公开了通过降低在换热表面上形成炉渣的趋势和改变炉渣的性质以使其容易除去来提高使用具有高铁和／或钙含量的煤燃烧的燃烧器输出的方法。所述方法包括利用总体过量的氧气燃烧具有高铁和／或钙含量的形成炉渣的煤；将所得燃烧气体在使由燃料燃烧形成的炉渣冷却的条件下移动通过换热设备；和在与所述换热设备接触之前引入具有有效地降低结垢速率、优选提高所得炉渣脆性的量和液滴尺寸和浓度的水性三氢氧化铝。理想地，以水性液体的形式引入所述三氢氧化铝试剂，并采用计算流体力学以确定流速和选择试剂引入速率、试剂引入位置、试剂浓度、试剂液滴尺寸和／或试剂动量。在优选的方面，进料速率为最高达每吨煤约６磅ＡＴＨ和优选最高达每吨煤约２磅Ｍｇ（ＯＨ）２。还提供用于清洁和保持燃烧器清洁度的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对高铁和/或钙含量的煤的燃烧进行炉渣控制的目标试剂注入优先权要求本申请要求2008年7月11日提交的美国临时专利申请No. 61/080，004的优先权， 其公开内容全部引入本文作为参考。
技术介绍
本专利技术涉及通过降低在换热器表面上形成炉渣的趋势和改变炉渣的性质以使其 更容易除去和实际上除去炉渣来提高使用具有高铁和/或钙含量的煤燃烧的燃烧器输出 的方法。煤的燃烧，与其它化石燃料类似，常常不如期望的那样有效并且可以是污染源。维 持燃烧器高效率的运行和控制排放的质量对维持驱动我们的经济所需的能量并同时保护 我们生存所需的空气质量来说是必须的。由于效率和排放是相关的，并且一些技术方案是 使它们彼此竞争的，因此难以即实现效率又实现排放。发电厂和焚烧炉的经济性运行是公 众的利益，对此，新技术是必需的。燃料选择在缓解某些污染问题中发挥重要的作用，但是并不能消除它们。一些煤， 例如某些阿巴拉契亚和伊利诺伊盆地烟煤在许多设计成用煤的工厂(其中经济制约了其 它选择)中是重要的。对于这种高铁含量煤而言，形成炉渣的趋势和炉渣的性质已经长期 成为燃烧工程师和工厂经营者的主要关注。有许多影响炉渣的物理性质和化学性质的因 素。参见，例如编者 Joseph G. Singer，P. E 的 Combustion Fossil Power 1991 第三章，， Combustion Engineering。然而，现在工业仍在承受选择低成本煤和生产能量(其中成渣 成为问题)的实际经济性之间的妥协。炉渣积累是导致热传递降低的问题和经常导致长时 间用于清洁的停工期。与煤相关的问题是必须捕获和处置形成的大量灰分和细粒。现有技术已使用添加 剂来控制炉渣形成和性质，但是添加剂可在绝对量(sheer volume)方面增加所采用的固体 回收系统的负担。因此，由于固体回收系统不能有效地除去所有需要除去的固体，最佳的炉 渣控制经常被妥协。这对于较老的工厂来说特别是个问题，在较老的工厂中提高固体收集 量并不是一种选择。使问题更复杂的是，由于添加剂的组成不同，煤与添加剂的反应也不同。作为一般 规则，没有已知配方可以用合适的添加剂以固体回收装置能够充分处理的有效程度来解决 所有不同煤组成。正积极探寻发现着个别煤组成和添加剂方式(regimen)，以确保可以提供 经济性动力同时产生足够的收益以有效控制污染。需要改进的方法以更有效地控制成渣，特别是与有问题的燃料相关的成渣以改进 锅炉效率和经济性，所述有问题的燃料例如具有硫成分的煤，硫成分导致它们在成渣中发 挥增强的作用，以及具有高铁和/或钙含量的那些。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供改进的技术以在利用容易产生炉渣的燃料的燃烧器中控制炉渣。本专利技术的另一目的是提供控制来自利用高铁和/或钙含量的煤燃烧的炉渣同时 减少化学品使用的方法。本专利技术的另一目的是提供从锅炉换热表面除去由于利用高铁和/或钙含量的煤 燃烧产生的炉渣同时减少化学品使用的方法。进一步的但更具体的目的是提供通过减少与炉渣除去相关的停工期而更有效地 控制炉渣的方法。本专利技术一些方面的更具体目的是实现以上目的同时改进燃烧器效率。这些和其它目的通过本专利技术至少在其优选方面中实现，本专利技术提供了在燃烧具有 高铁和/或钙含量的形成炉渣的煤的燃烧器中进行炉渣控制的改进方法。在一方面中，本专利技术提供用于减小燃烧器中炉渣的聚结性(cohesiveness)和/或 粘附性(adhesiveness)从而降低结垢速率的方法，包括用总体过量的氧气燃烧具有高铁 和/或钙含量的形成炉渣的煤；使所得燃烧气体在使由所述煤燃烧形成的炉渣冷却的条件 下移动通过换热设备；和在与所述换热设备接触之前引入具有有效地降低结垢速率、优选 提高所得炉渣脆性的量和液滴尺寸和浓度的水性三氢氧化铝。在一优选的方面中，以水性液体的形式引入所述三氢氧化铝试剂和采用计算流体 力学以确定流速和选择试剂引入速率、试剂引入位置、试剂浓度、试剂液滴尺寸和/或试剂动量。在另一优选的方面中，将氢氧化镁作为水性浆料与三氢氧化铝浆料一起引入。在另一方面中，本专利技术提供通过引入具有对于得自干燥所述浆料的细粒来说有效 进行接触的量和液滴尺寸和浓度的水性三氢氧化铝以与已有的炉渣沉积物接触来清洁具 有炉渣积累的炉表面的方法。在另一方面中，本专利技术提供清洁和维护燃烧器的方法，包括以下方式将每吨煤约 3 6磅ATH和每吨煤约1 2磅Mg(OH)2初始进料足以减少炉渣的时间，随后将进料减少 到初始值的约10% 约50%以保持所述燃烧器的清洁和有效运行。在以下说明书中展示其它优选的方面和它们的优点。附图说明当与附图结合阅读以下具体说明时，将更好地理解本专利技术，并且其优点将变得更 清楚，在所述附图中图1是本专利技术一种实施方式的示意图。图2是以下实施例2给出的三氢氧化铝进入以高铁含量煤运行的燃烧器中运行24 小时之后得到的炉渣样品的照片。具体实施例方式首先参考为本专利技术一种实施方式的示意图的图1。图1显示用于产生发电用蒸汽、 生产用蒸汽、加热或焚烧的大型燃烧器10。煤通过燃烧室20和20a进料，并与空气在燃烧区21中燃烧。本专利技术的优点是煤的铁含量高(例如，铁含量大于约15%，例如约20% 35%，基于灰分的重量，并以Fe2O3表示)和/或钙含量高(例如，钙含量大于5%，例如约 10% 25%，基于灰分的重量，并以CaO表示)。本专利技术的优点还在于，即使煤具有显著的 硫含量，例如高于约和在约3% 约5%，也能够有效地控制炉渣。这里，在整个本说明 书中，所有份和百分比是以重量计的。由风扇22 和风管24供应的燃烧用空气优选通过气体-气体换热器(未示出)预 热，该换热器从在燃烧器的出口末端的风管(未示出)传热。热燃烧气体上升和流过换热器 26，该换热器26将热从燃烧气体传递到水以产生蒸汽。根据特定的锅炉设计也可提供其它 换热器，包括节热器(下游，未示出)。未经处理的炉渣容易在这些换热器表面上形成，所述 换热器表面基于对个别位置而言重要的设计考虑位于特定燃烧器内。本专利技术的优点在于， 采用建模技术如计算流体力学以将处理用化学品(特别地，根据本专利技术确认为对特定类型煤 来说有效的那些)初始引导到最佳位置以减少和/或控制炉渣积累和保持锅炉的有效运行。各个喷嘴排(nozzle bank) 30和30a中提供一系列合适的喷嘴，优选空气辅助雾 化喷嘴，以单独引入三氢氧化铝，或者分别从容器40和40a将三氢氧化铝和氢氧化镁一起 引入。ATH和氢氧化镁优选是水性的，根据需要作为浆料和/或溶液。在图中用双线表示供 应线路(例如，41)。用通用符号表示阀门(例如，42)和用通用符号(G)表示温度传感 器(例如，44)。将阀门42和温度传感器44通过以虚线表示的电导线(例如，48)连接到控 制器46。这些阀门、温度传感器和导线只是说明性的，本领域技术人员利用本文给出的原理 将策略性地放置它们以提供合适的控制信号和响应。控制器46可以是根据具有前馈和反 馈特征的预定控制方式编程的通用数字计算机。根据本专利技术已发现三氢氧化铝(Al(OH)3)有效地明显减少由不利煤类型造成的炉 渣沉积或对沉积炉渣的清洁，其也作为其它名称如ΑΤΗ、氢氧化铝和水合氧化铝已知。不论 是何种形式的三氢氧化铝原材料本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于减小燃烧器中炉渣的聚结性和／或粘附性从而降低结垢速率的方法，包括：利用总体过量的氧气燃烧具有高铁和／或钙含量的形成炉渣的煤；使所得燃烧气体在使由燃料燃烧形成的炉渣冷却的条件下移动通过换热设备；和在与所述换热设备接触之前引入具有有效地降低炉渣的结垢速率的量和液滴尺寸和浓度的水性三氢氧化铝。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US61/080,0042008年7月11日1.用于减小燃烧器中炉渣的聚结性和/或粘附性从而降低结垢速率的方法，包括利用总体过量的氧气燃烧具有高铁和/或钙含量的形成炉渣的煤；使所得燃烧气体在使由燃料燃烧形成的炉渣冷却的条件下移动通过换热设备；和在与所述换热设备接触之前引入具有有效地降低炉渣的结垢速率的量和液滴尺寸和 浓度的水性三氢氧化铝。2.权利要求1的方法，其中所述处理有效地提高所得炉渣的脆性。3.权利要求1的方法，其中，以水性液体的形式引入所述三氢氧化铝试剂，和采用计算 流体力学以确定初始流速和选择试剂引入速率、试剂引入位置、试剂浓度、试剂液滴尺寸和 /或试剂动量。4.权利要求1的方法，其中所述处理进一步包括引入具有有效地降低炉渣结垢速率的 量和液滴尺寸和浓度的氢氧化镁。5.权利要求1的方法，其中所述处理包...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗R斯迈尔尼奥蒂斯，
申请(专利权)人：燃料技术公司，
类型：发明
国别省市：US
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