[发明专利]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

说明书

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。

背景技术

本发明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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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发明至少在其优选方面中实现，本发明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，本发明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，本发明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，本发明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。