提高內蒙古低階煤氣化水煤漿濃度的實(shí)驗研究

轉化利用中國科技核心期刊礦業(yè)類(lèi)核心期刊提高內蒙古低階煤氣化水煤漿濃度的實(shí)驗研究張桂玲123,杜麗偉123,劉燁煒123(1.煤炭科學(xué)研究總院節能工程技術(shù)研究分院,北京100032.煤炭資源開(kāi)采與環(huán)境保護國家重點(diǎn)實(shí)驗室,北京100013;3.國家能源煤炭高效利用與節能減排技術(shù)裝備重點(diǎn)實(shí)驗室,北京10013)摘要:低階煤的內水高、含氧官能團多、可磨性差等特點(diǎn)導致其成漿濃度低,不利于后續以低階煤水煤漿為原料的氣化。為了解決上述問(wèn)題,以?xún)让晒?號,2號煤樣為研究對象,對比了采用普通制漿工藝與分級研磨制漿工藝制備的水煤漿的各種性能。結果表明:分級研磨制漿工藝不僅顯著(zhù)提高了2種煤漿-0.075mm粒級含量。且當固定漿體表觀(guān)黏度為1200mPa·s、粗粉與細粉質(zhì)量比為70:30時(shí),2種煤樣所制水渫漿的最高成漿濃度分別為61.39%和58.52%,比普通制漿工藝所制水煤漿的最高成漿濃度分別提高了3.9%和3.94%,成漿濃度的顯著(zhù)提高有利于后續的水煤漿氣化。關(guān)鍵詞:低階煤;分級研磨;水煤漿;氣化;制漿工藝中圖分類(lèi)號:TQ536;TD849文獻標識碼:A文章編號:1006-6772(2013)04-0055-04Improvement on coal water slurry concentration prepared fromInner Mongolia low-rank coalZHANG Guiling,2, 3, DU Liwei. 2. 3, LIU Yewei"2,3(1. Energy Conservation and Engineering Technology Research Institute, China Coal Research Institute, Beying 100013, China;2. State Key Laboratory of Coal Mining and Clean Utilization( China Coal Research Institute ), Beying 100013, China;3. National Energy Technology equipment Laboratory of Coal Utilization and Emission ControlChina Coal Research Institute), Beying 100013, China)Abstract: High inherent moisture, lots of oxygen-containing functional groups and poor grindability of low-rank coallead to lower coal water slurry( CwS)concentration, which limit the subsequent gasification. To resolve theseproblems, taking Inner Mongolia NO. 1 and NO. 2 coal as research objects, compare the characteristics of two kindsof coal water slurry which are prepared by traditional CWS preparation method and preliminary grinding methodrespectively. The results show that, the latter method can dramatically improve the content of -0 075 mm sizefraction. Stabilize the apparent viscosity at 1200 mPas, when the mass ratio of middings and fines is 70 to 30, theest CWS concentration of these two coals is 61. 39 percent and 58 52 percent respectively, improved by 3. 92ent and 3. 94 percent respectively compared with traditional CwS preparation method. The improvement of Cwsconcentration is beneficial for the subsequent gasificationKey words: low-rank coal; preliminary grinding; coal water slurry; gasification; coal water slurry preparation methd收稿日期:2013-03-12責任編輯:宮在芹作者簡(jiǎn)介:張桂玲(1975-),女,山西大同人,主要從事水煤漿制備技術(shù)研究引用格式:張桂玲,杜廁偉,劉燁煒.提高內蒙古低價(jià)煤氣化水煤漿濃鏖的實(shí)驗硏究[冂.潔凈煤技術(shù),2013,19(4):55-58張桂玲等:提髙內蒙古低階煤氣化水煤漿濃度的實(shí)驗研究轉化利用中國低階煤(長(cháng)焰煤、弱黏煤、不黏煤、褐煤等)為此,國家水煤漿工程技術(shù)研究中心開(kāi)發(fā)了工資源豐富,用低階煤制漿不僅能以較低的價(jià)格保證藝流程簡(jiǎn)單,不需對低階煤進(jìn)行改性,磨機能耗低制漿用煤的供應,提高水煤漿的經(jīng)濟性,而且符合的分級研磨制漿工藝,該工藝不僅可以提高低階煤國家合理利用煤炭資源的政策,是近年來(lái)制漿用煤水煤漿濃度,還可以改善低階煤的流動(dòng)性和穩定的主要研究方向。但由于低階煤具有內水高、含氧性0目前該工藝已在中國東部沿海城市的燃官能團多、可磨性差等特點(diǎn),導致用常規制漿工藝料水煤漿廠(chǎng)以及北方的氣化行業(yè)得到應用。制備的水煤漿濃度偏低。由于低濃度煤漿粒度偏由于不同低階煤種具有不同的研磨特性,因此粗且分布不合理,漿體流變性及霧化性能差,致使必須針對實(shí)驗用煤進(jìn)行分級研磨制漿工藝研究,以煤漿管道、泵、閥門(mén)、氣化爐噴嘴等磨損嚴重,氣化確定獲得最高制漿濃度的最佳粒度級配及粒度分煤耗和氧耗偏高,氣化效率降低,氣化運行成本布。為此,對2種內蒙古低階煤進(jìn)行了分級研磨制增加。備高濃度氣化水煤漿的實(shí)驗研究為了提高低階煤水煤漿濃度,常釆用低階煤改性制漿工藝,但該工藝需要在制漿前對低階煤進(jìn)行1實(shí)驗熱力脫水提質(zhì)改性,以降低內水及含氧官能團含1.1原料煤性質(zhì)量使低階煤的成漿性提高9,這不僅增加了改性表1為2種內蒙古低階煤的工業(yè)分析和元素裝置的投資和熱能消耗,還使工藝變得復雜。分析。表1內蒙古低階煤的工業(yè)分析和元素分析工業(yè)分析/%元素分析/%煤種a0(C。)內蒙古1號15.6014.2628.3126.450.28內蒙古2號20.3320.3315.7730.020.3049.043.2010.16由表1可以看出,2種煤均屬于低硫、高內水實(shí)驗采用干法制漿。將磨好的煤粉、定量添加高氧含量、高揮發(fā)分的低階煤,OC比都較高,分別劑和水加入燒杯中,用J-1型定時(shí)電動(dòng)攪拌器攪拌為0.23和0.21,因而用常規制漿工藝很難制備高6min即得水煤漿。將制備好的水煤漿進(jìn)行表觀(guān)黏濃度水煤漿。度、濃度測試,并妥善保存,之后進(jìn)行流變性、流動(dòng)1.2實(shí)驗儀器和方法性、穩定性測試。水煤漿濃度、黏度的測定分別按表2為實(shí)驗用儀器。照GBT18856.2-2008《水煤漿試驗方法第2部表2實(shí)驗用儀器分濃度測定》和GB/T1885642008《水煤漿試驗名稱(chēng)型號方法第4部分:表觀(guān)黏度測定》進(jìn)行。顎式破碎機2結果與討論電動(dòng)振動(dòng)篩GS-862.1常規工藝成漿性實(shí)驗電子天平(00001g)MDI10-2電熱鼓風(fēng)干燥箱中國氣化水煤漿制備多為單磨機制漿工藝,磨機出口的煤漿即為氣化原料,存在水煤漿粒度級配水煤漿黏度儀NXS-4C定時(shí)電動(dòng)攪拌器不合理、濃度偏低等問(wèn)題,使水煤漿氣化系統有效棒磨機XMB-Φ240×300合成氣所需的氧耗和煤耗偏高。為了比較分級研攪拌細磨機磨工藝與傳統工藝的區別,實(shí)驗首先采用干法制漿QHJM-3的方式對其進(jìn)行常規工藝的成漿性實(shí)驗,添加劑為電子天平(0.01g)多功能紅外水分測定儀國內市場(chǎng)上應用的3號添加劑,添加量為干煤粉質(zhì)DHSI6-A量的0.5%。表3為常規制漿工藝條件下2種煤樣激光粒度分布儀的成漿性?！稘崈裘杭夹g(shù)》2013年第19卷第4期轉化利用中國科技核心期刊礦業(yè)類(lèi)核心期刊表3常規制漿工藝條件下煤樣的成漿性2)在煤漿表觀(guān)黏度<1200mPa·s時(shí),綜合考慮煤樣漿濃度/表觀(guān)黏度24h后流動(dòng)性等因素,內蒙古1號和內蒙古2號煤樣的最流動(dòng)性(mPa.s)穩定性高成漿濃度分別為5747%和54.58%。較低的水煤漿濃度會(huì )降低后續氣化過(guò)程的氣化效率,增加生產(chǎn)成本。因此,提高2種煤樣的成漿濃度對氣化爐內蒙古1號57.47153的運行極為重要。1275C2.2分級研磨工藝成漿性實(shí)驗52.512.2.1最佳粒度級配確定優(yōu)化煤漿的粒度級配,提高煤漿的堆積效率內蒙古2號DDcDDDcD1140是提高低階煤水煤漿濃度的主要方法。實(shí)驗主要1253采用干法成漿性研究,分別用粗磨機和細磨機制備粗粉和細粉,然后將制備好的粗粉細粉分別按照注:在剪切速率為100s-,溫度為25℃時(shí)測定表觀(guān)黏度質(zhì)量比為90:10,80:20,70:30,60:40的比例混合制由表3可知,在常規制漿工藝條件下,2種煤樣漿,并對制得的煤漿進(jìn)行濃度、黏度、穩定性流動(dòng)的成漿性具有如下規律:性等性能測試。其中,內蒙古1號、2號2種煤樣的1)隨著(zhù)成漿濃度的提高煤漿的表觀(guān)黏度逐步煤漿設計濃度分別為61%,58%,添加劑添加量為增高流動(dòng)性明顯變差,穩定性在各種濃度時(shí)均干基煤粉質(zhì)量的0.3%。表4為最佳粒度級配的實(shí)較差。驗結果。表4最佳粒度級配的確定(mPa·s)流動(dòng)性24b后粒度分布(累積含量)/%穩定性<1.000mm<0.450mm<0.0751061.5L97097.7840.8143.401內蒙古1號80:2070:3061.461164B99.3889.326l.3249.0190:1058.37BB9787.170787.6243.95內蒙古2號70:3058.60l189B98.4687.8946.7458.45122899.0589.4l50.13由表4可以看出,2種煤樣的表觀(guān)黏度隨著(zhù)細表5常規工藝和分級研磨制漿工藝粒度分布對比粉添加量的增大而增大,流動(dòng)性及穩定性都逐漸粒度分布(累積含量)/%變好;但當細粉加入量達到40%時(shí),漿體粒度偏煤樣工藝類(lèi)型<.000mm<0.450mm<0.075mm細,導致煤漿表觀(guān)黏度最高;當細粉添加量為30%常規工藝97.62時(shí),煤漿的性能及粒度均完全符合氣化用漿的要內蒙古1號分級研磨99.38893246.54求,因此,分級研磨制漿工藝的最佳粒度級配確定內蒙古2號常規工藝977684.6131.21為m(粗粉):m(細粉)=70:30分級研磨984687.8946.74表5為常規工藝和分級研磨制漿工藝的粒度分布對比。由表5可以看出,常規制漿工藝的煤漿粒2.2.2分級研磨制漿工藝成漿性實(shí)驗度較粗,2種煤樣的-0.075mm細顆粒含量?jì)H為采用分級研磨制漿工藝,固定漿體表觀(guān)黏度為32.90%和31.21%,分級研磨工藝使-0.075mm的1200mPa·s時(shí),進(jìn)行水煤漿所能達到的最高成漿含量提高到了46.54%和46.74%,明顯降低了煤漿濃度實(shí)驗,添加劑為3號,添加量為干基煤粉質(zhì)量的平均粒徑且有效拓寬了粒度分布范圍使煤漿粒的0.5%,最佳粒度級配采用m(粗粉):m(細粉)=度級配超于合理,因此水煤漿濃度能夠顯著(zhù)提高。70:30。表6為不同濃度時(shí)的水煤漿性能。張桂玲等:提高內蒙古低階煤氣化水煤漿濃度的實(shí)驗研究轉化列用表6不同濃度時(shí)的水煤漿性能含的煤種多、性質(zhì)差別大,成漿性也有很大差異。%(mP…)流動(dòng)24h后因此還需對其它低階煤種進(jìn)行分級研磨制漿的成漿濃度/表觀(guān)黏度煤樣穩定性研究。59.4l013C參考文獻內蒙古1號l1341247[1]宋彬彬.褐煤低溫熱改質(zhì)及成漿性能研究[D]大連:大連理工大學(xué),200856.331062D[2]周夏,劉長(cháng)輝褐煤氣化前的預處理技術(shù)[J煤炭加內蒙古2號5852B.BCBBBC115759.381268DBB工與綜合利用,2008(4):32-36[3]白向飛.中國褐煤及低階煙煤利用及提質(zhì)技術(shù)開(kāi)發(fā)[J].煤質(zhì)技術(shù),2010(6):9-11由表6可以看出,隨著(zhù)成漿濃度的增大,水煤漿[4]吳國光郭照冰水煤漿制漿試驗研究與制備因素分的表觀(guān)黏度也明顯升高,內蒙古1號和內蒙古2號煤樣所制水煤漿的最高成漿濃度為61.39%,58.52%析[.中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報,2001(7):543-546比普通制漿工藝所制水煤漿的最高成漿濃度的5]段清兵,王國房,張貴,等熱力改性對低階煤種成漿性影響的研究[J潔凈煤技術(shù),2007,13(3):41-4357.47%和54.58%分別提高了3.92%和3.94%,充分說(shuō)明分級研磨制漿工藝可以較大幅度提高低階6]趙衛東低階煤水熱改性制漿的微觀(guān)機理及燃燒特性煤制漿濃度。研究[D]杭州:浙江大學(xué),200[7]張鏡呂玉庭.熱水干燥技術(shù)處理舒蘭褐煤的研究3結論[J].煤炭加工與綜合利用,20115):47-49[8]龔志華顧兆云徐志強.提高印尼褐煤成漿性的試驗1)對2種內蒙古煤進(jìn)行的磨礦實(shí)驗結果表明研究[J]煤炭加工與綜合利用,2008(1):26-28采用分級研磨制漿工藝,使煤漿粒度中-0.075mm[9]張鴻林氣流床氣化低階煤的脫水提質(zhì)預處理[J煤的含量比常規制漿工藝分別提高了13.64%和化工,2011,39(6):10-115.53%,降低了煤漿的平均粒徑提高了堆積效率。[10]賀鑫平,余濤,周敬林分級研磨制漿工藝應用于水煤2)采用分級研磨制漿工藝制備的內蒙古氣化漿氣化的工程分析[J].煤化工,2012,40(5):19-23.煤漿濃度比常規制漿工藝提高4%左右,這為低成[1]段清兵,梁興張勝局等提高神華煤氣化水煤漿粘本、高濃度制備低階煤氣化煤漿及大規模合理有效度的可行性研究[J].潔凈煤技術(shù),2009,15(2):49利用低階煤提供了科學(xué)依據。3)本研究?jì)H得到內蒙古低階煤的實(shí)驗結果,并[12]孫海勇,何國鋒,段清兵,等分級研磨工藝制備油煤不能涵蓋所有低階煤的成漿特性。由于低階煤包漿的實(shí)驗研究[J]潔凈煤技術(shù),2011,17(6):58-60《煤礦礦長(cháng)保護礦工生命安全七條規定》公布國家安全生產(chǎn)監督管理總局令第58號《煤礦礦長(cháng)保護礦工生命安全七條規定》已于2013年1月15日國家安全生產(chǎn)監督管理總局局長(cháng)辦公會(huì )議審議通過(guò),并于公布之日起施行。具體規定如下、必須證照齊全,嚴禁無(wú)證照或者證照失效非法生產(chǎn)。二、必須在批準區域正規開(kāi)采,嚴禁超層越界或者巷道式采煤、空頂作業(yè)。、必須確保通風(fēng)系統可靠,嚴禁無(wú)風(fēng)、微風(fēng)、循環(huán)風(fēng)冒險作業(yè)。四、必須做到瓦斯抽采達標防突措施到位,監控系統有效,瓦斯超限立即撤人,嚴禁違規作業(yè)。五、必須落實(shí)井下探放水規定,嚴禁開(kāi)采防隔水煤柱。六、必須保證井下機電和所有提升設備完好,嚴禁非阻燃、非防爆設備違規入井。七、必須堅持礦領(lǐng)導下井帶班,確保員工培訓合格、持證上崗,嚴禁違章指揮。(來(lái)源:國家安全生產(chǎn)監督管理總局網(wǎng)站)《潔凈煤技術(shù)》2013年第19卷第4期