[发明专利]集成太阳能、余热利用的高钠煤脱钠提质燃煤发电系统

说明书

技术领域

本发明属于高钠煤洁净燃烧发电技术领域，特别涉及一种集成太阳能、余热利用的高钠煤脱钠提质燃煤发电系统。

背景技术

高钠煤是指煤中钠含量(以灰分计)大于2％的煤种，在中国、澳大利亚、美国、德国等地都有一定的储量。我国的高钠煤主要分布在新疆准东，广西也有少部分储量。新疆准东是煤炭资源储量非常富集的区域，预测储量达3.9×10¹¹吨，目前累计探明煤炭资源储量为2.136×10¹¹吨，煤田成煤面积1.4×10⁴平方米，是我国目前最大的整装煤田。以我国现在煤炭年产量计算，一个准东煤田就能够全国使用100年。疆准东煤储量巨大，开采成本低，煤反应性好，容易燃尽。但是，由于成煤历史和当地特殊的自然地理环境，准东煤中钠的含量总体都在2％以上，远高于其他地区动力用煤(中国国内动力煤氧化钠Na₂O的含量都在1％以下)，有的矿区产煤甚至高达10％以上。而煤中钠是煤在锅炉燃烧过程中造成炉膛结焦、换热面积灰，金属高温腐蚀的一个重要因素，因此，高钠煤的燃烧利用受到了极大地限制。

目前，解决上述问题的主要方法有对锅炉等设备进行合理设计与运行，掺烧优质低钠煤和添加剂等。但是由于对高钠煤燃烧研究不足，燃烧高钠煤锅炉等设备设计并未取得重大突破。掺烧其它优质煤就需要当地电厂从其他地方购买优质燃煤，这样既增加了发电企业的发电成本，又对准东煤田的开发和电源基地的建设带来了非常大的困难，使准东煤的优势难以得到充分的利用。而在高钠煤燃烧过程中添加高岭土等二氧化硅、氧化铝含量高的添加剂，使添加剂与气相中的钠发生反应，虽然可以减轻沾污，但这种方法用到的添加剂为固体，存在效率低、大大增加灰量等缺点，因此也未得到大规模应用。但这种控制方法只能减缓沾污，无法从根本上解决问题。

因此，如何降低准东煤中碱金属含量，防结渣、沾污和腐蚀，确保锅炉安全经济运行，是发电企业和燃用准东煤的其它行业所不可回避的问题，也是当前发展准东煤电基地建设所面临的重大挑战。有鉴于此，亟需找到一种高效、安全运行的高钠煤燃烧发电系统，据此本发明提出了一种集成太阳能、余热利用的高钠煤脱钠提质燃煤发电系统，利用洗煤等煤前处理的方式降低高钠煤中的碱金属含量，利用太阳能、电厂废热提供煤处理中所需能量，可改善燃高钠煤发电机组所出现的炉内结焦与受热面沾污问题，并有望大幅提高高钠煤电站综合利用效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种集成太阳能、余热利用的高钠煤脱钠提质燃煤发电系统，该系统主要包括碎煤机、洗煤装置、煤液分离装置、脱钠煤干燥装置、废液蒸馏装置、钠浓缩液回收装置、太阳能集热岛以及锅炉、汽轮机、回热给水系统和发电机；其特征在于，碎煤机、洗煤装置、煤液分离装置依次连接，煤液分离装置的出口分别连接脱钠煤干燥装置和废液蒸馏装置；太阳能集热岛、废液蒸馏装置、油罐和输送泵连接成循环回路；锅炉分别连接脱钠煤干燥装置的烟气入口和固体出口，锅炉还分别连接汽轮机和回热给水系统；汽轮机分别连接回热给水系统的回热加热器和凝汽器；发电机与汽轮机连接。

所述废液蒸馏装置设置有低净水出口、高净水出口和钠浓缩液出口；其中钠浓缩液出口与钠浓缩液回收装置连接，低净水出口与洗煤装置连接，高净水出口与回热给水系统接通。

所述集成太阳能、余热利用的高钠煤脱钠提质燃煤发电系统工作过程及发电方法：高钠原煤经过碎煤机破碎后送入洗煤装置，在洗煤装置中与输入的补充水、循环水混合，使高钠原煤中的碱金属溶于水中，得到煤水混合物，煤水混合物被送入煤液分离装置，分离出的脱钠煤送入脱钠煤干燥装置，干燥热源为锅炉排烟，干燥得到的洁净煤送入锅炉燃烧；经煤液分离器分离得到的废液被送入废液蒸馏装置，废液蒸馏装置分级布置，其中，上层蒸馏出的高净水作为锅炉补水送入锅炉循环利用，中间层蒸馏出的低净水送回到洗煤装置循环利用，下层蒸馏所得的钠浓缩液被送入钠浓缩液回收装置作为化工原料回收利用；同时，在洗煤装置的入口还布置有补充水入口，以补充整个洗煤流程中的水耗；提质后的洁净煤进入锅炉燃烧，加热回热给水系统给水，产生的蒸汽进入汽轮机做功，汽轮机带动发电机旋转产生电能。

所述的废液蒸馏装置分级布置，其加热热源为太阳能，通过太阳能集热岛汇集太阳能，以油为换热媒介，加热蒸馏洗煤废液。

所述煤液分离装置将脱钠煤和废水从煤水混合物中分离开，从而降低原煤中的碱金属钠的含量。