第4期004年8月COAL PREPARATION TECHNOLOGYAug 2004文章編號(hào):1001-3571(2004)04-0063-03水煤漿生產(chǎn)過(guò)程中的物料平衡及控制崔廣文,朱書(shū)全,鄒立壯,梁釣臺(tái)(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京校區(qū))化學(xué)與環(huán)境學(xué)院,北京市100083)摘要:介紹了水煤漿生產(chǎn)過(guò)程中煤、水、添加劑的比值關(guān)系及其控制方法,為水煤漿廠(chǎng)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制奠定了理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞:水煤漿;添加劑;自動(dòng)控制中圖分類(lèi)號(hào):TQ536文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A水煤漿作為一種新型的煤基潔凈液體燃料,因具有易于管道輸送、低污染燃燒、實(shí)現(xiàn)代油等一系水煤漿產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)及制漿工藝流程列優(yōu)點(diǎn),受到世界各國(guó)廣泛重視。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建1.1水煤漿產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)設(shè)的發(fā)展,對(duì)能源的需求量不斷提高,發(fā)展水煤漿目前用于鍋爐燃燒的水煤漿產(chǎn)品一般根據(jù)制漿代油不僅僅是市場(chǎng)的需要,而且還是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展用煤的性質(zhì)確定水煤漿技術(shù)指標(biāo),具體要求是水煤和能源安全的需要。改善水煤漿生產(chǎn)控制水平,提漿必須達(dá)到一定濃度,具有良好的流動(dòng)性及穩(wěn)定高水煤漿產(chǎn)品質(zhì)量,是水煤漿技術(shù)發(fā)展的必然趨性。吉化水煤漿廠(chǎng)水煤漿的技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。勢(shì)。然而,水煤漿技術(shù)是一項(xiàng)新技術(shù),因多方面原表1吉化水煤漿廠(chǎng)水煤漿質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)因,目前水煤漿技術(shù)發(fā)展不夠平衡,特別是在自動(dòng)技術(shù)指標(biāo)控制水平方面:小型漿廠(chǎng)一般采用設(shè)備就地控制,重量濃度/%66±I新建大中型漿廠(chǎng)有的采用PLC集中監(jiān)控系統(tǒng),有的表觀(guān)粘度/mPa·s的采用較先進(jìn)的DCS控制系統(tǒng)。無(wú)論那種控平均粒度/m40制方式都僅僅限于保障生產(chǎn)設(shè)備安全運(yùn)行,而沒(méi)有最大粒度/μm灰分/%考慮如何控制產(chǎn)品質(zhì)量這一關(guān)鍵問(wèn)題。造成這一問(wèn)硫分/%題的主要原因在于做自動(dòng)控制的人員不了解水煤漿揮發(fā)分/%產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo)。為保證水煤漿漿體的輸送、漿基低位發(fā)熱量/MJ·kg19-20儲(chǔ)存、霧化燃燒,水煤漿產(chǎn)品必須具有較高濃度灰熔點(diǎn)/℃靜置穩(wěn)定性/d一定的粘度和穩(wěn)定性。我們知道在制漿工藝確定的條件下,生產(chǎn)過(guò)程中的水煤漿濃度、粘度、穩(wěn)定性表1各項(xiàng)指標(biāo)中灰分、硫分(不添加脫硫劑等指標(biāo)是由煤量、水量、添加劑用量決定的,因此條件下)、揮發(fā)分、發(fā)熱量(濃度一定條件下)通過(guò)控制調(diào)節(jié)煤量、水量、添加劑用量就可以實(shí)現(xiàn)灰熔點(diǎn)等項(xiàng)指標(biāo)完全由原料煤決定。在工藝設(shè)備固對(duì)水煤漿濃度、粘度、穩(wěn)定性等指標(biāo)的控制。定、完好及處理量穩(wěn)定的條件下,平均粒度、最大文章通過(guò)介紹吉化水煤漿廠(chǎng)水煤漿產(chǎn)品技術(shù)指粒度相對(duì)穩(wěn)定,在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)須專(zhuān)門(mén)控制。這標(biāo)及制漿工藝流程,給出水煤漿制漿工藝過(guò)程中煤樣,水煤漿生產(chǎn)過(guò)程中只需控制水煤漿濃度、粘量、水量、添加劑量比值關(guān)系及控制方法。度、穩(wěn)定性,只要找出影響這些指標(biāo)的因素,實(shí)現(xiàn)控制并不難。收稿日期:2004-06-161.2制漿工藝流程作者簡(jiǎn)介:崔廣文(1963-),男,黑龍江省賓縣人,高級(jí)程斯,中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院在讀水煤漿制漿工藝可分為低濃度制漿和高濃度制博士,主要從事潔凈煤技術(shù)方面的研究。聯(lián)系電活:漿,高濃度制漿相對(duì)低濃度制漿工藝簡(jiǎn)單、實(shí)用。13520437898。隨著高濃度制漿技術(shù)逐漸成熟,目前新建水煤漿廠(chǎng)7]劉國(guó)光,鄭立慶,呂文英·氧化銅對(duì)鈣基化合物固[8]徐東耀,水煤漿固硫技術(shù)研究[D],北京:中國(guó)硫作用彩響的初步研究[冂],河南師范大學(xué)學(xué)報(bào)礦業(yè)大學(xué)(北京校區(qū)),2003自然科學(xué)版),2000,28(2)第4期選。煤技末2004年8月25日大多采用高濃度制漿工藝流程。如新建投產(chǎn)的吉化KW;穩(wěn)定劑量為W4=K2W1。式中:K1、K2為成漿水煤漿廠(chǎng)、大慶盛泰水煤漿廠(chǎng)均釆用該流程。圖I試驗(yàn)或生產(chǎn)實(shí)際中認(rèn)定的分散劑和穩(wěn)定劑的添加比為吉化水煤漿廠(chǎng)流程框圖。吉化水煤漿廠(chǎng)制漿采用例。次加分散劑方式。圖1中大顆粒及雜物因?yàn)橄鄬?duì)水量不大,可忽略不計(jì),如果量大說(shuō)明煤質(zhì)或者前段碎煤系統(tǒng)有問(wèn)題,需及時(shí)整改,避免影響水煤漿產(chǎn)制漿分散劑定劑干料原料煤品質(zhì)量。r團(tuán)狗[本2制漿生產(chǎn)過(guò)程中的物料平衡及控制[受煤坑2.1制漿生產(chǎn)過(guò)程中的物料平衡根據(jù)制漿工藝、設(shè)備處理能力及產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)破碎剪切泵可計(jì)算出各主要環(huán)節(jié)物料量。表2為吉化水煤漿廠(chǎng)緩沖倉(cāng)求磨機(jī)質(zhì)熟化罐制漿物料計(jì)算平衡表。[定量給煤機(jī)2.2煤量、水量、添加劑量比值關(guān)系除渣緩沖儲(chǔ)漿罐設(shè)干煤量為W、水量為W2分散劑量為W、穩(wěn)大顆粒及雜物定劑量為W,則水煤漿量W=W1+W2+W+W4;圖1吉化水煤漿廠(chǎng)工藝流程框圖水煤漿濃度C=(W+W+W)/W;分散劑量W=表2吉化水煤漿廠(chǎng)制漿物料計(jì)算平衡表量來(lái)煤緩沖倉(cāng)球磨機(jī)出渣緩沖桶穩(wěn)定桶儲(chǔ)漿罐干基煤量32.5732.5732.57水量15.5315.7416.64分散劑用量穩(wěn)定劑用量0.009水煤漿量水煤漿濃度%67.5467.2166006600表2中儲(chǔ)漿罐環(huán)節(jié)水煤漿瞬時(shí)量W=32.57+表3水煤漿產(chǎn)品質(zhì)量控制過(guò)程中的變量1640.440003h濃度C=(32.57變量名稱(chēng)符號(hào)單位備注+0.147+0.009)/49.37=66.00%;分散劑量W,=煤QI計(jì)量皮帶煤量0.0045×32.57=0.147U/h(K1=0.0045);穩(wěn)定煤水分實(shí)際測(cè)定值干基煤W t/劑量W4=2.8×10×32.57=0.009U/h(K2=28外加水量Q:th電磁流量計(jì)計(jì)量水量10)。加水濃度C2%實(shí)際測(cè)定值然而實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中來(lái)煤并非干料,而是含有純加水量定的水分;用水也并非純凈水,而是含有一定的分散劑用量Q3t/h電磁流量計(jì)計(jì)量值分散劑濃度實(shí)際測(cè)定值固體成分;添加劑需要配制成一定濃度才能使用分散劑干量W, t/h這就使得水煤漿生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品濃度指標(biāo)難以控穩(wěn)定劑用量Q定量桶計(jì)量值制,同時(shí)粘度也會(huì)變化頻繁,從而造成水煤漿產(chǎn)品穩(wěn)定劑濃度C實(shí)際測(cè)定值質(zhì)量不穩(wěn)定。所以尋求建立各變量間的相關(guān)關(guān)系,穩(wěn)定劑干量對(duì)實(shí)現(xiàn)水煤漿產(chǎn)品質(zhì)量控制是非常必要的水煤漿量w th W=W,+W2+W,+W為了便于建立關(guān)系式,可用符號(hào)表示各變量煤漿濃度C C=(W,+W,+W).分散劑添加比例K1%見(jiàn)表3。穩(wěn)定劑添加比例k%K= W/H表3各變量中Q1、Q2、Q3Q4為在線(xiàn)檢測(cè)量;W1=CW/(1+K1+K2);M1、C2、C3、C為實(shí)際測(cè)定值;W、W2、W3、W,為計(jì)算[CW/(1+W+W2)];值。W、C、K1、K2為設(shè)定值。通過(guò)W、C、K1、K2可計(jì)算W4=K2[CW/(1+K1+W)]出W、W2、W3、W4的值,即W2=W-W1-W3-W4。第4期崔廣文等:水煤漿生產(chǎn)過(guò)程中的物樸乎衡及控制2004年8月25日再利用W、叼2、W3、W4及輸入的W、C2、C3、C,統(tǒng),操作方便,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。表4為吉化水煤漿值計(jì)算出瞬時(shí)控制量的設(shè)定值Q1、Q2、Q3、廠(chǎng)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)資料,從表4可看出,水煤漿產(chǎn)品質(zhì)量非常穩(wěn)定,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的產(chǎn)品質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)Q4=W4/[(100-C4)%]始Q3=W[(100-C3)%];Q2=W2/[(100C2)%];輸入設(shè)定值wC、Kl、2Q2·C2)[(100-M1)%]根據(jù)瞬間檢測(cè)值及設(shè)定值計(jì)算修正值,即輸入測(cè)定值M1Qi-Qc2、c3,c4△Q2=Q2-Q2;Q3-Q3計(jì)算W1、w2△Q4=Q4-Q4。2.3球磨機(jī)入料自動(dòng)控制目前新建水煤漿廠(chǎng)一般采用計(jì)量皮帶計(jì)量球磨自動(dòng)采集Q1Q2.Q3.Q4調(diào)整機(jī)構(gòu)機(jī)人料煤量,采用定量泵、流量計(jì)計(jì)量添加劑用量,流量計(jì)計(jì)量水量,煤量通過(guò)計(jì)量皮帶的變頻器計(jì)算差值△a1.計(jì)算差值及調(diào)節(jié)量△Q2.△Q3、△Q4調(diào)控,添加劑通過(guò)定量泵的變頻器調(diào)控,水量通過(guò)電動(dòng)閥門(mén)控制?？刂浦行耐ㄟ^(guò)DCS控制系統(tǒng),根斷是否超差>據(jù)前述各變量的計(jì)算式,很容易實(shí)現(xiàn)變量間的比值控制,保證水煤漿產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。圖2所示為各變量比值控制程序框圖。吉化水煤漿廠(chǎng)采用該控制系圖2各變量比值控制程序框圖表3吉化水煤漿廠(chǎng)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)資料分析項(xiàng)目取樣時(shí)間皮帶煤水分/%濃度/%粘度/mPas平均粒度/μm<75um<250μm10月3日0:7.6965.1182.1210月3日1:00959.3442.668010月3日1:307710月3日2:007.7465.15989.2540.7883.24100.0010月3日3:0065.32I001.2542.1982.521210月3日3:301028.4243.1410月3日4:0065.32983.3640.0783.1999.8810月3日5:00月3日6:003結(jié)論煤漿制漿工藝過(guò)程控制都需要明了煤、水、藥劑之間的比值關(guān)系及其控制方法。提高水煤漿制漿工藝過(guò)程的控制水平,對(duì)水煤參考文獻(xiàn):漿企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟(jì)效1]閔偉,等,水媒漿生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)益有著重要意義。本文提出的水煤漿制漿過(guò)程比值用[J],潔凈煤技術(shù),1999,5(增刊)控制雖然簡(jiǎn)單,但是卻很實(shí)用,基本上能夠滿(mǎn)足目[2]梁立軍,等,建立和完善水煤漿廠(chǎng)控制系統(tǒng)[J前水煤漿制漿工藝過(guò)程的要求,也為水煤漿工藝設(shè)中國(guó)煤炭,2003,(4)[3]梁鉤臺(tái),水煤漿生產(chǎn)過(guò)程在線(xiàn)檢測(cè)與計(jì)算機(jī)控制計(jì)中過(guò)程控制提供了理論基礎(chǔ)?？傊?隨著控制與D]北京:中國(guó)礦業(yè)大學(xué),1999檢測(cè)技術(shù)不斷提高和完善,水煤漿制漿工藝控制將不斷改進(jìn),然而無(wú)論采用何種先進(jìn)的控制系統(tǒng),水