一种高碱高氯煤洗选及煤泥水处理资源化系统及方法 |
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| 申请号 | CN202310646406.6 | 申请日 | 2023-06-01 | 公开(公告)号 | CN116574545A | 公开(公告)日 | 2023-08-11 |
| 申请人 | 西安热工研究院有限公司; | 发明人 | 王园园; 李俊菀; 胡振华; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种高 碱 高氯 煤 洗选及煤泥 水 处理 资源化系统及方法，属于煤洗选及煤泥水处理技术领域，包括煤洗选单元和煤泥水处理循环利用单元；所述煤洗选单元包括水洗模 块 、湿煤干燥模块、成品煤储存场；其中火电厂废热烟气进入与水洗模块入口，水洗模块湿煤出口与湿煤干燥模块入口相连，湿煤干燥模块出口与成品煤储存场入口相连；所述煤泥水处理循环利用单元包括依次连接的煤泥水预沉池、煤泥水调节池、电絮凝池、 沉淀池 、清水池。该系统能够提高高碱高氯煤中氯离子和碱 金属离子 的脱除效率，提高煤品质，利用废烟气减少电厂 碳 排放；通过煤泥水处理，实现 水循环 利用，节省水资源；整个系统无固体废弃物产生，保证了各个单元产生的产品实现资源化利用。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种高碱高氯煤洗选及煤泥水处理资源化系统，其特征在于：包括煤洗选单元和煤泥水处理循环利用单元； |
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| 说明书全文 | 一种高碱高氯煤洗选及煤泥水处理资源化系统及方法技术领域[0001] 本发明涉及煤洗选及煤泥水处理技术领域，具体涉及一种高碱高氯煤洗选及煤泥水处理资源化系统及方法。 背景技术[0002] 高碱高氯煤储量丰富，煤质优良，是一种具有较高开发价值的动力用煤，但其碱/碱土金属和氯的含量很高，极易导致燃煤锅炉的腐蚀结渣沾污，影响电厂的安全稳定运行。煤泥水作为选煤过程中最主要的污染水源，含有大量的煤泥和其他杂质，若不进行合理与适当的治理，将会带来不可忽视的环境污染。 [0003] 目前高碱高氯煤洗选广泛采用水洗技术，需水量大，碱金属和氯的脱除率较低；煤炭洗选生产过程中会使用大量的水，煤泥水是煤洗选过程中产生的废水，由于煤泥水是闭路循环，高碱高氯煤洗选废水中含有较高浓度的氯离子和碱金属离子，随着煤泥水循环次数的增多，煤泥水中的氯离子和碱金属离子会影响煤洗选工艺的脱除效率，目前煤泥水处理主要是考虑悬浮物和色度的处理。 发明内容[0005] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案： [0006] 一种高碱高氯煤洗选及煤泥水处理资源化系统，包括煤洗选单元和煤泥水处理循环利用单元； [0007] 所述煤洗选单元包括水洗模块、湿煤干燥模块、成品煤储存场；其中火电厂废热烟气进入与水洗模块入口，水洗模块湿煤出口与湿煤干燥模块入口相连，湿煤干燥模块出口与成品煤储存场入口相连； [0008] 所述煤泥水处理循环利用单元包括煤泥水预沉池、煤泥水调节池、电絮凝池、沉淀池、清水池；其中，煤洗选单元的水洗模块的煤泥水出口与煤泥水预沉池入口相连，煤泥水预沉池的排泥口与煤洗选单元的湿煤干燥模块入口相连，煤泥水预沉池出口与煤泥水调节池入口相连，煤泥水调节池出口与电絮凝池入口相连，电絮凝池出口与沉淀池入口相连，沉淀池的出水口与清水池入口相连，清水池的出口与煤洗选单元的水洗模块入口相连，沉淀池的排泥口与煤洗选单元的湿煤干燥模块入口相连。 [0009] 作为本发明的进一步改进，所述的湿煤干燥模块分为若干干燥设备，煤泥水预沉池产生的煤泥、沉淀池产生的煤泥、水洗模块产生的煤分别在湿煤干燥模块的不同干燥设备中进行干燥，再进入成品煤储存场中分批收集存放。 [0010] 作为本发明的进一步改进，还包括煤泥水旁路除盐单元； [0011] 所述煤泥水旁路除盐单元包括油水吸附池、晶种除钙反应器、陶瓷膜过滤模块、反渗透模块、正渗透模块、蒸发结晶反应器；其中，清水池出口与油水吸附池入口相连，油水吸附池的油排放口连接至储油罐，油水吸附池出水口与晶种除钙反应器入口相连，晶种除钙反应器的晶种排放口连接至脱硫剂打包车间入口，晶种除钙反应器出水口与陶瓷膜过滤模块入口相连，陶瓷膜过滤模块产水口与反渗透模块入口相连，反渗透模块浓水口与正渗透浓缩模块入口相连，正渗透浓缩模块浓水口与蒸发结晶反应器入口相连，蒸发结晶反应器排盐口连接至盐打包车间入口。 [0013] 氢氧化钠加药系统与晶种除钙反应器的氢氧化钠加药口相连，碳酸钠加药系统与晶种除钙反应器的碳酸钠加药口相连。 [0014] 作为本发明的进一步改进，陶瓷膜过滤模块浓水口与煤泥水处理循环利用单元的煤泥水调节池入口相连。 [0015] 作为本发明的进一步改进，反渗透模块产水口与煤泥水处理循环利用单元的清水池入口相连。 [0016] 作为本发明的进一步改进，正渗透浓缩模块产水口与煤泥水处理循环利用单元的清水池入口相连。 [0017] 作为本发明的进一步改进，蒸发结晶反应器冷凝水口与煤泥水处理循环利用单元的清水池入口相连。 [0018] 一种高碱高氯煤洗选及煤泥水处理资源化系统的处理方法，包括： [0019] 在煤洗选单元中，煤在水洗模块中进行洗选时，将火电厂废热烟气通入水洗模块中，利用火电厂废热烟气中的二氧化碳将高碱高氯煤中对水不溶态的碱/碱土金属进行脱除，利用火电厂废热烟气的温度对水进行加热，高碱高氯煤经洗选后产生的湿煤在湿煤干燥模块中进行干燥，干燥后的成品煤储存于成品煤储存场中； [0020] 在煤泥水处理循环利用单元中，煤泥水经过煤泥水预沉池后，将部分煤泥先预沉淀，产生的煤泥进入湿煤干燥模块中进行干燥；煤泥水预沉池的上清液进入煤泥水调节池中，在煤泥水调节池中对煤泥水预沉池的来水和陶瓷膜过滤模块的浓水进行水量和水质的调节，电絮凝池除杂，沉淀池将絮凝沉淀的煤泥和清水分离，沉淀池的清水进入清水池，清水池中的水用于煤洗选，沉淀池产生的沉淀煤泥进入湿煤干燥模块进行干燥。 [0021] 作为本发明的进一步改进，在煤泥水旁路除盐单元中，油水吸附池将水中的油进行吸附后，油回收用于锅炉燃烧的燃料；水在晶种除钙反应器将水进行软化，晶种除钙反应器反应得到火电厂脱硫剂；水流进入陶瓷膜过滤模块，氢氧化镁被陶瓷膜过滤至浓水侧，氢氧化镁进入煤泥水调节池中，在电絮凝的作用下，氢氧化镁絮凝沉淀得以去除；蒸发结晶反应器产生的结晶盐可作为融雪剂资源化利用。 [0022] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： [0023] 该系统能够提高高碱高氯煤中氯离子和碱金属离子的脱除效率，提高煤品质，利用废烟气减少电厂碳排放；通过煤泥水处理，实现水循环利用，节省水资源；整个系统无固体废弃物产生，保证了各个单元产生的产品实现资源化利用。尤其是将火电厂废热烟气用于高碱高氯煤洗选，提高碱金属和氯离子的脱除率，提升煤品质。利用反渗透产水、正渗透产水和蒸发结晶冷凝水均回用至煤洗选单元用于煤洗选，在不影响高碱高氯煤的脱除效率情况下达到水的重复利用，节省水资源，实现水资源的循环利用。附图说明 [0024] 在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。在附图中： [0025] 图1为本发明系统的结构示意图。 [0026] 其中1为火电厂废热烟气、2为水洗模块、3为湿煤干燥模块、4为成品煤储存场、5为煤泥水预沉池、6为煤泥水调节池、7为电絮凝池、8为沉淀池、9为清水池、10为油水吸附池、11为晶种除钙反应器、12为陶瓷膜过滤模块、13为反渗透模块、14为正渗透模块、15为蒸发结晶反应器、16为储油罐、17为脱硫剂打包车间、18为盐打包车间、19为氢氧化钠加药系统、 20为碳酸钠加药系统。 具体实施方式[0027] 为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。 [0028] 需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。 [0029] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。 [0030] 如图1所示，本发明第一方面提供一种高碱高氯煤洗选及煤泥水处理资源化系统，包括煤洗选单元和煤泥水处理循环利用单元； [0031] 煤洗选单元包括水洗模块2、湿煤干燥模块3、成品煤储存场4；其中火电厂废热烟气1进入与水洗模块2入口，水洗模块2湿煤出口与湿煤干燥模块3入口相连，湿煤干燥模块3出口与成品煤储存场4入口相连； [0032] 煤泥水处理循环利用单元包括煤泥水预沉池5、煤泥水调节池6、电絮凝池7、沉淀池8、清水池9；其中，煤洗选单元的水洗模块2的煤泥水出口与煤泥水预沉池5入口相连，煤泥水预沉池5的排泥口与煤洗选单元的湿煤干燥模块3入口相连，煤泥水预沉池5出口与煤泥水调节池6入口相连，煤泥水调节池6出口与电絮凝池7入口相连，电絮凝池7出口与沉淀池8入口相连，沉淀池8的出水口与清水池9入口相连，清水池9的出口与煤洗选单元的水洗模块2入口相连，沉淀池8的排泥口与煤洗选单元的湿煤干燥模块3入口相连。 [0033] 煤洗选单元连接煤泥水处理循环利用单元。本发明处理装置能够提高高碱高氯煤中氯离子和碱金属离子的脱除效率，提高煤品质，利用废烟气减少电厂碳排放；通过煤泥水处理，实现水循环利用，节省水资源。 [0034] 为了实现资源循环利用，煤泥水预沉池和沉淀池产生的煤泥进入湿煤干燥模块，可做为燃料使用。将不同热值的成品煤和煤泥分批存放，根据其热值用于不同场合，提高煤的利用率。整个系统无废水、废气、固体废物产生，同时可将电厂废烟气资源化利用，减少电厂碳排放。 [0035] 上述实施例中，可选的，湿煤干燥模块3分为若干干燥设备，煤泥水预沉池5产生的煤泥、沉淀池8产生的煤泥、水洗模块2产生的煤分别在湿煤干燥模块3的不同干燥设备中进行干燥，再进入成品煤储存场4中分批收集存放。 [0036] 作为优选实施例，本发明实施例还包括煤泥水旁路除盐单元；，煤泥水处理循环利用单元连接煤泥水旁路除盐单元。 [0037] 更具体的，煤泥水旁路除盐单元包括油水吸附池10、晶种除钙反应器11、陶瓷膜过滤模块12、反渗透模块13、正渗透模块14、蒸发结晶反应器15；其中，清水池9出口与油水吸附池10入口相连，油水吸附池10的油排放口连接至储油罐16，油水吸附池10出水口与晶种除钙反应器11入口相连，晶种除钙反应器11的晶种排放口连接至脱硫剂打包车间17入口，晶种除钙反应器11出水口与陶瓷膜过滤模块12入口相连，陶瓷膜过滤模块12产水口与反渗透模块13入口相连，反渗透模块13浓水口与正渗透浓缩模块14入口相连，正渗透浓缩模块14浓水口与蒸发结晶反应器15入口相连，蒸发结晶反应器15排盐口连接至盐打包车间18入口。 [0038] 其中，油水吸附池产生的油回收用于锅炉燃料；晶种除钙产生的碳酸钙去脱硫系统作为脱硫剂；蒸发结晶产生的结晶盐用于融雪剂；整个系统无固体废弃物产生，且保证了各个单元产生的产品实现资源化利用。 [0039] 作为可选实施例，煤泥水旁路除盐单元还包括：氢氧化钠加药系统19与碳酸钠加药系统20；氢氧化钠加药系统19与晶种除钙反应器11的氢氧化钠加药口相连，碳酸钠加药系统20与晶种除钙反应器11的碳酸钠加药口相连。 [0040] 为了更加重复的实现资源循环利用，整个系统无废水、废气和固体废弃物产生，各个单元产生的产品均实现资源化利用。例如，还可以实现：陶瓷膜过滤模块12浓水口与煤泥水处理循环利用单元的煤泥水调节池6入口相连。反渗透模块13产水口与煤泥水处理循环利用单元的清水池9入口相连。正渗透浓缩模块14产水口与煤泥水处理循环利用单元的清水池9入口相连。蒸发结晶反应器15冷凝水口与煤泥水处理循环利用单元的清水池9入口相连。 [0041] 下面结合附图对本发明系统做进一步详细描述： [0042] 本发明一种高碱高氯煤洗选及煤泥水处理资源化系统是由煤洗选单元，煤泥水处理循环利用单元，煤泥水旁路除盐单元。煤洗选单元连接煤泥水处理循环利用单元，煤泥水处理循环利用单元连接煤泥水旁路除盐单元。 [0043] 煤洗选单元包括火电厂废热烟气1、水洗模块2、湿煤干燥模块3、成品煤储存场4。 [0044] 火电厂废热烟气1与水洗模块2入口相连，水洗模块2湿煤出口与湿煤干燥模块3入口相连，湿煤干燥模块3出口与成品煤储存场4入口相连。 [0045] 煤泥水处理循环利用单元包括煤泥水预沉池5、煤泥水调节池6、电絮凝池7、沉淀池8、清水池9。 [0046] 煤洗选单元的水洗模块2的煤泥水出口与煤泥水预沉池5入口相连，煤泥水预沉池5的排泥口与煤洗选单元的湿煤干燥模块3入口相连，煤泥水预沉池5出口与煤泥水调节池6入口相连，煤泥水调节池6出口与电絮凝池7入口相连，电絮凝池7出口与沉淀池8入口相连，沉淀池8的出水口与清水池9入口相连，清水池9的出口与煤洗选单元的水洗模块2入口相连，沉淀池8的排泥口与煤洗选单元的湿煤干燥模块3入口相连。 [0047] 湿煤干燥模块3分为若干干燥设备，煤泥水预沉池5产生的煤泥、沉淀池8产生的煤泥、水洗模块2产生的煤分别在湿煤干燥模块3的不同干燥设备中进行干燥，再进入成品煤储存场4中分批收集存放，根据煤的热值运输至不同的需求场合。 [0048] 煤泥水旁路除盐单元包括油水吸附池10、晶种除钙反应器11、陶瓷膜过滤模块12、反渗透模块13、正渗透模块14、蒸发结晶反应器15、储油罐16、脱硫剂打包车间17、盐打包车间18、氢氧化钠加药系统19、碳酸钠加药系统20。 [0049] 煤泥水处理循环利用单元的清水池9出口与油水吸附池10入口相连，油水吸附池10的油排放口与储油罐16入口相连，油水吸附池10出水口与晶种除钙反应器11入口相连，晶种除钙反应器11的晶种排放口与脱硫剂打包车间17入口相连，氢氧化钠加药系统19与晶种除钙反应器11的氢氧化钠加药口相连，碳酸钠加药系统20与晶种除钙反应器11的碳酸钠加药口相连，晶种除钙反应器11出水口与陶瓷膜过滤模块12入口相连，陶瓷膜过滤模块12浓水口与煤泥水处理循环利用单元的煤泥水调节池6入口相连，陶瓷膜过滤模块12产水口与反渗透模块13入口相连，反渗透模块13产水口与煤泥水处理循环利用单元的清水池9入口相连，反渗透模块13浓水口与正渗透浓缩模块14入口相连，正渗透浓缩模块14产水口与煤泥水处理循环利用单元的清水池9入口相连，正渗透浓缩模块14浓水口与蒸发结晶反应器15入口相连，蒸发结晶反应器15冷凝水口与煤泥水处理循环利用单元的清水池9入口相连，蒸发结晶反应器15排盐口与盐打包车间18入口相连。 [0050] 本发明第二个方面是提供一种高碱高氯煤洗选及煤泥水处理资源化系统的处理方法，包括： [0051] 在煤洗选单元中，煤在水洗模块2中进行洗选时，将火电厂废热烟气通入水洗模块2中，利用火电厂废热烟气中的二氧化碳将高碱高氯煤中对水不溶态的碱/碱土金属进行脱除，利用火电厂废热烟气1的温度对水进行加热，高碱高氯煤经洗选后产生的湿煤在湿煤干燥模块3中进行干燥，干燥后的成品煤储存于成品煤储存场4中； [0052] 在煤泥水处理循环利用单元中，煤泥水经过煤泥水预沉池5后，将部分煤泥先预沉淀，产生的煤泥进入湿煤干燥模块3中进行干燥；煤泥水预沉池5的上清液进入煤泥水调节池6中，在煤泥水调节池6中对煤泥水预沉池5的来水和陶瓷膜过滤模块12的浓水进行水量和水质的调节，电絮凝池7除杂，沉淀池8将絮凝沉淀的煤泥和清水分离，沉淀池8的清水进入清水池9，清水池9中的水用于煤洗选，沉淀池8产生的沉淀煤泥进入湿煤干燥模块3进行干燥。 [0053] 本发明的处理工艺方法，在煤洗选单元和煤泥水处理循环利用单元工艺处理过程中，能够提高高碱高氯煤中氯离子和碱金属离子的脱除效率，提高煤品质，利用废烟气减少电厂碳排放；通过煤泥水处理，实现水循环利用，节省水资源；整个系统无废水、废气和固体废弃物产生，各个单元产生的产品均实现资源化利用。 [0054] 在煤泥水旁路除盐单元中，油水吸附池10将水中的油进行吸附后，油回收用于锅炉燃烧的燃料；水在晶种除钙反应器11将水进行软化，晶种除钙反应器11反应得到火电厂脱硫剂；水流进入陶瓷膜过滤模块12，氢氧化镁被陶瓷膜过滤至浓水侧，氢氧化镁进入煤泥水调节池6中，在电絮凝的作用下，氢氧化镁絮凝沉淀得以去除；蒸发结晶反应器15产生的结晶盐可作为融雪剂资源化利用。 [0055] 进一步，在煤泥水旁路除盐单元中，可以产生更多的资源化产品，实现各个单元产生的产品均实现资源化利用。 [0056] 下面结合附图对本发明方法做进一步详细描述： [0057] 在煤洗选单元中，煤在水洗模块2中进行洗选时，将火电厂废热烟气通入水洗模块2中，利用火电厂废热烟气中的二氧化碳可将高碱高氯煤中对水不溶态的碱/碱土金属进行脱除，利用火电厂废热烟气1的温度对水进行加热，水温升高可以提高氯的脱除率，高碱高氯煤经洗选后产生的湿煤在湿煤干燥模块3中进行干燥，干燥后的成品煤储存于成品煤储存场4中，高碱高氯煤利用热烟气水洗后将煤中的碱金属和氯离子进行脱除，提高了煤的品质。 [0058] 在煤泥水处理循环利用单元中，煤泥水经过煤泥水预沉池5后，将部分煤泥先预沉淀，产生的煤泥进入湿煤干燥模块3中进行干燥，与成品煤分类存放，根据煤泥的热值运输至适合的场合，煤泥水预沉池5的上清液进入煤泥水调节池6中，在煤泥水调节池6中对煤泥水预沉池5的来水和陶瓷膜过滤模块12的浓水进行水量和水质的调节，电絮凝池7通过电絮凝的作用，一方面去除水中的COD含量，另一方面将煤泥水中的颗粒物和陶瓷膜过滤模块12的浓水中的氢氧化镁悬浮物絮凝沉淀去除，沉淀池8的作用是将絮凝沉淀的煤泥和清水更好的分离，沉淀池8的清水进入清水池，清水池中的水用于煤洗选，达到煤泥水循环利用的作用，沉淀池8产生的沉淀煤泥进入湿煤干燥模块3进行干燥，与成品煤和煤泥水预沉池5衬产生的煤泥分类存放，根据煤泥热值，运输至合适的场合。 [0059] 在煤泥水旁路除盐单元中，油水吸附池10通过专用吸附油材料将水中的油进行吸附后，油回收用于锅炉燃烧的燃料，实现资源化利用；水在晶种除钙反应器11中分别加入氢氧化钠和碳酸钠，将水进行软化，水中的钙和镁与氢氧化钠和碳酸钠分别反应生成氢氧化镁沉淀和碳酸钙沉淀，晶种除钙反应器11中投加有晶种，碳酸钙附着于晶种上，可作为火电厂脱硫剂，实现资源化利用；氢氧化镁颗粒不能吸附于晶种上，随着水流进入陶瓷膜过滤模块12，氢氧化镁被陶瓷膜过滤至浓水侧，氢氧化镁进入煤泥水调节池6中，在电絮凝的作用下，氢氧化镁絮凝沉淀得以去除；反渗透模块13的产水、正渗透浓缩模块14的产水和蒸发结晶反应器15的冷凝水均回用于清水池9中，用于水洗模块2中进行煤的洗选，保证不影响高碱高氯煤的脱除效率情况下达到水的重复利用，节省水资源；蒸发结晶反应器15产生的结晶盐可作为融雪剂资源化利用。 [0060] 以上内容是对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定保护范围。 |
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