2013年第8期煤炭工程生產(chǎn)技術(shù)doi:10.11799/ce201308024新型水媒漿制備工藝的探討與研究蔣斌斌(中國煤炭科工集團(tuán)北京華宇工程有限公司,北京100120)摘要:水煤漿是一種新型燃料,隨著其制備技術(shù)不斷進(jìn)步,制漿工藝也有了新的發(fā)展。文章從制漿用煤的選擇、添加劑的選擇、制漿工藝、制漿效果和制漿設(shè)備等方面介紹了我國傳統(tǒng)水煤漿制備技術(shù)的特點和弊端,并針對這些弊端,進(jìn)一步研究了一種新型的水煤漿制備技術(shù)。該工藝技術(shù)為今后水煤漿工程降低成本、增加效益以及技術(shù)創(chuàng)新提供了新的參考。關(guān)鍵詞:水煤漿;制備工藝;傳統(tǒng)工藝;新型工藝中圖分類號:TQ536文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:1671-0959(2013)080067031概述度,更重要的是它的粒度分布應(yīng)能使大小顆粒相互充填減少顆粒間空隙,這種技術(shù)稱“級配”。級配技術(shù)是水煤漿水煤漿作為一種新型代油燃料,具有良好的穩(wěn)定性和制備技術(shù)的重要技術(shù)之流變性,應(yīng)用時便于輸送、儲存、裝卸及直接霧化燃燒。目前,傳統(tǒng)水煤漿制備主流工藝主要有兩種方式,經(jīng)過二十多年的研究試驗、生產(chǎn)發(fā)展及現(xiàn)場應(yīng)用,我國水種是干法磨礦制漿工藝,另一種是濕法磨礦制漿工藝。雖煤漿技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于化工、電力、建材、石油等眾多然我國水煤漿技術(shù)歷經(jīng)了幾十年的發(fā)展,但制備工藝依然行業(yè)。但長期以來,國內(nèi)水煤漿的生產(chǎn)工藝缺乏多樣性,沒有創(chuàng)新性的改進(jìn),絕大多數(shù)水煤漿廠依然利用傳統(tǒng)制備主流工藝是利用棒磨機(jī)或球磨機(jī)對原煤進(jìn)行濕式棒磨或球工藝,缺乏多樣性。下面將對傳統(tǒng)制漿工藝和新型制漿工磨加工后,經(jīng)精細(xì)過濾和高強(qiáng)度剪切作用得到水煤漿。該藝做詳細(xì)介紹。工藝生產(chǎn)出來的水煤漿存在一些弊端,比如:較易沉淀板結(jié)、藥劑用量較大、長距離管道輸送及長期儲存較難實現(xiàn),3傳統(tǒng)水煤漿制備工藝且設(shè)備的能耗較高2。因此,依據(jù)水煤漿的市場發(fā)展前景水煤漿制備工藝的選擇主要根據(jù)制漿用煤的煤質(zhì)特征、從長遠(yuǎn)考慮,改善或解決上述弊端,研發(fā)一種新型的水煤制漿設(shè)備性能、藥劑的特性和業(yè)主對水煤漿品質(zhì)的要求等。漿制漿設(shè)備和工藝技術(shù)是很有必要的?；诖?依據(jù)煤炭現(xiàn)階段工程設(shè)計中,制漿工藝多選用高濃度一段磨礦制漿的煤質(zhì)特性,研制開發(fā)了一種新型的水煤漿制漿工藝技術(shù)。工藝,如圖1所示,其主要具有以下優(yōu)點:制漿工藝流程2水煤漿制備技術(shù)簡單,微細(xì)顆粒比重大,改善粒度組成,有利于磨礦過程中添加劑與煤顆粒新生表面的充分接觸,從而提高制漿效水煤漿制備技術(shù)主要包括制漿用煤的選擇、添加劑的果和成品漿質(zhì)量。這種制漿工藝主要應(yīng)用于國內(nèi)自主設(shè)計選擇、級配技術(shù)和工藝選擇這幾部分。每一部分對水煤漿建設(shè)的水煤漿制備廠(。的制備都起到至關(guān)重要的作用。但傳統(tǒng)的高濃度一段磨礦制漿工藝也具有一些弊端制漿用煤的選擇直接影響水煤漿產(chǎn)品的質(zhì)量與生產(chǎn)成1)原煤準(zhǔn)備采用一級蘞碎工藝,破碎后粒度小于本,通常應(yīng)具有較高的揮發(fā)分和灰熔點,另外應(yīng)根據(jù)用戶6mm,然后進(jìn)入磨機(jī)。此階段并沒有最大限度的貫徹“多的需求來確定煤炭的硫分、灰分、發(fā)熱量等各項指標(biāo)3。破少磨”的原則,使得制漿能耗較高。水煤漿添加劑通常有穩(wěn)定劑與分散劑。穩(wěn)定劑能夠避2)制漿工藝的核心設(shè)備是磨機(jī),該設(shè)備廣泛應(yīng)用于水免水煤漿在運(yùn)輸與儲存環(huán)節(jié)中間產(chǎn)生硬沉淀。分散劑作用煤漿生產(chǎn)領(lǐng)域,屬于成熟設(shè)備。但磨機(jī)價格昂貴,投資成是增強(qiáng)煤粉表面的親水性,可以使煤粒更好的被水潤濕和本高;其自身重量很大,加上研磨介質(zhì)(鋼球)重量,使得分散,降低粘度和改善流動性。添加劑的質(zhì)量對水煤漿的基礎(chǔ)投資較大。磨機(jī)功率高,使得制漿成本大大增加。研穩(wěn)定性、流動性等成漿性能有直接影響。磨介質(zhì)昂貴,而且使用周期短,需要定時更換。磨機(jī)體積制備高濃度水煤漿時,要求煤炭不但應(yīng)磨至一定的細(xì)較大,占地面積多,也增加了成本。磨機(jī)的易損件較多,中國煤化工收稿日期:2013-02-21CNMHG作者簡介:蔣斌斌(1984-),男,河南焦作人,碩士研究生,2011年畢業(yè)子國亞大字(北爾)初加工工程專業(yè),現(xiàn)主要從事選煤廠和水煤漿廠的設(shè)計和研究工作。67生產(chǎn)技術(shù)煤炭工程2013年第8期維修成本高。將原煤粒度最終破碎至3mm。高壓給漿泵和成漿反應(yīng)器是鑒于傳統(tǒng)制漿工藝的弊端,研發(fā)新的制漿工藝技術(shù)來新型制漿工藝的核心設(shè)備。改進(jìn)后的制漿工藝有如下優(yōu)點克服弊端,從而實現(xiàn)“多破少磨”的原則,降低制漿成本,將傳統(tǒng)的原煤一級破碎改為兩級破碎,原煤經(jīng)過粗碎提高水煤漿質(zhì)量,乃當(dāng)務(wù)之急。后,粒度小于6mm,之后再進(jìn)入細(xì)碎機(jī)進(jìn)行破碎,最終粒4新型水煤漿制備工藝度小于1mm。兩級破碎的目的正是為了最大限度的貫徹多破少磨”的原則,降低了制漿能耗。4.1新型制漿工藝流程用高壓給漿泵和成漿反應(yīng)器代替制漿成本極高的磨機(jī)針對傳統(tǒng)的水煤漿制備工藝弊端,筆者提供了一種新不僅可以降低能耗和制漿成本,還能增加系統(tǒng)連續(xù)工作的型的制漿工藝如圖2所示。穩(wěn)定性。例如:干基原煤處理量為25U/h的水煤漿廠,細(xì)碎機(jī)的額定功率為9okW,高壓給漿泵和成漿反應(yīng)器兩者的功水||分散劑率合計為315kW,而同處理量磨機(jī)的功率為1600kW,相比原煤}破碎高濃度磨礦之下新型制漿工藝節(jié)能效果顯著。穩(wěn)定劑攪拌與剪切4.3水煤漿精細(xì)化裝置的工作原理高壓細(xì)化技術(shù)的關(guān)鍵是由高壓給漿泵和成漿反應(yīng)器等雜物濾漿設(shè)備組成的高壓細(xì)化裝置,作為成漿主設(shè)備替代傳統(tǒng)的水煤漿專用磨機(jī)。當(dāng)一定濃度和粒度的原料漿,通過高壓泵施加的作用進(jìn)入水煤漿專用的成漿反應(yīng)器,在成漿反應(yīng)器圖1傳統(tǒng)水煤漿制備工藝空穴效應(yīng)和其他機(jī)械效應(yīng)的綜合作用下,物料顆粒瞬間發(fā)生破碎和形狀鈍化,從而達(dá)到漿體細(xì)化和流動性改善的目水||分散劑的。采用該設(shè)備將充分體現(xiàn)制漿技術(shù)的創(chuàng)新性和先進(jìn)性,原煤粗碎顯著降低制漿電耗,提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。該設(shè)備可根據(jù)用戶對產(chǎn)品的質(zhì)量要求串聯(lián)運(yùn)行或并聯(lián)運(yùn)行。成漿反應(yīng)器4.4設(shè)備選型劑—攪拌與剪切依據(jù)水煤漿制備工藝的要求,主要制漿設(shè)備有:高壓雜物+濾漿給漿泵、成漿反應(yīng)器、細(xì)碎機(jī)、粗碎機(jī)、膠體磨、攪拌桶、產(chǎn)品過濾器、泵、閥門等。設(shè)備選型應(yīng)進(jìn)行多方面調(diào)研比選,高壓給漿泵和成漿反應(yīng)器是水煤漿制備廠內(nèi)的最大設(shè)備,圖2新型水煤漿制備工藝也是制漿工藝過程中的關(guān)鍵設(shè)備,其性能直接影響著工藝過程的正?？刂坪驮O(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn),關(guān)系水煤漿的產(chǎn)品質(zhì)新型水煤漿制備工藝流程簡單介紹如下:先對原煤進(jìn)量,應(yīng)慎重選擇。在選擇細(xì)碎機(jī)時,國內(nèi)滿足需求的細(xì)碎行粗碎,選用普通破碎機(jī)即可,破碎后原煤粒度小于6mm;機(jī)很少,也可以用小型棒磨機(jī)和振動磨機(jī)代替,最終可以利用細(xì)碎機(jī)將粒度小于6mm的原煤細(xì)碎,細(xì)碎后原煤粒度達(dá)到處理量大、用電量少,粒度下限為lmm的要求。小于3mm,細(xì)碎過程中添加水和分散劑,使其與原煤進(jìn)行預(yù)先混合,成為具有漿體性質(zhì)的混合物;將該混合物泵送5新型水煤漿制備工藝的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益入成漿反應(yīng)器,利用內(nèi)部的高壓細(xì)化裝置使其成漿,這時新型制漿工藝與傳統(tǒng)制漿工藝相比,具有相當(dāng)可觀的的漿體已具有成品漿的流動性;然后利用攪拌與剪切裝置經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。對于一座0,5Ma的水煤漿生產(chǎn)線對漿體進(jìn)行攪拌和剪切,攪拌的同時加入穩(wěn)定劑來增加漿而言,如果釆用新型制漿工藝,經(jīng)初步核算,噸漿電耗大體的穩(wěn)定性;利用過濾裝置對漿體過濾從而除去雜物,最約為266kW,h,電價按080元/kW·h計,噸漿費用為終得到具有良好流動性和穩(wěn)定性的可靠漿體。21.28元,年耗電量665萬kW·h,年電費成本為53200經(jīng)存放試驗及燃燒驗證,新型水煤漿制備技術(shù)生產(chǎn)的萬元;而如果使用傳統(tǒng)制漿工藝,噸漿電耗大約為42.0kW水煤漿能夠進(jìn)行長距離輸送或長時間倉儲,試驗證明存放h,電價按080元/kW·h計,噸漿費用為36元,年三個月內(nèi)未產(chǎn)生硬性沉淀,且燃燒穩(wěn)定,灰燼呈灰白色,耗電量1050萬kW·h,年電費成本為840.00萬元,相對無結(jié)焦現(xiàn)象,應(yīng)用效果良好。于新型制漿工藝每年多308萬元電費成本。因此,新型制4.2新型制漿工藝的技術(shù)特點漿工藝不僅中國煤化工效益,而且節(jié)約新型制漿工藝和傳統(tǒng)制漿工藝的不同之處在于,用細(xì)大量電能CNMH,對于整個社會碎機(jī)、高壓紿漿泵和成漿反應(yīng)器代替了磨機(jī)進(jìn)行制漿。圖2來說,意義重中的細(xì)碎過程,是利用最新研發(fā)的超細(xì)破碎機(jī)進(jìn)行作業(yè),(下轉(zhuǎn)第71頁)682013年第8期煤炭工程生產(chǎn)技術(shù)水泵特性曲線n=1080r/mn4結(jié)語效率7/%在平硐開拓煤礦中,礦井主排水系統(tǒng)設(shè)計水泵的選型是一件困難的事,采用變頻技術(shù)可以很好的解決這一難題80可以實現(xiàn)使水泵長期運(yùn)行在高效區(qū),起到節(jié)能降耗的作用7060氣蝕余量同時還可以提高吸程,減小泵產(chǎn)生汽蝕的危險,延長水泵NPSH舊管特性曲線的使用壽命。有的礦井設(shè)計中需要利用采區(qū)水泵將涌水排40至主排水泵房水倉,當(dāng)采區(qū)泵房和主排水泵房之間高差不30是很大的情況下,同樣可考慮采用變頻排水。NPSH參考文獻(xiàn)100[1]吳自強(qiáng).水泵變頻運(yùn)行的圖解分析方法[J].爭鳴園地128192256320流量Q(m3h)[2]郭鳳文,變頻調(diào)速裝置在給排水工程應(yīng)用中的設(shè)計選型探圖4后期變頻水泵運(yùn)行曲線討[門].南京市政,2002,(1):49~52[3]張書征.礦井主排水泵工況設(shè)計與排水系統(tǒng)效率研究水泵加變頻器的情況下,新舊管的年電耗分別為21.74x門.煤礦機(jī)械,2010,(51kWh和28.51x10kWh。每度電按06元計算,新舊管[4]溫建軍.變頻器在礦井排水設(shè)備中的應(yīng)用研究[N.科技的年運(yùn)行費用分別為1304萬元和17.11萬元。新舊管每創(chuàng)新導(dǎo)報,2008,(8):92-93年節(jié)省運(yùn)行費用為1658萬元和13.48萬元。變頻器按每(5]廖毅,段方華,李川東,等.變頻電潛泵在排水采氣工臺15萬計算,3臺變頻器約45萬,不到3年就可以收回投藝中的應(yīng)用[J].鉆采工藝,2003,(B6):93-9資,經(jīng)濟(jì)效益明顯。[6]郡飛燕,孫亞軍,凌成鵬.夏橋礦井下蓄排水系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)3.4變頻排水注意問題計[冂].煤炭工程,2007,(12):21-23)在大多數(shù)主排水系統(tǒng)中,通常采用排水管內(nèi)的水和[7]楊斌,劉東.水泵變頻節(jié)能分析[J.煤炭工程,消防灑水作為射流泵的動力來源,互為備用。但平硐排水2003,(7)管內(nèi)水壓較小,不能滿足射流泵動力要求,設(shè)計采用消防8]金鑫.鹽井一礦排水設(shè)計方案選優(yōu)淺析[J].煤炭工程,2008,(10):22~23灑水和壓風(fēng)系統(tǒng)中的壓縮空氣作為動力來源。2)水泵在變頻后軸功率降低,在設(shè)計中不能按照降變[9]黃黔陽,孫斌,龍強(qiáng),等.變頻器在水泵上的應(yīng)用[].現(xiàn)代機(jī)械,2006,(4)頻后的軸功率進(jìn)行電機(jī)選取,設(shè)計可根據(jù)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速10]何雪冰.風(fēng)機(jī)、水泵變頻調(diào)速及示范工程節(jié)能分析[以下運(yùn)行時為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載這一特性,換算出應(yīng)選用電機(jī)西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),199,(1)功率。(責(zé)任編輯張寶優(yōu))(上接第68頁)6結(jié)論炭工程,2002,(3):38-41[4]張榮曾,何為軍.高濃度水煤漿燃料的制備技術(shù)[J].佛新型制漿工藝技術(shù)克服了傳統(tǒng)制漿工藝的許多弊端,山陶瓷,2012,40(6):125-128.更進(jìn)一步貫徹了“多破少磨”的原則,降低了制漿成本[5]賈傳凱,王燕芳,王秀月,等,水煤漿技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展?jié)M足客戶對水煤漿的品質(zhì)要求,為以后制備水煤漿提供了趨勢[J].煤炭加工與綜合利用,2011,(4):55-57新的工藝流程,使得水煤漿制備工藝更加多樣化,促進(jìn)了6]GB50360-2005,水煤漿工程設(shè)計規(guī)范[S]水煤漿工藝技術(shù)的深入發(fā)展,創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社[7]小野哲夫,張在浩.水煤漿干式制備法及其經(jīng)濟(jì)評價會效益。[J].世界煤炭技術(shù),199,(10):27-29[8]朱書全.我國水煤漿制備技術(shù)開發(fā)[A].西部大開發(fā)科教參考文獻(xiàn)先行與可持續(xù)發(fā)展一中國科協(xié)2000年學(xué)術(shù)年會文集[C]2000[1]郝臨山,彭建喜水煤漿制備與應(yīng)用技術(shù)[M].北京:煤[9]朱書全.水煤漿成套技術(shù)[A].2005年中國鎂鹽生產(chǎn)節(jié)炭工業(yè)出版社,2003能降耗中國煤化工C].200[2]張鵬銘,孫國飛高壓射流式水煤漿的制備與應(yīng)用[J.[10]劉曉煤炭科學(xué)技術(shù),2012,40(6):125-128島;山東真以 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