水煤浆的制备及特性研究

2015年第5期水煤浆的制备及特性研究张盛刚(山东公信安全评价有限公司,山东枣庄277100)摘要实验以枣庄烟煤和无烟煤为原料,聚丙烯酰胺为稳定剂,木质素磺酸钠为分散剂,采用干法制浆制备水煤浆样品,分别考察了煤粉浓度、恒温温度、剪切速率、煤炭种类、级配技术等工芑参数对水煤浆粘度和稳定性的影响。结论为:在煤粉比例为3:1(即210目的煤粉占75%,60目的煤粉占25%),固相含量约为55%,恒温温度为30℃时,制得的水煤浆恰好具有符合工业条件的黏度值关键词水煤浆制备水煤浆特性粘度中图分类号TQ51743文献标识码Bdoi:10.3969/ J. Issn.1005-2801.2015.0590Study on preparation and properties of coal water slurryZhang Sheng-gangShandong public security evaluation Co. Ltd, Shandong Zaozhuang 277100)Abstract: Taken the Zaozhuang bituminous coal and anthracite as experimental raw material, polyacrylamide as astabilizer, sodium lignosulfonate as a dispersant, prepared the coal water slurry samples using dry pulping systemwe studied the effect of pulverized coal concentration, temperature, shear rate, coal types, gradation technologparameters on the viscosity and stability of coal water slurry. Conclusion: in the pulverized coal ratio was 3: 1 (210to 60 coal accounted for 75%, coal accounted for 25% to about 55%), solid content, temperature is 30 C, water coalslurry prepared just conforms to the industrial conditions of viscosity.Key words: coal water slurry preparation the characteristics of coal water slurry水煤浆是重要的清洁能源,它是20世纪70年所用煤样的工业分析表代兴起的煤基液态燃料,用于代油和代煤都有着很煤样名称Ad Vaar Car Har Oar Nar好的节能和环保效益1。水煤浆粘度和稳定性对枣庄烟煤1343833279774735131287其输送和使用有很大的影响。为此以枣庄烟煤和无无姆煤21316136484383158796烟煤为原料,聚丙烯酰胺为稳定剂,木质素磺酸钠1.2实验主要试剂及设备(表2、表3)为分散剂,采用干法制浆制备水煤浆样品,分别考表2实验所用的主要试剂试剂名称级别技术指标主要用途察了煤粉浓度、恒温温度、剪切速率、煤炭种类聚丙烯分析纯份子量:500万以上水解度:悬浮剂、增稠级配技术等工艺参数对水煤浆粘度和稳定性的影磺酸钠(AR)PH值9,氯023%,水5%剂、粘分散剂响减水剂实验部分表3实验所用的主要设备设备名称生产厂家1.1实验原料密封锤式破碎机KERP-180X150B镇江市科瑞制样设备有限公司实验原料为枣庄烟煤和无烟煤,有关枣庄煤(未振动磨样机XZM-100武汉柏杉机械有限公司经过任何处理)的煤质分析数据见表1。电子天平FAA1004B上海精密科学仪器有限电动搅拌机上海标本模型厂制造水煤浆粘度计收稿日期2015-01-291.3实验流程中国煤化工作者简介张盛刚(1978-)男,本科学历,工程师,2010年在对煤资氵CNMHG毕业于山东科技大学安全工程专业,现在山东公信安全评价有限使用实验司工作。室现有的设备选择合适的水煤浆制浆工艺,以烟煤2015年第5期和无烟煤为原料,把煤破碎、磨碎、过筛工序即可为55%、添加剂为聚丙烯酰胺和木质素磺酸钠各得到适当粒径的煤粉,具体过程如图1所示0.5%、恒温温度为30℃、不同的剪切速率下测量水水添加剂稳定剂煤浆的黏度变化,然后得到相应的实验数据。实验搅拌搅拌卜→水煤浆产品结果如图4所示。图1实验流程图2实验结果分析实验取用的煤样为枣庄烟煤和无烟煤,磨碎成粉后,选用60和210目的煤渣粉,用聚丙烯酰胺和木质素磺酸钠为添加剂,来制备活水煤浆样品。在制备水煤浆的过程中,影响水煤浆特性的因素有很多,在实验中,主要承担了研究恒温温度、煤炭种类、水煤比、剪切速率以及级配技术对制得的水图4剪切速率对水煤浆粘度的影响浆的黏度和稳定性的影响从图4可以看出,随着剪切速率的增加,水煤2.1恒温温度对水煤浆粘度的影响浆的黏度也会跟着逐渐降低,符合“剪切变稀”理论。所用的烟煤煤粉粒度均为210目,搅拌时间均在D=30s之前水煤浆的黏度下降的速度比较明显,为10mim,添加剂为聚丙烯酰胺和木质素磺酸钠(各即在D-30s之后水煤浆的黏度下降的速度变的比0.5%),然后放入水煤浆粘度计中分别在25℃、较平缓30℃、35℃的情况下恒温10min,根据两种剪切速2.3煤炭的种类对水煤浆粘度的影响率测定温度对水煤浆粘度的影响,温度不同时的水采用相同温度、相同的添加剂的种类和比例以煤浆样品的黏度变化如图2和图3所示。及相同的煤粉固相含量来比较烟煤和无烟煤随着剪切速率的提升所表现出来的变化差别,所得的数据如图5所示。D-10s誓1.无烟煤的变化曲线3234362烟煤的变化曲线图2温度对水煤浆粘度图3温度对水煤浆粘度的影响变化(D=10s)的影响变化(D=100/s)一般地,升高温度会使水煤浆的流动性提高。Roh的研究结果表明21,水煤浆的黏度会因温度的升高而降低,即提高水煤浆的温度有利于浆的输送。图5煤炭的种类对水煤浆粘度的影响温度的影响还与温度所在范围有关。 Sandra的研究由图5可以看出,在其它工艺指标固定的情况结果表明3),在温度低于100℃时,水煤浆粘度随下,烟煤制备的水煤浆的黏度在相同的剪切速率下温度的升高而降低,在温度高于100℃时则呈现相低于无烟煤制备的水煤浆的黏度反趋势4。24水煤浆的浓度对水煤浆粘度的影响在剪切速率不变的情况下,水煤浆的黏度都随在烟煤的粒度为210目,恒温温度为30℃下着温度的升高而降低,这也符合Roh的研究结果;分别配出不同浓度的水煤浆,然后放入水煤浆粘度如图2、图3所示,分别在D=10s-和D=100s-的计中,经不同的剪切速率,然后测定出不同粘度的情况下,水煤浆的黏度随着温度的升高逐渐降低,水煤浆在不同剪切谏豳下的变化掐热.如图6这也符合 Sandra在温度低于100℃的研究结果由图6可以中国煤化工的加,水煤2.2剪切速率对水煤浆粘度的影响浆的黏度都是CNMH速率下,随同样以210目的原煤为原料,在水煤浆的浓度着水煤浆浓度的增加,水煤浆的黏度也会跟着上升。2002015年第5期表4水煤浆的稳定性煤样目测流动性1.固相合量为6O%时的粘度变化烟煤2.固相含量为59%时的粘度变化烟煤￥200无烟煤1539目测流动性级别说明:A级,稀流体,流动连续平滑不间断;B级,稠流体,流动较连续,流体图6不同浓度对水煤浆粘度的影表面不光滑;C级,借助于外力才能较好地流动」2.5级配技术对水煤浆粘度的影响D级,泥状不成浆,不能流动般地,为提高煤炭的燃烧效率,煤粒应达到3结论定的细度。一般要求粒度上限为300μm,其中<200网目(74μm)的含量≥75%。以210目和60本实验选用枣庄的烟煤和无烟煤为原料,在采目的两种无烟煤粉为原料,比例为75%级配出实验用添加剂为0.5%(液相百分比)聚丙烯酰胺的稳定所用的煤粉原料。在恒温温度为30℃,无烟煤煤粉剂和0%(液相百分比)木质素磺酸钠的分散剂固相含量为5%下,级配出所需的水煤浆样品,然搅拌时间为10min的情况下,得出无烟煤混配之后测出级配和未级配的水煤浆样品随着剪切速率的后的水煤浆的效果更好。一般的,恒温温度升高增加水煤浆粘度的变化趋势,如图7所示剪切速率的增加水煤浆的黏度会随之降低;其它工艺条件相同的情况下,级配得到的水煤浆的黏度低于未级配得到的水煤浆。但是考虑到成本,仅以烟1未级配的水煤浆粘度变化煤作为对象,利用最佳的级配技术和水煤浆的恒温2级配的水煤浆粘度变化温度,采用水煤浆粘度计来测量水煤浆样品的黏度值,并根据剪切速率为100s、水煤浆粘度低于1200mPas来作为评价水煤浆性能的指标。本实验得出的结论为:在煤粉比例为3:1(即210目的煤粉占75%,60目的煤粉占25%),固相含量约为图7级配与未级配的水煤浆粘度变化55%,恒温温度为30℃时,制得的水煤浆恰好具有通过对比可以看出,水煤浆的级配技术大大降符合工业条件的黏度值。低了水煤浆在固定浓度下的黏度,也就间接证明了【参考文献级配技术有利于提升水煤浆的流动性。[1]杜小茹,李光美,黃欣,等,水煤浆技术以及难煤粉的粒度分布会影响水煤浆的稳定性、流变制浆煤种成浆性的提高途径[J].煤炭转化性及燃烧特性。煤粉过细,水煤浆的比表面积就越2010(1):176-177大,影响成浆性;煤粉过粗虽然成浆性较好,但是[2] Woskoboen ko, Fedir, Siemon,etal. Rheology of稳定性比较差。所以,要选择合适的煤粉粒度比例。Victorian Brown Coal Slurries: 1. Raw Coal water2.6各项指标对水煤浆稳定性的影响[J].Fuel,1987(9):1299-1304取210目的烟煤和无烟煤作为煤样,恒温温度「3」 Sandra V, Rolando b, Monica m, et al. Rheology of为30℃,添加剂均为0.5%的聚丙烯酰胺稳定剂和coal water mixtures containing petroleum coke [J0.5%的木质素磺酸钠分散剂。分别混配出煤粉含量Fuel,1996,75(3):259-261为55%和60%的水煤浆样品,测定出固定剪切速率[4]代陈良勇,代少辉,水煤浆的流变特性研的水煤浆粘度后,静置48h后观察水煤浆的稳定性究进展[J].锅炉技术,2010(3)以及计算各自的析水率。所得实验数据如表4所示。TH中国煤化工析水率:析水率析水高度CNMHG水煤浆原始高度