温度对褐煤水煤浆成浆性的影响分析

第44卷第2期煤化工Vol 44 No. 22016年4月Coal Chemical IndustryApr.2016温度对褐煤水煤浆成浆性的影响分析李自恩,王波,李储祥1,张晓东-,张胜梅',杨明顺(1大唐呼伦贝尔化肥有限公司,内蒙古呼伦贝尔0210002大唐国际化工技术研究院有限公司,北京100013)摘要结合大唐呼伦贝尔化肥有限公司褐煤制备水煤浆的生产运行现状,详细分析了温度对褐煤水煤浆成浆性的影响即温度对水煤浆表观黏度、流变性能及添加剂的影响。结果表明,水煤浆温度控制在40℃~70℃,添加剂的活性作用高,水煤浆流动性好,褐煤成浆性好。同时介绍了实际生产中控制煤浆温度的措施,主要通过调节制浆用水温度、提高添加剂温度、保证原料煤温度等,可以有效提髙水煤浆浓度。关键词褐煤,水煤浆,温度,添加剂,成浆性文章编号:1005-9598(2016)-02-0043-04中图分类号:TQ534.4文献标识码:B我国水煤浆的制备煤种一般以高阶烟煤为主,口破的一煤但随着能源的消耗增大及能源结构的调整,提高和改进低阶煤制备的水煤浆性能,扩大低阶煤(尤其是褐煤)在制浆用煤中所占比例,将是水煤浆技术发展的一个关键问题。磨煤机我国褐煤资源丰富,褐煤资源保有储量达1300亿t,占全国煤炭储量的13%左右2。中国褐煤特点为高添加全水分、中低发热量高挥发分低灰分低硫分、低日煤浆储槽磷、特低氯、低砷、低汞、中氟等。低压大唐呼伦贝尔化肥有限公司18·30项目(年生产Ew煤浆水煤浆添加剂添加集水槽18万t合成氨、30万t尿素),于2012年6月建成投地下池剂泵产。该项目制浆装置于2012年3月份试车,因褐煤内图1水煤浆制备工艺流程示意图水含量较高,实际制得水煤浆质量分数不到50%,理6mm(≤3m占80%以上)的原煤首先进入煤斗,煤斗论与实践表明,温度对褐煤成浆性影响较大,在运行中的煤由煤称重给料机控制,以一定的质量流率进入中,通过釆取控制水温、添加剂温度和原煤温度等措棒式磨煤机。添加剂的种类及添加量与煤种、粒度分施,来提高水煤浆的温度,效果显著。布等因素有关,通常通过试验确定,添加剂的使用量是按照水煤浆流量的0.3%0.6%加入到磨煤机中。水1水煤浆制备工艺流程煤浆添加剂在地下池中配置合格后,送到添加剂槽中,再经添加剂泵计量后,送到磨煤机中。添加剂槽底大唐呼伦贝尔化肥有限公司依托当地褐煤,在水部安装有蒸汽盘管,添加剂泵也设有蒸汽伴热管线,煤浆制备装置中,采用湿法研磨工艺,煤浆制备工艺在冬季维持添加剂温度在20℃-30℃,防止冻结。制流程示意图见图1。浆用水储存在集水槽中,主要包括磨煤单元冲洗水、由动力输煤工序经过破碎机破碎后,最大粒径为气化单元冲洗水、尿素冷凝液、灰水处理单元滤液和收稿日期:2015-1205中国煤化工作者简介:李自恩(1984—),男,陕西榆林,助理工程师,学士,2009年本科毕CNMHG专业,现从事水煤浆气化生产技术管理工作,E-mail:1chien126.com44煤化工2016年第2期系统补充的新鲜水。集水槽中水由泵送至磨煤机煤、2褐煤水煤浆制备过程中存在问题及现状水、添加剂在磨煤机中,研磨到所需的粒度分布,制得质量分数约50%的水煤浆。磨煤机初步制得的水煤浆因褐煤煤质本身原因,制浆装置成浆性较差,先通过磨煤机出口的滚筒筛流出,采用滚筒筛,可以筛后使用煤种有东明煤、免渡河煤、扎赉诺尔煤、神华提除煤浆中的大颗粒。水煤浆在重力的作用下,流到磨质煤,既进行单一煤种制浆,又进行不同煤种、不同比煤机岀料槽,再由泵输送到煤浆储槽中,为防止煤浆例的混煤制浆,然而制得煤浆质量分数基本在45%沉淀,在磨煤机出料槽中,设置有磨煤机出料槽搅拌53%,尚未达到设计值53.4%。气化用煤煤质分析数器,使水煤浆保持悬浮状态。据列于表1,水煤浆主要性能参数列于表2。表1气化用煤煤质分析煤种工业分析/%干基高位发热量Q∞,MJ·kg东明煤32-3512~134~4040~4325.10~26.36免渡河煤15~1819-2742~44扎赉诺尔煤7~927.61~28.03神华提质煤15~83~615~2034-4043~4623.85-27.20注:1)神华热压提质(HPU)试验线产出的提质煤,原料为宝日希勒褐煤。表2水煤浆主要性能参数2000g煤种质量分数表观黏度自1600/%/mPa·s1400东明煤47~50900~15001000扎赉诺尔煤51800~1200免渡河煤:东明煤(配比1:1)51800~1200神华提质煤:东明煤(配比1:1)温度/℃800~1200图2水煤浆表观黏度随温度的变化曲线综合考虑,该项目于2014年9月将气化煤种固3500定为单一东明煤,通过采用筛选添加剂、优化现场工盲2500艺、调整磨煤机钢棒比例、调整制浆温度等方法,20152000年煤浆质量分数稳定在49.5%以上,且装置运行稳定。15010003温度对褐煤制浆的影响分析306090120150180剪切速率/s131温度对水煤浆表观黏度及流变性能的影响一制浆温度25℃—·—制浆温度42℃▲一制浆温度60℃取一定量的现场煤浆(萘系添加剂的干基添加率为5‰,水煤浆质量分数为49.5%),测定不同温度下图3不同温度下水煤浆表观黏度-剪切速率曲线(10℃-80℃)水煤浆的表观黏度,煤浆表观黏度随低剪切速率下,黏度较高,随剪切速率的增加,黏度降温度的变化曲线见图2,不同温度下水煤浆表观黏度低,当剪切速率超过90s1时,煤浆表观黏度不再下剪切速率曲线见图3。降,即在高剪切速率范围内,都出现了黏度平台。制由图2可见,在10℃40℃,随着温度的升高,浆温度在25℃时,煤浆表观黏度随剪切速率的增加,水煤浆的黏度迅速下降,水煤浆的表观黏度由1980先急剧下降,再保持平稳,然而制浆温度在42℃和mPas下降到920mPas在40℃以后,随着温度的升60℃时,随剪切速率的增加煜浆表迎黏度下降幅度高,表观黏度保持平稳较小。统计中国煤化工备的水煤浆由图3可见,采用萘系添加剂制备的水煤浆,在表观黏度CNMH变稀"特征。2016年4月李自恩等:温度对褐煤水煤浆成浆性的影响分析4532温度对添加剂的影响蒸汽,而且提温空间有限。有关人员对气化装置所有煤浆制备所用的添加剂为复配改性萘系水煤浆的废水及凝液进行了筛选,主要包括气化冲洗水、真添加剂,主要成分为β萘磺酸盐甲醛缩合物和聚苯空带式过滤机滤液、低压灰水(沉降槽溢流水),这些乙烯磺酸钠(PPS)。水均可作为制浆用水。因气化冲洗水量小且为间断冲β-萘磺酸盐甲醛缩合物因其分散性能好、降黏洗,不能作为制浆用水主力水源;真空带式过滤机滤作用强、成浆流动性好等优点,广泛应用于湿法气化液温度在40℃左右,水温较低,不适合作为制浆水水煤浆制备,其缺点是浆体稳定性差,易吸水产生沉源;而低压灰水不仅水质优良,而且温度较高(温度大淀6。近年来,受萘原料价格上涨及萘分散剂应用性于70℃),是制浆用水的最佳选择。能的局限等影响,单一使用萘系添加剂的方法逐渐消低压灰水在水煤浆制浆装置的应用,不仅节约了新退,取而代之的是使用复配型改性萘系水煤浆添加剂。鲜水资源,而且减少了废水处理量,应用效果较好PPS是一种新型的阴离子型分散剂,最早由日本42添加剂温度的控制科研机构研发,作为水煤浆分散剂,PPS具有良好的制大唐呼伦贝尔化肥有限公司使用的添加剂为固浆性能和减黏作用,由其制得浆体的稳定性也较好体粉末,在添加剂地下槽中,首先将添加剂配制成β萘磺酸盐甲醛缩合物与PPS的复配,既起到了10%的添加剂溶液,然后利用添加剂地下槽泵将添加良好的分散降黏作用,又使所制得水煤浆具有良好的剂溶液输送至添加剂槽,再由添加剂计量泵输送至磨稳定性。煤机中。邱学青等(8认为,水煤浆添加剂中分散剂的分在此过程中,添加剂溶液温度的控制主要注意两子量大小,对其分散降黏能力影响很大,较高分子量点:一是添加剂配制水源,应选择温度较高的低压灰的分散剂具有较优的分散降黏效能。因萘系水煤浆添水(约80℃);二是添加剂槽中,应设有低压蒸汽盘管加剂中分散剂的分子量低,不能在煤粒表面充分吸伴热及保温,这样可保证添加剂溶液入磨煤机温度在附,分散效果不好,采用其制备的水煤浆,在温度较70℃以上。低时,会形成一种较强的类似“油包水”的絮凝网络结43原煤温度的控制构。在低温、低剪切速率条件下,不能打开这些絮凝网呼伦贝尔处极寒地带,冬季寒冷且漫长,平均温络结构,浆体初始稳定态时的黏度较高。当温度剪度在0℃以下的天气约6个月,冬季原煤温度极低,切速率较髙时,这些絮凝网络结构被打破,浆体表现为了保证冬季制浆原煤温度,一方面尽量做到原煤现出明显的“剪切变稀”特征。在剪切速率较高时,浆体采现用;另一方面对整个原煤输送过程中的皮带廊进黏度趋于稳定,出现了黏度平台。行厂房封闭,同时加设采暖装置。图2、图3的结果同样说明,温度对添加剂的影响较大,一方面适当地升高温度(从10℃升温到405结语℃),会增加添加剂活性,更加有利于在煤表面吸附,表面活性剂的效能更高,分散降黏性能强;另一方面,虽然褐煤制浆浓度较低,但是通过对温度的调温度的升高使煤粒在浆体中的布朗运动加快,这样更节,可以有效地提高水煤浆浓度。而水煤浆温度的控容易打开煤粒之间的团聚结构,使煤粒的分散更均制主要是通过调整入磨煤机的水、煤、添加剂的温度匀,但当制浆温度超过70℃,吸附在煤表面的分散剂大唐呼伦贝尔化肥有限公司生产运行表明,生产中水容易脱附煤粒互相团聚,导致浆体的表观黏度升高。煤浆适宜的控制温度为40℃~70℃。综合考虑,实际生产中煤浆温度控制在40℃-70℃较合理,此温度区间添加剂的活性最高。参考文献[1 Xu R F, He Q H, Cai J, et al. Effects of Chemicals4控制制浆温度的措施and Blending petroleum Coke on the properties ofLowrank Indonesian Coalwatermixtures [J]. Fuel4.1制浆用水温度的选择Processing Technology, 2008, 89(3): 249-253原设计制浆用水为新鲜水或者生产水,而这两种2]刘红缨中国煤化工团对褐煤持水水的温度均在10℃~20℃,要想提高制浆水温,必须能力的影CNMHG,21(1):20-23给制浆装置磨机集水槽增加蒸汽伴热,这样不仅浪费[3]邹立壮,朱书全.不同分散剂对煤成浆性的促进作用煤化工2016年第2期[J].煤炭学报,2003,28(6):636-640[7]邱学青,周明松,王卫星,等.聚苯乙烯磺酸钠磺化度[4] Atesok G, Dincer H, Ozer M. et al. The Effects of对水煤浆性能影响的研究[J].煤炭工程,2010(12)Dispersants(PSS-NSF )Used in Coal-water Slurri101-103.on the Grindability of Coals of Different Struc-[8]邱学青,周明松,王卫星,等.不同分子质量木质素磺tures[J].Fue1,2005,84(7-8):801-808酸钠对煤粉的分散作用研究[J.燃料化学学报[5]李敏,耿家水,水煤浆添加剂复配的试验研究[J]2005,33(2):179-183煤炭加工与综合利用,2009(5):36-37.[9]潘相卿,曾凡,傅晓燕.腐殖酸类水煤浆添加剂性能[6]吴国光,王晓春,李启辉,等.水煤浆添加剂与煤分子与其级分的关系研究():分散性能与级分的关系[J结构匹配性能研究[J].中国矿业大学学报,2006,35煤炭转化,199,22(1):38-42(4):454-457.Analysis of the Influence of Temperature on the Slurryability of Lignite Coal Water SlurryLi zi'en, Wang Bo, Li Chuxiang, Zhang Xiaodong, Zhang Shengmei and Yang Mingshun(1. Datang Hulunbuir Chemical Fertilizer Co, Ltd, Hulunbuir, Inner Mongolia 021000, China2. Datang International Chemical Technology Research Institute Co, Ltd, Beijing 100013, China)Abstract The paper introduces the process of coal water slurry preparation with lignite of Datang Hulunbuir ChemicalFertilizer Co, Ltd and analyzes in detail the influence of temperature on the slurryability of lignite coal water slurry, i.e. theeffect of temperature on the apparent viscosity and rheological property of coal water slurry and additive The results show thatwhen the coal slurry temperature is controlled in the range of 40C to 70 C, the activity of the additive is high, the fluidity ofwater coal slurry is good, and the slurryability of lignite is good. Moreover, this paper also introduces control measures of cewater slurry temperature in the actual production: adjusting the water temperature, increasing the temperature of the additiveand ensuring the temperature of the raw coal. The concentration of coal water slurry can be effectively improvedKey words lignite, coal water slurry, temperature, additive, slurryability(上接第33页)Experimental Study of the Influence of Activated Sludge on the Slurryability of Coal Water SlurryZhang Hongke, Sun Shaowen, Xu Hui, Zhang Yan, Yao Yu, Wang Haifeng and Sun Dehao(Wanhua Chemical(Ningbo) Co, Ltd, Ningbo Zhejiang 315800, China)Abstract Mix the activated sludge(dry basis)and coal dust in different proportions to make sludge coal water slurry. Thispaper studies the influence of sludge dosage, additive dosage, temperature and shear rate on the slurryability of coal water slurry(CWS), and analyzes the viscosity-temperature characteristic of the coal slurry blended with activated sludge. The results showthat the maximum slurry concentration of CWS decreases when the sludge dosage increases. The dosage of additive can improvehe overall performance of CWS. The apparent viscosity of CWS is dropped and overall slurry performance is improved when theslurry temperature is at 20 C-60C. The rheological properties of CWS blended with sludge are pseudoplastic and thepseudoplasticity has no obvious change when sludge dosage increases. When the sludge dosage is less than 1%, theviscosity-temperature characteristic of raw coal has no obvious changeKey words coal water slurry(CWS), activated sludge, additive, mixing/blending, slurryability, rheological properties,iscosity-temperature characteristic中国煤化工节能珍惜资源,减排CNMHGcEH rerefeeerefsfAr界e界 RcPerefer