高鈉煤水熱處理脫鈉提質(zhì)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的高鈉煤水熱處理脫鈉提質(zhì)方法，包括以下步驟：S1、將粒徑≤0.2mm的高鈉原煤和純水裝入凈化容器，高鈉原煤與純水質(zhì)量比為1:5～1:1，高鈉原煤和純水在凈化容器內(nèi)混合成為水煤漿；S2、密封凈化容器；S3、加熱凈化容器，在加熱過程中持續(xù)攪拌水煤漿，凈化容器的溫度升至220℃-300℃，壓強升至2MPa-6MPa，持續(xù)5min-30min，實現(xiàn)高鈉煤的脫鈉。通過將小粒徑的高鈉原煤與純水的接觸面積增多，混合更充分，提高分離率；洗滌溶液為純水，減少污染，節(jié)約成本，加熱過程中持續(xù)混合，提高分離率。
【專利說明】高鈉煤水熱處理脫鈉提質(zhì)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及固體燃燒處理領(lǐng)域，尤其涉及了一種高鈉煤水熱處理脫鈉提質(zhì)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]高鈉煤是指煤中堿金屬化合物成分較高的一類特殊煤炭，各類堿金屬化合物中，一般以鈉基化合物居多，故稱之為高鈉煤，在中國、澳大利亞、美國、德國等地都有一定的儲量。
[0003]中國新疆準噶爾盆地東部的準東煤田西起昌吉州阜康市東界，東到木壘縣老君廟，北到昌吉州北部邊界卡拉麥里山南麓，南接古爾班通古特沙漠北緣，東西長約220km南北寬約60km，煤田面積約13000km2，預(yù)測煤炭資源儲量3900億噸，占全疆儲量(2.19萬億噸)的17.8%占全國煤炭儲量(5.56萬億噸)的7%。截至2009年6月已探明煤炭資源儲量213億噸，單層煤層最厚可達80m，可采煤層平均厚度43m，煤層豐厚的地方lkm2煤炭儲量達5000萬t，是中國乃至世界上最大的整裝煤田。準東地區(qū)的煤質(zhì)具有以下特點:中高水分；中等發(fā)熱量；易著火、易燃盡；強結(jié)焦；準東煤中含鈉組分的含量(以灰分計)總體都在2%以上，遠高于其他地區(qū)動力用煤(中國國內(nèi)動力煤中氧化鈉(Na20)的含量都在I %以下)，有的礦區(qū)產(chǎn)煤甚至高達10%以上，屬于典型的高鈉煤。
[0004]煤在燃燒時結(jié)渣是因為灰中礦物質(zhì)成分及其含量的不同而引起的。如果煤中堿性氧化物B (Fe203、CaO、MgO, Na20、K20)較多，煤灰的沾污性就強，在燃燒時就容易引起積灰結(jié)渣；如果酸性氧化物A(A1203、Si02、Τ?02)較多，煤灰的沾污性就弱，在燃燒時就不易結(jié)渣。高鈉煤的堿性氧化物遠遠大于酸性氧化物，在燃燒過程中其煤灰沾污性極強，屬于強積灰結(jié)渣型灰。
[0005]高鈉煤用于電站發(fā)電廠燃煤時，在鍋爐的受熱面、省煤器、空氣預(yù)熱器沾污問題非常嚴重。烏魯木齊地區(qū)火電廠燃用準東高鈉煤的實踐表明，對于在役機組鍋爐，準東煤只有摻燒才能在現(xiàn)有煙煤鍋爐上燃用，且比例不能過高，否則容易出現(xiàn)爐膛燃燒器區(qū)水冷壁結(jié)焦，導(dǎo)致鍋爐爐膛出口煙溫升高，水平煙道受熱面高溫沾污，積灰嚴重，過再熱器管壁超溫爆管，嚴重時甚至不得不停爐清焦，葦湖梁、紅雁池一二廠、烏石化自備電廠、天業(yè)電廠、甘肅酒鋼電廠等均出現(xiàn)了不同程度結(jié)渣和沾污。其中，酒鋼電廠435t/h鍋爐燃用準東高鈉煤1-2個月后，大屏、對流受熱面等區(qū)域還出現(xiàn)了嚴重的高溫腐蝕，被迫停爐。
[0006]準東地區(qū)煤炭資源豐富，但在現(xiàn)有鍋爐燃燒系統(tǒng)不能實現(xiàn)該煤種的單獨燃燒，在現(xiàn)階段摻燒比例不高于50%的情況下，發(fā)電廠每燃燒I噸自產(chǎn)準東煤，至少需外運I噸其它煤種，經(jīng)濟成本較高。作為一個能源輸出地區(qū)，燃燒依然依靠外運，不符合當?shù)匕l(fā)展的模式。如何降低新疆準東煤中的堿金屬含量，防結(jié)渣、沾污和腐蝕，確保鍋爐安全長期運行，是燃用準東煤的發(fā)電企業(yè)和其它企業(yè)亟待解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種高鈉煤水熱處理脫鈉提質(zhì)方法，把新疆高鈉煤轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合電廠燃燒的低鈉煤。
[0008]本發(fā)明提供的高鈉煤水熱處理脫鈉提質(zhì)方法，包括以下步驟:
[0009]S1、將粒徑< 0.2mm的高鈉原煤和純水裝入凈化容器，高鈉原煤與純水質(zhì)量比為1:5~1: 1，高鈉原煤和純水在凈化容器內(nèi)混合成為水煤漿；
[0010]S2、密封凈化容器；
[0011]S3、加熱凈化容器，在加熱過程中持續(xù)攪拌水煤漿，凈化容器的溫度升至2200C -300°C，壓強升至2MPa-6MPa，持續(xù)5min_30min，實現(xiàn)高鈉煤的脫鈉。
[0012]通過將小粒徑的高鈉原煤與純水的接觸面積增多，混合更充分，提高分離率；洗滌溶液為純水，減少污染，節(jié)約成本，加熱過程中持續(xù)混合，提高分離率。
[0013]其中，步驟SI中，所述凈化容器內(nèi)先裝入粒徑< 0.2_的高鈉原煤，對凈化容器進行抽真空處理后，再將純水裝入凈化容器。凈化容器抽真空后，純水沸點降低，更容易氣化，升壓升溫時間縮短，節(jié)約了脫鈉處理時間，提高了脫鈉效率，且提高了脫鈉率。
[0014]其中，所述水煤漿體積為凈化容器容積的1/2~2/3，凈化容器預(yù)留一定空間，攪祥更充分，混合均勻度聞，有利于提聞脫納效率。
[0015]其中，所述凈化容器加熱熱源為電廠排放煙氣或廢熱蒸汽，利用廢熱為凈化容器加熱，有利于節(jié)能環(huán)保。
[0016]其中，還包括以下步驟:將脫鈉處理后的煤進行固液分離，對固液分離后的煤進行干燥處理，干燥熱源為電廠排放煙氣或廢熱蒸汽。
[0017]其中，固液分離后的廢液通過水處理裝置進行鈉的富集與分離處理。
[0018]其中，富集與分離處理后得到的純水循環(huán)進入步驟SI。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點與效果在于:
[0020]1、通過將小粒徑的高鈉原煤與純水的接觸面積增多，混合更充分，提高分離率；以純水作為脫鈉溶液，減少污染，節(jié)約成本，加熱過程中持續(xù)混合，提高分離率。且當把凈化容器抽真空后，純水沸點降低，更容易氣化，凈化容器內(nèi)升壓升溫時間縮短，節(jié)約了脫鈉處理時間，大大提高了脫鈉效率。因而，本專利技術(shù)方案工藝簡單，運行安全，適合長期運行。
[0021]2、本專利脫鈉提質(zhì)方法簡單，主要投資在初期建設(shè)，后期運行成本較低。
[0022]3、本專利脫鈉提質(zhì)方法中的純水可以循環(huán)利用，加熱熱源和干燥熱源可以為電廠排放煙氣或廢熱蒸汽，提高了熱量利用率。
[0023]4、本專利脫鈉提質(zhì)方法經(jīng)過凈化容器輸出的脫鈉煤通過干燥提質(zhì)后，可直接用于作為煤化工和燃煤發(fā)電，從根本上解決了高鈉煤發(fā)電機組所面臨的爐內(nèi)結(jié)焦與受熱面沾污問題，減緩和改善了對鍋爐材質(zhì)的腐蝕。
[0024]5、本專利脫鈉提質(zhì)方法對煤在一定溫度和壓力下凈化，煤在脫鈉凈化過程中也會脫除少量的鈣、鎂、硫，降低了煤的全硫含量與灰產(chǎn)率(燃燒后煤灰中Na2O含量)，一定程度上的提高了煤的發(fā)熱量。
[0025]6、本專利是一種煤預(yù)處理凈化技術(shù)，可以與水處理與循環(huán)技術(shù)和煤干燥等技術(shù)組合使用。

【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以下實施例是對本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實施例。
[0027]實施例1
[0028]本實施例中，按照本發(fā)明中公開的高鈉煤水熱處理脫鈉提質(zhì)方法，高鈉原煤與純水的質(zhì)量比在1:5~1:1內(nèi)取5組不同的質(zhì)量比進行實驗，其步驟如下:
[0029]將粒徑< 0.2mm高鈉煤原煤和純水同時裝入凈化容器，高鈉原煤與純水的質(zhì)量比依次分別取為1: 5、1: 4、1: 3、1: 2、1: 1，高鈉原煤和純水在凈化容器內(nèi)混合成為水煤漿；
[0030]將該凈化容器密封；
[0031]加熱密封的凈化容器，且凈化容器內(nèi)的攪拌槳不斷攪拌水煤漿，使凈化容器的溫度升至220°C，壓強升至2.3MPa ；
[0032]維持220°C高溫、2.3MPa高壓條件30min。
[0033]實驗結(jié)果如表一所不，從表一可知:
[0034]1.本發(fā)明中公開的高鈉煤水熱處理脫鈉提質(zhì)方法，高鈉原煤脫鈉率大于68%，處理過的高鈉原煤燃燒后煤灰中Na2O含量小于2.3%。(而未處理的高鈉原煤直接燃燒后煤灰中Na2O含量為7.7% )
[0035]2.高鈉原煤與純水的質(zhì)量比從1:5逐步增加到1:1時，高鈉原煤脫鈉率由84.7%依次降低為68.6%，處理過的高鈉原煤燃燒后煤灰中Na2O含量由依次升高。
[0036]表一、溫度220°C，壓強為2.3MPa，維持時間為30分鐘實驗條件下不同質(zhì)量比的實驗結(jié)果。
[0037]

【權(quán)利要求】
1.一種高鈉煤水熱處理脫鈉提質(zhì)方法，其特征在于，包括以下步驟: S1、將粒徑<0.2mm的高鈉原煤和純水裝入凈化容器，高鈉原煤與純水質(zhì)量比為1:5~1: 1，高鈉原煤和純水在凈化容器內(nèi)混合成為水煤漿； S2、密封凈化容器； S3、加熱凈化容器，在加熱過程中持續(xù)攪拌水煤漿，凈化容器的溫度升至2200C -300°C，壓強升至2MPa-6MPa，持續(xù)5min_30min，實現(xiàn)高鈉煤的脫鈉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鈉煤水熱處理脫鈉提質(zhì)方法，其特征在于，步驟SI中，所述凈化容器內(nèi)先裝入粒徑< 0.2mm的高鈉原煤，對凈化容器進行抽真空處理后，再將純水裝入凈化容器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高鈉煤水熱處理脫鈉提質(zhì)方法，其特征在于，所述水煤漿體積為凈化容器容積的1/2~2/3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高鈉煤水熱處理脫鈉提質(zhì)方法，其特征在于，所述凈化容器加熱熱源為電廠排放煙氣或廢熱蒸汽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高鈉煤水熱處理脫鈉提質(zhì)方法，其特征在于，還包括以下步驟:將脫鈉處理后的煤進行固液分離，對固液分離后的煤進行干燥處理，干燥熱源為電廠排放煙氣或廢熱蒸汽。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高鈉煤水熱處理脫鈉提質(zhì)方法，其特征在于，還包括以下步驟:固液分離后的廢液通過水處理裝置進行鈉的富集與分離處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高鈉煤水熱處理脫鈉提質(zhì)方法，其特征在于，還包括以下步驟:富集與分離處理后得到的純水循環(huán)進入步驟SI。
【文檔編號】C10L9/00GK104178239SQ201410439759
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】趙冰, 王嘉瑞, 李小江, 陳凡敏 申請人:華電電力科學(xué)研究院