CN105402998A - 一种选煤方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤炭提质领域，公开了一种选煤方法，该方法包括以下步骤：将高钠煤送入微波提质脱钠单元(4)中进行脱钠，微波提质脱钠单元(4)输出脱钠煤，将所述脱钠煤送入洗煤单元(5)中进行洗选，洗煤单元(5)输出的精煤进入精煤仓(7)；空气和来自微波提质脱钠单元(4)的抽湿蒸汽经过冷凝换热器(6)后对精煤仓(7)供给热空气，利用该热空气对精煤进行干燥处理。采用本发明提供的选煤方法，既能脱除煤中的钠，还能脱除煤中的水分，降低煤中钠元素燃烧时产生的危害的同时提高了煤的热值。

Description

一种选煤方法

技术领域

本发明涉及煤炭提质领域，具体地，涉及一种选煤方法。

背景技术

高钠煤是指Na含量大于2重量％的煤种，其主要分布在中国、澳大利亚、美国、德国等国家。中国的高钠煤主要分布在新疆准东地区。新疆准东煤反应性好，容易燃尽。但是，由于成煤历史和当地特殊的自然地理环境，准东煤中钠的含量总体都在2重量％以上，远高于其他地区动力用煤，有的矿区产煤甚至高达10重量％以上。由于新疆特殊的地理位置经济条件和交通条件，煤炭无法大规模的外运，新疆部分电厂已经开始掺烧部分高钠煤，但是，新疆某电厂掺烧高钠煤，发现整体锅炉出现大面积结焦，受热面爆管现象频发，严重的影响到了锅炉的安全运行。从取出的渣的成分分析来看，靠近管壁侧的灰分里面含有丰富的K、Na等碱性金属，电厂锅炉燃用高钠煤经常出现水冷壁结渣、高温过热器高温再热器管腐蚀、对流受热面沾污积灰和管壁磨损等问题。

目前对高钠煤的利用主要采用掺烧沾污性弱的煤种的方法，但这种控制方法只能减缓沾污，无法从根本上解决问题。燃烧高钠煤的锅炉在一段时间后结渣积灰严重，必须停车清理。因此，高钠煤提质的研究对于改善其燃烧利用时的沾污具有重要的现实意义和经济价值。

微波是频率为300M～300GMHz的电磁波，其方向和大小随时间做周期性变化，是一种具有穿透特性的电磁波。常用的微波频率为915MHz和2450MHz。微波加热利用的是介质损耗原理，由于水是强烈吸收微波的物质，因而水的损耗因素比干物质大得多。物料中的水分子是极性分子，在微波作用下，其极性取向随着外电磁场的变化而变化。例如，915MHz的微波可使水分子每秒运动18.3亿次，致使分子急剧摩擦、碰撞，使物料产生热化和膨化等一系列过程而达到微波加热目的。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中高钠煤对锅炉的危害以及现有的选煤方法不能对高钠煤进行脱钠的缺陷，提供了一种选煤方法，既能脱除煤中的钠，还能脱除煤中的水分，降低煤中钠元素燃烧时产生的危害的同时提高了煤的热值。

本发明提供的选煤方法包括以下步骤，将高钠煤送入微波提质脱钠单元中进行脱钠，微波提质脱钠单元输出脱钠煤，将所述脱钠煤送入洗煤单元中进行洗选，洗煤单元输出的精煤进入精煤仓；空气和来自微波提质脱钠单元的抽湿蒸汽经过冷凝换热器后对精煤仓供给热空气，利用该热空气对精煤进行干燥处理。

本发明提供的选煤方法利用微波工艺对高钠煤进行脱钠的同时干燥脱水，既降低了使用高钠煤对锅炉的危害，又提升了产品煤的热值。具体地，通过微波提质脱钠单元的微波辐照以及后续的洗煤，对符合筛分粒径的高钠煤所含有的钠进行了有效脱除，使煤中的钠含量降低，同时煤中水分经过微波辐照后有所降低，使得煤的热值有所提升。微波脱钠过程中产生的蒸汽潜热通过冷凝换热器回收利用，可以对洗煤后的精煤进行干燥，达到能量梯级利用的目的。

本发明提供的选煤方法能够对高钠煤进行脱钠，可能的原理是微波加热造就物料体热源的存在，改变了常规加热干燥过程中某些迁移势和迁移势梯度方向，形成了微波干燥的独特机理。由于物料中的水分介质损耗较大，能大量吸收微波能并转化为热能。因此，物料的升温和蒸发是在整个物料中同时进行的。在物料表面，由于蒸发冷却的缘故，使物料表面温度略低于里层温度，同时由于物料内部产生热量，以致于内部蒸汽迅速产生，形成压力梯度。初始含水率越高，压力梯度对水分排除的影响越大，即有一种“泵”效应，驱使水分流向表面，加快干燥速度。

而本发明通过实验证明，上述的这种“泵”效应既能够快速脱除煤中的水分，又可以将煤中的碱金属如钠等进行脱除，达到既提高煤种热值，又降低煤中钠元素燃烧时产生的危害的目的。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的一种优选的实施方式的选煤方法的流程示意图。

附图标记说明

1原煤上料单元2原煤破碎单元

3筛分单元4微波提质脱钠单元

5洗煤单元6冷凝换热器

7精煤仓8除尘器

A高钠原煤B不超过100mm的高钠煤

C大于100mm的高钠煤D脱钠煤

E煤泥F煤矸石

G中煤H精煤

I抽湿蒸汽J空气

K冷凝水L热空气

M废热空气

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，所述高钠煤是指Na含量大于2重量％的煤种，优选地，所述高钠煤中的Na含量为2-10重量％。此处的高钠煤的钠含量按照GB/T4634-1996或MT/T1074-2008的方法测试得到。

本发明提供了一种选煤方法，该方法包括以下步骤，如图1所示，将高钠煤送入微波提质脱钠单元4中进行脱钠，微波提质脱钠单元4输出脱钠煤D，将所述脱钠煤D送入洗煤单元5中进行洗选，洗煤单元5输出的精煤H进入精煤仓7；空气J和来自微波提质脱钠单元4的抽湿蒸汽I经过冷凝换热器6后对精煤仓7供给热空气L，利用该热空气L对精煤H进行干燥处理。

按照本发明，所述微波提质脱钠单元4可以为微波加热腔体串联组成的微波隧道窑。每个微波加热腔体的长度乘以微波加热腔体的个数即为微波隧道窑的长度。微波隧道窑的长度可以根据实际的选煤设备的装机容量而设置，而且组装方便，便于本发明中使用的选煤设备的安装和运输，使得本发明中的选煤系统能够适用于更多的工作场合和条件。

在本发明中，所述微波加热腔体的顶部设置有能量馈入口，该能量馈入口与微波源相连。优选地，所述能量馈入口通过波导管与微波源相连。所述微波源并不设置在微波加热腔体中，而是设置在微波加热腔体之外。所述微波源通过波导管将微波能量引入微波加热腔体中。

根据一种优选的实施方式，微波加热腔体的顶部设置有能量馈入口，该能量馈入口通过波导管与微波源相连，该微波源包括磁控管，通过该磁控管产生微波能，再通过波导管将微波能传送到微波加热腔体的能量馈入口，以使得微波能在微波加热腔体中对煤炭进行加热。

在本发明中，微波源的工作频率可以为915MHz，微波源的功率可以为10-75kW，优选为75kW。

在本发明中，每个微波加热腔体沿传送方向的长度可以根据微波源的功率来确定。例如，当所述微波源的工作频率为915MHz，所述微波源的功率为10-75kW时，每个微波加热腔体沿传送方向的长度可以为2.5-3.5米，优选为2.5-3米。

优选地，所述微波隧道窑还包括微波泄漏抑制装置，该微波泄漏抑制装置在所述微波隧道窑的入口处和出口处沿传送方向设置。该微波泄漏装置可以根据实际需要而选择现有技术中任意适用的相应装置，例如由石墨碳板制成的微波吸收条、由合金铝制成的梳状抑制条和抑制槽板等。

在本发明中，所述选煤方法还包括使高钠原煤A经过原煤上料单元1在原煤破碎单元2中进行破碎，破碎后的高钠煤在筛分单元3中进行筛分，分为粒径不超过100mm的高钠煤B和粒径大于100mm的高钠煤C。根据高钠煤的粒径确定下一步的操作，这样是为了得到更好的脱钠效果。粒径大于100mm的高钠煤C经过进一步的破碎，即返回到原煤上料单元1进行后续的操作。粒径不超过100mm的高钠煤B可以进入微波提质脱钠单元4进行脱钠，即进入微波提质脱钠单元4进行脱钠的高钠煤的粒径不超过100mm。其中，破碎和筛分过程均为本领域的常规选择，在此不再赘述。

在本发明中，所述原煤上料单元1、原煤破碎单元2、筛分单元3和洗煤单元5均可以为本领域的常规选择。例如，所述原煤上料单元1可以是皮带输送机，所述原煤破碎单元2可以是破碎机，所述筛分单元3可以是振动筛分机，所述洗煤单元5可以是洗煤机。

根据本发明，经过筛分后的粒径不超过100mm的高钠煤B通过传送带进入微波提质脱钠单元4中接受微波辐照进行脱钠。接受微波辐照的高钠煤的平铺厚度可以为100-200mm。微波隧道窑中的高钠煤的输送速度可以根据微波隧道窑的长度进行确定，确定的原则是将整个辐照过程的时间控制为20-40分钟。经过辐照后的高钠煤中的钠或钠的化合物析出至煤的表面，得到初步提质的脱钠煤D。

即，所述脱钠的条件包括：高钠煤的平铺厚度可以为100-200mm；温度可以为100-150℃，优选为100-120℃；时间可以为20-40分钟。

根据本发明，在微波提质脱钠单元4中，粒径不超过100mm的高钠煤B中的水受热而以水蒸气的形式存在于微波隧道窑中，为了提高干燥效果，本发明中的选煤系统中还包括与微波隧道窑相连通的抽排装置，该抽排装置能够将微波隧道窑中的水蒸气排出。

优选地，使用抽排装置对微波隧道窑中水蒸气进行收集形成所述抽湿蒸汽I，所述抽湿蒸汽I对冷凝换热器6供热。抽湿蒸汽I经过冷凝换热器6冷却为冷凝水，并且收集该过程中释放的热量，空气J经过冷凝换热器6并吸收该热量后成为所述热空气L，该热空气L供给至精煤仓7。所述热空气L的温度可以为70-85℃。

根据本发明，高钠煤经过脱钠提质设备4后进入洗煤单元5，在洗选的过程中将初步提质的脱钠煤D通过水洗的方式降低脱钠煤D中水溶性钠的含量，并进一步分成煤泥E、煤矸石F、中煤G和精煤H。其中，精煤H被输送至精煤仓7，利用冷凝换热器6输出的热空气L对精煤H进行干燥处理。其中，所述干燥处理的条件包括：温度可以为70-85℃，时间可以为6-8小时。干燥后的精煤例如可以输送至堆场。

在本发明中，用于将所述热空气供给到精煤仓7的管道在精煤仓7中的部分为布风管道，热空气通过布风管道对精煤仓中的精煤进行干燥处理。

在本发明中，所述选煤方法还包括将干燥处理过程中产生的废热空气M经过除尘器8的净化后排出。由于干燥处理过程中产生的废热空气M中含有很多杂质和粉尘，所以需要除尘器8的净化，净化过程的具体条件和步骤为本领域的常规选择，在此不再赘述。

以下根据图1描述本发明提供的选煤方法的一种优选的实施方式。

如图1所示，高钠原煤A通过原煤上料单元1进入原煤破碎单元2，高钠原煤A经过原煤破碎单元2的破碎后进入筛分单元3，分为粒径不超过100mm的高钠煤B和粒径大于100mm的高钠煤C，高钠煤C返回到原煤上料单元1进入原煤破碎单元2进行再次破碎，高钠煤B进入微波提质脱钠单元4中进行脱钠提质，具体地，在微波提质脱钠单元4中，位于微波加热腔体外部的微波源通过波导管将微波能量传送至微波加热腔体的能量馈入口，对微波加热腔体中的高钠煤B进行加热，微波源的功率为75kW，工作频率为915MHz。经过辐照后的高钠煤B中的钠或钠的化合物析出至煤的表面形成初步提质的脱钠煤D，同时，高钠煤B中的水受热以水蒸气的形式存在于微波隧道窑中。抽排装置对水蒸气进行收集形成抽湿蒸汽I，该抽湿蒸汽I经过冷凝换热器6形成冷凝水K，收集该过程中释放的热量，空气J经过冷凝换热器6吸收该热量后成为热空气L。

微波提质脱钠单元4输出的脱钠煤D进入洗煤单元5中进行洗选过程，并进一步分成煤泥E、煤矸石F、中煤G和精煤H。精煤H进入精煤仓7。冷凝换热器6输送热空气L至精煤仓7，热空气通过布风管道对精煤仓中的精煤进行干燥处理。精煤仓7对除尘器8输出干燥精煤H过程中产生的废热空气，该废热空气经过除尘器8的净化后排出。干燥后的精煤输送至堆场。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例中，产品的性能测试采用以下方法进行：

1)本发明煤料中钠含量的测定方法为化学分馏法，仪器为电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-OES，安捷伦5100)；

具体地，使用水萃取钠盐和以水和离子形式存在的无机钠，使用醋酸铵萃取水溶性钠和以羧酸盐形式存在的有机钠，使用稀盐酸萃取以配位形式出现在煤结构中含氮或氧官能团上的有机钠，对萃取后的固体残渣使用硝酸消解以测定不溶性钠含量；

2)空气干燥基采用GB/T4634-1996的方法得到；

3)沉降炉的结渣实验采用一维沉降炉进行测试。

实施例1

本实施例用于说明本发明提供的选煤方法。本实施例采用图1所示的设备。

将高钠原煤A通过原煤上料单元1进入原煤破碎单元2，经过原煤破碎单元2的破碎后进入筛分单元3进行筛分，粒径大于100mm的高钠煤C进入原煤破碎单元2进行再次破碎，粒径不超过100mm的高钠煤B进入微波提质脱钠单元4中。位于微波加热腔体外的功率为75kW，工作频率为915MHz的微波源通过波导管将微波能量传送至微波加热腔体顶部的能量馈入口，对微波加热腔体中的高钠煤B进行加热。其中，微波加热腔体沿传送方向的长度为3米，微波加热腔体的个数为2个。高钠煤B在微波提质脱钠单元4中的输送速度为0.2m/min，平铺厚度为150mm，整个微波辐照的时间为30分钟，温度为120℃。高钠煤B经过微波提质脱钠单元4后形成脱钠煤D，脱钠煤D随后进入洗煤单元5。在洗选过程中将脱钠煤D中的水溶性钠经过水洗而除去，并进一步分成煤泥E、煤矸石F、中煤G和精煤H。

使用抽排装置收集微波隧道窑中的水蒸气形成抽湿蒸汽I，抽湿蒸汽I对冷凝换热器6供热并形成冷凝水，收集该过程中释放的热量，空气经过冷凝换热器6并吸收该热量后成为热空气I，热空气的温度为85℃。

精煤H被输送至精煤仓7，利用冷凝换热器6输出的热空气L通过布风管道对精煤H进行干燥处理。其中，所述干燥处理的条件包括：温度为80℃，时间为8小时。干燥后的精煤输送至堆场。该干燥处理过程中产生的废热空气经过除尘器8的净化后排出。

取采用本发明的方法得到的2g干燥后的精煤进行钠含量测定。具体地，将待测试样加入至15ml蒸馏水，60℃恒温水浴槽持续20小时后过滤并将滤液转移至100ml容量瓶中。对残留固体，采用1mol/L的醋酸铵、1mol/L的稀盐酸重复上述步骤。将最终的残留物干燥后用硝酸消解。并将消解液以及以上过滤液用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-OES)进行钠含量的测量与分析。

采用本发明的方法得到的精煤中总钠含量为1400μg/g。通过沉降炉的结渣实验分析，该煤样显示为弱粘聚特性。

对比例1

取2g高钠原煤的空气干燥基的煤样，按照实施例1中钠含量的测定方法进行测定。

高钠原煤的煤样的总钠含量为2400μg/g。通过沉降炉的结渣实验分析，该煤样显示为强粘聚特性。

从实施例和对比例的结果可以看出，采用本发明提供的选煤方法，能够将高钠煤中的钠进行有效的脱除，钠含量由2400μg/g降低至1400μg/g。煤样进行锅炉结渣实验的结果表明，相对于未进行脱钠的高钠煤，采用本发明的方法得到的煤具有更低的粘聚特性。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (14)

1.一种选煤方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将高钠煤送入微波提质脱钠单元(4)中进行脱钠，微波提质脱钠单元(4)输出脱钠煤，将所述脱钠煤送入洗煤单元(5)中进行洗选，洗煤单元(5)输出的精煤进入精煤仓(7)；空气和来自微波提质脱钠单元(4)的抽湿蒸汽经过冷凝换热器(6)后对精煤仓(7)供给热空气，利用该热空气对精煤进行干燥处理。

2.根据权利要求1所述的选煤方法，其中，所述微波提质脱钠单元(4)为微波加热腔体串联组成的微波隧道窑。

3.根据权利要求2所述的选煤方法，其中，所述微波加热腔体的顶部设置有能量馈入口，该能量馈入口与微波源相连。

4.根据权利要求3所述的选煤方法，其中，所述微波源通过波导管将微波能量引入微波加热腔体中。

5.根据权利要求3或4所述的选煤方法，其中，所述微波源的工作频率为915MHz；所述微波源的功率为10-75kW，优选为75kW。

6.根据权利要求3或4所述的选煤方法，其中，每个微波加热腔体沿传送方向的长度为2.5-3.5米。

7.根据权利要求1所述的选煤方法，其中，该选煤方法还包括使高钠原煤A经过原煤上料单元(1)在原煤破碎单元(2)中进行破碎，破碎后的高钠煤在筛分单元(3)中进行筛分。

8.根据权利要求7所述的选煤方法，其中，在筛分单元(3)中将高钠煤分为粒径不超过100mm的高钠煤和粒径大于100mm的高钠煤。

9.根据权利要求1或7所述的选煤方法，其中，进入微波提质脱钠单元(4)进行脱钠的高钠煤的粒径不超过100mm。

10.根据权利要求1所述的选煤方法，其中，所述脱钠的条件包括：高钠煤的平铺厚度为100-200mm，温度为100-150℃；时间为20-40分钟。

11.根据权利要求1所述的选煤方法，其中，该方法还包括使用抽排装置对微波隧道窑中水蒸气进行收集形成所述抽湿蒸汽。

12.根据权利要求1所述的选煤方法，其中，用于将所述热空气供给到精煤仓(7)的管道在精煤仓(7)中的部分为布风管道。

13.根据权利要求1所述的选煤方法，其中，所述干燥处理的条件包括：温度为70-85℃，时间为6-8小时。

14.根据权利要求1或13所述的选煤方法，其中，所述选煤方法还包括将干燥处理过程中产生的废热空气经过除尘器(8)的净化后排出。