CN105238472B - 一种利用工业余热生产洁净煤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用工业余热生产洁净煤的方法，具体包括以下步骤：1)、原煤的粗碎及烘干；2)、煤炭颗粒的超细粉碎、脱硫、脱汞，及干燥；3)、超细清洁煤炭的分离；4)、尾气的处理及余热回收。本发明实现了工业余热的充分利用与煤超细粉碎、脱硫、脱汞及干燥一体化工艺的优化组合，降低了煤炭脱硫能耗相对较高的问题；通过工艺过程的控制可使硫的脱除率达到60％‑90％，汞的脱除效率80％以上，煤中的水分含量降到5％以下，煤粉的粒度控制在1‑50um，显著减少了燃烧过程中SO₂，Hg，NOx及飞灰等污染物的排放，降低了后续脱硝、除尘及脱硫等设备的运行费；有效减少了工业余热的浪费，实现了余热资源的循环利用。

Description

一种利用工业余热生产洁净煤的方法

技术领域

本发明涉及煤炭加工领域，具体涉及一种利用工业余热生产洁净煤的方法。

背景技术

我国是煤炭消耗大国，目前我国煤炭利用的主要方式是燃烧。煤燃烧过程中排放出大量的污染物如：SO₂，NOx，粉尘，Hg等，是造成我国严重空气污染和雾霾天气现象的原因之一。GB13223-2011火电厂大气污染物排放标准中规定，自2014年7月1日起，现有燃煤电厂中SO₂的排放量限值为200mg/Nm³，NOx的排放限值为100mg/Nm³，新标准的提出使得燃煤企业减排压力巨大。另一方面，随着煤炭消耗量的不断增加，煤的开采深度不断增加，煤炭的含硫量也在不断增加，而排放标准的不断提高迫使一些燃煤企业不得不采用低硫煤，这就使得大量的高硫煤资源不能的到有效利用。因此采取适当的方法降低煤中硫的含量，并使之燃烧前变得更为“洁净”，不仅有利于煤炭资源的有效利用，还有利于减少污染物排放，从而减少后续脱硫脱硝设施的压力，满足更高的排放标准要求，这对我国国民经济及环境保护事业的发展具有重要的现实意义。

煤炭洗选是目前我国煤炭脱硫的常用方法，该法能够脱除煤炭中80％左右的无机硫，而且也能显著降低煤中灰分的含量，但对煤中的有机硫却没有脱除效果，而有机硫占煤中总硫的70％-85％，因此必须采取后续的脱硫措施。在煤炭洗选的基础上出现了煤炭的热解脱硫(如专利CN101993702A，CN102021000A)；微波脱硫(CN104327901A，CN104327900A，CN101250458A)；以及高压蒸馏(CN104152208A)等方法，以上各种方法都可达到60％-90％左右的脱硫效率，但都存在能耗高、系统工艺复杂等缺点，潜在的二次污染等问题，而且以上方法虽然对SO₂的排放控制起了显著作用，但对提高煤的燃烧效率，降低NOx的排放也没有显著的效果。

专利US8440946中公开了一种生产洁净煤的技术方法，该法中利用微波加热对燃煤中的硫和Hg进行脱除，然后将脱硫、脱汞后的煤炭用气流粉碎机粉碎到一定粒度后得到产品。该工艺方法通过微波加热与气流粉碎的结合在脱除煤炭中硫和汞的同时减小煤炭的粒径、提高煤炭的比表面从而提高燃烧效率，降低NOx和粉尘的排放量。但该工艺存在以下缺点：一是微波加热脱硫能耗和成本相对较高，特别是对于工业化大批量的生产；二是运行过程中产生的气体没有进行收集和处理，这势必造成环境污染的产生。

利用工业余热对煤炭进行脱硫不仅可有效节约能源和资源，而且还能减小热污染的产生。专利CN1970703A中公布了一种利用发电厂高温余热煤炭脱硫的方法。在该方法利用高温炉膛烟气出口至排烟道中入口之间的高温余热蒸馏煤炭，使煤炭中的硫分解蒸发出来，为了避免煤炭的燃烧，将蒸馏分解温度控制在低于煤炭燃点以下。由于不需要外加能源消耗对煤炭进行脱硫，比较节能。存在以下缺点：一是使用后的余热气体的温度比较高，没有实现余热的充分利用，从而导致热污染的产生和热资源的浪费；二是不能有效提高煤炭的燃烧效率，降低NOx和粉尘的排放量。

发明内容

本发明目的是提供一种利用工业余热生产洁净煤的方法，不仅显著降低了煤炭脱硫过程中的能耗，在脱硫的同时可脱除燃煤中的汞，并提高煤炭的燃烧效率，降低NOx和粉尘的排放，该方法具有效率高、能耗低、能源综合利用效率高、污染小等优点，充分现了节能减排的新工艺特点。

一种利用工业余热生产洁净煤的方法，具体包括以下步骤：

1)、原煤的粗碎及烘干：原煤用立磨破碎到3mm以下，在破碎的过程中进行预烘干，预烘干的热源为高温袋除尘器出口的废热蒸汽。

2)、煤炭颗粒的超细粉碎、脱硫、脱汞，及干燥：粗碎后的煤通过螺旋输送机输送到蒸汽动能磨中进行超细粉碎。超细粉碎的动能与热源为工业余热，工业余热经余热锅炉制备过热蒸汽，以此过热蒸汽为动力，驱动蒸汽动能磨。通过蒸汽动能磨的超音速喷嘴喷出的高速气流加速煤炭颗粒的相互碰撞，实现煤炭的超细粉碎。将粉碎频率控制在10-50HZ，压力控制在0.3-1.0MPa，可使超细粉碎后煤粉的粒度控制在1-50um之间。

3)、超细清洁煤炭的分离：超细粉碎后的煤粉用高温布袋收尘器进行分离收集，成品煤粉通过气力输送管网直接输送至燃煤锅炉中燃烧，实现了煤的闭路循环。

4)、尾气的处理及余热回收：从布袋收尘器中出来的废热气体由换热器换热后将温度降至100℃以下，此时水蒸汽变成冷凝水，将冷凝水收集处理后作为余热锅炉的补给水，经过气水分离器除去冷凝水后的不凝性气体送入催化净化塔中，将SO₂和Hg去除后排放，换热器回收的热量，引入立磨中用于原煤的烘干，实现余热的循环利用。

由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益效果：

(1)实现了工业余热的充分利用与煤超细粉碎、脱硫、脱汞及干燥一体化工艺的优化组合，降低了煤炭脱硫能耗相对较高的问题；

(2)通过工艺过程的控制可使硫的脱除率达到60％-90％，汞的脱除效率80％以上，煤中的水分含量降到5％以下，煤粉的粒度控制在1-50um，显著减少了燃烧过程中SO₂，Hg，NOx及飞灰等污染物的排放，降低了后续脱硝、除尘及脱硫等设备的运行费；

(3)有效减少了工业余热的浪费，实现了余热资源的循环利用，符合节能减排的环保要求，具有良好的社会经济效益和环保效益；

(4)使我国的高硫煤资源得到了有效的利用，避免了煤炭资源的浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明，下面将结合附图对实施例作简单的介绍。

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

参看图1，一种利用工业余热生产洁净煤的方法，具体包括以下步骤：

1)、原煤1的粗碎及烘干：原煤1用立磨2破碎到3mm以下，在破碎的过程中进行预烘干，预烘干的热源为高温袋除尘器出口的废热蒸汽。

2)、煤炭颗粒的超细粉碎、脱硫、脱汞，及干燥：粗碎后的煤通过螺旋输送机3输送到蒸汽动能磨4中进行超细粉碎，超细粉碎的动能与热源为工业余热，工业余热经余热锅炉13制备过热蒸汽，以此过热蒸汽为动力，驱动蒸汽动能磨4；通过蒸汽动能磨4的超音速喷嘴喷出的高速气流加速煤炭颗粒的相互碰撞，实现煤炭的超细粉碎；将粉碎频率控制在10-50HZ，压力控制在0.3-1.0MPa，可使超细粉碎后煤粉的粒度控制在1-50um之间；

在超细粉碎的过程中，高温蒸汽作用于煤炭表面使煤炭中的S和Hg受热分解和挥发，S以SO₂的形式释放出来，Hg以单质汞及其化合物的形式挥发出来，由于煤中有机硫在300℃以上分解，而Hg在200℃以上即可析出，本工艺中优选将过热蒸汽的温度控制在400-600℃，可实现有机S和Hg的有效脱除，同时高温蒸汽也使煤中的水分得以蒸发，实现了煤炭的干燥处理，超细粉碎后的煤炭粒度控制在1-50um，由于煤的粒度的减小，使煤炭脱硫、脱汞，及干燥效率进一步提高。

3)、超细清洁煤炭的分离：超细粉碎后的煤粉用高温布袋收尘器5进行分离收集，成品煤粉通过气力输送管网6直接输送至燃煤锅炉7中燃烧，实现了煤的闭路循环。

4)、尾气的处理及余热回收：从布袋收尘器5中出来的废热气体由换热器9换热后将温度降至100℃以下，此时水蒸汽变成冷凝水，将冷凝水经净化器14净化处理后收集作为余热锅炉13的补给水，经过气水分离器10除去冷凝水后的不凝性气体送入催化净化塔11中，将SO₂和Hg去除后排放，换热器9回收的热量，引入立磨2中用于原煤1的烘干，实现余热的循环利用。

实施例2

参看图1，下面结合附图对本发明的工艺流程做进一步的阐述：

原煤1首先用立磨2破碎成小于3mm的粗颗粒，并在破碎的过程中进行预烘干，预干燥后的原料经螺旋输送机3送入蒸汽动能磨4中超细粉碎，脱硫、脱汞，超细粉碎后的物料输送至高温布袋收尘器5收集，收集后的成品通过气力输送管网6输送至燃煤锅炉7，实现煤的闭路循环。

从高温布袋收尘器5中出来的余热气体由风机8引入换热器9中回收热能，换热后的气体进入气水分离器10中，冷凝水分离后，送入净化塔11中去除SO₂和Hg，从气水分离器10中出来的冷凝水经净化器14净化处理后，回到余热锅炉13中循环利用，换热器9中出来的热空气送入到立磨2中用于原煤1的烘干。

在本工艺流程中，可通过调节余热锅炉13或余热蒸汽的温度和压力将蒸汽动能磨4中的气流温度控制在400-600℃，以保证煤中S和Hg的脱除，将蒸汽动能磨4的频率在10-50HZ，压力控制在0.3-1.0MPa，可将产品的粉碎粒度控制在1-50um左右。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种利用工业余热生产洁净煤的方法，其特征在于具体包括以下步骤：

1)、原煤的粗碎及烘干：原煤用立磨破碎到3mm以下，在破碎的过程中进行预烘干，预烘干的热源为高温袋除尘器出口的废热蒸汽；

2)、煤炭颗粒的超细粉碎、脱硫、脱汞，及干燥：粗碎后的煤通过螺旋输送机输送到蒸汽动能磨中进行超细粉碎；超细粉碎的动能与热源为工业余热，工业余热经余热锅炉制备过热蒸汽，以此过热蒸汽为动力，驱动蒸汽动能磨；通过蒸汽动能磨的超音速喷嘴喷出的高速气流加速煤炭颗粒的相互碰撞，实现煤炭的超细粉碎；将粉碎频率控制在10-50HZ，压力控制在0.3-1.0MPa，可使超细粉碎后煤粉的粒度控制在1-50um之间；

3)、超细清洁煤炭的分离：超细粉碎后的煤粉用高温布袋收尘器进行分离收集，成品煤粉通过气力输送管网直接输送至燃煤锅炉中燃烧，实现了煤的闭路循环；

4)、尾气的处理及余热回收：从布袋收尘器中出来的废热气体由换热器换热后将温度降至100℃以下，此时水蒸汽变成冷凝水，将冷凝水收集处理后作为余热锅炉的补给水，经过气水分离器除去冷凝水后的不凝性气体送入催化净化塔中，将SO₂和Hg去除后排放，换热器回收的热量，引入立磨中用于原煤的烘干，实现余热的循环利用。