[發(fā)明專(zhuān)利]一種處理高鈉煤的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210507911.4
• 申請(qǐng)日: 2012-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103421576A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張守玉;陳川;施大鐘;王健;郭熙;董愛(ài)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(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C10L9/10
• 分類(lèi)號(hào): C10L9/10
• 代理公司: 上海德昭知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種為了改善高鈉煤中含鈉組分在高溫環(huán)境中對(duì)鍋爐等設(shè)備造成不良影響的處理高鈉煤的方法。?

背景技術(shù)

我國(guó)是一個(gè)煤炭資源豐富的國(guó)家，煤炭是我國(guó)的主要能源，占能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)比例的70％以上。而且，在石油資源儲(chǔ)量日益減少，新能源開(kāi)發(fā)有待完善提高的前提下，煤炭資源的優(yōu)勢(shì)日益明顯。?

高鈉煤是指煤中含鈉組分含量高的煤種，在中國(guó)、澳大利亞、美國(guó)、德國(guó)等地都有一定的儲(chǔ)量。新疆準(zhǔn)東是煤炭資源儲(chǔ)量非常富集的區(qū)域，預(yù)測(cè)儲(chǔ)量達(dá)3900億噸，目前累計(jì)探明煤炭資源儲(chǔ)量為2136億噸，煤田成煤面積1.4萬(wàn)平方公里，是我國(guó)目前最大的整裝煤田。以我國(guó)現(xiàn)在煤炭年產(chǎn)量計(jì)算，一個(gè)準(zhǔn)東煤田就能夠全國(guó)使用一百年。?

新疆準(zhǔn)東煤儲(chǔ)量巨大，開(kāi)采成本低，煤反應(yīng)性好，容易燃盡。但是，由于成煤歷史和當(dāng)?shù)靥厥獾淖匀坏乩憝h(huán)境，準(zhǔn)東煤中含鈉組分的含量(以灰分計(jì)，以下同)總體都在2％以上，遠(yuǎn)高于其他地區(qū)動(dòng)力用煤(中國(guó)國(guó)內(nèi)動(dòng)力煤中氧化鈉（Na₂O）的含量都在1％以下)，有的礦區(qū)產(chǎn)煤甚至高達(dá)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(chēng)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(diǎn)、易揮發(fā)的含鈉組分和高熔點(diǎn)、不易揮發(fā)的含鈉組分。這里將低熔點(diǎn)、易揮發(fā)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(duì)高鈉煤利用的設(shè)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(diǎn)降低的主要原因，在燃燒或氣化等高溫環(huán)境中，低熔點(diǎn)的煤灰極易（高溫環(huán)境下）以液態(tài)或半液態(tài)的渣粒即熔融的灰粘結(jié)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(shè)備結(jié)渣；這些活性含鈉組分會(huì)在鍋爐等設(shè)備換熱面管壁上凝結(jié)，并與煙氣中的二氧化硫、三氧化硫等反應(yīng)生成的硫酸鈉等物質(zhì)形成密實(shí)的粘結(jié)層，該粘接層一方面與金屬管壁反應(yīng)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(jié)性積灰；因此，?高鈉煤中活性含鈉組分會(huì)造成飛灰粘性高，容易被密實(shí)沾污粘結(jié)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(jié)渣和積灰的主要原因。正是由于鍋爐等設(shè)備在高溫環(huán)境中利用高鈉煤會(huì)造成換熱面沾污、結(jié)渣和積灰等問(wèn)題，導(dǎo)致高溫環(huán)境中利用高鈉煤的鍋爐等設(shè)備在短時(shí)間運(yùn)行后不得不更換換熱面，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，不僅影響了鍋爐等設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，而且嚴(yán)重限制了對(duì)高鈉煤的利用。?

目前針對(duì)上述問(wèn)題的控制技術(shù)主要有鍋爐等設(shè)備的合理設(shè)計(jì)與運(yùn)行、摻燒優(yōu)質(zhì)低鈉煤和添加劑等。但是，由于對(duì)高鈉煤燃燒研究不足，燃燒高鈉煤鍋爐等設(shè)備設(shè)計(jì)并未取得重大突破。在高鈉煤燃燒過(guò)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(fā)生反應(yīng)，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(diǎn)，因此也未得到大規(guī)模應(yīng)用。?

高溫環(huán)境下利用高鈉煤易造成沾污、結(jié)渣和積灰問(wèn)題，目前關(guān)于高鈉煤沾污、結(jié)渣和積灰的控制技術(shù)仍存在不足。?

硅溶膠亦稱(chēng)硅酸溶膠，是納米級(jí)二氧化硅顆粒在水或其他溶液中的分散液，其中二氧化硅的濃度范圍為1～90％。硅溶膠是一種不可逆膠體，凝聚成凝膠后，不可能再用加熱或加入溶劑的方法使之重新成為溶膠，影響硅溶膠穩(wěn)定性的因素很多，如電解質(zhì)、溫度、pH值、濃度及粒子大小等。硅溶膠價(jià)格便宜且用途廣泛，可用作各種耐火材料粘結(jié)劑、催化劑制造及催化劑載體等，其具有膠粒極細(xì)、粘度低等優(yōu)點(diǎn)。?

氫氧化鋁膠體溶液為納米級(jí)氫氧化鋁在水或其它溶液中的分散液，其中氫氧化鋁膠體粒子的濃度范圍為1～90％。采用分散劑可以阻礙氫氧化鋁膠體粒子團(tuán)聚，而且在干燥和燃燒等過(guò)程中保證氧化鋁顆粒粒徑分布均勻，常采用的分散劑為聚乙二醇。?

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的諸多缺陷，本發(fā)明提出一種為了改善高鈉煤中含鈉組分在高溫環(huán)境中對(duì)鍋爐等設(shè)備造成不良影響的處理高鈉煤的方法，其特征在于，包括以下步驟：?

步驟1，預(yù)處理，對(duì)所述高鈉煤均勻噴灑一定量的含有氫氧化鋁的氫氧化鋁膠體溶液和含有二氧化硅的硅溶膠溶液或?qū)⑺龈哜c煤浸泡在所述氫氧化鋁膠體溶液和硅溶膠溶液中一段時(shí)間，得到預(yù)處理完成高鈉煤；?

步驟2，干燥處理，對(duì)所述預(yù)處理完成高鈉煤進(jìn)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(huán)境中利用，在該過(guò)程中，所述氫氧化鋁分解生成的氧化鋁以及二氧化硅與所述活性含鈉組分發(fā)生反應(yīng)生成熔點(diǎn)高且不易揮發(fā)的含鈉物質(zhì)。?