≥業(yè)導(dǎo)報(bào)2014年第19期水煤漿制備工藝的技術(shù)研究口席志軍張艷玲榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工系,陜西榆林719000摘要:水煤漿是代油煤基流體燃料,對煤炭產(chǎn)品的升級、能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、節(jié)約石油具有重要意義。介紹了水煤漿和硏究意義,詳述了水煤漿不同制備工藝的特點(diǎn);簡述了水煤漿的制備要求。關(guān)鍵詞:水煤漿;制備;工藝水煤漿介紹和研究意義黃鐵礦硫60‰%-80‰);脫除灰分(煤矸石等)50%-80%,原始煙塵水煤漿是八十年代初出現(xiàn)的一種新型煤基流體燃料,,國與灰渣量減少,因而漿中硫含量與灰分較低。際上英文稱為CWM( Coal Water Mixture)或 CWF(Coal Water二、水煤漿制備工藝Fuel),它含煤約70%,化學(xué)添加劑約1%,其余為水通過物理水煤漿制漿方法有干法制漿、干法和濕法聯(lián)合制漿以及濕加工得到的一種流體燃料。成品水煤漿具有一定的穩(wěn)定性,靜法制漿三種置一個(gè)月時(shí)間可以不沉淀、不分層。而且具有一定的流動性,可(一)干法制漿。該制備工藝的特點(diǎn)是對一般的干法磨機(jī),以象燃油一樣車裝、船載或通過管道輸送。其次是霧化性能好,要求入料煤的水分小于5%,洗精煤的水分都比較高,難以滿足在一定壓力下通過噴嘴形成霧狀,充分燃燒。它可作為爐窯燃該要求;能耗比濕法高,在同樣的細(xì)度下,干法磨機(jī)的能耗比濕料或合成氣原料,具有燃燒穩(wěn)定、污染排放少,具有較好的流動法磨機(jī)約高30%;干法磨礦的安全和環(huán)境不如濕法:粒度分布性和穩(wěn)定性,易于儲存,可霧化燃燒,是一種燃燒效率較髙較亷不如滉法,堆積效率較低,干法磨煤顆粒表面氧化較快,影響制價(jià)的潔凈燃料,可代重油緩解石油短缺的能源安全問題。目前,漿效果。我國工業(yè)生產(chǎn)的水煤漿,一般濃度在70%左右,粘度在1000mPa·s左右,穩(wěn)定性不低于1個(gè)月,燃燒效率可達(dá)到98%單位熱強(qiáng)度和燃燒負(fù)荷都優(yōu)于燃煤(1)水煤漿與油的異同。與油相同的是水煤漿可以像油穩(wěn)定劑樣進(jìn)行管道輸送和噴嘴霧化燃燒;與油不同的是,水煤漿可燃成分是煤,因此水煤漿在燃燒時(shí)的特點(diǎn)又與煤粉燃燒相近,會有飛灰及結(jié)渣等現(xiàn)象。(2)與煤的異同。與煤相同的是可燃(二)千法、濕法聯(lián)合制漿。該流程是在干法制漿工藝的基礎(chǔ)均是是煤;燃燒特點(diǎn)相近,會有飛灰及結(jié)渣等現(xiàn)象:燃盡率相上,分岀一部分干法粉碎的物料再用濕法進(jìn)一步粉碎。其特點(diǎn)同;與煤不同的是由于水煤漿中含有30-35%的水,這么多的是與干法相比,可以獲得更好的粒度分布,即獲得更好的級配水分導(dǎo)致水煤漿著火困難:水煤漿是潔浄煤,是一種潔凈燃料。但該流程仍是以干法磨煤為主,干法制漿的其他不足之處依然(3)我國能源結(jié)構(gòu)是富煤貧油,我國己探明的煤炭儲量有1000存在。分散劑億噸,而石油則相對短缺。煤炭是我國的主要能源,目前已成為破一世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費(fèi)國,能源利用以煤炭為主,在當(dāng)前以化石能源為主體的能源結(jié)構(gòu)中,煤炭占73.8‰,石油占水—中濃度細(xì)唐18:6%,天然氣占2%,其余為水電等其它資源。在我國,石油與煤炭相比,可供開采的數(shù)量有限,需要依靠進(jìn)口。2002年,我國進(jìn)口石油6500萬噸,占消費(fèi)量的30%,因此我國的石油資源顯(三)濕法制漿。濕法磨礦制漿工藝有高濃度磨礦、中濃度得十分珍貴。我國大部分電站及工業(yè)鍋爐是以燃煤為主,但有磨礦以及高、中濃度磨礦級配制漿工藝三種方式不少工業(yè)爐窯還在燃油。針對此種情況,我國制定了“以煤代(1)高濃度磨礦制漿工藝。煤炭、分散劑和水同時(shí)加入磨油,壓縮燒油”的能源政策。(4)環(huán)境保護(hù):我國是用煤大國,散機(jī),磨機(jī)排岀的物料就是高濃度的水煤漿,如果有必要加入穩(wěn)煤燃燒存在缺點(diǎn),儲運(yùn)復(fù)雜,燃燒效率低,除大型電站效率較高定劑,則加入后還要攪拌均勻,剪切,使?jié){體進(jìn)一步熟化。這是外,一般的燃煤鍋爐效率很低,其中包括燃盡率和鍋爐效率:水國內(nèi)外采用的最多的一種制漿工藝,我國現(xiàn)有的水煤漿制漿廠煤漿儲運(yùn)是全密封:水煤漿燃燒火焰中心溫度較燃油低基本上都是采用這種工藝。該工藝流程簡單,可以省去捏混和l00-200℃,有助于抑制N∝x生成。水煤漿選用洗精煤或選配強(qiáng)力攪拌環(huán)節(jié);細(xì)顆粒量比較高,有利于級配;有利于藥劑與顆低硫、低灰分煤制漿。煤炭經(jīng)過洗選,可脫除硫30%-40%〔脫除粒新生表面接觸;但是該工藝對變化的煤種遹應(yīng)性差;對磨煤作者簡介:席志軍(1983-),男,陜西榆林人,200年畢業(yè)于陜西師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院,碩士研究生·102水煤漿制備工藝的技術(shù)研究機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)要求嚴(yán)格,因?yàn)闈{體濃度過高會嚴(yán)重低,流動性增強(qiáng)影響磨礦的功效(三)添加劑。添加劑的種類和性能是影響水煤漿的黏度、可度一穩(wěn)定性、含煤量、霧化、燃燒和成本等重要參數(shù)的主要因素。制漿時(shí)所用添加劑,按其功能可分為:分散劑、穩(wěn)定劑及其他一些輔助化學(xué)藥劑,如消泡劑、調(diào)節(jié)劑、防霉劑、表面改性劑及促進(jìn)劑等。在這些添加劑中,不可缺少的是分散劑和穩(wěn)定劑媒家產(chǎn)品水煤漿分散劑是一些表面活性劑。它是一種兩親分子,由(2)中濃度磨礦制漿工藝。一般是一段粗磨,再分出一部分疏水基和親水基兩部分構(gòu)成。分散劑的作用機(jī)理可從三個(gè)方面粗磨的物料細(xì)磨,目的是獲得好的級配。但是,因?yàn)椴捎?0%左加以解釋:潤濕分散作用、靜電斥力分散作用及空間位阻效應(yīng)、右的中濃度磨煤,細(xì)磨后的細(xì)粒物料再與粗磨的物料混合后還當(dāng)煤粒在水中時(shí),分散劑分子通過其疏水基和煤表面結(jié)合,以需要過濾,濾餅再加分散劑捏混,呈流體狀后進(jìn)入攪拌親水基朝水的定向排列方式把水分子吸附在煤粒表面,變疏水性為親水性,借水化膜將煤粒隔離開,減少煤粒間的阻力,從而達(dá)到降粘的作用;著名的DLVO理論認(rèn)為,膠體顆粒穩(wěn)定存在細(xì)的先決條件是顆粒間的靜電斥力大于顆粒間的范德華引力。煤粒在弱酸至堿性很寬的pH值范圍內(nèi),表面均帶負(fù)電荷,當(dāng)吸附了陰離子型分散劑后,更增加了煤粒的靜電斥力,煤粒之間不易接近,難以形成聚集狀態(tài),增強(qiáng)水煤漿的分散穩(wěn)定性;煤粒表〔3)高、中濃度磨礦級配制漿工藝。粗磨仍然采用中濃度磨面吸附添加劑分子時(shí),顆粒間就増加了一層障礙,煤粒、添加劑礦,細(xì)磨不是像上述的中濃度制漿工藝從粗磨中分岀一部分,分子的親水鏈及水分子就構(gòu)成了三維立體結(jié)構(gòu),當(dāng)顆粒相互靠而是從入料中分出一部分高濃度細(xì)磨,然后和經(jīng)脫水的中濃度近時(shí),可機(jī)械地阻擋聚結(jié)粗磨后的物料加分散劑捏混成漿。該工藝可以獲得好的級配,水煤漿的穩(wěn)定性是指煤漿在存儲與輸送期間保持性態(tài)均堆積效率較高(74%),但仍需要過濾脫水環(huán)節(jié)勻的特性。穩(wěn)定性的破壞來源于其中固體顆粒的沉淀。由于水煤漿是一種高濃度固液兩相粗分散體系,無論是DLVO理論中一限度限一分劑涉及的來自分子熱運(yùn)動的布朗運(yùn)動作用力、顆粒間的范德華引力,還是顆粒間的靜電吸引力,都不足以阻止水煤漿中顆粒的定制一限一繼沉淀。真正起到阻止顆粒沉淀并提高水煤漿穩(wěn)定性的,是由穩(wěn)定劑作用形成的空間結(jié)構(gòu)對顆粒沉淀產(chǎn)生的機(jī)械阻力。所以,三、水煤漿制備要求水煤漿的穩(wěn)定劑應(yīng)具有使煤漿中已分散的顆粒能與周圍的其水煤漿的制備有三個(gè)要素,炭;二是煤漿的粒度級他顆粒及水結(jié)合成為一種較弱但又有一定強(qiáng)度的三維空間結(jié)配;三是添加劑。構(gòu)的作用。穩(wěn)定劑應(yīng)在加入分散劑經(jīng)捏混攪拌成漿后再另行加(一)煤炭的要求。(1)煤的灰分要低。制漿用煤必須進(jìn)行洗入。能起這種作用的穩(wěn)定劑有無機(jī)鹽、高分子有機(jī)化合物選以降低灰分。低灰分煤的表面有較為均勻的物理化學(xué)性質(zhì)結(jié)論:無論選用哪種制漿工藝,都要把煤硏磨成具有一定粒易于制漿且燃燒效率高、熱值高。(2)煤的揮發(fā)分高。含有較高度和合適的級配要求。煤種不同,所選擇制漿工藝也應(yīng)有所區(qū)揮發(fā)分的煤易于燃燒,熱效率高。研究表明,揮發(fā)分小于17%?別,而且由于工藝流程與磨礦設(shè)備不同,生產(chǎn)過程中的能耗、制的水煤漿不易燃燒,必須添加更多的助燃劑。制備水煤漿一般漿條件、加工成本、產(chǎn)品質(zhì)量等都有差異。水煤漿廠的建設(shè)必須采用揮發(fā)分大于25%的煤。(3)煤的內(nèi)在水分低。煤的內(nèi)在水分根據(jù)原料煤性質(zhì)及其成漿特性,并考慮添加劑與原料煤的反應(yīng)是影響制漿的重要因素,直接影響水煤漿的濃度,并在一定程特性以及制漿專用設(shè)備(磨機(jī)等)的硏磨性能,選擇合適的制漿度上影響水煤漿的穩(wěn)定性和可燃性。(4)煤的可硏磨性好。煤的技術(shù)工藝,才能制備岀滿足客戶需要的水煤漿研磨系數(shù)直接影響煤漿的粒度分布,研磨系數(shù)越高,粒度越細(xì)參考文獻(xiàn):小,成漿性也越好,煤的其它性質(zhì)如oC(氧/碳原孑比)、表面[周俊虎水煤漿技術(shù)進(jìn)展[A]第八屆鍋爐專業(yè)委員會第三次張力、孔隙度等也對成漿性有一定影響。學(xué)術(shù)交流會議論文集[C]2006.(二)煤漿的粒度級配。為了提高制漿濃度,必需使煤的粒凹2劉志群水煤漿技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及對策分析U環(huán)境保護(hù)科學(xué),度分布具有較高的堆積效率,即顆粒間空隙要少。使空隙最少2006.325)的技術(shù)稱“級配”’是制漿的關(guān)鍵技術(shù)之一。不同顆粒級配的煤阝3孫素敏,陳暢,曹佩文淺談水煤漿技術(shù)及其應(yīng)用印染,制成的漿體都存在不同的濃度臨界值,超過這個(gè)臨界值,漿體2093511)的黏度急劇增大,流動性惡化;相同濃度水煤漿的黏度隨顆粒[4李安水煤漿技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及其新進(jìn)展叩煤炭科學(xué)技術(shù),級配不同而有較大差異,合理的顆粒級配可使水煤漿黏度降2007.35(5)103·