[发明专利]用于提高燃煤发电设备的联合循环效率的脱水系统和过程

说明书

技术领域

本公开内容大体而言涉及燃煤发电设备，且更特定而言，涉及具有提高的联合循环效率的燃煤发电设备。

背景技术

燃烧煤来产生电能的效率可通过利用燃煤涡轮而提高。但是，应当移除煤中的各种矿物，诸如(但不限于)无机矿物，以防止对涡轮叶片和其它系统构件造成损坏。因此，在燃烧之前或者燃烧之后但在燃烧气体进入涡轮前移除矿物。在前一种办法中，煤的无机矿物含量被减至小于大约0.1重量百分比(重量％)。这种纯度的煤被称作超净煤(UCC)。UCC还可被用作用于生产大批的有用有机化合物和聚合物的原料。

存在于煤中的无机矿物将取决于煤的来源，且可包括高岭石，石英，粘土，诸如绿泥石和蒙脱石，黄铁矿，锐钛型二氧化钛和陨铁(siderate)。无机矿物也可包括赤铁矿、铁矾、白云石、磷灰石、氟磷灰石、长石和石膏。

生产UCC的一种方法是通过利用诸如强酸的浸出剂来洗涤煤以浸出矿物。用于进行浸出以生产洁净煤的方法是众所周知的。浸出剂的实例包括氢氟酸、硝酸和硝酸铁。在一种具体方法中，首先用氢氟酸的水溶液溶浸煤，然后利用硝酸或硝酸铁的水溶液溶浸煤。利用氢氟酸水溶液来溶浸煤在本文中称作氟化物处理。

用过的浸出溶液不仅包含氢氟酸、硝酸或硝酸铁，而且还包含从煤中浸出的矿物。存在于煤中的矿物杂质由浸出剂溶解，从而将硅、铝、铁、钛、钾、钙、钠、镁、钡、锶、钒、铜、锰、锆、锌、铈或包括前述元素中至少一种元素的组合释放到浸出剂溶液内。释放到浸出剂溶液内的元素和元素量取决于煤的来源和其中的矿物含量。

用过的浸出溶液是废水流，其不应不经处理就直接释放到环境中。处理这种废水的一种方式是通过煮沸去除水，并填埋固体残留物。但是，燃煤涡轮设备由于从废水中通过煮沸去除水而承受能量效率损失。包括用来通过煮沸去除水的能量，燃煤涡轮设备的联合循环效率(其可按照较高热值(HHV)来测量)仅为大约33％。这种低效率使得燃烧UCC来发电在环境和经济两方面都是不合乎需要的。

期望的是一种用于处理洗煤过程的废水流的改进的方法。具体而言，具有一种用来从废水中移除水而不会承受与煮沸水相关联的能量效率损失的方法将是有利的。

发明内容

根据本发明的一方面，一种用于处理煤的过程包括：使煤与配置成用来从煤中移除矿物的浸出剂接触；形成包括水和一定浓度污染物的废水流；以及在压力下使废水流与反渗透膜的第一侧接触，其中，包括减小的浓度的污染物的透过物流透过该反渗透膜并且自该反渗透膜的第二侧流动，且包括增大的浓度的污染物的浓缩物流保留在反渗透膜的第一侧。

根据本发明的另一方面，一种煤处理系统包括构造成用来产生超净煤的前置煤处理级，其中，该级包括构造成用来从煤中移除矿物及形成废水流的浸出剂处理系统；以及与浸出剂处理系统流体连通且构造成用来减小废水流中污染物的浓度的脱水系统，其中该脱水系统包括与废水流流体连通的反渗透膜。

结合附图，通过下文的描述，这些和其它优点和特征将变得更加显而易见。

附图说明

在说明书结论处的权利要求书中特别地指出和明确地主张了被认为是本发明的主题。当结合附图考虑时，通过下文的具体实施方式，本发明的前述和其它特征和优点显而易见，在附图中：

图1是以较高热值为单位的联合循环效率与溶质的水倍数(的关系)的曲线。

图2是渗透压和溶质重量百分比与水移除百分比(的关系)的曲线。

图3是燃煤涡轮发电设备的一个示范性实施例的流程图。

图4是图3的燃煤涡轮发电设备的氟化物煤处理系统的一个示范性实施例的流程图。