專利名稱：一種多孔膜結(jié)構(gòu)生物質(zhì)鍋爐抗結(jié)焦劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物質(zhì)氣化或燃燒技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種多孔膜結(jié)構(gòu)生物質(zhì)鍋爐抗結(jié)焦劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)燃料由于其堿金屬K、Na及非金屬元素Cl等無機元素與化石燃料相比含量較高，性質(zhì)活躍等特殊性質(zhì)，導致生物質(zhì)灰熔點低，從而在生物質(zhì)鍋爐燃燒和氣化過程中， 造成了生物質(zhì)鍋爐更易積灰、結(jié)渣等一系列問題，極大的威脅著鍋爐運行的安全性、經(jīng)濟性及鍋爐可用率。采用在生物質(zhì)燃料中添加添加劑來抑制積灰、結(jié)渣的形成，是一個簡單可行的方法。其原理一是通過添加劑與堿金屬蒸氣發(fā)生化學反應生成高熔點堿金屬化合物，固定在底灰中；二是通過添加劑的物理吸附和化學吸附作用將堿金屬固定下來。三是通過添加劑與灰分中的一些非堿金屬元素發(fā)生關(guān)聯(lián)反應，抑制低熔點物質(zhì)的生成。此外，添加劑本身屬于高熔點的物質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種多孔膜結(jié)構(gòu)生物質(zhì)鍋爐抗結(jié)焦劑，該抗結(jié)焦劑反應效率高、比表面積大、空隙率高、熱穩(wěn)定性好、機械強度大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不變形，能夠解決目前生物質(zhì)燃料在燃燒過程中容易結(jié)渣、易積灰、燃燒設備利用率低的問題。本發(fā)明的這一目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種多孔膜結(jié)構(gòu)生物質(zhì)鍋爐抗結(jié)焦劑，其特征在于所述抗結(jié)焦劑由MgO、高嶺土、活性Al2O3和發(fā)泡劑組成，所述MgO、高嶺土和活性Al2O3MgO為所述抗結(jié)焦劑的MgO-高嶺土 -活性Al2O3基體，其中，在MgO-高嶺土-活性Al2O3基體中MgO、高嶺土和活性Al2O3這三種組分的質(zhì)量百分含量分別為 20% -60%,25% -65%和15% -30%，所述發(fā)泡劑在整個抗結(jié)焦劑中的質(zhì)量百分含量為 20% -50%。所述發(fā)泡劑為木炭。本發(fā)明利用了一些價格低廉的礦物作為添加劑制備了抗結(jié)焦劑，采用直接均勻混合的方法，僅用少量的添加劑，便大幅度提高了生物質(zhì)燃料的灰熔融溫度。因此，利用本復合添加劑來提高生物質(zhì)灰熔融溫度，具有過程簡單和成本低的特點。本發(fā)明中，生物質(zhì)燃料標準灰及復合添加劑和生物質(zhì)灰混合物的灰熔融溫度是按照GB/T219-2008規(guī)定的測試方法進行測試。本發(fā)明的目的之二是提供上述多孔膜結(jié)構(gòu)生物質(zhì)鍋爐抗結(jié)焦劑的制備方法，該制備方法操作簡單，便于推廣應用。本發(fā)明的這一目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種多孔膜結(jié)構(gòu)生物質(zhì)鍋爐抗結(jié)焦劑的制備方法，該方法包括如下步驟步驟(I):選取高嶺土、MgO和活性Al2O3研磨均勻，MgO、高嶺土和活性Al2O3MgO為抗結(jié)焦劑的MgO-高嶺土 -活性Al2O3基體，其中，在MgO-高嶺土 -活性Al2O3基體中MgO、高嶺土和活性Al2O3這三種組分的質(zhì)量百分含量分別為20% -60%,25% -65%和15% -30%； 然后加入發(fā)泡劑進行攪拌，發(fā)泡劑在整個抗結(jié)焦劑中的質(zhì)量百分含量為20% -50%，攪拌均勻后壓制成圓形片；步驟⑵將壓制的圓形片進行煅燒；步驟(3):將焙燒后的圓形片進行研磨，即獲得多孔膜結(jié)構(gòu)的抗結(jié)焦劑。所述步驟(I)中MgO、高嶺土和活性Al2O3研磨后的粒徑為O. 06-0. 09mm ;所述發(fā)泡劑為木炭，粒徑為O. 1-0. 2mm。所述步驟(I)中MgO、高嶺土、活性Al2O3和發(fā)泡劑攪拌均勻后在壓力機上采用半干法在成型壓力為38-40Mpa的條件下,壓制成<M0X5mm的圓形片。所述步驟(2)中的煅燒溫度為1100-1200°C，煅燒時間為2_4h。所述步驟(3)中的研磨粒徑小于O. 1mm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明本發(fā)明中的抗結(jié)焦劑為多孔膜結(jié)構(gòu)，具有機械強度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、極大的孔隙率和的比表面積，可增大抗結(jié)焦劑與生物質(zhì)的反應面積。其表面微孔具有吸附性能，可將K、Na等堿金屬有效吸附于其表面，并生成高熔點物質(zhì)，從而減少受熱面結(jié)渣的生成?？菇Y(jié)焦劑中的活性成分可有效抑制生物質(zhì)燃燒過程中低熔點堿金屬鹽的生成，從而提高秸桿灰熔融點。此外該添加劑價格低廉，制備工藝簡單，并且燃燒后產(chǎn)生的灰還可以作為肥料還田，實現(xiàn)了物質(zhì)的循環(huán)利用，適于大范圍推廣應用。
具體實施例方式實施例I一種多孔膜結(jié)構(gòu)生物質(zhì)鍋爐抗結(jié)焦劑，該抗結(jié)焦劑由MgO、高嶺土、活性Al2O3和發(fā)泡劑組成，發(fā)泡劑為木炭，MgO、高嶺土和活性Al2O3MgO為抗結(jié)焦劑的MgO-高嶺土 -活性Al2O3基體，抗結(jié)焦劑中各組分質(zhì)量分別為:10. Og高嶺土、4. Og活性Al2O3'6. Og MgO和 20. Og木炭。上述多孔膜結(jié)構(gòu)生物質(zhì)鍋爐抗結(jié)焦劑，其制備方法如下步驟(I):將10. Og 高嶺土、4. Og 活性 Al2O3 和 6. Og MgO 分別研磨至 0. 06-0. 09mm, 加入20. Og粒徑為0. 1-0. 2mm的木炭，在壓力機上采用半干法在成型壓力為38MPa的條件下，壓制成Φ 10X5mm的圓形片；步驟⑵將壓制的圓形片在馬弗爐中1100°C煅燒適當4h ；步驟(3):將焙燒后的圓形片研磨至小于0. Imm即獲得多孔膜結(jié)構(gòu)抗結(jié)焦劑。(其中高嶺土、活性Al2O3和MgO的質(zhì)量百分含量分別為50%、20%和30%，發(fā)泡劑質(zhì)量分數(shù)為 50% )。采用自行研制的小型燃燒反應器對上述抗結(jié)焦劑的性能進行測試。采用來自山東泰安的小麥秸桿為燃料，添加劑質(zhì)量為小麥秸桿質(zhì)量的4%，在800-1100°C下可有效降低煙氣中鉀、鈉等堿金屬氣體的含量。而且經(jīng)過反應后，生物質(zhì)灰分的灰熔點得到明顯提高， 灰熔點具體數(shù)據(jù)如表I。表I
權(quán)利要求
1.一種多孔膜結(jié)構(gòu)生物質(zhì)鍋爐抗結(jié)焦劑，其特征在于所述抗結(jié)焦劑由MgO、高嶺土、 活性Al2O3和發(fā)泡劑組成，所述MgO、高嶺土和活性Al2O3MgO為所述抗結(jié)焦劑的MgO-高嶺土 -活性Al2O3基體，其中，在MgO-高嶺土 -活性Al2O3基體中MgO、高嶺土和活性Al2O3這三種組分的質(zhì)量百分含量分別為20% -60%,25% -65%和15% -30%，所述發(fā)泡劑在整個抗結(jié)焦劑中的質(zhì)量百分含量為20% -50%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多孔膜結(jié)構(gòu)生物質(zhì)鍋爐抗結(jié)焦劑，其特征在于所述發(fā)泡劑為木炭。
3.—種多孔膜結(jié)構(gòu)生物質(zhì)鍋爐抗結(jié)焦劑的制備方法，該方法包括如下步驟步驟(I):選取高嶺土、MgO和活性Al2O3研磨均勻，MgO、高嶺土和活性Al2O3MgO為抗結(jié)焦劑的MgO-高嶺土 -活性Al2O3基體，其中，在MgO-高嶺土 -活性Al2O3基體中MgO、高嶺土和活性Al2O3這三種組分的質(zhì)量百分含量分別為20% -60%,25% -65%和15% -30% ； 然后加入發(fā)泡劑進行攪拌，發(fā)泡劑在整個抗結(jié)焦劑中的質(zhì)量百分含量為20% -50%，攪拌均勻后壓制成圓形片；步驟(2):將壓制的圓形片進行煅燒；步驟(3):將焙燒后的圓形片進行研磨，即獲得多孔膜結(jié)構(gòu)的抗結(jié)焦劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中MgO、高嶺土和活性 Al2O3研磨后的粒徑為0. 06-0. 09mm ;所述發(fā)泡劑為木炭，粒徑為0. 1-0. 2mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中MgO、高嶺土、活性 Al2O3和發(fā)泡劑攪拌均勻后在壓力機上采用半干法在成型壓力為38-40Mpa的條件下，壓制成Φ 10X5mm的圓形片。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的煅燒溫度為 1100-1200°C，煅燒時間為 2-4h。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的研磨粒徑小于 0. Imm0
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多孔膜結(jié)構(gòu)生物質(zhì)鍋爐抗結(jié)焦劑及其制備方法，抗結(jié)焦劑由MgO、高嶺土、活性Al2O3和發(fā)泡劑組成，所述MgO、高嶺土和活性Al2O3MgO為所述抗結(jié)焦劑的MgO-高嶺土-活性Al2O3基體，其中，在MgO-高嶺土-活性Al2O3基體中MgO、高嶺土和活性Al2O3這三種組分的質(zhì)量百分含量分別為20％-60％、25％-65％和15％-30％，所述發(fā)泡劑在整個抗結(jié)焦劑中的質(zhì)量百分含量為20％-50％。多孔膜結(jié)構(gòu)的生物質(zhì)抗結(jié)焦劑，其機械強度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且具有極大的孔隙率和比表面積，可增大抗結(jié)焦劑與生物質(zhì)中堿金屬的反應面積。其表面微孔具有吸附性能，可將K、Na等堿金屬有效吸附于其表面，并生成高熔點物質(zhì)，從而減少受熱面結(jié)渣的生成。本發(fā)明同時提供抗結(jié)焦劑的制備方法。
文檔編號C10L10/04GK102585963SQ20121002728
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月8日
發(fā)明者宋景慧, 張蕓, 胡笑穎, 董長青 申請人:華北電力大學, 廣東電網(wǎng)公司電力科學研究院