CN102027099B - 煤炭的改质方法以及改质装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种煤炭的改质方法,通过该方法,在通过将水分多、因而发热量低的低品质煤在油中脱水从而改质为高发热量的火力发电用燃料的工艺中,可以使供应给压缩机的混合蒸汽净化。该方法用于:粉碎低品质煤;将粉碎了的低品质煤与油混合而形成料浆;通过将料浆加热到水的沸点以上,使低品质煤中含有的水分蒸发从而脱水;对通过料浆的加热而生成的水蒸气以及同时气化的一部分的油构成的混合蒸汽进行压缩,从而使其升温升压;供应通过压缩而升温升压了的混合蒸汽,并将其作为高温热源来加热料浆;其中,使压缩前的混合蒸汽与液体状态的油接触。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤炭的改质方法以及利用该方法的改质装置,所述煤炭的改质方法在通过将水分多、因而发热量低的低品质煤在油中脱水从而改质为高发热量的火力发电用燃料的工艺中,可以使供应给压缩机的混合蒸汽净化。
背景技术
在专利文献1中公开了一种以多孔质煤为原料的固形燃料及其制造方法。如图3所示,将含有重质油分和溶剂油分的混合油与细孔内含有水分的被粉碎的多孔质煤混合在一起,形成料浆状态,该料浆被预热后供应给罐11。从罐11的底部取出料浆,利用第一泵12将其供应给热交换器13,由来自压缩机14的被压缩的混合蒸汽进行加热,使多孔质煤的细孔内的水分和油的一部分蒸发。被加热的料浆与水蒸气和油的蒸汽构成的混合蒸汽返回罐11,料浆贮存在罐11的下方,混合蒸汽贮存在上方。混合蒸汽被从罐11的上部取出,被压缩机14压缩,升温升压。升温升压了的混合蒸汽在热交换器13给料浆供给热量,分别凝结成水和油。水和油混合的凝结液被送到油水分离器15,分别被分离成水和油。水贮存在水的贮存罐16,从水的贮存罐16作为排水被排出。油贮存在油的贮存罐17,从油的贮存罐17被第二泵18汲取出,并导向外部的循环油供应设备。专利文献1的固形燃料通过使重质油附着于多孔质煤的细孔内有水分的部位,防止多孔质煤自燃并且其作为整体实现热量提升。并且,在该制造方法中的料浆的加热工序使多孔质煤的细孔内的水分以及混合油的一部分气化,由压缩机对生成的混合蒸汽进行升温升压,从而作为加热源加以利用。
但是,专利文献1所示技术存在以下问题。在热交换器13内将含水分的低品质煤和混合油构成的料浆加热到水的沸点以上,从而低品质煤中的水分作为水蒸气游离在料浆中。此时产生的水蒸气是非常细小的气泡,因此料浆具有发泡性。如果料浆发泡,则发泡相膨胀,不仅充满罐11的上部空间,而且将到达压缩机14的配管内也充满,之后,被压缩机14吸引。本来,应该向压缩机14只供应混合蒸汽、即只供应气体,但是,由于发泡相的膨胀,不仅是构成泡的液滴,就连微小的煤粒子也一起被供应给压缩机14。其结果是,存在不仅有损于压缩机14的性能,而且引起压缩机14故障的问题。因此,抑制在脱水工序产生的发泡,不向压缩机14供应发泡相就成为了课题,但是,关于净化混合蒸汽的手段,还没有任何具体的公开。
一直以来的一般应对方法是使气泡自然沉静,但由于气泡沉静花费时间,所以会产生工序损失(loss),另外,要设置大的罐以用于气泡沉静,存在成本变高的问题。
在专利文献2中,作为防止发泡的方法公开了一种利用离心力使气泡和液体机械性分离的方法,但是,在处理量增大的情况下,需要巨大的机械,并不现实。
在专利文献3中,公开了一种添加消泡剂来抑制发泡的方法。该方法虽然对应于发泡的性质或材料而提出各种方案,从而实现商业化,但是,对煤炭这种附加值低的燃料大量使用高价的消泡剂(defoamant),在成本方面并不成立。
在前技术文献
专利文献1:JP特许第2776278号公报
专利文献2:JP特开2005-131600号公报
专利文献3:JP特开2007-222812号公报
发明内容
本发明要解决的问题是:提供一种煤炭的改质方法,所述煤炭的改质方法在通过将水分多、因而发热量低的低品质煤在油中脱水从而改质为高发热量的火力发电用燃料的工艺中,可以使供应给压缩机的混合蒸汽净化。
作为用于解决上述问题的手段,本发明的煤炭的改质方法是:粉碎低品质煤;将粉碎了的所述低品质煤与油混合而形成料浆并贮存在罐中;通过将所述料浆加热到水的沸点以上,使所述低品质煤中含有的水分蒸发,从而脱水;通过压缩机对由通过所述料浆的加热而生成的水蒸气以及同时气化的一部分的所述油构成的混合蒸汽进行压缩,从而使其升温升压;将通过所述压缩而升温升压了的混合蒸汽作为高温热源,用于加热所述料浆,其中,使所述压缩前的混合蒸汽与由所述罐供给的液体状态的油在消泡罐内接触。
将混合粉碎的低品质煤与油而形成的料浆加热到水的沸点以上,从而使低品质煤中含有的水分蒸发从而脱水。使液体状态的油接触于压缩前的混合蒸汽,压缩前的混合蒸汽是通过料浆的加热而生成的水蒸气以及同时气化的一部分的油构成的压缩前的混合蒸汽。由此,促进混合蒸汽中的气泡彼此的合一与成长,可以从液相分离出气相,可以对混合蒸汽进行消泡。
另外,本发明的煤炭的改质装置,其包括:对由粉碎后的低品质煤和油混合而成的料浆进行贮存的罐;使从所述罐供应的所述料浆与高温热源进行热交换的热交换器;以及对由通过在所述热交换器的热交换而生成的水蒸气以及同时气化了的一部分所述油构成的混合蒸汽进行压缩的压缩机,将通过所述压缩机而升温升压了的混合蒸汽作为高温热源供应给所述热交换器,其中,所述煤炭的改质装置还具备消泡罐,所述消泡罐设置于所述罐和所述压缩机之间,并且在所述消泡罐的内部使所述压缩前的混合蒸汽与液体状态的油接触。
将预热了的料浆供应给罐,将该罐的料浆供应给热交换器,在热交换器使该料浆进行热交换从而将其加热,这样生成混合蒸汽。在将该混合蒸汽供应给压缩机之前在消泡罐的内部使该混合蒸汽与油接触,从而促进混合蒸汽中的气泡彼此的合一和成长。结果是,可以从液相分离出气相,可以对混合蒸汽进行消泡。
具体地说,优选所述消泡罐具有:流入口,其与所述罐连通,并供所述混合蒸汽流入用;油供应口,其使所述油以喷雾方式与从所述流入口流入的所述混合蒸汽接触;流出口,其与所述压缩机的吸入口连通,并供所述混合蒸汽流出;雾分离器,其设置于所述流出口,用于除去所述混合蒸汽的雾(mist);以及排放口,其排出由所述混合蒸汽的水蒸气的一部分凝结而成的水与所述油的混合液。根据该结构,使来自罐的混合蒸汽从流入口流入,以喷雾方式使油接触于该混合蒸汽,从而促进混合蒸汽中的气泡彼此的合一和成长。结果是,可以从液相分离出气相,可以对混合蒸汽进行消泡。另外,通过使该消泡了的混合蒸汽通过在流出口设置的雾分离器,从而能够从该混合蒸汽除去雾。另外,可以将从油供应口以喷雾方式喷出、且贮存于消泡罐的混合液从排放口排出。
优选所述煤炭的改质装置具有油水分离器,所述油水分离器将水与油的混合液分离成水分和油分,其中的水与油的混合液是所述混合蒸汽在所述热交换器与所述料浆进行热交换而凝结成的水与油的混合液。根据该构成,能够利用油水分离器将在热交换器通过热交换而凝结的水与油的混合液分离成水分和油分。
优选将从所述排放口排出的所述混合液供应给所述油水分离器。由此,将从排放口排出的水与油的混合液供应给油水分离器,从而可以分离为水分和油分。
优选将在所述油水分离器分离的所述油的一部分供应给所述消泡罐。由此,可以将在油水分离器分离的油的一部分供应给消泡罐。
发明效果
在通过将水分多、因而发热量低的低品质煤在油中脱水从而改质为高发热量的火力发电用燃料的工艺中,通过将供应给压缩机的混合蒸汽的气相从液相分离出来,从而可以净化混合蒸汽。
附图说明
图1是用于本发明的煤炭的改质方法中的装置的概略图;
图2是表示从油供应口以喷雾方式供应油的消泡罐的内部的图;
图3是用于现有的煤炭的改质方法中的装置的概略图。
符号说明
20-装置
21-罐
22-第三泵
23-热交换器
24-消泡罐
25-第四泵
26-压缩机
27-油水分离器
28-第五泵
29-流入口
30-油供应口
31-流出口
33-雾分离器(mist separator)
34-排放口
35-吸入口
36-喷出口
38-罐
39-罐
具体实施方式
以下,按照附图说明本发明的实施方式。
图1表示用于本发明的煤炭的改质方法中的装置20的概略。该装置20包括:罐21、第三泵22、热交换器23、消泡罐24、第四泵25、压缩机26、油水分离器27以及第五泵28。
罐21贮存由含有水分的粉碎的低品质煤与油构成的料浆。罐21的底部和第三泵22由配管连通。第三泵22和热交换器23的管内侧由配管连通。热交换器23可以有效授受管内侧的料浆与管外侧的来自压缩机26的压缩气体之间的热。热交换器23的管内侧出口与罐21的上方由配管连通。罐21的顶部和消泡罐24的流入口29由配管连通。
如图1以及图2所示,在消泡罐24的侧面设有流入口29。在消泡罐24的内部设有以喷雾方式供应油的多个油供应口30。第五泵28出口和油供应口30由配管连通。在消泡罐24的上方设有流出口31,从流出口31流出用于供应给压缩机26的混合蒸汽。在消泡罐24的流出口31设有雾分离器33。在消泡罐24的下方设有排放口34。
排放口34和第四泵25由配管连通。消泡罐24的流出口31和压缩机26的吸入口35由配管连通。在压缩机26上设有吸入口35和喷出口36。压缩机26的喷出口36和热交换器23的管外侧入口由配管连通。热交换器23的管外侧出口以及第四泵25分别与油水分离器27的顶部通过配管连通。油水分离器27是对水和油进行分离的构造,并在内部具备贮存分离出的水的罐38以及贮存分离出的油的罐39。从水的贮存罐38的底部导向外部的排水设备。油的贮存罐39的底部和第五泵28由配管连通。第五泵28的出口被导向外部的再循环油供应设备,并且其与消泡罐24的油供应口30由配管连通。
排放口34与第四泵25由配管连通。消泡罐24的流出口31与压缩机26的吸入口35由配管连通。在压缩机26上设有吸入口35和喷出口36。压缩机26的喷出口36和热交换器23的管外侧入口由配管连通。热交换器23的管外侧出口以及第四泵25分别与油水分离器27的顶部由配管连通。油水分离器27是对水和油进行分离的构造,并在内部具备贮存分离出的水的罐38以及贮存分离出的油的罐39。从水的贮存罐38的底部导向外部的排水设备。油的贮存罐39的底部和第五泵28由配管连通。第五泵28的出口被导向外部的再循环油供应设备,并且其与消泡罐24的油供应口30由配管连通。
下面,根据图1说明使用所述结构的装置20的本发明的煤炭的改质方法。由含水分的粉碎的低品质煤与油构成的料浆被预热后,被供应给罐21。在此,所谓低品质煤是指每单位质量的发热量比较小的煤炭,是指次烟煤、褐煤、褐炭、泥煤。所谓料浆是指使细微固体分散在液体中的悬浮液,是一般具有可由泵输送的程度的流动性的混合体的称呼。从罐21的底部抽出料浆,利用第三泵22将其供应给热交换器23,利用来自后述的压缩机26的被压缩的混合蒸汽进行加热,使低品质煤中的水分蒸发。此时,油的一部分也蒸发。被加热的料浆和水蒸气与油的蒸汽构成的混合蒸汽返回到罐21。料浆贮存在罐21的下方,混合蒸汽贮存在罐21的上方。混合蒸汽从罐21的上部被抽出,并供应给消泡罐24。被供应给消泡罐24的混合蒸汽通过雾分离器33从而将含有的雾除去。除去雾之后的混合蒸汽被供应给压缩机26。供应的混合蒸汽被压缩机26压缩,升温升压。升温升压后的混合蒸汽被供应给热交换器23的管外侧。然后,通过热交换给通过管内侧的由第三泵22从罐21汲取出的料浆提供热量,水和油分别凝结。水和油凝结的混合液与由第四泵25从消泡罐24的排放口34汲取上来的混合液一起被送往油水分离器27,分别被分离成水和油。水贮存于水的贮存罐38,并从水的贮存罐38作为排水排出。油贮存于油的贮存罐39,并从油的贮存罐39被第五泵28汲取出来。该油作为再循环油使用。另外,其一部分被供应给消泡罐24。供应的油从油供应口30以喷雾方式喷出,并与从罐21供应给消泡罐24的混合蒸汽在消泡罐24内部接触。通过它们的接触,会促进发泡的混合蒸汽中的气泡彼此的合一和成长,因此,促进气相和液相的分离。其结果是,可以净化供应给压缩机26的混合蒸汽。
示出运转条件的一个例子。在热交换器23产生、并供应给压缩机26侧的混合蒸汽的量是:水7800kg/h、油4800kg/h,合计12600kg/h。压力是0.40MPa,温度是150℃。相对于此,供应给消泡罐24的油的流量是20000kg/h,温度是150℃。以上,通过设置消泡罐24,在该罐24内使发泡性的混合蒸汽与液体状态的油接触这一简便方法,就能够在不使压缩机26产生故障的情况下实现稳定的运转。
本发明不限定于实施方式,可以进行各种变形。例如,可以在从第五泵28到油供应口30的线路途中对油进一步进行加热,使其温度变成流入消泡罐24的混合蒸汽的温度以上。从消泡罐24的油供应口30供应油,可以是连续性供应,也可以是断续性供应。当消泡罐24内的液面超过一定水平时,可以进行控制以从下方的排放口34排出水和油的混合液。
Claims (6)
1.一种煤炭的改质方法,其特征在于:
粉碎低品质煤;
将粉碎了的所述低品质煤与油混合而形成料浆并贮存在罐中;
通过将所述料浆加热到水的沸点以上,使所述低品质煤中含有的水分蒸发,从而脱水;
通过压缩机对由通过所述料浆的加热而生成的水蒸气以及同时气化的一部分的所述油构成的混合蒸汽进行压缩,从而使其升温升压;
将通过所述压缩而升温升压了的混合蒸汽作为高温热源,用于加热所述料浆,
其中,
使所述压缩前的混合蒸汽与由所述罐供给的液体状态的油在消泡罐内接触。
2.一种煤炭的改质装置,其特征在于,
其包括:
对由粉碎后的低品质煤和油混合而成的料浆进行贮存的罐;
使从所述罐供应的所述料浆与高温热源进行热交换的热交换器;以及
对由通过在所述热交换器的热交换而生成的水蒸气以及同时气化了的一部分所述油构成的混合蒸汽进行压缩的压缩机,
将通过所述压缩机而升温升压了的混合蒸汽作为高温热源供应给所述热交换器,
其中,
所述煤炭的改质装置还具备消泡罐,所述消泡罐设置于所述罐和所述压缩机之间,并且在所述消泡罐的内部使所述压缩前的混合蒸汽与液体状态的油接触。
3.如权利要求2所述的煤炭的改质装置,其特征在于:
所述消泡罐具有:
流入口,其与所述罐连通,并供所述混合蒸汽流入用;
油供应口,其使所述油以喷雾方式与从所述流入口流入的所述混合蒸汽接触;
流出口,其与所述压缩机的吸入口连通,并供所述混合蒸汽流出用;
雾分离器,其设置于所述流出口,用于除去所述混合蒸汽的雾;以及
排放口,其排出由所述混合蒸汽的水蒸气的一部分凝结而成的水与所述油的混合液。
4.如权利要求3所述的煤炭的改质装置,其特征在于:
所述煤炭的改质装置具有油水分离器,所述油水分离器将水与油的混合液分离成水分和油分,其中的水与油的混合液是所述混合蒸汽在所述热交换器与所述料浆进行热交换而凝结成的水与油的混合液。
5.如权利要求4所述的煤炭的改质装置,其特征在于:
从所述排放口排出的所述混合液被供应给所述油水分离器。
6.如权利要求4和5所述的煤炭的改质装置,其特征在于:
在所述油水分离器分离的所述油的一部分被供应给所述消泡罐。
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