[发明专利]一种抑制生物质燃烧过程中碱金属向气相迁移的复合添加剂及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于生物质燃烧技术领域，具体涉及一种适用于以生物质为燃料的锅炉，抑制生物质燃烧过程中碱金属向气相迁移的添加剂及其制备方法和应用。

背景技术

生物质是继煤、石油、天然气后的第四位能源，其贡献占全世界一次能源消费的14%，且生物质能具有二氧化碳近零排放的特点，所以充分开发和利用生物质资源对缓解能源供应紧张问题和减少温室气体排放等具有重要意义。生物质在我国全部能源消耗中约占20%，每年生物质资源总量折合成标准煤2-4亿吨，具有极大的开发潜力，足以补充我国的能源缺口。

然而由于生物质燃料中碱金属元素K、Na及非金属元素Si、Cl含量较高，燃烧过程中会出现以下三种问题：一是燃烧过程中，生物质中含有的碱金属以气态的形式析出，如KCl(g)，KOH(g)等，这些气态产物在换热器表面上被冷却，形成粘稠的熔融态物质粘附在受热面上，并继续捕集烟气中的固体颗粒，形成聚团和结渣；二是燃烧过程中硅与碱金属在较低温度下便能形成熔融状态的共晶体，导致受热面结渣；三是碱金属在燃烧过程中易生成低熔点共熔体，导致炉内的结渣，极大地影响了锅炉的安全运行。

发明内容

本发明的目在于提供一种抑制生物质燃烧过程中碱金属向气相迁移的复合添加剂，该复合添加剂能避免碱金属在燃烧过程中生成低熔点共熔体和熔融状态的共晶体，能解决现有生物质锅炉炉内结焦结渣，热效率低等问题。

本发明目的还在于提供上述抑制生物质燃烧过程中碱金属向气相迁移的复合添加剂的低成本制备方法。

本发明的另一个目的在于提供上述抑制生物质燃烧过程中碱金属向气相迁移的复合添加剂在生物质燃烧过程中的应用。

本发明的第一个目的是通过以下技术方案来实现的：一种抑制生物质燃烧过程中碱金属向气相迁移的复合添加剂，由活性成分和辅料制成，所述的活性成分为Al₂O₃、高岭土和(NH₄)₂SO₄，其中所述的Al₂O₃、高岭土和(NH₄)₂SO₄的质量份配比为10~25：40~60：20~35。

作为本发明的一种优选的技术方案，当将复合添加剂制成颗粒状时，本发明所述的辅料为粘结剂和水。

本发明所述的粘结剂、Al₂O₃、高岭土和(NH₄)₂SO₄的质量份配比优选为5~20：10~25：40~60：20~35，其中水的用量优选为粘结剂、Al₂O₃、高岭土和(NH₄)₂SO₄总质量的10~30%。

作为本发明的一种优选的实施方案，本发明所述的粘结剂由淀粉和糊精组成，所述的淀粉和糊精的质量份配比为60~80：20~40。

本发明的第二个目的是通过以下技术方案来实现的：当将复合添加剂制成颗粒状时，本发明提供的一种抑制生物质燃烧过程中碱金属向气相迁移的复合添加剂的优选的制备方法，含以下步骤：

（1）按计量比取原料Al₂O₃、高岭土、(NH₄)₂SO₄和粘结剂，混匀后研磨得混合物a；

（2）在混合物a中按计量比加入水，混匀，得混合物b；

（3）将混合物b置于造粒机中，在常温下造粒成型，制得抑制生物质燃烧过程中碱金属向气相迁移的复合添加剂。

本发明步骤（1）中混合物a的粒径优选为0.1mm以下。

本发明步骤（3）中制成的抑制生物质燃烧过程中碱金属向气相迁移的复合添加剂的粒径优选为1~10mm。

本发明的最后一个目的是通过以下技术方案来实现的：上述抑制生物质燃烧过程中碱金属向气相迁移的复合添加剂在生物质燃烧过程中的应用。

作为本发明的一种优选的实施方式，在生物质燃烧过程中作为复合添加剂使用时，所述的复合添加剂按生物质总质量的1~5%添加。

本发明通过向生物质燃料中添加复合添加剂，一是抑制生物质燃料中的碱金属向气相中迁移，二是复合添加剂与碱金属反应生成高熔点化合物，解决了生物质锅炉结渣难题，从而提高生物质锅炉热效率和稳定性。

本发明的有益效果是：