本發明屬于燃燒化學技術領域，特別是涉及一種防止高堿燃料沾污結焦的添加劑及其制備方法與應用。
背景技術：
新疆擁有著十分豐富的煤炭資源且非常集中，約占中國預測煤炭資源總量的40.5％，這些煤炭具有揮發份高、灰分少等特點，看似優良的動力燃料，卻由于鈉含量過高等問題，存在嚴重的沾污、結焦問題，在燃燒過程中極易引發鍋爐停爐清焦事故，極大的限制了煤電工業的發展，致使大量煤炭資源不能很好有效的利用，造成了資源的浪費。目前為了減輕高鈉煤沾污、結焦，人們普通采用摻燒來緩解問題，但是由于摻燒比例的限制，極大的增加了燃料成本。而市場上現有的除焦劑大多是針對普通燃煤進行研制的，難以應對沾污性極強高堿煤，部分除焦劑雖然可應用于高堿煤沾污、結焦，但存在用使量大的問題，或是含有鎳、銅、鉻等有害組份，如中國專利文件“公開號102766498A”公開的一種化學催化除焦劑，不僅會對超臨界、超超臨界等大型機組使用的特殊合金造成不可預知的腐蝕，還會引起SCR催化劑中毒等風險。因此，發展一種專門針高鈉煤的防結焦技術，能夠安全、有效的利用高鈉煤，對于國家能源戰略有著重要的意義。
技術實現要素：
針對現有技術的不足，為克服現有技術的缺點，本發明提供一種防止高堿燃料沾污、結焦的添加劑及其制備方法與應用。本發明的技術方案如下：一種防止高堿燃料沾污結焦的添加劑，所述的各組分及其對應的質量百分含量如下：鋁的化合物5％‐20％、氫氧化鎂1％‐15％、二氧化鈦1％‐5％、表面活性劑0.01％‐5％、分散劑0.5％‐15％，余量為水。優選的，所述的添加劑中鋁的化合物選自硝酸鋁、醋酸鋁中的至少一種。優選的，所述的氫氧化鎂平均粒徑在1微米‐90微米。優選的，所述的二氧化鈦的平均粒徑為5納米‐80納米。優選的，其特征在于，所述的表面活性劑為聚乙二醇、多聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、硬脂酸鈉、硬脂酸、油酸鈉中的至少一種。優選的，所述的分散劑為氣相二氧化硅、聚丙烯酸、膨潤土中的至少一種。優選的，所述的膨潤土為鈉基膨潤土、氫基膨潤土、鋰基膨潤土、鎂基膨潤土中的一種或多種。優選的，所述的各組分及其對應的質量百分含量如下：鋁的化合物15％、氫氧化鎂8％、二氧化鈦2％、表面活性劑4％、分散劑5％，水66％。優選的，所述的各組分及其對應的質量百分含量如下：鋁的化合物12％、氫氧化鎂5％、二氧化鈦5％、表面活性劑3％、分散劑5％，水70％。本發明其原理在于，在噴射過程中，鋁的化合物參與至燃燒過程，調節了燃煤的硅鋁比，并提升了灰渣的熔融溫度，減少了因鈉存在而導致的低溫共熔物的生成，同時二氧化鈦也促進了灰熔點的提高和焦渣物理結構的改變。氫氧化鎂經過受熱分解為氧化鎂，并附著于灰渣上，減輕了灰渣之間的沾污能力，進而緩解沾污結焦的問題發生。上述防止高堿燃料沾污結焦的添加劑的制備方法包括步驟如下：1)將氫氧化鎂、二氧化鈦與表面活性劑、分散劑混合到水中；2)利用混合設備進行混合，混合溫度在20‐80℃，攪拌速度在200‐1000r/min，形成漿液A；3)將鋁的化合物放入混好的漿液A中，利用混合設備進行攪拌，混合溫度在10‐80℃，攪拌速度在200‐800r/min，形成添加劑成品，其中所述的混合設備為本領域技術人員常用的設備。本發明還提供一種利用上述防止高堿燃料沾污結焦的添加劑在燃料燃燒中的應用方法，用于高堿燃料的添加，添加劑的添加量為燃料質量的0.5‰‐10‰。具體應用方法包括步驟如下：將本發明所述的添加劑按照燃料質量的0.5‰‐10‰添加，由觀火孔或打焦孔通過噴槍噴入燃燒區域，噴射壓力為0.1MPa‐0.8MPa，每隔4—8小時噴射1次，噴射時間為20‐60分鐘，或將本發明所述的添加劑每隔4‐8小時按照燃料質量的0.5‰‐10‰直接與燃料混合，再加入到燃燒區域。與現有技術相比，本發明的有益效果是：1、利用本發明的技術方案制得的添加劑能夠通過參與燃燒改變焦渣化學成份及物理結構，提升灰熔點，阻止或減輕鍋爐受熱面的沾污、結焦；2、本發明的技術方案添加操作簡單、添加方式靈活，可以根據現場需要確定添加位置，無復雜添加設備；3、本發明的技術方案不含鎳、銅、鉻等有害元素，對超臨界、超超臨界等大型機組的特種鋼無腐蝕，且不污染環境，且不存在SCR催化劑中毒等風險；4、本發明的技術方案成本低廉，原料易得，存儲、運輸過程無特殊要求。附圖說明圖1為本發明進行添加劑噴射添加的系統示意圖；其中，1、壓縮空氣閥門，2、進料口，3、進料口閥門，4、壓力表，5、儲料罐，6、流量調節閥門，7、液體流量計，8、霧化噴槍，9、鍋爐爐體。具體實施方式下面將對本發明實施例中的技術方案進行清晰、完整的描述，顯然，所述的實施例僅是發明的一部分實例，而不是全部的實施案例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。實施例1：本發明實施例提供一種防止高堿燃料沾污結焦的添加劑，所述添加劑各組分及其對應的質量百分含量如下表1：表1實施例1添加劑組分質量百分含量表成份硝酸鋁氫氧化鎂二氧化鈦硬脂酸鈉鎂基膨潤土水質量百分比15％8％2％4％5％66％將氫氧化鎂、二氧化鈦與表面活性劑、分散劑混合到水中，利用混合設備進行混合，混合溫度在30℃，攪拌速度在800r/min，形成漿液A；將鋁的化合物放入混好的漿液A中，利用混合設備進行攪拌，混合溫度在40℃，攪拌速度在400r/min，形成添加劑成品。將該成品添加劑按照5‰的比例直接均勻混合于準東煤，在試驗鍋爐燃燒，燃燒溫度約1200℃，穩定工況后利用取樣管取樣。與未添加本發明所指出的添加劑準東煤在同樣工況條件下試驗鍋爐中取樣對比，其單位時間、內單位面積的沾污、結焦質量較無本發明所指出的添加劑添加時減少約25％以上，積灰采集效率降低約30％，灰熔點提升約15℃。實施例2：本發明實施例提供一種防止高堿燃料沾污結焦的添加劑，所述添加劑各組分及其對應的質量百分含量如下表2：表2實施例2添加劑組分質量百分含量表成份硝酸鋁氫氧化鎂二氧化鈦六偏磷酸鈉鎂基膨潤土水質量百分比12％5％5％3％5％70％本實施例中的添加劑由噴槍按照燃煤量的3‰由觀火孔噴入爐內燃燒區域，燃煤選取準東煤。在本實施例中，僅需在現有燃煤電廠鍋爐本體的打焦孔或者觀火孔噴入本添加劑，并配儲罐、噴槍。與未添加本發明所指出的添加劑準東煤在同樣工況條件下試驗鍋爐中取樣對比，其單位時間、內單位面積的沾污、結焦質量較無本發明所指出的添加劑添加時減少約20％以上，積灰采集效率降低約15％，灰熔點提升約25℃。如圖1所示，具體投加過程包括步驟如下：首先將本添加劑由進料口2投放至儲料罐5，然后關閉進料口閥門3，打開壓縮空氣閥門1，利用壓力表4實時監測儲料罐5內的壓力，調節流量調節閥門6，直至液體流量計7顯示的流量等于給煤量以及摻混質量分數3‰添加量的所需流量，由霧化噴槍8實施添加劑噴射投放至鍋爐爐體9的燃燒區域內。實施例3：本發明實施例提供一種防止高堿燃料沾污結焦的添加劑，所述添加劑各組分及其對應的質量百分含量如下表3：表3實施例3添加劑組分質量百分含量表成份醋酸鋁氫氧化鎂二氧化鈦聚乙二醇聚丙烯酸水質量百分比5％1％1％0.01％0.5％92.49％其制備方法、添加方法同實施例1，其添加量為燃料質量的10‰。實施例4：本發明實施例提供一種防止高堿燃料沾污結焦的添加劑，所述添加劑各組分及其對應的質量百分含量如下表4：表4實施例4添加劑組分質量百分含量表成份硝酸鋁氫氧化鎂二氧化鈦油酸鈉鋰基膨潤土水質量百分比20％15％5％5％15％40％其制備方法、添加方法同實施例1，其添加量為燃料質量的0.5‰。對比例利用現有的液體除焦劑(申請公布號：CN103254963A一種除焦節煤助燃劑)，組分為鉻酸酐、氯化銅、二氧化錳、蛭石、螢石、氧化鋁、活性氧化鎂、活性氧化鈣和氧化鎳組成，進行除焦添加，其單位時間、內單位面積的沾污、結焦質量較無該除焦劑添加時減少約8％，積灰采集效率降低約5％，灰熔點提升約10℃。