專利名稱：一種調(diào)控煤氣化工藝中煤質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及調(diào)控煤質(zhì)的方法，尤其涉及一種調(diào)控煤氣化工藝中煤質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
煤是有機(jī)物和礦物質(zhì)的復(fù)雜混合體。干粉煤氣化工藝氣化爐中的煤灰呈熔融狀態(tài)，部分熔融的礦物質(zhì)以液態(tài)熔渣型式排出，其余部分由合成氣夾帶并作為飛灰回收。以Shell粉煤氣化工藝為例，其通過在氣化爐水冷壁內(nèi)側(cè)形成一層均勻分布的熔渣層，達(dá)到“以渣抗渣”的目標(biāo)，以抵御高溫熔渣對水冷壁的腐蝕。煤質(zhì)穩(wěn)定對煤氣化工藝的穩(wěn)定生產(chǎn)具有重要意義。首先，需要保持煤中灰分含量的穩(wěn)定?；曳趾扛?，則產(chǎn)氣量低，經(jīng)濟(jì)性差，為了達(dá)到相同產(chǎn)氣量所需的煤耗、氧耗高，氣化爐及灰渣處理裝置負(fù)擔(dān)越重，嚴(yán)重時會影響氣化爐的正常運(yùn)行；灰分含量過低，會引起氣化爐壁面固態(tài)渣層變薄，不能實(shí)現(xiàn)“以渣抗渣”。其次，需要保持煤渣粘度的穩(wěn)定。粘度過低會引起氣化爐壁面固態(tài)渣層變薄，不能實(shí)現(xiàn)“以渣抗渣”，煤灰渣對氣化爐壁面腐蝕加劇，在煤灰渣沖擊下容易發(fā)生垮渣；粘度過高會引起煤灰渣流動性降低，不利于煤灰渣的順利排放，煤灰渣在氣化爐會聚壁堆積，導(dǎo)致大塊渣形成。煤灰渣的主要成分是二氧化硅和氧化鋁，次要成分是鈣、鎂、鐵、鉀、鈉、磷、鈦等的氧化物。其中，酸性氧化物如氧化鋁、二氧化硅、二氧化鈦等可以提高煤灰渣熔融溫度，堿性氧化物如氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂等可以降低煤灰渣熔融溫度，有助熔作用。工業(yè)生產(chǎn)中通過石灰石等助熔劑來調(diào)節(jié)煤中的硅比(SR=SiO2/[SiO2+ Fe2O3+ CaO +MgO])，進(jìn)而調(diào)節(jié)熔渣的流動性。再次，需要控制煤中的硫含量。煤中的硫含量過高不僅對設(shè)備和管道造成嚴(yán)重的腐蝕，而且會給煤氣凈化裝置及脫硫裝置帶來負(fù)擔(dān)，直接影響煤氣凈化裝置的投資及運(yùn)行成本。煤質(zhì)不穩(wěn)定是國內(nèi)粉煤氣化用戶普遍存在的問題。這是由于中國煤種的煤質(zhì)變化較大，運(yùn)輸儲存過程中的二次污染等因素所致。目前，國內(nèi)生產(chǎn)廠家多采用配煤來解決煤質(zhì)變化引起的波動問題。即通過將兩種或幾種不同種類、不同性質(zhì)的煤種混配在一起得到一種符合煤氣化工藝煤質(zhì)要求的混煤?；炫涞拿悍N必須要做到就近或者就地取材，這對于煤礦較少，或煤種單一的工業(yè)區(qū)，將會加大煤的運(yùn)輸成本。同時，如果在配煤的時候混合不均勻，將導(dǎo)致煤質(zhì)的波動，影響煤氣化運(yùn)行。而且有些煤的某種組分過高或過少，即使通過配煤也無法達(dá)到煤氣化工藝煤質(zhì)的要求。因此，需要開發(fā)一種調(diào)控煤氣化工藝中煤質(zhì)的方法，通過對煤中特定組分的分選和調(diào)配，解決煤質(zhì)波動的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種調(diào)控煤氣化工藝中煤質(zhì)的方法。調(diào)控煤氣化工藝中煤質(zhì)的方法是:原料煤經(jīng)破碎后送至磨煤裝置磨成煤粉并干燥，輸送至摩擦荷電靜電分離裝置，摩擦荷電靜電分離裝置包括相接的摩擦荷電器、靜電分離室，靜電分離室包括噴嘴、接地金屬件、正高壓金屬件、正高壓發(fā)生器、分隔板、精煤收集槽、尾煤收集槽，靜電分離室頂端插有噴嘴，噴嘴下方對稱設(shè)有接地金屬件、正高壓金屬件，接地金屬件、正高壓金屬件下方設(shè)有分隔板，分隔板一側(cè)下方為精煤收集槽，分隔板另一側(cè)下方為尾煤收集槽，正高壓金屬件與正高壓發(fā)生器相連，當(dāng)煤粉中的灰含量大于30%時，摩擦荷電器采用銅，當(dāng)煤粉中的全硫分含量大于5.3%時，摩擦荷電器采用銅、不銹鋼、尼龍66、PVC或聚四氟乙烯，靜電分離室中接地金屬件和正高壓金屬件的間距為0.f 10m，接地金屬件和正高壓金屬件之間的電壓為1(Γ29X IO6V,從精煤收集槽得到符合干粉煤氣化工藝灰含量為8°/Γ30%，全硫分含量小于5.3%的煤質(zhì)要求的精煤，精煤輸送至氣化裝置反應(yīng)，從尾煤收集槽得到尾煤，尾煤回收再利用或經(jīng)摩擦荷電靜電分離裝置進(jìn)行進(jìn)一步的分選，當(dāng)煤粉中的灰含量小于8%時，將氣化裝置出來的飛灰和/或灰渣與原料煤混配，送至磨煤裝置磨成煤粉并干燥，輸送至摩擦荷電靜電分離裝置，循環(huán)使用。所述的摩擦荷電靜電分離裝置為一個或多個。所述的摩擦荷電器是細(xì)直管、螺旋管、不規(guī)則管、流化床、旋風(fēng)分離器中的一種或其組合。所述的接地金屬件、正高壓金屬件是兩個直徑不同的同軸金屬圓筒。所述的接地金屬件、正高壓金屬件是兩塊金屬板，兩塊金屬板與垂直方向的夾角Θ是0.1 80° ,噴嘴插入兩塊金屬板之間flOcm,噴嘴在水平方向上位于兩塊金屬板之間的中心軸處，或者位于中心軸兩側(cè)距離為小于等于兩塊金屬板上端間距1/3的范圍內(nèi)。所述的兩塊金屬板與垂直方向的夾角Θ是0.廣30°。所述的接地金屬件和正高壓金屬件的間距為0.f 5m。所述的接地金屬件和正高壓金屬件之間的電壓為1(T20X 106V。所述的接地金屬件⑷和正高壓金屬件(5)之間的電壓與間距的比值為10(Γ2.9X 106V/m。所述的原料煤為泥煤、煙煤、無煙煤、貧煤、褐煤、瘦煤、焦煤或肥煤的一種或多種。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果:
1)使用本發(fā)明提供的方法對單一煤種的煤質(zhì)進(jìn)行調(diào)控即可滿足煤氣化工藝的要求，對煤種的要求低，適用范圍廣，可以顯著提高煤氣化工藝運(yùn)行的穩(wěn)定性；
2)可以回收煤種有價值的組分，提高煤氣化工藝的經(jīng)濟(jì)性。


圖1是調(diào)控煤氣化工藝中煤質(zhì)的方法原理框 圖2是本發(fā)明采用多個摩擦荷電靜電分離裝置原理框 圖3是本發(fā)明的摩擦荷電靜電分離裝置結(jié)構(gòu)示意 圖4是本發(fā)明的兩塊金屬板放置方式示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖所示，調(diào)控煤氣化工藝中煤質(zhì)的方法是:原料煤經(jīng)破碎后送至磨煤裝置磨成煤粉并干燥，當(dāng)原煤被磨到74μπι以下時，其中的灰分(礦物質(zhì))大部分能從煤中解離出來，有利于后續(xù)的分選。磨煤機(jī)中同時用熱風(fēng)烘干煤粉，可以使煤粉在后續(xù)的摩擦荷電器中增加荷電量，提高分選效率，輸送至摩擦荷電靜電分離裝置，摩擦荷電靜電分離裝置包括相接的摩擦荷電器1、靜電分離室2，靜電分離室2包括噴嘴3、接地金屬件4、正高壓金屬件5、正高壓發(fā)生器6、分隔板7、精煤收集槽8、尾煤收集槽9，靜電分離室2頂端插有噴嘴3，噴嘴3下方對稱設(shè)有接地金屬件4、正高壓金屬件5，接地金屬件4、正高壓金屬件5下方設(shè)有分隔板7，分隔板7 —側(cè)下方為精煤收集槽8，分隔板7另一側(cè)下方為尾煤收集槽9，正高壓金屬件5與正高壓發(fā)生器6相連，當(dāng)煤粉中的灰含量大于30%時，摩擦荷電器I采用銅，當(dāng)煤粉中的全硫分含量大于5.3%時，摩擦荷電器I采用銅、不銹鋼、尼龍66、PVC或聚四氟乙烯，靜電分離室2中接地金屬件4和正高壓金屬件5的間距為0.f 10m，接地金屬件4和正高壓金屬件5之間的電壓為1(Γ29 X IO6V,從精煤收集槽8得到符合干粉煤氣化工藝灰含量為89Γ30%，全硫分含量小于5.3%的煤質(zhì)要求的精煤，精煤輸送至氣化裝置反應(yīng)，從尾煤收集槽9得到尾煤，尾煤回收再利用或經(jīng)摩擦荷電靜電分離裝置進(jìn)行進(jìn)一步的分選，當(dāng)煤粉中的灰含量小于8%時，將氣化裝置出來的飛灰和/或灰渣與原料煤混配，送至磨煤裝置磨成煤粉并干燥，輸送至摩擦荷電靜電分離裝置，循環(huán)使用。原料煤為泥煤、煙煤、無煙煤、貧煤、褐煤、瘦煤、焦煤或肥煤的一種或多種。摩擦荷電器I的作用是讓煤粉帶電。采用氣力輸送的方式將煤粉輸送至摩擦荷電器。氣力輸送過程中，煤粉的濃度為f40wt.%。煤粉在摩擦荷電器中碰撞摩擦?xí)r，煤粉中功函數(shù)大于摩擦荷電器功函數(shù)的組分將帶上負(fù)電，煤粉中功函數(shù)小于摩擦荷電器功函數(shù)的組分將帶上正電。所述的功函數(shù)是把一個電子從固體內(nèi)部剛剛移到此物體表面所需的最少的倉tfi。 摩擦荷電器I是細(xì)直管、螺旋管、不規(guī)則管、流化床、旋風(fēng)分離器中的一種或其組合。細(xì)直管、螺旋管、不規(guī)則管可以增加煤粉在摩擦荷電器中的碰撞概率，從而增加煤粉荷電量。所述的流化床高徑比較大(>10)，當(dāng)煤粉在其中流化時，煤粉和流化床壁面的摩擦效應(yīng)要遠(yuǎn)大于煤粉顆粒和顆粒之間的摩擦效應(yīng)，煤粉的摩擦荷電效率較高。旋風(fēng)分離器內(nèi)的顆粒在氣體的帶動下沿旋風(fēng)分離器內(nèi)壁面運(yùn)動，同時摩擦荷電。優(yōu)選的旋風(fēng)分離器型式為細(xì)長型，煤粉在旋風(fēng)分離器內(nèi)運(yùn)動的距離較長，有利于增加荷電量，提高分離效率。通過改變摩擦荷電器的材質(zhì)，可以選擇性地分離煤中的特定組分。所述的特定組分是含量不符合煤氣化工藝煤質(zhì)要求的組分。摩擦荷電器所選材質(zhì)的功函數(shù)要介于碳和特定組分的功函數(shù)值之間。例如，如果需要降低煤中灰分的含量，所選摩擦荷電器的材質(zhì)功函數(shù)值必須介于碳和所有灰分組分的功函數(shù)值之間，銅符合要求。黃鐵礦是煤中硫的主要來源，通過分選降低黃鐵礦的含量可以降低硫含量。碳的功函數(shù)值為3.93eV，黃鐵礦(FeS2)的功函數(shù)值為5.4 eV。所以摩擦荷電器的材質(zhì)可選銅(4.38 eV)、不銹鋼(4.4eV)、尼龍 66 (4.5 eV)或 PVC (4.85 eV)。石英是灰分中含量最大的礦物質(zhì)，也是煤中SiO2的主要來源。通過分選降低SiO2的含量以降低硅比，從而可以降低灰熔點(diǎn)。碳的功函數(shù)值為3.93eV，石英的功函數(shù)值為
5.0eV0所以摩擦荷電器的材質(zhì)可選銅(4.38eV)、不銹鋼(4.4eV)、尼龍66 (4.5eV)或PVC(4.85eV)0所述的接地金屬件4、正高壓金屬件5是兩個直徑不同的同軸金屬圓筒。所述的接地金屬件4、正高壓金屬件5是兩塊金屬板，兩塊金屬板與垂直方向的夾角Θ是0.廣80°，兩塊金屬板與垂直方向的夾角Θ是0.1 30° ,噴嘴3插入兩塊金屬板之間flOcm,噴嘴3在水平方向上位于兩塊金屬板之間的中心軸處，或者位于中心軸兩側(cè)距離為小于等于兩塊金屬板上端間距1/3的范圍內(nèi)。接地金屬件4和正高壓金屬件5的間距為0.f 5m。接地金屬件4和正高壓金屬件5之間的電壓為1(T20X 106V。所述的接地金屬件⑷和正高壓金屬件(5)之間的電壓與間距的比值為100 2.9X 106V/m。從摩擦荷電器出來的荷電煤粉經(jīng)噴嘴進(jìn)入高壓電場。噴嘴優(yōu)選采用扁平口，扁平口的長軸和電場方向垂直。噴嘴插入高壓電場f 10cm，優(yōu)選5cm。帶不同極性電荷的顆粒在高壓電場中受到不同方向的庫侖力，其中帶正電荷的顆粒吸引至帶負(fù)電的金屬件方向，而帶負(fù)電荷的物料顆粒被吸引至帶正電的金屬件的方向。分離后的顆粒分別收集到精煤收集槽和尾煤收集槽。收集槽用分隔板隔開。所述的摩擦荷電靜電分離裝置為一個或多個。摩擦荷電靜電分離裝置根據(jù)需要既可以并聯(lián)使用也可以串聯(lián)使用。例如原煤首先經(jīng)過一個脫硫的摩擦荷電靜電分離裝置，得到一股硫含量降低的物流和一股硫含量升高的物流。硫含量降低的物流再經(jīng)過一個可以降低石英含量的摩擦荷電靜電分離裝置。硫含量升高的物流則再經(jīng)過一個脫硫的摩擦荷電靜電分離裝置，可以得到一股富含黃鐵礦的物流，然后對其中的黃鐵礦進(jìn)行回收。實(shí)施例1
通過實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，選擇一種灰含量偏高(42.34%)的煤，主要的化學(xué)成分及含量分布如表I。分選目標(biāo)是使得到的精煤要符合Shell煤氣化工藝灰含量8% 30%的煤質(zhì)要求。表I原煤的主要化學(xué)成分及含量分布
權(quán)利要求
1.一種調(diào)控煤氣化工藝中煤質(zhì)的方法，其特征在于:原料煤經(jīng)破碎后送至磨煤裝置磨成煤粉并干燥，輸送至摩擦荷電靜電分離裝置，摩擦荷電靜電分離裝置包括相接的摩擦荷電器(I)、靜電分離室(2)，靜電分離室(2)包括噴嘴(3)、接地金屬件(4)、正高壓金屬件(5)、正高壓發(fā)生器(6)、分隔板(7)、精煤收集槽(8)、尾煤收集槽(9)，靜電分離室(2)頂端插有噴嘴(3)，噴嘴(3)下方對稱設(shè)有接地金屬件(4)、正高壓金屬件(5)，接地金屬件(4)、正高壓金屬件(5)下方設(shè)有分隔板(7)，分隔板(7) —側(cè)下方為精煤收集槽(8)，分隔板(7)另一側(cè)下方為尾煤收集槽(9)，正高壓金屬件(5)與正高壓發(fā)生器(6)相連，當(dāng)煤粉中的灰含量大于30%時，摩擦荷電器(I)采用銅，當(dāng)煤粉中的全硫分含量大于5.3%時，摩擦荷電器⑴采用銅、不銹鋼、尼龍66、PVC或聚四氟乙烯，靜電分離室⑵中接地金屬件⑷和正高壓金屬件(5)的間距為0.f 10m，接地金屬件(4)和正高壓金屬件(5)之間的電壓為1(T29X 106V，從精煤收集槽(8)得到符合干粉煤氣化工藝灰含量為89Γ30%，全硫分含量小于5.3%的煤質(zhì)要求的精煤，精煤輸送至氣化裝置反應(yīng)，從尾煤收集槽(9)得到尾煤，尾煤回收再利用或經(jīng)摩擦荷電靜電分離裝置進(jìn)行進(jìn)一步的分選，當(dāng)煤粉中的灰含量小于8%時，將氣化裝置出來的飛灰和/或灰渣與原料煤混配，送至磨煤裝置磨成煤粉并干燥，輸送至摩擦荷電靜電分離裝置，循環(huán)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種調(diào)控煤氣化工藝中煤質(zhì)的方法，其特征在于:所述的摩擦荷電靜電分離裝置為一個或多個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種調(diào)控煤氣化工藝中煤質(zhì)的方法，其特征在于:所述的摩擦荷電器(I)是 細(xì)直管、螺旋管、不規(guī)則管、流化床、旋風(fēng)分離器中的一種或其組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種調(diào)控煤氣化工藝中煤質(zhì)的方法，其特征在于:所述的接地金屬件(4)、正高壓金屬件(5)是兩個直徑不同的同軸金屬圓筒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種調(diào)控煤氣化工藝中煤質(zhì)的方法，其特征在于:所述的接地金屬件(4)、正高壓金屬件(5)是兩塊金屬板，兩塊金屬板與垂直方向的夾角Θ是0.1 80° ,噴嘴3插入兩塊金屬板之間flOcm,噴嘴3在水平方向上位于兩塊金屬板之間的中心軸處，或者位于中心軸兩側(cè)距離為小于等于兩塊金屬板上端間距1/3的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種調(diào)控煤氣化工藝中煤質(zhì)的方法，其特征在于:所述的兩塊金屬板與垂直方向的夾角Θ是0.廣30°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種調(diào)控煤氣化工藝中煤質(zhì)的方法，其特征在于:所述的接地金屬件(4)和正高壓金屬件(5)的間距為0.f 5m。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種調(diào)控煤氣化工藝中煤質(zhì)的方法，其特征在于:所述的接地金屬件(4)和正高壓金屬件(5)之間的電壓為1(T20X 106V。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的一種調(diào)控煤氣化工藝中煤質(zhì)的方法，其特征在于:所述的接地金屬件⑷和正高壓金屬件(5)之間的電壓與間距的比值為10(T2.9X106V/m。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種調(diào)控煤氣化工藝中煤質(zhì)的方法，其特征在于:所述的原料煤為泥煤、煙煤、無煙煤、貧煤、褐煤、瘦煤、焦煤或肥煤的一種或多種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種調(diào)控煤氣化工藝中煤質(zhì)的方法。調(diào)控煤氣化工藝中煤質(zhì)的方法是原料煤送至磨煤裝置磨成煤粉并干燥，輸送至摩擦荷電靜電分離裝置，從精煤收集槽得到精煤，精煤輸送至氣化裝置反應(yīng)，從尾煤收集槽得到尾煤，尾煤回收再利用或經(jīng)摩擦荷電靜電分離裝置進(jìn)行進(jìn)一步的分選，當(dāng)煤粉的灰含量小于8%時，將氣化裝置出來的飛灰和/或灰渣與原料煤混配，送至磨煤裝置磨成煤粉并干燥，輸送至摩擦荷電靜電分離裝置，循環(huán)使用。本發(fā)明適用于單一煤種煤質(zhì)的調(diào)控，對煤種的要求低，適用范圍廣，可以顯著提高煤氣化工藝運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號B03C3/40GK103084271SQ201310024638
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月23日
發(fā)明者黃正梁, 郭健, 王靖岱, 周業(yè)豐, 朱子川, 董克增, 張擎, 何樂路, 蔣斌波, 廖祖維, 陽永榮, 孫婧元, 王宇良 申請人:浙江大學(xué)