本实用新型涉及燃煤火力发电领域，具体地，涉及一种高钠煤的预处理系统。
背景技术：
高钠煤是指煤中钠含量(以灰分计)大于2％的煤种，例如，我国新疆的准东煤就属于高钠煤，新疆准东煤田是我国乃至全世界目前最大的整装煤田，对其开发利用对我国有着重要的意义。
目前，在准东煤田，对作为高钠煤的准东煤的利用主要是开采出原煤后直接运输到使用地或加工地，如燃煤发电厂。而原煤中含有的“水分”较多，造成了运输过程中“运水”占运输费用较大一部分，大大增加了成本，且对原煤的运输多采用箱式敞车运输，在运输过程中会损耗原煤且污染环境。由于准东煤田储存量巨大，局部地区燃用量毕竟有限，因此，所产煤必定需要向全国范围内输送，传统的使用模式在增加成本的同时限制了准东煤田的广范围运输使用。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种高钠煤的预处理系统。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种高钠煤的预处理系统，该高钠煤的预处理系统包括用于将高钠煤制成煤粉的煤粉制造子系统、顺序连接的锅炉和汽轮机以及煤粉储存容器，所述锅炉和所述汽轮机分别与所述煤粉制造子系统连接以提供热能，所述煤粉储存容器连接于所述煤粉制造子系统以用于储存煤粉；所述高钠煤的预处理系统还包括连接于所述锅炉的烟气排放管道的烟气净化装置，所述煤粉储存容器为封闭容器并设置有煤粉保护气体输入口，该煤粉保护气体输入口通过烟气输送管路连接于所述烟气净化装置的尾气排放口。
优选地，所述高钠煤的预处理系统还包括尾气储存容器，在所述烟气输送管路中，所述尾气储存容器串联地设置在所述烟气净化装置和所述煤粉储存容器之间。
优选地，所述煤粉制造子系统包括煤粉仓，该煤粉仓的出料口与所述煤粉储存容器的入料口和所述锅炉的入料口分别连接；所述煤粉储存容器的出料口处设置有卸料装置。
优选地，所述煤粉制造子系统包括顺序连接的用于对高钠煤进行热水洗脱钠处理以得到湿脱钠煤的水洗煤单元、用于对所述湿脱钠煤进行干燥以得到干脱钠煤的干燥单元以及用于对所述干脱钠煤进行破碎以制成煤粉的制粉单元。
优选地，所述水洗煤单元包括洗煤水循环，所述洗煤水循环中的洗煤水通过流通管路依次流经洗煤水外置加热装置、水洗煤装置、固液分离装置、废水净化装置和水泵后循环流回至所述洗煤水外置加热装置；
所述洗煤水外置加热装置包括所述凝汽器，所述汽轮机的蒸汽排放管连接于所述凝汽器，所述洗煤水的流通管路流经所述凝汽器的内部，以进行热交换。
优选地，所述煤粉制造子系统还包括连接于所述水洗煤装置以用于向所述水洗煤装置供应经破碎后的高钠煤的碎煤机。
优选地，所述干燥单元包括流化床干燥机、连接于所述流化床干燥机的烟尘出口的旋风分离器、第一气-气换热器以及用于向所述流化床干燥机的输送干燥气体的干燥机进气管道，所述旋风分离器的排气管道和所述干燥机进气管道均通过所述第一气-气换热器的内部，以进行热交换；并且所述干燥机进气管道上设置有风机。
优选地，所述流化床干燥机的内部设置有流化床干燥机内置加热器，所述流化床干燥机内置加热器的进液管道连接于所述汽轮机的蒸汽出口；所述流化床干燥机内置加热器的出液管道上还设置有汽-气换热器，所述干燥机进气管道通过所述汽-气换热器的内部，以进行热交换；
并且，所述水洗煤装置包括水洗煤装置内置加热器，所述流化床干燥机内置加热器的出液管道在经过所述汽-气换热器后，继续连接于所述水洗煤装置内置加热器的进液口。
优选地，所述干燥单元还包括第二气-气换热器，所述烟气净化装置的排气管路连接于所述第二气-气换热器的烟气入口，所述干燥机进气管道通过所述第二气-气换热器的内部，以进行热交换。
优选地，所述干燥单元包括流化床干燥机，所述制粉单元包括顺序连接的磨煤机和风粉分离器；所述磨煤机的入料口连接于所述流化床干燥机的出料口，所述风粉分离器的出料口连接于所述煤粉仓。
优选地，所述烟气净化装置的排气管路连接于所述磨煤机。
优选地，所述高钠煤的预处理系统还包括空气预热器，所述烟气净化装置的排气管路在连接于所述磨煤机之前，先通过所述空气预热器的内部，以进行热交换；所述空气预热器的进气口连接有空气供应装置，出气口连接于所述锅炉的送风口。
优选地，所述制粉单元还包括除尘器，该除尘器的入口连接于所述风粉分离器的排气口，该除尘器的排料口连接于所述煤粉仓。
优选地，所述洗煤水外置加热装置还包括气-水换热器，该气-水换热器与所述凝汽器串联，并且，所述除尘器的排气管道通过所述气-水换热器的内部，以进行热交换。
在本实用新型的高钠煤的预处理系统中，对高钠煤预处理制粉制得煤粉，然后鉴于煤粉堆放时间较长容易燃烧而造成安全隐患的问题，再利用煤粉储存容器对煤粉进行保护性储存，制得的煤粉相较于高钠原煤更容易储存和运输(例如，可以罐式储存和运输，相比于目前对原煤的运输多采用箱式敞车运输，减少损耗原煤和污染环境)，有利于降低运输成本；并且，本实用新型是使用锅炉的烟气尾气作为煤粉保护气体，锅炉的烟气经过净化处理后其大部分成分为二氧化碳和氮气，其氧气含量一般低于5％，已经足以充当煤粉保护气体，这种方式经济实惠，易于实施；同时，还通过锅炉和汽轮机来对煤粉制造子系统提供热能，充分利用锅炉和汽轮机的余热，具有较好的经济效益。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是根据本实用新型的优选实施方式的高钠煤的预处理系统的示意图。
附图标记说明
1 锅炉 2 烟气净化装置
3 汽轮机 4 发电机
5 凝汽器 6 气-水换热器
7 碎煤机 8 水洗煤装置
9 水洗煤装置内置加热器 10 固液分离装置
11 水泵 12 废水净化装置
13 尾气储存容器 14 风机
15 汽-气换热器 16 第一气-气换热器
17 旋风分离器 18 流化床干燥机
19 流化床干燥机内置加热器 20 空气预热器
21 除尘器 22 磨煤机
23 风粉分离器 24 煤粉仓
25 第二气-气换热器 26 煤粉储存器
27 卸料装置 28 煤粉运输车
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
本实用新型提供了一种高钠煤的预处理系统，该高钠煤的预处理系统包括用于将高钠煤制成煤粉的煤粉制造子系统、顺序连接的锅炉1和汽轮机3以及煤粉储存容器26，所述锅炉1和所述汽轮机3分别与所述煤粉制造子系统连接以提供热能，所述煤粉储存容器26连接于所述煤粉制造子系统以用于储存煤粉；所述高钠煤的预处理系统还包括连接于所述锅炉1的烟气排放管道的烟气净化装置2，所述煤粉储存容器26为封闭容器并设置有煤粉保护气体输入口，该煤粉保护气体输入口通过烟气输送管路连接于所述烟气净化装置2的尾气排放口。
在本实用新型的高钠煤的预处理系统中，对高钠煤预处理制粉制得煤粉，然后鉴于煤粉堆放时间较长容易燃烧而造成安全隐患的问题，再利用煤粉储存容器26对煤粉进行保护性储存，制得的煤粉相较于高钠原煤更容易储存和运输(例如，可以罐式储存和运输，相比于目前对原煤的运输多采用箱式敞车运输，减少损耗原煤和污染环境)，有利于降低运输成本；并且，本实用新型是使用锅炉1的烟气尾气作为煤粉保护气体，锅炉1的烟气经过净化处理后其大部分成分为二氧化碳和氮气，其氧气含量一般低于5％，已经足以充当煤粉保护气体，这种方式经济实惠，易于实施；同时，还通过锅炉1和汽轮机3来对煤粉制造子系统提供热能，充分利用锅炉1和汽轮机3的余热，具有较好的经济效益。
其中，经预处理制得的煤粉可以作为锅炉1的原料，而所述高钠煤的预处理系统还可以包括连接于汽轮机3的发电机4，从而在对高钠煤进行预处理的同时实现发电，且利用发电过程中锅炉1和汽轮机3产生的余热(例如锅炉1的烟气余热和汽轮机3的蒸汽余热)来为煤粉制造子系统提供热能，实现了对能量的充分利用，有较高的经济效益。
优选地，所述高钠煤的预处理系统还包括尾气储存容器13，在所述烟气输送管路中，所述尾气储存容器13串联地设置在所述烟气净化装置2和所述煤粉储存容器26之间。具体地，所述锅炉1的烟气排放管道连接于烟气净化装置2的进气口，所述烟气净化装置2的排气管道连接于所述尾气储存容器13的入口，所述尾气储存容器13的出口连接于所述煤粉保护气体输入口。在这种情况下，尾气储存容器13用于净化后的锅炉尾气，以在煤粉储存容器26需要时随时提供保护性气体。
并且，所述煤粉制造子系统可以包括煤粉仓24，该煤粉仓24的出料口与所述煤粉储存容器26的入料口和所述锅炉1的入料口分别连接；所述煤粉储存容器26的出料口处设置有卸料装置27。这样，煤粉仓24仅作为暂时存储煤粉的装置，煤粉可以在煤粉储存容器26的保护性气氛(氧含量较低)下安全储存，并可以使用煤粉仓24中储存的煤粉为锅炉1提供原料。
另外，针对目前对原煤的运输多采用箱式敞车运输，在运输过程中会损耗原煤且污染环境，本实用新型中，可以利用罐装车辆运输煤粉，从而解决煤耗损并污染环境的问题。例如，图1的优选实施方式中，高钠煤的预处理系统还可以包括煤粉运输罐，可以将该煤粉运输罐放置于适合的煤粉运输车28上，从煤粉储存容器26的卸料装置27将煤粉卸装入煤粉运输罐中，并且所述煤粉运输罐也可以与所述尾气储存容器13的出口连接以在装满煤粉后充入煤粉保护气体。这样，采用集中制粉及罐装配送的方式，有效保证煤粉运输的可行性和安全性，降低运输量。
优选地，所述煤粉制造子系统包括顺序连接的用于对高钠煤进行热水洗脱钠处理以得到湿脱钠煤的水洗煤单元、用于对所述湿脱钠煤进行干燥以得到干脱钠煤的干燥单元以及用于对所述干脱钠煤进行破碎以制成煤粉的制粉单元。
目前，在准东煤田，对作为高钠煤的准东煤的利用主要是开采出原煤后直接运输到使用地，如燃煤发电厂，在使用地掺烧沾污性煤种一起使用。而在燃煤发电厂，使用高钠煤的过程中会出现炉内燃烧器结渣严重以及高温过热器、高温再热器沾污堵塞等问题，大大降低了设备的利用率，严重影响锅炉的安全经济运行。
究其原因，这与高钠煤中钠含量高的特征密切相关。在燃用高钠煤的过程中，钠会挥发进入气相，烟气中的钠蒸气很容易冷凝在热交换器表面形成冷凝液膜，呈黏稠熔融状，捕集固体颗粒，加速粘结灰的形成，因此炉内燃烧器结渣严重并且高温过热器、高温再热器出现沾污堵塞，并且高钠煤中的碱金属蒸气使SCR脱硝催化剂中毒，还降低了脱硝效率。而对于现有的掺烧沾污性煤种一起使用的方法只能减缓沾污，无法从根本上解决问题，严重阻碍了准东煤田大规模燃用。
高钠煤中钠多以水溶钠形式存在，钠在煤中的赋存形态直接决定了燃用过程中以蒸气形式进入气相的份额，从而直接影响设备的利用率，研究表明，水溶性钠在燃用过程中最易挥发进入气相。
另外，原煤中含有的“水分”较多，造成了运输过程中“运水”占运输费用较大一部分，大大增加了成本。
在本优选实施方式的高钠煤的预处理系统中，煤粉制造子系统通过顺序连接的水洗煤单元、干燥单元和制粉单元对高钠煤进行水洗脱钠、干燥并破碎为煤粉，并通过设置锅炉1和汽轮机3来对煤粉制造子系统提供热能；尤其适用于在距离高钠煤田较近的地方建造，通过就近对高钠煤进行集洗煤、干燥和制粉为一体的集中预处理，脱去高钠煤中的钠成分、干燥后并制造为方便使用的煤粉，不仅避免了高钠煤后续使用过程中由于钠含量高而造成的沾污结渣等问题，干燥的煤粉也避免了高钠煤直接运输带来的“运水”成本，使得后续运输更经济方便。
本领域的技术人员可以理解的是，在本实用新型中，对于水洗煤单元、干燥单元和制粉单元等，可以根据是实际情况设计为任意合适的形式，以下参见附图1对本实用新型的高钠煤的预处理系统的优选实施方式进行描述，但其只用于说明并不用于限制本实用新型。
优选地，所述水洗煤单元包括洗煤水循环，所述洗煤水循环中的洗煤水通过流通管路依次流经洗煤水外置加热装置、水洗煤装置8、固液分离装置10、废水净化装置12和水泵11后循环流回至所述洗煤水外置加热装置；所述洗煤水外置加热装置包括所述凝汽器5，所述汽轮机3的蒸汽排放管连接于所述凝汽器5，所述洗煤水的流通管路流经所述凝汽器5的内部，以进行热交换。
在凝汽器5中，洗煤水在其流通管路中经汽轮机3的蒸汽排放管路中蒸汽余热进行加热，凝汽器5实现对汽轮机3所排蒸汽的冷却和洗煤水的加热；洗煤水在水洗煤装置8中对高钠煤进行水洗后，固液分离装置10实现由水洗煤装置8出来的煤水混合物固液分离，分离后的废水进入废水净化装置12，废水净化装置12将水洗废水净化，净化后的水由水泵11泵送实现水循环利用；另外，还可以在洗煤水循环中的合适位置设置补水口以在需要时对洗煤水进行补给，例如，可以在水泵11处设置补水口；另外，水洗煤装置8可以带有内置加热器和搅拌器，实现高钠煤与具有一定温度的洗煤水的充分混合，从而达到高效脱钠的目的；并且，其中所述固液分离装置10用于将煤和水快速高效分离，可在其中投入有机或无机絮凝剂，如聚丙烯酰胺、硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁等絮凝剂；废水净化装置12可采用蒸馏或反渗透等方法将固液分离装置10分离后的废水净化，提取出的浓缩液可以用于制碱等，净化后的水则由水泵11送入洗煤水循环，实现水循环利用。
优选地，所述煤粉制造子系统还包括连接于所述水洗煤装置8以用于向所述水洗煤装置8供应经破碎后的高钠煤的碎煤机7，以使得进入水洗煤装置8中的高钠煤先经过初步破碎，优化其在水洗煤装置8中的脱钠效果。
优选地，所述干燥单元包括流化床干燥机18、连接于所述流化床干燥机18的烟尘出口的旋风分离器17、第一气-气换热器16以及用于向所述流化床干燥机18的输送干燥气体的干燥机进气管道，所述旋风分离器17的排气管道和所述干燥机进气管道均通过所述第一气-气换热器16的内部，以进行热交换；并且所述干燥机进气管道上设置有风机14。
其中，所述流化床干燥机18连接于所述固液分离装置10的出料口，经固液分离装置10分离出的湿脱钠煤进入流化床干燥机18中进行干燥处理；所述流化床干燥机18可以内置有加热器，将湿脱钠煤在该内置加热器和热空气的加热下干燥。并且其中，旋风分离器17将流化床干燥机18排出来的烟气或乏气进行风粉分离，净化后的烟气或乏气送入第一气-气换热器16，第一气-气换热器16用经旋风分离器17净化后的烟气或乏气将干燥机进气管道中的空气加热，加热的空气经风机14送入流化床干燥机18内对湿脱钠煤进行干燥。所述流化床干燥机18是单层流化床干燥机、多层流化床干燥机、卧式多室流化床干燥机、振动流化床干燥机或喷动流化床干燥机。
进一步优选地，所述流化床干燥机18的内部设置有流化床干燥机内置加热器19，所述流化床干燥机内置加热器19的进液管道连接于所述汽轮机3的蒸汽出口；所述流化床干燥机内置加热器19的出液管道上还设置有汽-气换热器15，所述干燥机进气管道通过所述汽-气换热器15的内部，以进行热交换；并且，所述水洗煤装置8包括水洗煤装置内置加热器9，所述流化床干燥机内置加热器19的出液管道在经过所述汽-气换热器15后，继续连接于所述水洗煤装置内置加热器9的进液口。
这种情况下，对汽轮机3的蒸汽余热进行了三级利用，分别是在流化床干燥机18处为湿脱钠煤的干燥提供热能、在汽-气换热器15处对干燥机进气管道中的空气进行加热以及在水洗煤装置内置加热器9处对洗煤水进行加热、实现高效脱钠，从而提高对汽轮机3的蒸汽余热的利用率，达到更好的经济效益。另外，汽轮机3的蒸汽经流化床干燥机内置加热器19至汽-气换热器15，再经水洗煤装置内置加热器9后可以返回至锅炉给水系统。
优选地，所述干燥单元还包括第二气-气换热器25，所述高钠煤的预处理系统还包括烟气净化装置2，所述锅炉1的烟气排放管道连接于烟气净化装置2的进气口，所述烟气净化装置2的排气管路连接于所述第二气-气换热器25的烟气入口，所述干燥机进气管道通过所述第二气-气换热器25的内部，以进行热交换。这种情况下，还有效利用了锅炉1的烟气余热对进入流化床干燥机18中的干燥空气进行预热，以获得更好更高效的干燥效果；在第二气-气换热器25还设置有与所述烟气入口相对的烟气出口，对干燥空气进行预热后的烟气可以直接排放至大气中。
参见图1，本优选实施方式中，进入流化床干燥机18的干燥空气依次经过第一气-气换热器16处用经旋风分离器17净化后的烟气或乏气对干燥机进气管道中的空气一级预热、在汽-气换热器15处用经流化床干燥机内置加热器19的汽轮机3的蒸汽对干燥机进气管道中的空气二级预热然后在第二气-气换热器25处用所述锅炉1的烟气进行三级预热，从而实现了对锅炉1和汽轮机3余热的充分利用，也提高了对干燥机进气管道中的空气的充分预热。
作为一种实施方式，所述干燥单元包括流化床干燥机18，所述制粉单元包括顺序连接的磨煤机22和风粉分离器23；所述磨煤机22的入料口连接于所述流化床干燥机18的出料口，所述风粉分离器23的出料口连接于煤粉仓24；所述煤粉仓24的出料口连接于所述锅炉1的入口。经流化床干燥机18干燥后的干脱钠煤输送到磨煤机22后经破碎并磨成煤粉，再经风粉分离器23，分离出的煤粉储存于煤粉仓24中，另外，可以使用煤粉仓24中储存的煤粉为锅炉1提供原料，在经流化床干燥机18干燥后，煤粉中水分含量极低，有利于锅炉1整体效率的提高。
优选地，所述烟气净化装置2的排气管路连接于所述磨煤机22，磨煤机22在净化的锅炉1烟气的干燥吹送作用下将干脱钠煤磨制合格的煤粉。
并且，所述高钠煤的预处理系统还可以包括空气预热器20，所述锅炉1的烟气排放管道连接于烟气净化装置2的进气口，所述烟气净化装置2的排气管道在连接于所述磨煤机22之前，先通过所述空气预热器20的内部，以进行热交换；所述空气预热器20的进气口连接有空气供应装置，出气口连接于所述锅炉1的送风口。这样，可以利用锅炉1的烟气余热对进入锅炉的空气进行余热，实现锅炉1的烟气余热的充分利用。
优选地，所述制粉单元还包括除尘器21，该除尘器21的入口连接于所述风粉分离器23的排气口，该除尘器21的排料口连接于所述煤粉仓24。除尘器21用于对风粉分离器23排出的可能夹带少量的煤粉的气体进行除尘，除尘后得到的固体颗粒物(煤粉)输送至煤粉仓24中。
在此基础上进一步优选地，所述洗煤水外置加热装置还包括气-水换热器6，该气-水换热器6与所述凝汽器5串联，并且，所述除尘器21的排气管道通过所述气-水换热器6的内部，以进行热交换。这样，可以利用除尘器21排出的带有余热的气体在气-水换热器6处对洗煤水进行预热，实现能量的充分利用，节能环保。
至此，参见图1，本优选实施方式在中，洗煤水依次经过凝汽器5处汽轮机3排出的蒸汽的一级加热、气-水换热器6处除尘器21排出的带有余热的气体(锅炉1的烟气余热)的二级加热以及水洗煤装置内置加热器9处汽轮机3蒸汽余热的三级加热，从而实现了对锅炉1和汽轮机3余热的充分利用，也提高了对洗煤水的充分加热，以获得高效的脱钠效果。
本优选实施方式中，锅炉1产生的烟气依次经过烟气净化装置2和空预器20后分两部分分别进入磨煤机22和第二气-气换热器25，磨煤机22在净化烟气的干燥吹送作用下将干脱钠煤磨制合格的煤粉，磨煤机22中携带粉尘的乏气进入除尘器21除尘，经除尘后的烟气送入水洗煤单元中的气-水换热器6，加热洗煤水，而煤粉仓中的煤粉和带有余热的空气则可以一起送入锅炉1炉膛燃烧。而锅炉1产生的蒸汽则进入汽轮机3推动发电机4发电，汽轮机3抽出的蒸汽分两部分分别进入流化床干燥机内置加热器19和凝汽器5，进入流化床干燥机内置加热器19中的蒸汽再经过汽-气换热器15、水洗煤装置内置加热器9后返回至凝结水回水位置，进入凝汽器5的蒸汽也至凝结水回水位置，实现锅炉水系统循环。
其中，所述气-水换热器6、汽-气换热器15、第一气-气换热器16和第二气-气换热器25用于将工质加热至需求温度，可采用回转再生式换热器或热管换热器。
通过本实用新型的高钠煤的预处理系统，将高钠煤通过脱钠、干燥再制成煤粉，不仅有利于煤的后续利用，而且大大降低了煤中的水含量，使得运输成本降低。
本实用新型的高钠煤的预处理系统建议选在距高钠煤产区较近且水资源较为充足的地理位置设置，开采的高钠煤仅预处理磨制成适合电站锅炉燃用或其它用煤单位要求粒径的煤粉，然后经配有安全保护措施的卸载运输设备送至用煤地。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。