水煤漿的制備及特性研究

2015年第5期水煤漿的制備及特性研究張盛剛(山東公信安全評價(jià)有限公司,山東棗莊277100)摘要實(shí)驗以棗莊煙煤和無(wú)煙煤為原料,聚丙烯酰胺為穩定劑,木質(zhì)素磺酸鈉為分散劑,采用干法制漿制備水煤漿樣品,分別考察了煤粉濃度、恒溫溫度、剪切速率、煤炭種類(lèi)、級配技術(shù)等工芑參數對水煤漿粘度和穩定性的影響。結論為:在煤粉比例為3:1(即210目的煤粉占75%,60目的煤粉占25%),固相含量約為55%,恒溫溫度為30℃時(shí),制得的水煤漿恰好具有符合工業(yè)條件的黏度值關(guān)鍵詞水煤漿制備水煤漿特性粘度中圖分類(lèi)號TQ51743文獻標識碼Bdoi:10.3969/ J. Issn.1005-2801.2015.0590Study on preparation and properties of coal water slurryZhang Sheng-gangShandong public security evaluation Co. Ltd, Shandong Zaozhuang 277100)Abstract: Taken the Zaozhuang bituminous coal and anthracite as experimental raw material, polyacrylamide as astabilizer, sodium lignosulfonate as a dispersant, prepared the coal water slurry samples using dry pulping systemwe studied the effect of pulverized coal concentration, temperature, shear rate, coal types, gradation technologparameters on the viscosity and stability of coal water slurry. Conclusion: in the pulverized coal ratio was 3: 1 (210to 60 coal accounted for 75%, coal accounted for 25% to about 55%), solid content, temperature is 30 C, water coalslurry prepared just conforms to the industrial conditions of viscosity.Key words: coal water slurry preparation the characteristics of coal water slurry水煤漿是重要的清潔能源,它是20世紀70年所用煤樣的工業(yè)分析表代興起的煤基液態(tài)燃料,用于代油和代煤都有著(zhù)很煤樣名稱(chēng)Ad Vaar Car Har Oar Nar好的節能和環(huán)保效益1。水煤漿粘度和穩定性對棗莊煙煤1343833279774735131287其輸送和使用有很大的影響。為此以棗莊煙煤和無(wú)無(wú)姆煤21316136484383158796煙煤為原料,聚丙烯酰胺為穩定劑,木質(zhì)素磺酸鈉1.2實(shí)驗主要試劑及設備(表2、表3)為分散劑,采用干法制漿制備水煤漿樣品,分別考表2實(shí)驗所用的主要試劑試劑名稱(chēng)級別技術(shù)指標主要用途察了煤粉濃度、恒溫溫度、剪切速率、煤炭種類(lèi)聚丙烯分析純份子量:500萬(wàn)以上水解度:懸浮劑、增稠級配技術(shù)等工藝參數對水煤漿粘度和穩定性的影磺酸鈉(AR)PH值9,氯023%,水5%劑、粘分散劑響減水劑實(shí)驗部分表3實(shí)驗所用的主要設備設備名稱(chēng)生產(chǎn)廠(chǎng)家1.1實(shí)驗原料密封錘式破碎機KERP-180X150B鎮江市科瑞制樣設備有限公司實(shí)驗原料為棗莊煙煤和無(wú)煙煤,有關(guān)棗莊煤(未振動(dòng)磨樣機XZM-100武漢柏杉機械有限公司經(jīng)過(guò)任何處理)的煤質(zhì)分析數據見(jiàn)表1。電子天平FAA1004B上海精密科學(xué)儀器有限電動(dòng)攪拌機上海標本模型廠(chǎng)制造水煤漿粘度計收稿日期2015-01-291.3實(shí)驗流程中國煤化工作者簡(jiǎn)介張盛剛(1978-)男,本科學(xué)歷,工程師,2010年在對煤資氵CNMHG畢業(yè)于山東科技大學(xué)安全工程專(zhuān)業(yè),現在山東公信安全評價(jià)有限使用實(shí)驗司工作。室現有的設備選擇合適的水煤漿制漿工藝,以煙煤2015年第5期和無(wú)煙煤為原料,把煤破碎、磨碎、過(guò)篩工序即可為55%、添加劑為聚丙烯酰胺和木質(zhì)素磺酸鈉各得到適當粒徑的煤粉,具體過(guò)程如圖1所示0.5%、恒溫溫度為30℃、不同的剪切速率下測量水水添加劑穩定劑煤漿的黏度變化,然后得到相應的實(shí)驗數據。實(shí)驗攪拌攪拌卜→水煤漿產(chǎn)品結果如圖4所示。圖1實(shí)驗流程圖2實(shí)驗結果分析實(shí)驗取用的煤樣為棗莊煙煤和無(wú)煙煤,磨碎成粉后,選用60和210目的煤渣粉,用聚丙烯酰胺和木質(zhì)素磺酸鈉為添加劑,來(lái)制備活水煤漿樣品。在制備水煤漿的過(guò)程中,影響水煤漿特性的因素有很多,在實(shí)驗中,主要承擔了研究恒溫溫度、煤炭種類(lèi)、水煤比、剪切速率以及級配技術(shù)對制得的水圖4剪切速率對水煤漿粘度的影響漿的黏度和穩定性的影響從圖4可以看出,隨著(zhù)剪切速率的增加,水煤2.1恒溫溫度對水煤漿粘度的影響漿的黏度也會(huì )跟著(zhù)逐漸降低,符合“剪切變稀”理論。所用的煙煤煤粉粒度均為210目,攪拌時(shí)間均在D=30s之前水煤漿的黏度下降的速度比較明顯,為10mim,添加劑為聚丙烯酰胺和木質(zhì)素磺酸鈉(各即在D-30s之后水煤漿的黏度下降的速度變的比0.5%),然后放入水煤漿粘度計中分別在25℃、較平緩30℃、35℃的情況下恒溫10min,根據兩種剪切速2.3煤炭的種類(lèi)對水煤漿粘度的影響率測定溫度對水煤漿粘度的影響,溫度不同時(shí)的水采用相同溫度、相同的添加劑的種類(lèi)和比例以煤漿樣品的黏度變化如圖2和圖3所示。及相同的煤粉固相含量來(lái)比較煙煤和無(wú)煙煤隨著(zhù)剪切速率的提升所表現出來(lái)的變化差別,所得的數據如圖5所示。D-10s誓1.無(wú)煙煤的變化曲線(xiàn)3234362煙煤的變化曲線(xiàn)圖2溫度對水煤漿粘度圖3溫度對水煤漿粘度的影響變化(D=10s)的影響變化(D=100/s)一般地,升高溫度會(huì )使水煤漿的流動(dòng)性提高。Roh的研究結果表明21,水煤漿的黏度會(huì )因溫度的升高而降低,即提高水煤漿的溫度有利于漿的輸送。圖5煤炭的種類(lèi)對水煤漿粘度的影響溫度的影響還與溫度所在范圍有關(guān)。 Sandra的研究由圖5可以看出,在其它工藝指標固定的情況結果表明3),在溫度低于100℃時(shí),水煤漿粘度隨下,煙煤制備的水煤漿的黏度在相同的剪切速率下溫度的升高而降低,在溫度高于100℃時(shí)則呈現相低于無(wú)煙煤制備的水煤漿的黏度反趨勢4。24水煤漿的濃度對水煤漿粘度的影響在剪切速率不變的情況下,水煤漿的黏度都隨在煙煤的粒度為210目,恒溫溫度為30℃下著(zhù)溫度的升高而降低,這也符合Roh的研究結果;分別配出不同濃度的水煤漿,然后放入水煤漿粘度如圖2、圖3所示,分別在D=10s-和D=100s-的計中,經(jīng)不同的剪切速率,然后測定出不同粘度的情況下,水煤漿的黏度隨著(zhù)溫度的升高逐漸降低,水煤漿在不同剪切諫豳下的變化掐熱.如圖6這也符合 Sandra在溫度低于100℃的研究結果由圖6可以中國煤化工的加,水煤2.2剪切速率對水煤漿粘度的影響漿的黏度都是CNMH速率下,隨同樣以210目的原煤為原料,在水煤漿的濃度著(zhù)水煤漿濃度的增加,水煤漿的黏度也會(huì )跟著(zhù)上升。2002015年第5期表4水煤漿的穩定性煤樣目測流動(dòng)性1.固相合量為6O%時(shí)的粘度變化煙煤2.固相含量為59%時(shí)的粘度變化煙煤￥200無(wú)煙煤1539目測流動(dòng)性級別說(shuō)明:A級,稀流體,流動(dòng)連續平滑不間斷;B級,稠流體,流動(dòng)較連續,流體圖6不同濃度對水煤漿粘度的影表面不光滑;C級,借助于外力才能較好地流動(dòng)」2.5級配技術(shù)對水煤漿粘度的影響D級,泥狀不成漿,不能流動(dòng)般地,為提高煤炭的燃燒效率,煤粒應達到3結論定的細度。一般要求粒度上限為300μm,其中<200網(wǎng)目(74μm)的含量≥75%。以210目和60本實(shí)驗選用棗莊的煙煤和無(wú)煙煤為原料,在采目的兩種無(wú)煙煤粉為原料,比例為75%級配出實(shí)驗用添加劑為0.5%(液相百分比)聚丙烯酰胺的穩定所用的煤粉原料。在恒溫溫度為30℃,無(wú)煙煤煤粉劑和0%(液相百分比)木質(zhì)素磺酸鈉的分散劑固相含量為5%下,級配出所需的水煤漿樣品,然攪拌時(shí)間為10min的情況下,得出無(wú)煙煤混配之后測出級配和未級配的水煤漿樣品隨著(zhù)剪切速率的后的水煤漿的效果更好。一般的,恒溫溫度升高增加水煤漿粘度的變化趨勢,如圖7所示剪切速率的增加水煤漿的黏度會(huì )隨之降低;其它工藝條件相同的情況下,級配得到的水煤漿的黏度低于未級配得到的水煤漿。但是考慮到成本,僅以煙1未級配的水煤漿粘度變化煤作為對象,利用最佳的級配技術(shù)和水煤漿的恒溫2級配的水煤漿粘度變化溫度,采用水煤漿粘度計來(lái)測量水煤漿樣品的黏度值,并根據剪切速率為100s、水煤漿粘度低于1200mPas來(lái)作為評價(jià)水煤漿性能的指標。本實(shí)驗得出的結論為:在煤粉比例為3:1(即210目的煤粉占75%,60目的煤粉占25%),固相含量約為圖7級配與未級配的水煤漿粘度變化55%,恒溫溫度為30℃時(shí),制得的水煤漿恰好具有通過(guò)對比可以看出,水煤漿的級配技術(shù)大大降符合工業(yè)條件的黏度值。低了水煤漿在固定濃度下的黏度,也就間接證明了【參考文獻級配技術(shù)有利于提升水煤漿的流動(dòng)性。[1]杜小茹,李光美,黃欣,等,水煤漿技術(shù)以及難煤粉的粒度分布會(huì )影響水煤漿的穩定性、流變制漿煤種成漿性的提高途徑[J].煤炭轉化性及燃燒特性。煤粉過(guò)細,水煤漿的比表面積就越2010(1):176-177大,影響成漿性;煤粉過(guò)粗雖然成漿性較好,但是[2] Woskoboen ko, Fedir, Siemon,etal. Rheology of穩定性比較差。所以,要選擇合適的煤粉粒度比例。Victorian Brown Coal Slurries: 1. Raw Coal water2.6各項指標對水煤漿穩定性的影響[J].Fuel,1987(9):1299-1304取210目的煙煤和無(wú)煙煤作為煤樣,恒溫溫度「3」 Sandra V, Rolando b, Monica m, et al. Rheology of為30℃,添加劑均為0.5%的聚丙烯酰胺穩定劑和coal water mixtures containing petroleum coke [J0.5%的木質(zhì)素磺酸鈉分散劑。分別混配出煤粉含量Fuel,1996,75(3):259-261為55%和60%的水煤漿樣品,測定出固定剪切速率[4]代陳良勇,代少輝,水煤漿的流變特性研的水煤漿粘度后,靜置48h后觀(guān)察水煤漿的穩定性究進(jìn)展[J].鍋爐技術(shù),2010(3)以及計算各自的析水率。所得實(shí)驗數據如表4所示。TH中國煤化工析水率:析水率析水高度CNMHG水煤漿原始高度