寧東煤水煤漿漿體性能實(shí)驗研究

第6期(總第157期)煤化工No 6(Total No. 157)2011年12月Coal Chemical IndustryDe.201寧東煤水煤漿漿體性能實(shí)驗研究井云環(huán)楊磊劉洪剛羅春桃(神華寧夏煤業(yè)集團煤炭化學(xué)工業(yè)分公司,寧夏銀川750411)摘要通過(guò)寧東煤的成漿性實(shí)驗,考察了添加劑種類(lèi)溫度、水煤漿濃度和放置時(shí)間對煤樣成漿性的影響。實(shí)驗結果表明:1、3煤樣適合制備水煤漿;HY系列添加劑對寧東煤的成漿性較好;隨著(zhù)溫度的升高,水煤漿黏度降低,穩定性降低;水煤漿黏度隨放置時(shí)間的延長(cháng)而增加;水煤漿濃度高,穩定性好;水煤漿適宜的輸送溫度為15℃~35℃。關(guān)鍵詞寧東煤水煤漿流動(dòng)性穩定性文章編號:10059598(2011)-06-001304中圖分類(lèi)號:TQ534文獻標識碼:A為充分利用寧夏的資源綜合優(yōu)勢,建立了寧東能煤礦煤的成漿性進(jìn)行了實(shí)驗研究,以考察寧東煤水煤源化工基地。該基地煤化工園區建設有多個(gè)煤化工項漿流變性及穩定性的影響因素。目,這些項目均采用寧東煤作原料煤,主要包括不黏結煤、長(cháng)焰煤、1/3焦煤、貧煤、瘦煤和無(wú)煙煤等。寧東Ⅰ賣(mài)驗煤內水質(zhì)量分數高難以制備高質(zhì)量分數的水煤漿。11煤的工業(yè)分析為深入了解寧東各煤礦煤質(zhì)的成漿性,為煤化工選用寧東煤田巳開(kāi)采煤礦的煤,各煤樣名稱(chēng)分別項目采用氣化技術(shù)提供一定依據,對寧東煤田已開(kāi)采以1·、2、3°4、5°、6、P表示,其工業(yè)分析見(jiàn)表1表1煤樣的工業(yè)分析礦區M%A/%M/%V-/%FC%發(fā)熱量/J·kg全硫%11.918.5863.4624.550.348.6420.2535.8851.140.7914.766.0519.600.2810.1428.186.4030.73681.3013.2020.196.5820.27617.1422.1316.569,9038.4151.3919.232.5412實(shí)驗儀器要求水煤漿中煤顆粒具有一定的粒度分布。先將煤小型破碎機、小型球磨機、篩分儀、攪拌器、黏度樣在空氣中晾干,然后用實(shí)驗室小型破碎機破碎到計、水分測定儀。3m以下,再在小型球磨機中磨礦,篩分成不同顆粒13水煤漿的制備區間的煤粉。試驗中,將篩分好的煤粉按照預定的雙為制備性質(zhì)優(yōu)良的高濃度水煤漿需要使水煤漿峰級配粒度分布,配制待測水煤漿中大小煤顆粒相互填充,達到較高的堆積密度,這就14實(shí)驗過(guò)程稱(chēng)取已篩分的不同粒度的煤粉共100g,添加劑收稿日期:2011-09-171g,加入定量水配制水煤漿,混合攪拌5min后,分別作者簡(jiǎn)介:井云環(huán)(1973—),女,1998年畢業(yè)于武漢化工測定0h和靜止放置24h后的黏度、濃度、流動(dòng)性、穩學(xué)院化工系,工程師,現主要從事煤氣化方面研究工作定性、析水率等14煤化工2011年第6期15水煤漿性能評價(jià)方法質(zhì)量分數為63.22%的水煤漿,漿體黏度、穩定性、流(1)水煤漿黏度:剪切速率為100s1時(shí)測定的平動(dòng)性好。44~7煤礦原煤成漿濃度低,且靜止放置24h均值;后均出現軟沉淀,這4個(gè)礦煤樣不適合用于工業(yè)化制(2)水煤漿濃度:快速水分測定儀測定,加熱溫度備水煤漿。105℃,加熱時(shí)間設定為自動(dòng),取平行樣平均值;22添加劑對寧東煤成漿性的影響(3)水煤漿流動(dòng)性:目測法,采用A、B、C、D表示李永昕等研究表明,添加劑分子的空間結構、水煤漿的流動(dòng)特性,其中A—稀流體,B一稠流體,C一親水能力和親油能力的相對大小以及磺化度與煤的稀糊狀,D一不流動(dòng);變質(zhì)程度、孔結構特征等性質(zhì)具有匹配性,所以不同(4)水煤漿穩定性:將水煤漿倒入量筒中,用保鮮的添加劑對同一煤樣的成漿性影響是不同的。膜密封,24h后觀(guān)察析水情況。之后用直徑4mm的圓采用寧東1煤樣,在添加劑質(zhì)量分數為0.3%的頭玻璃棒輕輕插入漿體中,若能直達底部,則表明無(wú)條件下,采用不同添加劑廠(chǎng)提供的7種添加劑(代號沉淀;若需輕輕撥動(dòng)能達底部,為軟沉淀;若用力也插分別為ND、HY(A)、mY(B)M、SJJY1、Y2)進(jìn)行成漿不進(jìn),為硬沉淀。性試驗,考察不同添加劑對寧東煤成漿性的影響情況(見(jiàn)表3)。2實(shí)驗結果和討論表3添加劑對成漿性的影響21原煤的成漿性添加劑黏度代號流動(dòng)性最大成漿尉遲唯等2認為,煤質(zhì)是制約水煤漿性質(zhì)的主要質(zhì)量分數/%848.3因素。受煤種、煤巖組分、煤的表面物理化學(xué)結構等多59.61HY(A)951.860.93種因素的影響,煤成漿性的難易程度差異很大。煤表A9.69面溶出的金屬離子種類(lèi)和濃度(含鐵礦物、黏土礦物926.059.74等)對煤成漿性的影響尤為顯著(zhù)。所以用不同煤質(zhì)783.858.79的煤配制的水煤漿,其流動(dòng)性和穩定特性有所不同873.7同一地區不同煤礦所生產(chǎn)煤的煤質(zhì)其成漿性也有較JY2721.2C57大的區別。通過(guò)將寧東地區1~7"煤礦原煤分別進(jìn)行單獨成通過(guò)實(shí)驗可知,不同添加劑對寧東煤的成漿性影漿性實(shí)驗,得知各礦煤樣成漿性能存在著(zhù)較大的差響不同。在所選的7種添加劑中,HY系列添加劑對1別,不同煤樣的成漿性能結果見(jiàn)表2。煤樣的綜合成漿性最好;其次為ND系列,再次為NL和SJ系列,最差的為JY系列,其所成漿濃度低,流動(dòng)表2原煤成漿性能數據性差。質(zhì)量分24h2.3濃度和放置時(shí)間對寧東煤水煤漿黏度、穩定性黏度區數/%黏度流動(dòng)性/(Pg·。流動(dòng)性煤漿結構的影響161.631180B1331B疏松工業(yè)氣化過(guò)程中一般均要求水煤漿的濃度較高,2:61.361185B1528B疏松同時(shí)為應對生產(chǎn)過(guò)程中出現的運行不正常而突然停363.229981302B硫松車(chē)的事件,制備的水煤漿需放置一段時(shí)間。因此要求457.381357B1499c軟沉淀水煤漿在放置一段時(shí)間后,還必須有較好的流變性和B1298c軟沉淀穩定性6"54.7513301672D軟沉淀為了解濃度及放置時(shí)間對煤漿流變性、穩定性的755.231078B1396C軟沉淀影響,采用1煤種制備4個(gè)不同濃度的水煤漿,在室溫(20℃)下分別對其放置不同時(shí)間流變性和穩定性從表2可以看出,1·~3煤礦煤樣成漿綜合性能進(jìn)行測試,煤漿黏度、水煤漿濃度隨放置時(shí)間的變化較好,其中1、3制備的水煤漿漿體黏度、流動(dòng)性、穩見(jiàn)下頁(yè)圖1,水煤漿析水率、水煤漿濃度隨放置時(shí)間定性最好,水煤漿質(zhì)量分數高于60%,靜止放置24h的變化見(jiàn)下頁(yè)圖2。后漿體結構疏松,沒(méi)有出現沉淀。3"煤礦煤樣制備出從下頁(yè)圖1看出,隨著(zhù)煤漿濃度的增加,煤漿黏011年12月井云環(huán)等:寧東煤水煤漿漿體性能實(shí)驗研究151200東煤漿體黏度及穩定性的影響,采用1煤樣、在N1000添加劑的基礎上,配制水煤漿質(zhì)量分數分別為62%、64%的水煤漿,分別測定其在不同溫度下的黏度(見(jiàn)表4),同時(shí)考察質(zhì)量分數為64%的水煤漿在恒溫25℃和20045℃下析水率與放置時(shí)間的關(guān)系(見(jiàn)圖3)。表4水煤漿黏度與溫度的關(guān)系放置時(shí)間t/h溫度水煤漿黏度/mPa·s水煤漿質(zhì)量分數:/℃62%55.50%一—57.40%61.20%15圖1煤漿黏度隨放置時(shí)間的變化709754e1210條50505566052498524361224364872放置時(shí)間t/h水煤漿質(zhì)量分數:■57.40%◆—59.20%61.20%圖2水煤漿析水率隨放置時(shí)間的變化度增加;同一濃度的水煤漿,隨著(zhù)煤漿放置時(shí)間的增0203040506070加,煤漿的黏度逐漸增加。從圖2可看出,不同濃度的放置時(shí)間t/h寧東1煤的水煤漿在不同時(shí)間范圍內,其析水率不b64%,45℃64%,25℃同,在同一放置時(shí)間時(shí),漿體濃度越高,析水率越低圖3不同溫度下水煤漿析水率隨放置時(shí)間的變化漿體穩定性越好;漿體濃度越低,析水率越高,漿體穩定性越差;隨著(zhù)放置時(shí)間的增加,漿體的析水率增加。從表4可看出,寧東煤水煤漿的黏度隨溫度的升李永昕等認為,水煤漿濃度升高,漿體間的空高而降低,在同一溫度下,漿體濃度越高,其黏度越隙率下降,使顆粒間更加靠近,顆粒流動(dòng)不僅要克服大。從圖3可看出,在同一濃度條件下,隨著(zhù)放置時(shí)間流體與顆粒間產(chǎn)生的較大摩擦,而且要克服粒子間強的增加,煤漿的析水率增大;在同一放置時(shí)間,隨著(zhù)溫烈的相互作用,從而導致流體阻力的增加;同時(shí)由于度的升高,煤漿的析水率增加,穩定性降低。水煤漿中的固體含量增加時(shí),煤粉顆粒間的相互作用趙國華等圓認為,適當地升高溫度會(huì )增加添加劑力增強,空隙的減少降低了煤顆粒的沉降速度,提高的活性,更加有利于在煤表面吸附,添加劑的效能更了水煤漿的穩定性。因此,水煤漿濃度越高,煤漿的黏高,分散降黏性能強;另一方面,溫度的升高使煤粒在度越大,其穩定性越好。漿體中的布朗運動(dòng)加快,這樣更容易打開(kāi)煤粒之間的工業(yè)生產(chǎn)中水煤漿黏度的增大,會(huì )導致泵體輸送團聚結構,使煤粒的分散更均勻但是,當制漿溫度過(guò)阻力增加。所以,工業(yè)生產(chǎn)中一般要求在一定的級配高時(shí)(超過(guò)70℃),吸附在煤表面的分散劑容易脫粒度下,水煤漿實(shí)測質(zhì)量分數達到60%-62%,黏度小附,煤?；ハ鄨F聚,導致漿體的表觀(guān)黏度升高。所以于1200mPa·s較好。在煤化工生產(chǎn)過(guò)程中,在煤漿放置時(shí)間不長(cháng)的情況24溫度對寧東煤漿體表觀(guān)黏度、穩定性的影響下,建議可適當提高漿體的溫度,降低高濃度水煤漿寧夏地區一年四季的溫差較大,為考察溫度對寧的表觀(guān)黏度,以達到安全輸送、良好霧化和高效率燃-16煤化工2011年第6期燒的效果。根據寧東地區的溫差,建議在不增加運輸水煤漿氣化用煤,同時(shí)為改善其成漿性,可選擇合適成本的基礎上,水煤漿的輸送溫度可保持在15℃-35℃。的添加劑,且不易將其放置過(guò)久。在考慮當地溫度的條件下,建議輸送溫度可控制在15℃~35℃為宜。3結論參考文獻31由于添加劑與煤質(zhì)存在著(zhù)一定的匹配性,所以不同添加劑對寧東煤的成漿性影響是不一樣的。在所[1]劉明華.水煤漿添加劑的制備及應用[M].北京:化學(xué)采用的7種添加劑中,ⅢY系列添加劑對寧東煤的成工業(yè)出版社,2007:2漿性最好。[2]尉遲唯,李保慶,李文,等.煤質(zhì)因素對水煤漿性質(zhì)的影響[J.燃料化學(xué)學(xué)報,2007,35(2):149-154.32濃度、放置時(shí)間和溫度對水煤漿的流動(dòng)性和穩[3]張利合,王偉,周同心,等煤中礦物對水煤漿性質(zhì)定性存在一定的影響,以寧東1"煤為原料,隨著(zhù)水煤的影響[J].煤炭加工與綜合利用,2006(1):26-28漿濃度的增加,其黏度增加;隨著(zhù)放置時(shí)間的增加,水[4]李永昕,李保慶陳誦英,等添加劑分子結構特征與煤漿的黏度增加;隨著(zhù)溫度的升高,水煤漿的黏度降靈武煤水煤漿漿體各性質(zhì)間匹配規律研究[J].燃料低,穩定性降低?；瘜W(xué)學(xué)報,1997,25(3):247-2523、3從工業(yè)生產(chǎn)中對水煤漿濃度的要求以及漿體輸[5]趙國華,段鈺鋒,徐峰,等.高濃度水煤漿流變性及送經(jīng)濟性考慮,建議選擇較合適的寧東煤作煤化工的穩定性研究[J].熱能動(dòng)力工程,2008,23(2):201-205.Experimental Study on Rheological Properties and Stability ofCoal Water Slurry from Ningdong CoalJing Yunhuan, Yang Lei, Liu Honggang and Luo Chuntao(Coal Chemical Industry Branch Co., Shenghua Ningxia Coal GroupYiInchuan Ningxla750411, China)Abstract The experimental study on the slurryability of the Ningdong Coal was introduced and the impact of thetypes of additives, temperature, concentration and time on the slurryability of No. 1 coal sample was investigated. The result showed that No. 1 and No.3 samples were suitable for coal water slurry preparation. The HY series additives werequite helpful for the slurryability of the Ningdong Coal. The longer the holding time, the higher the viscosity The coal wa-ter slurry concentration is high and stable. The temperature suitable for coal water slurry transportation was 15C-35CKey words Ningdong coal, coal water slurry, rheology, stabilit簡(jiǎn)訊中聯(lián)、亞美合作晉城潘莊煤層氣項目商業(yè)開(kāi)發(fā)中聯(lián)煤層氣有限責任公司和亞美大陸煤層氣有限公司2011年12月16日聯(lián)合宣布:山西晉城潘莊煤層氣資源開(kāi)采總體開(kāi)發(fā)方案日前巳獲得國家發(fā)改委核準批復潘莊煤層氣區塊占地面積為150km2,探明儲量為300億m3,目前先導性試驗產(chǎn)能達1億m,預計在2013年建成5億m產(chǎn)能該項目在開(kāi)發(fā)期總投資額為12.57億元。據介紹潘莊項目投資和產(chǎn)品分成由中聯(lián)煤層氣有限責任公司和亞美大陸煤層氣有限公司按照50:50的比例進(jìn)行,作業(yè)者由亞美大陸煤層氣有限公司全資子公司美中能源有限公司擔任。中聯(lián)煤層氣有限責任公司是1996年經(jīng)國務(wù)院批準成立的國家煤層氣專(zhuān)業(yè)公司,從事煤層氣資源勘探、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、輸送銷(xiāo)售和利用;亞美大陸煤層氣有限公司由世界知名的能源和基金公司聯(lián)合組建,業(yè)務(wù)主要涉及在中國煤層氣領(lǐng)域的勘探、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn),目前負責作業(yè)山西沁水盆地南部潘莊和馬必兩個(gè)煤層氣區塊。全國煤化工信息站