一種新疆高鈉煤脫鈉方法
【專利摘要】一種新疆高鈉煤脫鈉方法，包含以下步驟：將高鈉原煤破碎成一定尺寸的碎原煤；在第一溫度和一定壓力下使用高溫洗滌溶液對碎原煤進行洗滌，得到混合液并穩定一定時間；將混合液攪拌一段時間，得到高溫攪拌液；將高溫攪拌液降溫至第二溫度，得到低溫攪拌液；將低溫攪拌液進行煤水分離，得到廢液以及提質煤；將提質煤進行干燥，得到低鈉低氧煤。經過這些脫鈉脫氧的過程，最終降低了高鈉原煤中的堿金屬含量和含氧量，提高了高鈉煤的品質和利用率，大大降低了高鈉煤燃燒過程中揮發出的堿金屬鈉的含量，使高鈉煤燃燒引起的沾污、結渣和積灰問題得到較好的控制，從而不影響煤炭燃燒時的放熱量，使得處理后的高鈉原煤可以得到更加廣泛的利用。
【專利說明】一種新疆高鈉煤脫鈉方法
【技術領域】
[0001]本發明具體涉及一種對高鈉原煤進行脫鈉，得到低鈉低氧煤的新疆高鈉煤脫鈉方法。
【背景技術】
[0002]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。并且隨著石油資源儲量的日益減少，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。
[0003]高鈉煤是指煤中鈉含量高的煤 種，在澳大利亞、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。
[0004]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。
[0005]新疆準東地區的煤質具有以下特點:中高水分，中等發熱值，易著火，易燃盡，強結焦，高堿金屬，強沾污。在高溫下對高鈉煤利用中，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。
[0006]目前，用電及發電企業在準東地區建設發電廠的燃燒方式，只能采用20-30%的當地準東煤與其他不含鈉煤種混合后進行摻燒，這樣就嚴重限制了對準東煤的利用，同時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，又對準東煤田的開發和電源基地的建設帶來了非常大的困難，對準東煤的優勢難以得到充分的利用。
[0007]目前針對上述問題的控制技術主要有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。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。
[0008]究其原因，以上存在的問題均與煤灰中堿金屬含量較高密切相關。而對于如何降低高鈉煤入爐時堿金屬含量，防結渣、沾污和腐蝕，提高準東煤的燃燒品質，確保鍋爐安全經濟長期運行的研究及處理技術仍存在不足。
【發明內容】
[0009]為了解決上述問題，本發明提供了一種對高鈉原煤進行脫鈉，得到低鈉低氧煤的新疆高鈉煤脫鈉方法，降低了高鈉原煤中的堿金屬含量和含氧量，提高了高鈉原煤的品質，解決了在鍋爐等設備中存在的換熱面沾污、結渣和積灰的問題，從而不影響煤炭燃燒時的放熱量，使得處理后的高鈉原煤可以得到更加廣泛的利用。
[0010]為了達到上述目的，本發明采用了以下技術方案:
[0011] 一種對高鈉原煤進行脫鈉，得到低鈉低氧煤的新疆高鈉煤脫鈉方法，具有這樣的特征，包含以下步驟:將高鈉原煤破碎成一定尺寸的碎原煤；在第一溫度和一定壓力下使用高溫洗滌溶液對碎原煤進行洗滌，得到混合液并穩定一定時間；將混合液攪拌一段時間，得到高溫攪拌液；將高溫攪拌液降溫至第二溫度，得到低溫攪拌液；將低溫攪拌液進行煤水分離，得到廢液以及提質煤；將提質煤進行干燥，得到低鈉低氧煤。
[0012]進一步，本發明的新疆高鈉煤脫鈉方法，還可以具有這樣的特征:一定尺寸為5-50mmo
[0013]進一步，本發明的新疆高鈉煤脫鈉方法，還可以具有這樣的特征:第一溫度為250-374攝氏度，一定壓力大于第一溫度相對應的飽和蒸汽壓的1%_3%。
[0014]進一步，本發明的新疆高鈉煤脫鈉方法，還可以具有這樣的特征:一定時間為10-40分鐘。
[0015]進一步，本發明的新疆高鈉煤脫鈉方法，還可以具有這樣的特征:一段時間為3-20分鐘。
[0016]另外，本發明的新疆高鈉煤脫鈉方法，還可以具有這樣的特征:第二溫度為60-80攝氏度。
[0017]發明的作用與效果
[0018]根據本發明涉及的新疆高鈉煤脫鈉方法，在洗煤的過程中，不光增加洗煤時的溫度和壓力，還增加了攪拌的過程，使洗滌溶液能夠更多更充分的滲透到煤的孔隙中，從而與煤中的鈉接觸充分，因此大大提高了脫鈉的反應效率。同時改變了煤中含氧官能團的組成結構，降低了含氧量，提高了煤的熱值。經過這些脫鈉脫氧的過程，最終降低了高鈉原煤中的堿金屬含量和含氧量，提高了高鈉煤的品質和利用率，大大降低了高鈉煤燃燒過程中揮發出的堿金屬鈉的含量，使高鈉煤燃燒引起的沾污、結渣和積灰問題得到較好的控制，從而不影響煤炭燃燒時的放熱量，使得處理后的高鈉原煤可以得到更加廣泛的利用。
【具體實施方式】
[0019]以下通過實施例對本發明作具體闡述。
[0020]本發明的新疆高鈉煤脫鈉方法包含以下步驟:
[0021]首先將高鈉原煤破碎成在一定大小范圍里的尺寸較小的碎原煤；
[0022]再在較高的溫度和壓力下使用高溫洗滌溶液對碎原煤進行洗滌，得到混合液，并穩定一定時間；[0023]將混合液攪拌一段時間，得到高溫攪拌液；
[0024]將高溫攪拌液降溫至較低溫度，得到低溫攪拌液；
[0025]將低溫攪拌液進行煤水分離的處理，得到廢液以及提質煤；
[0026]將提質煤進行干燥，即可得到低鈉低氧煤。 [0027]本發明的脫鈉方法的原理為:當高鈉煤在較高溫度和壓力下浸泡在洗滌溶液中一定時間時，隨著溫度的增加，洗滌溶液脫除可溶性無機鈉及部分有機鈉(羧酸鈉、配位形式的鈉等)的能力增加；同時，在較高溫度和壓力的作用下，煤結構中以較弱鍵結合的側鏈和一些含氧官能團(羧基官能團等)分解，析出二氧化碳等氣體。二氧化碳等氣體的析出，使煤大分子結構變得疏松，微孔結構得到擴張，從而提高煤大分子網絡結構中小分子相的流動性，增加了對洗滌溶液的吸附能力，將高鈉煤孔隙中的高Na濃度洗滌溶液驅除出孔隙，大大降低了處理后高鈉煤中的Na含量。在洗煤的過程中涉及到的較高溫度是指高于一般脫鈉處理的溫度，以使煤中羧基官能團等含氧基團的分解，并避免其它揮發份析出的溫度區域，即250-374?左右。該溫度區間既保證了煤中羧基官能團分解，而其它揮發份不析出，又提高了洗滌溶液的擴散能力。
[0028]另一方面，在較高壓力的作用下，洗滌溶液更容易進入煤的孔隙中，可將較多的Na從準東煤孔隙中帶出而使之脫離高鈉煤顆粒。煤結構中以較弱鍵結合的側鏈和一些含氧官能團可能分解，導致含氧量的下降。由于煤的氧含量及氧的存在形式對煤的性質影響很大，對低煤化度煤尤為重要，因此含氧官能團的分解和含氧量的下降，使提質煤熱值增加，可提高高鈉煤的品質。由于洗滌過程中需保證溶液不氣化，避免由于相變而會引起的能量消耗，因此采用的壓力應壓力略高于該溫度相對應的飽和蒸汽壓，即高于飽和蒸汽壓的1%_3%，不僅保證了脫鈉的洗滌溶液始終能保持液體狀態，還使得洗滌溶液在處理過程中能充分進入煤孔隙結構中，使得洗滌溶液與鈉在煤孔隙中充分接觸。
[0029]在施加高溫高壓的同時，還加以一定時間的攪拌。在攪拌的作用下，洗滌溶液和高鈉煤不僅可得到更充分的混合和接觸，還能使得部分大煤塊被破碎，同樣增加了高鈉煤與洗滌溶液的混合與接觸，也可以增強洗滌效果。在溫度和壓力達到洗滌要求時，3-20mim的定時攪拌既可以使洗滌溶液與高鈉煤充分接觸，又保證了煤塊不會被破碎的太嚴重，避免了洗滌過程中煤炭的過多損失。
[0030]本實施例中涉及的新疆高鈉煤脫鈉方法包含以下步驟:
[0031]首先將高鈉原煤破碎成儲存范圍在5_50mm之間的碎原煤；
[0032]在250-374攝氏度和一定壓力下使用高溫洗滌溶液對碎原煤進行洗滌，得到混合液并穩定10-40分鐘；一定壓力大于第一溫度相對應的飽和蒸汽壓的1%_3%。
[0033]將混合液攪拌3-20分鐘，得到高溫攪拌液；
[0034]將高溫攪拌液降溫至60-80攝氏度，得到低溫攪拌液；
[0035]將低溫攪拌液進行煤水分離，得到廢液以及提質煤；
[0036]將提質煤進行干燥，即可得到低鈉低氧煤。
[0037]實施例的作用與效果
[0038]根據本實施例涉及的新疆高鈉煤脫鈉方法，在洗煤的過程中，不光增加洗煤時的溫度和壓力，還增加了攪拌的過程，使洗滌溶液能夠更多更充分的滲透到煤的孔隙中，從而與煤中的鈉接觸充分，因此大大提高了脫鈉的反應效率。同時改變了煤中含氧官能團的組成結構，降低了含氧量，提高了煤的熱值。經過這些脫鈉脫氧的過程，最終降低了高鈉原煤中的堿金屬含量和含氧量，提高了高鈉煤的品質和利用率，大大降低了高鈉煤燃燒過程中揮發出的堿金屬鈉的含量，使 高鈉煤燃燒引起的沾污、結渣和積灰問題得到較好的控制，從而不影響煤炭燃燒時的放熱量，使得處理后的高鈉原煤可以得到更加廣泛的利用。
【權利要求】
1.一種對高鈉原煤進行脫鈉，得到低鈉低氧煤的新疆高鈉煤脫鈉方法，其特征在于，包含以下步驟: 將所述高鈉原煤破碎成一定尺寸的碎原煤； 在第一溫度和一定壓力下使用高溫洗滌溶液對所述碎原煤進行洗滌，得到混合液并穩定一定時間； 將所述混合液攪拌一段時間，得到高溫攪拌液； 將所述高溫攪拌液降溫至第二溫度，得到低溫攪拌液； 將所述低溫攪拌液進行煤水分離，得到廢液以及提質煤； 將所述提質煤進行干燥，得到所述低鈉低氧煤。
2.如權利要求1所述的新疆高鈉煤脫鈉方法，其特征在于: 其中，所述一定尺寸為5-50mm。
3.如權利要求1所述的新疆高鈉煤脫鈉方法，其特征在于: 其中，所述第一溫度為250-374攝氏度， 所述一定壓力大于所述第一溫度相對應的飽和蒸汽壓的1%_3%。
4.如權利要求1所述的新疆高鈉煤脫鈉方法，其特征在于: 其中，所述一定時間為10-40分鐘。
5.如權利要求1所述的新疆高鈉煤脫鈉方法，其特征在于: 其中，所述一段時間為3-20分鐘。
6.如權利要求1所述的新疆高鈉煤脫鈉方法，其特征在于: 其中，所述第二溫度為60-80攝氏度。
【文檔編號】C10L9/00GK103540381SQ201310460315
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年9月29日 優先權日:2013年9月29日
【發明者】張守玉, 劉大海, 陳川, 涂圣康, 鄭紅俊, 吳巧美, 鄧文祥, 唐文蛟, 施大鐘, 呂俊復 申請人:上海理工大學