一种低灰分煤制备超纯煤的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种低灰分煤制备超纯煤的系统及方法。本发明专利技术在将煤粉送入熔融碱沥滤罐前对煤粉进行了微波预处理，微波预处理使得煤中部分结构发生断裂形成裂缝，增加了反应物与煤的接触区域，使得后续的酸洗以及沥滤的速度得以加快。本发明专利技术对沥滤后的煤进行处理时并没有直接使用酸洗，而是先进行水洗然后进行酸洗，这样做的目的简化了酸和碱回收的步骤，提高了系统经济性。本发明专利技术系统的主要能源来源于高温烟气，高温烟气中的能量经过梯级利用为系统供能，提高了能源利用效率，此外烟气最后经过碱洗液，烟气中的CO2被用于碱再生，减少了CO2的排放，提高了环境效益。提高了环境效益。提高了环境效益。

【技术实现步骤摘要】
一种低灰分煤制备超纯煤的系统及方法


[0001]本专利技术涉及超纯煤制备
，尤其涉及一种低灰分煤制备超纯煤的系统及方法。

技术介绍

[0002]目前对于高纯度碳材料的需求越来越大，煤基碳材料由于其成本低、稳定性良好和制备工艺较成熟等优点，使得煤基碳材料有着广阔的应用前景。超纯煤可以作为制备煤基碳材料的原料，超纯煤制备方法主要分为化学法和物理法两大类。在物理法方面，超纯煤制备技术已经开展了大量的研究，但仍存在许多限制，如能耗高、设备维护成本高、深度脱灰效率不高等问题，只有少数方法有工业化应用，绝大多数仍停留在实验室阶段。部分化学制备超纯煤技术已经实现工业化，但是工艺方面还存在一些不足，如酸碱法虽脱灰效率高、工艺适应性强、精煤产率高，但使用药剂量大、试剂回收率不高、工艺成本高，且试剂腐蚀性强，对环境有一定的影响。传统的熔融碱沥滤法将煤直接与熔融碱进行混合，引起煤中的灰分与碱的反应速率低以及后期处理过程中碱的回收率低等一系列问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0004]为此，本专利技术的实施例提出一种低灰分煤制备超纯煤的系统及方法。
[0005]一方面，本专利技术提出了一种低灰分煤制备超纯煤的系统，包括：
[0006]熔融碱沥滤罐；
[0007]设置在所述熔融碱沥滤罐上游的前处理工艺系统，所述前处理工艺系统包括上下游依次设置的研磨筛分装置、微波处理设备、第一酸洗设备、第一水洗设备和第一干燥设备，所述第一干燥设备出口端连接所述熔融碱沥滤罐入口端；
[0008]设置在所述熔融碱沥滤罐下游的后处理工艺系统，所述后处理工艺系统包括上下游依次设置的第二水洗设备、第二酸洗设备、第三水洗设备和第二干燥设备，所述第二水洗设备入口端连接所述熔融碱沥滤罐出口端；
[0009]酸再生设备和碱再生设备，所述碱再生设备下游设置烟气处理装置。
[0010]在一些实施例中，来自电厂的高温烟气为所述第一干燥设备、第二干燥设备和所述熔融碱沥滤罐提供热源，所述高温烟气的温度大于450℃。
[0011]在一些实施例中，所述高温烟气在所述第一干燥设备、所述第二干燥设备和所述熔融碱沥滤罐中换热后成为中温烟气，所述中温烟气为所述第一酸洗设备提供热源，所述中温烟气的温度为380℃～400℃。
[0012]在一些实施例中，所述中温烟气在所述第一酸洗设备中换热后成为低温烟气，所述低温烟气为所述第二酸洗设备提供热源，所述低温烟气的温度为200℃～250℃。
[0013]在一些实施例中，所述低温烟气在所述第二酸洗设备中换热后通入所述碱再生设备，所述碱再生设备对所述低温烟气中的二氧化碳进行吸收利用。
[0014]在一些实施例中，所述第一酸洗设备、所述第一水洗设备、所述第二水洗设备、所述第二酸洗设备、所述第三水洗设备和所述熔融盐沥滤罐均采用浆式搅拌器。
[0015]在一些实施例中，所述第一酸洗设备、所述第一水洗设备、所述第二酸洗设备和所述第三水洗设备的废液通入所述酸再生设备。
[0016]在一些实施例中，所述第二水洗设备的废液通入所述碱再生设备。
[0017]在一些实施例中，低灰分原煤经所述研磨筛分装置处理后得到粒径在0.5mm以下的煤粉。
[0018]另一方面，本专利技术提出了一种低灰分煤制备超纯煤的方法，包括以下步骤：
[0019]低灰分原煤经研磨筛分、微波处理后进入第一酸洗设备进行酸洗，酸洗完成后进入第一水洗设备进行水洗，水洗完成后进入第一干燥设备干燥后通入熔融碱沥滤罐；
[0020]沥滤完成后得到沥滤煤，所述沥滤煤经第二水洗设备水洗后，进入第二酸洗设备进行酸洗，酸洗完成后进入第三水洗设备进行水洗，水洗完成后进入第二干燥设备干燥后得到超纯煤；
[0021]高温烟气为第一干燥设备、第二干燥设备和熔融碱沥滤罐提供热源，所述高温烟气换热后得到的中温烟气为第一酸洗设备提供热源，所述中温烟气换热后得到的低温烟气为第二酸洗设备提供热源，换热后的所述低温烟气通入碱再生设备。
[0022]相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：
[0023]本专利技术在将煤粉送入熔融碱沥滤罐前对煤粉进行了微波预处理，微波预处理使得煤中部分结构发生断裂形成裂缝，增加了反应物与煤的接触区域，使得后续的酸洗以及沥滤的速度得以加快。
[0024]本专利技术对沥滤后的煤进行处理时并没有直接使用酸洗，而是先进行水洗然后进行酸洗，这样做的目的简化了酸和碱回收的步骤，提高了系统经济性。
[0025]本专利技术系统的主要能源来源于高温烟气，高温烟气中的能量经过梯级利用为系统供能，提高了能源利用效率，此外烟气最后经过碱洗液，烟气中的CO2被用于碱再生，减少了CO2的排放，提高了环境效益。
附图说明
[0026]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0027]图1为本专利技术低灰分煤制备超纯煤的系统示意图。
具体实施方式
[0028]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0029]下面参照附图描述根据本专利技术实施例提出的低灰分煤制备超纯煤的系统及方法。
[0030]如图1所示，本专利技术的低灰分煤制备超纯煤的系统，包括熔融碱沥滤罐、前处理工艺系统、后处理工艺系统、酸再生设备和碱再生设备，其中，前处理工艺系统设置在熔融碱沥滤罐上游，后处理工艺系统设置在熔融碱沥滤罐下游。
[0031]前处理工艺系统包括上下游依次设置的研磨筛分装置、微波处理设备、第一酸洗设备、第一水洗设备和第一干燥设备，第一干燥设备出口端连接熔融碱沥滤罐入口端。
[0032]在利用低灰分煤制备超纯煤时，首先将低灰分原煤经研磨筛分装置进行破碎、粗磨与细磨后得到煤粉，低灰分原煤经研磨筛分装置处理后得到的煤粉的粒径在0.5mm以下；然后将煤粉送入微波处理设备中进行微波处理，煤粉经微波处理后进入第一酸洗设备进行酸洗。煤粉在第一酸洗设备中酸洗的温度为70℃～95℃，酸洗可以溶解煤中的绝大部分矿物，如Fe2O3、CaO、MgO、Na2O和CaCO3等，酸洗后煤中的灰分主要为SiO2、含铝矿物以及含硫矿物。在煤粉进入熔融碱沥滤罐前对煤进行了酸洗，这一步骤使得煤中绝大部分碱金属被除去，剩余灰分主要为SiO2、含铝矿物以及含硫矿物，煤粉进入熔融碱沥滤罐后，NaOH可以快速的与这些物质反应，使得沥滤速度与效率均得以提高，同时减少了反应物的种类，简化了后续的碱回收步骤，提高了系统经济性。
[0033]在将煤粉送入第一酸洗设备前对煤粉进行微波预处理，不同的物质在受到微波辐射时会表现出不同的特性，有的物质会吸收微波，但不同物质吸收微波的能力并不相同；有的物质不会吸收微波，甚至会反射微波。这种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低灰分煤制备超纯煤的系统，其特征在于，包括：熔融碱沥滤罐；设置在所述熔融碱沥滤罐上游的前处理工艺系统，所述前处理工艺系统包括上下游依次设置的研磨筛分装置、微波处理设备、第一酸洗设备、第一水洗设备和第一干燥设备，所述第一干燥设备出口端连接所述熔融碱沥滤罐入口端；设置在所述熔融碱沥滤罐下游的后处理工艺系统，所述后处理工艺系统包括上下游依次设置的第二水洗设备、第二酸洗设备、第三水洗设备和第二干燥设备，所述第二水洗设备入口端连接所述熔融碱沥滤罐出口端；酸再生设备和碱再生设备，所述碱再生设备下游设置烟气处理装置。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，来自电厂的高温烟气为所述第一干燥设备、第二干燥设备和所述熔融碱沥滤罐提供热源，所述高温烟气的温度大于450℃。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述高温烟气在所述第一干燥设备、所述第二干燥设备和所述熔融碱沥滤罐中换热后成为中温烟气，所述中温烟气为所述第一酸洗设备提供热源，所述中温烟气的温度为380℃～400℃。4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述中温烟气在所述第一酸洗设备中换热后成为低温烟气，所述低温烟气为所述第二酸洗设备提供热源，所述低温烟气的温度为200℃～250℃。5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述低温烟气在所述第二酸洗设备中换热后通入所述碱再生设备，所述碱再生设备对所述低温烟...

【专利技术属性】
技术研发人员：李阳，陈源茂，杨成龙，赵瀚辰，王长安，姚明宇，车得福，蔡铭，贾晨光，崔义，井庆贺，李德军，张洪清，郭洁，孙元帅，
申请(专利权)人：西安交通大学扎赉诺尔煤业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：