煤炭加工與綜合利用COAL PROCESSING COMPREHENSIVE UTILIZATIONNo.4,2013水煤漿新型改性添加劑的實驗研究石磊,賈傳凱,郝峽(浙江煤科清潔能源有限公司,浙江嘉興314511)摘要:實驗對比分析了新型萘系改性添加劑與三元復配添加劑(減水劑、堿木素、純堿)所制水煤漿的性能特點;改性萘系減水劑制備水煤漿的分散性、穩(wěn)定性更好一些,可制得假塑性流體煤漿,而且降低了噸漿消耗量,節(jié)約了成本,提髙了經(jīng)濟效益。關(guān)鍵詞:水煤漿;萘系改性添加劑;分散性;觸變性;穩(wěn)定性中圖分類號:TQ536文獻標識碼:A文章編號:10058397(2013)04006403水煤漿是20世紀70年代末石油危機中發(fā)展油一樣泵送、霧化、貯存與穩(wěn)定著火燃燒。水煤起來的一種新型低污染煤基流體燃料,又被稱為漿經(jīng)長距離管道輸送到終端后可以直接燃用,儲液態(tài)煤炭產(chǎn)品,國際上稱為CwM( Coal water運過程全封閉,既減少損失又不污染環(huán)境,是解Mixture)或CWF( Coal Water Fuel)。水煤漿是由決我國煤炭運力不足的一項重要運輸方式。65%~75%不同粒度分布的煤、25%~35%的水水煤漿是一種顆粒懸浮體,煤炭顆粒屬于疏和約1%的添加劑,經(jīng)過一定加工工藝制成的混水性物質(zhì),因此要使制備的水煤漿在靜態(tài)時有較合物。水煤漿不僅可以代替燃料油,還可以代替大粘度,防止沉淀;動態(tài)時,有較低粘度,便于燃煤用于工業(yè)鍋爐、電站鍋爐、工業(yè)加熱爐和窯泵送,霧化燃燒,從實際情況來看,即使是易成爐。燃用水煤漿與直接燒煤相比,具有燃燒效率漿煤種,若不加入化學添加劑,也不可能制成理高、負荷易調(diào)控、節(jié)能和環(huán)境效益好等顯著優(yōu)想的水煤漿。添加劑是制備水煤漿的關(guān)鍵技術(shù)之勢,是重要的潔凈煤技術(shù)之一。水煤漿可以像石直接影響水煤漿的性能和生產(chǎn)成本,因此研究開發(fā)性價比較高的水煤漿添加劑是改善和提高收稿日期:20130708作者簡介:石磊(1987—),男,河北保定人,2012年畢水煤漿技術(shù)的重中之重。業(yè)于北京化工大學(北京)應用化學專業(yè),理學學士,浙江煤科浙江煤科清潔能源公司目前使用的水煤漿添清潔能源有限公司助理工程師。加劑有三元復配添加劑和新型改性萘系添加劑。(3)下游裝置對合成氣的要求。如對于生產(chǎn)程和激冷流程。廢鍋流程系統(tǒng)副產(chǎn)蒸汽,能效SNG的裝置,粗煤氣中含有較多的CH4,則對生高,但系統(tǒng)復雜,投資高,對煤質(zhì)要求高,對操產(chǎn)有利。此外,合成氣中惰性氣體過高也會影響作人員要求也高,運行條件較為苛刻。激冷流程到后序裝置的操作性能。系統(tǒng)相對簡單,投資低,運行操作較寬松,運行(4)氣化裝置運行的可靠性和業(yè)績。氣化裝可靠,但系統(tǒng)不副產(chǎn)蒸汽,相對能效較低,后續(xù)置占全廠的總投資比例較高,因此應選擇性能可的變換系統(tǒng)耗蒸汽少?？?、具有良好業(yè)績的氣化裝置。從工程成熟性、運行可靠性和操作穩(wěn)定性上來(5)環(huán)境影響。選擇清潔、三廢排放少的氣看,魯奇碎煤加壓氣化、水煤漿氣化、 Shell氣化爐化工藝。目前較為成熟,運行可靠性較高;而GSP粉煤氣化從煤種適應性上看,魯奇碎煤加壓氣化適用和HT-L粉煤氣化的工業(yè)化業(yè)績相對較少。于塊煤氣化,其他氣化技術(shù)可使用末煤;水煤漿從環(huán)保中國煤化工Shel氣化加壓氣化技術(shù)要求煤的灰熔點要低于1400℃。爐、GSP粉CNMHG七更為環(huán)保從流程上看,這些煤氣化技術(shù)可分為廢鍋流而魯奇碎煤邡化及八處理度權(quán)大。2013年第4期石磊,等:水煤漿新型改性添加劑的實驗研究65三元復配添加劑主要是根據(jù)當前使用的制漿煤種于使用復配添加劑制得的煤漿。同時經(jīng)對比可以性質(zhì),將粉狀減水劑、堿木素和純堿進行適當配看出,在達到比較好的流動性和粘度時,應用復比而成的一種水煤漿添加劑。新型改性萘系添加配添加劑,最佳用藥比例為0.85%,而采用改性劑則是將工業(yè)萘、硫酸、高性質(zhì)堿和清水進行高萘系減水劑,最佳用藥比例僅為0.75%。因此,精度合成的一種新型萘系減水劑,相對于普通的在實際生產(chǎn)中使用改性萘系減水劑的用量至少比萘系添加劑,其各方面性質(zhì)都有很大提高。使用復配型添加劑低0.1個百分點,這對于企業(yè)經(jīng)過實驗研究和工業(yè)性生產(chǎn),發(fā)現(xiàn)三元復配長遠經(jīng)濟效益是非常可觀的。添加劑的分散效果有一定局限性,導致所制煤漿表1成漿濃度為64.5/%時減水劑用量的流動性和穩(wěn)定性較差,在生產(chǎn)中必須通過增加對水煤漿成漿性的影響添加劑用量來保證水煤漿的流動性和穩(wěn)定性。因添加劑類別用量/%表觀粘度/mPa·s此,公司研發(fā)了新型改性萘系添加劑,在所要求的濃度下,可以減少添加劑的比例,且煤漿的粘復配添加劑1263度、穩(wěn)定性等性能都得到提高,通過生產(chǎn)驗證,(只用減水劑)1678流新型改性萘系添加劑取得了良好的應用效果。無法顯示斷流1.001添加劑性能的對比試驗改性萘系制漿實驗儀器與設備添加劑0.651428實驗室制水煤漿所用儀器設備包括:CJ-11759型制樣粉碎機、XMQ小型球磨機、JB90-D型強注:表觀粘度是在100s條件下所測結(jié)果。力電動攪拌機、精密電子天平、NXS-4C型水煤漿粘度計和LS-cwm型激光粒度分析儀。2.2水煤漿觸變性實驗1.2水煤漿制備實驗觸變性是水煤漿的又一力學特性,即在剪切先將煤樣加入到粉碎機中破碎到小于3mm應力作用下,水煤漿網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)體系被破壞和恢復然后使用縮分法縮分并稱取一定的煤樣,加入事的效應。觸變性與水煤漿的生產(chǎn)儲存運輸?shù)让芮邢攘亢玫乃?分別與不同配比濃度和不同類型的相關(guān),一般來說觸變性越好,對水煤漿的應用就添加劑混合,放進球磨機中研磨。一段時間后,越有利。在水煤漿使用過程中,用戶希望儲存水將制備好的水煤漿樣品倒入燒杯中,用強力電動煤漿時有良好的結(jié)構(gòu)化特性,但給以外力產(chǎn)生剪攪拌機攪拌剪切一段時間,最后取樣,分別測定切或被攪拌、泵送、觸動時,能迅速降低粘度而水煤漿的濃度、表觀粘度和粒度。設定濃度為又具有良好的流動性,一旦剪切或外力消除或減64.5%,要求表觀粘度小于1200mPa·s。小,流體本身即開始恢復原有的結(jié)構(gòu),即具有假塑性的水煤漿,因為假塑性對水煤漿的泵送及燃2實驗結(jié)果與討論燒都很有利。實驗分別采用復配添加劑和改性萘在煤樣、水分等參數(shù)相同的條件下,用改性系添加劑制成適宜濃度的水煤漿,然后在不同剪萘系添加劑和三元復配添加劑分別與相同煤樣進切速率下測定其表觀粘度,結(jié)果見表2和圖1。行成漿性實驗。由表2和圖1可以看出,用改性添加劑制成2.1添加劑用量測定的水煤漿,在相同剪切速率下的表觀粘度均比用添加劑用量的多少不僅對水煤漿性質(zhì)影響較復配添加劑制得的水煤漿表觀粘度要低。雖然兩大,而且與水煤漿的生產(chǎn)成本息息相關(guān)。加入不種添加劑制得水煤漿的表觀粘度均隨著剪切速率同量添加劑對水煤漿成漿性的影響見表1。的增大而降低,均表現(xiàn)出一定的屈服假塑性,有從表1可以看出,在水煤漿成漿濃度要求一利于水煤燒,但很明顯定的情況下,兩種添加劑同等加人量條件下,使地看出中國煤化用改性萘系添加劑制備水煤漿的粘度和流動性優(yōu)具優(yōu)勢。CNMH水煤漿性能更煤炭加工與綜合利用2013年第4期表2觸變性平行實驗結(jié)果現(xiàn)優(yōu)越。15d的實驗觀察表明,改性萘系減水劑剪切速率406表觀粘度、流動性、穩(wěn)定性均良好,未發(fā)生沉淀。2072178157314291349表3水煤漿穩(wěn)定性試驗復配添加劑211417715651454137921191835160714381315添加劑表觀粘添加劑表觀粘度/210l1798158l14401347用量/%度/ma,流動性穩(wěn)定性時間dPal9791762153313541247復配085良好改性萘系添加劑2075176114941331175添加劑0.851103良好微量軟沉淀10209218241520131511970.851141良好4-5mm軟沉淀1520481782151613341206改性萘系0.751127良好未沉淀注:水煤漿濃度為64.5%。0.75113l良好未沉淀添加劑0.751153良好未沉淀2500[2101200從表3還可以看出,復配添加劑的加入量比17821516改性添加劑要增加0.1個百分點,但表現(xiàn)出的結(jié)100013341206果卻和改性萘系添加劑相差甚微,總體來看,用改性萘系添加劑所制得水煤漿的穩(wěn)定性優(yōu)于用三一改性萘系元復配添加劑所制得的水煤漿剪切率s2.4添加劑的成本比較圖1不同添加劑的水煤漿表觀粘度與剪切率的關(guān)系水煤漿添加劑的費用在水煤漿成本中占了很大比例,因此添加劑消耗量及其價格的高低對水2.3水煤漿的穩(wěn)定性實驗煤漿生產(chǎn)企業(yè)至關(guān)重要,以實際生產(chǎn)消耗的噸漿水煤漿是一種固液兩相混合物,其中的煤顆成本作為指標,各組分價格按市場價格計算,結(jié)粒由于重力作用很容易發(fā)生固液分離或沉淀,煤果見表4。顆粒沉淀會造成水煤漿濃度空間分布不均勻,并表4添加劑成本比較且沉淀后難以處理。水煤漿的穩(wěn)定性是指在水煤添加劑添加劑用量/%屯漿成本/元漿中的固體顆粒保持均勻分散懸浮狀態(tài)的性質(zhì),復配添加劑0.8531.0改性茶系添加劑0.70是表征煤漿顆?？钩两档哪芰?。穩(wěn)定性強的水煤漿在儲存和運輸過程中不會發(fā)生硬沉淀,當發(fā)生從表4可以看出,用改性萘系添加劑后,添加軟沉淀時,沉淀物經(jīng)攪拌即可恢復原態(tài)。工業(yè)應劑用量降低了0.1個百分點,噸漿成本下降了95用上要求不允許出現(xiàn)板結(jié)狀硬沉淀。元,制漿成本大幅度下降,經(jīng)濟效益大幅度提高。分別用復配添加劑和改性萘系添加劑制取定量的水煤漿,將所制得的水煤漿儲存于燒杯內(nèi)3結(jié)論加上保鮮膜封存,采用插棒法來探測煤漿的沉淀1)使用新型改性萘系添加劑制得的水煤漿性狀態(tài),每天觀察一次,直到燒杯底部出現(xiàn)不可恢質(zhì)得到了大幅度提高,因添加劑的分散性能較好,復的硬沉淀的存放天數(shù)即為水煤漿的穩(wěn)定性指最佳用藥量由085%降至07%,甚至更低,所制標,實驗結(jié)果見表3。得的水煤漿穩(wěn)定性明顯提高,觸變性也有了很大改從表3可以看出,隨著儲存天數(shù)的延長,兩善,有利于水煤漿的儲存、運輸和燃燒。種添加劑制得水煤漿的表觀粘度均有所增加,但2)新型恭系添加劑比三元復配添加劑的噸幅度很小。在此存放時間中,水煤漿的流動性均漿成本降低了9.5元,按照年產(chǎn)50萬t水煤漿計良好,而對于穩(wěn)定性來說,從表3中很清晰地看算,直接經(jīng)濟效益475萬元。另外,水煤漿的質(zhì)到當?shù)竭_第10d時,用復配添加劑制得的水煤漿量也有所提已經(jīng)開始出現(xiàn)微量沉淀,而到第15d時已經(jīng)出現(xiàn)少,使得沉中國煤化工中沉淀物減萬元,企業(yè)將近5mm的軟沉淀,而此時改性萘系添加劑則表經(jīng)濟效益非CNMHG