華亭煤制備高質(zhì)量分數水煤漿的研究 華亭煤制備高質(zhì)量分數水煤漿的研究

華亭煤制備高質(zhì)量分數水煤漿的研究

  • 期刊名字:化學(xué)工程
  • 文件大?。?06kb
  • 論文作者:范立明,陳杰瑢?zhuān)S傳卿,杜曉瑋,胡柏星,何其慧,田曉莉
  • 作者單位:西安交通大學(xué),陜西省渭河煤化工集團,南京大學(xué)
  • 更新時(shí)間:2020-06-12
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論文簡(jiǎn)介

第35卷第6期化學(xué)工程Vol 35 No 62007年6月CHEMICAL ENGINEERING( CHINA)華亭煤制備高質(zhì)量分數水煤漿的研究范立明3,陳杰瑢!,黃傳卿2,杜曉瑋2,胡柏星‘,何其慧′,田曉莉(西安交通大學(xué)1.生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院;2.環(huán)境科學(xué)與工程系,陜西西安710049;3.陜西省渭河煤化工集陜西渭南7140004.南京大學(xué)表面和界面工程技術(shù)研究中心,江蘇南京210093)摘要針對華亭煤內水質(zhì)量分數高難以制備高質(zhì)量分數水煤漿通過(guò)篩選了NDF系列和WHK復配型2類(lèi)4種添加劑,考察了添加劑種類(lèi)添加量煤粉級配粒徑分布和磨機負荷對制漿質(zhì)量分數的影響,其目的是探索提高制漿質(zhì)量分數的有效途徑。結果表明添加劑對制漿質(zhì)量分數提高的順序為NDF-10>NDF0>NF01>WHK,控制添加劑比率為0.3%一0.4%,煤粉粗細比為15-1.6,磨機負荷為30vh時(shí),水煤漿質(zhì)量分數可高達7.5%,該研究表明,通過(guò)添加劑的改性和工藝條件的優(yōu)化,可在工業(yè)生產(chǎn)中獲得高質(zhì)量分數的水煤漿。關(guān)鍵詞:華亭煤;高質(zhì)量分數水煤漿;添加劑;煤粉級配;粒徑分布;磨機負荷中圖分類(lèi)號:TQ542.4文獻標識碼:A文章編號:10059954(2007)06005704Study on preparation of high mass fractioncoal-water slurry from Huating coalFAN Li-ming., CHEN Jie-rong, HUANG Chuan- qingDU Xiao-wei, HU Bai-xing, HE Qi-hui, tIAN Xiao-li(1. School of Life Science Technology: 2. Department of Environmental Science Engineeing, Xi' an JiaotongUniversity, Xi an 710049, Shaanxi Province, China; 3. Shaanxi Weihe Coal Chemical Corporation Group LtdWeinan 714000, Shaanxi Province, China; 4. Research Center of Surface Interface Chemical EngineeringTechnology Nanjing University, Nanjing 210093, Jiangsu Province, China)Abstract: Aiming at the problem for preparing high mass fraction coal-water slurry from Huating coal due to its highwater mass fraction, and based on the characteristics of Huating coal, the four types of additives in two categories ofNDF-series and WHK were selected so as to find out the influence of the additive characteristics, additive ratio coalpowder ratio, particle size distribution and mill load on the mass fraction of the slurry. The result shows that thesequence of the slurrying mass fraction with different additives is NDF-10> NDF-02 >NDF-01> WHK, the properdditive ratio is 0. 3%0 4%, the crude/ fine powder ratio is about 1. 5 to 1. 6 and the mill load is 30 th, and theslurry mass fraction can reach as high as 71. 5%. The experiment indicates that through the renovation of additive andoptimizing the operation conditions, the high mass fraction coal-water slurry can be got in the industrial productionKey words: Huating coal; high mass fraction coal-water slurry; additive; coal powder ratio; particle sizedistribution; mill load水煤漿質(zhì)量分數是水煤漿加壓氣化裝置運行的果46。關(guān)鍵控制參數之一,直接影響水煤氣生產(chǎn)過(guò)程的氧華亭煤以其灰熔點(diǎn)低、灰分質(zhì)量分數低的特點(diǎn)耗和煤耗,關(guān)系到生產(chǎn)的經(jīng)濟性。因此,設法獲得高而被陜西渭河煤化工集團(以下簡(jiǎn)稱(chēng)渭化)淮南化質(zhì)量分數水煤漿是水煤氣生產(chǎn)中的重要課題1工集團等國內多套水煤漿加壓氣化裝置普遍使用。水煤漿質(zhì)量分數與煤種和制漿條件等因素密切相但由HH中國煤化工%,所以難以制備關(guān),已有研究報道的均為各自特定工況下的制漿結出CNMHG耗媒耗均較高,從基金項目:陜西省自然科學(xué)基金項目(2005B11)作者簡(jiǎn)介:范立明(1962-),男,博士生,教授級高工,Emal: limingfan@263.,net;陳杰(1949),女,博士,教授,通訊聯(lián)系人,電話(huà):(029)82664818,E-mail:jochen@mailxjtu.edu.cn化學(xué)工程2007年第35卷第6期而嚴重制約裝置的經(jīng)濟運行,亟需探索提高水煤漿測定。按GB/T1856.42002水煤漿表觀(guān)粘度測定質(zhì)量分數的有效方法。為此,本研究在剖析華亭煤方法,采用NDJB型旋轉粘度計(3"轉子,轉速60的基本性質(zhì)的基礎上,篩選出與之配伍的添加劑,通r/min,1min后讀數)測定水煤漿粘度,測試溫度為過(guò)考察添加劑種類(lèi)添加量煤粉級配粒徑分布和23-25℃。按JB/T612-1994篩分法測定煤粉的磨機負荷對制漿質(zhì)量分數的影響探索制漿工藝的粒徑和粒徑分布優(yōu)化方案,為水煤漿加壓氣化裝置經(jīng)濟運行提供科1.3煤的組成分析學(xué)依據和技術(shù)指導。采用 ELEMENT200型元素分析儀對煤樣進(jìn)行體相元素分析;用X射線(xiàn)光電子能譜儀1實(shí)驗方法ESCALAB MK-Ⅱ型,VGCo.U.K.)測定煤樣的1.1煤粉及煤漿的制備方法表面元素,真空度優(yōu)于108Pa;按GBT21220011.1.1煤粉的制備法測定煤樣的內水分和全水分;按GB/T2122001取一定量的華亭煤(塊煤)在105℃下烘法測定煤樣的灰分;用1100+2000型電感耦合等破碎至粒徑小于3mm,再于105℃下烘16h,用球離子光譜儀(ICP, Jarrell Co.U.S.)分析溶出元素磨機磨制,所得煤粉經(jīng)篩分后,按表1水煤漿加壓氣組成?;に嚢蟮牧椒植贾频妹悍墼嚇?。14水煤漿成漿質(zhì)量分數實(shí)驗4.1添加劑對成漿質(zhì)量分數的影響實(shí)驗表1水煤漿煤粒徑分布要求依據華亭煤的基本性質(zhì)和組成測定結果,選用Table 1 Particle-size-distribution requirement of不同添加劑,以成漿質(zhì)量分數為評價(jià)指標,考察添加coal-water-mixture劑種類(lèi)、用量對水煤漿性能的影響。通過(guò)率粒徑/目(質(zhì)量分數)/%粒徑/目通過(guò)率1.4.2煤粉級配對成漿性能的影響實(shí)驗(質(zhì)量分數)/%煤粉級配以煤粉的粗細比(粒徑200目以上與98-10032-40粒徑200目以下的煤粉質(zhì)量之比)表征,測定煤粉95-9822-28不同粗細比對成漿質(zhì)量分數的影響及磨機運行負荷(棒磨機,525kW,磨煤量28-35.7υ/h)對煤粉粗1.1.2煤漿的制備細比和水煤漿質(zhì)量分數的影響。稱(chēng)取一定量的煤粉試樣,置于400mL燒杯中控制總制漿量為250g,攪拌速度1000m/min,攪拌2結果與討論時(shí)間5mino2.1華亭煤的基本性質(zhì)和組成1.2水煤漿性質(zhì)測定華亭煤的組成和溶出物組成分析結果分別如表按GB/T18856.22002水煤漿質(zhì)量分數測定方法2和表3所示。表2華事煤的組成分析結果Table 2 Composition analysis result of Huating coal水分質(zhì)量體相元素質(zhì)量分數/%表面元素組成灰分質(zhì)量分數/%0分數/%CC,0,4N,0S20內水分全水分70.01.01.0000.4280.01317.610.6①下標12p表示原子核外的電子層。表3電感耦合等離子光譜ICP測得華中國煤化工Table 3 Analysis result of solute compositiCNMHG溶出物Fe成/4.6869.0132.3230.5248.7130.324①每100g煤中所含溶出物的質(zhì)量范立明等華亭煤制備高質(zhì)量分數水煤漿的研究59依據對華亭煤的組成和基本結構的測定結1750果,剖析制漿過(guò)程中的添加劑與華亭煤配伍性能1550}◆NDF101350}NDF02篩選出4種供試添加劑,即南京大學(xué)表面和界面工程技術(shù)研究中心研制的NDF系列添加劑3種(NDF01、NDF02、NDF-10型)和渭化開(kāi)發(fā)的復配添加劑WHK2.2添加劑對水煤漿性能的影響22.1添加劑種類(lèi)對水煤漿質(zhì)量分數的影響固定添加劑用量(質(zhì)量分數)為0.3%,不同添水煤漿質(zhì)量分數/%圖1華事煤水煤漿粘度與質(zhì)量分數關(guān)系圖加劑的成漿性能見(jiàn)表4。由表4可知,無(wú)論何種添Fig 1 Diagram of viscosity vg mass fraction of加劑的情況,水煤漿質(zhì)量分數隨成漿粘度的增大而coal-water slurry from Huating漸增,當粘度大于1000mPa·s以上時(shí),質(zhì)量分數雖仍有提高,但流動(dòng)性卻降低,故控制成漿粘度在2.2.2添加劑質(zhì)量分數對水煤漿性能的影響1000mPa·s左右即可根據上述結果,添加劑質(zhì)量分數對水煤漿性能的影響實(shí)驗選用NDF10型,并以渭化現場(chǎng)使用的表4不同添加劑對華亭煤成漿性能的影響WHK添加劑為參比。在煤漿粘度為(1000±50)Table 4 Influence on the mass fraction of the slurrymPas的條件下,改變體系中添加劑質(zhì)量分數分別with respect to the different additive為0.15%,0.20%,0.25%,0.30%,0.40%,測定成添加劑煤樣流動(dòng)性①粘度/(mPas)質(zhì)量分數/%漿質(zhì)量分數,結果列于表5123AAA62.92表5添加劑質(zhì)量分數對煤漿成漿性能的影響Table 5 Effect of additive mass fraction on the64.02al-water slurry mass fraction138064.60NDF-02 138063.76添加劑煤樣流動(dòng)性添加劑質(zhì)量質(zhì)量分數分數/%65.37NDF-10 164.402A0.2064.7865.010.3065.1033063.6065.8535064.52WHK 161.2265.750.4061.4261.540.50WHK2341234561234557.58幸粘度為(1000±50)mPa·s58.55從表5中結果可以看出增大添加劑的質(zhì)量分數可以提高成漿質(zhì)量分數,對成漿質(zhì)量分數的提高A′61.70NDF-10型明顯優(yōu)于WHK添加劑,這表明NDF-10型1650添加劑與華亭煤配伍性良好。從煤漿制備的經(jīng)濟性無(wú)添加劑水煤漿質(zhì)量分數0%,添加劑質(zhì)量分數0.3%;①A:考慮,一般控制添加劑質(zhì)量分數在030%0.40%。流動(dòng)性好,A:流動(dòng)性較好B:流動(dòng)性一般B':流動(dòng)性不好。2.3煤粉級配對成漿性能的影響2.3.1煤粉的粗細比對水煤漿質(zhì)量分數的影響圖1是華亭煤水煤漿粘度與質(zhì)量分數關(guān)系圖煤粉的粗細比對水煤漿質(zhì)量分數的影響結果如由圖1可以看出,在同樣粘度條件下不同添加劑制得圖2所示中圖?田顯可回水煤漿質(zhì)量分數起初的煤漿質(zhì)量分數相差懸殊水煤漿質(zhì)量分數的提高順隨煤中國煤化工煤粉粗細比增大至序由高到低依次為NDF-10>NDF02>NDF01>1.5CNMHG極大值(715%),WHK。這表明添加劑的種類(lèi)對華亭煤的成漿質(zhì)量隨后煤粉粗細比再增大,成漿質(zhì)量分數反而下降,當分數有較大影響開(kāi)發(fā)和使用性能優(yōu)良的添加劑是煤粉粗細比增大至1.7以上時(shí),成漿質(zhì)量分數趨于制得高質(zhì)量分數水煤漿的有效途徑。穩定。因此,確定煤粉粗細比1.5-1.6為宜?;瘜W(xué)工程2007年第35卷第6期現場(chǎng)實(shí)測結果表明,在30h投煤量工況下實(shí)測的煤粉粒徑分布接近實(shí)驗室標配值。兼關(guān)3結論(1)配伍適當的添加劑是提高華亭煤制漿質(zhì)量分數的簡(jiǎn)便易行的方法。添加劑的種類(lèi)、用量是影響水煤漿質(zhì)量分數的主要因素。實(shí)驗條件下添加劑1,41.51.61.71.81.92.0煤粉粗細比對制漿質(zhì)量分數的提高順序依次為NDF-10>NDF圖2水煤漿質(zhì)量分數與煤粉粗細比關(guān)系圖02>NDF01>WHK。從經(jīng)濟性考慮控制適宜的添Fig 2 Relation of coal-water slurry mass fraction to加劑質(zhì)量分數為0.3%-0.4%。2)煤粉的級配對成漿質(zhì)量分數有顯著(zhù)影響。當煤粉粗細比在1.5-1.6時(shí),水煤漿質(zhì)量分數可高2.3.2磨機負荷對煤粉粗細比的影響達71.5%。在工況下控制磨機負荷為30U/h時(shí),可工況下試驗結果表明,控制磨機負荷30∽h,則獲得高質(zhì)量分數水媒漿,其適宜的煤粉粗細比為1可獲得理想的煤粉級配(粗細比1.5),相應制備出5-1.6水煤漿質(zhì)量分數最高可達71.5%。表6所示為磨機負荷30th時(shí)煤粉的粒徑及其分布參考文獻:[1]冉寧慶戴郁箐沈鍵,等.水煤漿分散劑的研究和應表630t/h負荷下磨機出口煤粉的粒徑分布用進(jìn)展[J]精細化工,1998,15(增刊):63-66.Table 6 Particle size distribution from coal mill[2]郝臨山,彭建喜.水煤漿制備與應用技術(shù)[M]北京:discharge at the load of 30 th煤炭工業(yè)出版社,2003.粒徑范圍/目煤粉的粒徑分布/%[3] Ryui Chi K, Yasushi M, Keizo 0, et al. 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