[發明專利]一種高鈉煤固鈉方法

無效

• 申請號: 201210507636.6
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN103421575A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 張守玉;陳川;施大鐘;王健;郭熙;董愛霞;熊紹武;鄭紅俊;吳巧美;鄧文祥;劉大海;唐文蛟;張敬齋;奚興悅
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: C10L9/10
• 分類號: C10L9/10
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

技術領域

本發明涉及一種為了改善高鈉煤中含鈉組分在高溫環境中對鍋爐等設備造成不良影響的高鈉煤固鈉方法。

背景技術

我國是一個煤炭資源豐富的國家，煤炭是我國的主要能源，占能源消費結構比例的70％以上。而且，在石油資源儲量日益減少，新能源開發有待完善提高的前提下，煤炭資源的優勢日益明顯。

高鈉煤是指煤中含鈉組分含量高的煤種，在中國、澳大利亞、美國、德國等地都有一定的儲量。新疆準東是煤炭資源儲量非常富集的區域，預測儲量達3900億噸，目前累計探明煤炭資源儲量為2136億噸，煤田成煤面積1.4萬平方公里，是我國目前最大的整裝煤田。以我國現在煤炭年產量計算，一個準東煤田就能夠全國使用一百年。

新疆準東煤儲量巨大，開采成本低，煤反應性好，容易燃盡。但是，由于成煤歷史和當地特殊的自然地理環境，準東煤中含鈉組分的含量(以灰分計，以下同)總體都在2%以上，遠高于其他地區動力用煤(中國國內動力煤中氧化鈉（Na₂O）的含量都在1%以下)，有的礦區產煤甚至高達10%以上，由于這些煤中含鈉組分的含量高，因此通常將這些煤稱為高鈉煤。

煤中含鈉組分是指煤中所有鈉的總和，煤中含鈉組分包括低熔點、易揮發的含鈉組分和高熔點、不易揮發的含鈉組分。這里將低熔點、易揮發的含鈉組分歸為活性含鈉組分，其中，活性含鈉組分中含有易溶于水的水溶性鈉。

在高溫下對高鈉煤利用的設備主要有鍋爐、氣化爐等，高鈉煤的含鈉組分中含有的活性含鈉組分是造成煤灰的熔點降低的主要原因，在燃燒或氣化等高溫環境中，低熔點的煤灰極易（高溫環境下）以液態或半液態的渣粒即熔融的灰粘結在受熱面上或爐墻上，形成一層緊密的灰渣層，造成鍋爐等設備結渣；這些活性含鈉組分會在鍋爐等設備換熱面管壁上凝結，并與煙氣中的二氧化硫、三氧化硫等反應生成的硫酸鈉等物質形成密實的粘結層，該粘接層一方面與金屬管壁反應造成高溫腐蝕，另一方面可以捕獲煙氣中的灰顆粒造成高溫粘結性積灰；因此，高鈉煤中活性含鈉組分會造成飛灰粘性高，容易被密實沾污粘結層捕獲，從而在換熱面上沉積形成積灰，即為造成換熱面沾污、結渣和積灰的主要原因。正是由于鍋爐等設備在高溫環境中利用高鈉煤會造成換熱面沾污、結渣和積灰等問題，導致高溫環境中利用高鈉煤的鍋爐等設備在短時間運行后不得不更換換熱面，造成嚴重的經濟損失，不僅影響了鍋爐等設備的安全經濟運行，而且嚴重限制了對高鈉煤的利用。

目前針對上述問題的控制技術主要有鍋爐等設備的合理設計與運行、摻燒優質低鈉煤和添加劑等。但是，由于對高鈉煤燃燒研究不足，燃燒高鈉煤鍋爐等設備設計并未取得重大突破。在高鈉煤燃燒過程中添加高嶺土等二氧化硅、氧化鋁含量高的添加劑，使添加劑與氣相中的鈉發生反應，可以減輕沾污，但這種方法用到的添加劑為固體，存在效率低、大大增加灰量等缺點，因此也未得到大規模應用。

高溫環境下利用高鈉煤易造成沾污、結渣和積灰問題，目前關于高鈉煤沾污、結渣和積灰的控制技術仍存在不足。

聚硅酸鋁鹽溶液是將聚合硅酸溶液按一定的硅鋁比與鋁鹽（硫酸鋁、氯化鋁等）或者聚鋁鹽（聚合硫酸鋁、聚合氯化鋁等）充分混合復配得到的一類溶液，例如采用硫酸鋁便可得到聚合硅硫酸鋁，采用氯化鋁便可得到聚硅氯化鋁。聚硅酸鋁鹽溶液中的聚鋁離子與聚硅離子間發生電性作用，能夠形成膠體態的分散體系。溶液中含鋁和硅組分的粒子的濃度范圍為1~90%。聚硅酸鋁鹽常用作絮凝劑。

發明內容

針對現有技術的諸多缺陷，本發明提出一種為了改善高鈉煤中含鈉組分在高溫環境中對鍋爐等設備造成不良影響的高鈉煤固鈉方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，預處理，在所述高鈉煤儲存過程中，對所述高鈉煤均勻噴灑一定量的含有鋁和硅組分的聚硅酸鋁鹽溶液或將所述高鈉煤浸泡在所述聚硅酸鋁鹽溶液中一段時間，得到預處理完成高鈉煤；

步驟2，干燥處理，對所述預處理完成高鈉煤進行干燥處理，得到干燥完成高鈉煤；

步驟3，將所述干燥完成高鈉煤送入高溫環境中利用，在該過程中，所述溶液中的鋁和硅組分與所述活性含鈉組分發生反應生成熔點高且不易揮發的含鈉物質。

進一步，本發明提供的一種高鈉煤固鈉方法，還可以具有這樣的特征：步驟2中的干燥處理為熱風處理。

進一步，本發明提供的一種高鈉煤固鈉方法，還可以具有這樣的特征：步驟1中用到的聚硅酸鋁鹽溶液為不含鈉或/及鉀元素的聚硅酸鋁鹽溶液。