水煤漿制備技術(shù)研究及應用

2012年12月貴州化工第37卷第6期GuizhouChemicalIndustry水煤漿制備技術(shù)研究及應用王康茂,王曉丹,邱樹(shù)毅!,汪繼超2,成曉軍2(1.貴州大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院貴州貴陽(yáng)550025;2.貴州聯(lián)和能源清潔燃料有限公司,貴州貴陽(yáng)550000摘要:以貴州某企業(yè)的水煤漿制備過(guò)程為實(shí)例,對其水煤漿制備過(guò)程中煤的洗選、水煤漿添加劑、水煤漿的制備工藝等進(jìn)行了研究討論,說(shuō)明水煤漿是一種環(huán)保、高效的優(yōu)質(zhì)代油燃料在工業(yè)上具有很好的應用前景。關(guān)鍵詞:水煤漿;添加劑;分散劑;穩定劑;洗煤中圖分類(lèi)號TQ536文獻標識碼:A文章編號:1008-9411(2012)06-0015-04水煤漿是由大約65%的煤、34%的水和1%的具體洗煤流程見(jiàn)下圖1。添加劑通過(guò)物理加工得到的一種低污染高效率、可踉煤原煤皮帶(除鐵)原煤分級師管道輸送的代油煤基流體燃料。它改變了煤的傳統燃燒方式,具有很大環(huán)保節能優(yōu)勢。水煤漿可用于工業(yè)鍋爐和工業(yè)窯爐代油、代氣、代煤燃燒,是潔凈大于35mm小于35mm煤技術(shù)的重要組成部分,具有燃燒效率高、污染排放手選皮帶《除矸石和雜物原煤皮帶低和節省用煤等優(yōu)點(diǎn)。由于我國豐富煤炭資源,水煤漿已成為替代油、氣等能源的最基礎、最經(jīng)濟的潔大塊原煤凈能源原煤破碎機1水煤漿的制備工藝水煤漿生產(chǎn)工序通常包括選煤、破碎、磨漿(加原煤坑緩沖倉(035mm原煤入添加劑)、攪拌與剪切、濾漿等多個(gè)環(huán)節。貴州某皮帶秤企業(yè)1000kt水煤漿廠(chǎng)釆用濕法制漿工藝,工藝流程主要包括:原煤的洗選,添加劑的配制和水煤漿的制跳汰機[4-51.1原煤的洗選原煤環(huán)節主要包括了煤的洗選,是煤炭生產(chǎn)過(guò)石程中的一項不可缺少的工序。從礦區開(kāi)采出來(lái)的煤炭稱(chēng)之為原煤,含有矸石,黃鐵礦等多種雜質(zhì),同時(shí)圖1原煤的洗選工藝流程也有大量的泥煤,褐煤或者劣質(zhì)煤混合在一起,需要原煤經(jīng)過(guò)鏟車(chē)運送到原煤坑,原煤坑緩沖倉經(jīng)經(jīng)過(guò)一系列的洗選,加工提煉出精煤,其中洗煤的主振動(dòng)給料機將原煤送到1原煤皮帶(通過(guò)振動(dòng)給料要作用就是將原煤中的矸石,黃鐵礦等多種雜質(zhì)剔機控制進(jìn)入原煤皮帶煤量),1"原煤皮帶將原煤運送除,然后在經(jīng)過(guò)篩選將原煤中優(yōu)質(zhì)煤炭和劣質(zhì)煤炭到2原煤皮帶,2原煤皮帶上安裝永磁除鐵器將原區分開(kāi),一般情況下,原煤經(jīng)過(guò)洗選,加工后主要產(chǎn)煤中所含鐵除去,避免大塊鐵器傷及破碎機及進(jìn)入品包括有矸石、中煤、甲級精煤、乙級精煤以及劣質(zhì)工藝系統。煤等,通過(guò)洗選,加工提煉出的精煤不僅可以提升煤2原煤皮帶將原煤運送到原煤分級篩,分級篩炭的燃燒率,而且還可以減少無(wú)效運輸、降低環(huán)境污將小于35mm的篩下物通過(guò)料斗進(jìn)入3原煤皮帶。染,為煤炭企業(yè)創(chuàng )造出更大的經(jīng)濟效益[6-7大于35mm的篩上物進(jìn)入手選皮帶,手選皮帶操作工將大塊矸石以及雜物除去。經(jīng)過(guò)手選的大塊原煤基金項目:<利用廢棄地溝油制備油水煤漿關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)>,黔科合SY字[201]3115收稿日期:2012-10作者簡(jiǎn)介:王康茂(1988-),男,碩士研究生,主要研究方向煤化工;通訊作者:邱樹(shù)毅(1963-),男博士教授。ebp_abo@yahoo.cn貴州化工012年12月GuizhouChemicalIndustry第37卷第6期進(jìn)人原煤破碎杋,經(jīng)原煤破碎機破碎到可進(jìn)行跳汰是:利用高聚物線(xiàn)性長(cháng)度長(cháng)的特點(diǎn),且每個(gè)分子都有選煤的粒度(0~35mm),通過(guò)破碎機溜槽將原煤運許多極性基團,通過(guò)氫鍵或其他鍵合作用(如共價(jià)送到3原煤皮帶與原煤篩篩下原煤混合。鍵),在煤粒間架橋,形成結構。結構形成后,水被包3·原煤皮帶將細顆粒的原煤運送到主廠(chǎng)房4樓裹在結構的空隙內漿的粘度升高,尤其有高的剪切原煤緩沖倉,原煤經(jīng)過(guò)緩沖倉通過(guò)變頻振動(dòng)紿料機應力,有利于穩定。常用的高分子聚合物有:瓜兒將煤輸送到皮帶秤(皮帶秤的主要作用:①為跳汰機膠、黃原膠、明膠、阿拉伯膠、半乳糖醛酸、羥乙基纖喂料;②將跳汰機的入煤量直接顯示在屏幕上,方便維素、聚丙烯酰胺羧甲基纖維素以及一些微細膠體跳汰司機對跳汰機風(fēng)水閥門(mén)的控制)紿入跳汰機。粒子(如有機膨潤土)等。原煤在跳汰機內經(jīng)過(guò)風(fēng)水作用,將原煤分為煤添加劑的配制是分別將分散劑、穩定劑干粉與矸石、中煤、次精煤、精煤。定量的水配置成分散劑溶液和穩定劑溶液并由泵1.2添加劑的配制送至分散劑緩沖桶和穩定劑緩沖桶。煤炭為疏水性物質(zhì),不易被水潤濕;煤漿中的煤1.3水煤漿的制備粒很細,具有很大的比表面積,容易自發(fā)地聚結,因精煤倉的精煤在空氣炮的作用下進(jìn)入皮帶機,而煤粒與水不能密切結合成為一種漿體。水煤漿屬皮帶機進(jìn)入高效細碎機粉碎,經(jīng)髙效細碎機粉碎的粗分散體系,很容易產(chǎn)生煤水分離,因此,低粘度和精煤進(jìn)入皮帶機,由皮帶機運送至球磨機,在球磨機良好的穩定性是水煤漿最為重要的性能。要改善這入口精煤與分散劑混合進(jìn)行研磨。分散劑由人工將些性能,在制漿時(shí)必需加人少量的化學(xué)添加劑,包括分散劑加入十倍濃度分散劑罐與水混合形成十倍濃分散劑與穩定劑。水煤漿添加劑分子結構特征,如度分散劑,經(jīng)過(guò)充分攪拌,十倍濃度分散劑由離心泵取代基的類(lèi)型及性質(zhì)、聚合度、磺化度及羥值等與煤打入分散劑罐再次與水混合經(jīng)過(guò)空氣攪拌將合適濃及煤表面物理化學(xué)性質(zhì)有著(zhù)密切的相關(guān)性,這種匹度的分散劑打入球磨機入口。配性影響著(zhù)煤的成漿性、流變性以及漿體穩定性,由精煤和分散劑混合物經(jīng)過(guò)球磨機研磨在球磨機此可見(jiàn),添加劑的性能是水煤漿生產(chǎn)的關(guān)鍵。出口經(jīng)過(guò)過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾進(jìn)入球磨機接料罐。將細煤和分散劑按是否離解可以分為離子型與非離子型水的混合物用水泵打入調配罐,在調配罐內水、煤、兩大類(lèi),離子型又可按電荷的屬性分為陰離子型、陽(yáng)穩定劑充分攪拌混合形成水煤漿。離子型和兩性型3類(lèi)。制漿分散劑多選擇陰離子1.4水煤漿的燃燒效果測試型。陰離子型分散劑主要有萘磺酸鹽、木質(zhì)素磺酸通過(guò)對制備的水煤漿的燃燒測試,結合水煤漿鹽、磺化腐值酸鹽等。除此之外還可以將幾種分技術(shù)標準(CB/T8855-2002),所得結果見(jiàn)下表:散劑復配使用,可以提高水煤漿濃度,降低煤漿粘表1某企業(yè)生產(chǎn)水煤漿技術(shù)指標度,同時(shí)還可降低總添加劑用量,達到價(jià)廉、高效的項目技術(shù)要求某企業(yè)生產(chǎn)水煤漿目的。研究表明,陰離子一非離子表面活性劑復配l級:>66.0作為高效水煤漿分散劑比較理想,李敏,耿家水采用濃度CⅡ級:64.1-66.0Ⅲ級:60.1-64.0萘系和其它兩種物質(zhì)復配后制得的添加劑分散性大大提高,最佳用藥量由0.8%降到0.4%,所制水煤粘度η(在漿體溫度20℃,剪切率101<1200漿的穩定性明顯提高,流變性屬于屈服假塑性流體時(shí))MPa·8有利于水煤漿的儲存、運輸和燃燒。復配后的噸漿級:>19.50(4700kcal成本可以降低11.18元,企業(yè)經(jīng)濟效益可觀(guān)1。發(fā)熱量Q,cwm/(M級:18.51-19.50(4204163kca/k4660kcal/kg)煤漿的穩定性是指煤漿在儲存與運輸期間保持kg) keal/kgⅢ級:17.00-18.50(4000性態(tài)均勻的特性。水煤漿穩定性的破壞來(lái)源于固體顆粒的沉淀。穩定劑的加入,能在已分散的固體顆灰分A/%I級:<6.粒間相互交聯(lián),形成空間結構,從而有效地阻止顆粒級:801~10.00l級:<0.35沉淀防止固液間的分離。能起這種作用的穩定劑硫分S/%Ⅱ級:0.35-0.65有無(wú)機鹽高分子有機化合物。無(wú)機鹽起的作用Ⅲ級:0.66~0.80是壓縮雙電層,降低靜電排斥力,促進(jìn)顆粒凝結;對煤灰熔融性軟化溫度ST,℃(適合于固態(tài)排渣>1250℃1450已吸附有陰離子表面活性劑分子顆粒起“搭橋”作方式)用,從而形成網(wǎng)絡(luò )結構。高分子有機化合物的作用012年12月第37卷第6期王康茂等:水煤漿制備技術(shù)研究及應用17級:<0.03的煙煤。同時(shí)用水煤漿作為替代燃料時(shí),噴嘴霧化粒度Pcm.+03m%Ⅱ級.0.03~0.10Ⅲ級0.11-0.50器和燃油鍋爐必須重新設計,使得水煤漿不能廣泛89.8作為工業(yè)規模用油的代用品。用燃料油、細磨煤粉l級:>30.00和水組成的新型三元混合燃料是一種很有前途的潔揮發(fā)分V%Ⅱ級:20.01~30.0015.27Ⅲ級:≤20.00凈燃料,與油煤漿和水煤漿相比有以下優(yōu)點(diǎn):由于燃料油的加人,使得油水煤漿比水煤裝具有較低的燃2水煤漿技術(shù)應用實(shí)例點(diǎn)。油水煤漿燃燒時(shí)有微爆炸和水一汽過(guò)程存在,200年5月對貴州某卷煙廠(chǎng)10t鏈條燃煤鍋爐使油水煤漿有良好的燃燒效率其作為工業(yè)燃料,具進(jìn)行改造,使其能夠燃燒水煤漿。保持了原鍋爐本有燃燒效率高,微粒煤煙少,環(huán)境污染小的優(yōu)體受壓件,汽水管路系統,水處理器,省煤器,空氣預點(diǎn)6熱器等不變,僅對燃燒系統,落渣除灰裝置進(jìn)行改參考文獻:造,同時(shí)增加水煤漿輸配系統,儲漿系統。[1]賈傳凱,王燕芳,王秀月,等水煤漿技術(shù)的應用與發(fā)展改造前后鍋爐能效,環(huán)保排放數據對比趨勢[J].煤炭加工與綜合利用,2011,(4),55-57改造前改造后成果實(shí)現[2]賈傳凱謝惠珠水煤漿燃燒技術(shù)的現狀與發(fā)展[J].潔鍋爐平均熱效事525%8.10%提高28.85%凈煤技術(shù),2011,17(4):67-69燃料燃盡率提高23.[3]吳良忠,韋業(yè),余禮明,等.水煤漿在節能減排中的應用熱損失總和14%降低27.85%單位時(shí)間消耗量1.2h0.952/h降低0286h及發(fā)展前景[J].中國環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報,2011,20二氧化硫5838mym37%0m/m3降低5108-/m3(6):45-48.煙塵1239%ym314.4mym3降低109.6m/m3[4]王金玲,高惠民水煤漿技術(shù)研究現狀[J].煤炭加工與化學(xué)需氧量降低27綜合利用,2005,(3):28-31.2011年6月對貴州另一卷煙廠(chǎng)20t燃煤鍋爐進(jìn)5]梁興詹隆,王國房等水煤漿制備工藝的應用與發(fā)展行改造,主要進(jìn)行改造的項目有:燃燒空間,水膜除[J].煤炭加工與綜用利用,2006,(5):51-54[6]介玉貞對洗煤工藝系統的優(yōu)化改造問(wèn)題的研究[J].能塵,增加副燃燒室,水煤漿輸配,儲漿系統等。源與節能,2012,(4):5-6改造前后鍋爐能效,環(huán)保排放數據對比[7]肖涌洪煤炭洗選技術(shù)的現狀與展望[J]科技情報開(kāi)發(fā)改造前改造后成果實(shí)現與經(jīng)濟,2006,16(21):177-178鍋爐鍋爐平均熱效率81.83%提高1812%[8]劉曉霞,屈睿黃文紅,等,水煤漿添加劑的研究進(jìn)展能效排煙沮度188.T℃137.8℃提高509℃[J].應用化工,2008,37(1):101-106SO2排放濃度2375cym39mgm3降低266-m3S02排放速率[9] Marek Pawlik. Polymeric dispersants for coal-water slur-87.4kgh0.3kg/h降低8,2kg/hNOX排放速率ries[ J]. Colloids and Surfaces A: Physicochem Eng As-節能每C汽消耗標346epects,2005,266:32290測試準煤4671降低12.21tce節能率:26.73%[10] Dincer H, Boylu F, SirkeciA A, et al. The effect of chemi-3總結與展望cals on the viscosity and stability of coal water slurries[J]Intermational Joumal of Mineral Processing, 2003, 70: 412綜上所述,以貴州某企業(yè)水煤漿廠(chǎng)制備水煤漿51工藝及其在部分企業(yè)中的應用為例,表明了水煤漿[11]劉明強,劉建忠,王傳成等水煤漿添加劑研究及發(fā)展是一種環(huán)保、高效的優(yōu)質(zhì)代油燃料,在工業(yè)上具有很動(dòng)向[J]現代化工,2011,31(7):8-11好的應用前景但作為一種相對年輕的新能源,水煤[12]李敏耿家水水煤漿添加劑復配的試驗研究[打煤炭漿技術(shù)目前仍處于成長(cháng)階段,科研成果轉化為工業(yè)加工與綜合利用,2009,(5):36-37應用尚需要一定時(shí)間的磨合和完善。今后的研究方[13]王曉春,吳國光王共遠水煤漿添加劑及其研究進(jìn)展向主要是將水煤漿生產(chǎn)工藝向潔凈化,高效率,低能[J].煤化工,2004,(6):15-18.耗及大型化發(fā)展,如研究適合多種煤泥和煤粉的[141賈傳凱王燕芳王秀月等水煤漿技術(shù)的應用與發(fā)展分散劑,提高其制漿的性?xún)r(jià)比,改善水煤漿的穩定性趨勢[J].煤炭加工與綜合利用,2011,(4):55-57[15]梁霏飛,吳國光,孟獻梁,等煤泥水煤漿技術(shù)研究進(jìn)展與流動(dòng)性;研究提高煤泥水煤漿利用效率的方法同[J].能源技術(shù)與管理2011,(6):98-103時(shí)減小水煤漿燃燒時(shí)所造成環(huán)境污染等;研究水[16J]朱虹,陳公倫,等煤漿燃料的新進(jìn)展[]選煤技術(shù)煤漿的衍生產(chǎn)品油水煤漿,水煤漿雖然可節省更多2000(1):8-14的油,但單位體積熱能低制備要求使用揮發(fā)分較高[17]高洪閣,田原宇,黃偉等油煤水漿生產(chǎn)與工藝的研究貴州化工2012年12月18·Guizhou chemicallndustr第37卷第6期探索[J.潔凈煤技術(shù),2007,13(2):59-61與探索[J].礦業(yè)快報,2002,6(11):11-12.[18]王俊玲,齊祥明,宗志敏,等新型油水煤漿燃料的研究Research and application on coal-water slurry technologyWANG Kang-mao, WANG Xiao-dan, QIU Shu-yi, WANG Ji-chao, CHENG Xiao-jun(I. College of Chemistry and Chemical Engineering, Guizhou University, Guiyang, Guizhou 550025; 2. GuizhouA&A Energy Clean Fuel Co. Ltd. Guiyang, Guizhou 550000, China)Abstract: his paper expounds the preparation process of coal-water slurry, including coal washing techniquecoal-water slurry additives preparation. The produced coal-water slurry is a kind of new fuel to instead of oilwhich is environmental and high-efficiency and has good application prospect in industryKey words: coal-water slurry; additives; dispersant; stabilizer; coal washing technique《廣東化工》2013年征訂及征稿啟事歡迎全國作者投稿訂閱,本刊為職稱(chēng)資格評審認定刊物《廣東化工》,半月刊,創(chuàng )刊于1974年,發(fā)行國內外,刊號為:CN44-1238/TQ,ISN1007-1865,大16開(kāi),每月15日及30日出版,在線(xiàn)投稿網(wǎng)址是:ww.gdchem.com。本刊被美國《化學(xué)文摘》重點(diǎn)收錄、中國核心期刊(遴選)數據庫收錄和中國學(xué)術(shù)期刊光盤(pán)版收錄,第七屆全國石油和化工行業(yè)優(yōu)秀報刊一等獎,在全國化工刊物界享有很高聲譽(yù),適合在化工行業(yè)的企業(yè)、高等院校、研究院所從事管理、科研、工程設計與施工、教學(xué)、生產(chǎn)及一切與化工事業(yè)相關(guān)的人士閱讀。主要欄目:試驗與研究、專(zhuān)論與綜述、分析測試、環(huán)境保護、材料合成與加工改性、化工設計及裝備、教學(xué)與實(shí)踐、化工新能源等。適合的專(zhuān)業(yè)有:石油化工、醫藥化工、農藥化肥、日用化工、燃氣化工、化學(xué)建材、電化學(xué)、工業(yè)水處理、涂料與膠粘劑、生物化工、食品化工等全年訂費:全年24期,國內訂價(jià)為480元/份;境外訂價(jià)為384美元/份。訂閱辦法:(選一)A.直接匯款向編輯部訂閱。編輯部地址:廣州市越秀區越華路116號,收款人:〈廣東化工》編輯部,郵政編碼:510030。請注明:訂2013廣東化工/起止時(shí)間/份數。B.向郵局訂閱。郵發(fā)代號:46-211。歡迎訂閱,歡迎投稿。廣東化工在線(xiàn)投稿網(wǎng)址:www.gdchem.com投稿E-mal:gdcic200@163.com聯(lián)系電話(huà):020-83336009,83302517中國將禁止新建天然氣制甲醇項目國家發(fā)改委日前公布《天然氣利用政策》,自2012年12月1日施行。政策指出,新建或擴建以天然氣為原料生產(chǎn)甲醇及甲醇生產(chǎn)下游產(chǎn)品裝置,以天然氣代煤制甲醇項目被列為禁止類(lèi)。該政策中的禾然氣是指國產(chǎn)天然氣、頁(yè)巖氣、煤層氣(煤礦瓦斯)、煤制氣、進(jìn)口管道天然氣和液化天然氣(LNG)等。