宁东红墩子煤田煤气化成浆性能研究

ApldTechnolog应用技术文章编号: 1674- -9146(2011)06 -0103 -04宁东红墩子煤田煤气化成浆性能研究王克义',王德海',郭继虎",芦晓芳2(1.中国电力投资集团公司宁夏青铜峡能源铝业集团煤炭煤化工分公司，宁夏银川75001;2.山西农业大学文理学院，山西太谷030801)摘要:在对宁东红墩子煤田煤全面煤质分析基础上，进行了实验室料浆制备及成浆性能试验。通过对原煤、洗煤和不粘煤等3个堞样的添加添加剂、助熔剂及配煤试验,进行了气化工艺的成浆性能可行性评价。关键词:宁东煤;气化;成浆性中图分类号:TQ531文献标志码:A影响煤的成浆性的因素是多方面的,包括煤质表1煤质分析结果因素(4，添加剂还有制备工艺。对于煤的成浆性项目原煤洗煤不粘煤而言，煤质因素是最主要的，各煤质因素之间有着水分MJ1.271.319.05密切的联系。为了能满足水煤浆气化工艺的要求,工业分析灰分Au30.9818.39 10.62/ wt%[挥发分VJ26.4129.5325.72制浆原料煤的成浆性能要符合- -定的标准。笔者对固定碳FC_41.3450.7754.61宁东北部煤田的煤质进行了全面的分析,并进行了碳C.54.2566.4063.81一系列的成浆性能实验，研究其应用于水煤浆气化元素分析氢H3.504.183.25的可行性。/wt%氮NJ0.911.07 0.60疏St.0.50 0.490.361煤质特性分析实验氧O.8.1612.31实验用煤样为宁东横城煤田的原煤及其洗煤,发热量0 /kJ.kg122530 | 27 450 24 810以及配煤用不粘煤,按照GB/T 212- -2001, GB/T可磨指数HGI5754 T213- 2003， GB/T 219 -1996，GB/T 220- -2001,变形温度DT 1460 1430 1050灰熔点| 软化温度ST >1500>1500 1070 ]GB/T 474-1996， GB/T 476- -2001，GB/T 483-/C流动温度FT_一1 1101998和GB/T2565-1998等煤炭分析标准对煤样SiO,53.9151.63 32.88的工业分析、元素分析、发热量、灰成分分析、灰Al,O,35.0234.1013.59熔点分析、化学反应活性分析以及可磨指数进行测灰组成分析Fe:O,1.922.95 14.33CaO3.033.8718.22定。3种煤样煤质特性的分析数据见表1。MgO1.07 1.394.27从表1可看出，原煤应该属于高挥发份的气SO,2.372.749.56煤,有利于气化;原料煤的水分低，对制浆有利,TiO21.250.77可以提高水煤浆的质量浓度;灰分较高，灰熔点较8001.11.216.0高，这对液态排渣的气化工艺不利,需要对原料煤850C2.62.827.4900 C4.34.640.8进行处理以降低煤的灰熔点。原煤热值较高,可以化学反应活性A9509.59.755.8提高气化炉膛的温度,对液态排渣有利;原煤可磨1%10009.620.8性中等，这会提高运行费用。原煤和洗煤的高灰熔1 0509C39.840.182.2点,使其不能单独作为气化用原料,需要进行配煤. 1100C I56.857.490.1以降低灰熔点。不粘煤的灰熔点相对较低，可以考气化用煤的反应活性越好越有利于气化,所虑和原煤或洗煤相配使用。以气化中国煤化工有一-定要求。各YHCNMHG收稿日期:201009-10;修回日期:2010-10 -13作者简介:王克义( 1968- ),男,山东泰安人,硕士,主要从事煤矿生产与加工研究,E- mil:wangdehai126@126.com。科技创晰与生产力J2011年6月_总第09期 j -103-应用技术ApliedTechnoloy煤样的CO2反应活性(还原率)随温度的变化曲线高了煤浆的流动性。所以，要制备出成浆性能较好见图1。的料浆，就必须加入合适的添加剂。2.3添加剂筛 选试验-第一不粘煤'本实验选取了10种添加剂，分别对提供的3-+-洗煤一--原煤种煤样进行了成浆性能的考察，实验结果见图3。1 600-82400-1 20050 800 850 900 950 100010501100 1150 .1 000800-600-围1煤样CO2反应活性(还原率)曲线00-l图1结果显示，原煤和洗煤的反应活性基本一致，只是在高于1 000 C时，洗煤的反应活性稍微高于原煤，不粘煤的反应活性明显高于原煤和洗言言言言言言言言言吾添加剂种类煤。可以看出,原煤和洗煤的反应活性偏低，可以3- a 70%质量浓度原煤浆考虑配人活性高的不粘煤或加入助溶剂共同气化。2成浆性能测试1 400-2.1水煤浆的制备田1200-煤粉粒度主要根据煤的反应活性确定。根据水。1000煤浆加压气化装置制合成气工业化运行结果认为,所提供煤样中，原煤和洗煤的制浆煤粉粒度小于7.4x10- (200目)占45%~60%为宜，不粘煤制浆煤粉粒度小于7.4x10~ (200目)占40% -50%为言言言言言言言言言言宜。将原料煤用颚式破碎机粉碎成-定粒度，然后定量加入13 L的实验室用球磨机进行制粉，根据3-b 67%质浓度洗煤浆煤的可磨指数和入磨粒度，控制研磨时间,得到所1 600L ，需粒度的煤粉。称取上述粒度的煤粉加入自来水和中1200120添加剂配制不同质量浓度的料浆，试验时用搅拌器T 0000均化10 min,再测定料浆的各性能参数。8002.2 空白样(无添加剂)成浆性能试验400luMl00称取上述粒度的煤粉加入自来水配制不同质量浓度的料浆空白样，用搅拌器均化10 min,进行成浆性能试验,结果见图2。3000一-一原煤一-洗煤一不粘煤3-c 59%质 浓度不粘煤浆52 500圈3原煤、 洗煤及不粘煤加入添加剂后的成浆性能旨2 0从图3可以看出，在3个煤样的煤浆改性数据侧1 500中CHA-5添加剂对煤浆的流动性影响最大，说明GHA- -5添加剂对煤浆的改性效果最好，可以考虑利用CHA -5作为水煤浆的添加剂。9055507o煤浆质量浓度/%.4 添加剂加入量的筛选试验图2煤样空白样成浆性能试验添加剂加入量太少时，添加剂未能同煤粒完全试验结果表明:对于所选择的煤样，在无添加作用中国煤化工1当加入量过多时,剂的情况下，制备的料浆表观粘度高、流动性差。添加|YHC N M H G有效质量浓度相应其中，不粘煤的流动性最差，原煤的流动性最好，降低， 故添加剂的加入量存在- -个最佳值。在添加洗煤次之，原因可能是由于原煤灰分较高,从而提剂筛选试验的基础上，对所提供煤样使用CHA-5L SC-TECH NNOVATION & PRODUCTIVTTYNo.6 Jun 2011,Total No.209-数据ApliedTechnology应用技术添加剂进行了加入量的筛选试验,试验结果见图4。600原煤--洗煤-★~不粘煤718002 500, 500-1500 :一* -70%原煤浆士- -67%洗煤装。倒300--900-59%不 粘煤浆官1500-10兵200-出3005006200405060%0.10.3.50.7 09剪切速率/5-1添加剂加入量/%图6料浆流变特性曲线圈4添加剂加量试验曲线3配煤及添加助熔剂试验由图4可知，在添加剂加人量为5%左右时,由于原煤和洗煤的灰熔点高，无法满足湿法料煤浆的黏结性最低，此时水煤浆的流动性最好，可浆加压气化液态排渣操作对灰熔点的要求，因此对以认为添加剂最佳加入量为5%。高灰熔点煤样进行了添加助熔剂试验，同时进行了2.5煤样 成浆性能试验配煤及添加助熔剂后的成浆性能试验。基于添加剂及加入量的筛选试验结果,对所提3.1 配煤对灰熔点影响试验供的3个煤样使用GHA-5添加剂，加人量为煤量洗煤与原煤混配后，灰熔点(流动温度FT)大的0.5%，选用同样粒度分布的煤粉,进行了成浆于1500C，无法满足湿法料浆加压气化液态排渣性能试验，试验结果见图5。操作的要求，仍需添加助熔剂来降低灰熔点;洗煤3 000与不粘煤混配后,随着不粘煤配入比例的增加，灰。2500熔点逐步得到降低，见图7。从图7可以看出,当200不粘煤加入量增加到50%时，配煤灰熔点(FT)为E1 5001 310 C,可满足湿法料浆加压气化液态排渣操作的至1 000要求。505570 7s1 500r水煤浆浓度/%ζ 1 450-图5煤样成浆性能试验 曲线,1400与空白实验相对比，添加剂GHA-5的加人能明 1 350大大改善水煤浆的流变性，且能提高水煤浆的质量发1 300-浓度。对于所提供的原煤,实验室能制备出质量浓1252306070 80度为72%的料浆;对于所提供的洗煤，实验室能制不粘煤比例/%备出质量浓度为69%的料浆;对于不粘煤,实验室围7洗煤中添 加不同比例的不粘煤样品的灰熔点能制备出质量浓度为61%的料浆。随质量浓度的提3.2添加助熔剂对灰熔点影响试验高，料浆粘度增大，稳定性得到改善;随煤粉粒度因所提供的洗煤及洗煤与原煤的混合样灰熔点的变细(小于7.4x10- (200 目)质量分数增加),高，实验室进行了添加助熔剂、降低灰熔点试验,料浆表观粘度有所增大。助熔剂选用石灰石，试验结果见图8。2.6料浆流变特性流变性是料浆的基本特性，对料浆制备、贮1 360--◆洗煤R 1340-存、输送和雾化具有重要的指导意义。在对所提供1320-甘洗煤/原煤(6/4)的煤种进行成浆性能试验的同时，对其浆体流变特明1 300秀1280性进行了测试，流变特性见图6。得1 260由图6可看出，所提供煤样制备的料浆,其浆1 24005o体均呈非牛顿流体中的假塑性流体特性,随着剪切中国煤化工%EA为样品总重; .速率的增大，剪切应力增加，表观粘度下降，与现DHCNMHG5.51%在工业化运行的气化料浆的流变特性- -致，可在湿图8添加助熔剂 (氧化钙)对灰熔点的影响法料浆加压气化过程中应用。由图8可以看出，对于洗煤样及洗煤/原煤科技创晰与生产力」J2011年6月总第209期」-105-应用技术Appliea Tchnology(614)混合样,通过添加助熔剂均可有效降低其灰制备出质量浓度为65%的料浆。熔点。选用石灰石为助熔剂，当助熔剂添加量为4结论30% (CaO/A) 时，灰熔点均可满足湿法料浆加压通过实验室成浆性能的研究认为,对于所提供气化操作的要求。煤样，原煤/不粘煤、洗煤/不粘煤添加GHA -5添加3.3 加人助溶剂成浆性能试验剂、CaO助熔剂后成浆性能符合湿法料浆气化工艺在对所提供3个样进行的成浆性能试验基础要求，GHA -5最佳添加量为5%,但考虑到原煤灰上，使用GHA-5添加剂，加量为0.5% (煤基),分质量分数较高，建议将洗煤灰分控制在15%以助熔剂加量为30% (CaO/A 计),对洗煤样、洗煤/下。 洗煤与不粘煤混配,添加少量助熔剂或不加助原煤(添加助熔剂)和洗煤/不粘煤的混合样进行熔剂后可用于湿法料浆加压气化工艺。了成浆性能试验。试验结果见图9。参考文献:2500r- - *卜洗煤/ 原煤(6/4)[1] 尉迟唯,李保庆李文,等.煤质因素对水煤浆性质的影响-●洗煤/不粘煤(5/5)D].燃料化学学报,2007,35(2):146-154.p20002] 尉迟唯,李保庆,李文,等.煤的岩相显微组分对水煤浆性g1500质的影响[U].燃料化学学报2003,31(5):415-419.B3] 尉迟唯,李保庆,李文,等.中国不同变质程度煤制备水煤买500-浆的性质研究[].燃料化学学报205033(2):156 -160.5870[4] 尉迟唯,李保庆,李文,等.煤孔结构特性对水谋浆性质的水煤浆质量浓度/%影响分析[].燃料化学学报,2006,34(1):5- -9.图9添加助溶剂对成浆性的影5] 吴国光,郭照冰.水煤浆制浆试验研究与制备因素分析D0.成浆性能试验结果表明:对于所提供的洗煤,中国矿业大学学报201,30(6);:543-546.在粒度分布、添加剂加量等相同的情况下，加入助6] 崔凤禄,王毅,孙远敬,等.异煤种的精细水煤浆制备及其熔剂与不加助熔剂的料浆相比，其成浆性能有所改威浆性T].洁净煤技术206121(1):49-52.善,料浆表观粘度有所下降，流动性有所变好。洗刀] 刘晓霞,屈睿,黄文红,等水煤浆添加剂的研究进展[].应用化工2008.37(1):101-106.煤与原煤以6/4混配，实验室可制备出质量浓度为(实习编辑邸开字)70%的料浆，洗煤与不粘煤以5/5混配,实验室可On Pulping Performance of Coal Gasification in Ningdong Hongdunzi CoalfieldWANG De- -hai",GUO Ji -hu?,LU Xiao -fang2(1. Coal Energy and Coal Chemical Subsidiary of Ningxia Qingtongxia Aluminum Coal Energy Group ofChina Power Investment Group, Yinchuan 750001 China;2. Arts and Science College of Sbanxi Agricultural University, Taigu 030801 China)Abstract: Based on the coal quality analysis of Ningdong Hongdunzi coalfield, we did the test of laboratory shurry makingand pulping performance.By the coal additives, flux and coal blending tests of raw coal, washed coal and non-caking coal,we put forward feasibility asessment of gasification process.Key words: Ningdong coal; gasification; pulping performance(上接第102页)Research on Burning Problem of Distribution Transformers Due to WaterSeepageZhao Jin-liang(Fulaerji Power Supply Bureau, Qiqihar Powe中国煤化工) .Abstract: Aiming at the problems of overfiring of transformers for \:YHCN M H G the main reasons, anexpounded danger of water to insulation. Finally, the author introduced test metods, and put torward specific precautionarymeasure.Key words: transformers; distribution transformner, water seepage; overfiring; precautionary measureLSCHTECH INNOVATION & PRODUCTIVITY-数据“Jmn 201, N209_._.