一种新疆高钠煤脱钠方法
【专利摘要】一种新疆高钠煤脱钠方法，包含以下步骤：将高钠原煤破碎成一定尺寸的碎原煤；在第一温度和一定压力下使用高温洗涤溶液对碎原煤进行洗涤，得到混合液并稳定一定时间；将混合液搅拌一段时间，得到高温搅拌液；将高温搅拌液降温至第二温度，得到低温搅拌液；将低温搅拌液进行煤水分离，得到废液以及提质煤；将提质煤进行干燥，得到低钠低氧煤。经过这些脱钠脱氧的过程，最终降低了高钠原煤中的碱金属含量和含氧量，提高了高钠煤的品质和利用率，大大降低了高钠煤燃烧过程中挥发出的碱金属钠的含量，使高钠煤燃烧引起的沾污、结渣和积灰问题得到较好的控制，从而不影响煤炭燃烧时的放热量，使得处理后的高钠原煤可以得到更加广泛的利用。
【专利说明】一种新疆高钠煤脱钠方法
【技术领域】
[0001]本发明具体涉及一种对高钠原煤进行脱钠，得到低钠低氧煤的新疆高钠煤脱钠方法。
【背景技术】
[0002]我国是一个煤炭资源丰富的国家，煤炭是我国的主要能源，占能源消费结构比例的70%以上。并且随着石油资源储量的日益减少，新能源开发有待完善提高的前提下，煤炭资源的优势日益明显。
[0003]高钠煤是指煤中钠含量高的煤 种，在澳大利亚、美国、德国等地都有一定的储量。新疆准东是煤炭资源储量非常富集的区域，预测储量达3900亿吨，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。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一百年。
[0004]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(中国国内动力煤中氧化钠的含量都在1%以下)，有的矿区产煤甚至高达10%以上，由于这些煤中含钠组分的含量高，因此通常将这些煤称为高钠煤。
[0005]新疆准东地区的煤质具有以下特点:中高水分，中等发热值，易着火，易燃尽，强结焦，高碱金属，强沾污。在高温下对高钠煤利用中，低熔点的煤灰极易(高温环境下)以液态或半液态的渣粒即熔融的灰粘结在受热面上或炉墙上，形成一层紧密的灰渣层，造成锅炉等设备结渣；这些活性含钠组分会在锅炉等设备换热面管壁上凝结，并与烟气中的二氧化硫、三氧化硫等反应生成的硫酸钠等物质形成密实的粘结层，该粘接层一方面与金属管壁反应造成高温腐蚀，另一方面可以捕获烟气中的灰颗粒造成高温粘结性积灰；因此，高钠煤中活性含钠组分会造成飞灰粘性高，容易被密实沾污粘结层捕获，从而在换热面上沉积形成积灰，即为造成换热面沾污、结渣和积灰的主要原因。正是由于锅炉等设备在高温环境中利用高钠煤会造成换热面沾污、结渣和积灰等问题，导致高温环境中利用高钠煤的锅炉等设备在短时间运行后不得不更换换热面，造成严重的经济损失。
[0006]目前，用电及发电企业在准东地区建设发电厂的燃烧方式，只能采用20-30%的当地准东煤与其他不含钠煤种混合后进行掺烧，这样就严重限制了对准东煤的利用，同时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，又对准东煤田的开发和电源基地的建设带来了非常大的困难，对准东煤的优势难以得到充分的利用。
[0007]目前针对上述问题的控制技术主要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。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。
[0008]究其原因，以上存在的问题均与煤灰中碱金属含量较高密切相关。而对于如何降低高钠煤入炉时碱金属含量，防结渣、沾污和腐蚀，提高准东煤的燃烧品质，确保锅炉安全经济长期运行的研究及处理技术仍存在不足。
【发明内容】
[0009]为了解决上述问题，本发明提供了一种对高钠原煤进行脱钠，得到低钠低氧煤的新疆高钠煤脱钠方法，降低了高钠原煤中的碱金属含量和含氧量，提高了高钠原煤的品质，解决了在锅炉等设备中存在的换热面沾污、结渣和积灰的问题，从而不影响煤炭燃烧时的放热量，使得处理后的高钠原煤可以得到更加广泛的利用。
[0010]为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0011] 一种对高钠原煤进行脱钠，得到低钠低氧煤的新疆高钠煤脱钠方法，具有这样的特征，包含以下步骤:将高钠原煤破碎成一定尺寸的碎原煤；在第一温度和一定压力下使用高温洗涤溶液对碎原煤进行洗涤，得到混合液并稳定一定时间；将混合液搅拌一段时间，得到高温搅拌液；将高温搅拌液降温至第二温度，得到低温搅拌液；将低温搅拌液进行煤水分离，得到废液以及提质煤；将提质煤进行干燥，得到低钠低氧煤。
[0012]进一步，本发明的新疆高钠煤脱钠方法，还可以具有这样的特征:一定尺寸为5-50mmo
[0013]进一步，本发明的新疆高钠煤脱钠方法，还可以具有这样的特征:第一温度为250-374摄氏度，一定压力大于第一温度相对应的饱和蒸汽压的1%_3%。
[0014]进一步，本发明的新疆高钠煤脱钠方法，还可以具有这样的特征:一定时间为10-40分钟。
[0015]进一步，本发明的新疆高钠煤脱钠方法，还可以具有这样的特征:一段时间为3-20分钟。
[0016]另外，本发明的新疆高钠煤脱钠方法，还可以具有这样的特征:第二温度为60-80摄氏度。
[0017]发明的作用与效果
[0018]根据本发明涉及的新疆高钠煤脱钠方法，在洗煤的过程中，不光增加洗煤时的温度和压力，还增加了搅拌的过程，使洗涤溶液能够更多更充分的渗透到煤的孔隙中，从而与煤中的钠接触充分，因此大大提高了脱钠的反应效率。同时改变了煤中含氧官能团的组成结构，降低了含氧量，提高了煤的热值。经过这些脱钠脱氧的过程，最终降低了高钠原煤中的碱金属含量和含氧量，提高了高钠煤的品质和利用率，大大降低了高钠煤燃烧过程中挥发出的碱金属钠的含量，使高钠煤燃烧引起的沾污、结渣和积灰问题得到较好的控制，从而不影响煤炭燃烧时的放热量，使得处理后的高钠原煤可以得到更加广泛的利用。
【具体实施方式】
[0019]以下通过实施例对本发明作具体阐述。
[0020]本发明的新疆高钠煤脱钠方法包含以下步骤:
[0021]首先将高钠原煤破碎成在一定大小范围里的尺寸较小的碎原煤；
[0022]再在较高的温度和压力下使用高温洗涤溶液对碎原煤进行洗涤，得到混合液，并稳定一定时间；[0023]将混合液搅拌一段时间，得到高温搅拌液；
[0024]将高温搅拌液降温至较低温度，得到低温搅拌液；
[0025]将低温搅拌液进行煤水分离的处理，得到废液以及提质煤；
[0026]将提质煤进行干燥，即可得到低钠低氧煤。 [0027]本发明的脱钠方法的原理为:当高钠煤在较高温度和压力下浸泡在洗涤溶液中一定时间时，随着温度的增加，洗涤溶液脱除可溶性无机钠及部分有机钠(羧酸钠、配位形式的钠等)的能力增加；同时，在较高温度和压力的作用下，煤结构中以较弱键结合的侧链和一些含氧官能团(羧基官能团等)分解，析出二氧化碳等气体。二氧化碳等气体的析出，使煤大分子结构变得疏松，微孔结构得到扩张，从而提高煤大分子网络结构中小分子相的流动性，增加了对洗涤溶液的吸附能力，将高钠煤孔隙中的高Na浓度洗涤溶液驱除出孔隙，大大降低了处理后高钠煤中的Na含量。在洗煤的过程中涉及到的较高温度是指高于一般脱钠处理的温度，以使煤中羧基官能团等含氧基团的分解，并避免其它挥发份析出的温度区域，即250-374?左右。该温度区间既保证了煤中羧基官能团分解，而其它挥发份不析出，又提高了洗涤溶液的扩散能力。
[0028]另一方面，在较高压力的作用下，洗涤溶液更容易进入煤的孔隙中，可将较多的Na从准东煤孔隙中带出而使之脱离高钠煤颗粒。煤结构中以较弱键结合的侧链和一些含氧官能团可能分解，导致含氧量的下降。由于煤的氧含量及氧的存在形式对煤的性质影响很大，对低煤化度煤尤为重要，因此含氧官能团的分解和含氧量的下降，使提质煤热值增加，可提高高钠煤的品质。由于洗涤过程中需保证溶液不气化，避免由于相变而会引起的能量消耗，因此采用的压力应压力略高于该温度相对应的饱和蒸汽压，即高于饱和蒸汽压的1%_3%，不仅保证了脱钠的洗涤溶液始终能保持液体状态，还使得洗涤溶液在处理过程中能充分进入煤孔隙结构中，使得洗涤溶液与钠在煤孔隙中充分接触。
[0029]在施加高温高压的同时，还加以一定时间的搅拌。在搅拌的作用下，洗涤溶液和高钠煤不仅可得到更充分的混合和接触，还能使得部分大煤块被破碎，同样增加了高钠煤与洗涤溶液的混合与接触，也可以增强洗涤效果。在温度和压力达到洗涤要求时，3-20mim的定时搅拌既可以使洗涤溶液与高钠煤充分接触，又保证了煤块不会被破碎的太严重，避免了洗涤过程中煤炭的过多损失。
[0030]本实施例中涉及的新疆高钠煤脱钠方法包含以下步骤:
[0031]首先将高钠原煤破碎成储存范围在5_50mm之间的碎原煤；
[0032]在250-374摄氏度和一定压力下使用高温洗涤溶液对碎原煤进行洗涤，得到混合液并稳定10-40分钟；一定压力大于第一温度相对应的饱和蒸汽压的1%_3%。
[0033]将混合液搅拌3-20分钟，得到高温搅拌液；
[0034]将高温搅拌液降温至60-80摄氏度，得到低温搅拌液；
[0035]将低温搅拌液进行煤水分离，得到废液以及提质煤；
[0036]将提质煤进行干燥，即可得到低钠低氧煤。
[0037]实施例的作用与效果
[0038]根据本实施例涉及的新疆高钠煤脱钠方法，在洗煤的过程中，不光增加洗煤时的温度和压力，还增加了搅拌的过程，使洗涤溶液能够更多更充分的渗透到煤的孔隙中，从而与煤中的钠接触充分，因此大大提高了脱钠的反应效率。同时改变了煤中含氧官能团的组成结构，降低了含氧量，提高了煤的热值。经过这些脱钠脱氧的过程，最终降低了高钠原煤中的碱金属含量和含氧量，提高了高钠煤的品质和利用率，大大降低了高钠煤燃烧过程中挥发出的碱金属钠的含量，使 高钠煤燃烧引起的沾污、结渣和积灰问题得到较好的控制，从而不影响煤炭燃烧时的放热量，使得处理后的高钠原煤可以得到更加广泛的利用。
【权利要求】
1.一种对高钠原煤进行脱钠，得到低钠低氧煤的新疆高钠煤脱钠方法，其特征在于，包含以下步骤: 将所述高钠原煤破碎成一定尺寸的碎原煤； 在第一温度和一定压力下使用高温洗涤溶液对所述碎原煤进行洗涤，得到混合液并稳定一定时间； 将所述混合液搅拌一段时间，得到高温搅拌液； 将所述高温搅拌液降温至第二温度，得到低温搅拌液； 将所述低温搅拌液进行煤水分离，得到废液以及提质煤； 将所述提质煤进行干燥，得到所述低钠低氧煤。
2.如权利要求1所述的新疆高钠煤脱钠方法，其特征在于: 其中，所述一定尺寸为5-50mm。
3.如权利要求1所述的新疆高钠煤脱钠方法，其特征在于: 其中，所述第一温度为250-374摄氏度， 所述一定压力大于所述第一温度相对应的饱和蒸汽压的1%_3%。
4.如权利要求1所述的新疆高钠煤脱钠方法，其特征在于: 其中，所述一定时间为10-40分钟。
5.如权利要求1所述的新疆高钠煤脱钠方法，其特征在于: 其中，所述一段时间为3-20分钟。
6.如权利要求1所述的新疆高钠煤脱钠方法，其特征在于: 其中，所述第二温度为60-80摄氏度。
【文档编号】C10L9/00GK103540381SQ201310460315
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】张守玉, 刘大海, 陈川, 涂圣康, 郑红俊, 吴巧美, 邓文祥, 唐文蛟, 施大钟, 吕俊复 申请人:上海理工大学