溫度對褐煤水煤漿成漿性的影響分析

第44卷第2期煤化工Vol 44 No. 22016年4月Coal Chemical Industrpr.2016溫度對褐煤水煤漿成漿性的影響分析李自恩1,王波1,李儲祥1,張曉東1,張勝梅1,楊明順2(1大唐呼倫貝爾化肥有限公司,內蒙古呼倫貝爾0210002大唐國際化工技術(shù)研究院有限公司,北京100013)摘要結合大唐呼倫貝爾化肥有限公司褐煤制備水煤漿的生產(chǎn)運行現狀,詳細分析了溫度對褐煤水煤漿成漿性的影響即溫度對水煤漿表觀(guān)黏度、流變性能及添加劑的影響。結果表明,水煤漿溫度控制在40℃~70℃,添加劑的活性作用高,水煤漿流動(dòng)性好,褐煤成漿性好。同時(shí)介紹了實(shí)際生產(chǎn)中控制煤漿溫度的措施,主要通過(guò)調節制漿用水溫度、提高添加劑溫度、保證原料煤溫度等,可以有效提高水煤漿濃度關(guān)鍵詞褐煤,水煤漿,溫度,添加劑,成漿性文章魔編號:109580604中圖分類(lèi)號:TQ534.4文獻標識碼:B我國水煤漿的制備煤種一般以高階煙煤為主,破一煤但隨著(zhù)能源的消耗增大及能源結構的調整,提高和稱(chēng)重煙改進(jìn)低階煤制備的水煤漿性能,擴大低階煤(尤其是褐煤)在制漿用煤中所占比例,將是水煤漿技術(shù)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。磨煤機我國褐煤資源豐富,褐煤資源保有儲量達1300億t,占全國煤炭?jì)α康?3%左右如2。中國褐煤特點(diǎn)為高添加全水分、中低發(fā)熱量、高揮發(fā)分、低灰分、低硫分、低煤漿儲槽磷、特低氯、低砷、低汞、中氟等。大唐呼倫貝爾化肥有限公司18·30項目(年生產(chǎn)漿對→水煤漿集水槽18萬(wàn)t合成氨、30萬(wàn)t尿素),于2012年6月建成投地下池劑泵產(chǎn)。該項目制漿裝置于2012年3月份試車(chē),因褐煤內圖1水煤漿制備工藝流程示意圖水含量較高,實(shí)際制得水煤漿質(zhì)量分數不到50%,理6m(≤3mm占80%以上)的原煤首先進(jìn)入煤斗,煤斗論與實(shí)踐表明,溫度對褐煤成漿性影響較大,在運行中的煤由煤稱(chēng)重給料機控制,以一定的質(zhì)量流率進(jìn)人中,通過(guò)采取控制水溫、添加劑溫度和原煤溫度等措棒式磨煤機。添加劑的種類(lèi)及添加量與煤種粒度分施,來(lái)提高水煤漿的溫度,效果顯著(zhù)。布等因素有關(guān),通常通過(guò)試驗確定,添加劑的使用量是按照水煤漿流量的0.3%0.6%加入到磨煤機中。水1水煤漿制備工藝流程煤漿添加劑在地下池中配置合格后,送到添加劑槽中,再經(jīng)添加劑泵計量后,送到磨煤機中。添加劑槽底大唐呼倫貝爾化肥有限公司依托當地褐煤,在水部安裝有蒸汽盤(pán)管,添加劑泵也設有蒸汽伴熱管線(xiàn)煤漿制備裝置中,采用濕法研磨工藝,煤漿制備工藝在冬季維持添加劑溫度在20℃~30℃,防止凍結。制流程示意圖見(jiàn)圖1。漿用水儲存在集水槽中,主要包括磨煤?jiǎn)卧獩_洗水、由動(dòng)力輸煤工序經(jīng)過(guò)破碎機破碎后,最大粒徑為氣化單元沖洗水、尿素冷凝液、灰水處理單元濾液和收稿日期:2015-12-05作者簡(jiǎn)介:李自恩(1984—),男,陜西榆林,助理工程師,學(xué)士,2009年本科畢業(yè)于吉林化工學(xué)院應用化學(xué)專(zhuān)業(yè),現從事水煤漿氣化生產(chǎn)技術(shù)管理工作,E-mail:lizhen@126.com。44煤化工2016年第2期系統補充的新鮮水。集水槽中水由泵送至磨煤機。煤、2褐煤水煤漿制備過(guò)程中存在問(wèn)題及現狀水、添加劑在磨煤機中,研磨到所需的粒度分布,制得質(zhì)量分數約50%的水煤漿。磨煤機初步制得的水煤漿因褐煤煤質(zhì)本身原因,制漿裝置成漿性較差,先通過(guò)磨煤機出口的滾筒篩流出,釆用滾筒篩,可以篩后使用煤種有東明煤、免渡河煤、扎賚諾爾煤、神華提除煤漿中的大顆粒。水煤漿在重力的作用下,流到磨質(zhì)煤,既進(jìn)行單一煤種制漿,又進(jìn)行不同煤種、不同比煤機岀料槽,再由泵輸送到煤漿儲槽中,為防止煤漿例的混煤制漿,然而制得煤漿質(zhì)量分數基本在45%沉淀,在磨煤杋岀料槽中,設置有磨煤機岀料槽攪拌53%,尚未達到設計值53.4%。氣化用煤煤質(zhì)分析數器,使水煤漿保持懸浮狀態(tài)。據列于表1,水煤漿主要性能參數列于表2。表1氣化用煤煤質(zhì)分析煤種工業(yè)分析/%干基高位發(fā)熱量Q,MJ·kg東明煤32-3512~1434~40404325.1026.36免渡河煤15~184-623.85~25.10扎賚諾爾煤27~307~97~946~48神華提質(zhì)煤5~834~4043~4623.85~27.20注:1)神華熱壓提質(zhì)(HPU)試驗線(xiàn)產(chǎn)出的提質(zhì)煤,原料為寶日希勒褐煤。表2水煤漿主要性能參數20001800煤種質(zhì)量分數表觀(guān)黏度14001200東明煤47~50900~1500扎賚諾爾煤800~1200免渡河煤:東明煤(配比1:1)800~1200神華提質(zhì)煤:東明煤(配比1:1)53800-1200溫度/℃圖2水煤漿表觀(guān)黏度隨溫度的變化曲線(xiàn)綜合考慮,該項目于2014年9月將氣化煤種固3500定為單一東明煤,通過(guò)采用篩選添加劑、優(yōu)化現場(chǎng)工30002500藝、調整磨煤機鋼棒比例、調整制漿溫度等方法,2015年煤漿質(zhì)量分數穩定在49.5%以上,且裝置運行穩定。::日10003溫度對褐煤制漿的影響分析306090120150180剪切速率/s131溫度對水煤漿表觀(guān)黏度及流變性能的影響制漿溫度25℃—·一制漿溫度42℃制漿溫度60℃取一定量的現場(chǎng)煤漿(萘系添加劑的干基添加率圖3不同溫度下水煤漿表觀(guān)黏度一剪切速率曲線(xiàn)為5‰,水煤漿質(zhì)量分數為49.5%),測定不同溫度下(10℃-80℃)水煤漿的表觀(guān)黏度,煤漿表觀(guān)黏度隨低剪切速率下,黏度較高,隨剪切速率的增加,黏度降溫度的變化曲線(xiàn)見(jiàn)圖2,不同溫度下水煤漿表觀(guān)黏度低,當剪切速率超過(guò)90s1時(shí),煤漿表觀(guān)黏度不再下-剪切速率曲線(xiàn)見(jiàn)圖3降,即在高剪切速率范圍內,都出現了黏度平臺。制由圖2可見(jiàn),在10℃~40℃,隨著(zhù)溫度的升高,漿溫度在25℃時(shí),煤漿表觀(guān)黏度隨剪切速率的增加,水煤漿的黏度迅速下降,水煤漿的表觀(guān)黏度由1980先急劇下降,再保持平穩,然而制漿溫度在42℃和mPa·s下降到920mPa·s在40℃以后,隨著(zhù)溫度的升60℃時(shí),隨剪切速率的增加,煤漿表觀(guān)黏度下降幅度高,表觀(guān)黏度保持平穩。較小。統計結果表明,在低溫條件下制備的水煤漿,由圖3可見(jiàn),采用萘系添加劑制備的水煤漿,在表觀(guān)黏度-剪切速率具有明顯的“剪切變稀”特征。2016年4月李自恩等:溫度對褐煤水煤漿成漿性的影響分析4532溫度對添加劑的影響蒸汽,而且提溫空間有限。有關(guān)人員對氣化裝置所有煤漿制備所用的添加劑為復配改性萘系水煤漿的廢水及凝液進(jìn)行了篩選,主要包括氣化沖洗水、真添加劑,主要成分為β萘磺酸鹽甲醛縮合物和聚苯空帶式過(guò)濾機濾液、低壓灰水(沉降槽溢流水),這些乙烯磺酸鈉(PPS)。水均可作為制漿用水。因氣化沖洗水量小且為間斷沖β-萘磺酸鹽甲醛縮合物因其分散性能好、降黏洗,不能作為制漿用水主力水源;真空帶式過(guò)濾機濾作用強、成漿流動(dòng)性好等優(yōu)點(diǎn),廣泛應用于濕法氣化液溫度在40℃左右,水溫較低,不適合作為制漿水水煤漿制備,其缺點(diǎn)是漿體穩定性差,易吸水產(chǎn)生沉源;而低壓灰水不僅水質(zhì)優(yōu)良,而且溫度較高(溫度大淀。近年來(lái),受萘原料價(jià)格上漲及萘分散劑應用性于70℃),是制漿用水的最佳選擇。能的局限等影響,單一使用萘系添加劑的方法逐漸消低壓灰水在水煤漿制漿裝置的應用,不僅節約了新退,取而代之的是使用復配型改性萘系水煤漿添加劑。鮮水資源,而且減少了廢水處理量,應用效果較好。PPS是一種新型的陰離子型分散劑,最早由日本42添加劑溫度的控制科研機構研發(fā),作為水煤漿分散劑,PPS具有良好的制大唐呼倫貝爾化肥有限公司使用的添加劑為固漿性能和減黏作用,由其制得漿體的穩定性也較好。體粉末,在添加劑地下槽中,首先將添加劑配制成β萘磺酸鹽甲醛縮合物與PPS的復配,既起到了10%的添加劑溶液然后利用添加劑地下槽泵將添加良好的分散降黏作用,又使所制得水煤漿具有良好的劑溶液輸送至添加劑槽,再由添加劑計量泵輸送至磨穩定性。煤機中。邱學(xué)青等認為,水煤漿添加劑中分散劑的分在此過(guò)程中,添加劑溶液溫度的控制主要注意兩子量大小,對其分散降黏能力影響很大,較高分子量點(diǎn):一是添加劑配制水源,應選擇溫度較高的低壓灰的分散劑具有較優(yōu)的分散降黏效能。因萘系水煤漿添水(約80℃);二是添加劑槽中,應設有低壓蒸汽盤(pán)管加劑中分散劑的分子量低,不能在煤粒表面充分吸伴熱及保溫,這樣可保證添加劑溶液入磨煤機溫度在附,分散效果不好,采用其制備的水煤漿,在溫度較70℃以上。低時(shí),會(huì )形成一種較強的類(lèi)似“油包水”的絮凝網(wǎng)絡(luò )結4.3原煤溫度的控制構。在低溫、低剪切速率條件下,不能打開(kāi)這些絮凝網(wǎng)呼倫貝爾處極寒地帶,冬季寒冷且漫長(cháng),平均溫絡(luò )結構,漿體初始穩定態(tài)時(shí)的黏度較高。當溫度、剪度在0℃以下的天氣約6個(gè)月,冬季原煤溫度極低切速率較高時(shí),這些絮凝網(wǎng)絡(luò )結構被打破,漿體表現為了保證冬季制漿原煤溫度,一方面盡量做到原煤現出明顯的“剪切變稀”特征。在剪切速率較高時(shí),漿體采現用;另一方面對整個(gè)原煤輸送過(guò)程中的皮帶廊進(jìn)黏度趨于穩定,出現了黏度平臺。行廠(chǎng)房封閉,同時(shí)加設采暖裝置。圖2、圖3的結果同樣說(shuō)明,溫度對添加劑的影響較大,一方面適當地升高溫度(從10℃升溫到405結語(yǔ)℃),會(huì )增加添加劑活性,更加有利于在煤表面吸附,表面活性劑的效能更高,分散降黏性能強;另一方面雖然褐煤制漿濃度較低,但是通過(guò)對溫度的調溫度的升高使煤粒在漿體中的布朗運動(dòng)加快,這樣更節,可以有效地提高水煤漿濃度。而水煤漿溫度的控容易打開(kāi)煤粒之間的團聚結構,使煤粒的分散更均制主要是通過(guò)調整入磨煤機的水、煤、添加劑的溫度。勻但當制漿溫度超過(guò)70℃,吸附在煤表面的分散劑大唐呼倫貝爾化肥有限公司生產(chǎn)運行表明生產(chǎn)中水容易脫附,煤?；ハ鄨F聚,導致漿體的表觀(guān)黏度升高。煤漿適宜的控制溫度為40℃~70℃C。綜合考慮,實(shí)際生產(chǎn)中煤漿溫度控制在40℃~70℃較合理,此溫度區間添加劑的活性最高參考文獻:[1 Xu R F, He Q H, Cai ], et al. Effects of Chemicals4控制制漿溫度的措施and Blending Petroleum Coke on the Properties ofLowrank Indonesian Coalwatermixtures [J].Fuel4.1制漿用水溫度的選擇Processing Technology, 2008, 89(3): 249-253.原設計制漿用水為新鮮水或者生產(chǎn)水,而這兩種[2]劉紅纓,高祺,杜微,等.含氧官能團對褐煤持水水的溫度均在10℃~20℃,要想提高制漿水溫,必須能力的影響研究[J].潔凈煤技術(shù),2015,21(1):20-23給制漿裝置磨機集水槽增加蒸汽伴熱,這樣不僅浪費[3]鄒立壯,朱書(shū)全.不同分散劑對煤成漿性的促進(jìn)作用煤化工2016年第2期J].煤炭學(xué)報,2003,28(6):636-640.[7]邱學(xué)青,周明松,王衛星,等.聚苯乙烯磺酸鈉磺化度[4] Atesok G, Dincer H, Ozer M, et al. 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Datang International Chemical Technology Research Institute Co, Ltd, Beijing 100013, China)Abstract The paper introduces the process of coal water slurry preparation with lignite of Datang Hulunbuir ChemicalFertilizer Co, Ltd. and analyzes in detail the influence of temperature on the slurryability of lignite coal water slurry, i.etheeffect of temperature on the apparent viscosity and rheological property of coal water slurry and additive. The results show that,when the coal slurry temperature is controlled in the range of 40C to 70 C, the activity of the additive is high, the fluidity ofwater coal slurry is good, and the slurryability of lignite is good. Moreover, this paper also introduces control measures of coalwater slurry temperature in the actual production: adjusting the water temperature, increasing the temperature of the additiveand ensuring the temperature of the raw coal. The concentration of coal water slurry can be effectively improvKey words lignite, coal water slurry, temperature, additive, slurryability(上接第33頁(yè))Experimental Study of the Influence of Activated Sludge on the Slurryability of Coal Water SlurryZhang Hongke, Sun Shaowen, Xu Hui, Zhang Yan, Yao Yu, Wang Haifeng and Sun Dehao(Wanhua Chemical(Ningbo)Co., Ltd, Ningbo Zhejiang 315800, China)Abstract Mix the activated sludge(dry basis)and coal dust in different proportions to make sludge coal water slurry.Thispaper studies the influence of sludge dosage, additive dosage temperature and shear rate on the slurryability of coal water slurry(CWS), and analyzes the viscosity-temperature characteristic of the coal slurry blended with activated sludge. The results showthat the maximum slurry concentration of CWS decreases when the sludge dosage increases. The dosage of additive can improvethe overall performance of CWS. The apparent viscosity of CWS is dropped and overall slurry performance is improved when theslurry temperature is at 20C-60C. The rheological properties of CwS blended with sludge are pseudoplastic and thepseudoplasticity has no obvious change when sludge dosage increases. When the sludge dosage is less than 1%,theviscosity-temperature characteristic of raw coal has no obvious changeKey words coal water slurry(CWS), activated sludge, additive, mixing/blending, slurryability, rheological properties,scosity-temperature characteristi4·中以水出出8攜節能珍惜資源,減排愛(ài)護環(huán)境