CN104818075A - 一种利用汽爆机和萃取剂的煤炭燃前脱硫的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明特别涉及一种利用汽爆机和萃取剂的煤炭燃前脱硫的设备和方法。该利用汽爆机和萃取剂的煤炭燃前脱硫的设备和方法，包括原煤混合装置，蒸汽锅炉，汽爆机，下料仓，真空设备，洗煤机，输送设备和PLC智能控制器，其中输送设备包括空压机，原煤进料开关，蒸汽开关，下料开关以及连接各设备的管道。该利用汽爆机和萃取剂的煤炭燃前脱硫的设备和方法，创造性地采用汽爆萃取技术，加速了原煤颗粒与碱性萃取液的相互作用，进而极大的提高了脱硫率，使脱硫率达到73%~91%；大力推广和实施本发明，有利于大大改善我国气候变化和环境保护问题，有利于我国经济可持续发展，也有利于煤炭企业调整产业、产品结构，提高企业市场竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及煤炭脱硫技术领域，特别涉及一种利用汽爆机和萃取剂的煤炭燃前脱硫的设备和方法。
背景技术
煤中的硫不仅对煤的转化加工有害，而且对环境也造成了严重的污染，因此，煤中硫的脱除是煤利用过程中的一个重要问题。
目前煤的脱硫技术与工艺主要分为燃前脱硫、燃中固硫和燃后脱硫。其中，燃前脱硫在脱除煤中硫分方面效率较低，因此难以满足环保的要求。而燃中脱硫主要是在煤中添加一些固硫剂，在煤燃烧的过程，SO2等含硫物就被其固定在煤渣中，流化床固硫技术、型煤固硫技术、炉内直接喷射脱硫技术等等都属于燃中固硫。燃中固硫投资少，运行费用低，不产生废气，但燃中固硫会对炉膛的温度有一定的限制，影响煤炭加工过程的正常运行，使得效率大大降低，并且该方法的脱硫效率也很低；燃烧后的烟气脱硫技术的发展和应用已经几近成熟，燃后脱硫的方法很多，如喷雾干燥法烟气脱硫、湿法烟气脱硫等，不过这种脱硫的方法虽然脱硫效率比较高，但工艺过程比较复杂，投资及运行费用都比较高，且占用场地较大等等，这些不足限制了它的广泛应用。
综合考虑各种方法的优劣，目前我们采用最多的还是燃前脱硫，下面我们就主要讨论一下燃前脱硫。煤的燃前脱硫的方法很多，大体上可以分为物理脱硫、化学脱硫和生物法脱硫三种。
1 物理脱硫法
物理法脱硫是根据煤炭颗粒与含硫化合物在表面化学性质、导电性、密度和磁性等方面的差异而去除煤中无机硫的方法。迄今为止，物理净化法是惟一已经工业化的煤炭净化技术。煤炭物理净化系统的中心环节是把产品与废渣分离的分选过程。一般包括以下三个过程：即煤炭的预处理、煤的分选和产品的脱水。目前常用的物理脱硫法有常规洗选法、跳汰法、重介质法、浮选等。
(1)常规洗选法
这是煤中脱灰、脱硫的主要方法之一，目前已经具有一定的工业生产规模。我国是世界上唯一一个以原煤作为产量计量的国家，德、澳、法、日等国的原煤入选率都在90%以上，而我国只有40%左右，其中动力煤入洗率仅为7.6%，远低于其它国家。
(2)跳汰法
它的基木原理是：煤层在脉动的液体中，由于液体周期性的上下运动，交替的收缩和膨胀，导致煤粒因密度按从上到下逐渐增加的顺序进行分层，从而达到分选的目的。由于跳汰法适合于各种不同的原煤，具有流程简单，投资少，设备操作和检修维护均比较方便，处理能力强，成本低等优点，因此跳汰法是目前应用最广泛的一种脱无机硫方法。
近年来，选煤生产技术发展较快，但选煤基础研究还满足不了生产的发展需要。到目前为止，煤的物理净化技术仅能降低煤炭中灰的含量和黄铁矿硫含量，只能脱除部分的黄铁矿，且这种方法对脱除细粒散布的有机矿物质并不实用，同时选煤厂排出的废渣中包括煤岩石和煤泥，含有大量的细煤，从而造成了能源的浪费。
2 微波化学脱硫法
(1)化学脱硫法
化学方法脱硫主要是利用氧化剂把硫氧化或把硫置换出来从而达脱硫的目的。化学法脱硫的效率较高，能脱除大部分无机硫和相当部分的有机硫。根据所用化学试剂的种类及反应原理的不同，可以将化学脱硫法分为：氧化法、碱处理法、热解法、溶剂萃取法等。
多数的化学脱硫法均是在高温高压下进行，有的还使用不同的氧化剂，因此，操作费用和设备投资费用比较高。此外，反应条件也比较强烈，可能导致煤质发生变化。
(2)微波化学脱硫法
但是采用微波化学方法脱硫，由于微波特有的加热功能，不必在高温高压下进行，操作费用和设备投资费用较低，此外，反应条件也比较弱，不会导致煤质发生变化。这是我公司特有的原煤脱硫技术。
3微波高梯度磁选法
主要是使用微波使煤中的FeS2分解成FeS，在黄铁矿的表面产生富铁区，再通过具有超强度永久磁盘的高梯度磁选机，黄铁矿颗粒就会被吸在磁筒上从而脱除煤中的硫。这一方法不仅可以脱除煤中黄铁矿的硫，而且还具有干燥煤的优点。
4 生物脱硫法
生物脱硫是在常温常压下利用微生物代谢过程的氧化还原反应达到脱硫的目的。该方法是从生物湿法冶金技术发展而来的。目前煤炭生物脱硫的基木方法有：生物浸出法、生物表面氧化处理法和生物选择性絮凝法等。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种高脱硫率的利用汽爆机和萃取剂的煤炭燃前脱硫的设备和方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种利用汽爆机和萃取剂的煤炭燃前脱硫的设备，其特征在于：包括原煤混合装置，蒸汽锅炉，汽爆机，下料仓，真空设备，洗煤机，输送设备和PLC智能控制器，其中真空设备包括真空泵和冷凝分水装置，所述输送设备包括空压机，连接各设备的管道，以及管道上设置的原煤进料开关，蒸汽开关和下料开关；所述原煤混合装置通过放料盘连接到汽爆机，所述蒸汽锅炉蒸汽出口通过蒸汽管道连接汽爆机底部的进汽孔，汽爆机底部的下料孔通过下料管道连接到下料仓的上部，所述下料仓下部设有出料口，顶部设有排气管，所述出料口连接洗煤机，所述排气管通过排气管道与真空泵的吸气孔相连，所述真空泵的出气孔通过出气管道连接到冷凝分水装置的顶部，冷凝分水装置顶部设有排气口，下部设有放水孔。
料盘连接在汽爆机上部，放料盘上开设有4~16个进料孔，相应的，所述汽爆机内部分为4~16个相对独立的汽爆罐，每个汽爆罐顶部设有进料管，所述进料孔与进料管配合使用完成进料；每个汽爆罐底部分别设有进汽孔和下料孔，每个进料管、进汽孔和下料孔分别设有原煤进料开关、蒸汽开关和下料开关；各个汽爆罐的原煤进料开关、蒸汽开关和下料开关是一个由空压机气缸控制的连锁装置，可以实现同时锁闭。
更优的，所述放料盘上开设有10个进料孔，所述汽爆机内部分为10个相对独立的汽爆罐。
所述各个汽爆罐的下料孔连接到同一下料管道，所述下料管道直径为240~300mm。
本发明利用汽爆机和萃取剂的煤炭燃前脱硫的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）原煤在原煤混合装置中与碱性萃取液充分混合，然后进入放料盘，所述放料盘的进料孔逐个轮流进料；
（2）完成进料后打开蒸汽开关开始进蒸汽，进蒸汽完成后空压机汽缸控制原煤进料开关、蒸汽开关和下料开关同时关闭，维压3~10min后打开下料开关开始下料；
（3）汽爆萃取处理过的原煤与蒸汽一起进入下料仓后，其中的气体从顶部的排气管被真空泵抽取到冷凝分水装置中，水蒸气冷凝后从冷凝分水装置下部的放水孔排除，不凝性气体从顶部排气口排出；下料仓中的液、固两相产物通过出料口进入洗煤机，进行水洗，此时原煤中不可溶的含硫化合物变为水溶性的含硫化合物，水洗后分离水溶液和原煤即可。
所述步骤（1）中，碱性萃取液为常温下的饱和NaOH水溶液，碱性萃取液与原煤的质量比为0.3~0.7:1。
所述步骤（2）中，蒸汽用量与原煤的质量比为0.3~0.6:1，原煤用蒸汽加热至180~235℃，更优的，维压时间为5min。
所述步骤（3）中，真空泵的抽气量为200~250t/h。
本发明的有益效果是：该利用汽爆机和萃取剂的煤炭燃前脱硫的设备和方法，创造性地采用汽爆萃取技术，加速了原煤颗粒与碱性萃取液的相互作用，进而极大的提高了脱硫率，使脱硫率达到73%~91%；大力推广和实施本发明，有利于大大改善我国气候变化和环境保护问题，有利于我国经济可持续发展，也有利于煤炭企业调整产业、产品结构，提高企业市场竞争力。
附图说明
附图1为本发明利用汽爆机和萃取剂的煤炭燃前脱硫系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
该利用汽爆机和萃取剂的煤炭燃前脱硫的设备，包括原煤混合装置，蒸汽锅炉，汽爆机，下料仓，真空设备，洗煤机，输送设备和PLC智能控制器，其中真空设备包括真空泵和冷凝分水装置，输送设备包括空压机，原煤进料开关，蒸汽开关，下料开关以及连接各设备的管道，所述汽爆机上部装有放料盘，放料盘上开有进料孔，所述汽爆机底部还设有进汽孔和下料孔；所述原煤混合装置通过放料盘连接到汽爆机，所述蒸汽锅炉蒸汽出口通过蒸汽管道连接汽爆机底部的进汽孔，汽爆机底部的下料孔通过下料管道连接到下料仓的上部，所述下料仓下部设有出料口，顶部设有排气管，所述出料口连接洗煤机，所述排气管通过排气管道与真空泵的吸气孔相连，所述真空泵的出气孔通过出气管道连接到冷凝分水装置的顶部，冷凝分水装置顶部设有排气口，下部设有放水孔。
所述放料盘上开设有6个进料孔，所述汽爆机内部分为6个相对独立的汽爆罐，每个汽爆罐顶部设有进料管，所述进料孔与进料管配合使用完成进料；每个汽爆罐底部分别设有进汽孔和下料孔，每个进料管、进汽孔和下料孔分别设有原煤进料开关、蒸汽开关和下料开关；各个汽爆罐的原煤进料开关、蒸汽开关和下料开关是一个由空压机汽缸控制的连锁装置，可以实现同时锁闭。
所述各个汽爆罐的下料孔连接到同一下料管道，所述下料管道直径为255mm。
所述空压机连接PLC智能控制器，空压机的气缸通过控制气缸杆与各开关的锁紧槽进行锁紧和打开，控制各个开关，从而实现对各个汽爆罐的原煤进料开关、蒸汽开关和下料开关的连锁控制。各个汽爆罐的原煤进料开关、蒸汽开关和下料开关是一个由空压机气缸控制的连锁装置，对于同一个的汽爆罐的三个开关可以实现同时锁闭。
所述PLC智能控制器还连接位于汽爆机和各管道内的温度传感器、压力传感器以及流速传感器。PLC智能控制器采用智能式一键控制，触摸屏控制主控板，在触摸屏上可进行整机的功率、物料的传输速度和温度等的操作及随时监视设备的运行情况，整机操作简单、方便，性能稳定。
该利用汽爆机和萃取剂的煤炭燃前脱硫的方法，包括以下步骤：
（1）原煤在原煤混合装置中与碱性萃取液充分混合，然后进入放料盘，所述放料盘的进料孔逐个轮流进料；其中，碱性萃取液为常温下的饱和NaOH水溶液，碱性萃取液与原煤的质量比为0.3:1。
（2）完成进料后打开蒸汽开关开始进蒸汽，进蒸汽完成后空压机汽缸控制原煤进料开关、蒸汽开关和下料开关同时关闭，维压3min后打开下料开关开始下料；其中，蒸汽用量与原煤的质量比为0.3:1，原煤用蒸汽加热至180~235℃。
（3）汽爆萃取处理过的原煤与蒸汽一起进入下料仓后，其中的气体从顶部的排气管被真空泵（真空泵的抽气量为210t/h）抽取到冷凝分水装置中，水蒸气冷凝后从冷凝分水装置下部的放水孔排除，不凝性气体从顶部排气口排出；下料仓中的液、固两相产物通过出料口进入洗煤机，进行水洗，此时原煤中不可溶的含硫化合物变为水溶性的含硫化合物，水洗后分离水溶液和原煤即可。
实施例2
该利用汽爆机和萃取剂的煤炭燃前脱硫的设备，包括原煤混合装置，蒸汽锅炉，汽爆机，下料仓，真空设备，洗煤机，输送设备和PLC智能控制器，其中真空设备包括真空泵和冷凝分水装置，输送设备包括空压机，原煤进料开关，蒸汽开关，下料开关以及连接各设备的管道，所述汽爆机上部装有放料盘，放料盘上开有进料孔，所述汽爆机底部还设有进汽孔和下料孔；所述原煤混合装置通过放料盘连接到汽爆机，所述蒸汽锅炉蒸汽出口通过蒸汽管道连接汽爆机底部的进汽孔，汽爆机底部的下料孔通过下料管道连接到下料仓的上部，所述下料仓下部设有出料口，顶部设有排气管，所述出料口连接洗煤机，所述排气管通过排气管道与真空泵的吸气孔相连，所述真空泵的出气孔通过出气管道连接到冷凝分水装置的顶部，冷凝分水装置顶部设有排气口，下部设有放水孔。
所述放料盘上开设有10个进料孔，所述汽爆机内部分为10个相对独立的汽爆罐，每个汽爆罐顶部设有进料管，所述进料孔与进料管配合使用完成进料；每个汽爆罐底部分别设有进汽孔和下料孔，每个进料管、进汽孔和下料孔分别设有原煤进料开关、蒸汽开关和下料开关；各个汽爆罐的原煤进料开关、蒸汽开关和下料开关是一个由空压机汽缸控制的连锁装置，可以实现同时锁闭。
所述各个汽爆罐的下料孔连接到同一下料管道，所述下料管道直径为285mm。
该利用汽爆机和萃取剂的煤炭燃前脱硫的方法，包括以下步骤：
（1）原煤在原煤混合装置中与碱性萃取液充分混合，然后进入放料盘，所述放料盘的进料孔逐个轮流进料；其中，碱性萃取液为常温下的饱和NaOH水溶液，碱性萃取液与原煤的质量比为0.5:1。
（2）完成进料后打开蒸汽开关开始进蒸汽，进蒸汽完成后空压机汽缸控制原煤进料开关、蒸汽开关和下料开关同时关闭，维压5min后打开下料开关开始下料；其中，蒸汽用量与原煤的质量比为0.45:1，原煤用蒸汽加热至180~235℃。
（3）汽爆萃取处理过的原煤与蒸汽一起进入下料仓后，其中的气体从顶部的排气管被真空泵（真空泵的抽气量为220t/h）抽取到冷凝分水装置中，水蒸气冷凝后从冷凝分水装置下部的放水孔排除，不凝性气体从顶部排气口排出；下料仓中的液、固两相产物通过出料口进入洗煤机，进行水洗，此时原煤中不可溶的含硫化合物变为水溶性的含硫化合物，水洗后分离水溶液和原煤即可。
实施例3
该利用汽爆机和萃取剂的煤炭燃前脱硫的设备，包括原煤混合装置，蒸汽锅炉，汽爆机，下料仓，真空设备，洗煤机，输送设备和PLC智能控制器，其中真空设备包括真空泵和冷凝分水装置，输送设备包括空压机，原煤进料开关，蒸汽开关，下料开关以及连接各设备的管道，所述汽爆机上部装有放料盘，放料盘上开有进料孔，所述汽爆机底部还设有进汽孔和下料孔；所述原煤混合装置通过放料盘连接到汽爆机，所述蒸汽锅炉蒸汽出口通过蒸汽管道连接汽爆机底部的进汽孔，汽爆机底部的下料孔通过下料管道连接到下料仓的上部，所述下料仓下部设有出料口，顶部设有排气管，所述出料口连接洗煤机，所述排气管通过排气管道与真空泵的吸气孔相连，所述真空泵的出气孔通过出气管道连接到冷凝分水装置的顶部，冷凝分水装置顶部设有排气口，下部设有放水孔。
所述放料盘上开设有14个进料孔，所述汽爆机内部分为14个相对独立的汽爆罐，每个汽爆罐顶部设有进料管，所述进料孔与进料管配合使用完成进料；每个汽爆罐底部分别设有进汽孔和下料孔，每个进料管、进汽孔和下料孔分别设有原煤进料开关、蒸汽开关和下料开关；各个汽爆罐的原煤进料开关、蒸汽开关和下料开关是一个由空压机汽缸控制的连锁装置，可以实现同时锁闭。
所述各个汽爆罐的下料孔连接到同一下料管道，所述下料管道直径为300mm。
该利用汽爆机和萃取剂的煤炭燃前脱硫的方法，包括以下步骤：
（1）原煤在原煤混合装置中与碱性萃取液充分混合，然后进入放料盘，所述放料盘的进料孔逐个轮流进料；其中，碱性萃取液为常温下的饱和NaOH水溶液，碱性萃取液与原煤的质量比为0.65:1。
（2）完成进料后打开蒸汽开关开始进蒸汽，进蒸汽完成后空压机汽缸控制原煤进料开关、蒸汽开关和下料开关同时关闭，维压8min后打开下料开关开始下料；其中，蒸汽用量与原煤的质量比为0.6:1，原煤用蒸汽加热至180~235℃。
（3）汽爆萃取处理过的原煤与蒸汽一起进入下料仓后，其中的气体从顶部的排气管被真空泵（真空泵的抽气量为245t/h）抽取到冷凝分水装置中，水蒸气冷凝后从冷凝分水装置下部的放水孔排除，不凝性气体从顶部排气口排出；下料仓中的液、固两相产物通过出料口进入洗煤机，进行水洗，此时原煤中不可溶的含硫化合物变为水溶性的含硫化合物，水洗后分离水溶液和原煤即可。
本发明创造性地提出了一种汽爆萃取脱硫技术，利用蒸汽爆破预处理，在汽爆罐打开下料开关开始下料时，突然减压喷放，汽爆罐中会产生二次蒸汽，体积猛增，受机械力的作用，破坏原煤的结构，加速原煤颗粒与萃取液的相互作用。另外，放料盘的进料孔逐个轮流进料，各个汽爆罐独立反应。因此就某个汽爆罐来说是间歇进料，间歇反应，间歇出料，而对整个汽爆机来讲，则是连续进料，连续反应，连续出料。
Claims (8)
1.一种利用汽爆机和萃取剂的煤炭燃前脱硫的设备，其特征在于：包括原煤混合装置，蒸汽锅炉，汽爆机，下料仓，真空设备，洗煤机，输送设备和PLC智能控制器，其中真空设备包括真空泵和冷凝分水装置，所述输送设备包括空压机，连接各设备的管道，以及管道上设置的原煤进料开关，蒸汽开关和下料开关；所述原煤混合装置通过放料盘连接到汽爆机，所述蒸汽锅炉蒸汽出口通过蒸汽管道连接汽爆机底部的进汽孔，汽爆机底部的下料孔通过下料管道连接到下料仓的上部，所述下料仓下部设有出料口，顶部设有排气管，所述出料口连接洗煤机，所述排气管通过排气管道与真空泵的吸气孔相连，所述真空泵的出气孔通过出气管道连接到冷凝分水装置的顶部，冷凝分水装置顶部设有排气口，下部设有放水孔。
2.根据权利要求1所述的利用汽爆机和萃取剂的煤炭燃前脱硫的设备，其特征在于：料盘连接在汽爆机上部，放料盘上开设有4~16个进料孔，相应的，所述汽爆机内部分为4~16个相对独立的汽爆罐，每个汽爆罐顶部设有进料管，所述进料孔与进料管配合使用完成进料；每个汽爆罐底部分别设有进汽孔和下料孔，每个进料管、进汽孔和下料孔分别设有原煤进料开关、蒸汽开关和下料开关；各个汽爆罐的原煤进料开关、蒸汽开关和下料开关是一个由空压机气缸控制的连锁装置，可以实现同时锁闭。
3.根据权利要求2所述的利用汽爆机和萃取剂的煤炭燃前脱硫的设备，其特征在于：更优的，所述放料盘上开设有10个进料孔，所述汽爆机内部分为10个相对独立的汽爆罐。
4.根据权利要求2所述的利用汽爆机和萃取剂的煤炭燃前脱硫的设备，其特征在于：所述各个汽爆罐的下料孔连接到同一下料管道，所述下料管道直径为240~300mm。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的利用汽爆机和萃取剂的煤炭燃前脱硫的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）原煤在原煤混合装置中与碱性萃取液充分混合，然后进入放料盘，所述放料盘的进料孔逐个轮流进料；
（2）完成进料后打开蒸汽开关开始进蒸汽，进蒸汽完成后空压机汽缸控制原煤进料开关、蒸汽开关和下料开关同时关闭，维压3~10min后打开下料开关开始下料；
（3）汽爆萃取处理过的原煤与蒸汽一起进入下料仓后，其中的气体从顶部的排气管被真空泵抽取到冷凝分水装置中，水蒸气冷凝后从冷凝分水装置下部的放水孔排除，不凝性气体从顶部排气口排出；下料仓中的液、固两相产物通过出料口进入洗煤机，进行水洗，此时原煤中不可溶的含硫化合物变为水溶性的含硫化合物，水洗后分离水溶液和原煤即可。
6.根据权利要求5所述的利用汽爆机和萃取剂的煤炭燃前脱硫的方法，其特征在于：所述步骤（1）中，碱性萃取液为常温下的饱和NaOH水溶液，碱性萃取液与原煤的质量比为0.3~0.7:1。
7.根据权利要求5所述的利用汽爆机和萃取剂的煤炭燃前脱硫的方法，其特征在于：所述步骤（2）中，蒸汽用量与原煤的质量比为0.3~0.6:1，原煤用蒸汽加热至180~235℃，更优的，维压时间为5min。
8.根据权利要求5所述的利用汽爆机和萃取剂的煤炭燃前脱硫的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，真空泵的抽气量为200~250t/h。
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