提高内蒙古低阶煤气化水煤浆浓度的实验研究

转化利用中国科技核心期刊矿业类核心期刊提高内蒙古低阶煤气化水煤浆浓度的实验研究张桂玲123,杜丽伟…23,刘烨炜13(1.煤炭科学研究总院节能工程技术研究分院,北京100013;2.煤炭资源开采与环境保护国家重点实验室,北京100013;3.国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室,北京100013)摘要:低阶煤的内水高、含氧官能团多、可磨性差等特点导致其成浆浓度低,不利于后续以低阶煤水煤浆为原料的气化。为了解决上述问题,以内蒙古Ⅰ号,2号煤样为研究对象,对比了采用普通制浆工艺与分级研磨制浆工艺制备的水煤浆的各种性能。结果表明:分级研磨制浆工艺不仅显著提高了2种煤浆-0.075mm粒级含量。且当固定浆体表观黏度为1200mPa·s、粗粉与细粉质量比为阳0:30时,2种煤样所制水煤浆的最高成浆浓度分别为61.39%和58.52%,比普通制浆工艺所制水煤浆的最高成浆浓度分别提高了3.92%和3.94%成浆浓度的显著提高有利于后续的水煤浆气化关键词:低阶煤;分级研磨;水煤浆;气化;制浆工艺中图分类号:TQ536;TD849文献标识码:A文章编号:1006-6772(2013)04-0055-0Improvement on coal water slurry concentration prepared fromInner Mongolia low-rank coalZHANG Guiling,2, 3, DU Liwei,2, 3, LIU Yewei.2.31. Energy Conservation and Engineering Technology Research Institute, China Coal Research Institute, Beying 100013, China2. State Key Laboratory of Coal Mining and Clean Utilization( China Coal Research Institute), Beiing 100013, China;3. National Energy Technology equipment Laboratory of Coal Utilization and Emission ControlChina Coal Research Institute), Beying 100013, China)Abstract: High inherent moisture, lots of oxygen-containing functional groups and poor grindability of low-rank coallead to lower coal water slurry( CwS)concentration, which limit the subsequent gasification. To resolve theseproblems, taking Inner Mongolia NO. 1 and NO. 2 coal as research objects, compare the characteristics of two kindsof coal water slurry which are prepared by traditional CWS preparation method and preliminary grindirespectively. The results show that, the latter method can dramatically improve the content of -0 075 mm sizefraction Stabilize the apparent viscosity at 1200 mPa.s, when the mass ratio of middings and fines is 70 to 30, thehighest CWS concentration of these two coals is 61. 39 percent and 58 52 percent respectively, improved by 3. 92percent and 3. 94 percent respectively compared with traditional CWS preparation method. The improvement of CWSconcentration is beneficial for the subsequent gasificationKey words: low-rank coal; preliminary grinding; coal water slurry; gasification; coal water slurry preparation method收稿日期:2013-03-12责任编辑:宫在芹V凵中国煤化工作者简介:张桂玲(1975-),女,山西大同人,主变从事水煤浆制备技术研究。CNMHG引用格式:张桂玲,杜丽伟,刘烨炜提高内蒙古低阶煤气化水媒浆浓度的实验研究[门洁净煤技术,2013,19(4):55-58张桂玲等:提高内蒙古低阶煤气化水煤浆浓度的实验研究转化利用中国低阶煤(长焰煤、弱黏煤、不黏煤、褐煤等)为此,国家水煤浆工程技术研究中心开发了工资源丰富,用低阶煤制浆不仅能以较低的价格保证艺流程简单,不需对低阶煤进行改性,磨机能耗低制浆用煤的供应,提高水煤浆的经济性,而且符合的分级研磨制浆工艺,该工艺不仅可以提高低阶煤国家合理利用煤炭资源的政策,是近年来制浆用煤水煤浆浓度,还可以改善低阶煤的流动性和稳定的主要研究方向。但由于低阶煤具有内水高、含氧性目前该工艺已在中国东部沿海城市的燃官能团多、可磨性差等特点,导致用常规制浆工艺料水煤浆厂以及北方的气化行业得到应用2。制备的水煤浆浓度偏低。由于低浓度煤浆粒度偏由于不同低阶煤种具有不同的研磨特性,因此粗且分布不合理,浆体流变性及雾化性能差,致使必须针对实验用煤进行分级研磨制浆工艺研究,以煤浆管道、泵、阀门、气化炉喷嘴等磨损严重,气化确定获得最高制浆浓度的最佳粒度级配及粒度分煤耗和氧耗偏高,气化效率降低,气化运行成本布。为此,对2种内蒙古低阶煤进行了分级研磨制增加。备高浓度气化水煤浆的实验研究为了提高低阶煤水煤浆浓度,常釆用低阶煤改性制浆工艺但该工艺需要在制浆前对低阶煤进行1实验热力脱水提质改性,以降低内水及含氧官能团含1.1原料煤性质量,使低阶煤的成浆性提高9,这不仅增加了改性表1为2种内蒙古低阶煤的工业分析和元素装置的投资和热能消耗,还使工艺变得复杂。分析。表1内蒙古低阶煤的工业分析和元素分析工业分析/%元素分析/%煤种Moo(s,d)(C。)(Had)d(0)o(n内蒙古1号15.6014.2628.3126.450.289.87内蒙古2号20.3320.3315.7730.020.3010.16由表1可以看出,2种煤均属于低硫、高内水、实验采用干法制浆。将磨好的煤粉、定量添加高氧含量、高挥发分的低阶煤,O/C比都较高,分别剂和水加入烧杯中,用J-1型定时电动搅拌器搅拌为0.23和0.21,因而用常规制浆工艺很难制备高6min即得水煤浆。将制备好的水煤浆进行表观黏浓度水煤浆度、浓度测试,并妥善保存,之后进行流变性、流动1.2实验仪器和方法性、稳定性测试。水煤浆浓度、黏度的测定分别按表2为实验用仪器。照GBT18856.2-2008《水煤浆试验方法第2部表2实验用仪器分浓度测定》和GB/T18856.42008《水煤浆试验名称型号方法第4部分:表观黏度测定》进行颚式破碎机2结果与讨论电动振动筛2.1常规工艺成浆性实验电子天平(00001g)MDI1O-2中国气化水煤浆制备多为单磨机制浆工艺,磨电热鼓风干燥箱水煤浆黏度仪NXS-4C机出口的煤浆即为气化原料,存在水煤浆粒度级配定时电动搅拌器不合理、浓度偏低等问题,使水煤浆气化系统有效棒磨机XMB-Φ240×300合成气所需的氧耗和煤耗偏高。为了比较分级研磨工艺与传统工艺的区别,实验首先采用干法制浆搅拌细磨机QHJM-3的方式对其进行常规工艺的成浆性实验,添加剂为电子天平(0.01g)国内市场中国煤化工量为干煤粉质多功能红外水分测定仪DHS16-A量的0.5%CNMHG件下2种煤样激光粒度分布仪BT-2002的成浆性。《洁净煤技术》2013年第19卷第4期转化利用中国科技核心期刊矿业类核心期刊表3常规制浆工艺条件下煤样的成浆性2)在煤浆表观黏度<1200mPa·s时,综合考虑煤样成浆浓度/表观黏度/24h后流动性等因素,内蒙古1号和内蒙古2号煤样的最流动性稳定性高成浆浓度分别为5747%和54.58%。较低的水煤浆浓度会降低后续气化过程的气化效率,增加生产成本。因此,提高2种煤样的成浆浓度对气化炉内蒙古1号57.47的运行极为重要。1275C2.2分级研磨工艺成浆性实验52.5153.691025DDCDDDCD2.2.1最佳粒度级配确定优化煤浆的粒度级配,提高煤浆的堆积效率内蒙古2号s.581140是提高低阶煤水煤浆浓度的主要方法。实验主要1253采用干法成浆性研究,分别用粗磨机和细磨机制备粗粉和细粉,然后将制备好的粗粉、细粉分别按照注:在剪切速率为100s,温度为25℃时测定表观黏度质量比为90:10,80:20,70:30,60:40的比例混合制由表3可知,在常规制浆工艺条件下,2种煤样浆,并对制得的煤浆进行浓度、黏度、稳定性流动的成浆性具有如下规律性等性能测试。其中,内蒙古1号、2号2种煤样的1)随着成浆浓度的提高煤浆的表观黏度逐步煤浆设计浓度分别为61%,58%,添加剂添加量为增高,流动性明显变差,稳定性在各种浓度时均干基煤粉质量的0.3%。表4为最佳粒度级配的实较差。验结果。表4最佳粒度级配的确定煤样m(粗粉)m(细粉)实际浓度/表观黏度(ma·s)流动性4h后粒度分布(累积含量)/%<1.000mm<0.450mm61.5l97097.7840.8161.24B88.2143.40内蒙古180:2099.1070:3061.4646.5461.32A99.7049.0158.3797.1487.1780:2058.291097B内蒙古2号58.98.4687.8946.7458.451228B99.05由表4可以看出,2种煤样的表观黏度随着细表5常规工艺和分级研磨制浆工艺粒度分布对比粉添加量的增大而增大,流动性及稳定性都逐渐粒度分布(累积含量)/%变好;但当细粉加入量达到40%时,浆体粒度偏煤样工艺类型<1.000mm<0.450mm<0.075mm细,导致煤浆表观黏度最高;当细粉添加量为30%常规工艺97.6286.8432.90时,煤浆的性能及粒度均完全符合气化用浆的要内蒙古1号分级研磨99.3846.54求,因此,分级研磨制浆工艺的最佳粒度级配确定常规工艺9731.21为m(粗粉):m(细粉)=70:30。内蒙古2号分级研磨984687.8946.74表5为常规工艺和分级研磨制浆工艺的粒度分布对比。由表5可以看出,常规制浆工艺的煤浆粒2.2.2分级研磨制浆工艺成浆性实验度较粗,2种煤样的-0.075mm细颗粒含量仅为采用分级研磨制浆工艺,固定浆体表观黏度为32.90%和31.21%,分级研磨工艺使-0.075mm的1200mPa·s时,进行水煤浆所能达到的最高成浆含量提高到了46、54%和4674%,明显降低了煤浆浓度实验,凵中国煤化工干基煤粉质量的平均粒径且有效拓宽了粒度分布范围,使煤浆粒的05%CNMH⑦):m(细粉)=度级配趋于合理,因此水煤浆浓度能够显著提高。70:30。表6为不同浓度时的水煤浆性能。张桂玲等:提高内蒙古低阶煤气化水煤浆浓度的实验研究转化列用弯表6不同浓度时的水煤浆性能含的煤种多、性质差别大,成浆性也有很大差异。煤样成浆浓度/表观黏度24h后因此还需对其它低阶煤种进行分级研磨制浆的流动性(mPa.s)稳定性研究。59.41C内蒙古1号60.2参考文献:l1341247BBBCBBBC[1]宋彬彬褐煤低温热改质及成浆性能研究[D].大连:大连理工大学,200856.3357.46DDBB2]周夏,刘长辉褐煤气化前的预处理技术[J.煤炭加内蒙古2号工与综合利用,2008(4):32-3659.381268[3]白向飞中国褐煤及低阶烟煤利用及提质技术开发由表6可以看出,随着成浆浓度的增大,水煤浆].煤质技术,2010(6):9-11的表观黏度也明显升高内蒙古1号和内蒙古2号媒4]吴国光郭照冰水煤浆制浆试验研究与制备因素分样所制水煤浆的最高成浆浓度为61.39%,58.52%,析[J.中国矿业大学学报,2001(7):543-546比普通制浆工艺所制水煤浆的最高成浆浓度的[5]段清兵,王国房,张贵等热力改性对低阶煤种成浆57.47%和54.58%分别提高了3.92%和3.94%,充性影响的研究[J]洁净煤技术,2007,13(3):41-43.分说明分级研磨制浆工艺可以较大幅度提高低阶[6]赵卫东低阶煤水热改性制浆的微观机理及燃烧特性煤制浆浓度。研究[D].杭州:浙江大学,200[7]张镜吕玉庭.热水干燥技术处理舒兰褐煤的研究3结论J].煤炭加工与综合利用,2011(5):47-49[8]龚志华,顾兆云徐志强提高印尼褐煤成浆性的试验1)对2种内蒙古煤进行的磨矿实验结果表明研究[J]煤炭加工与综合利用,2008(1):26-28采用分级研磨制浆工艺,使煤浆粒度中-0.075mm的含量比常规制浆工艺分别提高了13.64%和[9]张鸿林气流床气化低阶煤的脱水提质预处理[J]煤化工,2011,39(6):l15.53%,降低了煤浆的平均粒径,提高了堆积效率。[10]贺鑫平,余涛周敬林分级研磨制浆工艺应用于水煤2)采用分级研磨制浆工艺制备的内蒙古气化浆气化的工程分析[J].煤化工,2012,40(5):19-23.煤浆浓度比常规制浆工艺提高4%左右,这为低成[1]段清兵梁兴张胜局等提高神华煤气化水煤浆粘本、高浓度制备低阶煤气化煤浆及大规模合理有效度的可行性研究[J].洁净煤技术,2009,15(2):49利用低阶煤提供了科学依据。3)本研究仅得到内蒙古低阶煤的实验结果,并[12]孙海勇何国锋,段清兵,等分级研磨工艺制备油煤不能涵盖所有低阶煤的成浆特性。由于低阶煤包浆的实验研究[J].洁净煤技术,2011,17(6):58-60。*当当当当与与与当与郜加当当当当与《煤矿矿长保护矿工生命安全七条规定》公布国家安全生产监督管理总局令第58号《煤矿矿长保护矿工生命安全七条规定》已于2013年1月15日国家安全生产监督管理总局局长办公会议审议通过,并于公布之日起施行。具体规定如下必须证照齐全,严禁无证照或者证照失效非法生产。必须在批准区域正规开采,严禁超层越界或者巷道式采煤、空顶作业三、必须确保通风系统可靠,严禁无风、微风、循环风冒险作业四、必须做到瓦斯抽采达标,防突措施到位,监控系统有效,瓦斯超限立即撤人,严禁违规作业五、必须落实井下探放水规定,严禁开采防隔水煤柱。六、必须保证井下机电和所有提升设备完好严禁非阻燃、非防V凵中国煤化工七、必须坚持矿领导下井带斑确保员工培训合格持证上岗严CNMHG(来源:国家安全生产监督管理总局网站)《洁净煤技术》2013年第19卷第4期