伊泰煤、神府煤及其配煤的水煤浆成浆性比较与分析

第4期(总第155期)煤化工No 4(Total No 155)20ll年8月Coal Chemical IndustAug.2011伊泰煤、神府煤及其配煤的水煤浆成浆性比较与分析王志光梁铁汪文梅周亚明(上海焦化有限公司技术中心,上海200241)摘要通过伊泰煤、神府煤及其配煤的成浆性试验,在煤浆浓度、黏度和目测流动性等方面进行了比较与分析,并讨论了粒度级配对煤浆浓度的影响。结果表明,伊泰煤可以制得浓度和流动性均较好的水煤浆,制得的水煤浆粒度呈双峰分布,煤浆浓度较神府煤水煤浆略高。随着煤浆中粗粒子(8目~40目)的增加,煤浆浓度增加,但对水煤浆气化过程中大颗粒煤粉的碳转化率也有影响。关键词伊泰煤神府煤水煤浆成浆性能粒度级配文章编号:1005-9598(2011)040041-03中图分类号:TQ534.4文献标识码:A水煤浆气化炉采用内衬耐火砖的热壁炉,液态排有限公司自“三联供”建成投产以来,一直以神府煤作渣。为顺利排渣,气化炉操作温度要求髙于灰熔融性为气化原料,多年来装置运行平稳,各项消耗指标较温度50℃-100℃。国内通过对 Texaco煤气化技术的佳。为缓解采用单一煤种带来的风险,寻找新的替代使用,得出了低灰熔融性温度有利于气化的结论,煤种成了该公司的一项重要的工作内容。根据要求,选择灰熔融性温度小于l30℃的煤质,有利于德士对伊泰煤以及伊泰煤与神府煤的配煤进行了煤质分古炉实现长周期稳定运行,不仅可有效延长炉砖寿析及煤浆的成浆性分析,并与同一试验条件下的陕西命,而且可减少氧耗量。神府煤的制浆性能进行了比较。神府煤的特点是三低一高,即低灰熔融性温度低灰、低硫和高发热量,此外,成浆浓度较高,通常可1煤质分析以达到62%。因此,神府煤已经成为国内水煤浆气化表1给出了神府煤与伊泰煤的煤质分析,可磨指的首选原料,也就造成了神府煤相对紧张。上海焦化数HGI按国标GB2565-87测得。表1神府煤与伊泰煤的煤质分析工业分析/%元素分析/%煤样Qm.MJkg+可磨指数神府3.206.3235.0555.4373.504.430.900.2611.39伊泰8.1014.7929.9847.1368.873.910.920.103.3124.40不同煤种由于其理化特性的差别,成浆性能差别均比神府煤高,但仍属于易制浆煤种。煤样硫质量分也较大。试验证明,内水分含量高、灰分含量低和含氧数仅为0.10%,适宜于水煤浆气化合成气制甲醇。可磨官能团中氧含量高时,不利于煤种成浆26。从表1可指数髙,属易磨煤。煤样的灰熔融性温度(弱还原气知,伊泰煤的M。和AM分别为8.10%和14.79%,尽管氛)见下页表2。在弱还原气氛下,伊泰煤的灰熔融流动温度(FT)比神府煤高110℃,在伊泰煤中掺入神府收稿日期:2011-06-13煤后,灰熔融性温度都有所降低,但无论是纯伊泰煤,作者简介:王志光(1972-),男,196年本科毕业于安徽还是其与神府煤的配理工大学,2008年硕士毕业于华东理工大学,工程师,现1300℃,适宜于德土中国煤化工超过CNMHGE,AR从事煤气化技术研发工作。泰煤的煤质比神府煤左-42煤化2011年第4期表2煤样的灰熔融性温度(弱还原气氛)2.2.2样品成浆性能煤样ST/℃FT/℃采用NXC4C旋转粘度计测定煤浆表观黏度;采神府用GB/T18856.2-2002水煤浆质量试验方法测量煤浆伊泰12301270浓度;24h析水率为制浆试验2h后煤浆中析出的水伊泰50%11701250占煤浆总量的体积百分比,为水煤浆成浆性能参数之伊泰40%1160根据以上试验方法,测得各煤样的水煤浆成浆性注:伊泰50%指伊泰煤与神府煤的配煤中能参数如表3。伊泰煤占50%,以下均相同表3水煤浆成浆性能参数2煤种的成浆性试验煤样表观黏度成浆24h析水/mPas浓度/%率伟流动性神府l2790.4好21水煤浆的制备伊泰128962.720.3较好(1)煤的磨制。把神府煤和伊泰煤分别加入到自伊泰61.391.4好制的1.5L球磨机中,在钢球级配相同的情况下伊泰40%109560.930.6好(Φ48m×2、Φ37mm×34、Φ28m×30),参考可磨指数HGI值,磨制不同时间后,制得含有不同粒度级别的煤炭的成浆性与其本身的理化性质有密切关系6。煤粉,其中粒度小于0.071m(200目)的煤粉,其质量伊泰煤的煤浆黏度与神府煤相当,从表3可知,伊泰煤分数接近50%。的成浆浓度比神府煤高1.11%,但是伊泰煤的灰分比神(2)水煤浆的制备。水煤浆成浆试验采用干磨湿府煤高,扣除灰分后,伊泰煤(干燥无灰煤)的煤浆浓度配制浆法。称取一定量的煤粉,将添加剂按煤质量的比神府煤低。从表3中还可以看出,伊泰煤及其与神府0.60%加入到各个煤样中;加入一定量的水,混合后经煤的配煤,煤浆的表观黏度均小于1300mPa·s,其成浆过充分搅拌,制得样品,采用目测方法,使煤浆具有浓度均较高,在60%以上。定流动性。2.2.3粒度级配与煤浆浓度的关系22试验结果与分析影响水煤浆浓度与黏度的主要因素有煤的品种、粒2.2.1煤浆体系的粒度分布度级配和分散剂等。其中粒度级配是控制水煤浆性能指煤浆浓度是影响水煤浆气化效率的一个重要因标重要的参数之一,研究粒度级配与水煤浆浓度和黏度素,其中水煤浆的粒度分布又是影响水煤浆浓度的重之间的关系,对提高水煤浆性能具有重要意义。本研究要因素。本试验利用 Mastersizer2000型激光粒度仪釆用物理试验来进行煤样的粒度分析。测量煤粉的粒度分布,其分布曲线见图1。从图1可试验考查了伊泰煤在不同粒度级配下水煤浆的成知,各样品在整体的分布上较为一致,只在局部粒度浆性能。3种不同粒径的煤浆依次增加8目~40目之间区间有细微的差异,说明各水煤浆样品在粒度的均一的煤粒量,减小40目-200目之间的煤量,从而增加了性上比较相近。从图形可知,实验室所制得的煤浆粒煤浆的平均粒径。3种不同粒径的伊泰煤煤浆均采用径分布成双峰分布,能达到较高的制浆浓度和较低的FP-2水煤浆添加剂添加剂量为煤样质量的0.60%。3种黏度。因此,各煤样的粒度分布都可以满足粒度要求。不同粒径伊泰煤浆的粒度级配与成浆性能分别列于下页表4和表5。由表4和表5可知,在添加剂种类及添加量确定后,在表观黏度相差不大的情况下,随着煤浆中粗粒餐25子(8目~40目)的增加,煤浆浓度增加。但是,煤粉的粒度大小直接影响到整个着火、燃烧及燃尽过程,浆105粒的直径越大,它的燃尽时间越长;煤粉的粒度对碳088-4040-8080-140102X3<3250的转化率也有很大影响。粒度分布/目因此,就单纯媒中国煤化工的浓一神府→一伊秦一伊秦50,伊秦40%度越高,爆浆粒度越CNMHG生产图1煤浆粒度分布曲线中,不得不考虑煤浆的输送和煤浆在气化炉中的雾2011年8月王志光等:伊泰煤、神府煤及其配煤的水煤浆成浆性比较与分析43表4伊泰煤浆的3种不同粒度级配媒样>8月八8目-14目A14目-40目/%40目40目八%20目-35日/%<325目粒径10.5011.1041.10粒径218.54粒径325.889.00表5伊泰煤3种不同粒度级配水煤浆的成浆性能3结论煤样平均粒表观黏度煤浆24h析径/μm/mPa·s浓度/%水率/%流动性3.1通过对伊泰煤与神府煤及其配煤的煤质分析、粒径1188.77121461.500.38好成浆性试验、灰熔融性温度的测试可知,采用伊泰煤粒径2233.16129862.222.33很好可以制得浓度和流动性均较好的水煤浆,且煤灰熔融粒径3316.13122962.450.08很好性温度在1300℃以下,可适当掺混神府煤,用于德士古水煤浆气化。化,因为煤浆浓度越高、粒度越小,黏度就越大,输送3.2随着煤浆中粗粒子(8目-40目)的增加,煤浆和雾化也就更困难。浓度增加,但煤粉粒径的增大对碳的转化率也有影响。伊泰煤3种不同粒度级配煤浆的流变特性如图2所示。从图2可知,随着剪切速率的增加,剪切应力参考文献:增加,表观黏度降低,属于假塑性流体,剪切速率从[1]赵勇平,郑宝祥.德士古煤气化装置对原料煤的要求100降到10s-,表观黏度又回到初始值,说明浆体[J].大氮肥,1999,22(3):154-156的稳定性都较好。[2] Atesok G, Boylu F, Sirkeci AA. The Effect of CoalProperties on the Viscosity of Coal-water Slur-ries[J].Fuel,2002,81(14):1855-18584000[3]张荣曾.水煤浆制浆技术[M].北京:科学出版社[4] Tiwari KK, Basu S K, Bit K C. High-concentrationCoal-water Slurry from Indian Coals Using Newly2500Developed Additives [J]. Fuel Processing Techno-logy,2003,85(1):31-421500[5] Mishra S K, Senapati P K, Panda D. Rheological Be-Slurry [J]. Energy Sorl0000204060801002002,24(2):159-167剪切速率/s[6]李艳昌,程军,刘剑,等.配煤提高神华煤成浆性一粒径1-·粒径2一粒径3能的研究[J].煤炭转化,2008,33(4):72-74图23种不同粒度级配煤浆的流变特性图[]李艳昌,周志强,程军,等.煤的理化特性对其成浆性能的影响[J].煤炭转化,2009,32(3):35-39Comparison and Analysis on the Slurryability of Yitai Coal and Shenfu CoalWang Zhiguang, Liang Tie, Wang Wenmei and Zhou YamingTechnology Center of Shanghai Coking and Chemical Co, Ltd, Shanghai 200241, China)Abstract Comparison and analysis was made on the CWS concentration, viscosity, fluidity, etc. through the slurrybility test of Yitai coal, Shenfu coal and coal blend. Besides, the impact of the particle size distribution on the effect ofcoal water slurry concentration was also discussed. The result showed that the Cws which were good both in concentrationand fluidity could be achieved by the Yitai coal, and the CWS thus prepared revealed double-peak grain size distributionand its concentration was a bit higher than that prepared by the Shenfu coal. With the increased of the coarse particles inthe Cws(8-40 mesh) its concentration also increased, but the carbon conversion rate中国煤化工water slurry gasification became lower, consequently, the carbon content in the ash becKey words Yitai coal, Shenfu coal, coal water slurry(CWS), slurryability, partCNMHG