轉(zhuǎn)化利用中國科技核心期刊礦業(yè)類核心期刊提高內(nèi)蒙古低階煤氣化水煤漿濃度的實驗研究張桂玲123,杜麗偉123,劉燁煒123(1.煤炭科學(xué)研究總院節(jié)能工程技術(shù)研究分院,北京100032.煤炭資源開采與環(huán)境保護(hù)國家重點實驗室,北京100013;3.國家能源煤炭高效利用與節(jié)能減排技術(shù)裝備重點實驗室,北京10013)摘要:低階煤的內(nèi)水高、含氧官能團(tuán)多、可磨性差等特點導(dǎo)致其成漿濃度低,不利于后續(xù)以低階煤水煤漿為原料的氣化。為了解決上述問題,以內(nèi)蒙古1號,2號煤樣為研究對象,對比了采用普通制漿工藝與分級研磨制漿工藝制備的水煤漿的各種性能。結(jié)果表明:分級研磨制漿工藝不僅顯著提高了2種煤漿-0.075mm粒級含量。且當(dāng)固定漿體表觀黏度為1200mPa·s、粗粉與細(xì)粉質(zhì)量比為70:30時,2種煤樣所制水渫漿的最高成漿濃度分別為61.39%和58.52%,比普通制漿工藝所制水煤漿的最高成漿濃度分別提高了3.9%和3.94%,成漿濃度的顯著提高有利于后續(xù)的水煤漿氣化。關(guān)鍵詞:低階煤;分級研磨;水煤漿;氣化;制漿工藝中圖分類號:TQ536;TD849文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-6772(2013)04-0055-04Improvement on coal water slurry concentration prepared fromInner Mongolia low-rank coalZHANG Guiling,2, 3, DU Liwei. 2. 3, LIU Yewei"2,3(1. Energy Conservation and Engineering Technology Research Institute, China Coal Research Institute, Beying 100013, China;2. State Key Laboratory of Coal Mining and Clean Utilization( China Coal Research Institute ), Beying 100013, China;3. National Energy Technology equipment Laboratory of Coal Utilization and Emission ControlChina Coal Research Institute), Beying 100013, China)Abstract: High inherent moisture, lots of oxygen-containing functional groups and poor grindability of low-rank coallead to lower coal water slurry( CwS)concentration, which limit the subsequent gasification. To resolve theseproblems, taking Inner Mongolia NO. 1 and NO. 2 coal as research objects, compare the characteristics of two kindsof coal water slurry which are prepared by traditional CWS preparation method and preliminary grinding methodrespectively. The results show that, the latter method can dramatically improve the content of -0 075 mm sizefraction. Stabilize the apparent viscosity at 1200 mPas, when the mass ratio of middings and fines is 70 to 30, theest CWS concentration of these two coals is 61. 39 percent and 58 52 percent respectively, improved by 3. 92ent and 3. 94 percent respectively compared with traditional CwS preparation method. The improvement of Cwsconcentration is beneficial for the subsequent gasificationKey words: low-rank coal; preliminary grinding; coal water slurry; gasification; coal water slurry preparation methd收稿日期:2013-03-12責(zé)任編輯:宮在芹作者簡介:張桂玲(1975-),女,山西大同人,主要從事水煤漿制備技術(shù)研究引用格式:張桂玲,杜廁偉,劉燁煒.提高內(nèi)蒙古低價煤氣化水煤漿濃鏖的實驗硏究[冂.潔凈煤技術(shù),2013,19(4):55-58張桂玲等:提髙內(nèi)蒙古低階煤氣化水煤漿濃度的實驗研究轉(zhuǎn)化利用中國低階煤(長焰煤、弱黏煤、不黏煤、褐煤等)為此,國家水煤漿工程技術(shù)研究中心開發(fā)了工資源豐富,用低階煤制漿不僅能以較低的價格保證藝流程簡單,不需對低階煤進(jìn)行改性,磨機能耗低制漿用煤的供應(yīng),提高水煤漿的經(jīng)濟(jì)性,而且符合的分級研磨制漿工藝,該工藝不僅可以提高低階煤國家合理利用煤炭資源的政策,是近年來制漿用煤水煤漿濃度,還可以改善低階煤的流動性和穩(wěn)定的主要研究方向。但由于低階煤具有內(nèi)水高、含氧性0目前該工藝已在中國東部沿海城市的燃官能團(tuán)多、可磨性差等特點,導(dǎo)致用常規(guī)制漿工藝料水煤漿廠以及北方的氣化行業(yè)得到應(yīng)用。制備的水煤漿濃度偏低。由于低濃度煤漿粒度偏由于不同低階煤種具有不同的研磨特性,因此粗且分布不合理,漿體流變性及霧化性能差,致使必須針對實驗用煤進(jìn)行分級研磨制漿工藝研究,以煤漿管道、泵、閥門、氣化爐噴嘴等磨損嚴(yán)重,氣化確定獲得最高制漿濃度的最佳粒度級配及粒度分煤耗和氧耗偏高,氣化效率降低,氣化運行成本布。為此,對2種內(nèi)蒙古低階煤進(jìn)行了分級研磨制增加。備高濃度氣化水煤漿的實驗研究為了提高低階煤水煤漿濃度,常釆用低階煤改性制漿工藝,但該工藝需要在制漿前對低階煤進(jìn)行1實驗熱力脫水提質(zhì)改性,以降低內(nèi)水及含氧官能團(tuán)含1.1原料煤性質(zhì)量使低階煤的成漿性提高9,這不僅增加了改性表1為2種內(nèi)蒙古低階煤的工業(yè)分析和元素裝置的投資和熱能消耗,還使工藝變得復(fù)雜。分析。表1內(nèi)蒙古低階煤的工業(yè)分析和元素分析工業(yè)分析/%元素分析/%煤種a0(C。)內(nèi)蒙古1號15.6014.2628.3126.450.28內(nèi)蒙古2號20.3320.3315.7730.020.3049.043.2010.16由表1可以看出,2種煤均屬于低硫、高內(nèi)水實驗采用干法制漿。將磨好的煤粉、定量添加高氧含量、高揮發(fā)分的低階煤,OC比都較高,分別劑和水加入燒杯中,用J-1型定時電動攪拌器攪拌為0.23和0.21,因而用常規(guī)制漿工藝很難制備高6min即得水煤漿。將制備好的水煤漿進(jìn)行表觀黏濃度水煤漿。度、濃度測試,并妥善保存,之后進(jìn)行流變性、流動1.2實驗儀器和方法性、穩(wěn)定性測試。水煤漿濃度、黏度的測定分別按表2為實驗用儀器。照GBT18856.2-2008《水煤漿試驗方法第2部表2實驗用儀器分濃度測定》和GB/T1885642008《水煤漿試驗名稱型號方法第4部分:表觀黏度測定》進(jìn)行。顎式破碎機2結(jié)果與討論電動振動篩GS-862.1常規(guī)工藝成漿性實驗電子天平(00001g)MDI10-2電熱鼓風(fēng)干燥箱中國氣化水煤漿制備多為單磨機制漿工藝,磨機出口的煤漿即為氣化原料,存在水煤漿粒度級配水煤漿黏度儀NXS-4C定時電動攪拌器不合理、濃度偏低等問題,使水煤漿氣化系統(tǒng)有效棒磨機XMB-Φ240×300合成氣所需的氧耗和煤耗偏高。為了比較分級研攪拌細(xì)磨機磨工藝與傳統(tǒng)工藝的區(qū)別,實驗首先采用干法制漿QHJM-3的方式對其進(jìn)行常規(guī)工藝的成漿性實驗,添加劑為電子天平(0.01g)多功能紅外水分測定儀國內(nèi)市場上應(yīng)用的3號添加劑,添加量為干煤粉質(zhì)DHSI6-A量的0.5%。表3為常規(guī)制漿工藝條件下2種煤樣激光粒度分布儀的成漿性。《潔凈煤技術(shù)》2013年第19卷第4期轉(zhuǎn)化利用中國科技核心期刊礦業(yè)類核心期刊表3常規(guī)制漿工藝條件下煤樣的成漿性2)在煤漿表觀黏度<1200mPa·s時,綜合考慮煤樣漿濃度/表觀黏度24h后流動性等因素,內(nèi)蒙古1號和內(nèi)蒙古2號煤樣的最流動性(mPa.s)穩(wěn)定性高成漿濃度分別為5747%和54.58%。較低的水煤漿濃度會降低后續(xù)氣化過程的氣化效率,增加生產(chǎn)成本。因此,提高2種煤樣的成漿濃度對氣化爐內(nèi)蒙古1號57.47153的運行極為重要。1275C2.2分級研磨工藝成漿性實驗52.512.2.1最佳粒度級配確定優(yōu)化煤漿的粒度級配,提高煤漿的堆積效率內(nèi)蒙古2號DDcDDDcD1140是提高低階煤水煤漿濃度的主要方法。實驗主要1253采用干法成漿性研究,分別用粗磨機和細(xì)磨機制備粗粉和細(xì)粉,然后將制備好的粗粉細(xì)粉分別按照注:在剪切速率為100s-,溫度為25℃時測定表觀黏度質(zhì)量比為90:10,80:20,70:30,60:40的比例混合制由表3可知,在常規(guī)制漿工藝條件下,2種煤樣漿,并對制得的煤漿進(jìn)行濃度、黏度、穩(wěn)定性流動的成漿性具有如下規(guī)律:性等性能測試。其中,內(nèi)蒙古1號、2號2種煤樣的1)隨著成漿濃度的提高煤漿的表觀黏度逐步煤漿設(shè)計濃度分別為61%,58%,添加劑添加量為增高流動性明顯變差,穩(wěn)定性在各種濃度時均干基煤粉質(zhì)量的0.3%。表4為最佳粒度級配的實較差。驗結(jié)果。表4最佳粒度級配的確定(mPa·s)流動性24b后粒度分布(累積含量)/%穩(wěn)定性<1.000mm<0.450mm<0.0751061.5L97097.7840.8143.401內(nèi)蒙古1號80:2070:3061.461164B99.3889.326l.3249.0190:1058.37BB9787.170787.6243.95內(nèi)蒙古2號70:3058.60l189B98.4687.8946.7458.45122899.0589.4l50.13由表4可以看出,2種煤樣的表觀黏度隨著細(xì)表5常規(guī)工藝和分級研磨制漿工藝粒度分布對比粉添加量的增大而增大,流動性及穩(wěn)定性都逐漸粒度分布(累積含量)/%變好;但當(dāng)細(xì)粉加入量達(dá)到40%時,漿體粒度偏煤樣工藝類型<.000mm<0.450mm<0.075mm細(xì),導(dǎo)致煤漿表觀黏度最高;當(dāng)細(xì)粉添加量為30%常規(guī)工藝97.62時,煤漿的性能及粒度均完全符合氣化用漿的要內(nèi)蒙古1號分級研磨99.38893246.54求,因此,分級研磨制漿工藝的最佳粒度級配確定內(nèi)蒙古2號常規(guī)工藝977684.6131.21為m(粗粉):m(細(xì)粉)=70:30分級研磨984687.8946.74表5為常規(guī)工藝和分級研磨制漿工藝的粒度分布對比。由表5可以看出,常規(guī)制漿工藝的煤漿粒2.2.2分級研磨制漿工藝成漿性實驗度較粗,2種煤樣的-0.075mm細(xì)顆粒含量僅為采用分級研磨制漿工藝,固定漿體表觀黏度為32.90%和31.21%,分級研磨工藝使-0.075mm的1200mPa·s時,進(jìn)行水煤漿所能達(dá)到的最高成漿含量提高到了46.54%和46.74%,明顯降低了煤漿濃度實驗,添加劑為3號,添加量為干基煤粉質(zhì)量的平均粒徑且有效拓寬了粒度分布范圍使煤漿粒的0.5%,最佳粒度級配采用m(粗粉):m(細(xì)粉)=度級配超于合理,因此水煤漿濃度能夠顯著提高。70:30。表6為不同濃度時的水煤漿性能。張桂玲等:提高內(nèi)蒙古低階煤氣化水煤漿濃度的實驗研究轉(zhuǎn)化列用表6不同濃度時的水煤漿性能含的煤種多、性質(zhì)差別大,成漿性也有很大差異。%(mP…)流動24h后因此還需對其它低階煤種進(jìn)行分級研磨制漿的成漿濃度/表觀黏度煤樣穩(wěn)定性研究。59.4l013C參考文獻(xiàn)內(nèi)蒙古1號l1341247[1]宋彬彬.褐煤低溫?zé)岣馁|(zhì)及成漿性能研究[D]大連:大連理工大學(xué),200856.331062D[2]周夏,劉長輝褐煤氣化前的預(yù)處理技術(shù)[J煤炭加內(nèi)蒙古2號5852B.BCBBBC115759.381268DBB工與綜合利用,2008(4):32-36[3]白向飛.中國褐煤及低階煙煤利用及提質(zhì)技術(shù)開發(fā)[J].煤質(zhì)技術(shù),2010(6):9-11由表6可以看出,隨著成漿濃度的增大,水煤漿[4]吳國光郭照冰水煤漿制漿試驗研究與制備因素分的表觀黏度也明顯升高,內(nèi)蒙古1號和內(nèi)蒙古2號煤樣所制水煤漿的最高成漿濃度為61.39%,58.52%析[.中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報,2001(7):543-546比普通制漿工藝所制水煤漿的最高成漿濃度的5]段清兵,王國房,張貴,等熱力改性對低階煤種成漿性影響的研究[J潔凈煤技術(shù),2007,13(3):41-4357.47%和54.58%分別提高了3.92%和3.94%,充分說明分級研磨制漿工藝可以較大幅度提高低階6]趙衛(wèi)東低階煤水熱改性制漿的微觀機理及燃燒特性煤制漿濃度。研究[D]杭州:浙江大學(xué),200[7]張鏡呂玉庭.熱水干燥技術(shù)處理舒蘭褐煤的研究3結(jié)論[J].煤炭加工與綜合利用,20115):47-49[8]龔志華顧兆云徐志強.提高印尼褐煤成漿性的試驗1)對2種內(nèi)蒙古煤進(jìn)行的磨礦實驗結(jié)果表明研究[J]煤炭加工與綜合利用,2008(1):26-28采用分級研磨制漿工藝,使煤漿粒度中-0.075mm[9]張鴻林氣流床氣化低階煤的脫水提質(zhì)預(yù)處理[J煤的含量比常規(guī)制漿工藝分別提高了13.64%和化工,2011,39(6):10-115.53%,降低了煤漿的平均粒徑提高了堆積效率。[10]賀鑫平,余濤,周敬林分級研磨制漿工藝應(yīng)用于水煤2)采用分級研磨制漿工藝制備的內(nèi)蒙古氣化漿氣化的工程分析[J].煤化工,2012,40(5):19-23.煤漿濃度比常規(guī)制漿工藝提高4%左右,這為低成[1]段清兵,梁興張勝局等提高神華煤氣化水煤漿粘本、高濃度制備低階煤氣化煤漿及大規(guī)模合理有效度的可行性研究[J].潔凈煤技術(shù),2009,15(2):49利用低階煤提供了科學(xué)依據(jù)。3)本研究僅得到內(nèi)蒙古低階煤的實驗結(jié)果,并[12]孫海勇,何國鋒,段清兵,等分級研磨工藝制備油煤不能涵蓋所有低階煤的成漿特性。由于低階煤包漿的實驗研究[J]潔凈煤技術(shù),2011,17(6):58-60《煤礦礦長保護(hù)礦工生命安全七條規(guī)定》公布國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局令第58號《煤礦礦長保護(hù)礦工生命安全七條規(guī)定》已于2013年1月15日國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局局長辦公會議審議通過,并于公布之日起施行。具體規(guī)定如下、必須證照齊全,嚴(yán)禁無證照或者證照失效非法生產(chǎn)。二、必須在批準(zhǔn)區(qū)域正規(guī)開采,嚴(yán)禁超層越界或者巷道式采煤、空頂作業(yè)。、必須確保通風(fēng)系統(tǒng)可靠,嚴(yán)禁無風(fēng)、微風(fēng)、循環(huán)風(fēng)冒險作業(yè)。四、必須做到瓦斯抽采達(dá)標(biāo)防突措施到位,監(jiān)控系統(tǒng)有效,瓦斯超限立即撤人,嚴(yán)禁違規(guī)作業(yè)。五、必須落實井下探放水規(guī)定,嚴(yán)禁開采防隔水煤柱。六、必須保證井下機電和所有提升設(shè)備完好,嚴(yán)禁非阻燃、非防爆設(shè)備違規(guī)入井。七、必須堅持礦領(lǐng)導(dǎo)下井帶班,確保員工培訓(xùn)合格、持證上崗,嚴(yán)禁違章指揮。(來源:國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局網(wǎng)站)《潔凈煤技術(shù)》2013年第19卷第4期