水煤漿的成漿特性研究

技術(shù)管理水煤漿的成漿特性研究王鵬山李忠勇(陜西長(cháng)青能源化工有限公司)摘要:水煤漿是煤、水和添加劑通過(guò)物理加工制得的一種低具有良好的粒度分布,即能使其中不同大小的顆粒能夠相互填污染、高效率、可管道輸送煤基流體燃料。水煤漿氣化技術(shù)已經(jīng)充,盡有可能的減少煤粒間的孔隙,達到較高的堆積效率,成為目前運行和在建的大型煤氣化裝置采用最多的技術(shù)。鑒于(3)制漿工藝與設備在給定原料煤及其可磨性條件下,如何使水煤漿氣化技術(shù)在大型煤氣化技術(shù)中的重要地位,本文主要介紹水煤漿最終產(chǎn)品的粒度分布能達到較高的堆積效率就取決于所水煤煤的成漿特性。選用的磨煤設備、磨煤設備的運行工況及制漿工藝流程關(guān)鍵詞:煤炭;水煤漿;添加劑;水煤漿特性4)添加劑添加劑分子作用于煤粒與水的界面,可以減少水煤、概況漿流動(dòng)時(shí)的內摩擦,降低黏度,改善煤顆粒在水中的分散,提高水1.水煤漿的基本特性煤漿的穩定性。添加劑的用量通常為不大于煤用量的1水煤漿是一種新型、高效、清潔的煤基燃料,是燃料家庭的新3水煤漿的應用成員,它是由65%70%不同粒度分布的煤,2934%左右的水和(1)替代重油或者燃氣,作為鍋爐燃料水煤漿的燃燒方式為噴約1%的化學(xué)添加劑制成的混合物。經(jīng)過(guò)多道嚴密工序,篩去煤燃,適應原燃料、燃氣的絕大多數工業(yè)爐窯、工業(yè)鍋爐和電站鍋炭中無(wú)法燃燒的成分等雜質(zhì),僅將碳本質(zhì)保留下來(lái),成為水煤漿爐的精華。它具有石油一樣的流動(dòng)性,熱值相當于油的一半,被稱(chēng)(2)作為氣化燃料最早將水煤漿用作氣化原料的是美國為液態(tài)煤炭產(chǎn)品。水煤漿技術(shù)包括水煤漿制備、儲運、燃燒、添加τ∝α∞公司,四0世紀8年代開(kāi)始大規模的工業(yè)應用,同期美國劑等關(guān)鍵技術(shù),是一項涉及多門(mén)學(xué)科的系統技術(shù),水煤漿具有燃Dee公司也開(kāi)發(fā)了其兩段式水煤漿氣化技術(shù)燒效率高、污染物排放低等特點(diǎn),可用于電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和工(3)通過(guò)制備水煤漿,處理廢水與有機廢液造紙,化工等產(chǎn)生業(yè)窯爐代油、代氣、代煤燃燒,是當今潔浄煤技術(shù)的重要組成部的廢液的企業(yè),可用廢液制漿就地使用,既解決廢液污染,改善廠(chǎng)分區環(huán)境,又可以代替其他燃料,實(shí)現化工廢液資源化,達到節能的水煤漿有以下基本特性目的。(1)水煤漿中煤的粒度。一般而言,水煤漿中煤炭的粒度最好二水煤漿的成漿性及其影響因素小于200目。這種細度要求與煤粉電站鍋爐燃燒用的煤粉細度對于水煤漿的成漿性能一般包括漿濃度,漿體的流變性、穩相當定性、觸變性、黏彈性等。(2)水煤漿中的煤含量一濃度作為鍋爐或者氣化原料,應盡可1煤質(zhì)對成漿性的影響能減少其中的水含量。通常要求水煤漿的濃度大約58%。其實(shí)硏究表明,煤的成漿性能受煤質(zhì)影響很大。煤種不同,制漿際濃度與煤炭質(zhì)量、制漿技術(shù)以及用戶(hù)需求有關(guān)。水煤漿中的水的難易程度會(huì )有很大的差別。一般認為,煤階越低,內在水分越分指的是全水分,包括隱含在煤中的內在水分高,煤中O和C比值越高,親水官能團越多,孔隙越發(fā)達,可磨性3)水煤漿的流變特性流變性是指流體的流動(dòng)特性。為了便指數HGl值越小,煤中所含可溶性高價(jià)金屬離子越多,煤的制漿于使用,水煤漿應有良好的流動(dòng)性,以利于泵送、霧化、燃燒或氣難度就越大?；?1)內在水分當煤漿的質(zhì)量濃度相同時(shí),內在水分高,勢必要4)水煤漿在儲運中的穩定性水煤漿是一種固、液兩相混合減少流動(dòng)介質(zhì)作用的水量,造成水煤漿的黏度高或難以獲得高濃物、不容易保持均態(tài)、很容易發(fā)生固、液分離現象,通常要求在儲度的水煤漿。運過(guò)程中不產(chǎn)生硬沉淀。水煤漿不產(chǎn)生硬沉淀的性能,稱(chēng)為水煤(2)孔隙率及比表面積煤的孔隙率越發(fā)達,則煤的比表面積漿的穩定性大。在潮濕的環(huán)境下,煤發(fā)達的孔隙是造成其內在水分高的重要2水煤漿制備的技術(shù)基礎原因。同時(shí)高比面積又會(huì )導致添加劑的高消耗。制備水煤漿要同時(shí)滿(mǎn)足上述的各項指標,所以導致水煤漿的(3)含氧極性官能團煤表面的極性官能團越多,煤的親水性制備有一定的難度。為了使得所致的水煤漿同時(shí)滿(mǎn)足各項要求,就越強,就會(huì )在煤表面吸附大量的水分子,增加煤的內在水分含必須深入研究煤漿制備的技術(shù)基礎。量。煤的內在水會(huì )在煤炭表面形成堅固的水化膜,減少了自由流(1)煤的成漿性規律煤質(zhì)不同,導致制漿的難易程度各不相動(dòng)水量。同。有的煤在常規條件下就很容易制成高濃度的水煤漿;另外(4)灰分和可溶性礦物質(zhì)相同濃度時(shí),灰分越高,煤漿黏度越些煤,例如褐煤就很難制備髙濃度的水煤漿。只有掌握了煤炭成低,穩定性越好。從物理角度看,灰分髙意味著(zhù)制漿用煤的密度漿性的規律,就可以根據實(shí)際需要,按照技術(shù)可行、經(jīng)濟合理的原大。質(zhì)量分數一定時(shí),固體密度越大,煤漿中固體的體積分數越則優(yōu)選制漿用煤低,于是,漿的流動(dòng)性越高。不溶或難溶礦物質(zhì)對水煤漿的流動(dòng)(2)級配水煤漿中煤的粒度不但要求達到規定的細度,還要求性并無(wú)不良影響,而可溶性礦物質(zhì)則不同,特別是高價(jià)金屬陽(yáng)離102化xn2014年5月技術(shù)管理子,很少量就足以使煤漿失去流動(dòng)性?；曳值母叩蜁?huì )造成對泵、4添加劑對成漿性的影響閥、管道及噴嘴的磨損,另外,灰分每升高1%可燃物質(zhì)則相應降為了使水煤漿在正常使用中有較低的黏度,較好的流動(dòng)性,低1%降低鍋爐出率或氣化效率靜置時(shí)不易產(chǎn)生沉淀,在制漿過(guò)程中添加少量的化學(xué)添加劑是不(5)哈氏可磨性指數(HG|)可缺少的。煤粉顆粒表面是疏水性的,未完全潤濕的煤粉會(huì )互相硏究表明,隨著(zhù)煤的可磨性指藪HG對成漿濃度的影響,可聚團、會(huì )使煤漿的黏度増加。因而未加添加劑的煤粉制備的水煤見(jiàn)隨著(zhù)可磨性指數HG增大,煤成漿濃度基本上逐漸増大,即煤漿的濃度不髙。添加劑的作用在于提髙煤粒表面的親水性、調整的成漿性能變顆粒表面的電荷密度,從而調整煤漿性能。高的表面電荷在水煤(6)煤的巖相顯微組分對成漿性的影響漿中建立了防止承典的三維結構,或者導入弱的絮凝傾向以減少在相近的灰分條件下,對于煙煤,較高的鏡質(zhì)組和較低的絲平均粒徑和最大的固體濃度。添加劑的種類(lèi)有非離子型,陰離子質(zhì)組含量有利于煤的成漿性、穩定性和流變性。除了受煤質(zhì)特性型和陽(yáng)離子型三種。非離子型添加劑主要通過(guò)表面活性劑來(lái)降影響外,煤炭的成漿性還與制漿過(guò)程中添加劑的種類(lèi)及其用量、低煤漿液體的表面張力,使煤漿中煤粒表面潤濕,控制表面的電制備方法、級配工藝等有關(guān)系。荷來(lái)改變煤漿的性能:離子型的添加劑通過(guò)含有極性基添加劑的2煤的成漿濃度經(jīng)驗公式靜電吸附在煤漿顆粒上、降低顆粒表面的疏水性、控制煤粒表面研究表明,煤的水煤漿的粒度分布、添加劑的類(lèi)型和用量、水的電荷來(lái)改變煤漿的性能。質(zhì)、制備條件、溫度等對煤的成漿濃度都有影響,但主要還是受煤結論與展望質(zhì)的影響。煤的可制漿濃度可以用式子1、2表示:本文主要敘述了的煤的煤質(zhì)(包括煤的內在水分、灰分、可溶C=67.848+0.061366HG-0.267763Mad-0.030864n0性礦物質(zhì)、極性官能團等)以及煤粉的粒度分布和添加劑對水煤漿性能影響當沒(méi)有含氧量數據時(shí),可近似用下式從長(cháng)遠來(lái)看,隨著(zhù)國民經(jīng)濟的發(fā)展,我國液體燃料供需矛盾C=68+0.06HG|-0.6Mad(2)將進(jìn)一步加大,環(huán)境對燃料的約束也進(jìn)一步加強,水煤漿的使用式中,C為可制漿濃度估計值(質(zhì)量分數),%HG|為哈氏可量將逐步加大:而隨著(zhù)水煤漿技術(shù)的進(jìn)一步提高將會(huì )使其社會(huì )效磨指數:Mad為空氣干燥基水含量(質(zhì)量分數),%no為含氧量(質(zhì)益更加明顯,經(jīng)濟效益得到改善。因此,水煤漿的應用前景非常量分數),%3煤粉粒度分布對成漿性的影響參考文獻掌握好水煤漿中煤顆粒的粒度分布是制備水煤漿的關(guān)鍵之[l]馮武軍,王恒,趙立合等水煤漿的能源優(yōu)勢及應用前景.煤。水煤漿的粒度分布要求達到較高的堆積效率,即要求顆粒堆炭科學(xué)技術(shù),2005,32(5):70-73.積時(shí)孔隙少,固體集體的濃度高。制備時(shí)使用單一的煤粒顆粒是[以]岑可法姚強,曹欣玉,等煤漿燃燒、流動(dòng)、傳熱和氣化的理不合適的,通過(guò)控制煤的粒徑和粒度分布不僅能降低水煤漿的黏論與應用技術(shù)M杭州:浙江大學(xué)出版社,1997度,還能增強其穩定性。3]丁忠浩有機廢水處理技術(shù)及應用[M]北京:化學(xué)工業(yè)出版提高水煤漿濃度的技術(shù)關(guān)鍵之一,是要求水煤漿的粒度分布社,1998能夠達到較高的堆積效率,亦即要求煤粒堆積時(shí)空隙少,固體體「4]閔凡飛,張明旭,王傳金.工業(yè)廢水水煤漿流變性的研究門(mén)積濃度高。堆積效率與粒度分布的關(guān)系,是水煤漿制備技術(shù)的基選煤技術(shù),2000(5).礎理論之(上接第101頁(yè))增大。加氫裂化工藝過(guò)程存在“最經(jīng)濟的反應壓力”。在較低壓結論力下,通過(guò)采用高加氫脫氮和芳烴飽和能力強的精制催化劑與兼以獲得優(yōu)質(zhì)中間餾分油為目的,加氫裂化裝置應根據目的產(chǎn)具好氫性能和裂化活性的裂化催化劑組合、先進(jìn)的保護劑技術(shù),品性質(zhì)選用合適的原料油,按照市場(chǎng)對產(chǎn)品的需求調整分餾塔的以及級配方式的優(yōu)化,同時(shí)合理分配精制和裂化段的苛刻度、優(yōu)切割方案,盡量避免反應器床層內的溫升,采用最佳的反應溫度化反應條件,在相對較低的壓力下實(shí)施加氫裂化可獲得理想的運反應壓力的確定應綜合考慮原料油性質(zhì)和產(chǎn)品切割方案,并兼顧轉周期。加氫裂化裝置采用的反應壓力,應綜合考慮原料油性質(zhì)適度的靈活性,在具有中等裂化活性、較好的加氫活性的催化劑和產(chǎn)品生產(chǎn)方案,并兼顧適度的靈活性。如此確立的反應壓力,上達到60(v)%~70()%的單程轉化率;根據實(shí)際情況設計合具有較好的技術(shù)經(jīng)濟性理的氫油比。企業(yè)只有以市場(chǎng)需求為導向,從以上幾個(gè)方面著(zhù)3氫油比的影響手,找到最佳的加氫裂化裝置生產(chǎn)方案,才能獲得最大的經(jīng)濟效在同一裝置中,氫油比的增加意味著(zhù)氫分壓提高,可以使混益氫原料在催化劑床層的分布均勻,降低床層溫升,并能抑制催化參考文獻劑積炭,提高其運轉周期。另外,提高氫油比會(huì )改善混氫原料及曾榕輝,祁興維.石油煉制與化工,2002,336:27-31.反應產(chǎn)物在換熱器及反應進(jìn)料加熱爐中的流動(dòng)性能,提高傳熱性2]鄭世桂,煉油技術(shù)與工程,2003,335:11-14能,避免油品在爐管中結焦而堵塞爐管。但是氫油比過(guò)高除能耗3]張彥軍,李梅榆林學(xué)院學(xué)報,2008,18(6:59-63.增大外,還會(huì )導致反應物與催化劑接觸機會(huì )減少,降低反應速度4]尹雙良,應用化工,2010,394:602-6105張繼昌,劉黎明等.中外能源,2010,15(11:79-81而過(guò)低將會(huì )造成床層結焦加劇。因此,生產(chǎn)中必須根據實(shí)際情況6孫麗麗.石油煉制與化工,1997,28(10:59-61設計合理的氫油比。研究表明,對于加氫裂化裝置而言,氫油比賈延偉.化學(xué)工程與裝備,2010,(4:55為該裝置的化學(xué)氫耗的45倍最為經(jīng)濟合理。2014年5月化xn1