[发明专利]一种高钠煤脱钠的方法及设备

说明书

技术领域

本发明属于高钠煤清洁高效利用技术领域，涉及燃高钠煤发电技术，尤其涉及一种燃高钠煤电站锅炉的炉前预处理系统。

背景技术

近年来，我国新疆地区煤炭开采及电力发展迅猛。经勘探，作为新疆地区四大煤田之一的准东煤田就蕴藏着约3900亿吨高钠低阶煤炭资源，目前累计探明煤炭资源储量为2136亿吨，煤田成煤面积1.4万平方公里，是我国目前最大的整装煤田。按照目前我国火电年用煤量计算，一个准东煤田就够全国使用一百年。由于成煤历史和当地特殊的自然地理环境，准东煤中含钠组分的含量（以灰分计，以下同）总体都在2%以上，远高于其他地区动力用煤，有的矿区产煤甚至高达10%以上，因此通常将这些煤称为高钠煤。

但是研究表明，无论在燃烧还是气化方面，高钠煤均因为含钠高影响其可靠利用。其原因为：Na₂O属于易挥发物质，在高温下挥发后，易凝结在受热面上形成烧结或粘结的灰沉积，这类沉积多发生在尾部对流受热面上，并形成结渣源。目前，在准东煤田附近建设的多个坑口电站，在燃用准东煤时相继产生了尾部对流受热面沾污积灰严重的现象，影响锅炉传热，降低了锅炉机组的整体运行可靠性；而在气化方面，因为煤中的钠是煤气化与燃烧过程中造成炉内结渣及沉积腐蚀的主要矿物质元素，对煤的热解和气化反应造成影响。因此，高钠低阶煤不能直接用于气化工艺，必须进行预处理。

目前针对高钠煤的有效利用，国内外主要是通过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，和预处理等方法。但是由于对高钠煤燃烧研究不足，国内学者在设备设计方面并未取得重大突破，仍然大量存在水冷壁结渣，过热器/再热器受热面沾污腐蚀等问题。而国外学者早在上世纪九十年代就开始了高钠煤清洁利用方面的研究和工程示范工作。美国宾夕法尼亚州立大学主要致力于煤中钠赋存、生成和转化机理方面的研究和实验；B&W公司在燃用高钠煤锅炉设计方面进行了深入研究，并研制出了燃用高钠煤的700MW煤粉炉，工程示范于北德克他州电厂，其主要技术措施是增加尾部烟道尺寸和对流受热面管间距，并采取特殊sootblower,减轻对流受热面沾污、结渣的状况；Southern company开发设计了transport气化炉，在高钠煤气化方面积累了一些设计经验。

通过掺烧低钠煤或添加剂的方式，主要在国内得到使用。这一方法可实现新疆高钠煤的部分利用，但新疆煤的掺烧比例通常小于30%，难以大规模可靠利用，而且当地电厂又要从其他地方购买优质燃煤，既增加了发电企业的发电成本，又对新疆煤田的开发和电源基地的建设带来了极大的困难。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，虽然可以不同程度上减轻沾污，但这种方法用的添加剂为固体，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。

在高钠煤预处理方面，国内外主要对采用水和对钠有高亲和力的液体（草酸等）洗选等方面进行了研究，以期在常温下发生物理或化学反应去除煤中的钠。这一技术的优点是可以有效降低新疆煤入炉煤中钠含量，防止结渣，沾污和腐蚀，可实现新疆高钠煤大规模纯烧。但这一技术在新疆地区得以大规模实现的主要挑战是保证高钠脱除率的同时，如何有效降低洗涤液的使用，因为新疆地区严重缺水；其次大量洗涤液的使用势必对环境破坏严重。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种这对新疆高钠煤脱钠净化的多级可循环水洗系统，使用最少量的水把新疆高钠煤变成低钠煤，从根本上解决燃用高钠煤发电机组所面临的炉内结焦与受热面沾污、腐蚀等问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

    一种高钠煤脱钠的方法，包括如下步骤：

（1）将高钠原煤通过破碎机破碎到1-4 mm的碎原煤，并由带式输送机送入第一级洗涤器；

（2）在第一级洗涤器中，用来自第二级洗煤器的水溶液对原煤在常温常压下进行洗涤，控制液固比为1.25:1，洗涤30分钟；

（3）步骤（2）中第一级洗涤后的煤样进入第二级洗煤器，用来自第三极洗煤器的水溶液在常温常压进行洗涤，控制液固比为1.25:1，洗涤5分钟；

（4）第二级洗涤后的煤样进入第三级洗煤器，用来自反渗透净化装置处理后的纯水或未达到饱和来自第一级洗煤器并经振动脱水筛和离心水机的水溶液，控制液固比为1.25:1，洗涤5分钟；