水煤浆配煤试验研究与应用

2015年8月化肥工业水煤浆配煤试验研究与应用蔡书琴,杜俊(贵州金赤化工有限责任公司贵州桐梓563200)摘要为了解决桐梓无烟煤洗选带来的问題,根据桐梓无烟煤、北方烟煤、石油焦、气化细渣的煤质分析結果,进行了配煤试验。试验结釆表明,按桐梓无烟煤:北方烟煤:气化细渣:石油焦=6.0:2.5:1.0:0.5(质量比)配煤的效果最好,可制备出浓度稳定、符合气化炉要求的水煤浆,产气率提高10%左右,吨氨煤耗降低约500kg,取得了明显的经济效益和环境效益。关键词水煤浆配煤试验研究中图分类号:TQ536.1文献标识码:A文章编号:1006-7779(2015)04-0031-04Coal Blending Experimental Study of Coal-Water Slurry and UseCai Shuqin, Du JunGuizhou Jinchi Chemical Co, Ltd. Guizhou Tongzi 563200)Abstract In order to solve problems brought up with dressing by washing Tongzi anthracite coalbased on coal quality analysis results of Tongzi anthracite coal, north bituminous coal, petroleum cokeand fine slag of gasification, the coal blending experiment is carried out. Experiment results showthat when coal blending ratio of anthracite coal: north bituminous coal: fine slag: petroleum coke6.0: 2.5: 1.0: 0. 5( mass fraction ) the effect of coal blending is the best, the coal-water slurry madeis concentration stable and meets the requirements of gasification, the gas production rate increases byabout 10% coalon of ammonia decreases by about 500 kg. significant economic andenvironmental benefits are achievedKeywords coal-water slurry coal blending experimental study量高,气化用煤含水质量分数设计值为11%,但1水煤浆改良试验的必要性气化煤仓实际进煤含水率远超设计指标,水煤浆贵州金赤化工有限责任公司(以下简称金赤有效成分含量降低,蒸发水分耗用的热量增多,降化工公司)主要以桐梓无烟煤为原料,掺合一定低了气化效率,煤耗增大。比例的北方烟煤和气化细渣,采用德士古水煤浆加压气化技术生产水煤气,用于生产液氨、甲醇和2试验原料尿素。试验原料煤选用桐梓无烟煤、北方烟煤、石油金赤化工公司所采购的桐梓无烟煤具有低挥焦、气化细渣和经洗选的综合精煤。由于取消了发分、高灰分、高灰熔点、高硫含量的特点,为有效卲环但枟难,要求使用硫含量相对控制灰熔点、灰分和硫含量,必须对原料煤进行洗中国煤化工-验、分析及日后生产中选,由此带来的问题:①增加人工、设备等成本,耗,滓煤中硫含量相对较低费大量资金;②洗选过程产生大量的灰水,增大了的无烟煤。试验用原料煤煤质分析数据及灰熔融水处理负荷,浪费了水资源;③洗选后的煤水分含特性见表本文作者的联系方式:282790052@qcom化肥工业第42卷第4期表1试验用原料煤煤质分析数据及灰熔融特性桐梓无烟煤石油焦综合精煤(全水分)/%16.8(内水)/%(灰分)/%7.8246.36(挥发分)/%l(硫分)/%1.15低位发热量/(kJ·kg-1)26361.2925139.56变形温度/℃240l260软化温度/℃1310>1401410动温度/℃370>140014303水煤浆配制方法及成浆性能评价浆G,在约108℃下烘干至恒重后称量为m,则水煤浆的质量分数为m/G×100%。用黏度计测定3.1水煤浆配制方法黏度,转子转速为60r/min,lmin后读数。根据金赤化工公司气化炉设计的水煤浆粒度(3)将水煤浆置于塑料杯中,用塑料纸、橡皮分布标准,用球磨机制取符合要求的煤样。称取筋将塑料杯口密封,放置24h和48h后测定其稳上述煤样500g于o00mL的塑料杯中,按煤样定性和析水率。稳定性测定:用钢棒插入水煤浆干粉质量的0.02%~0.40%称取水煤浆添加剂中,观察沉淀现象。析水率测定:将搅拌均匀的水按水煤浆质量分数63%计算出理论上需加入的煤浆倒100mL量筒中,准确量取100mL,密水量,将水、添加剂和煤样用钢棒混合均匀,同时封,放置24h和48h后读出上层水的体积。以不加添加剂的水煤浆作为空白样。4配煤制浆3.2水煤浆成浆性能评价由于水煤浆性质复杂,且目前对水煤浆性质低阶动力煤成浆性差、水分含量高、发热量的检验尚无统一的国家标准,所以,水煤浆成浆性低,但挥发分含量高、易点燃,高阶动力煤则相反检验方式很多。本硏究引人的水煤浆成浆性检验为获得浓度高、黏度低、稳定性好和易点燃的优质判别标准主要包括流动性、黏度、析水率等。水煤浆,将2种或多种煤按一定比例混合,实现配(1)将水煤浆置于搅拌机上搅拌均匀,通过煤制浆,是一种扬长避短的好方法目测对水煤浆的流动性进行分级:A级为稀流体,4.1各种煤单独成浆性试验流动连续,平滑不间断;B级为稠流体,流动较连对洗选过的综合精煤、桐梓无烟煤、北方烟煤续,流体表面不光滑;C级为借助外力才能较好地和石油焦进行水煤浆成浆性试验,添加剂加入量流动;D级为泥状不成浆,不能流动。为干煤粉质量的0.05%。不同煤质水煤浆成浆(2)用扁形称量瓶称取(2.000±0.1)g水煤性能比较见表2表2不同煤质水煤浆成浆性能比较综合精煤桐梓无烟煤北方烟煤石油焦水煤浆质量分数/%63.3263.86流动性黏度/(mPa·s387析水率/%析水稳定天数dTH中国煤化工CNMHG落棒试验/自由落棒自由落棒稍加压落棒水煤浆结构软沉淀软沉淀更沉淀注:1)析水率为稳定后析水率;落棒时间是析水稳定后测定值,下2015年8月蔡书琴等:水煤浆配煤试验研究与应用由表2可看出:对于给定的水煤浆添加剂,煤种制浆,有利于保持水煤浆结构性能,不产生硬4种煤单独成浆综合性能以石油焦最差,虽然由其沉淀4。石油焦的主要组分是碳氢化合物(含碳制得的水煤浆质量分数大,但不落棒,水煤浆结构质量分数90.0%~97.0%,含氢质量分数为硬沉淀;由北方烟煤制得的水煤浆质量分数小1.5%~8.0%),还含有氮、氯、硫及重金属化合水煤浆结构为软沉淀;由综合精煤制得的水煤浆质物,其低位发热量约为煤的1.5~2.0倍,含灰分量分数较大,析水率也高;由桐梓无烟煤制得的水质量分数≤0.5%,含挥发分质量分数约为11%煤浆质量分数大,水煤浆结构为软沉淀,流动性较品质接近于无烟煤。从技术角度来看,烟煤属于好,稍加搅拌即可恢复其流动性。由于综合精煤的低变质程度煤,挥发分含量高,有利于气化,德士洗选过程带来成本高、环境污染大、易造成输煤皮古水煤浆加压气化技术可适用于各种烟煤;但烟带堵塞等诸多问题,而桐梓无烟煤因灰分含量、灰煤含水量高、可磨性差,难以制得髙浓度的水煤熔点和硫含量高且发热量小,其单独成浆不能满足浆。目前,作为商业化生产水煤浆的原料主要生产要求,只有通过配煤才能满足生产要求。是变质程度较高的烟煤,通过研磨获得最佳的粒4.2配煤的成浆性试验度级配,加入化学添加剂后可制得质量分数>灰分含量对制得的水煤浆疏松程度有密切关70%的水煤浆°系。灰分有强的亲水性,易吸附水而产生结构疏为了提高产气率和煤的利用率、减少环境污松的沉淀;而煤粒表面疏水性较强,易相互团聚沉染、増加经济性,将桐梓无烟煤、北方烟煤、石油焦降而产生硬沉淀③。石油焦灰分含量低,由其制和气化细渣按一定比例混合,进行成浆性试验,添得的水煤浆结构为硬沉淀,必须加亼稳定剂才能加剂加入量为干煤粉质量的0.05%。配煤的成获得稳定的水煤浆。因此,选择灰分含量适中的浆性能比较见表3。表3配煤的成浆性能比较项目桐:北=6.0:4.0桐:气=95:0.5桐:北石=6.0:3.5:0.5桐:北:气桐:北:气:石=6.0:3.0:1.06,0:2,5:1,0:0.5水煤浆质量分数/%61.5062.0961.8061.6261.60流动性级别黏度/(mPa·s)8.05析水率/%析水稳定天数/d落棒试验自由落棒稍加压落棒稍加压落棒自由落棒自由落棒水煤浆结构软沉淀注:1)项目中,桐为桐梓无烟煤,北为北方烟煤,石为石油焦,气为气化细渣。由表3可看出,对于给定的水煤浆添加剂,按表4配煤后的煤质分析及灰熔融特性照桐梓无烟煤:北方烟煤:气化细渣:石油焦=项目参数6.0:2.5:1.0:0.5(质量比)配煤的效果最好,既(全水分)/%满足发热量高、硫含量适中的要求,又大大提高了re(内水)/%煤的利用率。过去需添加石灰石等助熔剂来降低灰熔点,现因烟煤灰熔点低,加少量或不添加石灰中国煤化工石等助熔剂也能够满足气化炉的要求,不但降低CNMHG了助熔剂的消耗,而且由于惰性物质的减少,灰渣低位发热量/(kJ·kg-1)4618.6量减少,更重要的是相同固含量的水煤浆所含有变形温度/℃效成分增加,气化效率提高,有利于提高产量。软化温度/℃配煤后的煤质分析及灰熔融特性见表4。流动温度/℃290化肥工业第42卷第4期[2]郝临山,彭建喜.水煤浆制备与应用技术[M].北京:煤炭工5结语业出版,2003:25通过配煤,不再使用洗选精煤,制备出浓度稳[3]周德悟,陶培生,陈闽.四矿区神木煤的成浆性[J].陕西化工,1993(1):18定、符合气化炉要求的水煤浆,产气率提高10%[4]周德悟,任舂生,许耀光煤的成浆性能评定[J].煤炭加工左右,吨氨煤耗降低约500kg,既降低了成本、提与综合利用,1994(2):1012高了后系统的效能,又减少了污水排放量,取得了[5]初茉,李华民.褐煤的加工与利用技术[J].煤炭工程,2005明显的经济效益和环境效益。(2):47-49[6」周德悟,李军,王柏春.大雁褐煤制水煤浆的硏究[J].煤气参考文献与热力,1990(2):8-11[]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GBT18856[7]袁善录,戴爱军.配煤对灰熔点和煤成浆性能的影响[J2002水煤浆质量试验方法[S].北京:中国标准出版煤炭转化,2008(1):30-32社,2002(收到修改稿日期2015-01-12)(上接第21页)改造投入运行之后,废气排放量减少约90%,减分析合格后,将加工好的夹板安裝至硝酸铵厂房少了人力、物力,节省了设备维护费用;提高了中墙体上,放空管与夹板焊死,固定好原放空管道和废气冷凝器的传热效果、强度和机械性能;提高使检修时更加安全;连通中和废气冷凝器人口管了硝铵磷复合肥生产装置的出力率。根据实际生配管,出口冷凝液管配至冷凝液槽;连接冷却水进产数据初步统计,在全年满负荷生产的前提下,产出口管;拆除原中和废气冷凝器盲板。因冷凝液用量提高10%左右,每年可多创经济效益几十万作磷酸装置过滤工序三洗水,需对管道进行保温。元;改善了操作人员的工作环境,为装置节能减排6结语做出了重要贡献,取得了非常显著的经济效益和社会效益。硝铵磷复合肥生产装置中和废气冷凝器经过收到修改稿日期2015-03-14)一必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必必欢迎订阅2016年《小氮肥》《小氮肥》杂志是经原国家科委、原化工部批准,由上海化工研究院编辑出版的全国性刊物。主要发行对象定位占全国氮肥一半以上产能的传统流程大、中、小规模的氮肥企业和兼顾向新型煤气化转型的企业。主要报道内容有:氮肥企业的技术改造、节能减排经验;氮肥生产中新技术、新设备、新材料的应用;化肥科研成果、生产管理以及氮肥企业发展煤化工产业链经验和开展多种经营的信息等。本刊内容可供全国从事氮肥、煤化工行业的工厂、设计、科研、高等院校及各省市主管部门的工程技术人员和管理人员参考《小氮肥》为月刊,大16开,28页,封面彩印,国内外公开发行,每期定价3.00元,全年定价36.00元全国各地邮政局将于2015年9月开始办理2016年《小氮肥》期刊征订工作,邮发代号4-233,请广大读者前往当地就近邮政局办理订阅手续,也可以直接向本刊编辑部订阅。地址:上海市云岭东路345号邮码:200062电话:(021)5280037252500962(兼传真中国煤化工《小氮肥》编辑部CNMHG版为适应我国信息化建设,扩大本刊及作者知识信息交流渠道,本刊已被国内外文献索引、文权摘和全文数据库收录,其作者文章著作权使用费与本刊稿酬一次性给付。如作者不同意文章被^声ˇ收录,请在来稿时向本刊声明,本刊将做适当处理。《化肥工业》编辑部