一种适用于高钠低阶煤的钠水协同脱除提质装置及方法

本发明涉及煤炭分选加工，尤其涉及一种适用于高钠低阶煤的钠水协同脱除提质装置及方法。

背景技术：

1、高钠低阶煤(煤中钠含量(以灰分计)高于2％)是指煤中碱金属化合物成分较高的一类特殊煤炭。各类碱金属化合物中，一般以钠基化合物居多。目前，我国高钠煤主要集中于新疆准噶尔盆地东部的准东煤田。新疆准东高钠煤资源丰富，占中国煤炭总预测储量的39％以上，是国内最大的整装煤田。煤质特性优异满足动力用煤要求，挥发分高、硫含量低、燃点低、燃尽率高、燃烧稳定性好、氮硫含量低，是低污染、低排放的原料。但电厂燃用高钠煤，炉内极易出现结渣、腐蚀、沾污、积灰等问题，严重影响电站锅炉的安全经济运行。

2、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。

3、高含水也是高钠低阶煤的主要特点，是限制其加工利用最主要的因素之一。其高含水量影响锅炉运行，烟气中释放大量水蒸气，并夹带粉尘，环境污染严重，增加电厂和煤化工项目的建设和运行成本。因此，通过高钠煤脱钠脱水提质技术的突破及推广应用，可从根源上解决上述问题，拓宽其利用范围，提高市场竞争力。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种适用于高钠低阶煤的钠水协同脱除提质装置及方法，用以解决现有高钠低阶煤因其高含钠、高含水而受限加工利用的问题。

2、一方面，本发明提供了一种适用于高钠低阶煤的钠水协同脱除提质装置，包括蒸汽洗水单元和脱钠脱水单元，所述蒸汽洗水单元包括第一输气管路、第二输气管路和洗水输送管路，所述脱钠脱水单元包括上部脱钠仓和下部脱水仓，所述第一输气管路和所述洗水输送管路均与所述上部脱钠仓连通，所述第二输气管路与下部脱水仓连通。

3、进一步地，所述第一输气管路和所述第二输气管路分别向所述上部脱钠仓和所述下部脱水仓内输送饱和蒸汽，所述洗水输送管路向所述上部脱钠仓输送高温洗水。

4、进一步地，所述脱钠脱水单元还包括往复式给料机，所述往复式给料机位于所述上部脱钠仓的一侧。

5、进一步地，所述脱钠脱水单元还包括破碎机，所述破碎机位于所述往复式给料机的上游。

6、进一步地，所述脱钠脱水单元还包括入料闸门和排料闸门，所述入料闸门对应设于所述上部脱钠仓的进煤口侧，所述排料闸门对应设于所述上部脱钠仓的出煤口侧。

7、进一步地，所述脱钠脱水单元还包括密封闸板，所述密封闸板能够隔开所述上部脱钠仓和下部脱水仓的空间。

8、进一步地，所述蒸汽洗水单元还包括依次连通的储水罐、换热器和储能罐。

9、进一步地，所述第一输气管路和所述第二输气管路均与所述储能罐的出气口连通，所述洗水输送管路与所述储能罐的出水口连通。

10、进一步地，所述第一输气管路和所述第二输气管路上均设有气体流量计和流量调节阀，所述洗水输送管路上设有液体流量计。

11、另一方面，本发明提供了一种适用于高钠低阶煤的钠水协同脱除提质方法，采用上述的适用于高钠低阶煤的钠水协同脱除提质装置进行钠水协同脱除。

12、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

13、(1)本发明采用水热-蒸汽闪爆协同脱除水钠，可在短时间内高效降低高钠原煤中的碱金属含量和含水量，提高高钠煤的品质和利用率，大大降低高钠煤燃烧过程中挥发出的碱金属钠的含量，并提高煤炭的发热量，使得处理后的高钠原煤可以得到更加广泛的利用。

14、(2)本发明脱钠脱水过程是在一定的温度和压力下进行，高温高压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。

15、(3)本发明提质过程增设搅拌装置，脱钠时洗水充分渗透到煤中孔隙，与煤中的钠充分接触，因此大大提高了钠的脱除率；脱水时饱和水蒸气更多的与煤接触，充分置换煤孔隙中的水，大大提高蒸汽闪爆脱水的效率。

16、(4)本发明经过脱钠脱水过程，最终降低了高钠原煤中的碱金属含量和含水量，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并提高煤炭的发热量，使得处理后的高钠原煤可以得到更加广泛的利用。

17、(5)本发明对上部脱钠仓输送饱和蒸汽和高温洗水，并进行搅拌，高温既保证了煤中羧基官能团分解，又提高了洗涤溶液的扩散能力。高压使得洗水更容易进入煤的孔隙中，可将较多的钠从煤孔隙中带出而使之脱离高钠煤颗粒，搅拌使得高温洗水和高钠煤更充分的混合和接触，增强洗涤效果。

18、(6)本发明在含钠废水排出后对上部脱钠仓和下部脱水仓再次输送饱和蒸汽并保压，水蒸汽透入煤样内部，置换出孔隙中水分排出，强大的动能还造成原有煤分子结构中结晶区和氢键的破坏重组；保持可伸缩搅拌轴开启状态，搅拌使得饱和蒸汽和高钠煤更充分的混合和接触，增加蒸汽透入置换效率从而增强的脱水效果。

19、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

技术特征：

1.一种适用于高钠低阶煤的钠水协同脱除提质装置，其特征在于，包括蒸汽洗水单元(100)和脱钠脱水单元(200)，所述蒸汽洗水单元(100)包括第一输气管路(101)、第二输气管路(102)和洗水输送管路(103)，所述脱钠脱水单元(200)包括上部脱钠仓(201)和下部脱水仓(202)，所述第一输气管路(101)和所述洗水输送管路(103)均与所述上部脱钠仓(201)连通，所述第二输气管路(102)与下部脱水仓(202)连通。

2.根据权利要求1所述的适用于高钠低阶煤的钠水协同脱除提质装置，其特征在于，所述第一输气管路(101)和所述第二输气管路(102)分别向所述上部脱钠仓(201)和所述下部脱水仓(202)内输送饱和蒸汽，所述洗水输送管路(103)向所述上部脱钠仓(201)输送高温洗水。

3.根据权利要求1所述的适用于高钠低阶煤的钠水协同脱除提质装置，其特征在于，所述脱钠脱水单元(200)还包括往复式给料机(204)，所述往复式给料机(204)位于所述上部脱钠仓(201)的一侧。

4.根据权利要求3所述的适用于高钠低阶煤的钠水协同脱除提质装置，其特征在于，所述脱钠脱水单元(200)还包括破碎机(205)，所述破碎机(205)位于所述往复式给料机(204)的上游。

5.根据权利要求1-4任一项所述的适用于高钠低阶煤的钠水协同脱除提质装置，其特征在于，所述脱钠脱水单元(200)还包括入料闸门(206)和排料闸门(207)，所述入料闸门(206)对应设于所述上部脱钠仓(201)的进煤口侧，所述排料闸门(207)对应设于所述上部脱钠仓(201)的出煤口侧。

6.根据权利要求1-4任一项所述的适用于高钠低阶煤的钠水协同脱除提质装置，其特征在于，所述脱钠脱水单元(200)还包括密封闸板(214)，所述密封闸板(214)能够隔开所述上部脱钠仓(201)和下部脱水仓(202)的空间。

7.根据权利要求1-4任一项所述的适用于高钠低阶煤的钠水协同脱除提质装置，其特征在于，所述蒸汽洗水单元(100)还包括依次连通的储水罐(104)、换热器(105)和储能罐(106)。

8.根据权利要求7所述的适用于高钠低阶煤的钠水协同脱除提质装置，其特征在于，所述第一输气管路(101)和所述第二输气管路(102)均与所述储能罐(106)的出气口连通，所述洗水输送管路(103)与所述储能罐(106)的出水口连通。

9.根据权利要求1-4、8任一项所述的适用于高钠低阶煤的钠水协同脱除提质装置，其特征在于，所述第一输气管路(101)和所述第二输气管路(102)上均设有气体流量计和流量调节阀，所述洗水输送管路(103)上设有液体流量计。

10.一种适用于高钠低阶煤的钠水协同脱除提质方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的适用于高钠低阶煤的钠水协同脱除提质装置进行钠水协同脱除。

技术总结
本发明涉及一种适用于高钠低阶煤的钠水协同脱除提质装置及方法，属于煤炭分选加工技术领域，解决了现有技术中高钠低阶煤因其高含钠、高含水而受限加工利用的问题。本发明包括蒸汽洗水单元和脱钠脱水单元，所述蒸汽洗水单元包括第一输气管路、第二输气管路和洗水输送管路，所述脱钠脱水单元包括上部脱钠仓和下部脱水仓，所述第一输气管路和所述洗水输送管路均与所述上部脱钠仓连通，所述第二输气管路与下部脱水仓连通。本发明采用水热蒸汽闪爆脱协同脱除钠水，可在短时间内高效降低高钠原煤中的碱金属含量和含水量，提高高钠煤的品质和利用率，大大降低高钠煤燃烧过程中挥发的碱金属钠的含量并提高煤炭的发热量，使高钠原煤得到更加广泛的利用。

技术研发人员：邢耀文,刘金成,桂夏辉,曹亦俊
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12