一种泥制备和输送方法

申请号 CN200810121865.8 申请日 2008-11-03 公开(公告)号 CN101392178A 公开(公告)日 2009-03-25
申请人 范家峰; 邵兵; 杨家林; 发明人 范家峰; 邵兵; 杨家林;
摘要 本 发明 涉及一种 煤 泥制备和输送方法。目前主要采用高压 活塞 泵 进行泵送,对设备的承压要求比较高,运行与维护 费用 很高。本发明方法是将从洗煤厂出来的煤泥进行 破碎 和除杂质后进行搅拌,搅拌过程中加入造纸黑液和石灰石颗粒形成煤泥浆,然后加入工业 水 继续搅拌。煤泥浆输送至 锅炉 内采用多台低压泵通过管路输送至锅炉中部的多个进料口,每个进料口的煤泥流量为5~7吨/小时。本发明方法对煤泥进行了预处理,使得煤泥 含水量 达到适合泵送要求;给料采用多点中部给料,可实现低压低能耗煤泥输送,有利于煤泥炉内稳定燃烧。
权利要求

1、一种泥制备和输送方法,首先制备煤泥浆,然后将制备好的煤 泥浆输送至流化床锅炉内,其特征在于:
制备煤泥的具体方法是:将从洗煤厂出来的煤泥进行破碎和除杂质 后进行搅拌,搅拌过程中加入量为80~90%造纸黑液和粒径为1~2 毫米石灰石颗粒形成煤泥浆,加入的造纸黑液与煤泥的重量比为1:10~ 20,加入的石灰石颗粒与煤泥的重量比为1:8~40;然后加入工业水继续 搅拌,加入的工业水与煤泥浆的质量比为3~8:100;
将制备好的煤泥浆输送至流化床锅炉内的方法采用多路输送的方法, 具体是:采用多台低压在1~4MP压下将煤泥浆通过管路输送至锅炉 中部的n个进料口,3≤n≤8;所述的n个进料口沿锅炉的圆周均匀分 布,距离锅炉内流化床的床料8~12米,每个进料口的煤泥流量为5~7 吨/小时。

说明书全文

技术领域

发明属于燃料技术领域,涉及一种综合考虑节能、环保、降低成本 情况下的管道泥制备与输送方法。

背景技术

我国煤泥年产量已超过3000万吨,其作为固体废弃物地排放或堆放, 对煤矿及其周边环境会产生严重的影响,而将其作为燃料进行发电,可以 变废为宝,实现很好的经济与环境效益,因此一些矿区在洗煤厂附近建立 了煤泥电厂,采用循环流化床技术将煤泥作为燃料,将燃烧产生的热能用 于发电。采用煤泥发电一个主要问题就是煤泥的输送问题,由于煤泥含 量较高、流变特性较差,其输送不方便。传统的煤泥输送方式主要为通过 大卡车进行运送或者通过露天大型皮带机进行远距离输送。其特点是系统 设备投资高、运行与维护困难,大大影响了煤泥发电技术的应用。新一代 的煤泥输送系统采用管道送方式进行输送,输送距离在200~400米以 上,基本解决了煤泥远距离输送问题,但是没有考虑到煤泥脱硫以及锅炉 高效燃烧问题。目前煤泥制备与输送系统仍存在较多问题。例如煤泥的制 备与输送和煤泥流化床炉内燃烧是一体的,除了要考虑煤泥的制备以及输 送外,还应该考虑煤泥热量的利用效率以及清洁燃烧。煤泥的制备要有利 于流化床锅炉的脱硫以及高效燃烧,有利于固体/液体废弃物的利用。同 时,考虑到煤泥的高效燃烧以及煤泥输送过程的能耗降低,煤泥输送系统 需要考虑在实现远距离输送过程的节能以及运行维护成本降低。目前的管 道输送系统主要采用高压活塞泵进行泵送,虽然可以实现较远距离输送, 但是输送系统需要10~30MP的压,装机功率较高,所以对设备的承压 要求也比较高,所以系统运行与维护费用很高。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足,提供一种煤泥制备和输送方 法,能够在较低的压力下进行输送,同时保证了煤泥脱硫以及锅炉高效燃 烧,又为造纸黑液的资源化处理提供了一种可行有效的方法。
本发明方法首先制备煤泥浆,然后将制备好的煤泥浆输送至流化床锅 炉内。
制备煤泥的具体方法是:将从洗煤厂出来的煤泥进行破碎和除杂质后 进行搅拌,搅拌过程中加入含水量为80~90%造纸黑液和粒径为1~2毫米 石灰石颗粒形成煤泥浆,加入的造纸黑液与煤泥的重量比为1:10~20, 加入的石灰石颗粒与煤泥的重量比为1:8~40;然后加入工业水继续搅拌, 加入的工业水与煤泥浆的质量比为3~8:100。
煤泥浆输送至锅炉内的方法采用多路输送,具体是采用多台低压泵在 1~4MP压力下将煤泥浆通过管路输送至锅炉中部的n(3≤n≤8)个进料口; 所述的n个进料口沿锅炉的圆周均匀分布,距离锅炉内流化床的床料8~12 米,每个进料口的煤泥流量为5~7吨/小时。
本发明综合考虑系统的环保节能等情况,对煤泥进行了诸多预处理, 在煤泥浆制备过程中通过严格控制造纸黑液流量、石灰石加入量以及工业 水,使得煤泥含水量达到适合泵送要求,Ca/S比控制在2/1左右。输送 系统采用小流量多泵进行输送,给料采用多点中部给料,可实现低压低能 耗煤泥输送,有利于煤泥炉内稳定燃烧。另外,采用小流量多泵进行煤泥 输送还有以下好处:1)由于泵送压力大大降低,系统设备磨损大大减轻, 可提高设备的使用寿命,降低运行与维护成本。2)流量调节灵活,根据 锅炉负荷以及燃烧情况变化,煤泥流量调节方便,有利于实现燃烧优化。 3)特殊情况处理方便。一旦有一台泵送管道出问题,不会造成流化床锅 炉停炉,且维修方便。
煤泥中加入造纸黑液的依据主要在于:1)造纸黑液具有一定的热值, 造纸厂出来的废液一般含水量在80~90%左右,废液中具有一定的纤维素 等可燃物质以及一定的性物质。热值一般在500大卡到800大卡之间,废 液虽然可以通过再次浓缩,提高热值,但需要较高二次处理费用。通过加 入到煤泥中,这部分热值不仅可以利用,而且可以变废为宝;如果采用其 他方式处理,不仅处理成本很高,而且资源化不彻底。2)造纸黑液加入 到煤泥中,可以增加煤泥中的水分含量,改善煤泥的流动特性。因此可以 替代部分工业水。3)造纸黑液中含有一定的碱性成分,含有盐、钠盐 等,加入到煤泥中后。在煤泥燃烧过程中具有一定的脱硫作用。实验研究 表明,在硫化床中加入含水量比较低的造纸废液,脱硫效果比较明显。
煤泥中加入石灰石主要依据在于:1)石灰石中含有酸钙,在高温 下石灰石分解为化钙,氧化钙与煤泥中的硫分反应生成硫酸钙,可以起 到固硫脱硫作用。2)流化床炉内温度以及床料温度一般在850度到950度 之间,在此温度范围内,石灰石具有较高的脱硫效高。石灰石颗粒太小, 燃烧过程中容易扬析,且增加烟气灰尘;石灰石颗粒太大,燃烧过程氧化 钙与硫分的接触不够充分,部分氧化钙无法与硫反应而达到脱硫固硫的目 的;同样,Ca/S比太高,石灰石加入量太大,锅炉的燃烧效率受影响,Ca/S 比太低,又无法达到很好的脱硫目的,采用粒径为1~2mm的石灰石在钙/ 硫比为2时具有最佳的脱硫效果。实践中根据煤泥的含硫量以及石灰石的 纯度,加入的石灰石颗粒与煤泥的重量比为1:8~40。
加入的工业水与煤泥浆的质量比为3~8:100,使最后形成的煤泥浆中 水的质量含量在29~32%之间。
本发明已在多台煤泥流化床锅炉中得到成功应用,其环保节能与经济 效果非常明显。本发明将煤泥制备、输送与流化床内燃烧作为一个整体考 虑,在煤泥混合配置以及输送泵选择方面考虑了锅炉燃烧与脱硫因素,加 入造纸废液不仅可以方便废液的处理,而且还可以利用其中的热量以及碱 性成分脱硫。本发明通过特殊的煤泥搅拌、除杂等预处理系统,以及采用 小流量泵进行锅炉中部多点给料,实现了煤泥制备与输送过程的经济运 行、环保与燃烧优化。

具体实施方式

实施例1:
采用某煤泥,添加工业水、造纸废液,进行搅拌,然后加入脱硫剂为 1~2mm的石灰石颗粒,然后将制备好的煤泥浆输送到320远的流化床内锅 炉内,煤泥输送量为20吨/小时。其中造纸黑液水分含量为85%,其低位 发热量大约为2350kj/kg,约为550大卡。石灰石纯度为87.5%。煤泥、造 纸黑液元素分析如下
表1.煤泥应用基成分分析
  Car% Har% Oar% Nar% St,ar% Aar% Mar% 47.80 2.72 6.67 0.97 0.37 16.90 24.57
表2 造纸黑液的应用基成分分析
  Car% Har% Oar% Nar% St,ar% K,ar% Aar% Mar% 4.98 0.74 5.59 0.99 0.05 0.30 2.45 85
根据以上情况,煤泥浆的制备方法为:
造纸黑液与煤泥按照6:100的比例加入,加入后煤泥中的水分含量为 29.67%,硫的含量为0.35%。为了使得煤泥中Ca/S比控制在2左右,加 入的石灰石与此时煤泥的比例为80/0.4/0.875:32/0.35%=2.5:100。此 时,煤泥中水分含量为28.95%。为了使得煤泥具有比较理想的流动性能, 并且对煤泥的低位发热量影响较小,加入工业水,工业水与此时煤泥的比 例为3:100;加入工业水后,煤泥的水分含量为31.02%,煤泥中Ca/S 比例不变。
煤泥输送方案如下:
考虑到煤泥输送距离和高度以及输送量不大的情况,可以采用三个小 流量低压泵进行输送,低压泵的出口额定压力在4Mpa左右即可以满足要 求,三台泵的输送流量分别为7吨/小时,7吨/小时与6吨/小时。在流 化床床料上方10米处设置三个独立的给料口,给料口沿锅炉水平方向均 匀分布。
实施例2:
采用某煤泥,添加工业水、造纸废液与脱硫剂,进行搅拌,制备好煤 泥浆,然后将制备好的煤泥浆输送到250远流化床内锅炉内,煤泥输送量 为40吨/小时。造纸黑液中水分含量为90%,其低位发热量约为 2000kj/kg,约为500大卡。石灰石纯度为93%。煤泥与造纸黑液的成分 分析见表3与表4所示。
表3 煤泥应用基成分分析
  Car% Har% Oar% Nar% St,ar% Aar% Mar% 46.70 2.64 6.62 0.85 0.89 16.18 26.12
表4 造纸黑液的收到基成分分析
  Car% Har% Oar% Nar% St,ar% K,ar% Aar% Mar% 3.32 0.49 3.7 0.62 0.19 0.28 1.4 90
根据以上情况,煤泥浆的制备方式如下:
造纸黑液与煤泥按照6:100的比例加入,加入后煤泥中的水分含量为 29.74%,硫的含量为0.85%。为了使得煤泥中Ca/S比为2,加入的石灰 石与此时煤泥的比例为80/0.4/0.93:32/0.85%=5.71:100。此时煤泥中水 分含量为:28.13%。为了使得煤泥具有比较理想的流动性能,并且对煤泥 的低位发热量影响较小,加入工业水,工业水与此时煤泥的比例为4:100; 加入工业水后,煤泥的水分含量为30.89%,煤泥中Ca/S比例不变。
煤泥输送方案如下:
考虑到煤泥输送距离和高度不大的情况,煤泥输送流量较大。根据低 压小流量泵的特点,可以采用四个小流量低压泵进行输送,低压泵的出 口额定压力在3Mpa左右即可以满足要求,四台泵的输送流量分别为10 吨/小时,10吨/小时,10吨/小时与10吨/小时。在流化床床料上方8 米处设置八个给料口,给料口前通过分流器使得每两个给料口对应一个 泵送管道,给料口沿锅炉水平方向均匀分布,每个给料口流量分别为5 吨/小时、5吨/小时、5吨/小时、5吨/小时。
实施例3:
采用某煤泥,将其加湿并加入脱硫剂进行搅拌,制备成具有较好流动 性能的煤泥浆,然后将制备好的煤泥浆输送到150远流化床内锅炉内,煤 泥输送量为30吨/小时。煤泥与造纸黑液成分如下表所示。造纸黑液中水 分含量为80%,其低位发热量约为2500kj/kg,约为600大卡。石灰石纯 度为89.5%。
表5 煤泥应用基成分分析
  Car% Har% Oar% Nar% St,ar% Aar% Mar% 47.09 2.66 6.68 0.86 0.90 16.32 25.50
表6 造纸黑液的收到基成分分析
  Car% Har% Oar% Nar% St,ar% K,ar% Aar% Mar% 6.64 0.99 7.40 1.24 0.37 0.56 2.80 80.00
根据以上情况,煤泥浆的制备如下:
造纸黑液与煤泥按照8:100的比例加入,加入后煤泥中的水分含量 为:31.02%,硫的含量为0.86%。为了使得煤泥中Ca/S比为2,加入的 石灰石与此时煤泥的比例为80/0.4/0.90:32/0.86%=6:100。此时,煤泥 中水分含量为29.26%。为了使得煤泥具有比较理想的流动性能,并且对 煤泥的低位发热量影响较小,加入工业水,工业水与此时煤泥的比例为 3:100;加入工业水后,煤泥的水分含量为31.32%,煤泥中Ca/S比仍然 保持2/1的比例不变。
煤泥输送方案如下:
考虑到煤泥输送距离和高度不大的情况,煤泥输送流量较大。根据低 压小流量泵的特点,可以采用三个小流量低压泵进行输送,低压泵的出口 额定压力在2Mpa即可以满足要求,四台泵的输送流量分别为10吨/小时, 10吨/小时,10吨/小时。在流化床床料上方9米左右处设置6个给料口, 给料口前通过分流器使得每两个给料口对应一个泵送管道,给料口沿锅炉 水平方向均匀分布,每个给料口的流量分别为5吨/小时。
实施例4:
采用某煤泥,将其加湿并加入脱硫剂进行搅拌,制备成具有较好流动 性能的煤泥浆,然后将制备好的煤泥浆输送到80米远流化床内锅炉内, 煤泥输送量为40吨/小时。煤泥与造纸黑液成分如下表所示。石灰石纯度 为83.4%。
表7 煤泥应用基成分分析
  Car% Har% Oar% Nar% St,ar% Aar% Mar% 49.30 2.78 6.99 0.86 0.97 17.14 21.96
表8 造纸黑液的收到基成分分析
  Car% Har% Oar% Nar% St,ar% K,ar% Aar% Mar% 6.82 1.01 7.58 1.38 0.08 0.16 2.97 80.00
根据以上情况,煤泥浆的制备如下:
造纸黑液与煤泥按照1:10的比例加入,加入后煤泥中的水分含量为 27.24%,硫的含量为0.89%。为了使得煤泥中Ca/S比为2,加入的石灰 石与此时煤泥的比例为80/0.4/0.90:32/0.89%=6.67:100=1:15。此时, 煤泥中水分含量为25.53%。为了使得煤泥具有比较理想的流动性能,并 且对煤泥的低位发热量影响较小,加入工业水,工业水与此时煤泥的比例 为6:100;加入工业水后,煤泥的水分含量为29.74%,煤泥中Ca/S比仍 然基本保持2/1的比例不变。
煤泥输送方案如下:
考虑到煤泥输送距离和高度不大的情况,煤泥输送流量较大。根据低 压小流量泵的特点,可以采用四个小流量低压泵进行输送,低压泵的出口 额定压力在1Mpa即可以满足要求,四台泵的输送流量分别为10吨/小时、 10吨/小时、10吨/小时、10吨/小时。在流化床床料上方8米处设置8 个给料口,给料口前通过分流器使得每两个给料口对应一个泵送管道,给 料口沿锅炉水平方向均匀分布,每个给料口的流量分别为5吨/小时。
实施例5:
采用某煤泥,将其加湿并加入脱硫剂进行搅拌,制备成具有较好流动 性能的煤泥浆,然后将制备好的煤泥浆输送到250米远流化床内锅炉内, 煤泥输送量为21吨/小时。煤泥与造纸黑液成分如下表所示。添加的粒径 为1~2毫米石灰石纯度为82%。
表7 煤泥应用基成分分析
  Car% Har% Oar% Nar% St,ar% Aar% Mar% 46.26 2.35 6.30 0.70 1.68 15.80 25.91
表8 造纸黑液的收到基成分分析
  Car% Har% Oar% Nar% St,ar% K,ar% Aar% Mar% 5.82 1.03 6.58 1.38 0.08 0.10 2.99 82.00
根据以上情况,煤泥浆的制备如下:
造纸黑液与煤泥按照1:20的比例加入,加入后煤泥中的水分含量为 28.58%,硫的含量为1.64%。为了使得煤泥中Ca/S比为2,加入的石灰 石与此时煤泥的比例为80/0.4/0.90:32/0.89%=12.5:100=1:8。此时, 煤泥中水分含量为25.41%。为了使得煤泥具有比较理想的流动性能,并 且对煤泥的低位发热量影响较小,加入工业水,工业水与此时煤泥的比例 为8:100;加入工业水后,煤泥的水分含量为30.94%,煤泥中Ca/S比仍 然基本保持2/1的比例不变。
煤泥输送方案如下:
考虑到煤泥输送距离和高度不大的情况,煤泥输送流量较大。根据低 压小流量泵的特点,可以采用三个小流量低压泵进行输送,低压泵的出口 额定压力在3Mpa即可以满足要求,三台泵的输送流量分别为7吨/小时、 7吨/小时、7吨/小时。在流化床床料上方12米左右处设置3个给料口, 给料口沿锅炉水平方向均匀分布,每个给料口的流量分别为7吨/小时,7 吨/小时,7吨/小时。
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