用於提高年青煙煤灰熔溫度的方法
2023-12-02 04:32:36
專利名稱：用於提高年青煙煤灰熔溫度的方法
技術領域：
本發明涉及燃煤的混配方法，具體地說，涉及用於提高燃煤的灰熔溫度的方法，尤其涉及用於提高年青煙煤灰熔溫度的方法。
背景技術：
年青煙煤又稱亞煙煤，年青動力煤、年青煤等。
年青煙煤一般成煤於侏羅紀，像我國內蒙古自治區的鄂爾多斯煤、陝西省的榆林地區煤、和橫跨陝西和內蒙的神華煤、新疆煤、以及印尼煤、美國西部煤田產的煤等都屬於年青煙煤，這些年青煙煤的儲量大，煤層賦存條件好，易於大規模機械化開採。國內上述幾處的年青煙煤產地是我國動力煤的接替大基地。而且，年青煙煤具有特低灰、特低硫、特低磷、高揮發份、中高發熱量等許多優點，但它致命的先天不足是其灰熔溫度(灰熔溫度包括變形溫度(DT)、軟化溫度(ST)和流動溫度(FT))過低，其軟化溫度(ST)一般只有1050～1150℃，而在燃煤電廠的鍋爐中要求軟化溫度在1250℃以上。如果在現代化燃煤電廠的鍋爐中使用年青煙煤，就會造成重度結垢(特別在滿負荷運轉時)，致使大面積水冷壁被結垢覆蓋，阻礙熱傳導，導致汽水系統失調，鍋爐熱效率急速降低，增加吹灰次數，使水冷壁龜裂、爆管，嚴重時還會引起鍋爐爆炸。在熱電廠中這種情況更為嚴重，因此，熱電廠長期拒用年青煙煤。因此，開發和利用年青煙煤不僅是對我國，而且在世界範圍內都具有重大的意義。
為了克服年青煙煤灰熔溫度過低的問題，由本發明人完成的中國發明專利申請CN1245209A的發明公開了一種用於提高煤灰熔點的方法，該方法特徵是將兩種或兩種以上具有不同硫和灰分含量的煤混合，通過調節各種煤的配合比例來調節煤灰組分，從而使成品混合煤中的硫含量在1％(下文中的「％」皆為「重量％」)以下和煤灰的軟化溫度達到1250℃以上。基本上達到了當時動力用煤的要求。
但是，隨著電力工業的飛速發展以及對環保的要求日益嚴格，對煤灰的組分提出了更苛刻的要求，也就是煤灰中的CaO不能大於22％。這是因為，環保系統要求對燃煤工業排氣採用先進的電子集塵技術，而該技術對粉塵含量的指標要求越來越高。正規的發電廠都紛紛改用先進的電子集塵設備。但是在使用電子集塵時遇到一個嚴重的問題，即當煤灰中的CaO大於22％時，由於CaO有很強的吸溼特性，當排氣中的CaO吸收了煙道中的水蒸氣後便會變成粘稠狀，粘附在電子集塵裝置的極板上不易脫落，使兩個電極板之間的電阻明顯升高，嚴重地影響了集塵效率，導致大量粉塵排入大氣，這是環保不允許的。因此必須使煤灰中的CaO含量在22％以下。再者，現在對煤灰的綜合利用發展迅速，當用於新型的建材製品、水泥、農業添加劑等時都不能接受高CaO灰，而在上述的CN1245209A公開的方法中，沒有任何一個技術方案限定CaO含量在22％以下，甚至有一個技術方案還限定CaO≥35％。顯然，這種高CaO灰既不利於電子集塵，又不能作為副產品的綜合利用。所以既影響環保，又影響企業的經濟效益。
另一方面，正規的燃煤電廠不但要求煤灰的軟化溫度(ST)≥1250℃，而且要求流動溫度(FT)≥1300℃。尤其是熱電廠(以供熱為主，也兼發電)的要求更高，要求軟化溫度(ST)≥1350℃。但上述CN1245209A公開的技術方案只能保證軟化溫度(ST)≥1250℃，而不能保證流動溫度(FT)≥1300℃，而且由於沒有在同一個技術方案中同時限定SiO2、Al2O3、CaO三種成分各自的含量範圍，結果導致灰熔溫度不穩定。所以仍不能充分滿足現代化燃煤電廠(尤其是熱電廠)對灰熔溫度的要求。
發明內容
本發明的目的是針對作為發電用的年青煙煤，提供一種既能保證產生低CaO灰，又能提高灰熔溫度的方法。
本發明人為此進行了多年的深入研究，結果發現，為了達到上述目的，除了降低CaO含量之外，還必須對SiO2和Al2O3各自的含量進行科學的適當調整，也就是必須在同一個技術方案中同時限定CaO、SiO2和Al2O3三種必要成分各自的含量，才能在CaO≤22％的前提下保證ST≥1250℃和FT≥1300℃。本發明人根據這一構思進行了大量試驗，結果獲得了如下的技術方案1.一種用於提高年青煙煤灰熔溫度的方法，其特徵在於，將年青煙煤與其他動力煤混配，其混配比應使得混配後的成品煤的全硫含量和灰組分滿足下述條件A.當以混配後成品煤總重作為100重量％時，幹基灰在3～18重量％的範圍內，同時Std≤1.0％(Std表示全硫，下同)；B.當以幹基灰總量作為100重量％時，SiO2+Al2O3+CaO≥75重量％；C.當以SiO2+Al2O3+CaO的總量作為100重量％時，CaO在2～22重量％的範圍內，Al2O3在33～50重量％的範圍內，SiO2在40～64重量％的範圍內。
2.如技術方案1所述的用於提高年青煙煤灰熔溫度的方法，其特徵在於，其中所說的其他動力煤是選自氣煤、肥煤、貧瘦煤的任一種或多種動力煤。
3.如技術方案1或2所述的用於提高年青煙煤灰熔溫度的方法，其特徵在於，當以SiO2+Al2O3+CaO的總量作為100重量％時，SiO2在45～60重量％的範圍內。
4.如技術方案3所述的用於提高年青煙煤灰熔溫度的方法，其特徵在於，當以SiO2+Al2O3+CaO的總量作為100重量％時，SiO2在50～55重量％的範圍內。
5.如技術方案1所述的用於提高年青煙煤灰熔溫度的方法，其特徵在於，當以SiO2+Al2O3+CaO的總量作為100重量％時，Al2O3在40～50重量％的範圍內。
下面詳細地解釋本發明。
在技術方案1～5中，技術方案1記載的是必要的技術特徵，而權利要求2～5是進一步限定的特徵，也是優選的技術特徵。
在技術方案1中所說的動力煤有許多種(見國家煤炭分類表GB5751)，其中也包括年青煤。但是由於年青煤灰組分SiO2、Al2O3、CaO的比例處於低共熔區域內，導致其灰熔溫度過低，故要將其與其他動力煤混配，以通過調整其灰組分來提高其灰熔溫度。在A.項中的Std≤1.0％是國家環保規定，所以作為必要條件。所謂幹基灰是指在煤完全燃燒後殘留的全部乾燥的灰份，其含量限定在3～18％的範圍內，如果含量小於3％，則容易導致灰熔溫度不穩定，如果超過18％，則會導致發熱量降低，因此也不可取。在B.項中限定SiO2+Al2O3+CaO≥75％，這是因為，SiO2、Al2O3和CaO是在幹基灰中含量較大的幾個成分，也是對灰熔溫度影響較大的幾個成分。如果其總含量低於75％，則可能導致灰熔溫度不穩定。在B.項中分別限定了CaO、Al2O3和SiO2各自的含量範圍。CaO的含量如果超過22％，則煤灰不能作為建材(例如陶瓷業等)的原材料或各種高檔的添加劑。Al2O3如果低於33％，則不能保證既使軟化溫度(ST)達到1250℃以上，又使流動溫度(FT)達到1300℃以上(優選1350℃以上)。SiO2如果超過64％，則會導致流動溫度(FT)與軟化溫度(ST)的差別過小，例如，當ST為1250℃時，FT往往達不到1300℃，因此不符合要求。如果SiO2低於40％，則可供選用的動力煤的來源有限，因此會使成本增加，同時還容易導致灰熔溫度不穩定。總之，按照技術方案1進行混配，既能保證CaO/(SiO2+Al2O3+CaO)≤22％，又可以保證成品煤的煤灰ST≥1250℃和FT≥1300℃。
在技術方案2中限定的氣煤、肥煤和貧瘦煤是動力煤中灰組分比較合適的煤種，當將其與年青煙煤混配時很容易獲得在上述範圍內的灰組分，因此在本發明中它們是優選的。在與年青煙煤混配時，這幾種煤可以只用其中的一種，也可以將它們按任意比例混合使用，但條件是必須使灰組分處於上述範圍內。
在技術方案3中限定的SiO2的含量範圍是優選的範圍，在此條件下可以使煤灰的ST≥1300℃，FT≥1350℃。
在技術方案4中限定的SiO2的含量範圍是更優選的範圍，在此條件下可以使煤灰的ST≥1350℃。應予說明，如果ST達到了1350℃以上，則其FT必然高於1350℃，故不需要另外加以限定。
在技術方案5中限定的Al2O3的含量範圍是優選的範圍，在此條件下可以使煤灰的ST≥1400℃。
與本領域的現有技術相比，本發明具有以下的有益效果1.可以獲得CaO含量≤22％的煤灰，該煤灰的用途廣，是供不應求的原材料，不僅可以增加企業經濟效益，又使環境得到保護。
2.產生的低CaO灰可以大大提高電子集塵效率，可防止大氣汙染，從而獲得巨大的社會效益。
3.能夠保證煤灰的軟化溫度(ST)≥1250℃(優選≥1300℃，更優選≥1350℃)，流動溫度(FT)≥1300℃(優選≥1350℃)。可以為年青煙煤開闢廣闊的用途，尤其是可以大量地提供給現代化燃煤電廠和熱電廠使用。克服了年青煙煤致命的先天不足。
具體實施例方式
下面舉出實施例來具體說明本發明，但本發明不受這些實施例的限定。
應予說明，在下述實施例中使用的年青煤共有神華A、神華B和印尼煤三種；用於混配的其他動力煤共有山西氣煤、山西肥煤、內蒙貧瘦煤三種。其幹基灰和全硫含量及其SiO2、Al2O3、CaO組成分別列於表1中。
表1
注表中的(％)為(重量％)。
從表1中可以看出，屬於年青煙煤的三種煤皆不符合本發明技術方案1的要求。例如神華A和印尼煤中的幹基灰含量皆低於3％。另外，印尼煤在其幹基灰中的(SiO2+Al2O3+CaO)只有65％(明顯低於規定的75％)。再者，神華B和印尼煤在其(SiO2+Al2O3+CaO)總量中，CaO的比例皆超過了規定的22％。因此，通過將其與表1中的幾種配入煤按一定比例混配，即可以使混配後的所有各項指標皆達到技術方案1的要求。
實施例1將神華煤A(N1)/山西氣煤(P1)按8/2的比例混配均勻，按GB/T212-2001將混配煤樣放入馬弗爐中加熱到815±10℃灼燒1小時，取出後製成灰組分樣進行分析，所獲結果列於表2中。
實施例2～11除了按表2中的實施例編號2～11記載的年青煙煤品種和配入煤品種及其比例進行混配外，其餘按照與實施例1相同的方法進行，所獲結果匯總列於表2中。
表2
注N1、N2、N3和P1、P2、P3的定義見表1。
從表2可以看出，按照本發明的方法混配的成品煤均能在CaO≤22％的前提下確保軟化溫度ST≥1250℃和流動溫度FT≥1300℃，解決了年青煙煤致命的先天不足。
業內人士對煤的工業分析十分清楚，水(全水＝內水+外水)和灰是不產生熱值的，而本發明配入的氣煤、肥煤、貧瘦煤實際上是增加了灰分，熱值將有小部分降低，但需要講明的是配入煤的內水是很低的(1～3％)，所以成品煤的收到基總熱值不是降低而是還有提高，同時燃盡灰又是綜合利用緊俏的原材料，多利而無害。
權利要求
1.一種用於提高年青煙煤灰熔溫度的方法，其特徵在於，將年青煙煤與其他動力煤混配，其混配比應使得混配後的成品煤的全硫含量和灰組分滿足下述條件A.當以混配後成品煤總重作為100重量％時，幹基灰在3～18重量％的範圍內，同時Std≤1.0％；B.當以幹基灰總量作為100重量％時，SiO2+Al2O3+CaO≥75重量％；C.當以SiO2+Al2O3+CaO的總量作為100重量％時，CaO在2～22重量％的範圍內，Al2O3在33～50重量％的範圍內，SiO2在40～64重量％的範圍內。
2.如權利要求1所述的用於提高年青煙煤灰熔溫度的方法，其特徵在於，其中所說的其他動力煤是選自氣煤、肥煤、貧瘦煤的任一種或多種動力煤。
3.如權利要求1或2所述的用於提高年青煙煤灰熔溫度的方法，其特徵在於，當以SiO2+Al2O3+CaO的總量作為100重量％時，SiO2在45～60重量％的範圍內。
4.如權利要求3所述的用於提高年青煙煤灰熔溫度的方法，其特徵在於，當以SiO2+Al2O3+CaO的總量作為100重量％時，SiO2在50～55重量％的範圍內。
5.如權利要求1或2所述的用於提高年青煙煤灰熔溫度的方法，其特徵在於，當以SiO2+Al2O3+CaO的總量作為100重量％時，Al2O3在40～50重量％的範圍內。
全文摘要
用於提高年青煙煤灰熔溫度的方法，其特徵是，將年青煙煤與其他動力煤混配，其混配比應使得混配後的成品煤的全硫含量和灰組分滿足下述條件A.當以成品煤總重為100％(重量比，下同)時，幹基灰在3～18％之間，同時Std≤1.0％；B.當以幹基灰總重為100％時，SiO
文檔編號C10L5/04GK1583981SQ20041004607
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月4日 優先權日2004年6月4日
發明者米自剛, 楊鴻昇, 王玉剛 申請人:米自剛