[发明专利]一种处理高钠煤的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种为了改善高钠煤中含钠组分在高温环境中对锅炉等设备造成不良影响的处理高钠煤的方法。 

背景技术

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。而且，在石油资源储量日益减少，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。 

高钠煤是指煤中含钠组分含量高的煤种，在中国、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。 

新疆准东煤储量巨大，开采成本低，煤反应性好，容易燃尽。但是，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（Na₂O）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。 

煤中含钠组分是指煤中所有钠的总和，煤中含钠组分包括低熔点、易挥发的含钠组分和高熔点、不易挥发的含钠组分。这里将低熔点、易挥发的含钠组分归为活性含钠组分，其中，活性含钠组分中含有易溶于水的水溶性钠。 

在高温下对高钠煤利用的设备主要有锅炉、气化炉等，高钠煤的含钠组分中含有的活性含钠组分是造成煤灰的熔点降低的主要原因，在燃烧或气化等高温环境中，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，不仅影响了锅炉等设备的安全经济运行，而且严重限制了对高钠煤的利用。 

目前针对上述问题的控制技术主要有锅炉等设备的合理设计与运行、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。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，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。 

高温环境下利用高钠煤易造成沾污、结渣和积灰问题，目前关于高钠煤沾污、结渣和积灰的控制技术仍存在不足。 

硅溶胶亦称硅酸溶胶，是纳米级二氧化硅颗粒在水或其他溶液中的分散液，其中二氧化硅的浓度范围为1～90％。硅溶胶是一种不可逆胶体，凝聚成凝胶后，不可能再用加热或加入溶剂的方法使之重新成为溶胶，影响硅溶胶稳定性的因素很多，如电解质、温度、pH值、浓度及粒子大小等。硅溶胶价格便宜且用途广泛，可用作各种耐火材料粘结剂、催化剂制造及催化剂载体等，其具有胶粒极细、粘度低等优点。 

氢氧化铝胶体溶液为纳米级氢氧化铝在水或其它溶液中的分散液，其中氢氧化铝胶体粒子的浓度范围为1～90％。采用分散剂可以阻碍氢氧化铝胶体粒子团聚，而且在干燥和燃烧等过程中保证氧化铝颗粒粒径分布均匀，常采用的分散剂为聚乙二醇。 

发明内容

针对现有技术的诸多缺陷，本发明提出一种为了改善高钠煤中含钠组分在高温环境中对锅炉等设备造成不良影响的处理高钠煤的方法，其特征在于，包括以下步骤： 

步骤1，预处理，对所述高钠煤均匀喷洒一定量的含有氢氧化铝的氢氧化铝胶体溶液和含有二氧化硅的硅溶胶溶液或将所述高钠煤浸泡在所述氢氧化铝胶体溶液和硅溶胶溶液中一段时间，得到预处理完成高钠煤； 

步骤2，干燥处理，对所述预处理完成高钠煤进行干燥处理，得到干燥完成高钠煤； 

步骤3，将所述干燥完成高钠煤送入高温环境中利用，在该过程中，所述氢氧化铝分解生成的氧化铝以及二氧化硅与所述活性含钠组分发生反应生成熔点高且不易挥发的含钠物质。