新型水煤漿制備工藝的探討與研究

2013年第8期煤炭工程生產(chǎn)技術(shù)doi:10.11799/ce201308024新型水媒漿制備工藝的探討與研究蔣斌斌(中國煤炭科工集團北京華宇工程有限公司,北京100120)摘要:水煤漿是一種新型燃料,隨著(zhù)其制備技術(shù)不斷進(jìn)步,制漿工藝也有了新的發(fā)展。文章從制漿用煤的選擇、添加劑的選擇、制漿工藝、制漿效果和制漿設備等方面介紹了我國傳統水煤漿制備技術(shù)的特點(diǎn)和弊端,并針對這些弊端,進(jìn)一步研究了一種新型的水煤漿制備技術(shù)。該工藝技術(shù)為今后水煤漿工程降低成本、增加效益以及技術(shù)創(chuàng )新提供了新的參考。關(guān)鍵詞:水煤漿;制備工藝;傳統工藝;新型工藝中圖分類(lèi)號:TQ536文獻標識碼:B文章編號:1671-0959(2013)080067031概述度,更重要的是它的粒度分布應能使大小顆粒相互充填減少顆粒間空隙,這種技術(shù)稱(chēng)“級配”。級配技術(shù)是水煤漿水煤漿作為一種新型代油燃料,具有良好的穩定性和制備技術(shù)的重要技術(shù)之流變性,應用時(shí)便于輸送、儲存、裝卸及直接霧化燃燒。目前,傳統水煤漿制備主流工藝主要有兩種方式,經(jīng)過(guò)二十多年的研究試驗、生產(chǎn)發(fā)展及現場(chǎng)應用,我國水種是干法磨礦制漿工藝,另一種是濕法磨礦制漿工藝。雖煤漿技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于化工、電力、建材、石油等眾多然我國水煤漿技術(shù)歷經(jīng)了幾十年的發(fā)展,但制備工藝依然行業(yè)。但長(cháng)期以來(lái),國內水煤漿的生產(chǎn)工藝缺乏多樣性,沒(méi)有創(chuàng )新性的改進(jìn),絕大多數水煤漿廠(chǎng)依然利用傳統制備主流工藝是利用棒磨機或球磨機對原煤進(jìn)行濕式棒磨或球工藝,缺乏多樣性。下面將對傳統制漿工藝和新型制漿工磨加工后,經(jīng)精細過(guò)濾和高強度剪切作用得到水煤漿。該藝做詳細介紹。工藝生產(chǎn)出來(lái)的水煤漿存在一些弊端,比如:較易沉淀板結、藥劑用量較大、長(cháng)距離管道輸送及長(cháng)期儲存較難實(shí)現,3傳統水煤漿制備工藝且設備的能耗較高2。因此,依據水煤漿的市場(chǎng)發(fā)展前景水煤漿制備工藝的選擇主要根據制漿用煤的煤質(zhì)特征、從長(cháng)遠考慮,改善或解決上述弊端,研發(fā)一種新型的水煤制漿設備性能、藥劑的特性和業(yè)主對水煤漿品質(zhì)的要求等。漿制漿設備和工藝技術(shù)是很有必要的?；诖?依據煤炭現階段工程設計中,制漿工藝多選用高濃度一段磨礦制漿的煤質(zhì)特性,研制開(kāi)發(fā)了一種新型的水煤漿制漿工藝技術(shù)。工藝,如圖1所示,其主要具有以下優(yōu)點(diǎn):制漿工藝流程2水煤漿制備技術(shù)簡(jiǎn)單,微細顆粒比重大,改善粒度組成,有利于磨礦過(guò)程中添加劑與煤顆粒新生表面的充分接觸,從而提高制漿效水煤漿制備技術(shù)主要包括制漿用煤的選擇、添加劑的果和成品漿質(zhì)量。這種制漿工藝主要應用于國內自主設計選擇、級配技術(shù)和工藝選擇這幾部分。每一部分對水煤漿建設的水煤漿制備廠(chǎng)(。的制備都起到至關(guān)重要的作用。但傳統的高濃度一段磨礦制漿工藝也具有一些弊端制漿用煤的選擇直接影響水煤漿產(chǎn)品的質(zhì)量與生產(chǎn)成1)原煤準備采用一級蘞碎工藝,破碎后粒度小于本,通常應具有較高的揮發(fā)分和灰熔點(diǎn),另外應根據用戶(hù)6mm,然后進(jìn)入磨機。此階段并沒(méi)有最大限度的貫徹“多的需求來(lái)確定煤炭的硫分、灰分、發(fā)熱量等各項指標3。破少磨”的原則,使得制漿能耗較高。水煤漿添加劑通常有穩定劑與分散劑。穩定劑能夠避2)制漿工藝的核心設備是磨機,該設備廣泛應用于水免水煤漿在運輸與儲存環(huán)節中間產(chǎn)生硬沉淀。分散劑作用煤漿生產(chǎn)領(lǐng)域,屬于成熟設備。但磨機價(jià)格昂貴,投資成是增強煤粉表面的親水性,可以使煤粒更好的被水潤濕和本高;其自身重量很大,加上研磨介質(zhì)(鋼球)重量,使得分散,降低粘度和改善流動(dòng)性。添加劑的質(zhì)量對水煤漿的基礎投資較大。磨機功率高,使得制漿成本大大增加。研穩定性、流動(dòng)性等成漿性能有直接影響。磨介質(zhì)昂貴,而且使用周期短,需要定時(shí)更換。磨機體積制備高濃度水煤漿時(shí),要求煤炭不但應磨至一定的細較大,占地面積多,也增加了成本。磨機的易損件較多,中國煤化工收稿日期:2013-02-21CNMHG作者簡(jiǎn)介:蔣斌斌(1984-),男,河南焦作人,碩士研究生,2011年畢業(yè)子國亞大字(北爾)初加工工程專(zhuān)業(yè),現主要從事選煤廠(chǎng)和水煤漿廠(chǎng)的設計和研究工作。67生產(chǎn)技術(shù)煤炭工程2013年第8期維修成本高。將原煤粒度最終破碎至3mm。高壓給漿泵和成漿反應器是鑒于傳統制漿工藝的弊端,研發(fā)新的制漿工藝技術(shù)來(lái)新型制漿工藝的核心設備。改進(jìn)后的制漿工藝有如下優(yōu)點(diǎn)克服弊端,從而實(shí)現“多破少磨”的原則,降低制漿成本,將傳統的原煤一級破碎改為兩級破碎,原煤經(jīng)過(guò)粗碎提高水煤漿質(zhì)量,乃當務(wù)之急。后,粒度小于6mm,之后再進(jìn)入細碎機進(jìn)行破碎,最終粒4新型水煤漿制備工藝度小于1mm。兩級破碎的目的正是為了最大限度的貫徹多破少磨”的原則,降低了制漿能耗。4.1新型制漿工藝流程用高壓給漿泵和成漿反應器代替制漿成本極高的磨機針對傳統的水煤漿制備工藝弊端,筆者提供了一種新不僅可以降低能耗和制漿成本,還能增加系統連續工作的型的制漿工藝如圖2所示。穩定性。例如:干基原煤處理量為25U/h的水煤漿廠(chǎng),細碎機的額定功率為9okW,高壓給漿泵和成漿反應器兩者的功水||分散劑率合計為315kW,而同處理量磨機的功率為1600kW,相比原煤}破碎高濃度磨礦之下新型制漿工藝節能效果顯著(zhù)。穩定劑攪拌與剪切4.3水煤漿精細化裝置的工作原理高壓細化技術(shù)的關(guān)鍵是由高壓給漿泵和成漿反應器等雜物濾漿設備組成的高壓細化裝置,作為成漿主設備替代傳統的水煤漿專(zhuān)用磨機。當一定濃度和粒度的原料漿,通過(guò)高壓泵施加的作用進(jìn)入水煤漿專(zhuān)用的成漿反應器,在成漿反應器圖1傳統水煤漿制備工藝空穴效應和其他機械效應的綜合作用下,物料顆粒瞬間發(fā)生破碎和形狀鈍化,從而達到漿體細化和流動(dòng)性改善的目水||分散劑的。采用該設備將充分體現制漿技術(shù)的創(chuàng )新性和先進(jìn)性,原煤粗碎顯著(zhù)降低制漿電耗,提高企業(yè)經(jīng)濟效益。該設備可根據用戶(hù)對產(chǎn)品的質(zhì)量要求串聯(lián)運行或并聯(lián)運行。成漿反應器4.4設備選型劑—攪拌與剪切依據水煤漿制備工藝的要求,主要制漿設備有:高壓雜物+濾漿給漿泵、成漿反應器、細碎機、粗碎機、膠體磨、攪拌桶、產(chǎn)品過(guò)濾器、泵、閥門(mén)等。設備選型應進(jìn)行多方面調研比選,高壓給漿泵和成漿反應器是水煤漿制備廠(chǎng)內的最大設備,圖2新型水煤漿制備工藝也是制漿工藝過(guò)程中的關(guān)鍵設備,其性能直接影響著(zhù)工藝過(guò)程的正?？刂坪驮O備的安全運轉,關(guān)系水煤漿的產(chǎn)品質(zhì)新型水煤漿制備工藝流程簡(jiǎn)單介紹如下:先對原煤進(jìn)量,應慎重選擇。在選擇細碎機時(shí),國內滿(mǎn)足需求的細碎行粗碎,選用普通破碎機即可,破碎后原煤粒度小于6mm;機很少,也可以用小型棒磨機和振動(dòng)磨機代替,最終可以利用細碎機將粒度小于6mm的原煤細碎,細碎后原煤粒度達到處理量大、用電量少,粒度下限為lmm的要求。小于3mm,細碎過(guò)程中添加水和分散劑,使其與原煤進(jìn)行預先混合,成為具有漿體性質(zhì)的混合物;將該混合物泵送5新型水煤漿制備工藝的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益入成漿反應器,利用內部的高壓細化裝置使其成漿,這時(shí)新型制漿工藝與傳統制漿工藝相比,具有相當可觀(guān)的的漿體已具有成品漿的流動(dòng)性;然后利用攪拌與剪切裝置經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。對于一座0,5Ma的水煤漿生產(chǎn)線(xiàn)對漿體進(jìn)行攪拌和剪切,攪拌的同時(shí)加入穩定劑來(lái)增加漿而言,如果釆用新型制漿工藝,經(jīng)初步核算,噸漿電耗大體的穩定性;利用過(guò)濾裝置對漿體過(guò)濾從而除去雜物,最約為266kW,h,電價(jià)按080元/kW·h計,噸漿費用為終得到具有良好流動(dòng)性和穩定性的可靠漿體。21.28元,年耗電量665萬(wàn)kW·h,年電費成本為53200經(jīng)存放試驗及燃燒驗證,新型水煤漿制備技術(shù)生產(chǎn)的萬(wàn)元;而如果使用傳統制漿工藝,噸漿電耗大約為42.0kW水煤漿能夠進(jìn)行長(cháng)距離輸送或長(cháng)時(shí)間倉儲,試驗證明存放h,電價(jià)按080元/kW·h計,噸漿費用為36元,年三個(gè)月內未產(chǎn)生硬性沉淀,且燃燒穩定,灰燼呈灰白色,耗電量1050萬(wàn)kW·h,年電費成本為840.00萬(wàn)元,相對無(wú)結焦現象,應用效果良好。于新型制漿工藝每年多308萬(wàn)元電費成本。因此,新型制4.2新型制漿工藝的技術(shù)特點(diǎn)漿工藝不僅中國煤化工效益,而且節約新型制漿工藝和傳統制漿工藝的不同之處在于,用細大量電能CNMH,對于整個(gè)社會(huì )碎機、高壓紿漿泵和成漿反應器代替了磨機進(jìn)行制漿。圖2來(lái)說(shuō),意義重中的細碎過(guò)程,是利用最新研發(fā)的超細破碎機進(jìn)行作業(yè),(下轉第71頁(yè))682013年第8期煤炭工程生產(chǎn)技術(shù)水泵特性曲線(xiàn)n=1080r/mn4結語(yǔ)效率7/%在平硐開(kāi)拓煤礦中,礦井主排水系統設計水泵的選型是一件困難的事,采用變頻技術(shù)可以很好的解決這一難題80可以實(shí)現使水泵長(cháng)期運行在高效區,起到節能降耗的作用7060氣蝕余量同時(shí)還可以提高吸程,減小泵產(chǎn)生汽蝕的危險,延長(cháng)水泵NPSH舊管特性曲線(xiàn)的使用壽命。有的礦井設計中需要利用采區水泵將涌水排40至主排水泵房水倉,當采區泵房和主排水泵房之間高差不30是很大的情況下,同樣可考慮采用變頻排水。NPSH參考文獻100[1]吳自強.水泵變頻運行的圖解分析方法[J].爭鳴園地128192256320流量Q(m3h)[2]郭鳳文,變頻調速裝置在給排水工程應用中的設計選型探圖4后期變頻水泵運行曲線(xiàn)討[門(mén)].南京市政,2002,(1):49~52[3]張書(shū)征.礦井主排水泵工況設計與排水系統效率研究水泵加變頻器的情況下,新舊管的年電耗分別為21.74x門(mén).煤礦機械,2010,(51kWh和28.51x10kWh。每度電按06元計算,新舊管[4]溫建軍.變頻器在礦井排水設備中的應用研究[N.科技的年運行費用分別為1304萬(wàn)元和17.11萬(wàn)元。新舊管每創(chuàng )新導報,2008,(8):92-93年節省運行費用為1658萬(wàn)元和13.48萬(wàn)元。變頻器按每(5]廖毅,段方華,李川東,等.變頻電潛泵在排水采氣工臺15萬(wàn)計算,3臺變頻器約45萬(wàn),不到3年就可以收回投藝中的應用[J].鉆采工藝,2003,(B6):93-9資,經(jīng)濟效益明顯。[6]郡飛燕,孫亞軍,凌成鵬.夏橋礦井下蓄排水系統優(yōu)化設3.4變頻排水注意問(wèn)題計[冂].煤炭工程,2007,(12):21-23)在大多數主排水系統中,通常采用排水管內的水和[7]楊斌,劉東.水泵變頻節能分析[J.煤炭工程,消防灑水作為射流泵的動(dòng)力來(lái)源,互為備用。但平硐排水2003,(7)管內水壓較小,不能滿(mǎn)足射流泵動(dòng)力要求,設計采用消防8]金鑫.鹽井一礦排水設計方案選優(yōu)淺析[J].煤炭工程,2008,(10):22~23灑水和壓風(fēng)系統中的壓縮空氣作為動(dòng)力來(lái)源。2)水泵在變頻后軸功率降低,在設計中不能按照降變[9]黃黔陽(yáng),孫斌,龍強,等.變頻器在水泵上的應用[].現代機械,2006,(4)頻后的軸功率進(jìn)行電機選取,設計可根據電機在額定轉速10]何雪冰.風(fēng)機、水泵變頻調速及示范工程節能分析[以下運行時(shí)為恒轉矩負載這一特性,換算出應選用電機西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),199,(1)功率。(責任編輯張寶優(yōu))(上接第68頁(yè))6結論炭工程,2002,(3):38-41[4]張榮曾,何為軍.高濃度水煤漿燃料的制備技術(shù)[J].佛新型制漿工藝技術(shù)克服了傳統制漿工藝的許多弊端,山陶瓷,2012,40(6):125-128.更進(jìn)一步貫徹了“多破少磨”的原則,降低了制漿成本[5]賈傳凱,王燕芳,王秀月,等,水煤漿技術(shù)的應用與發(fā)展滿(mǎn)足客戶(hù)對水煤漿的品質(zhì)要求,為以后制備水煤漿提供了趨勢[J].煤炭加工與綜合利用,2011,(4):55-57新的工藝流程,使得水煤漿制備工藝更加多樣化,促進(jìn)了6]GB50360-2005,水煤漿工程設計規范[S]水煤漿工藝技術(shù)的深入發(fā)展,創(chuàng )造了巨大的經(jīng)濟效益和社[7]小野哲夫,張在浩.水煤漿干式制備法及其經(jīng)濟評價(jià)會(huì )效益。[J].世界煤炭技術(shù),199,(10):27-29[8]朱書(shū)全.我國水煤漿制備技術(shù)開(kāi)發(fā)[A].西部大開(kāi)發(fā)科教參考文獻先行與可持續發(fā)展一中國科協(xié)2000年學(xué)術(shù)年會(huì )文集[C]2000[1]郝臨山,彭建喜水煤漿制備與應用技術(shù)[M].北京:煤[9]朱書(shū)全.水煤漿成套技術(shù)[A].2005年中國鎂鹽生產(chǎn)節炭工業(yè)出版社,2003能降耗中國煤化工C].200[2]張鵬銘,孫國飛高壓射流式水煤漿的制備與應用[J.[10]劉曉煤炭科學(xué)技術(shù),2012,40(6):125-128島;山東真以 I CNMHG能研究[D]青[3]吳坤泰.高濃度水煤漿(CWM)制備技術(shù)的探討[J].煤(責任編輯趙巧芝)