新型水煤浆制备工艺的探讨与研究

2013年第8期煤炭工程doi:10.11799/ce201308024新型水煤浆制备工艺的探讨与研究蒋斌斌(中国煤炭科工集团北京华宇工程有限公司,北京100120)摘要:水煤浆是一种新型燃料,随着其制备技术不断进步,制浆工艺也有了新的发展。文章从制浆用煤的选择、添加剂的选择、制浆工艺、制浆效果和制浆设备等方面介绍了我国传统水煤浆制备技术的特点和弊端,并针对这些弊端,进一步研究了一种新型的水煤浆制备技术。该工艺技术为今后水煤浆工程降低成本、增加效益以及技术创新提供了新的参考。关键词:水煤浆;制备工艺;传统工艺;新型工艺中图分类号:TQ536文献标识码:B文章编号:1671-0959(2013)08006703概述度,更重要的是它的粒度分布应能使大小颗粒相互充填减少颗粒间空隙,这种技术称“级配”。级配技术是水煤浆水煤浆作为一种新型代油燃料,具有良好的稳定性和制备技术的重要技术之流变性,应用时便于输送、储存、装卸及直接雾化燃烧。目前,传统水煤浆制备主流工艺主要有两种方式,经过二十多年的研究试验、生产发展及现场应用,我国水种是干法磨矿制浆工艺,另一种是湿法磨矿制浆工艺。虽媒浆技术已经广泛应用于化工、电力、建材、石油等众多然我国水煤浆技术历经了几十年的发展,但制备工艺依然行业。但长期以来,国内水煤浆的生产工艺缺乏多样性,没有创新性的改进,绝大多数水煤浆厂依然利用传统制备主流工艺是利用棒磨机或球磨机对原煤进行湿式棒磨或球工艺,缺乏多样性。下面将对传统制浆工艺和新型制浆工磨加工后,经精细过滤和高强度剪切作用得到水煤浆。该艺做详细介绍。工艺生产出来的水煤浆存在一些弊端,比如:较易沉淀板结、药剂用量较大、长距离管道输送及长期储存较难实现,传统水煤浆制备工艺且设备的能耗较高2。因此,依据水煤浆的市场发展前景,水煤浆制备工艺的选择主要根据制浆用煤的煤质特征、从长远考虑,改善或解决上述弊端,研发一种新型的水煤制浆设备性能、药剂的特性和业主对水煤浆品质的要求等浆制浆设备和工艺技术是很有必要的。基于此,依据煤炭现阶段工程设计中,制浆工艺多选用高浓度一段磨矿制浆的煤质特性,研制开发了一种新型的水煤浆制浆工艺技术。工艺,如图1所示,其主要具有以下优点:制浆工艺流程2水煤浆制备技术简单,微细颗粒比重大,改善粒度组成,有利于磨矿过程中添加剂与煤颗粒新生表面的充分接触,从而提高制浆效水煤浆制备技术主要包括制浆用煤的选择、添加剂的果和成品浆质量。这种制浆工艺主要应用于国内自主设计选择、级配技术和工艺选择这几部分。每一部分对水煤浆建设的水煤浆制备厂61。的制备都起到至关重要的作用。但传统的高浓度一段磨矿制浆工艺也具有一些弊端:制浆用煤的选择直接影响水煤浆产品的质量与生产成1)原煤准备采用一级破碎工艺,破碎后粒度小于本,通常应具有较高的挥发分和灰熔点,另外应根据用户6mm,然后进人磨机。此阶段并没有最大限度的贯彻“多的需求来确定煤炭的硫分、灰分、发热量等各项指标。破少磨”的原则,使得制浆能耗较高。水煤浆添加剂通常有稳定剂与分散剂。稳定剂能够避2)制浆工艺的核心设备是磨机,该设备广泛应用于水免水煤浆在运输与储存环节中间产生硬沉淀。分散剂作用煤浆生产领域,属于成熟设备。但磨机价格昂贵,投资成是增强煤粉表面的亲水性,可以使煤粒更好的被水润湿和本高;其自身重量很大,加上研磨介质(钢球)重量,使得分散,降低粘度和改善流动性。添加剂的质量对水煤浆的基础投资较大。磨机功率高,使得制浆成本大大增加。研稳定性、流动性等成浆性能有直接影响。磨介质昂贵,而且使用周期短,需要定时更换。磨机体积制备高浓度水煤浆时,要求煤炭不但应磨至一定的细较大,占地面积多,也增加了成本。磨机的易损件较多收稿日期:2013-02-21作者简介:蒋斌斌(1984-),男,河南焦作人,硕士研究生,2011年毕业于中国矿业大学(北京)矿物加工工程专业,现主要从事选煤厂和水煤浆厂的设计和研究工作。生产技术煤炭工程2013年第8期维修成本高将原煤粒度最终破碎至3mm。高压给浆泵和成浆反应器是鉴于传统制浆工艺的弊端,研发新的制浆工艺技术来新型制浆工艺的核心设备。改进后的制浆工艺有如下优点克服弊端,从而实现“多破少磨”的原则,降低制浆成本将传统的原煤一级破碎改为两级破碎,原煤经过粗碎提高水煤浆质量,乃当务之急。后,粒度小于6mm,之后再进人细碎机进行破碎,最终粒4新型水煤浆制备工艺度小于lmm。两级破碎的目的正是为了最大限度的贯彻多破少磨”的原则,降低了制浆能耗。4.1新型制浆工艺流程用高压给浆泵和成浆反应器代替制浆成本极高的磨机针对传统的水煤浆制备工艺弊端,笔者提供了一种新不仅可以降低能耗和制浆成本,还能增加系统连续工作的型的制浆工艺如图2所示。稳定性。例如:干基原煤处理量为25Uh的水煤浆厂,细碎机的额定功率为9okW,高压给浆泵和成浆反应器两者的功水||分散剂率合计为315kW,而同处理量磨机的功率为1600kW,相比原煤破碎高浓度磨矿之下新型制浆工艺节能效果显著。稳定剂—搅拌与剪切」4.3水煤浆精细化装置的工作原理高压细化技术的关键是由高压给浆泵和成浆反应器等卡物滤浆设备组成的高压细化装置,作为成浆主设备替代传统的水产品煤浆专用磨机。当一定浓度和粒度的原料浆,通过高压泵施加的作用进入水煤浆专用的成浆反应器,在成浆反应器图1传统水煤浆制备工艺空穴效应和其他机械效应的综合作用下,物料颗粒瞬间发生破碎和形状钝化,从而达到浆体细化和流动性改善的目原煤上“粗碎的。采用该设备将充分体现制浆技术的创新性和先进性,显著降低制浆电耗,提高企业经济效益。该设备可根据用成浆反应器户对产品的质量要求串联运行或并联运行4.4设备选型稳定剂搅拌与剪切依据水煤浆制备工艺的要求,主要制浆设备有:高压杂物滤浆给浆泵、成浆反应器、细碎机、粗碎机、胶体磨、搅拌桶、过滤器、泵、阀门等。设备选型应进行多方面调研比选,高压给浆泵和成浆反应器是水煤浆制备厂内的最大设备,图2新型水煤浆制备工艺也是制浆工艺过程中的关键设备,其性能直接影响着工艺过程的正常控制和设备的安全运转,关系水煤浆的产品质新型水煤浆制备工艺流程简单介绍如下:先对原煤进量,应慎重选择。在选择细碎机时,国内满足需求的细碎行粗碎,选用普通破碎机即可,破碎后原煤粒度小于6mm;机很少,也可以用小型棒磨机和振动磨机代替,最终可以利用细碎机将粒度小于6mm的原煤细碎,细碎后原煤粒度达到处理量大、用电量少,粒度下限为1mm的要求。小于3mm,细碎过程中添加水和分散剂,使其与原煤进行预先混合,成为具有浆体性质的混合物;将该混合物泵送5新型水煤浆制备工艺的经济效益和社会效益入成浆反应器,利用内部的高压细化装置使其成浆,这时新型制浆工艺与传统制浆工艺相比,具有相当可观的的浆体已具有成品浆的流动性;然后利用搅拌与剪切装置经济效益和社会效益。对于一座0,25Ma的水煤浆生产线对浆体进行搅拌和剪切,搅拌的同时加人稳定剂来增加浆而言,如果采用新型制浆工艺,经初步核算,吨浆电耗大体的稳定性;利用过滤装置对浆体过滤从而除去杂物,最约为26.6kW,h,电价按0.80元kW·h计,吨浆费用为终得到具有良好流动性和稳定性的可靠浆体。21.28元,年耗电量665万kW·h,年电费成本为53200经存放试验及燃烧验证,新型水煤浆制备技术生产的万元;而如果使用传统制浆工艺,吨浆电耗大约为420kw水煤浆能够进行长距离输送或长时间仓储,试验证明存放h,电价按0.80元/kW·h计,吨浆费用为336元,年三个月内未产生硬性沉淀,且燃烧稳定,灰烬呈灰白色,耗电量1050万kW·h,年电费成本为840.00万元,相对无结焦现象,应用效果良好。于新型制浆工艺每年多308万元电费成本。因此,新型制4.2新型制浆工艺的技术特点浆工艺不仅能够降低制浆成本,提高经济效益,而且节约新型制浆工艺和传统制浆工艺的不同之处在于,用细大量电能,符合国家节能减排的战略思路,对于整个社会碎机、高压给浆泵和成浆反应器代替了磨机进行制浆。图2来说,意义重大中的细碎过程,是利用最新研发的超细破碎机进行作业,(下转第71页)2013年第8期煤炭工程生产技术水泵特性曲线n=1080r/min4结语效率/%在平硐开拓煤矿中,矿井主排水系统设计水泵的选型是一件困难的事,采用变频技术可以很好的解决这一难题,80可以实现使水泵长期运行在高效区,起到节能降耗的作用。7060气蚀余量同时还可以提高吸程,减小泵产生汽蚀的危险,延长水泵NPSH旧管特性曲线的使用寿命。有的矿井设计中需要利用采区水泵将涌水排40至主排水泵房水仓,当采区泵房和主排水泵房之间高差不30是很大的情况下,同样可考虑采用变频排水。NPSH参考文献:10[1]吴自强.水泵变频运行的图解分析方法[J].争鸣园地,1281922563202005,(7):130~134.流量Qm3h)[2]郭凤文,变频调速装置在给排水工程应用中的设计选型探图4后期变频水泵运行曲线讨[门].南京市政,2002,(1):49-52水泵加变频器的情况下,新旧管的年电耗分别为2174x[3]张书征.矿井主排水泵工况设计与排水系统效率研究[J].煤矿机械,2010,(510Wh和2851×10kWh。每度电按06元计算,新旧管4]温建军.变频器在矿井排水设备中的应用研究[N].科技的年运行费用分别为1304万元和17.11万元。新旧管每创新导报,2008,(8):92~93年节省运行费用为1658万元和13.48万元。变频器按每[5]廖毅,段方华,李川东,等.变频电潜泵在排水采气工台15万计算,3台变频器约45万,不到3年就可以收回投艺中的应用[].钻采工艺,2003,(B6):93-99资,经济效益明显。[6]邵飞燕,孙亚军,凌成鹏.夏桥矿井下蓄排水系统优化设3.4变频排水注意问题计[].煤炭工程,200,(12):21-231)在大多数主排水系统中,通常采用排水管内的水和[7]杨斌,刘东.水泵变频节能分析[冂煤炭工程,消防洒水作为射流泵的动力来源,互为备用。但平硐排水2003,(7)管内水压较小,不能满足射流泵动力要求,设计釆用消肪8]金鑫、盐井一矿排水设计方案选优浅析[]l煤炭工酒水和压风系统中的压缩空气作为动力来源。程,2008,(10):22~23.2)水泵在变频后轴功率降低,在设计中不能按照降变[9]黄黔阳,孙斌,龙强,等.变频器在水泵上的应用[冂].现代机械,2006,(4)频后的轴功率进行电机选取,设计可根据电机在额定转速10何雪冰.风机、水泵变频调速及示范工程节能分析[以下运行时为恒转矩负载这一特性,换算出应选用电机西安建筑科技大学学报(自然科学版),199,(1)功率。(责任编辑张宝优)(上接第68页)6结论炭工程,2002,(3):38-41[4]张荣曾,何为军.高浓度水煤浆燃料的制备技术[J.佛新型制浆工艺技术克服了传统制浆工艺的许多弊端山陶瓷,2012,40(6):125-128.更进一步贯彻了“多破少磨”的原则,降低了制浆成本,[5]贾传凯,王燕芳,王秀月,等水煤浆技术的应用与发展满足客户对水煤浆的品质要求,为以后制备水煤浆提供了趋势[J].煤炭加工与综合利用,2011,(4):55-57新的工艺流程,使得水煤浆制备工艺更加多样化,促进了[6]GB50360-2005,水煤浆工程设计规范[S水煤浆工艺技术的深入发展,创造了巨大的经济效益和社[7]小野哲夫,张在浩.水煤浆干式制备法及其经济评价会效益。[J].世界煤炭技术,199,(10):27-29[8]朱书全.我国水煤浆制备技术开发[A].西部大开发科教参考文献:先行与可持续发展一中国科协2000年学术年会文集[C].2000]郝临山,彭建喜.水煤浆制备与应用技术[M].北京:煤[9]朱书全,水煤浆成套技术[A].200年中国镁盐生产节炭工业出版社,2003能降耗、利用新能源高峰研讨会论文集[C].2005[2]张鹏铭,孙国飞.高压射流式水煤浆的制备与应用[.[10]刘晓.工业醇类煤沥青水浆的制备及性能研究[D]青煤炭科学技术,2012,40(6):125-128岛:山东科技大学,2008[3]吴坤秦.高浓度水煤浆(CWM)制备技术的探讨[J.煤(責任编辑赵巧芝)71