CN102533383B - 高钠煤脱钠净化循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高钠煤脱钠净化循环系统，包括由循环管路相连的循环水加热器、原煤净化装置、混合反应装置、煤液分离装置、废水处理装置、脱钠煤干燥装置以及蒸汽加热源，该循环系统利用电厂热源对水进行加热，并通过水循环对原煤进行净化脱钠，使其达到优质煤品质，并达到节约用水等效果。

Description

高钠煤脱钠净化循环系统

技术领域

本发明涉及劣质煤发电用净化提质技术，具体涉及一种高钠煤脱钠净化循环系统。

背景技术

高钠煤是指煤中碱金属化合物成分较高的一类特殊煤炭。各类碱金属化合物中，一般以钠基化合物居多，故称之为“高钠煤”。目前，我国高钠煤主要集中于新疆准噶尔盆地东部的准东煤田。准东煤田资源预测储量达3900亿吨，目前累计探明煤炭资源储量为2136亿吨，煤田成煤面积1.4万平方公里，是我国当前最大的整装煤田。以现在我国煤炭年产量计算，一个准东煤田就能够全国使用一百年。由于资源储备丰富且露天开采成本低，准东煤田已成为我国煤炭行业新一轮投资的热点地区。

准东煤属于特低灰分、特低硫、高热值（高位发热量）、低变质程度的优质煤。无论是作为发电或是用来做煤化工的原料，都是低污染、低排放的原料，可以有效的节约废物的处理费用。这些优越的自然条件都为准东地区的煤电和煤化工的发展打下了良好的物质基础。就新疆目前发电而言总装机容量为1800万KW，根据国家“十二五”规划和新疆未来五年规划，新疆在12.5末装机容量将达到一亿KW，其中准东煤田是“新电东送”最主要的能源保障基地。

准东地区的煤质具有以下特点：中高水分；中等发热值；易着火、易燃尽；强结焦；高碱金属含量，强沾污性。小容量机组的试运行结果表明：准东高钠煤用于电站发电厂燃煤时，在锅炉的受热面、省煤器、空气预热器沾污问题非常严重，碱金属对锅炉的本体材料腐蚀也非常严重，且排渣也非常困难。因此，强结焦与强沾污性对燃准东煤电站锅炉的设计及运行提出了巨大的挑战，全燃准东煤时锅炉炉内结焦与受热面沾污问题非常严重，锅炉无法长期运行。究其原因，这些问题均与煤灰中碱金属含量较高密切相关。

目前，中国各发电企业在准东地区建设发电厂，只能利用20-30%的准东煤与其它煤种混合后进行掺烧，这样对准东煤使用量非常有限，同时又要从其它地方购买优质燃煤，增加了发电企业的发电成本。对准东煤田的开发和电源基地的建设带来了困难，因此难于将准东煤的优势得以充分发挥。

为利用准东高钠煤用于发电的另一种其它掺烧办法：如采用掺和一定数的硅或三氧化二铝等，可以调整炉内燃烧的灰熔点，可多采用准东高钠煤在锅炉中燃烧，也能起到一定的改善锅炉的沾污和结渣的问题，但同时增加了锅炉的磨损影响锅炉使用寿命和降低了燃煤的发热值，这使必又要增加建设投资和电厂的运行成本。

因此，如何降低准东煤中的碱金属含量，防结渣、沾污和腐蚀，确保锅炉安全经济长时期的运行，是发电企业和燃用准东煤的其它行业所不可回避的问题，也是当前发展准东煤电基地建设所面临的重大挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种运行安全、工艺简单、投资小、能充分有效利用烟气干燥和水回收的高钠煤脱钠净化循环系统，用以把高钠煤变成低钠煤或无钠煤，从根本上解决燃高钠煤发电机组所面临的炉内结焦与受热面沾污、腐蚀等问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种高钠煤脱钠净化循环系统，包括由循环管路相连的循环水加热器、原煤净化装置、混合反应装置、煤液分离装置、废水处理装置、脱钠煤干燥装置以及蒸汽加热源，其中，

循环水加热器输入端接收循环水和补水，并接收蒸汽加热源的抽蒸汽对水进行加热，循环水加热器输出端与原煤净化装置相连；

原煤净化装置的输入端接收循环水加热器输出的热水以及经粉碎后的高钠原煤，并通过混合反应装置及蒸汽加热源分别输入以醋酸或盐酸为主要成份的洗涤液和蒸汽，对原煤进行混合加热清洗、脱钠；

煤液分离装置与原煤净化装置的输出端相连，将脱钠煤与洗煤废水分离，将脱钠煤输至脱钠煤干燥装置进行干燥，将洗煤废水输至废水处理装置进行处理；

废水处理装置输出端通过循环泵将处理后的循环水返回至循环水加热器。

所述原煤净化装置是根据原煤中的碱金属含量的多少，把相应参数设是为温度20℃-350℃、洗涤时间为3mi n-30mi n；所述原煤净化装置输入的原煤粉碎直径为1mm-30mm。

所述蒸汽加热源为电厂汽轮发电机组，通过对其锅炉抽汽以实现蒸汽供应。

所述脱钠煤干燥装置与汽轮发电机组的锅炉相连，通过锅炉提供烟气对脱钠煤进行干燥。

所述脱钠煤干燥装置与循环水加热器相连，将干燥产生的乏汽通过冷却水喷淋来回收乏汽中的水，并作为补水输入循环水加热器。

所述原煤净化装置和循环水加热器中输入的蒸汽经降温并凝结放热变为疏水后，通过疏水泵排放至电厂汽水循环系统。

所述废水处理装置排放端还接有钠钾浓缩液回收系统。

所述混合反应装置与废水处理装置相连，接收处理后的水用于与加入的洗涤液进行混合反应。

所述循环水加热器还与电厂脱硫装置相连，输入部分加热水用于脱硫作业。

采用本发明的高钠煤脱钠净化循环系统，具有如下优点：

1、将高碱金属含量高的原煤在一定的原煤直径下，在一定温度和压力的洗涤溶液的作用下，破坏了原煤结构的稳定性，使原煤中的碱金属发生迁移和溶解，从而降低了煤中碱金属含量，工艺简单，运行安全，投资小；

2、根据准东煤的特殊机理，通过非常简易、成本低廉的洗涤溶液配方以实现洗灰脱钠；

3、系统所需补水主要来源于原煤中的水回收，充分节省水资源；

4、系统输出的脱钠煤通过干燥提质后，变成了优质洁净煤可直接用于作为化工原料或用于燃煤粉发电机组，从而大幅改善或根本解决了燃高钠煤发电机组所面临的炉内结焦与受热面沾污问题以及改善了对锅炉本体的碱金属的腐蚀问题，同时解决了煤化工气化过程中的气化钠分离问题；

5、煤液分离后的液体进入废水处理装置，分离出的钠钾浓缩液可回收用于制碱和钾肥生产；

6、将乏汽冷却后可大量回收煤中的水资源，并可作为系统补水；

7、对净化后的煤进行高温烟气干燥处理，脱除煤中的水份使煤的质量大大提高；

7、对煤在一定温度压力下净化，煤在净化过程中同样会脱除煤中的钠、灰、汞、硫、等元素，提高煤的质量；

8、本系统是集煤净化、干燥、水回收循环利用、提质、废水处理等一系列循环节能环保技术；

9、同样也适合对高水份煤进行煤中有效去水；

10、本系统也可以与发电制粉系统相结合，在制粉系统原煤前加煤净化预处理系统，抽取汽轮机某级抽汽作为加热加压源，以此循环发电，实现高效节能的煤电发电技术；

11、本系统也可以与煤气化系统相结合，在气化炉前作为煤净化预处理系统，把煤磨制细粉后进行净化，净化后的细粉可以直接制成水煤浆，用管道方式输送到各气化厂用户，实现高效节能的煤气化技术。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式本发明进行详细说明：

图1是本发明的高钠煤脱钠净化循环系统的原理图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的高钠煤脱钠净化循环系统主要包括由循环管路相连的循环水加热器1、原煤净化装置2、混合反应装置3、煤液分离装置4、废水处理装置5、脱钠煤干燥装置6以及蒸汽加热源7，其中，循环水加热器1输入端接收循环水和补水，并接收蒸汽加热源7的抽蒸汽对水进行加热，循环水加热器1输出端与原煤净化装置2相连；原煤净化装置2的输入端接收循环水加热器1输出的热水以及经粉碎后的高钠原煤，并通过混合反应装置3及蒸汽加热源7分别输入洗涤液和蒸汽，对原煤进行混合加热清洗、脱钠，而上述浓缩洗涤液主要成份是醋酸或盐酸及有机溶剂，与水的混合比例为1:(50-500）,其主要作用是脱除原煤的有机类碱性金属。煤液分离装置4与原煤净化装置2的输出端相连，将脱钠煤与洗煤废水分离，将脱钠煤输至脱钠煤干燥装置6进行干燥，将洗煤废水输至废水处理装置5进行处理；废水处理装置5输出端通过循环泵8将处理后的循环水返回至循环水加热器1。

通过多次反复试验和计算，在原煤净化装置2的洗灰脱钠过程中，其加热温度应为20℃-350℃、清洗时间应为3min-30min；并且原煤净化装置2输入的原煤经粉碎机9粉碎后的直径应为1mm-30mm，在此条件下，通过洗涤液能够达到较佳的洗灰脱钠效果。

作为一个是实施例，所述蒸汽加热源7可以为电厂汽轮发电机组，通过对其锅炉某段抽汽以实现蒸汽供应。而所述脱钠煤干燥装置6与汽轮发电机组的锅炉相连，同过锅炉提供烟气对脱钠煤进行干燥。所述脱钠煤干燥装置6还与循环水加热器1相连，将干燥产生的乏汽通过水回收装置10的冷却水喷淋来回收乏汽中的水，并作为补水输入循环水加热器1。

本发明还通过以下设置来更好地实现本系统的循环利用以及节能减排：

所述原煤净化装置2和循环水加热器1中输入的蒸汽也经水回收装置10的降温并凝结放热变为疏水后，通过疏水泵14排放至电厂汽水循环系统。所述废水处理装置5排放端还接有钠钾浓缩液回收系统11。所述混合反应装置3与废水处理装置5相连，接收处理后的水用于与加入的洗涤液进行混合反应。所述水回收装置10还与电厂脱硫装置12相连，输入部分水和烟气用于脱硫作业。

本发明的工作原理如下：

以准东煤为例，从准东煤的煤质分析表明：准东煤的全水份在25-33%左右，钠含量平均在3.5-12%、发热量在4400大卡。从准东煤的结构分析表明，准东煤的碱金属含量主要成分是“钠”。而“钠”分为腐蚀酸纳也称有机钠和以单体存在的也称无机钠。准东煤的无机钠主要藏于煤各毛细孔的水中和煤的结晶表面，而有机钠存在于煤的结晶体中。煤中的单体钠、钾等碱金属元素又易溶于水。

因此，将粉碎后的高钠原煤输入原煤净化装置2内，并将洗涤液以及由循环水加热器1加热后的循环水和补水注入原煤净化装置2内，在一定温度和压力下，通过一定时间在洗涤溶液中洗涤，受温度和洗涤溶液的双从作用下，可破坏原煤结构的平衡，使原煤结晶体和表面及毛细孔中的水和碱金属迅速发生迁移和溶解，使原煤中的大量碱金属元素包括钠、钾、汞、硫、灰粉等大量迁移至或溶于洗涤溶液中，以达到对原煤的净化。

净化后的原煤将实施煤液分离，净化后的煤通过由闭式输送机送脱钠煤干燥装置6，通过锅炉输入高温烟气，使得煤与高温烟气混合，在高温烟气的作用下，煤中的水份得到快速蒸发，煤中水变成蒸汽在烟气中，使得烟气中水份大量增加后变成乏汽。干燥去除煤中水份可起到提质作用，使其变成优质的洁净煤，煤中的水大量失去，因此提升了煤的质量，使煤的热值大幅提高，这样的优质洁净煤的全水份控制在8%以内，由于全水份的减少提高了煤的质量，使煤的发热量提升至5500大卡以上，钠含量控制在2%以内。

而干燥后的乏汽进入水回收装置10,采用喷淋冷却回收大量乏汽中的水，乏汽通过冷劫水喷淋冷劫后，将乏汽中水得到大量的回收，再循环输入至循环水加热器1进行加热，并作为补水，而饱和湿烟气送至脱硫装置12后通过烟囱13排放。多余的水可以作为锅炉的水源也可以将水对外供应，以解决当地水资源缺乏的问题。

煤液分离后的废液进入废水处理装置5，将碱金属等进行处理，处理后的合格水进入混合反应装置3，混合反应装置3中浓缩溶液和合格水混合变成洗涤溶液，洗涤溶液进入通过原煤净化装置2内后，通过锅炉的热载体给予升温升压，将高钠煤进行洗涤。

碱金属废液输入钠钾浓缩液回收系统11，通过浓缩分离后，可作为化工原料生产化工产品。

综上所述，本发明是一种煤净化干燥水回收技术集成系统，是一种循环经济技术，无废气、废液、废渣的排放，因此，属于绿化环保的产业。并且本发明是从高钠煤的原煤着手，降低原煤中的碱金属含量的技术，把煤变成优质洁净煤为目的，从而大幅改善或从根本上解决燃高钠煤发电机组所面临的炉内结焦与受热面沾污、腐蚀等重大问题，有效适用于准东煤以及其它含钠高、含水高的劣质煤的净化提质处理，具有工艺简单、运行安全、投资小、节能、环保，具有循环经济的优点，既可以用于优质洁净煤的供应，又可以用于燃高钠煤坑口发电机组，也实现煤电联产。

但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (9)

1.一种高钠煤脱钠净化循环系统，其特征在于：

包括由循环管路相连的循环水加热器、原煤净化装置、混合反应装置、煤液分离装置、废水处理装置、脱钠煤干燥装置以及蒸汽加热源，其中，

循环水加热器输入端接收循环水和补水，并接收蒸汽加热源的抽蒸汽对水进行加热，循环水加热器输出端与原煤净化装置相连；

原煤净化装置的输入端接收循环水加热器输出的热水以及经粉碎后的高钠原煤，并通过混合反应装置及蒸汽加热源分别输入以醋酸或盐酸为主要成份的洗涤液和蒸汽，对原煤进行混合加热清洗、脱钠；

煤液分离装置与原煤净化装置的输出端相连，将脱钠煤与洗煤废水分离，将脱钠煤输至脱钠煤干燥装置进行干燥，将洗煤废水输至废水处理装置进行处理；

废水处理装置输出端通过循环泵将处理后的循环水返回至循环水加热器。

2.根据权利要求1所述的高钠煤脱钠净化循环系统，其特征在：

所述原煤净化装置的加热温度为20℃-350℃、清洗时间为3min-30min；所述原煤净化装置输入的原煤粉碎直径为1mm-30mm。

3.根据权利要求1所述的高钠煤脱钠净化循环系统，其特征在：

所述蒸汽加热源为电厂汽轮发电机组，通过对其锅炉抽汽以实现蒸汽供应。

4.根据权利要求2所述的高钠煤脱钠净化循环系统，其特征在：

所述脱钠煤干燥装置与汽轮发电机组的锅炉相连，同过锅炉提供烟气对脱钠煤进行干燥。

5.根据权利要求4所述的高钠煤脱钠净化循环系统，其特征在：

所述脱钠煤干燥装置与循环水加热器相连，将干燥产生的乏汽通过冷却水喷淋来回收乏汽中的水，并作为补水输入循环水加热器。

6.根据权利要求1所述的高钠煤脱钠净化循环系统，其特征在：所述原煤净化装置和循环水加热器中输入的蒸汽经降温并凝结放热变为疏水后，通过疏水泵排放至电厂汽水循环系统。

7.根据权利要求1所述的高钠煤脱钠净化循环系统，其特征在：

所述废水处理装置排放端还接有钠钾浓缩液回收系统。

8.根据权利要求1所述的高钠煤脱钠净化循环系统，其特征在：

所述混合反应装置与废水处理装置相连，接收处理后的水用于与加入的洗涤液进行混合反应。

9.根据权利要求1所述的高钠煤脱钠净化循环系统，其特征在：

所述循环水加热器还与电厂脱硫装置相连，输入部分加热水用于脱硫作业。

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