水煤浆制备技术研究及应用

2012年12月贵州化工第37卷第6期GuizhouChemicalIndustry15水煤浆制备技术研究及应用王康茂',王晓丹1,邱树毅1,汪继超2,成晓军2(1.贵州大学化学与化工学院,贵州贵阳55005;2.贵州联和能源清洁燃料有限公司,贵州贵阳55000摘要:以贵州某企业的水煤浆制备过程为实例对其水煤浆制备过程中煤的洗选、水煤浆添加剂、水煤浆的制备工艺等进行了研究讨论,说明水煤浆是一种环保高效的优质代油燃料在工业上具有很好的应用前景。关键词:水煤浆;添加剂;分散剂;稳定剂;洗煤中图分类号:TQ536文献标识码:A文章编号:1008-9411(2012)06-0015-04水煤浆是由大约65%的煤34%的水和1%的具体洗煤流程见下图1添加剂通过物理加工得到的一种低污染、高效率、可煤原煤皮带(除铁原煤分级箭管道输送的代油煤基流体燃料。它改变了煤的传统燃烧方式,具有很大环保节能优势。水煤浆可用于工业锅炉和工业窑炉代油、代气、代煤燃烧,是洁净大于35mm小于35mm煤技术的重要组成部分,具有燃烧效率高、污染排放手选皮带(除矸石和杂物原煤皮带低和节省用煤等优点。由于我国丰富煤炭资源,水煤浆已成为替代油、气等能源的最基础、最经济的洁大块原煤净能源(1-3原煤破碎机水煤浆的制备工艺水煤浆生产工序通常包括选煤、破碎、磨浆(加原煤坑缓冲仓(035mm原煤入添加剂)、搅拌与剪切、滤浆等多个环节。贵州某皮带秤企业1000kt水煤浆厂釆用湿法制浆工艺,工艺流程主要包括:原煤的洗选,添加剂的配制和水煤浆的制跳汰机备1.1原煤的洗选原煤环节主要包括了煤的洗选,是煤炭生产过矸程中的一项不可缺少的工序。从矿区开采出来的煤炭称之为原煤,含有矸石,黄铁矿等多种杂质,同时图1原煤的洗选工艺流程也有大量的泥煤,褐煤或者劣质煤混合在一起,需要原煤经过铲车运送到原煤坑,原煤坑缓冲仓经经过一系列的洗选加工提炼出精煤其中洗煤的主振动给料机将原煤送到1原煤皮带(通过振动给料要作用就是将原煤中的矸石,黄铁矿等多种杂质剔机控制进入原煤皮带煤量),原媒皮带将原媒运送除,然后在经过筛选将原煤中优质煤炭和劣质煤炭到2“原煤皮带,2原煤皮带上安装永磁除铁器将原区分开,一般情况下,原煤经过洗选加工后主要产煤中所含铁除去避免大块铁器伤及破碎机及进入品包括有矸石、中煤、甲级精煤、乙级精煤以及劣质工艺系统。煤等,通过洗选,加工提炼出的精煤不仅可以提升煤2原煤皮带将原煤运送到原煤分级筛,分级筛炭的燃烧率,而且还可以减少无效运输、降低环境污将小于35mm的筛下物通过料斗进人3原煤皮带染,为煤炭企业创造出更大的经济效益6。大于35mm的筛上物进入手选皮带,手选皮带操作工将大块矸石以中国煤化工的大块原煤CNMHG基金项目:<利用废弃地沟油制备油水煤浆关键技术研发>,黔科合SY字[2013115收稿日期:2012-10-16作者简介∷王康茂(1988-),男,硕士研究生,主要研究方向煤化工;通讯作者:邱树毅(1963-),男博士,教授。 ebp _lab@ yahoo貴州化工2012年12月16·Guizhou ChemicallInd第37卷第6期进人原煤破碎机,经原煤破碎机破碎到可进行跳汰是:利用高聚物线性长度长的特点,且每个分子都有选煤的粒度(0~35mm),通过破碎机溜槽将原煤运许多极性基团,通过氢键或其他键合作用(如共价送到3·原煤皮带与原煤筛筛下原煤混合键),在煤粒间架桥,形成结构。结构形成后,水被包3·原煤皮带将细颗粒的原煤运送到主厂房4楼裹在结构的空隙内,浆的粘度升高,尤其有高的剪切原煤缓冲仓,原煤经过缓冲仓通过变频振动绐料机应力,有利于稳定。常用的高分子聚合物有:瓜儿将煤输送到皮带秤(皮带秤的主要作用:①为跳汰机胶、黄原胶、明胶、阿拉伯胶、半乳糖醛酸、羟乙基纤喂料;②将跳汰机的入煤量直接显示在屏幕上,方便维素、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素以及一些微细胶体跳汰司机对跳汰机风水阀门的控制)绐入跳汰机。粒子(如有机膨润土)等。原煤在跳汰机内经过风水作用,将原煤分为煤添加剂的配制是分别将分散剂、稳定剂干粉与矸石、中煤、次精煤、精煤。定量的水配置成分散剂溶液和稳定剂溶液并由泵1.2添加剂的配制送至分散剂缓冲桶和稳定剂缓冲桶煤炭为疏水性物质,不易被水润湿;煤浆中的煤1.3水煤浆的制备粒很细,具有很大的比表面积,容易自发地聚结,因精煤仓的精煤在空气炮的作用下进入皮带机,而煤粒与水不能密切结合成为一种浆体。水煤浆属皮带机进入高效细碎机粉碎,经高效细碎机粉碎的粗分散体系,很容易产生煤水分离,因此,低粘度和精煤进入皮带机,由皮带机运送至球磨机,在球磨机良好的稳定性是水煤浆最为重要的性能。要改善这人口精煤与分散剂混合进行研磨。分散剂由人工将些性能,在制浆时必需加人少量的化学添加剂,包括分散剂加入十倍浓度分散剂罐与水混合形成十倍浓分散剂与稳定剂。水煤浆添加剂分子结构特征,如度分散剂,经过充分搅拌,十倍浓度分散剂由离心泵取代基的类型及性质、聚合度、磺化度及羟值等与煤打入分散剂罐再次与水混合经过空气搅拌将合适浓及煤表面物理化学性质有着密切的相关性,这种匹度的分散剂打入球磨机入口。配性影响着煤的成浆性、流变性以及浆体稳定性,由精煤和分散剂混合物经过球磨机研磨在球磨机此可见,添加剂的性能是水煤浆生产的关键-。出口经过过滤网过滤进入球磨机接料罐。将细煤和分散剂按是否离解可以分为离子型与非离子型水的混合物用水泵打人调配罐,在调配罐内水、煤、两大类,离子型又可按电荷的属性分为阴离子型、阳稳定剂充分搅拌混合形成水煤浆离子型和两性型3类。制浆分散剂多选择阴离子1.4水煤浆的燃烧效果测试型。阴离子型分散剂主要有萘磺酸盐、木质素磺酸通过对制备的水煤浆的燃烧测试,结合水煤浆盐、磺化腐值酸盐等。除此之外还可以将几种分技术标准(CB/T8855-2002),所得结果见下表散剂复配使用,可以提高水煤浆浓度,降低煤浆粘表1某企业生产水煤浆技术指标度,同时还可降低总添加剂用量,达到价廉、高效的项目技术要求某企业生产水煤浆目的。研究表明,阴离子一非离子表面活性剂复配l级:>66.0作为高效水煤浆分散剂比较理想,李敏,耿家水采用浓度CⅡ级:64.1-66.0Ⅲ级:60.1-64.0萘系和其它两种物质复配后制得的添加剂分散性大大提高,最佳用药量由0.8%降到0.4%,所制水煤粘度η(在浆体温度20℃,剪切率100s1<1200740浆的稳定性明显提高,流变性属于屈服假塑性流体时),MPa·8有利于水煤浆的储存、运输和燃烧。复配后的吨浆I级:>19.50(4700kcal成本可以降低1.8元,企业经济效益可观。发热量Qm,cwm/(MⅡ级:18.51-19.50(44204163kcskg) kcal/kg4660kcal/kg)煤浆的稳定性是指煤浆在储存与运输期间保持Ⅲ级:17.00-18.50(4000性态均匀的特性。水煤浆稳定性的破坏来源于固体-4420 keal/kg颗粒的沉淀。稳定剂的加入,能在已分散的固体颗灰分A/%Ⅱ级:6,00~8.00粒间相互交联,形成空间结构,从而有效地阻止颗粒Ⅲ级:8.01~10.00l级:<0.35沉淀防止固液间的分离。能起这种作用的稳定剂硫分S1。/%Ⅱ级.0.35-0.650.45有无机盐、高分子有机化合物3。无机盐起的作用是压缩双电层,降低静电排斥力,促进颗粒凝结;对煤灰熔融性中国煤化工s℃(话合HCNMHG1450已吸附有阴离子表面活性剂分子颗粒起“搭桥”作方式)用,从而形成网络结构。高分子有机化合物的作用2012年12月第37卷第6期王康茂等:水煤浆制备技术研究及应用·17I级:<0.03的烟煤。同时用水煤浆作为替代燃料时,喷嘴雾化粒度P.+0.3m%Ⅱ级:0.03~0.100.4Ⅲ级:0.11~0.50器和燃油锅炉必须重新设计,使得水煤浆不能广泛Pd.-0.05m/%≥75.089.8作为工业规模用油的代用品。用燃料油、细磨煤粉l级:>30.00和水组成的新型三元混合燃料是一种很有前途的洁挥发分V%Ⅱ级:20.01-30.0015.27Ⅲ级:≤20.00净燃料,与油煤浆和水煤浆相比有以下优点:由于燃料油的加人,使得油水煤浆比水煤装具有较低的燃2水煤浆技术应用实例点。油水煤浆燃烧时有微爆炸和水一汽过程存在,2010年5月对贵州某卷烟厂10t链条燃煤锅炉使油水煤浆有良好的燃烧效率,其作为工业燃料,具进行改造,使其能够燃烧水煤浆。保持了原锅炉本有燃烧效率高,微粒煤烟少,环境污染小的优体受压件,汽水管路系统水处理器,省煤器,空气预点11。热器等不变仅对燃烧系统,落渣除灰装置进行改参考文献:造,同时增加水煤浆输配系统,储浆系统。[1]贾传凯,王燕芳,王秀月,等水煤浆技术的应用与发展改造前后锅炉能效,环保排放数据对比趋势[J].煤炭加工与综合利用,2011,(4),55-57项目改造前改造成果实现[2]贾传凯谢惠珠.水煤浆燃烧技术的现状与发展[J].洁锅炉平均热效率53.25%82.10%提高28.85%净煤技术,2011,17(4):67-69燃料燃尽率69.32%9%提高23.68%[3]吴良忠,韦业,余礼明,等.水煤浆在节能减排中的应用热损失总和18.14%降低2.86%单位时间消耗量1,2b0.952vh降低0.286uh及发展前景[J].中国环境管理干部学院学报,2011,20氧化硫38ym3730mgm3降低5108吗ym3(6):45-48烟尘29-ym314.4mym3降低10.6mgm3[4]王金玲,高惠民水煤浆技术研究现状[J]煤炭加工与化学需量57.4降低27综合利用,2005,(3):28-312011年6月对贵州另一卷烟厂20t燃煤锅炉进[5]梁兴,詹隆,王国房等.水煤浆制备工艺的应用与发展[J].煤炭加工与综用利用,2006,(5):51-54.行改造,主要进行改造的项目有:燃烧空间,水膜除6]介玉贞对洗煤工艺系统的优化改造问题的研究门]能尘,增加副燃烧室,水煤浆输配,储浆系统等。源与节能,2012,(4):5-6改造前后锅炉能效,环保排放数据对比[7]肖涌洪煤炭洗选技术的现状与展望[J]科技情报开发分类改造前改造后成果实现与经济,2006,16(21):177-178锅炉锅炉平均热效率.83%提高18[8]刘晓霞,屈睿,黄文红,等.水煤浆添加剂的研究进展能效排烟温度188.T℃137.8℃提高50.9℃[J].应用化工,2008,37(1):101-106SO2排放浓度2375mym39mm3降低206m/m3[9] Marek Pawlik. Polymeric dispersants for coal-water slur-S02排放速率h0.13kgh降低87.27kghNOX排放速率11.5kg/hkh降低3.8kg/hries[ J ] Colloids and Surfaces A: Physicochem Eng As-节能每G蒸汽消耗标pects,2005,266:32290测试准煤4673.46te降低12,2lte节能率26.73%[10] Dincer H, Boylu F, SirkeciA A, et al. The effect of chemi-3总结与展望cals on the viscosity and stability of coal water slurries[J]International Journal of Mineral Processing, 2003, 70: 412综上所述,以贵州某企业水煤浆厂制备水煤浆工艺及其在部分企业中的应用为例,表明了水煤浆[1]刘明强,刘建忠,王传成等水煤浆添加剂研究及发展是一种环保、高效的优质代油燃料,在工业上具有很动向[J].现代化工,2011,31(7):8-11好的应用前景,但作为一种相对年轻的新能源,水煤12]李敏耿家水水煤浆添加剂复配的试验研究[J煤炭浆技术目前仍处于成长阶段,科研成果转化为工业加工与综合利用,2009,(5):36-37应用尚需要一定时间的磨合和完善。今后的研究方13】王晓春,吴国光,王共远水煤浆添加剂及其研究进展向主要是将水煤浆生产工艺向洁净化,高效率,低能[J].煤化工,2004,(6):15-18.耗及大型化发展,如研究适合多种煤泥和煤粉的[14]贾传凯王燕芳,王秀月,等水煤浆技术的应用与发展趋势[J].煤炭加工与综合利用,2011,(4):55-57分散剂,提高其制浆的性价比,改善水煤浆的稳定性[15]梁霏飞,吴与流动性;研究提高煤泥水煤浆利用效率的方法同中国煤化工术研究进展[J].能源技时减小水煤浆燃烧时所造成环境污染等;研究水[16]朱虹,陈公,↓CNMHG平m是1].选煤技术,煤浆的衍生产品油水煤浆,水煤浆虽然可节省更多2000,(1):8-14.的油,但单位体积热能低制备要求使用挥发分较高[17]高洪阁田原宇黄伟等油煤水浆生产与工艺的研究贵州化工12年12月18Guizhou Chemicallndustry第37卷第6期探索[J].洁净煤技术,2007,13(2):59-61与探索[J].矿业快报,2002,6(11):l1-12[18]王俊玲,齐祥明,宗志敏,等新型油水煤浆燃料的研究Research and application on coal-water slurry technologyWANG Kang-mao, WANG Xiao-dan, QIU Shu-yi, WANG Ji-chao, CHENG Xiao-jun(I. College of Chemistry and Chemical Engineering, Guizhou University, Guiyang, Guizhou 550025; 2. GuizhouA&A Energy Clean Fuel Co. Ltd. Guiyang, Guizhou 550000, China)Abstract: his paper expounds the preparation process of coal-water slurry, including coal washing techniquecoal-water slurry additives preparation. The produced coal -water slurry is a kind of new fuel to instead of oilwhich is environmental and high-efficiency and has good application prospect in industry.Key words: coal -water slurry; additives; dispersant; stabilizer; coal washing technique《广东化工》2013年征订及征稿启事欢迎全国作者投稿订阅,本刊为职称资格评审认定刊物《广东化工》,半月刊,创刊于1974年,发行国内外,刊号为:CN44-1238/TQ,ISSN1007-1865,大16开,每月15日及30日出版,在线投稿网址是:www.gdchem.com。本刊被美国《化学文摘》重点收录、中国核心期刊(遴选)数据库收录和中国学术期刊光盘版收录,第七届全国石油和化工行业优秀报刊一等奖,在全国化工刊物界享有很高声誉,适合在化工行业的企业、高等院校、研究院所从事管理、科研、工程设计与施工、教学、生产及一切与化工事业相关的人士阅读。主要栏目:试验与研究、专论与综述、分析测试、环境保护、材料合成与加工改性、化工设计及装备、教学与实践、化工新能源等。适合的专业有:石油化工、医药化工、农药化肥、日用化工、燃气化工、化学建材、电化学、工业水处理、涂料与胶粘剂、生物化工、食品化工等。全年订费:全年24期,国内订价为480元/份;境外订价为384美元/份。订阅办法:(选一A.直接汇敕向编辑部订阅。编辑部地址:广州市越秀区越华路116号,收款人:《广东化工》编辑部,邮政编码:510030。请注明:订2013广东化工/起止时间/份数。B.向邮局订阅。邮发代号:46-211。欢迎订阅,欢迎投稿。广东化工在线投稿网址:ww. gdchem. com投稿E-mal:gdcic200@163.com联系电话:020-83336009,83302517中国将禁止新建天然气制甲醇项目国家发改委日前公布《天然气利用政策》,自2012年12月1日施行。指虫新建或扩建以天然气为原料生产甲醇及甲醇生产下游产品装置,以天然气代煤制甲醇项中国煤化工中的天然气是指国产天然气、页岩气、煤层气(煤矿瓦斯)煤制气、进口管道天然气CNMHG