专利名称：用于提高煤灰熔点的方法
技术领域：
本发明涉及用于提高煤灰熔点的方法，尤其涉及一种根据各种煤的灰分中的成分将两种以上的煤混配来提高煤灰熔点的方法。
本领域的技术人员熟知，煤灰熔点是锅炉燃料用煤的一项重要指标，特别是电厂锅炉对燃料用煤的灰熔点要求十分严格。这是因为，低灰熔点的煤在炉内燃烧时产生熔融状态的灰渣粘附炉壁，这样不但影响锅炉的热效率，更为严重的是造成不安全隐患，轻者增加吹灰次数，增大劳动强度，致使水冷壁管龟裂，从而导致锅炉的寿命降低，甚至造成停炉，重者管壁炸裂，酿成重大事故。因此，在电厂对燃料用煤的要求中，煤灰熔点常常作为首选指标。当前，由于环保要求，锅炉燃煤中的硫含量必须小于1％，否则必须增设造价昂贵(相当于锅炉造价三分之二)的脱硫设备，不但增加了投资，而且加大了劳动强度，特别是改造工程所花投资要大于新建时的投资。面对这一情况，电厂燃料用煤结构在发生变化，也就是一方面要求硫在煤中的含量低于1％，另一方面要求煤灰的软化温度在1250℃(±50℃)以上。对于低硫煤来说，由于受成煤环境的影响，其煤灰熔点相对较低且不稳定。另外，低硫煤中的灰分也相对较低，这也是导致其灰分熔点不稳定的因素。因此使得低硫煤不宜直接作为锅炉用煤。为了克服其灰分熔点低和熔点不稳定的缺点，可以采用向其中添加高熔点添加剂的方法，但是这就增加了成本。另一方面，对于高硫煤来说，其中的灰分含量也相应地较高，虽然其灰分软化温度往往能达到1250℃以上而且比较稳定，但是由于其硫含量高于1％，容易造成锅炉的腐蚀和造成环境污染，所以也不宜直接作为锅炉用煤。虽然高硫煤可以通过洗选的方法降低硫含量，但是其加工费用很高，因此是十分不经济的。因此，人们希望有一种能够经济而且合理地利用上述的低硫煤和高硫煤方法。
鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种通过配煤来提高煤灰熔点的方法。通过这种方法配煤，使高硫和高灰分的煤与低硫低灰分而且灰分熔点低的煤配合，既可克服高硫煤的硫含量超标的问题，又能克服低硫煤的灰分熔点低的问题，从而使这两种煤都能够经济而且合理地利用。
本发明人经过深入的研究发现，根据不同煤中的硫含量和灰分含量及其组成将两种或两种以上的煤按适当比例的重量搭配混合，即或达到本发明的上述目的，至此便完成了本发明。本发明的技术方案如下1、一种用于提高煤灰熔点的方法，其特征在于，将两种或两种以上具有不同硫和灰分含量的煤混合均匀，获得成品混合煤，在配合时各种煤的重量比应使得成品混合煤中的有关成分含量符合以下A、B、C三项规定的重量比关系A、当以成品混合煤的总重为100％时，其中的S≤1％，并且灰分的总量在5-15％的范围内；B、当以灰分总重为100％时，其中的SiO2+Al2O3+CaO≥70％；C、选自下述条件(1)至(4)中的任一个条件(1)以灰分总重为100％时，其中的SiO2+Al2O3≥70％；(2)以SiO2+Al2O3+CaO总重为100％时，其中的SiO2≥65％；(3)以SiO2+Al2O3+CaO总重为100％时，其中的Al2O3≥25％；(4)以SiO2+Al2O3+CaO总重为100％时，其中的CaO≥35％。
2、如上述第1项所述的方法，其特征在于，在A项中，当以成品混合煤的总重为100％时，其中的S≤0.8％。
3、如上述第1或第2项所述的方法，其特征在于，在A项中，当以成品混合煤的总重为100％时，其中的S≤0.5％。
4、如上述第1项所述的方法，其特征在于，在A项中，当以成品混合煤的总重为100％时，其中的灰分总量在10-15％的范围内。
5、如上述第1项所述的方法，其特征在于，在B项中，当以灰分总重为100％时，其中的SiO2+Al2O3+CaO≥75％。
6、如上述第1项所述的方法，其特征在于，在C项的(1)中，当以灰分总重为100％时，其中的SiO2+Al2O3≥75％。
7、如上述第1项所述的方法，其特征在于，在C项中，当以SiO2+Al2O3+CaO总重为100％时，其中的Al2O3≥25％。
在上述第1至第5项中，第1项为必要技术特征，第2至7项为进一步限定的特征，也是优选的特征。
下面较详细地解释本发明。
在上述本发明第1方案中，A项限定的S≤1％是工业生产的要求，因此作为必要条件，优选是S≤0.8％，更优选是S≤0.5％。另外，如果灰分的总量在5％以下，则灰分的熔点很不稳定，从而难以保证其软化温度一直维持在1250℃(±50℃)以上，因此其下限值为5％，优选为10％。另一方面，当灰分总量在15％以上时，其热效率显著降低，因此其上限值为15％，也就是本发明第1方案的A项中所规定的当以成品混合煤的总重为100％时，其中灰分的总量在5-15％的范围内，优选在10-15％的范围内。另外，本发明用于调节煤灰熔点的方法主要是依靠调节煤灰成分中SiO2、Al2O3和CaO相互间的重量比来完成。这是因为，CaO的熔点为2580℃，Al2O3的熔点为2050℃，SiO2的熔点为1670℃(鳞石英)和1710℃(方石英)，因此，如果由这三种成分构成组合物，则只要突出地提高其中某一种或两种成分的含量，都可以使该组合物的软化温度达到1250℃以上。根据这一构思，本发明人经过深入的试验后发现，在符合上述本发明第1方案中A、B两项规定条件的基础上再加上C项规定的4种条件中的任一个条件皆可使煤灰熔点达到1250℃以上。其中，由于通常在煤灰中Al2O3的含量相对较低，而且含有较多量Al2O3的煤灰松散易排，故优选采用当以SiO2+Al2O3+CaO总量为100％时，其中的Al2O3≥25％的方案。但对此还有一个前提，就是SiO2、Al2O3、CaO三者的总量必须在全部煤灰中占到一定份额以上，如果上述三者的总量在全部煤灰中所占的份额过低，则这时虽然突出这三者中的某一个或两个成分的含量，仍然不足以将软化温度调节到1250℃以上。经过试验后发现，上述三者在全部煤灰中所占的份额必须达到本发明第1方案的B项中所规定的当以灰分总量为100％时，其中的SiO2+Al2O3+CaO≥70％，优选≥75％，这样才能很好地达到本发明的目的。至此已对本发明第1方案中的A、B、C三项中所作的限定以及其优选技术特征(即本发明的第2-7方案)进行了详细的解释。
与现有本领域同类技术相比，本发明的有益效果是，工艺简单易行，成本低，不需要特殊设备，而且可以合理地利用那些由于硫含量或灰分含量超标而在通常情况下不允许作为锅炉燃煤使用的劣质煤，这在工业上有很大意义。
下面举出实施例来进一步解释本发明，但本发明不受这些实施例的限定。
应予说明，在进行实验时，在实施例1-3中采用作为矿山廉价产品的石英、石灰石或灰瓷土代替在实际生产中的掺配煤，这样可以用更低的成本和更短的时间进行更多的试验，而在实际生产中，只要按照同样的添加成分(由于S对煤灰熔点基本上没有影响，所以在实验时只考虑SiO2、Al2O3、CaO三种成分)加入掺配煤即可达到同样的目的。后来大量的事实证明，这样的配煤方法是可行的，完全能够在保持S≤1％的条件下使成品混合煤的灰分软化点达到1250℃以上。
实施例1本实施例混配煤的目的是通过将煤灰中的SiO2含量提高至相当于SiO2+Al2O3+CaO总量的65％以上来使煤灰软化点达到1250(±50)℃以上。混配方式是用装船皮带输送机一边将煤装船，一边将作为掺配剂的石英粉加到皮带输送机的送煤皮带上，当皮带同时将煤和掺配剂连续不断地倾泻入船仓中时二者已基本上混合均匀。
本实施例共有两个实验，每个实验混配了约3万吨煤。混合前主体煤的灰分总量和煤灰中各成分含量(以煤灰总量为100％)以及煤灰软化点均列于表1中。另外，表1中还列出了掺配剂石英的煅烧残渣总量(以石英作为100％)和残渣中各成分的含量(以石英的煅烧残渣作为100％)。另外，表1中还列出了未经混配的主体煤煤灰的软化点和在掺配相当于混成煤的2％和3％石英后，混成煤的煤灰中各成分的含量以及混成煤的煤灰软化点。
另外，关于在前文本发明第1方案中的C项特征第(2)个任选条件中提到的以SiO2+Al2O3+CaO总重量为100％时，其中的SiO2≥65％这一特征与表1中列出的灰中有关成分含量的关系，可按下述归一化方法将灰中各成分含量的数据代入下式x＝SiO2/(SiO2+Al2O3+CaO)这样求出的x值即为所需的数值。结合表1的数据，该主体煤在混配之前，SiO2在SiO2+Al2O3+CaO总重中所占的比例为51.7％，不符合SiO2≥65％的条件，其煤灰软化点1175℃也不符合要求。按照上法同样地计算，在分别掺配2％和3％石英之后，其煤灰中的SiO2在SiO2+Al2O3+CaO总重中所占的比例分别变成73.6％和77.9％，符合SiO2≥65％的条件，其煤灰软化点相应地分别提高到1210℃和1380℃，均达到了1250(±50℃)以上的要求。
实施例2本实施例混配煤的目的是通过将煤灰中的CaO含量提高至相当于SiO2+Al2O3+CaO总量的35％以上来使煤灰软化点达到1250(±50)℃以上。混配方式和主体煤品种均与实施例1相同，所不同的只是以石灰石(CaCO3)代替实施例1中的石英。
本实施例共有两个实验，每个实验混配了约3万吨煤。混合前主体煤的灰分总量和煤灰中各成分含量与实施例1相同，也列于表1中。同时列出石灰石的CaO的含量。两个实验分别加入1.79％和3.58％的CaCO3，折算成CaO时分别为1％和2％。关于本发明第1方案中的C项特征第(4)个任选条件中提到的以SiO2+Al2O3+CaO总重量为100％时，其中的CaO≥35％与表1中列出的灰中有关成分含量的关系，可按下述归一化方法将灰中各成分含量的数据代入下式y＝CaO/(SiO2+Al2O3+CaO)这样求出的y值即为所需的数值。结合表1的数据，该主体煤在混配之前，CaO在SiO2+Al2O3+CaO总重中所占的比例为26.3％，不符合CaO≥35的条件，其煤灰软化点1175℃也不符合要求。按照同样的计算方法，在分别掺配相当于混成煤的1％和2％CaO的碳酸钙之后，其煤灰中的CaO在SiO2+Al2O3+CaO总重中所占的比例分别变成47.7％和58.7％，其煤灰软化点相应地分别提高到1200℃和1360℃，均符合1250±(50℃)以上的要求。
实施例3本实施例混配煤的目的是通过将煤灰中的SiO2+Al2O3合量提高至相当于灰分总重的70％以上来使煤灰软化点达到1250(±50)℃以上。混配方式和主体煤品种均与实施例1相同，所不同的只是以灰瓷土代替实施例1中的石英。
本实施例共有3个实验，每个实验混配了约3万吨煤。混合前主体煤的灰分总量和煤灰中各成分含量与实施例1相同，也列于表1中。同时列出作为掺配剂的灰瓷土的煅烧残渣总量(以灰瓷土作为100％)和残渣中各成分的含量(以灰瓷土的煅烧残渣作为100％)。另外，表1中还列出了掺配相当于混成煤的3％、4％和5％灰瓷土后混成煤的煤灰中各成分的含量以及混成煤的煤灰软化点。关于本发明第1方案中的C项特征第(1)个任选条件中提到的以灰分总量为100％时，其中的SiO2+Al2O3≥70％的计算方法，只需把表1的灰中各成分含量一栏中的SiO2与Al2O3二者的含量简单地相加即可。从表1可以看出，当掺配相当于混成煤的3％、4％和5％的灰瓷土时，煤灰中的SiO2+Al2O3合量分别为71.04％、73.92％和77.14％，皆符合煤灰中的SiO2+Al2O3≥70％的条件，其煤灰软化点相应地分别为1300℃、1325℃和1340℃，均达到了1250(±50)℃以上的要求。
实施例4本实施例的目的是通过将低Al2O3含量与高Al2O3含量的两种煤混合，使混成煤中的Al2O3含量达到相当于SiO2+Al2O3+CaO总量的28％以上来使煤灰软化点达到1250(±50)℃以上。混配方式是将煤灰中Al2O3含量为10％的主体煤和煤灰中Al2O3含量为42％的掺配煤，按照主体煤∶掺配煤＝70∶30的重量比配合。配合时，这两种煤各自通过一个取料机定量地将煤送入一个大漏斗中，在漏斗的下方有一个皮带输送机将混合煤再送入船仓中，当该混合煤落到船仓中时就已成为基本上混合均匀的混成煤。从表1中可以看出，在混成煤煤灰中的Al2O3含量为28％，其软化点为1428℃，达到了1250℃以上的要求。
按照本发明，可以简单而且迅速地混配大量具有不同灰分含量的煤，使一些不能直接用于锅炉的煤甚至一般被认为属于劣质煤而不允许用于锅炉的煤都能在经过简单的混配后直接用于锅炉，因此具有很大的工业价值。
表1
注※由于其它成分对煤灰熔点的影响相对较小，故未列出。
--表示未分析。
权利要求
1.一种用于提高煤灰熔点的方法，其特征在于，将两种或两种以上具有不同硫和灰分含量的煤混合均匀，获得成品混合煤，在配合时各种煤的重量比应使得成品混合煤中的有关成分含量符合以下A、B、C三项规定的重量比关系A、当以成品混合煤的总重为100％时，其中的S≤1％，并且灰分的总量在5-15％的范围内；B、当以灰分总重为100％时，其中的SiO2+Al2O3+CaO≥70％；C、选自下述条件(1)至(4)中的任一个条件(1)以灰分总重为100％时，其中的SiO2+Al2O3≥70％；(2)以SiO2+Al2O3+CaO总重为100％时，其中的SiO2≥65％；(3)以SiO2+Al2O3+CaO总重为100％时，其中的Al2O3≥25％；(4)以SiO2+Al2O3+CaO总重为100％时，其中的CaO≥35％。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在A项中，当以成品混合煤的总重为100％时，其中的S≤0.8％。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在A项中，当以成品混合煤的总重为100％时，其中的S≤0.5％。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在A项中，当以成品混合煤的总重为100％时，其中的灰分总量在10-15％的范围内。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在B项中，当以灰分总重为100％时，其中的SiO2+Al2O3+CaO≥75％。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在C项的(1)中，当以灰分总总重为100％时，其中的SiO2+Al2O3≥75％。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在C项中，当以SiO2+Al2O3+CaO总重为100％时，其中的Al2O3≥25％。
全文摘要
提高煤灰熔点的方法,其特征是将两种具有不同灰分含量的煤混合,混合时使得:A.以混成煤总重为100%时,S≤1%,灰分为5—15%;B.以灰分总重为100%时,SiO
文档编号C10L10/00GK1245209SQ9911895
公开日2000年2月23日 申请日期1999年9月1日 优先权日1999年9月1日
发明者米自刚, 杨鸿升 申请人:北京神华昌运高技术配煤中心