一種新型水煤漿氣化原料——水渣漿

Production一種新型水煤漿氣化原料——水渣漿華東理工大學(xué)龔凱峰劉鑫孫曄王輔臣摘要:水煤漿氣化技術(shù)是當前廣泛用于工業(yè)化生產(chǎn)的煤氣化技術(shù),實(shí)現了煤炭的高效清潔利用。本文在水煤漿制備基礎上,通過(guò)對煤直接液化殘渣的分析和實(shí)驗,開(kāi)發(fā)了一種可用于煤氣化的新型原料—水渣漿。研究表明,制備的水渣漿濃度達到71%,具有良好的穩定性和流動(dòng)性,各方面性能滿(mǎn)足作為煤氣化原料的要求關(guān)鍵詞:煤氣化液化殘渣水渣漿成漿性能。煤液化殘渣是煤直接液化過(guò)程中不可避免地定的時(shí)間,球磨機的轉速設置為280rmin,然后用的固態(tài)物質(zhì)。本文針對液化殘渣的特點(diǎn),結合40目的篩子在振篩機上濕篩分5min,得到具有煤氣化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),在水煤漿制備工藝基礎上,研系列粒度分布的煤直接液化殘渣制備的水渣漿,漿究開(kāi)發(fā)了一種新型的水煤漿氣化原料——水渣漿。體使用實(shí)驗室用小型機械攪拌漿在1000pm下攪研究結果有利于拓展水煤漿氣化技術(shù)的應用,并且拌15min,制得混合均勻的水渣漿。攪拌過(guò)程水浴可以合理地解決液化殘渣后期處理可能帶來(lái)的環(huán)恒溫25℃境問(wèn)題,并能獲得清潔的產(chǎn)品氣,用于化工產(chǎn)品的水煤漿的表觀(guān)粘度由國家水煤漿工程技術(shù)中生產(chǎn),有效地提高其利用價(jià)值。心研制的NXS4C型水煤漿粘度計在25℃時(shí)測定穩定性的測定采用落棒方法:將漿體置于50ml1實(shí)驗部分量筒內,用液體石蠟密封,每隔4h進(jìn)行落棒觀(guān)察實(shí)驗,以出現硬沉淀的時(shí)間評價(jià)漿體的穩定性。11液化殘渣樣品兩種液化殘渣樣品均來(lái)自于神華集團上海煤2實(shí)驗結果與討論直接液化中試裝置,分別為煤直接液化殘渣A和煤直接液化殘渣B。其工業(yè)和元素分析結果見(jiàn)表1。2.1濕磨時(shí)間對液化殘渣成漿性的影響表1煤直接液化殘渣的工業(yè)分析和元素分析水煤漿氣化工藝要求原料漿體具有一定的粒樣品工業(yè)分析/元素分析/%熱值/Mkg度分布,從而獲得較高濃度,良好流動(dòng)特性和穩定性,有利于存貯、泵送和噴射氣化。煤氣化工業(yè)生線(xiàn)濟A00537890[B0844880單9014產(chǎn)中常見(jiàn)的制漿工藝為濕磨制漿工藝,即原料煤、添加劑、水以一定比例混合加入磨機中,一次性濕12實(shí)驗分散劑磨成漿。磨機的機械力作用使得原料煤被磨成具有分散劑為亞甲基萘磺酸鈉、腐植酸鹽、改性堿一系列粒度分布的顆粒群,并且在添加劑的作用下木質(zhì)素磺酸鈉、萘磺酸鹽甲醛縮合物(NO,分別和水形成顆粒均勻分散的漿體。濕磨時(shí)間的長(cháng)短影稱(chēng)作D1、D2、D3、D4。響著(zhù)原料煤顆粒的粒度分布情況。不同的粒度分布導致不同的堆積效率,從而影響漿體濃度,使得漿13水渣漿的制備方法和性質(zhì)測定體表現出不同的表觀(guān)粘度、流動(dòng)特性和穩定性。殘渣破碎成粒徑小于5mm的顆粒,取破碎后實(shí)驗制備了一組相同濃度的水渣漿,使用水煤的殘渣、分散劑、去離子水,放入球磨機中研磨一漿粘度計測定漿體的粘度。液化殘渣為殘渣B,漿上峰嫘氣200年第3期(Production體濃度約為68%,分散劑為D4。從圖2中我們可以看到,漿體的粒度分布在不不同濕磨時(shí)間與漿體表觀(guān)粘度的關(guān)系見(jiàn)圖1。同濕磨時(shí)間下明顯地呈現不同的分布特性。隨著(zhù)濕磨時(shí)間的增加,粗細顆粒的比例下降,粒度分布寬度變小,粒度配比的合理性下降。這種內在因素的變化在外部現象上即為漿體粘度的急劇增大,漿體性能的下降。表2列出了不同濕磨時(shí)間的水渣漿的漿體性能?？梢钥吹皆诹鲃?dòng)性和穩定性方面,濕磨15min制備的漿體擁有稀流狀的流動(dòng)性能,有利于輸送和氣化:同時(shí)具有20d不出現硬沉淀的良好穩定性,有利于儲存。同時(shí),濕磨時(shí)間的大小決定了磨機消圖1不同濕磨時(shí)間與漿體表觀(guān)粘度的關(guān)系耗電能的多少。因此,選擇合適的濕磨時(shí)間不僅影由圖1可知,隨著(zhù)濕磨時(shí)間的增加,水渣漿的響成漿性能的好壞,更關(guān)系到整個(gè)工藝的耗能水表觀(guān)粘度變化表現為先緩慢增大后急劇增大。濕磨平時(shí)間從15min變?yōu)?0min時(shí),漿體的表觀(guān)粘度由686MPas躍遷為2155MPas。因為隨著(zhù)濕磨時(shí)間表2不同濕磨時(shí)間的水渣漿的漿體性能的增加,液化殘渣的粒度分布惡化,導致細顆粒過(guò)線(xiàn)渣樣品濃度M濕磨時(shí)間表觀(guān)粘度Ma流動(dòng)性穩定性稀流狀多導致漿體內部顆粒之間的聚結效應急劇加強,流10動(dòng)阻力迅速增加,漿體表觀(guān)粘度快速增大。工業(yè)上,殘渣BL681015稀流狀20d般要求漿體表觀(guān)粘度不高于1000MPas68422圖2表示了濕磨15min、20min時(shí)的粒度分布69.032522分散劑對液化殘渣成漿性的影響粒度分布下累計曲線(xiàn)2.21分散劑種類(lèi)的影響流體的粘度是流體質(zhì)點(diǎn)間的內摩擦系數,它反映了流體遭受剪切作用時(shí)因內摩擦產(chǎn)生的切應力的大小。未加分散劑時(shí),顆粒由于疏水作用和范德華力而發(fā)生聚集,遺受剪切時(shí),剪切平面必然會(huì )通過(guò)這顆粒大小/ym些聚集物,而產(chǎn)生較大的阻力。粒度分布頻率曲線(xiàn)加入分散劑后,分散劑會(huì )吸附在顆粒表面形成—粒度分布下累計曲線(xiàn)層很薄的添加劑分子和水化膜,大大降低顆粒與水之間的界面張力。此時(shí),懸浮液中的顆粒呈良好的分散狀態(tài),剪切時(shí)不產(chǎn)生新的相界面,切應力降低,即粘度降低。實(shí)驗分別研究了四種不同的分散劑(D3、D4)對于殘渣成漿性的影響,它們都屬于高分子兩親類(lèi)活性劑。分散劑使用量為殘渣干基量的圖2殘渣B在不同濕磨時(shí)間下的粒度分布1%,濕磨時(shí)間為15min。不同分散劑制備水渣漿的漿體粘度隨固體濃度的變化曲線(xiàn)如圖34)200年第3期上海娼氣ProductiO殘渣A、B所制備的水渣漿,成漿性都非常差,流÷0殘液A動(dòng)性不好,呈現為稠泥狀、不能測得有效得表觀(guān)粘度。同樣,分散劑D3對于殘渣B的成漿起不到促進(jìn)作用,無(wú)法獲得可供實(shí)驗測試的水渣漿從表3中可以看出,對于添加不同的分散劑所色1500成的漿體,漿體的流動(dòng)性表現為不同的流動(dòng)狀態(tài)。例如:殘渣A添加D3時(shí)所成的漿體呈現為稀泥狀的流動(dòng)狀態(tài),添加D4時(shí)則呈現出稀流狀的流動(dòng)狀態(tài)。同時(shí),漿體的穩定性也有著(zhù)巨大的差別。D1水渣漿濃度M%所成的漿體,都變現為很差的穩定性,殘渣A的漿2000體為4h、殘渣B的漿體為8h。D4所成漿體的穩殘渣B定性最好,無(wú)論對于殘渣A或B,實(shí)驗測試20d后才出現硬沉淀222分散劑用量的影響水渣漿工業(yè)化使用時(shí),需要考慮漿體的性能其制備的經(jīng)濟成本也是其能否工業(yè)化的考慮因素。分散劑作為制備水渣漿不可或缺的原料之一,占據著(zhù)制備成本中的一大部分,其使用量影響著(zhù)最終的制備成本。因此,在選擇了合適的分散劑之后,有水渣漿濃度M必要對分散劑添加量進(jìn)行研究,希望在水渣漿的制圖3不同分散劑下水渣漿濃度與粘度的關(guān)系備成本和漿體的各項性能之間取得最好的平衡。從圖3中我們可以看出:在相同濃度下,同種本實(shí)驗用分散劑D4對殘渣B濕磨制漿來(lái)考察殘渣樣品加入不同分散劑制備的水渣漿的表現粘分散劑用量對水渣漿表觀(guān)粘度的影響。實(shí)驗結果見(jiàn)度有較大差異。例如:70%濃度時(shí),殘渣A加入D1表4,其中分散劑的用量為殘渣干基的質(zhì)量百分數。的成漿性最好,表觀(guān)粘度為785MPas;而加入D3表4分散劑D4用量對殘渣B成漿的表觀(guān)粘度的影響的成漿性是最差的,表觀(guān)粘度為2027MPas,上升了1582%,超出了工業(yè)使用的范圍。分散劑用量0608%10%12%14%1.6%18%表3水渣漿濃度68%時(shí)加入不同分散劑的成漿性能表觀(guān)粘度MPa"s187382554129935399376實(shí)測濃度N689468667670467966061656殘渣樣品分散劑表觀(guān)粘度流動(dòng)穩定性DI實(shí)驗結果表明,隨著(zhù)分散劑的用量的加大,殘稠泥狀D31647渣所制備漿體的表觀(guān)粘度先快速下降然后趨于平稀泥狀稀流狀緩,而隨著(zhù)分散劑用量的繼續加大,漿體的表觀(guān)粘稀流狀度又略有回升,這種現象說(shuō)明殘渣的成漿性能隨著(zhù)D2稠泥狀D3分散劑用量的增加是先變好后變差,分散劑的用量并不是越多越好。對于殘渣B采用D4制漿時(shí),分作為一種可以用于工業(yè)氣化的水渣漿,不僅需散劑的用量在12%時(shí)表觀(guān)粘度最小,超過(guò)1.2后,要具有較高濃度和較低表觀(guān)粘度,同時(shí)必須保證擁漿體的表觀(guān)粘度反而有所回升有良好的流動(dòng)特性、穩定性。表3為漿體濃度68%理論上,分散劑的用量取決于顆粒對分散劑的時(shí)的成漿性能參數表。表中某些數據沒(méi)有數值,這飽和吸附量,控制在分散劑在顆粒表面的吸附量達是因為在實(shí)驗研究中,我們發(fā)現添加分散劑D2的到飽和即可。飽和吸附量的大小取決于顆粒的比表生產(chǎn)ProductIe■煤質(zhì)性質(zhì)、以及分散劑的結構等3結論當分散劑用量不足時(shí),顆粒表面還保持部分原來(lái)的疏水區。分散效果未能達到最佳;當分散劑用作為可用于水煤漿氣化的漿體必須具有較高量過(guò)多時(shí)易產(chǎn)生多層吸附,導致空間位阻增大,堆的濃度,良好的流動(dòng)特性和穩定性。本文通過(guò)研究積效率減小,粘度增大。因此,分散劑的用量過(guò)少表明,煤液化殘渣可以作為水煤漿氣化的原料使或過(guò)多都是不利的。用,其制備得到的水渣漿擁有良好的性能。在濕磨時(shí)間15min,分散劑為萘磺酸鹽甲醛縮合物(NO23液化殘渣最大成漿漿體濃度加入量為1.2%的情況下制備得到稀流狀流動(dòng)特性基于上述實(shí)驗研究,選擇濕磨時(shí)間15min,分穩定性達到20d的水渣漿,漿體濃度達到71%散劑D4,分散劑用量12%,對殘渣B濕磨制漿,研究同時(shí)表明,在制備漿體的過(guò)程中,濕磨時(shí)間對研究表觀(guān)粘度隨水渣漿濃度的變化規律,進(jìn)而確定液化殘渣成漿性有很大的影響,通過(guò)改變球磨時(shí)間其最大的成漿濃度。實(shí)驗結果列于表5?？梢哉{整水煤漿的粒徑分布,從而獲得相同濃度下表5殘渣B成漿的表觀(guān)粘度隨濃度的變化粘度較低的水渣漿,實(shí)驗時(shí)間15mn下制備的水渣濃度傷66347198漿具有良好的性能。漿體呈現稀流狀流動(dòng)特性,利表觀(guān)粘度MPa于輸送;漿體的穩定性達到20d,利于儲存。不同從表5可以看出,隨著(zhù)濃度的增大,水渣漿的分散劑對液化殘渣成漿性的影響不盡相同,實(shí)驗中表觀(guān)粘度大幅度增加。取表觀(guān)粘度為1000MPas用綦磺酸鹽甲醛縮合物(NNO)制備出了流動(dòng)性、穩時(shí)對應的漿體濃度為水渣漿的最大成漿濃度,則殘定性都很好的水渣漿。分散劑加入量為12%時(shí),分渣B的最大成漿濃度約為7159散效果達到最佳A new type mater ial of coal-water slurry gasificat iocal liquefaction residue water slurryEast China University of Science and Technology Gong Kaifeng Liu Xin Sun Ye Wang Fuchentechnology is widely used in industrial production that achievesefficient and clean use of coal. In this paper, based on coal-water slurry preparation, by analyzing direct coalliquefaction residue and making experiments, a new type material coal used in coal gasification is developedwater slurry. Studies have shown that the concentration of slurry is 71%, with good stability and liquidity, and allperformances meet requirements of coal gasificationKeywords: coal gasification, coal liquefaction residue, coal liquefaction residue water slurry, slurryability(上接第2頁(yè))起到了良好的降本增效的效果。由于減低了點(diǎn)爐、放量,順應了當今社會(huì )節能減排的趨勢,有著(zhù)重要停爐的頻率,因而也減少了點(diǎn)爐、停爐時(shí)廢氣的排的環(huán)保意義Discuss ion on techno logy of adding coke system of the producer gas generatorShanghai Pudong Gas Manufacturing Co,LtdZhang XuanAbstract:The article briefly introduces and analyzes several common faults on adding coke system of theproducer gas generator, and accordingly conducts the technological upgrading to some structures of the systemwhich has achieved good resultsKeyword: producer gas generator, equipment, reconstruction, material, gasket, clearance space)2009年第3期上?？皻?/p>