渣给环境造成了巨大污染。而锅炉运行过程中的结焦、积灰是困扰我国锅炉行业的一大难题，也是世界性的问题，但国外在解决结渣、结焦和积灰问题上投入大量财力解决煤的脱硫、固硫问题，采取精选煤进入锅炉，煤质优化。现役锅炉，即便是按最新结焦理论设计的新的发电机组，在使用过程中也会出现结焦问题，其主要原因有三:一是出于经济上的考虑而在锅炉上增加了燃用比设计煤质差得多的燃料；二是由于生产装置需要，设备一直在超负荷下运行；三是因为煤的特性不稳定，致使炉内结焦问题难于避免。
[0003]为了解决锅炉燃煤高灰份，低熔点，高硫份煤进入工业锅炉，炉膛结焦等技术难题，曾经出现了分层燃烧技术，就是将颗粒大小不同的煤分层次加入炉膛，以利于燃烧。有些厂家先后采用过此技术，可以减少烟气中的飞灰量、提高锅炉的热效率，但需对锅炉辅助系统进行改造，不仅投资大，也不能解决结焦问题，最近也出现了声波清洁器方法来处理结焦问题，但效果也不理想。而燃煤锅炉高温受热面的结焦、积灰是危害锅炉安全经济运行的主要因素之一，轻则使锅炉排烟温度升高，热效率下降，烟道阻力上升或过热器超温、爆管；重则限制锅炉带负荷能力，甚至造成停炉除焦事故。为了减缓或防止锅炉结焦，除了在工程设计期间根据煤种的结焦燃烧特性合理的选择炉型、设计参数和燃烧系统外，在运行中加强燃烧调整及定期吹灰，使用除焦剂均是减缓锅炉结焦的有效手段。为清除炉内结焦，采用吹灰器等专用设备正常定期吹灰，可以使受热面上松散性沉积的灰垢得到清除，然而燃料的结焦具有物理与化学两方面作用，形成的焦渣垢强度高，并具有无限生长的特性，采用机械方法难以清除。
[0004]近几年在河北、辽宁、陕西等地区，开发出了与本发明同类的产品，在燃煤锅炉中试用，有的虽有作用，但效果不明显，有的加入炉膛后形成玻璃体，不但清除不了结焦，反而使焦结得更牢。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种燃烧煤粉锅炉使用的锅炉铬基除焦清灰节煤剂组合物；本发明的另一个目的在于提供锅炉铬基除焦清灰节煤剂组合物的制备方法。该节煤剂组合物对锅炉无腐蚀，能快速有效去除锅炉内的结渣、结焦和积灰，节煤降耗，有效改善锅炉燃烧环境，特别适用于低挥发分、高灰分、中低发热值煤种的燃烧环境。
[0006]实现本发明目的的技术方案如下:一种锅炉铬基除焦清灰节煤剂组合物，由下述重量份数的原料制成:三氧化二铬60?75份，硫酸铜10?16份，氧化铈7?12份，钼酸钡10?15份，二氧化锰6?12份，高锰酸钾12?17份，氯酸钾5?11份，氧化锌15?22份，硫酸钴8?13份，碳酸钾22?30份，活性凹凸棒白土 30?40份，渗透剂JFC 0.1?
0.3 份。
[0007]将上述重量份数的原料制备成锅炉铬基除焦清灰节煤剂组合物的方法包括下述步骤:
1、将上述重量份数的三氧化二铬、硫酸铜、氧化铈和钼酸钡混合均匀，用研磨机破碎过80目筛，制得第一粉末；
2、将上述重量份数的活性凹凸棒白土粉碎过20目筛，加入到第一粉末，混合搅拌30分钟至均匀，制得第二粉末；
3、将上述重量份数的二氧化锰、高锰酸钾、氯酸钾、氧化锌、硫酸钴、碳酸钾和渗透剂JFC混合均匀，粉碎过40目筛，制得第三粉末；
4、将制得的第二粉末和第三粉末混合，搅拌均匀制得锅炉铬基除焦清灰节煤剂组合物。
[0008]本发明锅炉铬基除焦清灰节煤剂组合物，其外观为浅绿黄色粉末状，粒度直径20?80目，水分< 6%，堆积密度为1.05?1.17g/cm3。使用时，添加量为锅炉用原煤量的万分之三左右，添加方法是用加料机将本发明产品均匀添加在输煤皮带或给煤刮板机内。
[0009]本发明从结焦机理来对症下药，以提高煤灰熔点，煤灰粘度为目的，含有满足促进焦渣型由玻璃态向结晶态焦渣型转变的铬等物质，使铬离子和其它活泼性金属离子与灰成分中的硅酸盐结合，不断地将铬离子和其他活泼性金属离子以类质同象加入(灰分中的高铁成分)形成高温矿物群络。它的熔溶温度在1380?1440°C之间，当新生物的高温物质飞至炉膛管壁，它们已经凝固或半凝固状态，所以不会再结成玻璃态的焦渣体。解决了国内、外现有技术产品适用性小的问题，通过各成分的综合作用，达到对各种燃煤灰熔点、灰粘度、结焦类型、疏松度均有明显提高之功效，保证煤粉固态排渣锅炉安全经济运行长效周期。本发明产品在炉内特定燃烧环境中，铬和其他活泼性金属物质的不断添加，由于高温化学裂变催化的作用，生成巨大的热能，致使燃煤量减少，明显提高煤汽比，节煤率显著，开拓了运用高温化学机制原理节能降耗的新领域。
[0010]本发明所用原料的组份主要作用和机理如下所述:
1、三氧化二铬(Cr2O3):本发明组合物中添加的Cr2O3的铬离子在锅炉炉膛中在CuSO JCe02/BaMo04复合催化剂的作用下，不断与煤灰成分中的硅酸盐、铝硅酸盐、硫酸铁盐相互作用，在Cr3+晶核诱导下生成高温矿物铬系尖晶石群络，使焦渣由玻璃态的焦渣体变为结晶形态焦渣体，能快速高效的除去锅炉中的焦渣。三价铬离子可完全替代有毒有害的六价铬离子，氧化铬(CrO3)的六价铬离子对皮肤及呼吸器官有毒有害和损伤。而三氧化二铬及其水合物可以考虑是无毒的(参考《铬化物生产与应用》的第三十九章铬盐生产中的安全技术及劳动保护，P334页)。经过工业试验和不断研宄，三氧化二铬完全能取得比铬酸酐更好的除焦渣和清灰效果。
[0011]2、硫酸铜、氧化铈、钼酸钡:硫酸铜、氧化铈和钼酸钡在本发明中作为复合催化剂，它们的加入可以增加燃煤的活性，强化燃煤的燃烧，起到强烈的助燃、增能、脱硫和节煤的作用。加入复合催化剂后，使碳的晶格发生扭曲变化，碳-金属络合物容易从晶格中脱离出来，碳的活性就提高了。燃煤传统的燃烧方式是通过煤表面与氧气接触，遇火燃烧。这种低效的燃烧方式，除导致游离炭的流失外，还使部分煤核中的可燃部分被浪费。稀土元素氧化铈即是催化剂，也可提高催化剂的活性，所添加的过渡金属氧化物能在氧化铈催化剂的环境中，显著提高脱硫反应中的协同效应，并在反应物表面形成低能量的表面自由基，对硫化物和氮氧化物具有很高的选择性，能有效地抑制S02、NOx, CO等污染物的生成。
[0012]3、二氧化锰、高锰酸钾、氯酸钾、氧化锌:高锰酸钾、氯酸钾、氧化锌在本发明中作为氧化剂，高锰酸钾、氯酸钾为主氧化剂。高锰酸钾可在200°C?240°C温区分解反应出氧气；氯酸钾可在300°C?350°C温区分解放出氧气；二氧化锰和氧化锌可在400°C以上温区分解反应出氧气。氧化剂可在锅炉燃烧过程的不同温区持续分解反应出氧气，极大地改变煤燃烧时局部缺氧的状况，继而起到提高煤的燃烧效率，减小灰渣含碳量的作用，降低空气污染和能源浪费。二氧化锰和氧化锌在加热时可分解释放出氧气，并还具有缓蚀作用，在煤燃烧过程中对锅炉有防腐、去烟和降尘作用，利于环保。
[0013]4、硫酸钴:硫酸钴既是一种辅助性催化剂也是一种静电剂，它在锅炉燃烧的环境中提供活泼的钴离子，能提高燃煤的脱硫活性和燃烧活性，使燃煤中碳的晶格发生扭曲变化，碳-金属络合物容易从晶格中脱离出来，热分解释放出的活性氧加快火焰传播速度，进而提高了燃煤的燃烧效率；对金属材料具有很好的缓蚀保护性，能有效地防止锅炉的腐蚀，并对302有催化氧化作用，能够促进中间产物的生成速率，从而加大脱硫效率。
[0014]5、碳酸钾:碳酸钾在本发明中作为膨松剂，它在加热后会产生微爆，具有很好的助燃效果，使本