200361. lajstromszámú szabadalom • Kazántűzterek salakosodását és kénemissziót csökkentő kompozíció és eljárás a kazántűzterek salakosodásának és a kénemisszió csökkentésére
1 HU 200361 B 2 A találmány kazántűzterek salakosodását és kénemissziót csökkentő kompozícióra, valamint a kompozíció alkalmazására vonatkozik. Ismeretesek azok a problémák, amelyek a tüzelőberendezések fűtőfelületén kialakuló salakosodásból erednek. A salakvastagság növekedésével csökken a hőátadás, ennek következtében növekszik a tűztér hőmérséklete, amely fokozza a salakosodás valószínűségét. A salakréteg eltávolítására általában a kazánt le kell állítani, nehéz fizikai munkával a salakot el kell távolítani. Ez üzemkiesést okoz és az újraindítás költséges. A szilárd tüzelőanyagokkal működő tüzelőberendezések erősen szennyezik a környezetet. A füstgázokban lévő SOx és NOx a légtérben vízzel egyesülve savas eső formájában tetemes károkat okoznak a természetben. A salakosodás hatására bekövetkező tűztéri hőmérsékletnövekedés elősegíti az NOx képződését, így adott esetben a kedvezőtlen folyamatok egymást erősíthetik. A környezetszennyezés és a salakosodás tehát összefüggésben van egymással, ezért kiküszöbölésükre olyan intézkedések szükségesek, amelyek mindkét folyamatot befolyásolják. A salakosodás mechanizmusának tanulmányozásából az az általános tapasztalat állapítható meg, hogy a képződött pernye szemcseméretének csökkenésével növekszik olvadékonysága, mivel a felületi deformációs feszültség növekszik a szemcseméret csökkenésével. Ezért minden tüzelési folyamatot - ha minimális mértékben is - salakosodás kísér. A salakosodás megszüntetésére a szokásos mechanikai módszerek, így vízsugaras lefúvás, eszközös eltávolítás mellett kémiai módszerek is ismertek. A kémiai módszerek nagy előnye a mechanikai módszerekkel szemben, hogy folyamatos tisztításhoz alkalmasak és a kazán működését nem kell megszakítani. A 133.077 számú magyar szabadalmi leírás szerint nátrium-kloridot és kálcium-szulfátot, a 166 853 számú magyar szabadalmi leírás szerint ammónium-szulfátot, ammónium-hidrogén-szulfátot, nátrium- kloridot, grafitot és emulgeátort használnak a salakosodás csökkentésére. Az ismert megoldások azonban a káros kénemisszió megszűntetésére nem alkalmasak, sőt, esetleg azt növelik, továbbá használatuk gazdaságtalan. Megállapítottuk, hogy olyan kompozíció, amely vízmentes össztömegére vonatkoztatva 25-55 tömeg % ammónium-szulfátot, 20-40 tömeg % magnézium-kloridot, 5-55 tömeg % nagy fajlagos felületű pemyefrakciót és 1-2 tömeg % olajat tartalmaz, kiválóan alkalmas kazántűzterek salakosodásának csökkentésére és emellett a kénemisszió környezetszennyező hatásának megakadályozására. A kompozíció 25-55 tömeg %, előnyösen 30—45 tömeg % ammonium- szulfátot, 20-40 tömeg %, előnyösen 25-35 tömeg %, célszerűen körülbelül 30 tömeg % magnézi um-kloridot, utóbbit például tömény vizes oldat alakjában, tartalmaz. A találmány szerinti kompozíció lényeges alkotórésze a nagy fajlagos felületű pemyefrakció, amelynek mennyisége 5-55 tömeg %, előnyösen 10-40 tömeg %. A nagy fajlagos felület alatt 5-30 m2/g vagy nagyobb fajlagos felületet értünk, előnyös a 30 m-Vg körüli fajlagos felület. A pemyefrakció összetétele Ca0+Na20+K20+Mg0+Si02+Al203+Fe2C>3, lényeges az alkálitartalma, amely a (CaO+NaO+foO +Mg):(Si02+Al203+Fe203) mólaránnyal fejezhető ki, és ez a mólarány 1,2 és 2,8 között van. Előnyös a nagy alkálitartalom, tehát a 2,2-2,8 körüli érték, továbbá 45 t % CaO tartalom. Az olaj szerepe tulajdonképpen a porozódás megakadályozása, ezért megválasztásának nincs kritikus jelentősége. A találmány szerinti kompozíció lehet por vagy granulátum az alkalmazási céloktól függően. A kezelhetőség szempontjából előnyös a granulátum. A granulátum előállítása ismert módon, megfelelő berendezésekben valósítható meg. A találmány szerinti kompozíciót az alkotórészek egyszerű, homogén összekeverésével állíthatjuk elő. A találmány tárgyához tartozik az előzőekben ismertetett kompozíció alkalmazása is, amelynek lényege, hogy a kompozíciót a tüzelőanyag hamutartalmára vonatkoztatva 0,1-5 tömeg % mennyiségben adagoljuk a működő tüzelőtérbe. A találmány szerinti kompozíció előnyös hatása feltételezhetően azon alapul, hogy az ammóniumszulfát a 1100-1200 “C-os tűztérben szublimál és a viszonylag kisebb hőmérsékletű forrcsövekben gyorsan lecsapódik. így a salakosodás kezdetét jelentő szubmikronméretű olvadt pernyék ezen anyaggal érintkeznek először. A salakosodás előrehaladtával megnövekszik a salakréteg hőmérséklete, amely az ammónium-szulfát bomlásával jár együtt, és ez a folyamat a salakréteget meglazítja, illetve eltávolítja. Az ammónium-szulfáttal együtt adagolt magnéziumklorid a tűztéri hőmérsékleten részben megolvad és részben elpárolog. Ennek folytán a kén-dioxiddal reagálva magnézium-szulfáttá alakul, ezzel csökkenti a kénemissziót. A pemyefrakció abszorbeálja a tűztéri hőfokon a kén-dioxidokat, és a felületi reakció következtében kalcium-szulfáttá alakul, ezzel tovább csökkenti a kénemissziót. A találmányunk részleteit az alábbi példákon mutatjuk be. 1. példa 44 t % ammónium-szulfátot, 30 t % magnéziumkloridot 24 t % finom pemyével(átlagos fajlagos felülete >10 m2/g) keverünk, amelyet 2 t % olajjal granulálunk. Az így kapott keveréket egy 40 t/h teljesítményű porszéntüzelésű kazánba adagoltuk a ventillátor malmok előtti szénelőmelegítőbe. A kazánban eltüzelt szén hamutartalma 35 t % volt és bombakéntartalma 4,5 t % volt hamura vonatkoztatva. Ehhez a szénanyaghoz a fentiek szerint összekevert granulátumból 0,5 t %-ot adagoltunk, hamura vonatkoztatva. A mérési eredmények - amelyeket egy féléves időtartam alatt szereztünk - kimutatták, hogy a salakosodás teljesen megszűnt a kazánban és a kénemissziót 45 %-kal lehetett csökkenteni. 2. példa 54 t % ammónium-szulfátot, 25 t % magnéziumkloridot 20 t % finom pemyévek (átlagos fajlagos felülete 25-30 m2/g), keverünk, amelyet 1 t % olajjal granulálunk. Az így kapott egy 95 t/h szénfeladású porszéntüzelésű kazánba adagoljuk, a szén 40 t % 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
