水煤浆生产过程中的物料平衡及控制

第4期004年8月COAL PREPARATION TECHNOLOGYAug 2004文章编号:1001-3571(2004)04-0063-03水煤浆生产过程中的物料平衡及控制崔广文,朱书全,邹立壮,梁钓台(中国矿业大学(北京校区)化学与环境学院,北京市100083)摘要:介绍了水煤浆生产过程中煤、水、添加剂的比值关系及其控制方法,为水煤浆厂生产实现自动控制奠定了理论基础。关键词:水煤浆;添加剂;自动控制中图分类号:TQ536文献标识码:A水煤浆作为一种新型的煤基洁净液体燃料,因具有易于管道输送、低污染燃烧、实现代油等一系水煤浆产品技术指标及制浆工艺流程列优点,受到世界各国广泛重视。随着我国经济建1.1水煤浆产品技术指标设的发展,对能源的需求量不断提高,发展水煤浆目前用于锅炉燃烧的水煤浆产品一般根据制浆代油不仅仅是市场的需要,而且还是国民经济发展用煤的性质确定水煤浆技术指标,具体要求是水煤和能源安全的需要。改善水煤浆生产控制水平,提浆必须达到一定浓度,具有良好的流动性及稳定高水煤浆产品质量,是水煤浆技术发展的必然趋性。吉化水煤浆厂水煤浆的技术指标见表1。势。然而,水煤浆技术是一项新技术,因多方面原表1吉化水煤浆厂水煤浆质量技术指标因,目前水煤浆技术发展不够平衡,特别是在自动技术指标控制水平方面:小型浆厂一般采用设备就地控制,重量浓度/%66±I新建大中型浆厂有的采用PLC集中监控系统,有的表观粘度/mPa·s的采用较先进的DCS控制系统。无论那种控平均粒度/m40制方式都仅仅限于保障生产设备安全运行,而没有最大粒度/μm灰分/%考虑如何控制产品质量这一关键问题。造成这一问硫分/%题的主要原因在于做自动控制的人员不了解水煤浆挥发分/%产品的主要技术指标。为保证水煤浆浆体的输送、浆基低位发热量/MJ·kg19-20储存、雾化燃烧,水煤浆产品必须具有较高浓度灰熔点/℃静置稳定性/d一定的粘度和稳定性。我们知道在制浆工艺确定的条件下,生产过程中的水煤浆浓度、粘度、稳定性表1各项指标中灰分、硫分(不添加脱硫剂等指标是由煤量、水量、添加剂用量决定的,因此条件下)、挥发分、发热量(浓度一定条件下)通过控制调节煤量、水量、添加剂用量就可以实现灰熔点等项指标完全由原料煤决定。在工艺设备固对水煤浆浓度、粘度、稳定性等指标的控制。定、完好及处理量稳定的条件下,平均粒度、最大文章通过介绍吉化水煤浆厂水煤浆产品技术指粒度相对稳定,在生产过程中无须专门控制。这标及制浆工艺流程,给出水煤浆制浆工艺过程中煤样,水煤浆生产过程中只需控制水煤浆浓度、粘量、水量、添加剂量比值关系及控制方法。度、稳定性,只要找出影响这些指标的因素,实现控制并不难。收稿日期:2004-06-161.2制浆工艺流程作者简介:崔广文(1963-),男,黑龙江省宾县人,高级程斯,中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院在读水煤浆制浆工艺可分为低浓度制浆和高浓度制博士,主要从事洁净煤技术方面的研究。联系电活:浆,高浓度制浆相对低浓度制浆工艺简单、实用。13520437898。随着高浓度制浆技术逐渐成熟,目前新建水煤浆厂7]刘国光,郑立庆,吕文英·氧化铜对钙基化合物固[8]徐东耀,水煤浆固硫技术研究[D],北京:中国硫作用彩响的初步研究[冂],河南师范大学学报矿业大学(北京校区),2003自然科学版),2000,28(2)第4期选。煤技末2004年8月25日大多采用高浓度制浆工艺流程。如新建投产的吉化KW;稳定剂量为W4=K2W1。式中:K1、K2为成浆水煤浆厂、大庆盛泰水煤浆厂均釆用该流程。图I试验或生产实际中认定的分散剂和稳定剂的添加比为吉化水煤浆厂流程框图。吉化水煤浆厂制浆采用例。次加分散剂方式。图1中大颗粒及杂物因为相对水量不大,可忽略不计,如果量大说明煤质或者前段碎煤系统有问题,需及时整改,避免影响水煤浆产制浆分散剂定剂干料原料煤品质量。r团狗[本2制浆生产过程中的物料平衡及控制[受煤坑2.1制浆生产过程中的物料平衡根据制浆工艺、设备处理能力及产品技术指标破碎剪切泵可计算出各主要环节物料量。表2为吉化水煤浆厂缓冲仓求磨机质熟化罐制浆物料计算平衡表。[定量给煤机2.2煤量、水量、添加剂量比值关系除渣缓冲儲浆罐设干煤量为W、水量为W2分散剂量为W、稳大颗粒及杂物定剂量为W,则水煤浆量W=W1+W2+W+W4;图1吉化水煤浆厂工艺流程框图水煤浆浓度C=(W+W+W)/W;分散剂量W=表2吉化水煤浆厂制浆物料计算平衡表量来煤缓冲仓球磨机出渣缓冲桶稳定桶储浆罐干基煤量32.5732.5732.57水量15.5315.7416.64分散剂用量稳定剂用量0.009水煤浆量水煤浆浓度%67.5467.2166006600表2中储浆罐环节水煤浆瞬时量W=32.57+表3水煤浆产品质量控制过程中的变量1640.440003h浓度C=(32.57变量名称符号单位备注+0.147+0.009)/49.37=66.00%;分散剂量W,=煤QI计量皮带煤量0.0045×32.57=0.147U/h(K1=0.0045);稳定煤水分实际测定值干基煤W t/剂量W4=2.8×10×32.57=0.009U/h(K2=28外加水量Q:th电磁流量计计量水量10)。加水浓度C2%实际测定值然而实际生产过程中来煤并非干料,而是含有纯加水量定的水分;用水也并非纯净水,而是含有一定的分散剂用量Q3t/h电磁流量计计量值分散剂浓度实际测定值固体成分;添加剂需要配制成一定浓度才能使用分散剂干量W, t/h这就使得水煤浆生产过程中产品浓度指标难以控稳定剂用量Q定量桶计量值制,同时粘度也会变化频繁,从而造成水煤浆产品稳定剂浓度C实际测定值质量不稳定。所以寻求建立各变量间的相关关系,稳定剂干量对实现水煤浆产品质量控制是非常必要的水煤浆量w th W=W,+W2+W,+W为了便于建立关系式,可用符号表示各变量煤浆浓度C C=(W,+W,+W).分散剂添加比例K1%见表3。稳定剂添加比例k%K= W/H表3各变量中Q1、Q2、Q3Q4为在线检测量;W1=CW/(1+K1+K2);M1、C2、C3、C为实际测定值;W、W2、W3、W,为计算[CW/(1+W+W2)];值。W、C、K1、K2为设定值。通过W、C、K1、K2可计算W4=K2[CW/(1+K1+W)]出W、W2、W3、W4的值,即W2=W-W1-W3-W4。第4期崔广文等:水煤浆生产过程中的物朴乎衡及控制2004年8月25日再利用W、叼2、W3、W4及输入的W、C2、C3、C,统,操作方便,产品质量稳定。表4为吉化水煤浆值计算出瞬时控制量的设定值Q1、Q2、Q3、厂生产统计资料,从表4可看出,水煤浆产品质量非常稳定,达到了设计要求的产品质量技术指标Q4=W4/[(100-C4)%]始Q3=W[(100-C3)%];Q2=W2/[(100C2)%];输入设定值wC、Kl、2Q2·C2)[(100-M1)%]根据瞬间检测值及设定值计算修正值,即输入测定值M1Qi-Qc2、c3,c4△Q2=Q2-Q2;Q3-Q3计算W1、w2△Q4=Q4-Q4。2.3球磨机入料自动控制目前新建水煤浆厂一般采用计量皮带计量球磨自动采集Q1Q2.Q3.Q4调整机构机人料煤量,采用定量泵、流量计计量添加剂用量,流量计计量水量,煤量通过计量皮带的变频器计算差值△a1.计算差值及调节量△Q2.△Q3、△Q4调控,添加剂通过定量泵的变频器调控,水量通过电动阀门控制。控制中心通过DCS控制系统,根断是否超差>据前述各变量的计算式,很容易实现变量间的比值控制,保证水煤浆产品质量稳定。图2所示为各变量比值控制程序框图。吉化水煤浆厂采用该控制系图2各变量比值控制程序框图表3吉化水煤浆厂生产统计资料分析项目取样时间皮带煤水分/%浓度/%粘度/mPas平均粒度/μm<75um<250μm10月3日0:7.6965.1182.1210月3日1:00959.3442.668010月3日1:307710月3日2:007.7465.15989.2540.7883.24100.0010月3日3:0065.32I001.2542.1982.521210月3日3:301028.4243.1410月3日4:0065.32983.3640.0783.1999.8810月3日5:00月3日6:003结论煤浆制浆工艺过程控制都需要明了煤、水、药剂之间的比值关系及其控制方法。提高水煤浆制浆工艺过程的控制水平,对水煤参考文献:浆企业提高产品质量,降低生产成本,提高经济效1]闵伟,等,水媒浆生产过程自动监控系统的开发应益有着重要意义。本文提出的水煤浆制浆过程比值用[J],洁净煤技术,1999,5(增刊)控制虽然简单,但是却很实用,基本上能够满足目[2]梁立军,等,建立和完善水煤浆厂控制系统[J前水煤浆制浆工艺过程的要求,也为水煤浆工艺设中国煤炭,2003,(4)[3]梁钩台,水煤浆生产过程在线检测与计算机控制计中过程控制提供了理论基础。总之,随着控制与D]北京:中国矿业大学,1999检测技术不断提高和完善,水煤浆制浆工艺控制将不断改进,然而无论采用何种先进的控制系统,水