分級(jí)研磨工藝對(duì)水煤漿成漿濃度的影響

徐明磊

摘 要：文章分別采用傳統(tǒng)制漿工藝以及分級(jí)研磨制漿工藝對(duì)榆林-鄂爾多斯地區(qū)的三個(gè)煤樣永智、張家峁、紅柳林進(jìn)行了成漿性實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明：永智、張家峁、紅柳林三個(gè)煤樣，采用傳統(tǒng)制漿工藝所得最高成漿濃度分別為54.34%、62.77%和60.33%；采用分級(jí)研磨工藝后，最高成漿濃度分別為57.57%、65.53%以及64.20%，煤漿濃度比傳統(tǒng)制漿工藝提高3%-4%。

關(guān)鍵詞：水煤漿；濃度；煤氣化

1 概述

水煤漿是20世紀(jì)70年代石油危機(jī)以后開發(fā)的一種清潔煤基燃料，是一種可以代替重油和固體煤的新型潔凈燃料，它具有比固體煤高的燃燒效率[1]，可以在工業(yè)鍋爐、電站鍋爐、和工業(yè)窯爐中燃用，亦可作為氣化原料生產(chǎn)合成煤氣[2]。近年來，空氣霧霾備受關(guān)注，煤炭不清潔的利用是造成空氣霧霾的原因之一，水煤漿便是一種有效的清潔利用煤炭資源的手段，不僅如此，發(fā)展水煤漿技術(shù)還可以節(jié)約燃油、緩解煤炭運(yùn)輸，是一項(xiàng)具有重大意義的，帶有方向性的低污染代油技術(shù)[3]。

近年來，隨著以水煤漿氣化為龍頭的煤化工產(chǎn)業(yè)的快速擴(kuò)張，氣化水煤漿的應(yīng)用規(guī)模也得以迅速擴(kuò)大[4]。水煤漿的濃度直接影響氣化爐氣化效率，氣化能耗以及生產(chǎn)成本。因此，如何提高水煤漿的濃度直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。國(guó)家水煤漿工程技術(shù)研究中心對(duì)影響水煤漿成漿濃度的因素做了深入的研究，開發(fā)出了“分級(jí)研磨”的工藝技術(shù)，并配合其研發(fā)的水煤漿專用添加劑，用以提高氣化水煤漿的成漿濃度。文章采用傳統(tǒng)制漿工藝與分級(jí)研磨制漿工藝對(duì)某化工企業(yè)所提供的三個(gè)煤樣進(jìn)行水煤漿成漿性實(shí)驗(yàn)，用以了解分級(jí)研磨工藝對(duì)于三個(gè)煤樣的成漿濃度的影響。

2 實(shí)驗(yàn)條件

2.1 煤質(zhì)分析

實(shí)驗(yàn)煤樣取自榆林-鄂爾多斯地區(qū)，分別為永智、張家峁、紅柳林，編號(hào)為1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)，對(duì)三種煤樣進(jìn)行煤質(zhì)分析，結(jié)果見表1。

由表1可知，1號(hào)煤樣屬于高水分、特低灰分、高揮發(fā)分、低硫、較難磨的難制漿煤種，2號(hào)煤樣屬于低水分、低灰分、中高揮發(fā)分、低硫、較難磨煤種，3號(hào)煤樣屬于低水分、特低灰分、中高揮發(fā)分、特低硫、較難磨煤種。

2.2 實(shí)驗(yàn)器材

TJCPS-180×150全密封錘式破碎縮分機(jī)；XMB-Φ240×300棒磨機(jī)；QHJM-3超細(xì)研磨機(jī)；GS-86型電動(dòng)振篩機(jī)；DT500A電子天平；101-DA型電熱鼓風(fēng)干燥箱；HB43型梅特勒快速水分測(cè)定儀；NXS-4C型水煤漿粘度儀；BT-2002型激光粒度分布儀；JJ-1型定時(shí)電動(dòng)攪拌器。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)于水煤漿的粒度分布和粘度的要求為≤0.075mm顆粒比例占≥40.0%，≤0.45mm顆粒比例占≥86.0%，≤1mm顆粒比例占≥97.0%，水煤漿最大表觀粘度為≤1200mPa·s。為了使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具有參考性，實(shí)驗(yàn)中的煤漿粒度分布以及粘度均按照此要求進(jìn)行。

實(shí)驗(yàn)采用干法制漿，找出最佳的制漿條件，然后用濕法按照最佳工藝條件進(jìn)行驗(yàn)證。干法制漿的過程為：用棒磨機(jī)按照現(xiàn)場(chǎng)對(duì)水煤漿的粒度分布要求進(jìn)行棒磨，將磨好的煤粉、一定量的添加劑和水放入燒杯中，用攪拌器攪拌6min。

將制得的水煤漿進(jìn)行濃度、表觀粘度的測(cè)試，妥善保存24h后進(jìn)行流動(dòng)性和穩(wěn)定性的測(cè)試。

分別采用傳統(tǒng)制漿工藝以及分級(jí)研磨制漿工藝對(duì)三個(gè)煤樣進(jìn)行成漿性實(shí)驗(yàn)研究，通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果來得出分級(jí)研磨工藝水煤漿成漿濃度的影響。分級(jí)研磨制漿工藝的流程簡(jiǎn)圖如圖1所示。

3 結(jié)果與討論

3.1 傳統(tǒng)制漿工藝實(shí)驗(yàn)

三種煤樣采用傳統(tǒng)制漿工藝所得煤漿濃度結(jié)果見表2。

注：流動(dòng)性標(biāo)準(zhǔn)：連續(xù)流動(dòng)為A；間斷流動(dòng)為B；不流動(dòng)為C。同一級(jí)別中以“+”“-”表示優(yōu)劣。穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)：漿體保持其初始狀態(tài)，無析水和沉淀產(chǎn)生為A；存在少量的析水或少許軟沉淀產(chǎn)生為B；有沉淀產(chǎn)生，密度分布不均，但經(jīng)攪拌作用后可再生為C；產(chǎn)生部分沉淀或全部硬沉淀為D。

由表2可以看出，隨著水煤漿濃度的升高，表觀粘度隨之升高，漿題流動(dòng)性變差。按照現(xiàn)場(chǎng)需求，當(dāng)表觀粘度控制在1200mPa·s以下時(shí)，三個(gè)煤樣采用傳統(tǒng)制漿工藝所得到的煤漿最高濃度分別為54.34%、62.77%和60.33%。

3.2 分級(jí)研磨工藝實(shí)驗(yàn)

分級(jí)研磨工藝的干法實(shí)驗(yàn)，即根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)粒度分布的要求，將棒磨機(jī)磨好的粗煤粉以及超細(xì)磨機(jī)磨好的超細(xì)煤粉按照一定的比例混合，在加入一定量的添加劑和水，攪拌6min得到水煤漿產(chǎn)品。三個(gè)煤樣不同粗細(xì)比例的粒度分不見表3。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)氣化對(duì)粒度分布的要求，確定了三種煤樣的級(jí)配比例粗：細(xì)分別為90：10、85：15以及80：20。按照該比例，三種煤樣的采用分級(jí)研磨工藝所制得的煤漿濃度見表4所示。

由表4可以看出，采用分級(jí)研磨工藝所制得的1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)煤樣的成漿濃度分別為57.57%、65.63%以及64.20%。對(duì)比傳統(tǒng)制漿工藝多得到的煤漿濃度分別上漲了3個(gè)、3個(gè)和4個(gè)百分點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)證明，分級(jí)研磨工藝通過對(duì)煤漿的堆積效率進(jìn)行優(yōu)化，使得水煤漿濃度得以提高。而煤漿濃度的提高對(duì)于煤氣化性能有著很大的影響，有研究表明，隨著煤漿濃度的升高，進(jìn)入氣化爐的水含量減少，為維持氣化爐爐溫恒定，氣化單元所需氧氣量減少，因燃燒而損失的CO、H2減少，有效氣含量增加，因而比煤耗、比氧耗均降低，冷煤氣效率升高[5]。

4 結(jié)束語

（1）取自榆林-鄂爾多斯地區(qū)的永智、張家峁、紅柳林三個(gè)煤樣，采用傳統(tǒng)制漿工藝所得最高成漿濃度分別為54.34%、62.77%和60.33%；采用分級(jí)研磨工藝后，最高成漿濃度分別為57.57%、65.53%以及64.20%，煤漿濃度比傳統(tǒng)制漿工藝提高3%-4%。

（2）采用分級(jí)研磨工藝，提高了煤漿的堆積效率，煤漿濃度的提高對(duì)煤氣化性能有著很大的影響，對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高有著重大的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]杜長(zhǎng)江.水煤漿生產(chǎn)應(yīng)用在“節(jié)能減排”中的價(jià)值[A].水煤漿新技術(shù)研發(fā)與實(shí)踐[C].北京：中國(guó)石化出版社，2012：36-41.

[2]段清兵，等.低階煤高濃度制漿新技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用[A].水煤漿新技術(shù)研發(fā)與實(shí)踐[C].北京：中國(guó)石化出版社，2012：32-35.

[3]李瑞國(guó)，等.水煤漿燃燒技術(shù)及其發(fā)展[A].水煤漿新技術(shù)研發(fā)與實(shí)踐[C].北京：中國(guó)石化出版社，2012：58-64.

[4]段清兵，等.褐煤制氣化水煤漿實(shí)驗(yàn)研究[J].潔凈煤技術(shù)，2014，20（6）：19-22.

[5]萬偉，等.煤漿濃度變化對(duì)煤氣化性能的影響[J].化學(xué)世界，增刊：66-67.