本發(fā)明涉及一種爐窯，尤其是涉及高鈉煤加熱脫除爐，屬于F27D爐窯領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
高鈉煤是指煤中堿金屬化合物成分較高的一類特殊煤炭。我國高鈉煤預(yù)測儲量高大3900億噸，主要集中在新疆準(zhǔn)東煤田。準(zhǔn)東煤屬于低灰分、高熱值、低變質(zhì)程度的優(yōu)質(zhì)煤炭，作為發(fā)電或化工的原料具有低污染、低排放的特點，可有效節(jié)約燃燒轉(zhuǎn)化后廢物的處理費用，為燃煤電站和煤化工奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。然而，準(zhǔn)東高鈉煤用于電站燃煤時，對鍋爐的受熱面以及煙氣管道中的省煤器、空預(yù)器會造成嚴(yán)重的沾污以及堿性腐蝕，并且造成排渣困難。因此，燃燒準(zhǔn)東煤的電站鍋爐在設(shè)計時不得不面對高鈉煤強(qiáng)結(jié)焦與強(qiáng)沾污性這一難以克服的難題，電站鍋爐全部燃燒準(zhǔn)東煤時造成的鍋爐內(nèi)結(jié)焦嚴(yán)重影響鍋爐的長期運行，這些問題均與煤灰中堿金屬含量高密切相關(guān)。當(dāng)前，對于高鈉煤在鍋爐中的燃燒一種方法是通過摻燒其他煤種實現(xiàn)，我國發(fā)電企業(yè)在準(zhǔn)東地區(qū)建設(shè)的電廠，只能利用長途運輸后的其他煤種與大約20～30％的準(zhǔn)東煤摻混燃燒，處理量非常有限。長途運輸外地優(yōu)質(zhì)煤炭又增加了企業(yè)的發(fā)電成本。另外一種方法是通過往高鈉煤中摻混一定數(shù)量的硅或三氧化二鋁，調(diào)節(jié)煤的灰熔點，雖然能一定程度的改善鍋爐的沾污和結(jié)渣問題，但這也增加了鍋爐受熱面的磨損，減少鍋爐使用壽命。摻混進(jìn)不能燃燒的固體不僅降低了燃煤的發(fā)熱值，而且增加了電廠的運行成本。綜上，準(zhǔn)東高鈉煤面臨雖儲量豐富，但難以大規(guī)模應(yīng)用的尷尬。相比摻混燃燒高鈉煤，如果能在煤粉進(jìn)入鍋爐前實現(xiàn)鈉的脫除，無疑會對鍋爐結(jié)渣、堿性腐蝕等起到釜底抽薪的作用，這是當(dāng)前發(fā)電企業(yè)燃用準(zhǔn)東煤時所需亟待解決的問題。不可否認(rèn)，目前已有利用加熱脫除堿金屬的研究，但問題存在于：1)以弱酸等作為溶解液能加強(qiáng)非水溶性鈉的脫除率，但同時增加了溶液處理裝置的投資以及造成二次污染；2)加熱的熱量來源于燃煤電站中的高溫高壓蒸汽或高溫?zé)煔?，一則涉及到系統(tǒng)的大幅改造和深度集成，二則是對高溫高壓蒸汽高品位能的浪費，不符合節(jié)能的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對如上問題，本發(fā)明提供了一種運行安全、工藝簡單的利用天然氣作為外部能源的高鈉煤脫除凈化裝置，用于實現(xiàn)高鈉煤燃燒前鈉脫除，大幅降低煤中堿金屬的含量，從燃煤電站源頭解決鍋爐面臨的結(jié)焦和受熱面沾污、腐蝕等問題。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種高鈉煤加熱脫除爐，包括中心層、中間層和外層，所述中心層是燃燒加熱室，所述中間層是水煤漿室，所述外層是水冷壁，水煤漿室設(shè)置在中心燃燒加熱室的外周，所述水冷壁設(shè)置在水煤漿室的外周，所述燃燒室下部設(shè)置燃燒器，所述燃燒器連接外部燃料輸送管道，所述燃燒室上部設(shè)置煙氣排出口，水煤漿室上游連接制漿裝置，所述水煤漿室設(shè)置有補(bǔ)水口及蒸氣排空口，底部設(shè)置有水煤漿排出口；水冷壁層敷設(shè)在中間層水煤漿室外壁。作為優(yōu)選，水煤漿室內(nèi)布置有攪拌器。作為優(yōu)選，所述攪拌器從水煤漿室的外壁向水煤漿室內(nèi)延伸。作為優(yōu)選，攪拌器設(shè)置為多個，沿著高度方向，攪拌器的攪拌功率越來越小。作為優(yōu)選，沿著高度方向，攪拌器的攪拌功率越來越小的幅度不斷的增加。作為優(yōu)選，水冷壁入口管路設(shè)置有調(diào)節(jié)閥，可根據(jù)水煤漿室溫度調(diào)節(jié)水流量。作為優(yōu)選，還包括控制器以及溫度、壓力傳感器，所述控制器通過采集水煤漿室溫度和壓力數(shù)據(jù)，與調(diào)節(jié)閥進(jìn)行指令傳遞，如果測量的水煤漿室溫度上升到的一定溫度，則控制器自動增加調(diào)節(jié)閥的開度，增加和保持進(jìn)入水冷壁水的流量，如果測量的水煤漿室溫度下降到的一定溫度，則控制器自動降低調(diào)節(jié)閥的開度，減少和保持進(jìn)入水冷壁水的流量。作為優(yōu)選，在控制器中設(shè)置一個控制函數(shù)，控制器根據(jù)控制函數(shù)自動調(diào)整閥門的開度，所述控制函數(shù)K＝F(T),其中K是閥門開度，T是水煤漿室溫度，其中F(T)’>0,F”(T)>0,其中F(T)’、F”(T)是F(T)的一次導(dǎo)數(shù)和二次導(dǎo)數(shù)。作為優(yōu)選，控制函數(shù)如下：假設(shè)水煤漿室溫度為T，調(diào)節(jié)閥開度K的時候，表示滿足溫度條件，上述的調(diào)節(jié)閥開度K、水煤漿室溫度為T是基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲在控制器中，當(dāng)水煤漿室溫度為t的時候，調(diào)節(jié)閥開度k變化如下：k＝K*(t/T)a,其中a為參數(shù)，1.05<a<1.12；其中t,T是絕對溫度值，優(yōu)選的，a＝1.08；0.91<t/T<1.12。作為優(yōu)選，水煤漿室的加熱溫度為300～350℃，高溫下攪拌清洗5-30分鐘。作為優(yōu)選，水煤漿在高溫高壓狀態(tài)下攪拌清洗后，關(guān)閉燃燒器，可通過蒸汽釋放和補(bǔ)水實現(xiàn)水煤漿室溫度和壓力的劇烈變化，溫度降至60-100℃，壓力降至常壓后，重啟燃燒器對水煤漿升溫升壓。作為優(yōu)選，通過溫度、壓力的變化對高鈉煤粉實現(xiàn)反復(fù)多次的擠壓，促使高鈉煤空隙中的鈉加速遷移到水溶液中。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明余熱回收系統(tǒng)具有如下的優(yōu)點：1)高堿金屬含量的原煤經(jīng)制漿后，在一定的溫度和壓力下，破壞了原煤結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使得鈉發(fā)生了遷移和溶解，從而降低堿金屬含量。裝置結(jié)構(gòu)、工藝簡單。2)過程中利用了簡易、廉價的潔凈水作為溶解劑，通過攪拌、高溫高壓以及溫壓適當(dāng)波動的的作用加強(qiáng)堿金屬的溶解和提高堿金屬的脫除率，不需要增加其他諸如弱酸等洗滌溶液，避免二次污染。3)裝置與其他工藝易于實現(xiàn)燃料系統(tǒng)集成、汽水系統(tǒng)集成和煙氣系統(tǒng)集成，可廣泛應(yīng)用于燃煤電站以及煤化工工藝系統(tǒng)。4)裝置利用了易于獲得的的外部能源作為鈉脫除所需要的能量，如高鈉煤集中區(qū)域的新疆地區(qū)，天然氣資源豐富易于獲得；在高鈉煤應(yīng)用于煤化工時又可應(yīng)用化工過程中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w，如煤氣化氣等。5)裝置在應(yīng)用時，一則無需對燃煤電站或工藝系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模改造，二則燃料來源方便可靠，有利于降低投資成本。6)高鈉煤加熱脫除爐提出了一種新的智能控制方式和方法，提高了系統(tǒng)的智能化程度。7)通過攪拌裝置的功率分布設(shè)置，實現(xiàn)了高效快速的鈉脫除功能。附圖說明圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本發(fā)明典型的煤粉處理方式附圖標(biāo)記如下：1-燃燒加熱室；2-水煤漿室；3-水冷壁環(huán)管；4-水煤漿入口；5-蒸汽釋放口；6-補(bǔ)水口；7-煙氣排出口；8-攪拌裝置；9-燃燒器；10-水煤漿出口具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做詳細(xì)的說明。圖1公開了一種高鈉煤加熱脫除爐，如圖1所示，所述高鈉煤加熱脫除爐，包括中心層、中間層和外層，所述中心層是燃燒加熱室1，所述中間層是水煤漿室2，所述外層是水冷壁3，水煤漿室2設(shè)置在燃燒加熱室1的外周，所述水冷壁3設(shè)置在水煤漿室2的外周，所述燃燒室1下部設(shè)置燃燒器9，所述燃燒器1連接外部燃料輸送管道，所述燃燒室1上部設(shè)置煙氣排出口7，水煤漿室2上游連接制漿裝置4，所述水煤漿室2設(shè)置有補(bǔ)水口6及蒸氣排空口5，底部設(shè)置有水煤漿排出口10；水冷壁層3敷設(shè)在水煤漿室2的外壁。本發(fā)明設(shè)計了一種新式的煤脫鈉裝置，通過燃燒室燃燒加熱水煤漿室2，從而提高水煤漿室2的溫度，使水煤漿在水煤漿室中脫鈉后通過排出口10排出。優(yōu)選的，燃燒加熱室1為一端裝有通常以天然氣為燃料的燃燒機(jī)，通過燃燒天然氣釋放熱量加熱水煤漿室2中的水煤漿。優(yōu)選地，燃燒加熱室1宜采用蓄熱體填充的多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)，一方面可以保證燃燒室溫度分布均勻，避免局部溫度過高，另一方面有利于在脫鈉后水煤漿排出時的間歇操作中將熱量盡可能的蓄留在裝置內(nèi)部，達(dá)到節(jié)能目的。優(yōu)選地，燃燒器不局限于采用天然氣作為燃料，本發(fā)明在應(yīng)用于煤化工系統(tǒng)時，可采用煤化工過程中產(chǎn)生的可燃?xì)怏w作為燃料，實現(xiàn)與煤化工系統(tǒng)的集成，如煤氣化氣。優(yōu)選地，燃燒室排煙仍具有一定的溫度，一方面可通過省煤器等換熱部件充分回收利用，另一方面也可作為水煤漿排出經(jīng)液固分離器分離后濕煤的干燥氣體加以應(yīng)用，實現(xiàn)外部補(bǔ)充能源(天然氣)的梯級利用。水煤漿室為圍繞燃燒加熱室的環(huán)形筒狀結(jié)構(gòu)，其上端連接水煤漿制備單元，下端設(shè)置為脫鈉后水煤漿排出口，連接固液分離器。水煤漿經(jīng)水煤漿入口進(jìn)入本裝置水煤漿室，水煤漿室吸收燃燒加熱室釋放的大量熱量，使得水煤漿溫度升高，水煤漿室設(shè)置有補(bǔ)水口，根據(jù)運行情況適當(dāng)補(bǔ)充水分，水分蒸發(fā)后，原煤漿室壓力上升，使水煤漿處于高溫高壓的易于鈉清洗和脫除的環(huán)境內(nèi)。通過調(diào)節(jié)蒸汽釋放和補(bǔ)水營造水煤漿室溫度壓力的波動，使得高鈉煤在水煤漿室中經(jīng)受溫度和壓力的變化，反復(fù)破壞原煤結(jié)構(gòu)的平衡，加速高鈉煤表面及毛細(xì)孔中鈉的遷移和溶解。水煤漿室外設(shè)置水冷壁，通過調(diào)節(jié)水流量控制水煤漿室內(nèi)的溫升速度和溫升高度，避免溫度上升過快過高。燃煤電站中，水冷壁的入口水來自冷凝器出口，經(jīng)吸熱升溫后的熱水或蒸汽與電站汽水系統(tǒng)集成，有效增加燃煤發(fā)電量。作為優(yōu)選，水煤漿室2內(nèi)布置有攪拌器3。通過設(shè)置攪拌器3，可以使得煤中的鈉盡快的溶入水中。作為優(yōu)選，所述攪拌器3從水煤漿室2的外壁向水煤漿室2內(nèi)延伸。作為優(yōu)選，攪拌器3設(shè)置為多個，沿著高度方向，攪拌器3的攪拌功率越來越小。作為優(yōu)選，補(bǔ)水口設(shè)置在水煤漿室的上部。環(huán)形水煤漿室對稱布置多個攪拌器，由外部電機(jī)驅(qū)動，通過攪拌加強(qiáng)水在煤顆粒間的循環(huán)，加速煤中鈉的溶解。通過研究發(fā)現(xiàn)，因下部煤粉的堆積，不利于鈉的遷移，因此通過設(shè)置攪拌功率的變化，將更多的功率分配在下部的攪拌器3中，與功率分配完全相同相比，能夠進(jìn)一步提高鈉的脫除。通過實驗發(fā)現(xiàn)，能夠提高12－15％左右的脫除效率。作為優(yōu)選，沿著高度方向，攪拌器3的攪拌功率越來越小的幅度不斷的增加。通過實驗發(fā)現(xiàn)，如此設(shè)置符合煤中鈉的脫除規(guī)律，即越往下部走脫除難度越大，通過如此設(shè)置能夠進(jìn)一步提高脫除效率。作為優(yōu)選，水冷壁2入口管路設(shè)置有調(diào)節(jié)閥，可根據(jù)水煤漿室溫度調(diào)節(jié)水流量。作為優(yōu)選，水煤漿室2內(nèi)設(shè)置溫度傳感器，用于測量水煤漿室內(nèi)水的溫度。本身壓力和溫度是同時變化的。設(shè)定了溫度的范圍，一般情況下，對應(yīng)的壓力也是確定的。因此本發(fā)明只需要控制一個參數(shù)的變化即可以控制溫度和壓力的變化。作為優(yōu)選，本發(fā)明選擇控制溫度的變化。作為優(yōu)選，所述的脫除爐還還包括控制器，所述控制器與調(diào)節(jié)閥進(jìn)行數(shù)據(jù)連接，作為優(yōu)選，控制器與水煤漿室2內(nèi)的溫度傳感器數(shù)據(jù)連接，如果測量的水煤漿室溫度上升到的一定溫度，則控制器自動增加調(diào)節(jié)閥的開度，增加進(jìn)入水冷壁的水的流量，如果測量的水煤漿室溫度下降到的一定溫度，則控制器自動降低調(diào)節(jié)閥的開度，減少進(jìn)入水冷壁的水的流量。通過上述的調(diào)節(jié)閥開度的控制，能夠保證水煤漿室的溫度在合理范圍內(nèi)，保證脫除的效果，避免溫度過低，脫除效果太差，溫度過高，浪費能源。作為優(yōu)選，在控制器中設(shè)置一個控制函數(shù)，控制器根據(jù)控制函數(shù)自動調(diào)整閥門的開度，所述控制函數(shù)K＝F(T),其中K是閥門開度，T是水煤漿室溫度，其中F(T)’>0,F”(T)>0,其中F(T)’、F”(T)是F(T)的一次導(dǎo)數(shù)和二次導(dǎo)數(shù)。上述的公式表明，隨著水煤漿室溫度的增加，調(diào)節(jié)閥開度越來越大，而且增長的幅度也越來越大。上述公式的關(guān)系是通過大量實驗得到的，因為隨著水煤漿室溫度的增加，水冷壁中需要的水流量越來越大，但是水冷壁中的水流量并不是與閥門開度的增加呈正比例增加，而是增加的幅度越來越大，只有這樣，才能更好的滿足水煤漿室內(nèi)溫度控制的需要。作為優(yōu)選，控制函數(shù)如下：假設(shè)水煤漿室溫度為T，調(diào)節(jié)閥開度K的時候，表示滿足溫度條件，上述的調(diào)節(jié)閥開度K、水煤漿室溫度為T是基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲在控制器中，當(dāng)水煤漿室溫度為t的時候，調(diào)節(jié)閥開度k變化如下：k＝K*(t/T)a,其中a為參數(shù)，1.05<a<1.12；其中t,T是絕對溫度值，優(yōu)選的，a＝1.08；0.91<t/T<1.12。通過上述的公式，可以實現(xiàn)根據(jù)水煤漿室的溫度智能控制水冷壁內(nèi)水的流量的功能，大大提高了系統(tǒng)的智能化。作為優(yōu)選，可以在控制器中輸入多組基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。當(dāng)出現(xiàn)兩組或者多組基準(zhǔn)數(shù)據(jù)情況下，可以提供用戶選擇的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的界面，優(yōu)選的，系統(tǒng)可以自動選擇(1－t/T)2的值最小的一個。作為優(yōu)選，水煤漿室的加熱溫度為300～350℃，高溫下攪拌清洗5-30分鐘。作為優(yōu)選，水煤漿室的加熱溫度為320～330℃，攪拌清洗15-20分鐘。如圖2所示，所述高鈉煤加熱脫除裝置主要應(yīng)用于燃煤電站和煤化工系統(tǒng)，尤其適用于新疆高鈉煤燃燒的前處理，裝置主要由中心燃燒加熱室、中間層水煤漿室以及外層水冷壁組成，中間層水煤漿室側(cè)壁面設(shè)置有攪拌裝置。具體實施中，煤粉制漿后經(jīng)上端水煤漿入口進(jìn)入水煤漿室，開啟中心燃燒加熱室燃燒器，天然氣或其他燃料燃燒釋放熱量，加熱中間水煤漿室，水煤漿升溫升壓過程中調(diào)節(jié)外層水冷壁水流量，平衡加熱水煤漿的熱量以及燃燒室排煙的出口溫度，整個過程能量平衡方程為：燃燒釋放的熱量Q＝加熱水煤漿的熱量Q1+水冷壁帶走的熱量Q2+排煙帶走的熱量Q3在水煤漿室升溫升壓過程中，同步開啟攪拌裝置，加速水對煤粉顆粒的沖刷，提高鈉的溶解脫除效率。根據(jù)脫鈉后分析，若鈉的脫除效果不能滿足要求，可根據(jù)水煤漿室的材料以及耐壓設(shè)計提高水煤漿室的溫度。通常，對于鈉含量在3.5～12％的準(zhǔn)東煤(以灰計)，靜止和攪拌時間半小時可控制脫鈉后的煤中鈉含量不超過2％。通過調(diào)節(jié)蒸汽釋放和補(bǔ)水營造水煤漿室溫度壓力的波動，使得高鈉煤在水煤漿室中經(jīng)受溫度和壓力的變化，反復(fù)破壞原煤結(jié)構(gòu)的平衡，加速高鈉煤表面及毛細(xì)孔中鈉的遷移和溶解。脫鈉后的水煤漿排出至液固分離器，其中含有大量堿金屬鈉的液體流向堿金屬溶液回收處理系統(tǒng)，仍然含有一定水分的煤粉進(jìn)入干燥器。其中，堿金屬溶液通過濃縮分離后，可作為化工原料生產(chǎn)化工產(chǎn)品，水分經(jīng)回收后進(jìn)入水煤漿制備系統(tǒng)。煤粉干燥裝置宜采用燃燒室燃燒后的熱煙氣直接接觸干燥，以充分利用燃燒排煙的余熱，干燥后的濕煙氣通過噴淋回收煙氣中的水分循環(huán)利用，煙氣經(jīng)噴淋降溫后排出。本行業(yè)技術(shù)人員應(yīng)該清楚，若噴淋后的煙氣仍具有較高溫度，應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行余熱回收，實現(xiàn)能量的梯級利用，提高外部補(bǔ)充能源天然氣等燃料的利用效率。綜上所述，本發(fā)明應(yīng)用高溫鈉脫除技術(shù)原理，將燃燒加熱室、水煤漿室以及水冷壁集成為一體式高鈉煤加熱脫除裝置，利用新疆地區(qū)極易獲得天然氣作為外部能源，通過能量梯級利用充分回收天然氣燃燒釋放的熱量，實現(xiàn)煤粉高效的直接接觸干燥，一舉兩得；通過熱量的有效合理分配保證水煤漿室高溫高壓的條件；過程中不需增加其它溶劑，有效避免二次污染；裝置與燃煤電站的汽水系統(tǒng)集成簡單，避免了燃煤電站大規(guī)模的管路改造以及有效解耦脫鈉過程與燃煤電站的深度集成，降低投資成本。本專業(yè)的工程人員應(yīng)該清楚，燃燒過程可以通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)空燃比降低燃燒后煙氣中氧氣的含量以保證煤粉干燥過程的安全性；同時，結(jié)合熱量平衡原理，根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)水冷壁流量、補(bǔ)水等，既考慮經(jīng)濟(jì)性因素，又要滿足水煤漿室保溫保壓的需要，實現(xiàn)裝置的高性價比。雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。