宁东煤水煤浆浆体性能实验研究

第6期(总第157期)煤化工No 6(Total No. 157)2011年12月Coal Chemical IndustryDe.201宁东煤水煤浆浆体性能实验研究井云环杨磊刘洪刚罗春桃(神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司,宁夏银川750411)摘要通过宁东煤的成浆性实验,考察了添加剂种类温度、水煤浆浓度和放置时间对煤样成浆性的影响。实验结果表明:1、3煤样适合制备水煤浆;HY系列添加剂对宁东煤的成浆性较好;随着温度的升高,水煤浆黏度降低,稳定性降低;水煤浆黏度随放置时间的延长而增加;水煤浆浓度高,稳定性好;水煤浆适宜的输送温度为15℃~35℃。关键词宁东煤水煤浆流动性稳定性文章编号:10059598(2011)-06-001304中图分类号:TQ534文献标识码:A为充分利用宁夏的资源综合优势,建立了宁东能煤矿煤的成浆性进行了实验研究,以考察宁东煤水煤源化工基地。该基地煤化工园区建设有多个煤化工项浆流变性及稳定性的影响因素。目,这些项目均采用宁东煤作原料煤,主要包括不黏结煤、长焰煤、1/3焦煤、贫煤、瘦煤和无烟煤等。宁东Ⅰ卖验煤内水质量分数高难以制备高质量分数的水煤浆。11煤的工业分析为深入了解宁东各煤矿煤质的成浆性,为煤化工选用宁东煤田巳开采煤矿的煤,各煤样名称分别项目采用气化技术提供一定依据,对宁东煤田已开采以1·、2、3°4、5°、6、P表示,其工业分析见表1表1煤样的工业分析矿区M%A/%M/%V-/%FC%发热量/J·kg全硫%11.918.5863.4624.550.348.6420.2535.8851.140.7914.766.0519.600.2810.1428.186.4030.73681.3013.2020.196.5820.27617.1422.1316.569,9038.4151.3919.232.5412实验仪器要求水煤浆中煤颗粒具有一定的粒度分布。先将煤小型破碎机、小型球磨机、筛分仪、搅拌器、黏度样在空气中晾干,然后用实验室小型破碎机破碎到计、水分测定仪。3m以下,再在小型球磨机中磨矿,筛分成不同颗粒13水煤浆的制备区间的煤粉。试验中,将筛分好的煤粉按照预定的双为制备性质优良的高浓度水煤浆需要使水煤浆峰级配粒度分布,配制待测水煤浆中大小煤颗粒相互填充,达到较高的堆积密度,这就14实验过程称取已筛分的不同粒度的煤粉共100g,添加剂收稿日期:2011-09-171g,加入定量水配制水煤浆,混合搅拌5min后,分别作者简介:井云环(1973—),女,1998年毕业于武汉化工测定0h和静止放置24h后的黏度、浓度、流动性、稳学院化工系,工程师,现主要从事煤气化方面研究工作定性、析水率等14煤化工2011年第6期15水煤浆性能评价方法质量分数为63.22%的水煤浆,浆体黏度、稳定性、流(1)水煤浆黏度:剪切速率为100s1时测定的平动性好。44~7煤矿原煤成浆浓度低,且静止放置24h均值;后均出现软沉淀,这4个矿煤样不适合用于工业化制(2)水煤浆浓度:快速水分测定仪测定,加热温度备水煤浆。105℃,加热时间设定为自动,取平行样平均值;22添加剂对宁东煤成浆性的影响(3)水煤浆流动性:目测法,采用A、B、C、D表示李永昕等研究表明,添加剂分子的空间结构、水煤浆的流动特性,其中A—稀流体,B一稠流体,C一亲水能力和亲油能力的相对大小以及磺化度与煤的稀糊状,D一不流动;变质程度、孔结构特征等性质具有匹配性,所以不同(4)水煤浆稳定性:将水煤浆倒入量筒中,用保鲜的添加剂对同一煤样的成浆性影响是不同的。膜密封,24h后观察析水情况。之后用直径4mm的圆采用宁东1煤样,在添加剂质量分数为0.3%的头玻璃棒轻轻插入浆体中,若能直达底部,则表明无条件下,采用不同添加剂厂提供的7种添加剂(代号沉淀;若需轻轻拨动能达底部,为软沉淀;若用力也插分别为ND、HY(A)、mY(B)M、SJJY1、Y2)进行成浆不进,为硬沉淀。性试验,考察不同添加剂对宁东煤成浆性的影响情况(见表3)。2实验结果和讨论表3添加剂对成浆性的影响21原煤的成浆性添加剂黏度代号流动性最大成浆尉迟唯等2认为,煤质是制约水煤浆性质的主要质量分数/%848.3因素。受煤种、煤岩组分、煤的表面物理化学结构等多59.61HY(A)951.860.93种因素的影响,煤成浆性的难易程度差异很大。煤表A9.69面溶出的金属离子种类和浓度(含铁矿物、黏土矿物926.059.74等)对煤成浆性的影响尤为显著。所以用不同煤质783.858.79的煤配制的水煤浆,其流动性和稳定特性有所不同873.7同一地区不同煤矿所生产煤的煤质其成浆性也有较JY2721.2C57大的区别。通过将宁东地区1~7"煤矿原煤分别进行单独成通过实验可知,不同添加剂对宁东煤的成浆性影浆性实验,得知各矿煤样成浆性能存在着较大的差响不同。在所选的7种添加剂中,HY系列添加剂对1别,不同煤样的成浆性能结果见表2。煤样的综合成浆性最好;其次为ND系列,再次为NL和SJ系列,最差的为JY系列,其所成浆浓度低,流动表2原煤成浆性能数据性差。质量分24h2.3浓度和放置时间对宁东煤水煤浆黏度、稳定性黏度区数/%黏度流动性/(Pg·。流动性煤浆结构的影响161.631180B1331B疏松工业气化过程中一般均要求水煤浆的浓度较高,2:61.361185B1528B疏松同时为应对生产过程中出现的运行不正常而突然停363.229981302B硫松车的事件,制备的水煤浆需放置一段时间。因此要求457.381357B1499c软沉淀水煤浆在放置一段时间后,还必须有较好的流变性和B1298c软沉淀稳定性6"54.7513301672D软沉淀为了解浓度及放置时间对煤浆流变性、稳定性的755.231078B1396C软沉淀影响,采用1煤种制备4个不同浓度的水煤浆,在室温(20℃)下分别对其放置不同时间流变性和稳定性从表2可以看出,1·~3煤矿煤样成浆综合性能进行测试,煤浆黏度、水煤浆浓度随放置时间的变化较好,其中1、3制备的水煤浆浆体黏度、流动性、稳见下页图1,水煤浆析水率、水煤浆浓度随放置时间定性最好,水煤浆质量分数高于60%,静止放置24h的变化见下页图2。后浆体结构疏松,没有出现沉淀。3"煤矿煤样制备出从下页图1看出,随着煤浆浓度的增加,煤浆黏011年12月井云环等:宁东煤水煤浆浆体性能实验研究151200东煤浆体黏度及稳定性的影响,采用1煤样、在N1000添加剂的基础上,配制水煤浆质量分数分别为62%、64%的水煤浆,分别测定其在不同温度下的黏度(见表4),同时考察质量分数为64%的水煤浆在恒温25℃和20045℃下析水率与放置时间的关系(见图3)。表4水煤浆黏度与温度的关系放置时间t/h温度水煤浆黏度/mPa·s水煤浆质量分数:/℃62%55.50%一—57.40%61.20%15图1煤浆黏度随放置时间的变化709754e1210条50505566052498524361224364872放置时间t/h水煤浆质量分数:■57.40%◆—59.20%61.20%图2水煤浆析水率随放置时间的变化度增加;同一浓度的水煤浆,随着煤浆放置时间的增0203040506070加,煤浆的黏度逐渐增加。从图2可看出,不同浓度的放置时间t/h宁东1煤的水煤浆在不同时间范围内,其析水率不b64%,45℃64%,25℃同,在同一放置时间时,浆体浓度越高,析水率越低图3不同温度下水煤浆析水率随放置时间的变化浆体稳定性越好;浆体浓度越低,析水率越高,浆体稳定性越差;随着放置时间的增加,浆体的析水率增加。从表4可看出,宁东煤水煤浆的黏度随温度的升李永昕等认为,水煤浆浓度升高,浆体间的空高而降低,在同一温度下,浆体浓度越高,其黏度越隙率下降,使颗粒间更加靠近,颗粒流动不仅要克服大。从图3可看出,在同一浓度条件下,随着放置时间流体与颗粒间产生的较大摩擦,而且要克服粒子间强的增加,煤浆的析水率增大;在同一放置时间,随着温烈的相互作用,从而导致流体阻力的增加;同时由于度的升高,煤浆的析水率增加,稳定性降低。水煤浆中的固体含量增加时,煤粉颗粒间的相互作用赵国华等圓认为,适当地升高温度会增加添加剂力增强,空隙的减少降低了煤颗粒的沉降速度,提高的活性,更加有利于在煤表面吸附,添加剂的效能更了水煤浆的稳定性。因此,水煤浆浓度越高,煤浆的黏高,分散降黏性能强;另一方面,温度的升高使煤粒在度越大,其稳定性越好。浆体中的布朗运动加快,这样更容易打开煤粒之间的工业生产中水煤浆黏度的增大,会导致泵体输送团聚结构,使煤粒的分散更均匀但是,当制浆温度过阻力增加。所以,工业生产中一般要求在一定的级配高时(超过70℃),吸附在煤表面的分散剂容易脱粒度下,水煤浆实测质量分数达到60%-62%,黏度小附,煤粒互相团聚,导致浆体的表观黏度升高。所以于1200mPa·s较好。在煤化工生产过程中,在煤浆放置时间不长的情况24温度对宁东煤浆体表观黏度、稳定性的影响下,建议可适当提高浆体的温度,降低高浓度水煤浆宁夏地区一年四季的温差较大,为考察温度对宁的表观黏度,以达到安全输送、良好雾化和高效率燃-16煤化工2011年第6期烧的效果。根据宁东地区的温差,建议在不增加运输水煤浆气化用煤,同时为改善其成浆性,可选择合适成本的基础上,水煤浆的输送温度可保持在15℃-35℃。的添加剂,且不易将其放置过久。在考虑当地温度的条件下,建议输送温度可控制在15℃~35℃为宜。3结论参考文献31由于添加剂与煤质存在着一定的匹配性,所以不同添加剂对宁东煤的成浆性影响是不一样的。在所[1]刘明华.水煤浆添加剂的制备及应用[M].北京:化学采用的7种添加剂中,ⅢY系列添加剂对宁东煤的成工业出版社,2007:2浆性最好。[2]尉迟唯,李保庆,李文,等.煤质因素对水煤浆性质的影响[J.燃料化学学报,2007,35(2):149-154.32浓度、放置时间和温度对水煤浆的流动性和稳[3]张利合,王伟,周同心,等煤中矿物对水煤浆性质定性存在一定的影响,以宁东1"煤为原料,随着水煤的影响[J].煤炭加工与综合利用,2006(1):26-28浆浓度的增加,其黏度增加;随着放置时间的增加,水[4]李永昕,李保庆陈诵英,等添加剂分子结构特征与煤浆的黏度增加;随着温度的升高,水煤浆的黏度降灵武煤水煤浆浆体各性质间匹配规律研究[J].燃料低,稳定性降低。化学学报,1997,25(3):247-2523、3从工业生产中对水煤浆浓度的要求以及浆体输[5]赵国华,段钰锋,徐峰,等.高浓度水煤浆流变性及送经济性考虑,建议选择较合适的宁东煤作煤化工的稳定性研究[J].热能动力工程,2008,23(2):201-205.Experimental Study on Rheological Properties and Stability ofCoal Water Slurry from Ningdong CoalJing Yunhuan, Yang Lei, Liu Honggang and Luo Chuntao(Coal Chemical Industry Branch Co., Shenghua Ningxia Coal GroupYiInchuan Ningxla750411, China)Abstract The experimental study on the slurryability of the Ningdong Coal was introduced and the impact of thetypes of additives, temperature, concentration and time on the slurryability of No. 1 coal sample was investigated. The result showed that No. 1 and No.3 samples were suitable for coal water slurry preparation. The HY series additives werequite helpful for the slurryability of the Ningdong Coal. The longer the holding time, the higher the viscosity The coal wa-ter slurry concentration is high and stable. The temperature suitable for coal water slurry transportation was 15C-35CKey words Ningdong coal, coal water slurry, rheology, stabilit简讯中联、亚美合作晋城潘庄煤层气项目商业开发中联煤层气有限责任公司和亚美大陆煤层气有限公司2011年12月16日联合宣布:山西晋城潘庄煤层气资源开采总体开发方案日前巳获得国家发改委核准批复潘庄煤层气区块占地面积为150km2,探明储量为300亿m3,目前先导性试验产能达1亿m,预计在2013年建成5亿m产能该项目在开发期总投资额为12.57亿元。据介绍潘庄项目投资和产品分成由中联煤层气有限责任公司和亚美大陆煤层气有限公司按照50:50的比例进行,作业者由亚美大陆煤层气有限公司全资子公司美中能源有限公司担任。中联煤层气有限责任公司是1996年经国务院批准成立的国家煤层气专业公司,从事煤层气资源勘探、开发、生产、输送销售和利用;亚美大陆煤层气有限公司由世界知名的能源和基金公司联合组建,业务主要涉及在中国煤层气领域的勘探、开发和生产,目前负责作业山西沁水盆地南部潘庄和马必两个煤层气区块。全国煤化工信息站