专利名称：用于城市生活垃圾焚烧炉的除焦清灰剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及用于城市生活垃圾焚烧炉的除焦清灰技术，特别涉及一种用于城市生
活垃圾焚烧炉的除焦清灰剂及其制备方法，适用于以钙铝硅酸盐为结渣和积灰主要成分的 除焦清灰剂配方。
背景技术：
随着中国城市化进程的不断加快，城市生活垃圾的数量越来越多，其增长的速度 也越来越快。而居民生活水平的提高，使得城市生活垃圾有机物含量不断提高，相应的垃圾 热值也随之提高。 垃圾焚烧发电技术由于可以实现城市生活垃圾的最大减容化、无害化处理、除毒 彻底、兼容效果好以及占地面积小等特点，现在已经成为发达国家处理城市垃圾、资源回收 的一种主要方式。垃圾作为燃料不同于煤、重油、天然气等其它燃料，其成分复杂多变，发热 值低而含水量和灰分含量高，质地相当低劣；另外，垃圾的质量也随季节、年代和地区而变 化，相应的热值变化幅度较大，结果焚烧过程中烟气温度和成分波动也很大。因此，垃圾焚 烧炉是垃圾焚烧发电技术的核心。 焚烧炉与其他普通锅炉一样，其受热面的积灰和结焦是危害焚烧炉安全运行的重 要影响因素之一。由于灰污层的导热系数比金属管壁低数百倍，受热面即使是轻度积灰，积 灰层带来的附加热阻也将占汽水受热面内外总传热热阻的1/3以上。炉膛中结焦积灰会造 成受热面热阻增大、烟气流动阻力增大，导致锅炉效率降低，排烟温度升高，甚至使燃烧工 况恶化，影响锅炉运行的安全性和经济性。 锅炉受热面产生结焦和积灰，主要是燃烧时燃料中的矿物成分发生作用的结果， 其燃烧特性直接影响到粘结性灰污在受热面上的生成情况。因此，可以通过向炉内投入化 学药品来改变矿物质在炉内的反应历程，从而改变其灰污特性。上世纪六十年代，以铜为主 要成分的添加剂开始用于解决炉膛积灰、结焦，并已开发成产品在一些国家应用。八十年代 我国清灰剂问世，现已广泛用于清除锅炉受热面上的积灰和结渣。 目前，应用于锅炉的清灰剂或除焦剂一般通过以下四种方法来减轻积灰结焦对受 热面的影响1、使用添加剂来提高灰熔点温度；2、用化学聚晶剂来催化熔灰，使之从玻璃 状熔融相变成结晶状；3、组织各种灰分相互结合，抑制结焦；4、在渣内形成断裂层，并使积 灰结焦自然碎裂脱落。目前，常见的清灰剂或除焦剂主要有两大类氧化型和盐型。前者的 主要成分是硝酸盐，后者则主要含有NaCl、 Na2C03等碱金属盐等。此外硼砂、氧化锌等也常 作为除焦剂的添加剂。 在锅炉除焦清灰剂的使用过程中，应首先认清其受热面结焦和积灰的形式、成分 及物理状态等。针对不同类型的积灰和结焦，应选用合适的除焦清灰剂。如选用不当，不仅 可能起不到除焦清灰效果，还有可能促进灰渣的形成。通过对国家知识产权局专利检索，发 现已公布的清灰除焦剂专利基本均为针对常规燃煤锅炉的，并不适用于垃圾焚烧炉。然而， 实际中垃圾焚烧炉存在着更为严重的积灰和结焦现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于城市生活垃圾焚烧炉的除焦清灰剂及其制备方法，用于抑制和清除城市生活垃圾焚烧炉受热面的结焦和积灰，从而提高锅炉效率，降低排烟温度，减少因结焦积灰带来的停炉事故，减轻除焦清灰时的人工劳动量，延长锅炉使用寿命，节能环保。 城市生活垃圾焚烧炉和常规燃煤锅炉的结焦和积灰成分不一样，其主要是以钙铝硅酸盐为主要成分的一类结焦和积灰，灰分中硫元素含量极少。为了达到上述目的，发明人经过理论分析和实践验证，采用以下技术方案予以实现 (1) —种用于城市生活垃圾焚烧炉的除焦清灰剂，其特征在于，包括以下质量百分比组分25-30 %的纯碱、25-30 %的氧化锌、20-25 %的硝酸钠或硝酸钾、5-10 %硼砂、5-10 %氯化钠、1-4 %蛭石、1-4 %氯氧化铜。 (2)上述用于城市生活垃圾焚烧炉的除焦清灰剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤首先，按照重量百分比称取纯碱、氧化锌、硝酸钠或硝酸钾、硼砂、氯化钠、蛭石、氯氧化铜，混合后进行破碎，过50目筛，然后加入搅拌机内混合均匀，最后在100°C 15(TC下干燥处理10 20分钟，即可。 本发明的除焦清灰剂成分及质量百分含量为25-30%的纯碱、25_30%的氧化锌、20-25 %的硝酸钠或硝酸钾、5-10 %硼砂、5-10 %氯化钠、1 -4 %蛭石、1 -4 %氯氧化铜，其反应机理和作用如下 (1)硝酸钠或硝酸钾是氧化型清灰剂的主要成分，垃圾焚烧炉积灰属于粘结性强的高温烧结灰，而氧化型清灰剂对于清除这种类型积灰有较好效果，因此，将硝酸钠和硝酸钾作为垃圾焚烧炉清灰剂的主要成分。 (2)纯碱能够使得高熔点的二氧化硅及硅铝酸盐熔融，反应生成物易脱离结焦本体而脱落，并随烟气排走，同时能够遗留下许多微小的空穴，使结焦变酥，逐渐脱落。
(3)氧化锌在玻璃制造中作为成核剂，在除焦剂中添加氧化锌，一方面能够使熔融或半熔融灰粒到达受热面时迅速晶化，降低灰粒的附着能力，另一方面能够使沉积层的玻璃体反玻璃化，进而改变其热膨胀系数，使灰渣易于产生裂纹，为除灰创造有利条件。
(4)硝酸钠在75(TC以上即开始分解，并生成氧化钠、过氧化钠及各种氮氧化物(如Na202、 Na20、 Na02和NO、 N203、 N205等)。硼砂在700°C以下即开始分解:
Na2B407 — 2NaB02+B203 (1) 钠的氧化物与炉内的C02、H20、S02等进一步反应，生成Na2C03、NaOH和Na2S04，也有一部分被熔融硅酸盐颗粒吸收。因此添加剂落在沉积物上的成分有NaN03、NaN02、Na2B407、NaB02、 B203、 Na2C03、 Na2S04及各种钠的氧化物。 各成分落在沉积面上的量，除与加入的添加剂量有关以外，还与经历的加热过程
以及沉积表面温度有关。这些成分与沉积物成分之间可发生下列反应 2NaN03+Si02 — Na2Si03+N203 (2)Na2C03+Si02 — Na2Si03+C02 (3) Na2C03+Na2S207 — 2Na2S04+C02 (4) Na20+Na2S207 — 2Na2S04 (5)
4
<formula>formula see original document page 5</formula> 反应(2) 、 (3) 、 (4)发生后产生气体，这有利于沉积物变得疏松。 此外，硝酸盐产生的碱金属阳离子附着于受热面上，可防止飞灰的沉积；并利用硝
酸盐分解时产生的冲击波在受热面灰渣上发生微爆反应，使灰渣变得疏松易于脱落。 硼砂可作为良好的疏松剂，落在沉积物上后使沉积物熔点降低。对于粘稠型结渣，
硼砂的加入，可使其粘度大大降低，增加灰渣的流动性。硼砂还可与灰渣中的焦硫酸盐发生
反应(如式(7)所示)，使灰沉积物粘度降低，从而减弱其附着作用，同时硼砂也能起到类似
纯碱的作用。
<formula>formula see original document page 5</formula> (5)氯化钠可以与其他硫酸盐发生纯化作用，生成Na2S04和氯化物
<formula>formula see original document page 5</formula> 纯化生成的Na2S04易粉化，因而降低了灰渣的粘结强度，并且还生成了易挥发的氯化盐成分。反应生成的AlCl3、FeCl3等都极易升华(升华点分别为180.7t:、319t:)，从而使积灰和结渣产生剥离和疏松，易于脱落。
(6)蛭石的膨胀特性容易使灰渣出现裂纹。 (7)氯氧化铜(3CuO CuCl2 4H20)能够使灰渣粘结强度降低，液态渣结晶速度增加，并促使气泡形成。氯氧化铜被加热时形成挥发性氧化亚铜，在熔融灰粒表面上的氧化亚铜被氧化亚铁还原成金属铜 <formula>formula see original document page 5</formula>
实践中，本发明的除焦清灰剂对于抑制和清除受热面的结焦积灰有良好效果。使用时，将本发明的除焦清灰剂按垃圾焚烧炉日耗垃圾量的千分之一左右，用专用设备从锅炉看火孔喷入，并依据炉膛形状尽量覆盖到所有易结焦处，除焦清灰剂随烟气流经各个受热面，在炉膛温度下与结焦反映，起到疏松软化作用。考虑到为使炉内不生成结焦的初始沉积层，建议每天每班都要投药，但这样会提高工人的劳动强度，如果结焦不严重时每周投药两至三次。结焦积灰情况改善后，炉膛出口温度和排烟温度的降低则保证了锅炉效率的提高和锅炉安全运行周期的拉长，从而带来可观的经济效益和社会效益。另外，此药剂无毒，无臭味、无腐蚀性、无爆炸性，可谓安全无污染。
具体实施例方式实施示例一 取纯碱30kg、氧化锌30kg、硝酸钠20kg、硼砂10kg、氯化钠5kg、蛭石3kg、氯氧化铜2kg混合后进行破碎至50 40目细度颗粒占80%以上；然后将破碎后的混合物加入搅拌机内搅拌均匀；对搅拌均匀后的混合物进行干燥处理，干燥温度为15(TC，干燥时间为20分钟；最后经检验包装为成品入库。使用本实施示例的除焦清灰剂可以大量缓解城市生活垃圾焚烧炉中各受热面的结焦和积灰情况，延长焚烧炉的安全运行周期，排烟温度降低5 15t:，热效率提高约i%。
实施示例二 取纯碱25kg、氧化锌28kg、硝酸铜25kg、硼砂7kg、氯化钠8kg、蛭石4kg、氯氧化铜 3kg混合后进行破碎至50 40目细度颗粒占80%以上；然后将破碎后的混合物加入搅拌 机内搅拌均匀；对搅拌均匀后的混合物进行干燥处理，干燥温度为15(TC，干燥时间为20分 钟；最后经检验包装为成品入库。使用本实施示例的除焦清灰剂可以大量缓解城市生活垃 圾焚烧炉中各受热面的结焦和积灰情况，延长焚烧炉的安全运行周期，排烟温度降低5 15t:，热效率提高约1%。
实施示例三 取纯碱27kg、氧化锌27kg、硝酸钠24kg、硼砂9kg、氯化钠8kg、蛭石2kg、氯氧化铜 3kg混合后进行破碎至50 40目细度颗粒占80%以上；然后将破碎后的混合物加入搅拌 机内搅拌均匀；对搅拌均匀后的混合物进行干燥处理，干燥温度为15(TC，干燥时间为20分 钟；最后经检验包装为成品入库。使用本实施示例的除焦清灰剂可以大量缓解城市生活垃 圾焚烧炉中各受热面的结焦和积灰情况，延长焚烧炉的安全运行周期，排烟温度降低5 15t:，热效率提高约1%。
权利要求
一种用于城市生活垃圾焚烧炉的除焦清灰剂，其特征在于，包括以下质量百分比组分25-30％的纯碱、25-30％的氧化锌、20-25％的硝酸钠或硝酸钾、5-10％硼砂、5-10％氯化钠、1-4％蛭石、1-4％氯氧化铜。
2. 根据权利要求1所述的用于城市生活垃圾焚烧炉的除焦清灰剂的制备方法，其特 征在于，包括以下步骤首先，按照重量百分比称取纯碱、氧化锌、硝酸钠或硝酸钾、硼砂、 氯化钠、蛭石、氯氧化铜，混合后进行破碎，过50目筛，然后加入搅拌机内混合均匀，最后在 1Q0。C 150。C下干燥处理10 20分钟，即可。
全文摘要
本发明涉及用于城市生活垃圾焚烧炉的除焦清灰技术，公开了一种用于城市生活垃圾焚烧炉的除焦清灰剂及其制备方法，适用于以钙铝硅酸盐为结渣和积灰主要成分的除焦清灰剂配方，其质量百分比组分为25-30％的纯碱、25-30％的氧化锌、20-25％的硝酸钠或硝酸钾、5-10％硼砂、5-10％氯化钠、1-4％蛭石、1-4％氯氧化铜。
文档编号F23G5/00GK101787317SQ20101010335
公开日2010年7月28日 申请日期2010年1月29日 优先权日2010年1月29日
发明者吴志强, 姜峰, 王树众, 白玉, 韩超 申请人:西安交通大学