綠色能源要求下的水煤漿行業(yè)的發(fā)展

煤炭加工與綜合利No.2,2008COAL PROCESSING COMPREHENSIVE UTILIZATION綠色能源要求下的水煤漿行業(yè)的發(fā)展馬少蓮12,吳國光,楊澤坤3(1.中國礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院,2.中國礦業(yè)大學(xué)人事處,江蘇徐州221116;3.神華股份廣州銷(xiāo)售分公司,廣東廣州510610)摘要:從綠色能源要求出發(fā),水煤漿的制備要選擇合適的工藝、原料煤、添加劑和水,如果用量不是很大,最好選擇近距離制漿,大規模應用時(shí),應釆取管道運輸;水煤漿燃燒效率高,可有效減少SO2的排放,可以擴大中高硫煤的制漿;在我國應探討進(jìn)一步提高水煤漿潔凈利用的規模,大力發(fā)展這一符合綠色能源要求的行業(yè)關(guān)鍵詞:水煤漿;原料煤;藥劑;制備工藝;燃燒;發(fā)展中圖分類(lèi)號:TQ536.9文獻標識碼:A文章編號:10058397(2008)02004503目前全球總能耗的74%來(lái)自化石能源,導致是非常重要的。了世界各地嚴重的環(huán)境污染和氣候惡化。20世紀1)原料煤來(lái)源。從煤的成漿性考慮,制備水70年代在石油危機中發(fā)展起來(lái)的水煤漿目前在全煤漿的最佳原料是煉焦用煤。但是從我國的煤炭球很多地區已經(jīng)得到了大量推廣應用。在中國資源實(shí)際情況來(lái)看,低階動(dòng)力煤的儲量、價(jià)格和經(jīng)過(guò)幾個(gè)五年計劃的發(fā)展,已經(jīng)進(jìn)入了工業(yè)化階煤質(zhì)特性更適合我國的水煤漿工業(yè),但該原料的段。水煤漿在工業(yè)窯爐、電站鍋爐、工業(yè)鍋爐上進(jìn)一步潔凈加工需要靠工藝來(lái)實(shí)現。的應用都有很成功的實(shí)例,另外將其作為氣化原另外,出于環(huán)保和價(jià)格等多方面的考慮,利料的化工生產(chǎn)企業(yè)也都獲得了很大的經(jīng)濟利益。用選煤廠(chǎng)的煤泥制成煤泥漿,已經(jīng)得到廣泛應可以說(shuō),經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展,中國的水煤漿技用,成為近幾年水煤漿行業(yè)綠色利用的先鋒。該術(shù)已經(jīng)進(jìn)人工業(yè)示范推廣應用階段。然而,在其項技術(shù)依靠的是高濃度水煤漿技術(shù)的長(cháng)足發(fā)展,成為綠色能源的道路上,仍有很長(cháng)的一段路要具備的特點(diǎn)是:①相對于高濃度水煤漿來(lái)說(shuō),其走。水煤漿技術(shù)是一個(gè)涉及多學(xué)科的技術(shù)體系,制備工藝簡(jiǎn)單;②提高了煤炭綜合利用效率;③本文僅從水煤漿的制備、儲運和燃燒三個(gè)方面來(lái)減少選煤廠(chǎng)煤泥治理的壓力;④集中處理有利于闡述,在現有基礎上如何進(jìn)一步提高水煤漿生產(chǎn)進(jìn)一步的加工利用,以達到再次低污染利用的目和利用的“綠色指數”(中國能源企業(yè)綠色評價(jià)的。顯然,這是一種高效率、低污染的煤炭綜合體系)。利用途徑。但是,目前煤泥漿的利用仍存在一些問(wèn)題,例如:由于選煤工藝和煤質(zhì)不同,洗選后1水煤漿的制備技術(shù)的煤泥存在粒度和灰分上的差異,如將煤泥全部1.1制備水煤漿的原料制漿后用于燃燒也會(huì )造成能源浪費。文獻[2]水煤漿是由65%-70%的煤、29%~34%的指出,將兗礦國宏化工公司50萬(wàn)t甲醇廠(chǎng)配套的水和小于1%的化學(xué)添加劑,經(jīng)過(guò)一定加工工藝選煤廠(chǎng)(120萬(wàn)t/a)所產(chǎn)生的煤泥,分成高灰煤制成的。因此,從原料上進(jìn)一步提高其潔凈利用泥和低灰煤泥后分別利用,比原有設計的煤泥全部進(jìn)入熱電站,可獲得更大的經(jīng)濟效益;另外,由于煤泥漿一般是就近利用,因此,其鍋爐的改收稿日期:2008402-20作者簡(jiǎn)介:馬少蓮(1981-),女,山東瞪清人,中玉礦業(yè)造與選煤廠(chǎng)工藝及原煤性質(zhì)密切相關(guān),要求對舊大學(xué)化工學(xué)院200級化學(xué)工藝專(zhuān)業(yè)在讀頂士研究生,中國礦業(yè)鍋爐改造有一定的設計余量。大學(xué)人事處師資辦公室助理工程師,電活:0516-83590203。由此看來(lái),雖然煤泥漿制備和應用的本身就煤炭加工與綜合利用2008年第2期具有綠色能源利用的價(jià)值,但是如果能夠將其作變稀的流變特性,另一方面是使沉淀物具有松軟為選煤廠(chǎng)的一部分參與工藝流程設計,實(shí)現直接的結構,防止產(chǎn)生不可恢復的硬沉淀。常見(jiàn)的有成漿,則能夠在總能量的利用效率上更進(jìn)一步。丙烯酰胺絮凝劑、羧甲基纖維素等。但因其用量2)添加劑。水煤漿添加劑,按功能分主要有較少,因此對其綠色來(lái)源的研究也相對較少。分散劑和穩定劑,另外也有一些輔助的藥劑,如3)制漿用水。水煤漿制備用水采用當地非飲消泡劑、表面改性劑等。這里就添加劑的來(lái)源闡用水源是非常方便的途徑。無(wú)論是干法制漿,述其在綠色能源利用上的價(jià)值。干、濕法聯(lián)合制漿,還是高濃度磨礦制漿工藝分散劑是一種表面活性劑,它可以改變煤粒等,最終的用水量都很大,因此探求各種工業(yè)廢的表面性質(zhì),使其表面緊緊地被添加劑分子和水水的制漿非常必要。文獻[5]通過(guò)實(shí)驗比較得化膜包圍,從而均勻地分散在水中,以提高水煤出,通過(guò)一些調整手段,應用高礦化度的工業(yè)廢漿的流動(dòng)性。分散劑可分為離子型與非離子型兩水制備高濃度水煤漿是可行的,并可改善漿體質(zhì)大類(lèi)。目前,我國常用的分散劑為陰離子型分散量,具有比較明顯的經(jīng)濟效益。但是,對于一些劑,如萘磺酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽和磺化腐植酸鹽獨立的規模較小的企業(yè)來(lái)說(shuō),相對于取之方便的等。其中,萘磺酸鹽的原料是萘,可從煤焦化廠(chǎng)公用水源,這種需進(jìn)行后續處理的廢水再利用的脫萘環(huán)節中獲得;木質(zhì)素磺酸鹽主要來(lái)源于造是否具有實(shí)際的經(jīng)濟價(jià)值,尚需繼續探討。紙廢液;另外還有磺化腐殖酸鹽等。1.2制備工藝文獻[3]利用焦油餾分中的有效成分合成目前,我國大部分企業(yè)和世界上的很多大公出水煤漿萘油添加劑與蒽油添加劑,并通過(guò)龐莊如美國的大西洋(ARC)公司、KVS公司等均采煤的制漿實(shí)驗,證明應用這兩種添加劑的混合用高濃度磨礦制漿工藝,其主要優(yōu)點(diǎn)是能耗低,物,與純萘磺酸縮甲醛制漿相比,具有更好的成流程簡(jiǎn)單,制漿效果好。漿性。這種來(lái)源于焦油餾分的添加劑制備,在一除了水煤漿自身的制備工藝外,結合選煤廠(chǎng)定程度上為焦油餾分的工業(yè)應用提供了一個(gè)新的建制漿廠(chǎng),是我國的一項寶貴經(jīng)驗,也是倡導環(huán)途徑保、高效的重要綠色工藝相對其他分散劑來(lái)說(shuō),人們對來(lái)自造紙廢液我國的低階動(dòng)力煤具有低灰、低硫、低磷、的木質(zhì)素磺酸鹽給予了更多關(guān)注,這主要是由于高揮發(fā)分和高發(fā)熱量的特性,因而現有的水煤漿堿法造紙廢液的pH值高,對農田會(huì )造成不可挽制備工藝的綠色進(jìn)程與選煤技術(shù)的發(fā)展有著(zhù)直接回的嚴重污染。另外通過(guò)對堿法造紙廢液(黑液)關(guān)系。的分析,發(fā)現其中的有機和無(wú)機固體懸浮物分別通過(guò)當今先進(jìn)的模塊化廠(chǎng)區設計和一體化引占約30%和0%,而其中由植物纖維原料溶解進(jìn)技術(shù)及設備的建廠(chǎng)理念,使得與選煤廠(chǎng)設計相出的堿木質(zhì)素和皂化物本身就具有較高的表面活統一的水煤漿廠(chǎng)的建造和運營(yíng)成為可能,不僅如性。但是作為一種工業(yè)廢液的再加工利用,由于此,包括煉焦廠(chǎng)、水煤漿氣化等一系列煤化工相其生產(chǎn)工藝和原料不同,一般都要經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的關(guān)技術(shù)的綜合生產(chǎn)流程都可以一并實(shí)現。純化和改性。而文獻[4]對造紙廢液和腐殖酸按一定比例復合后制漿的實(shí)驗得出,其定粘濃度2水煤漿的儲運技術(shù)要比單獨使用兩種添加劑效果好。水煤漿儲運技術(shù)的發(fā)展,對于水煤漿的推廣根據物質(zhì)守恒,對于各種磺酸鹽分散劑,我利用有著(zhù)重要意義。因為水煤漿的結構性和流變們很容易聯(lián)想到選煤過(guò)程中的脫硫,也許在將來(lái)性對于儲運非常重要,主要是要防止水煤漿的粘的某一天,我們或許可以將硫元素按其需要量單度和添加劑的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化,造成軟沉獨置換在選煤產(chǎn)品中,創(chuàng )造不同的化學(xué)環(huán)境,直淀、表面析水及硬沉淀。接進(jìn)行分散劑的合成,以減少脫硫和加入磺酸鹽對比公路和鐵路的罐車(chē)運輸,水路運輸有著(zhù)的能源及資源的浪費。輸送距離遠、輸送量大的優(yōu)點(diǎn)。但是相關(guān)港口和穩定劑的作用,一方面是使水煤漿具有剪切船舶的裝卸設施、防沉淀設備及防凍加溫裝置都2008年第2期馬少蓮,等:綠色能源要求下的水煤漿行業(yè)的發(fā)展47應配套安置,這必然會(huì )提高運輸費用。而管道運輸則可減少上述費用,并因全程封5當前進(jìn)一步提高水煤漿潔凈利用存在的問(wèn)題閉無(wú)污染,占地少,所需勞動(dòng)力少,適應地域從現有水煤漿的利用情況不難發(fā)現,擴大水和少能耗成為運輸水煤漿的最佳綠色手段。然煤漿的潔凈利用還存在一些問(wèn)題。主要是而,由于管道輸送前期工程量大,投入多,目前(1)地區經(jīng)濟發(fā)展的差異,使得對待水煤漿大型水煤漿利用企業(yè),如廣東南海發(fā)電一廠(chǎng)、兗的認識存在很大不同。當前水煤漿利用效率高、礦國去化工公司等企業(yè)都是采用近距離的水煤漿發(fā)展速度快的地區都是經(jīng)濟發(fā)達地區,這說(shuō)明這生產(chǎn)。因此,國內真正意義上的跨越南北的水煤些地區更注重水煤漿在環(huán)保方面高于直接用煤的漿遠距離管道運輸并未實(shí)現,這一方面是由于水優(yōu)越性。煤漿利用量還比較小,另一方面也是由于長(cháng)距離(2)水煤漿應用的整體技術(shù)水平與其他國家運輸水煤漿技術(shù)并不成熟。文獻[6]通過(guò)數值還有一定差距。以水煤漿在電站鍋爐的應用來(lái)模擬技術(shù)對水煤漿的管道輸運進(jìn)行研究,得到較說(shuō),日本在電站應用水煤漿方面始終處于世界領(lǐng)合理模型,以求對今后的研究提供方向先水平,而我國目前燃用水煤漿的電站鍋爐只有20臺,絕大部分發(fā)電廠(chǎng)仍以塊煤為主要原料,這3水煤漿燃燒技術(shù)不但對環(huán)境造成了一定污染,也影響了媒炭的高在浙江大學(xué)岑可法院士等人員以及其他科研效潔凈利用。機構長(cháng)期努力下,我國在水煤漿的燃燒方面取得(3)大范圍水煤漿運輸短期內難以實(shí)現。這了很大進(jìn)展,目前,正在向著(zhù)進(jìn)一步的綠色環(huán)保不足,極大地限制了華南等經(jīng)濟發(fā)達地區對水媒方向努力漿的應用,也直接造成了這些地區對其他能源產(chǎn)工業(yè)實(shí)驗結果表明,水煤漿的燃燒效率可以品的依賴(lài),主要表現在石油需求量的不斷提高,達到99.8%。而水煤漿燃燒技術(shù)的發(fā)展不僅僅只這在一定程度上增加了我國進(jìn)口石油的壓力。限于此。對于水煤漿燃燒時(shí)的噴嘴和霧化技術(shù)、6實(shí)施綠色水煤漿的意義燃燒器改進(jìn)和老鍋爐改造的硬件技術(shù)提高,以及作為一種在制備和應用階段都具有環(huán)保效果霧化過(guò)程中煤、水、蒸汽三者壓力控制和熱量分的綠色能源,水煤漿以其不可替代的經(jīng)濟和社會(huì )布的研究、水分蒸發(fā)后煤粒的物理特性和化學(xué)反效益越來(lái)越得到人們的重視。水煤漿的應用對有應特性、水煤漿引燃點(diǎn)的研究、產(chǎn)生煙塵的收效減少SO2的排放,提高煤炭的綜合利用效率集、SO2和NOx的控制、結渣等技術(shù)的進(jìn)步,更減咸少其它化工環(huán)節的廢水廢料,改造老鍋爐節省是對我國水煤漿的工業(yè)應用提供了可靠保證成本等方面都有著(zhù)非常積極的現實(shí)意義。因此大尤其是對固硫技術(shù)的研究,對于我國大區域力發(fā)展水煤漿行業(yè)符合綠色能源的要求,是一項使用水煤漿有著(zhù)更加深遠的影響,也是我國實(shí)現利國利民的好舉措。SO2減排的一個(gè)重要技術(shù)支持。而該技術(shù)與選煤參考文獻技術(shù)相結合,又使得中高硫煤制備脫硫型水煤漿[1」郝臨山,彰建喜.水媒漿制備與應用技術(shù)[M].北京成為可能,從而進(jìn)一步擴大了我國制漿用煤的范煤炭工業(yè)出版社,2003圍,也為中高硫煤的環(huán)保利用提供了出路。[2]蘇杰,程顯冬.兗礦國宏化工公司煤泥利用的研究[打].煤,2007,16(8):24-254水煤漿的其他應用[3]郭照冰,吳國光,等.焦油餾分添加劑對龐莊煤咸漿性能的影響[J].潔凈煤技術(shù),2006,12(3):54-57德士古水煤漿氣化工藝在我國的廣泛應用和[4]黃定國,朱瑞,等造紙廢液及木質(zhì)素制水煤漿添加改進(jìn),進(jìn)一步擴大了水煤漿的需求,也使得水煤劑的研究[J].煤炭工程,2007(6):83-85漿從能量供給的角色轉變?yōu)樯a(chǎn)原料。而其環(huán)保[5]劉崇江,曾凡水質(zhì)對水煤漿性能的影響與制漿用水的合理選擇[門(mén)].煤炭加工與綜合利用,200(4):28-30效果,不僅和氣化設備有關(guān),也和水煤漿的各項[6】]趙國華,段鈺鋒,等水煤漿管道輸送數值模擬研究進(jìn)展技術(shù)指標存在著(zhù)直接聯(lián)系。[打]南京師范大學(xué)學(xué)報(工程技術(shù)版),2m,7(2):18-2