[發明專利]一種高鈉煤脫鈉的方法及設備

有效

• 申請號: 201510095698.4
• 申請日: 2015-03-04
• 公開（公告）號: CN104762120B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 蔣遠華;楊曉勤;楊曉華;楊華強;張立安;尹俊俊
• 申請（專利權）人: 新疆宜化化工有限公司
• 主分類號: C10L9/00
• 分類號: C10L9/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所42103
• 代理人: 蔣悅

技術領域

本發明屬于高鈉煤清潔高效利用技術領域，涉及燃高鈉煤發電技術，尤其涉及一種燃高鈉煤電站鍋爐的爐前預處理系統。

背景技術

近年來，我國新疆地區煤炭開采及電力發展迅猛。經勘探，作為新疆地區四大煤田之一的準東煤田就蘊藏著約3900億噸高鈉低階煤炭資源，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。按照目前我國火電年用煤量計算，一個準東煤田就夠全國使用一百年。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，有的礦區產煤甚至高達10%以上，因此通常將這些煤稱為高鈉煤。

但是研究表明，無論在燃燒還是氣化方面，高鈉煤均因為含鈉高影響其可靠利用。其原因為：Na₂O屬于易揮發物質，在高溫下揮發后，易凝結在受熱面上形成燒結或粘結的灰沉積，這類沉積多發生在尾部對流受熱面上，并形成結渣源。目前，在準東煤田附近建設的多個坑口電站，在燃用準東煤時相繼產生了尾部對流受熱面沾污積灰嚴重的現象，影響鍋爐傳熱，降低了鍋爐機組的整體運行可靠性；而在氣化方面，因為煤中的鈉是煤氣化與燃燒過程中造成爐內結渣及沉積腐蝕的主要礦物質元素，對煤的熱解和氣化反應造成影響。因此，高鈉低階煤不能直接用于氣化工藝，必須進行預處理。

目前針對高鈉煤的有效利用，國內外主要是通過對鍋爐等設備進行合理設計與運行，摻燒優質低鈉煤和添加劑，和預處理等方法。但是由于對高鈉煤燃燒研究不足，國內學者在設備設計方面并未取得重大突破，仍然大量存在水冷壁結渣，過熱器/再熱器受熱面沾污腐蝕等問題。而國外學者早在上世紀九十年代就開始了高鈉煤清潔利用方面的研究和工程示范工作。美國賓夕法尼亞州立大學主要致力于煤中鈉賦存、生成和轉化機理方面的研究和實驗；B&W公司在燃用高鈉煤鍋爐設計方面進行了深入研究，并研制出了燃用高鈉煤的700MW煤粉爐，工程示范于北德克他州電廠，其主要技術措施是增加尾部煙道尺寸和對流受熱面管間距，并采取特殊sootblower,減輕對流受熱面沾污、結渣的狀況；Southern?company開發設計了transport氣化爐，在高鈉煤氣化方面積累了一些設計經驗。

通過摻燒低鈉煤或添加劑的方式，主要在國內得到使用。這一方法可實現新疆高鈉煤的部分利用，但新疆煤的摻燒比例通常小于30%，難以大規模可靠利用，而且當地電廠又要從其他地方購買優質燃煤，既增加了發電企業的發電成本，又對新疆煤田的開發和電源基地的建設帶來了極大的困難。而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，雖然可以不同程度上減輕沾污，但這種方法用的添加劑為固體，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。

在高鈉煤預處理方面，國內外主要對采用水和對鈉有高親和力的液體（草酸等）洗選等方面進行了研究，以期在常溫下發生物理或化學反應去除煤中的鈉。這一技術的優點是可以有效降低新疆煤入爐煤中鈉含量，防止結渣，沾污和腐蝕，可實現新疆高鈉煤大規模純燒。但這一技術在新疆地區得以大規模實現的主要挑戰是保證高鈉脫除率的同時，如何有效降低洗滌液的使用，因為新疆地區嚴重缺水；其次大量洗滌液的使用勢必對環境破壞嚴重。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種這對新疆高鈉煤脫鈉凈化的多級可循環水洗系統，使用最少量的水把新疆高鈉煤變成低鈉煤，從根本上解決燃用高鈉煤發電機組所面臨的爐內結焦與受熱面沾污、腐蝕等問題。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

????一種高鈉煤脫鈉的方法，包括如下步驟：

（1）將高鈉原煤通過破碎機破碎到1-4?mm的碎原煤，并由帶式輸送機送入第一級洗滌器；

（2）在第一級洗滌器中，用來自第二級洗煤器的水溶液對原煤在常溫常壓下進行洗滌，控制液固比為1.25:1，洗滌30分鐘；

（3）步驟（2）中第一級洗滌后的煤樣進入第二級洗煤器，用來自第三極洗煤器的水溶液在常溫常壓進行洗滌，控制液固比為1.25:1，洗滌5分鐘；

（4）第二級洗滌后的煤樣進入第三級洗煤器，用來自反滲透凈化裝置處理后的純水或未達到飽和來自第一級洗煤器并經振動脫水篩和離心水機的水溶液，控制液固比為1.25:1，洗滌5分鐘；