CN102796575B - 水煤浆制备装置、系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水煤浆制备装置、系统和方法。水煤浆装置包括用于接收第一水煤浆和第二煤颗粒以产生水煤浆混合物的收容装置及用于加热所述水煤浆混合物以产生第二水煤浆的加热装置。

Description

水煤浆制备装置、系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种用于制备水煤浆的装置、系统和方法，尤其涉及一种利用低阶煤制备水煤浆的装置、系统和方法。

背景技术

在煤的气化领域中，通常采用两种方法将煤输入到气化炉中进行气化。一种方法是利用加压的氮气气动输送煤粉，并将其喷射进气化炉。另一种方法是先准备煤和水的浆体，即“水煤浆”，而后将该水煤浆输送到气化炉中进行气化。由于水煤浆方法比采用干煤粉的气化方法更简单可靠，更便于进料，且可用于较高的气化压力，因而其得到了广泛应用。

通常，水煤浆中具有较高的煤浓度可以带来较高的气化效率以及较低的煤和氧的消耗。因此，在制备过程中，常期望制备出含有较高浓度煤的水煤浆，从而可以以较经济的方式对水煤浆进行气化。

一些方法已经被尝试来提高水煤浆中煤的浓度。例如，在水煤浆中添加添加剂来提高水煤浆中煤的浓度。然而，水煤浆中可添加的添加剂的量受到一定的限制，从而通过持续的增加水煤浆中添加剂的量来提高水煤浆中煤的浓度是比较困难的。另外，额外加入的添加剂不仅可导致成本上升而且在水煤浆在气化过程中导致煤灰熔点(Ash Fusion Temperature)的改变。

所以，需要提供一种新的用于制备具有较高煤浓度的水煤浆的装置、系统和方法。

发明内容

本发明的一个实施例提供了一种水煤浆装置。该水煤浆装置包括用于接收第一水煤浆和第二煤颗粒以产生水煤浆混合物的收容装置及用于加热所述水煤浆混合物以产生第二水煤浆的加热装置。

本发明另一个实施例提供了一种水煤浆系统。该水煤浆系统包括用于研磨煤以产生煤颗粒的研磨装置、第一水煤浆装置及第二水煤浆装置。所述第一水煤浆装置与所述研磨装置流体相通以接收所述煤颗粒的第一部分来产生第一水煤浆。所述第二水煤浆装置与所述研磨装置和第一水煤浆装置流体相通以接收并加热所述煤颗粒的第二和所述第一水煤浆来产生第二水煤浆。

本发明实施例进一步提供了一种水煤浆方法。该水煤浆方法包括把第一水煤浆输入水煤浆装置；把第二煤颗粒输入所述水煤浆装置以与所述第一水煤浆相混合以产生水煤浆混合物及加热所述水煤浆混合物以产生第二水煤浆。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1为本发明用于制备水煤浆的系统的一个实施例的示意图。

具体实施方式

图1所示为本发明用于制备水煤浆的系统10的一个实施例的示意图。在本发明实施例中，“水煤浆”可指一定数量的煤、水和添加剂的混合物，其可产生用于发电、加热、支持加工和制造中所使用的能量。近年来，水煤浆的使用已成为使用传统燃油和煤炭的一种替代性选择。

在一定的应用中，水煤浆可包括从55％到70％重量百分比(WeightPercentage，wt％)的煤颗粒，从30wt％到45wt％的水，和少于1wt％的添加剂。本发明的实施例不限于可用于水煤浆中的任何特定类型的煤或添加剂。在非限制性示例中，添加剂的可包括烷基萘磺酸盐(Alkylnaphthelene Sulfonate)和聚氧化烯烷基醚(Polyoxyalkylene Alkyl Ether)。

通常，在应用中，提高水煤浆中煤的浓度可提升气化效率，减少煤和氧气的消耗。较高的煤浓度可通过将煤研磨至合适的粒度分布，同时，选择合适的添加剂，并适当地将煤、水和添加剂混合从而来制备具有合适浓度、粘度、稳定性和质量的水煤浆。

如图1所示，水煤浆制备系统10包括存储装置11、研磨装置12、第一水煤浆装置13、泵14及第二水煤浆装置15。在本发明实施例中，存储装置11可用于接收并存储煤，其与研磨装置12流体相通(In Fluid Communication)从而可把煤输入进研磨装置12中。在一些实施例中，煤可包括高阶煤(HighRank Coal)和低阶煤(Low Rank Coal)中的一种或多种。在非限制示例中，高阶煤可包括烟煤(Bituminous)和无烟煤(Anthracite)。低阶煤可包括次烟煤(Sub-bituminous coal)和褐煤(Lignite)。在一个示例中，煤可包括低阶煤。

研磨装置12用于把来自于存储装置11中的煤研磨成具有合适的煤的粒度分布(Particle Size Distribution)的煤颗粒16。在非限定示例中，本发明实施例并不局限于任何特定的煤的粒度分布，而且可根据具体的应用来确定合适的煤的粒度分布。在一些示例中，研磨装置12可包括球磨装置或其他合适的研磨装置。

在本实施例中，来自研磨装置12的煤颗粒16可作为煤颗粒源，其包括第一煤颗粒17和第二煤颗粒18。第一水煤浆装置13与研磨装置12流体相通用来接收第一煤颗粒17。另外，一定量的水19和添加剂20也可加入到第一水煤浆装置13中以与其内的第一煤颗粒17相混合从而形成第一水煤浆21。在一些实施例中，第一水煤浆装置13可包括容器(未标注)，从而水19、添加剂20和第一煤颗粒17可在其内混合来形成第一水煤浆21。在一定的应用中，水煤浆制备系统10可设置有混合装置(未图示)来搅拌混合水19、添加剂20和第一煤颗粒17。

第二水煤浆装置15与第一水煤浆装置13和研磨装置12流体相通，从而来分别接收第一水煤浆21和第一煤颗粒18。这样，第一水煤浆21和第一煤颗粒18可在第二水煤浆装置15中进行混合并处理以形成可输入进气化装置23中进行气化用来产生能源的第二水煤浆22。

在一定的应用中，泵14可设置在第一和第二水煤浆装置13、15间并与其流体相通，从而把第一水煤浆21输送进第二水煤浆装置15内。在一些应用中，泵14并不限制与任何特定的泵。

在图1所示的实施例中，第二水煤浆15包括收容装置24和加热装置25。收容装置24可具有任何合适的形状，其开设有至少一个入口和至少一个出口(未标注)。第一水煤浆21和第二煤颗粒18可通过至少一个入口输入进收容装置24中从而在其内形成水煤浆混合物。第二水煤浆22可通过至少一个出口从收容装置24输出用于进入气化装置23。

在非限定实施例中，加热装置25可设置在收容装置24上，其用来加热收容装置24内的水煤浆混合物从而来产生第二水煤浆22。在一些示例中，加热装置25可包括电加热器或其他合适的加热装置。在一定的应用中，由于加热装置25的加热作用，水煤浆混合物在收容装置24内发生闪蒸(FlashEvaporation)，从而促使第二水煤浆22的产生。

在一些实施例中，第一和第二煤颗粒17、18可均为干燥状态(Dry State)。第二煤颗粒18的重量约为第一煤颗粒17重量的从30％到50％间。随着第二煤颗粒18输入进收容装置24内以与第一水煤浆21混合，水煤浆22中的煤的浓度便提高了。另外，加热装置25加入水煤浆混合物，从而煤颗粒16及/或水煤浆混合物中的至少一部分湿气可被蒸发或释放以进一步提高水煤浆22中煤的浓度。

因此，第二水煤浆22中的煤的浓度可大于第一水煤浆21中煤的浓度。图1所示的实施例仅是示意性的。尽管在图1所示的实施例中仅图示了一个研磨装置12，本发明实施例也可设置一个以上的研磨装置用来产生煤颗粒16。在图1所示的实施例中，第一和第二煤颗粒17、18通过同一个研磨装置12产生，并且从同一个煤颗粒源16中分离出来。这样，第一和第二煤颗粒17、18可具有相似或相同的特性，比如具有相同或相似的煤粒度分布。

在其他示例中，第一和第二煤颗粒17、18也可由不同的研磨装置产生，其是或不是分离于同一个煤颗粒源，从而第一和第二煤颗粒17、18具有或不具有不同的特性。

这样，在制备第二水煤浆22的过程中，存储装置11接收初始煤26并作为煤提供源把初始煤26输入进研磨装置12中进行研磨，从而产生具有合适煤粒度分布的煤颗粒16。在一些应用中，初始煤26可包括高阶煤和低阶煤中的一种或多种。在一个非限定实施例中，初始煤26可包括低阶煤。

随后，煤颗粒16的第一部分(第一煤颗粒17)被输入进第一水煤浆13中。水19和添加剂20也被输入进第一水煤浆13中以与第一煤颗粒17混合从而产生第一水煤浆21。然后，第一水煤浆21被输入进第二水煤浆装置15的收容装置24内。

其间，煤颗粒16的第二部分(第二煤颗粒18)也被输入进第二水煤浆装置15的收容装置24内以与第一水煤浆21相混合从而形成水煤浆混合物。随着第一水煤浆21和第二煤颗粒18进入收容装置24内，水煤浆混合物在其内进行处理，比如通过加热装置25进行加热，从而产生具有比第一水煤浆21更高煤浓度的第二水煤浆22。

在非限定实施例中，水煤浆混合物在收容装置24内发生闪蒸(FlashEvaporation)从而蒸发或释放煤颗粒16和/或水煤浆混合物内的湿气。在一定的应用中，水煤浆混合物可在第二水煤浆装置15内停留较短的时间，比如从1分钟到5分钟时间从来产生第二水煤浆22。这样，就可不会发生水煤浆混合物在收容装置24内沉积(Deposition)和结块(Agglomerate)。

在一定的应用中，本发明实施例可设置一个或多个研磨装置。第一和第二煤颗粒17、18可由相同或不同的研磨装置产生。第一水煤浆21和第二煤颗粒18可同时或不同时的输入进收容装置24内。此外，加热装置25的加热与第一水煤浆21和第二煤颗粒18输入进收容装置24也可同时或不同时。

在一些实施例中，加热装置25的加热温度可在100℃到200℃之间。第二水煤浆装置15内的压力可在3.6Mpa到8.7Mpa之间。在一定的应用中，第二水煤浆装置15的压力可高于第一水煤浆装置13和气化装置23内的压力。在一些示例中，第一水煤浆装置13和气化装置23内的压力可分别为常压和大约3Mpa。

在本发明实施例中，水煤浆系统10设置有包括有收容装置24和加热装置25的第二水煤浆装置25，这样，第一水煤浆21和第二煤颗粒18可在收容装置24内进行混合。加热装置25加热该混合物以蒸发其内的湿气从而提高第二水煤浆22内的煤的浓度。水煤浆混合物在第二水煤浆装置15内的停留时间可较短，从而在第二水煤浆装置25内可发生的沉积和结块现象可被避免以提高系统的稳定性。此外，第二水煤浆装置15具有相对较简单的结构以降低系统的成本，并且可便于对传统的水煤浆装置进行改进。

虽然结合特定的实施例对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。

Claims (6)

1.水煤浆系统，包括：

研磨装置，其研磨煤以产生一部分第一煤颗粒及一部分第二煤颗粒，且第二煤颗粒的重量小于第一煤颗粒的重量；

第一水煤浆装置，其接收所述第一煤颗粒及水以产生第一水煤浆；及

具有加热装置的第二水煤浆装置，其接收所述第二煤颗粒和第一水煤浆，并加热两者的混合物以产生第二水煤浆并在短时间内将该第二水煤浆输送出去。

2.水煤浆方法，包括：

通过同一个研磨装置研磨煤以产生一部分第一煤颗粒及一部分第二煤颗粒，且第二煤颗粒的重量小于第一煤颗粒的重量；

通过第一水煤浆装置接收所述第一煤颗粒及水以产生第一水煤浆；

通过第二水煤浆装置接收所述第二煤颗粒和第一水煤浆；及

加热所述第二煤颗粒和第一水煤浆混合物以产生第二水煤浆并在短时间内将该第二水煤浆输送出去。

3.如权利要求2所述的水煤浆方法，其中在加热过程中，所述第二煤颗粒和第一水煤浆混合物发生闪蒸。

4.如权利要求2所述的水煤浆方法，其中所述第二煤颗粒和第一水煤浆混合物在所述第二水煤浆装置中的停留时间在1分钟到5分钟的范围内。

5.如权利要求2所述的水煤浆方法，其中在产生第一水煤浆的步骤中进一步输入添加剂到第一水煤浆装置以产生所述第一水煤浆。

6.如权利要求2所述的水煤浆方法，其中第二煤颗粒的重量处于第一煤颗粒重量的30％到50％的范围内。