第20卷第6期潔凈煤技術(shù)Vol 20 No 62014年11月Clean Coal Technology褐煤制氣化水煤漿實驗研究段清兵1.3,4,張勝局12,4,何國鋒,23,劉燁煒12.3.4,孫海勇123,4煤炭科學(xué)技術(shù)硏究院冇限公司節(jié)能工程技術(shù)硏究分院,北京100013:2.國家水煤漿工程技術(shù)硏究中心,北京100033煤炭資源髙效開采與潔凈利用國家重點(diǎn)實驗窒,北京100013;4:國家能源煤炭髙效利用與節(jié)能減排技術(shù)裝備重點(diǎn)實驗室,北京100013)摘要:為提高褐煤制氣化水煤漿的制漿濃度,采用傳統(tǒng)制漿工藝與分級硏磨制漿工藝分別對某化工企業(yè)提供的3種煤樣進(jìn)行水煤漿成漿性實驗,并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行配煤制漿實驗。結(jié)果表明:東明煤、扎賚諾爾煤、寶礦提質(zhì)煤傳統(tǒng)制漿工藝的最高濃度分別為48.54%、51.76%、56.08%,分級研磨制漿最高濃度分別為51.72%、54.8%、59.21%,3種煤樣分級研磨制漿工芑水煤漿濃度提髙3%以上。按照東明煤、扎賚諾爾煤質(zhì)量比1:Ⅰ或東明煤、寶礦提質(zhì)煤質(zhì)量比2:配煤時所制水煤漿濃度分別為53.12%、54.21%,滿足水煤漿濃度設(shè)計要求。關(guān)鍵詞:褐煤;煤質(zhì)分析;水煤漿;配煤;氣化中圖分類號:TD849;TQ536文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:1006-6772(2014)06-0019-04Preparation of coal water slurry for gasification with ligniteDUAN Qingbing.2. 3, ZHANG Shengju".3.+, HE Guofeng.2.3.4, LIU Yewei.2.3,, SUN Haiyong.2. 3,4(l Energy Conseration and Engineering Technology Research Institute, Coal Science and Technology Research Institute Co., Ltd.. Beijing 100013, China2. National Coal Water Mixture Engineering Technology Research Center, Beijing 100013, China3. State Key Laboratory of Coal Mining and Clean Utilization( China Coal Research Institute), Beijing 100013, China4. National Energy Technology and Equipment Laboratory of Coal Utilization and Emission Control( China Coal Research Institute ), Beijing 100013, ChinaAbstract: In order to improve the concentration of coal water slurry( CwS) for gasification with lignite, the slurryability of three coal sam-ples which were provided by an chemical enterprise was conducted through traditional CWS preparation process and classified grindingprocess. Then the CWS preparation with blending coal was carried out. The results showed that, prepared by traditional process, the highestpulp concentration of Dongming coal, Zhalainuoer coal, Baokuang upgrading coal were 48.54%0, 51. 76%0, 56.08%. Prepared by classifiedgrinding process, the highest pulp concentration of above three CWS were 51.72%0, 54.82%0, 59.21, which were above 3% higher than theconcentration of CWs prepared by traditional process. When the mass ratio of Dongming coal and Zhalainuoer coal was I to 1, or the massratio of Dongming coal and Baokuang upgrading coal was 2 to 1, the concentration of CWs were 53.12% and 54.21%, which met the designKey words: lignite; coal property analysis; coal water slurry; coal blending; gasification0引言發(fā)以來,經(jīng)過30余年的科技攻關(guān)和生產(chǎn)實踐,水煤漿技術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)水平,生產(chǎn)與應(yīng)用規(guī)模均居煤炭是中國的基礎(chǔ)能源,在未來相當(dāng)長一段時世界第一2。水煤漿在電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、工業(yè)間內(nèi)以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)難以改變。中國煤炭窯爐上均已成功應(yīng)用,與此同時作為氣化原料的氣85%直接燃燒使用,高耗低效的燃燒方式是造成全化水煤漿也得到了長足發(fā)展,中國水煤漿技術(shù)己進(jìn)國環(huán)境污染和氣候惡化的重要原因。作為潔凈煤技人工業(yè)推廣應(yīng)用階段。隨著以水煤漿氣化為龍頭的術(shù)之一的水煤漿自20世紀(jì)80年代初在中國研究開煤化工產(chǎn)業(yè)的快速擴(kuò)張,氣化水煤漿的應(yīng)用規(guī)模將收稿日期:2014-07-15;責(zé)任編輯:白婭娜DOn:10.13226/jisn.1006-6702.2014.06005基金項目:國家科技部科研院所技術(shù)開發(fā)研究專項資助項目(2011EG2224);中國煤炭科工集團(tuán)有限公司科技創(chuàng)新基金資助項目(2012MsO19作者簡介:段清兵(1978-),男,山東新泰人,副研究員,碩士,從事水煤漿技術(shù)研發(fā)、推廣和工程建設(shè)方面的工作。E- mail; duangbing@ sina con引用格式:段清兵,張勝局,何國鋒,等褐煤制氣化水煤漿實驗研究[J].潔凈煤技術(shù),2014,20(6):19-22DUAN Qingbing, ZHANG Shengju, HE Guofeng, et al. Preparation of coal water slurry for gasification with lignite[J]. Clean Coal Technology2014年第6期潔凈煤技術(shù)第20卷保持相當(dāng)強(qiáng)勁的增長勢頭3。褐煤作為儲量豐富使低階煤的成漿濃度與常規(guī)制漿工藝相比提高的低階煤,是制備水煤漿的原料煤之一,國內(nèi)學(xué)者對3%~5%1213。目前該工藝已在中國東部沿海城市褐煤制水煤漿進(jìn)行了大量研究。高志芳等←5利用的燃料漿廠以及北方氣化行業(yè)得到應(yīng)用5。針掃描電鏡及激光粒度儀對改性前后的褐煤進(jìn)行粒度對某化工企業(yè)褐煤成漿性差(水煤漿濃度48%左分布及堆積效率的分析,使改性后褐煤成漿濃度提右,要求設(shè)計值為53%)問題,為提高水煤漿濃度使高6%。王志光等6利用不同種類的添加劑對云南其達(dá)到設(shè)計值,筆者采用傳統(tǒng)制漿工藝與分級研磨褐煤進(jìn)行成漿性實驗硏究,得岀上海焦化廠添加劑制漿工藝分別對某化工企業(yè)提供的3種煤樣進(jìn)行水加入量為1%時,云南褐煤成漿濃度接近50%。王煤漿成漿性實驗,硏究了配煤比例對水煤漿成漿性傳成等利用陰離子型添加劑對2種內(nèi)蒙古褐煤進(jìn)的影響,并找出最佳配煤制漿方案。行成漿性能評價,結(jié)果顯示高變質(zhì)程度褐煤成漿性優(yōu)于低變質(zhì)程度褐煤。龔志華等8利用流化床干1實驗條件燥技術(shù)對印尼褐煤改性進(jìn)行制漿實驗硏究,改性后1煤質(zhì)分析的印尼褐煤成漿濃度提高12%。國家水煤漿工程實驗煤樣取自蒙東地區(qū),分別為東明煤、扎賚諾技術(shù)研究中心對粒度級配技術(shù)及低階煤成漿性進(jìn)行爾煤、寶礦提質(zhì)煤,編號為1號、2號、3號,對3種煤深入研究,以“分級研磨”、“優(yōu)化粒度級配”樣進(jìn)行煤質(zhì)分析,并與設(shè)計煤種的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行對為指導(dǎo)思想開發(fā)了分級研磨高濃度制漿工藝技術(shù)比,結(jié)果見表1。表1煤樣煤質(zhì)分析工業(yè)分析/%元素分析/%哈氏可磨性煤種w(C-)(O。)指數(shù)HC設(shè)計值47.911號45.542號3號44.5563.46由表1可知,1號煤屬高水分、高灰分、高揮發(fā)煤漿濃度有可比性,水煤漿最大表觀黏度≤1200分、低硫、較難磨的難制漿煤種,2號煤屬中水分、高mPa·s灰分、高揮發(fā)分、低硫、較難磨的較難制漿煤種,3號實驗先采用干法制漿方式找出最佳制漿條件煤屬低水分、中高灰、高揮發(fā)分、特低硫、中等可磨的而后用濕法磨礦驗證。干法制漿過程為:將磨好的易制漿煤種。3種煤樣與最初設(shè)計值均有一定差煤粉、一定量添加劑和水加入燒杯中,用J-1型定別,在后續(xù)實驗過程中可采用不同制漿工藝及方法時電動攪拌器攪拌6min后即得水煤漿。縮小差距將制備好的水煤漿進(jìn)行表觀黏度、濃度測試,并2實驗儀器妥善保存,之后進(jìn)行流動性、穩(wěn)定性測試。TCPS-180×150型全密封錘式破碎縮分機(jī),水煤漿濃度、黏度分別按照GB/T18856.2XMB-φ240×300型棒磨機(jī),QHM-3型超細(xì)研磨機(jī)2008《水煤漿試驗方法第2部分:濃度測定》和GBGS-86型電動振篩機(jī),DT500A型電子天平(精確到T18856.4—2008《水煤漿試驗方法第4部分:表觀0.01g),MD110-2型電子天平(精確到0.0001g)黏度測定》測量101-DA型電熱鼓風(fēng)干燥箱,DHS16-A型多功能紅水煤漿流動性測定采用目測法,分為A、B、C三外水分測定儀,NXS-4C型水煤漿黏度計,-1型定個等級,各等級劃分為:A、B、C級分別表示連續(xù)流時電動攪拌器等。動、間斷流動、不流動。為表示屬于某一等級范圍流1.3實驗方法動性的較小差別,分別用“+和“-”加以區(qū)分,“現(xiàn)場氣化水煤漿粒度要求為:≤0.075mm顆粒表示某一等級中流動性較好者;“-”表示某一等級質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥40.0%,≤0.45mm顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥中流動性較差者。段清兵等:褐煤制氣化水煤漿實驗研究2014年第6期試樣密閉靜置8h后,插棒觀測,水煤漿穩(wěn)定性可分表3。成4個等級。A級表示漿體保持其初始狀態(tài),無析表33種煤樣分級研磨制漿工藝漿體性能水和沉淀產(chǎn)生;B級表示存在少量析水或少許軟沉淀產(chǎn)生;C級表示有沉淀產(chǎn)生,密度分布不均,但經(jīng)煤樣實測濃表觀黏度/(mPa·s)動性穩(wěn)定性度/%(100s1,25℃)(8h后)攪拌作用后可再生;D級表示產(chǎn)生部分沉淀或全部硬沉淀。50.502結(jié)果與討論51.722.1傳統(tǒng)制漿實驗52.63BBABB3種煤樣單獨(dú)成漿性實驗結(jié)果見表2。53.192號BBBBB表23種煤樣傳統(tǒng)制漿工藝漿體性能實測濃25℃)流動性穩(wěn)度/(mPa·s煤樣ABB度/%(100s(8h后)10383號59.211152D1240號C1278C由表3可知,表觀黏度小于1200mPa·s時,332978B種煤樣采用分級硏磨制漿工藝所制水煤漿最髙濃度90s合zC分別為51.72%、54.82%、59.21%。與傳統(tǒng)制漿工51.76藝相比,3種煤樣分級硏磨制漿工藝水煤漿濃度提52,52C高3%以上。在現(xiàn)場工業(yè)化生產(chǎn)中,3種煤樣采用分級研磨制漿工藝制漿的最高濃度分別為50.22%、53.68%、57.80%,比實驗室低1%左右,煤漿流動性57.45較傳統(tǒng)工藝有較大改善。1號煤樣水煤漿濃度比設(shè)計值少2.78%,2號、3號煤樣的水煤漿濃度已超過由表2可知,隨成漿濃度的提高,水煤漿黏度設(shè)計值,但煤質(zhì)指標(biāo)與設(shè)計值差距較大。因此在分穩(wěn)定性逐步提高,但漿體流動性明顯變差。當(dāng)表觀級硏磨制漿工藝的基礎(chǔ)上采用配煤制漿進(jìn)一步縮小黏度小于1200mPa·s時,3種煤樣采用傳統(tǒng)制漿差距工藝所制水煤漿最高濃度分別為48.54%、51.76%2.3配煤制漿實驗56.08%。1號煤樣制漿濃度很低,遠(yuǎn)小于設(shè)計值;3配煤制漿是指將易成漿且制漿濃度高的煤種與號煤樣濃度達(dá)標(biāo),但哈氏可磨性指數(shù)與設(shè)計值差距難成漿且制漿濃度低的煤種按照一定比例配比制較大。釆用傳統(tǒng)工藝制漿時,3種煤樣制備的水煤漿,擴(kuò)大制漿煤種使用范圍的同時,可提高水煤漿濃漿在現(xiàn)場工業(yè)化生產(chǎn)中的濃度低于實驗室數(shù)據(jù),且度。1號煤樣作為主要煤源,制漿濃度非常低,不利流動性極差。鑒于此,采用分級研磨制漿工藝在實于后續(xù)氣化反應(yīng);2號、3號煤作為輔助煤源,制漿濃驗室重點(diǎn)對1號、2號2種煤樣進(jìn)行水煤漿提濃度比1號高。為提高水煤漿濃度,降低生產(chǎn)成本,將實驗2號、3號煤樣分別與1號煤樣按照不同比例配煤,2.2分級研磨制漿實驗并進(jìn)行實驗室成漿性實驗,結(jié)果見表4。為減少添加劑、粒度級配配比對分級研磨制漿由表4可知,1號、2號煤按照質(zhì)量比2:1、1工藝的影響,通過初步實驗,在確定最佳添加劑用1配比制漿,表觀黏度小于1200mPa·s時,最高濃量、最佳粒度級配的情況下進(jìn)行分級硏磨制漿實驗。度分別為52.53%、53.12%;1號、3號煤按照質(zhì)量比3種煤樣的最佳添加劑用量分別為0.5%、0.5%2:1、1:1配比制漿,表觀黏度小于1200mPa·s0.3%,粗細(xì)粒質(zhì)量比分別為85:15、85:15、90時,最高濃度分別為54.21%、545%。2014年第6期潔凈煤技術(shù)第20卷號煤>1號煤,結(jié)合不同配煤比例水煤漿漿體性能[2]陳鵬中國煤炭性質(zhì)、分類和利用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版考慮運(yùn)行成本及氣化反應(yīng)效率等多種因素,確定較社,2007:39好配比方案為:1號、2號煤質(zhì)量比=1:1或1號、3[3]何國鋒我國水煤漿技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展方向[M]∥/何國鋒,段清兵水煤漿新技術(shù)研發(fā)及實踐北京:中國石化出版社,2012號煤質(zhì)量比2:1。以上2種配煤方案在工業(yè)應(yīng)用中,制漿濃度為53%~55%,煤質(zhì)分析指標(biāo)及水煤漿[4]高志芳,朱書全,吳曉華褐煤提質(zhì)改性對水煤漿特性的影響濃度均達(dá)到最初設(shè)計值。J]煤炭科學(xué)技術(shù),2010,38(9):112-116表4不同配煤比例水煤漿漿體性能[5]高志芳,朱書全,黃波,等粒度分布對提質(zhì)褐煤水煤漿性能影響的研究[J].選煤技術(shù),2009(1):1-5煤比例度/%(10041,25℃流動性穩(wěn)定性實測濃表觀黏度/(mPa·s)[6]王志光,饒志雄,張德祥云南褐煤水煤漿成漿性分析[].山東(8h后)冶金,2007,29(4):41-43[7]王傳成,劉建忠,虞育杰,等內(nèi)蒙古褐煤的成漿特性[J].中國50.25B(1號)電機(jī)工程學(xué)報,2010,30(S1):85-9051.37(2號)=2:152.53[8]龔志華,顧兆云,徐志強(qiáng),等.提高卬尼褐煤成漿性的試驗研究[J]煤炭加工與綜合利用,2008(1):26-28l280[9]劉燁煒,張勝局,何國鋒,等褐煤改性對水煤漿濃度影響的研919究[J]煤質(zhì)技術(shù),2013(1):8-10(1號)52.4510]趙世永,張晉陶粒度配比對神府煤水煤漿穩(wěn)定性的影響[J](2號)=1:153.12158煤炭工程,2006,38(12):89-911274BBAB[I]」賀鑫平,余濤,周敬林分級研磨制漿工藝應(yīng)用于水煤漿氣化的工程分析[J煤化工,2012,40(5):19-23.52.6l(1號):53.171059BBBBB[12]何國鋒,段清兵,梁興,等低階煤制高濃度水煤漿技術(shù)硏究與應(yīng)用[M]//徐振剛,曲思建煤化工技術(shù)理論與實踐,北京(3號)=2:154.21中國石化出版社,200:13955.521289BABBB[13]段清兵,梁興,張勝局,等提高神華煤氣化水煤漿濃度的可行性研究[J].潔凈煤技術(shù),2009,15(2):49-51[14]張桂玲,杜麗偉,劉燁煒提高內(nèi)蒙古低階煤氣化水煤漿濃度的實驗研究[J].潔凈煤技術(shù),2013,19(4):5-58.[15]段清兵,劉燁煒,何國鋒,等粒度級配對新疆低階煤成漿性影響的研究[J煤化工,2014,42(3):35-383結(jié)論(上接第8頁)1)東明煤、扎賚諾爾煤、寶礦提質(zhì)煤傳統(tǒng)制漿[23]初茉,李華民,褐煤的加工與利用技術(shù)[J煤炭工程,200537(2):47-49工藝的最高成漿濃度分別為48.54%、51.76%、[241藏和武,杜銘華,謝可玉,等,我國低灰褐煤資源及其優(yōu)化利用56.08%;采用分級研磨高濃度制漿工藝技術(shù)后,3J].中國煤炭,2001,27(2):14-18.種煤樣最高成漿濃度分別為51.72%、54.82%25]韋魯濱,朱學(xué)帥,劉道春,等褐煤流態(tài)化溫和干燥研究[J].中59.21%,煤漿濃度比傳統(tǒng)制漿工藝提高3%以上。國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報,2014,43(2):300-302)作為主要煤源的東明煤,制漿濃度達(dá)不到設(shè)[26 Sahu A K, Tripathy A, Biswal S K, et al. Stability study of an airdense medium fluidized bed separator for beneficiation of high-ash計值53%,考慮到煤價、氣化效率、經(jīng)濟(jì)效益等因onal Journal of Coal Preparation and Ur素,在分級研磨高濃度制漿工藝技術(shù)的前提下采用配煤制漿方法進(jìn)一步提濃,東明煤、扎賚諾爾煤質(zhì)量[27]楊國華,陳清如振動穿流床煤炭干燥動力學(xué)硏究[J·煤炭學(xué)比1:1或東明煤、寶礦提質(zhì)煤質(zhì)量比2:1配煤時報,1998,23(6):644-648所制水煤漿濃度為53%~55%,滿足水煤漿濃度設(shè)[28]陶秀祥,楊玉芬,駱振福,等水分對空氣重介流化床選煤過程影響的綜合分析與研究[J].選煤技術(shù),1995(2):10-13計要求。[29]陶秀祥,陳清如,駱振福,等煤炭外水分布規(guī)律及其對流化床參考文獻(xiàn)分選的影響[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報,1999,28(4):326-30[30]韋魯濱,陳清如,梁春城空氣重介質(zhì)流化床粗粒物料分選機(jī)