[发明专利]处理含有碱金属化合物的燃料的方法和设备

说明书

一种处理含有碱金属化合物的燃料的方法，包括如下步骤：将所述燃料在900‑1200℃气化以生成气化气和气化底渣，所述气化气中含有气态碱金属化合物以及携带有飞灰；对所述气化气除尘，以分离出部分飞灰；将除尘后的气化气冷却至碱金属化合物的固化温度以下，使得气态碱金属化合物形成为碱渣，其中至少部分气态碱金属化合物以气化气中的飞灰为凝结核凝华成固体以形成为碱渣；以及从气化气中分离出所述碱渣。

技术领域

本发明涉及处理含有碱金属化合物的燃料的方法和设备。

背景技术

在锅炉中，燃料中的钠、钾等的碱金属化合物会在燃烧过程中转变为气态化合物，随烟气流过锅炉受热面，并在烟气冷却过程中发生凝结。当燃料中的碱金属化合物含量较高时，极易造成锅炉受热面的结渣、沾污及腐蚀，给锅炉的安全稳定运行造成不利影响。以我国准东煤为例，灰成分中钠含量普遍超过2％，常常达到6-8％，还有的甚至高达10％。我国的农林生物质中，也有多种生物质中的钠钾含量比较高。

高钠钾燃料利用的难点在于燃料中的钠、钾等的碱金属化合物会在燃烧过程中转变为气态化合物，造成受热面的腐蚀，需要在燃烧前、燃烧中或燃烧后进行适当的处理。

目前，针对高钠钾燃料的热利用，通常有以下几种途径：

1、燃料预处理，如采用洗涤溶液或高温高压等操作条件，去除燃料中的碱金属化合物，如中国专利申请CN102533383A公开的一种原煤洗涤脱钠的系统。但是，燃烧前对燃料的处理需要从固态物质中提取出钠钾元素，工艺较为复杂。

2、与非高钠钾燃料掺烧，如生物质燃料与煤掺烧，或者在燃烧过程中使用添加剂，如添加高岭土、活性矾土等。但是，燃烧中掺烧其他燃料或使用添加剂，增加了运行成本，难以在坑口电站中广泛应用。

3、通过低温烟气再循环或喷淋，使燃烧产生的高温烟气急剧冷却至气态碱金属化合物的凝结温度以下，防止其凝结在锅炉受热面上，如中国专利申请CN102840592A公开的一种低温烟气再循环系统。

4、先对燃料进行热解，再燃用热解半焦，如中国专利申请CN102829473A公开的一种热解燃烧双床系统。但是，先热解再燃烧的方法难以使燃料中的钠钾元素充分析出，热解后的半焦依然富含钠钾元素，仍不利于燃烧利用。

另外，试验研究表明，高钠钾燃料经低温热解(600-700℃)后，钠钾的析出率仅为20-30％，即便是经过长达30分钟的高温热解(900℃)，钠钾的析出率也只有75％，热解半焦中还残存大量碱金属元素，因此燃用热解半焦时仍会发生锅炉受热面沾污问题。

发明内容

本发明的目的是提供处理含有碱金属化合物的燃料尤其是高钠钾燃料的方法和设备，以能够稳定、可靠、安全的将例如高钠钾燃料转化为低钠钾气化气，成本低廉，经济性好，气化气可通过常规方法进行燃烧利用。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案如下：

根据本发明的一个方面，提出了一种处理含有碱金属化合物的燃料的方法，包括如下步骤：将含有碱金属化合物的燃料气化使得气态碱金属化合物富集到气化气中；将气化气冷却至碱金属化合物的固化温度以下，使得至少部分气态碱金属化合物以气化气中的飞灰为凝结核凝华成固体以形成为碱渣；将碱渣从气化气中分离。

可选地，将所述燃料在900-1200℃气化以生成气化气和气化底渣。进一步地，在950-1050℃执行气化以生成所述气化气。进一步地，在950-1050℃执行常压气化以生成所述气化气。更进一步，所述常压气化为常压空气气化。所述常压空气气化可为常压空气循环流化床气化。

上述方法还可包括步骤：对所述气化气除尘，以分离出部分飞灰，其中，将除尘后的气化气冷却至碱金属化合物的固化温度以下。上述方法中，可选地，将除尘之后的气化气冷却至550℃以下使得气态碱金属化合物形成为碱渣。