改善生物質鍋爐沾汙腐蝕的方法及藥劑與流程

2023-10-10 07:02:39 2

本發明涉及一種為了改善生物質鍋爐運行過程中煙氣中氣相鹼金屬所造成的沾汙腐蝕的方法，尤其涉及一種改善生物質鍋爐沾汙腐蝕的方法。

背景技術：

生物質能是僅次於煤炭、石油和天然氣的第4大能源，是代替化石燃料的最具有競爭力的清潔可再生能源。生物質本身含硫量和含氮量很少，且具有co2近零排放的優點。據估計，地球上每年生物能總量約1400～1800千億噸，相當於目前世界總能耗的10倍。我國擁有豐富的生物質資源，目前我們國家每年農作物秸稈的產生量約7億多噸，除去還田作飼料等還剩3億多噸的量沒有得到有效利用，具有極大的開發潛力，足以補充我國的能源缺口。

生物質作為一種低碳、環保的新型燃料在當今社會得到越來越多的關注。生物質作為鍋爐燃料直接燃燒是最為經濟有效、簡單易行的利用方式，但由於生物質具有高鹼金屬含量特點，在燃燒過程中經常引發鍋爐受熱面沾汙、腐蝕、床料聚團、結渣、積灰等問題，這已成為生物質大規模能源化利用的主要障礙。在燃燒過程中，生物質中含有的鉀以氣態的形式析出，這些氣態的含鉀化合物在換熱器表面上被冷卻，形成粘稠的熔融態物質粘附在受熱面上，並繼續捕集煙氣中的固體顆粒，形成沾汙結渣。目前針對生物質鍋爐鹼金屬沾汙腐蝕問題，所採用的解決方法主要是將換熱器材料換成防腐蝕材料，但這種方法價格昂貴，經濟成本太高，不適合大規模推廣。

高溫環境下利用生物質燃料易造成生物質鍋爐沾汙腐蝕問題，目前關於生物質燃料沾汙腐蝕的控制技術仍存在不足。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種改善生物質鍋爐沾汙腐蝕的方法，本發明改善生物質鍋爐沾汙腐蝕的方法可顯著改善生物質燃料燃燒過程中氣相含鉀組分在高溫環境中對鍋爐等設備造成不良影響的問題。

本發明同時還提供一種藥劑，將其噴入生物質鍋爐可顯著改善氣相鹼金屬對生物質鍋爐設備的沾汙腐蝕。

為解決以上技術問題，本發明採取的技術方案如下：

改善生物質鍋爐沾汙腐蝕的方法，其特徵在於，包括以下步驟：

步驟1，藥劑製備：將二氧化矽含量30％的矽溶膠和氧化鋁含量15％的鋁溶膠混合，混合比例為矽鋁比1到3之間，再加入適量超純水，攪拌均勻，得到所需藥劑；

步驟2，在鍋爐溫度為800℃到1000℃處均勻設置4-8個噴嘴，確保噴射範圍完全覆蓋鍋爐整個截面；

步驟3，用水泵把藥劑送入鍋爐爐膛，通過爐膛中的高溫環境將藥劑中的水分迅速蒸發，納米級的二氧化矽和納米級的氧化鋁會與煙氣中的氣相鉀反應，生成高熔點且不易揮發的物質，例如矽鋁酸鉀等。

進一步的，其中，所述鍋爐溫度為900℃。

進一步的，所述噴嘴數量為6個。

進一步的，所述矽溶膠溶液和鋁溶膠含鈉或鉀元素的比例不超過0.1％。

進一步的，矽溶膠和鋁溶膠的混合矽鋁比為1到3之間。

為實現上述技術目的，本發明採取另一種技術方案為：改善生物質鍋爐沾汙腐蝕的藥劑，由二氧化矽含量30％的矽溶膠、氧化鋁含量15％的鋁溶膠和適量的超純水混合組成；矽溶膠和鋁溶膠的混合比例為矽鋁比1到3之間。

本發明能夠改善生物質燃料燃燒過程中氣相含鉀組分在高溫環境中對鍋爐等設備造成的不良影響。

說明書附圖

圖1為本發明實施例中的灰樣鉀含量檢測數據對比表。

具體實施方式

以下結合具體的實施例對本發明做進一步詳細的說明，但本發明不限於以下實施例。以下實施例中，在沒有特別說明時，所述表示含量的「％」為質量百分含量。實施例中未註明的條件為常規實驗條件。以下矽溶膠和鋁溶膠中加或鈉的含量低於0.1wt％。實施例和對比例中生物質鍋爐所使用的燃料均相同。實施例中有三種藥劑：1)矽溶膠和鋁溶膠矽鋁比1：1，混合得到藥劑a；2)矽溶膠和鋁溶膠矽鋁比2：1，混合得到藥劑b；3)矽溶膠和鋁溶膠矽鋁比3：1，混合得到藥劑c。收集噴入藥劑前後生物質燃燒後產生的灰樣，使用微波消解儀進行消解，所得消解液使用電感耦合等離子體發射光譜儀對消解液進行分析，得到灰樣中鉀的含量。通過對比噴入藥劑前後灰樣中鉀的含量即可判斷藥劑對氣相鉀的效果。結果參見圖1。

實施例1

本改善生物質鍋爐沾汙腐蝕的方法，實施如下：向鍋爐溫度為900℃處通過噴嘴噴入藥劑a，持續1小時，收集生物質燃料燃燒後產生的灰樣，標記為a1。將所得灰樣進行鉀含量檢測，相應數據結果參見圖1。

實施例2

本改善生物質鍋爐沾汙腐蝕的方法，實施如下：向鍋爐溫度為900℃處通過噴嘴噴入藥劑b，持續1小時，收集生物質燃料燃燒後產生的灰樣，標記為b1。將所得灰樣進行鉀含量檢測，相應數據結果參見圖1。

實施例3

本改善生物質鍋爐沾汙腐蝕的方法，實施如下：向鍋爐溫度為900℃處通過噴嘴噴入藥劑c，持續1小時，收集生物質燃料燃燒後產生的灰樣，標記為c1。將所得灰樣進行鉀含量檢測，相應數據結果參見圖1。

對比例

本對比例中基本同實施例，不同的是，本例並未向鍋爐中噴入藥劑。收集生物質燃料燃燒後產生的灰樣，標記為d1。將所得灰樣進行鉀含量檢測，相應數據結果參見圖1。

從圖1可以看出，與對比例相比，實施例中灰樣中k含量均有不同程度的增加，說明向鍋爐爐膛噴入藥劑後，煙氣中部分氣相鉀轉移到了灰樣中。其中，實施例2灰樣中k含量增加最多，說明矽溶膠與鋁溶膠矽鋁比為2時，藥劑與氣相鉀的反應程度最高，效果最好。

以上對本發明做了詳盡的描述，其目的在於讓熟悉此領域技術的人士能夠了解本發明的內容並加以實施，並不能以此限制本發明的保護範圍，凡根據本發明的精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護範圍內。