煤泥水煤浆技术研究进展

能源技术与管理2011年第6期doi:10.3969isn.1672-99432011.06041资源综合利用煤泥水煤浆技术研究进展梁霏飞,吴国光,孟献梁,张玉良,云增杰,罗晓强,张静(中国矿业大学化工学院,江苏徐州221116)[摘要]随着选煤技术的发展,煤泥产量日益上升。选煤厂煤泥粒度细、灰分高、含水量大,不经适当处理难以有效利用。煤泥水煤浆是一种高灰水煤浆,是依托水煤浆技术而发展的一种新型燃料,有广泛的应用前景。针对煤泥水煤浆工艺、添加剂和成浆特性进行阐述,分析了发展煤泥水煤浆技术的意义,展望了发展前景和发展方向。[关键词]煤泥;水煤浆;添加剂;成浆特性;发展前景[中图分类号]TQ536[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2011)060984020引言粒及杂物外排。优点是浓度较易控制,制浆能力较大;缺点是如果干煤粉量太大就很难被水迅速润煤泥是由微细粒煤、粉化矸石和水组成的粘湿,要求入料浓度不能变动太大,对人料中的大颗稠物,具有粒度细、微粒含量多、水分和灰分髙、热粒及杂物较难控制,环境污染严重。值低、粘结性较强、内聚力大等特点。随着选煤技兖州矿业集团根据经验将煤泥干燥后筛分后术的进步,副产品煤泥的发热量越来越低,大部分确定级配方案制浆,通过煤质分析和煤浆稳定性作为废料遗弃,占用土地资源。有的矿区缺乏对煤试验,选出了效果好、价格便宜、使用方便的添加泥的综合治理,导致煤泥泛滥,选煤生产受到制剂,还找出了不同时间取样的煤泥试样的最佳制约,甚至影响矿井生产,合理利用煤泥资源对选煤浆条件。企业意义重大。煤泥水煤浆技术利用煤泥作为12湿法制浆工艺原料,是在水煤浆技术基础上发展起来的一种新煤泥湿法制浆工艺是将煤泥直接磨浆,磨后的制浆工艺,减少了浓缩、浮选以及真空过滤等环产品经过滤、搅拌调浆。优点是不需增加太多的设节,生产成本低,简化了选煤厂的煤泥水处理系备,工艺简单、操作方便,不改变原煤泥粒度分布,统,是国家鼓励发展的资源综合利用项目2。可制得性能良好的浆体,环境污染小;缺点是难以1煤泥水煤浆工艺研究进展制得较高浓度的水煤浆,对入料中的大颗粒及杂物也较难控制。传统的煤泥制浆工艺优势是集成了煤泥制开滦吕家沱矿采用旋流器组湿法制浆系统浆、污水处理、型煤型焦生产及煤浆气化、高浓度浓缩机底流受压力作用从而给入旋流器。底流和煤浆管道远距离输送等技术,是在现有资源和技溢流分别给入制浆桶和煤泥沉淀池,制浆桶中浆术前提下的创新。缺陷是选用设备数量多、项目投体泵送至筛子去除大颗粒和杂物,之后给入储浆资大,制约了产业化进程,没有专用制浆设备,代桶,制得的煤泥水煤浆由曲杆泵送到炉前;邢台矿用设备效率低、能耗大,影响经济效益和市场推务局东庞煤矿采用浓缩机湿法制浆系统,选煤厂近年来,依托水煤浆技术开发出的煤泥水煤浆浓缩机底流经过泵进入二次浓缩机中,二次浓缩工艺主要包括湿法制浆工艺和干法制浆工艺,合机溢流给入煤泥沉淀池,底流去除杂物之后给入理的制浆工艺有利于提高质量和降低成本,煤泥搅拌池,搅拌池中的物料泵送到锅炉1。水煤浆工艺有待于进一步研究。1.3煤泥水煤浆工艺最新进展干法制浆工艺枣庄矿业集团高庄煤矿建成7Mta的中灰煤煤泥干法制浆工艺是将烘干的煤泥用输送机泥水煤浆生产线,利用煤泥制备高浓度水煤浆技运至制浆桶后加水搅拌,经泵送到筛子上去除粗术把中灰煤泥制备成水煤浆。工艺为煤泥经浓缩2011年第6期梁霏飞,等煤泥水煤浆技术研究进展化剂和少量水,煤饼经双轴搅拌机的搅拌捏混,形发分含量,挥发分越高越容易点燃,火焰稳定性越成具有一定流动性的水煤浆。经搅拌后,小部分水好。从燃烧角度来看,制浆用煤的挥发分含量不能煤浆返回搅拌机,大部分水煤浆送至球磨机,产品太低,通常锅炉要求>25%,炉窑要求>15%。从经滤浆器过滤后,加入稳定剂并搅拌均匀泵送至泵送和雾化的角度来看,要保证浆体在常温和剪胶体磨,经剪切、乳化作用形成成品。切率为100s4时粘度不高于10~12Pas兖矿集团八一水煤浆公司用1台400mm稳定性:表示颗粒抗沉降的能力,决定能否稳8500mm的球磨机,并应用徐州矿源浓浆泵供料定存放、输送。影响稳定性的因素有煤的变质程系统,将高庄煤矿煤泥直接制浆供给八一热电厂,度、矿物组成、煤浆浓度、添加剂等。低变质程度的生产能力15000v月。系统至今运行正常,产品质煤浆稳定性通常比高变质程度的好;矿物质吸水量稳定。另外,在高庄矿工业广场范围内建设煤泥降低了浆体中水分,同时煤中的高价金属离子溶水煤浆制备厂,许多设施和选煤厂共用,节约了大出后吸附在煤表面使亲水性增强,稳定性提高;煤量资金。浆浓度越高稳定性越好,因为固体含量增加使煤兖州矿业集团对煤泥制水煤浆、煤泥水煤浆粒间作用力增大,空隙的减少降低了颗粒沉降速加压气化制合成气的试验表明,煤泥制浆作为水度。煤浆加压气化的原料是可行的。通过对煤泥水煤流变特性:即粘性,表示受剪切力作用的浆体浆制浆工艺、级配技术、添加剂等试验,找到了最产生的变形与所受剪切力之间的关系。流变特性佳制浆条件和加压气化的较优操作条件和工艺指对稳定性、流动性、可雾化性及可燃性等有影响,标,发现加入钙系助熔剂解决了高灰熔点煤泥的因而对水煤浆的喷射、管道运输、锅炉燃烧等产生气化技术难题。影响。以煤泥为原料采用雾化造粒和热力干燥工艺加工得到颗粒状固态浆已经问世。该产品具水溶4煤泥水煤浆发展前景性,使用时既可经加水搅拌、过滤得到液态煤浆供4.1煤泥水煤浆技术发展的意义燃烧,也可直接喷吹燃用。贮存时像固态散料一样战略意义:我国煤炭资源丰富而石油资源短简易袋装即可,运输时可采用固态产品常规模式。缺,发展以煤为原料的煤泥水煤浆技术对应对石2煤泥水煤浆添加剂研究进展油危机具有战略意义。目前我国铁路运输能力有限,影响了煤泥的流通和应用,因而就地处理煤分散剂:是一种表面活性剂,可降低浆体粘泥,是一条合理发展途径度,提高流动性。分散剂按离解程度分为离子型、经济意义:成本较高的煤炭气化、液化产品由非离子型。不同类型分散剂对成浆性有不同程度于多种因素制约目前较难大规模应用,重油直接的影响。燃烧导致了重油深加工效益的损失。而以成本较稳定剂:具有使煤浆中已分散的颗粒能与周低的煤泥水煤浆作为燃料燃烧具有较好的经济效围的其他颗粒及水结合成为一种较弱但又有一定益,再加上煤泥水煤浆粘度低,与重油相比燃烧负强度的三维空间结构的作用,对颗粒沉淀产生的荷更易调节,具有明显节能效果,经济效益显著。机械阻力可起到阻止颗粒沉淀并提高水煤浆稳定环保意义:煤泥水煤浆技术的发展,解决了选性的。煤厂煤泥堆积污染问题,减少了工业废水的排放其它辅助添加剂:包括消泡剂、杀菌剂、促进体现了煤泥的洁净利用及其下游能源产品的多样剂、乳化剂以及pH调整剂等。其中杀菌剂破坏菌性,增加了我国经济结构的弹性对进一步开发煤类的细胞结构线粒体、核内代谢等,起到杀菌作炭洁净的研究有参考价值。用。pH调整剂可调节煤泥水煤浆的酸碱度,维持4.2煤泥水煤浆发展前景及方向制浆时的弱碱性环境和稳定体系的pH值煤泥水煤浆技术提高了锅炉对水煤浆燃料的3煤泥水煤浆特性研究进展适应性,拓宽了燃料可选范围,对水煤浆燃料向更深更宽层次发展具有明显促进作用,促进了水煤燃烧性:与煤阶、灰分、浓度等有关,煤阶越高浆制浆技术、燃烧发电技术的发展和提高。煤泥水2011年第6期曹云虹某污水厂 Pasveer氧化沟工艺生物泡形成机理及控制实例分析103效地减少泡沫的形成。防线菌、线状菌的生化对等)有关。每年比较严重的泡沫,都出现在春夏、秋pH值极敏感,最适当的pH值为78。冬换季时节,即上述的45月份和10、11月份,其3)温度。与生物泡形成的有关菌属都有各他时节即使出现都不太严重,较容易控制。在泡沫自适宜的生化温度和最佳温度。当环境和温度有出现初期,污水厂曾通过多种办法,如喷洒水、人利于它的生化时,就可能产生泡沫现象。中心区污工和机械清理、刮出,但效果均不太理想,这些都水厂发生生物泡的时间基本上都是每年的4~5月不能消除泡沫的生化,丝状菌仍存在混合液中,最份和10~11月份。这两个时间都是水温高于气温终通过一段时间的实践和摸索,发现采用降低氧而交变到水温低于气温和由于水温低于气温而交化沟污泥浓度MIS,由以前的40006000mg/1变水温高于气温。这两个时间,生物泡的形成比较降至2000-3000mg/L,在春夏和秋冬之交时降至集中而且严重。2000-2500mg/L,即污泥负荷Ns由004-0.05L(4)憎水性物质。随着居民生活水平的提高至007~0.11L,降低氧化沟内的污泥浓度MLS和洗涤类用品用量的增加,污水厂进水中憎水性物能够较快地消除生物泡的生长质(如奶油、脂类等)增加,有利于放线菌的生化。通过提高氧化沟的污泥负荷,降低污泥的泥4生物泡控制办法龄,缩短污泥停留时间达一倍以上,能有效抑制生物泡沫的生长,避免产生泡沫的问题。从200年对污水厂生物泡的控制办法有多种,有物理下半年开始,污水厂再未出现大规模的生物泡。的有化学的、有生物的办法。通过对污水厂氧化[作者简介沟的观察,总结其泡沫现象的规律,虽然泡沫主要曹云虹(1968-),女,工程师,大专学历,现工作于中煤是由生物引起但主要与气候(气温、水温、大气压集团大屯公司。[收稿日期:2011-08-26](上接第99页〕燃烧技术相比,经济、环境效益等性的研究进展以及应用现状进行了介绍,分析了综合指标更好。目前煤泥水煤浆浆技术的优缺点,探讨了其发展另外,煤泥水煤浆技术还促进了锅炉制造、耐意义,并展望了发展前景,提出了发展方向的建磨材料、环保产业、流体机械、分析化学、自动化控议。采用水煤浆技术加工的煤泥水煤浆的利用不制等相关产业和学科发展。仅提高了资源的利用率,还提高了资源的利用量,今后,煤泥水煤浆技术应向以下方向发展:①煤泥水煤浆技术为我国煤炭综合利用开拓出了研究煤泥与分散剂的匹配性,开发适合多种煤泥条新的道路。制浆、性价比高的分散剂。煤泥水煤浆的稳定性偏参考文献]低,粘度偏大,而适宜的分散剂可改善其性质,目[1]曲剑午.煤泥水煤浆的制备和应用[J].选煤技术2003前存在分散剂与煤泥匹配性差的问题。②寻求尽量提高其浓度的制浆工艺。目前的煤泥制浆工艺[2]卢安民.煤泥水煤浆的制备与燃烧技术[J].选煤技术,较难制得高浓度的水煤浆,要在保持煤泥浆适当2008(4):20-23流动性的前提下改进工艺。③研究提高煤泥水煤[3]赵鸣,刘炯天,煤泥水煤浆的制备和应用[J].能源环浆利用效率的方法。由于煤泥水煤浆浓度低,热值境保护,2003(3):54-56低,水分、灰分含量高燃烧温度相对较低,容易影[4]阚爱珍,郑化安,煤泥水煤浆制浆工艺研究[J.煤化响锅炉的燃烧效率,对燃烧设备和燃烧条件等有工,1992(4):8-12特殊要求,因而要改进煤泥水煤浆锅炉的结构參[5]刘晓霞,屈睿,黄文红,等.水煤浆添加剂的研究进展数和操作参数提高其利用效率。④研究如何减小[J].200837(1):101-103[6]王勇卫,刑学法,王成杰.煤泥制浆工艺的改进及分析煤泥水煤浆利用时所造成环境污染。由于有些锅[J].煤炭技术,2008(6):114-115炉排烟量增加,飞灰含量也相应增加,容易造成环[作者简介]境污染,需完善和充分利用锅炉除尘设备能力6。梁霏飞(1985-),女,中国矿业大学化工学院硕士研究5结语生,从事洁净煤技术和煤化工方面的研究。收稿日期:2011-06-27