第4期004年8月COAL PREPARATION TECHNOLOGYAug 2004文章編號:1001-3571(2004)04-0063-03水煤漿生產過程中的物料平衡及控制崔廣文,朱書全,鄒立壯,梁釣臺(中國礦業(yè)大學(北京校區(qū))化學與環(huán)境學院,北京市100083)摘要:介紹了水煤漿生產過程中煤、水、添加劑的比值關系及其控制方法,為水煤漿廠生產實現自動控制奠定了理論基礎。關鍵詞:水煤漿;添加劑;自動控制中圖分類號:TQ536文獻標識碼:A水煤漿作為一種新型的煤基潔凈液體燃料,因具有易于管道輸送、低污染燃燒、實現代油等一系水煤漿產品技術指標及制漿工藝流程列優(yōu)點,受到世界各國廣泛重視。隨著我國經濟建1.1水煤漿產品技術指標設的發(fā)展,對能源的需求量不斷提高,發(fā)展水煤漿目前用于鍋爐燃燒的水煤漿產品一般根據制漿代油不僅僅是市場的需要,而且還是國民經濟發(fā)展用煤的性質確定水煤漿技術指標,具體要求是水煤和能源安全的需要。改善水煤漿生產控制水平,提漿必須達到一定濃度,具有良好的流動性及穩(wěn)定高水煤漿產品質量,是水煤漿技術發(fā)展的必然趨性。吉化水煤漿廠水煤漿的技術指標見表1。勢。然而,水煤漿技術是一項新技術,因多方面原表1吉化水煤漿廠水煤漿質量技術指標因,目前水煤漿技術發(fā)展不夠平衡,特別是在自動技術指標控制水平方面:小型漿廠一般采用設備就地控制,重量濃度/%66±I新建大中型漿廠有的采用PLC集中監(jiān)控系統(tǒng),有的表觀粘度/mPa·s的采用較先進的DCS控制系統(tǒng)。無論那種控平均粒度/m40制方式都僅僅限于保障生產設備安全運行,而沒有最大粒度/μm灰分/%考慮如何控制產品質量這一關鍵問題。造成這一問硫分/%題的主要原因在于做自動控制的人員不了解水煤漿揮發(fā)分/%產品的主要技術指標。為保證水煤漿漿體的輸送、漿基低位發(fā)熱量/MJ·kg19-20儲存、霧化燃燒,水煤漿產品必須具有較高濃度灰熔點/℃靜置穩(wěn)定性/d一定的粘度和穩(wěn)定性。我們知道在制漿工藝確定的條件下,生產過程中的水煤漿濃度、粘度、穩(wěn)定性表1各項指標中灰分、硫分(不添加脫硫劑等指標是由煤量、水量、添加劑用量決定的,因此條件下)、揮發(fā)分、發(fā)熱量(濃度一定條件下)通過控制調節(jié)煤量、水量、添加劑用量就可以實現灰熔點等項指標完全由原料煤決定。在工藝設備固對水煤漿濃度、粘度、穩(wěn)定性等指標的控制。定、完好及處理量穩(wěn)定的條件下,平均粒度、最大文章通過介紹吉化水煤漿廠水煤漿產品技術指粒度相對穩(wěn)定,在生產過程中無須專門控制。這標及制漿工藝流程,給出水煤漿制漿工藝過程中煤樣,水煤漿生產過程中只需控制水煤漿濃度、粘量、水量、添加劑量比值關系及控制方法。度、穩(wěn)定性,只要找出影響這些指標的因素,實現控制并不難。收稿日期:2004-06-161.2制漿工藝流程作者簡介:崔廣文(1963-),男,黑龍江省賓縣人,高級程斯,中國礦業(yè)大學(北京)化學與環(huán)境工程學院在讀水煤漿制漿工藝可分為低濃度制漿和高濃度制博士,主要從事潔凈煤技術方面的研究。聯(lián)系電活:漿,高濃度制漿相對低濃度制漿工藝簡單、實用。13520437898。隨著高濃度制漿技術逐漸成熟,目前新建水煤漿廠7]劉國光,鄭立慶,呂文英·氧化銅對鈣基化合物固[8]徐東耀,水煤漿固硫技術研究[D],北京:中國硫作用彩響的初步研究[冂],河南師范大學學報礦業(yè)大學(北京校區(qū)),2003自然科學版),2000,28(2)第4期選。煤技末2004年8月25日大多采用高濃度制漿工藝流程。如新建投產的吉化KW;穩(wěn)定劑量為W4=K2W1。式中:K1、K2為成漿水煤漿廠、大慶盛泰水煤漿廠均釆用該流程。圖I試驗或生產實際中認定的分散劑和穩(wěn)定劑的添加比為吉化水煤漿廠流程框圖。吉化水煤漿廠制漿采用例。次加分散劑方式。圖1中大顆粒及雜物因為相對水量不大,可忽略不計,如果量大說明煤質或者前段碎煤系統(tǒng)有問題,需及時整改,避免影響水煤漿產制漿分散劑定劑干料原料煤品質量。r團狗[本2制漿生產過程中的物料平衡及控制[受煤坑2.1制漿生產過程中的物料平衡根據制漿工藝、設備處理能力及產品技術指標破碎剪切泵可計算出各主要環(huán)節(jié)物料量。表2為吉化水煤漿廠緩沖倉求磨機質熟化罐制漿物料計算平衡表。[定量給煤機2.2煤量、水量、添加劑量比值關系除渣緩沖儲漿罐設干煤量為W、水量為W2分散劑量為W、穩(wěn)大顆粒及雜物定劑量為W,則水煤漿量W=W1+W2+W+W4;圖1吉化水煤漿廠工藝流程框圖水煤漿濃度C=(W+W+W)/W;分散劑量W=表2吉化水煤漿廠制漿物料計算平衡表量來煤緩沖倉球磨機出渣緩沖桶穩(wěn)定桶儲漿罐干基煤量32.5732.5732.57水量15.5315.7416.64分散劑用量穩(wěn)定劑用量0.009水煤漿量水煤漿濃度%67.5467.2166006600表2中儲漿罐環(huán)節(jié)水煤漿瞬時量W=32.57+表3水煤漿產品質量控制過程中的變量1640.440003h濃度C=(32.57變量名稱符號單位備注+0.147+0.009)/49.37=66.00%;分散劑量W,=煤QI計量皮帶煤量0.0045×32.57=0.147U/h(K1=0.0045);穩(wěn)定煤水分實際測定值干基煤W t/劑量W4=2.8×10×32.57=0.009U/h(K2=28外加水量Q:th電磁流量計計量水量10)。加水濃度C2%實際測定值然而實際生產過程中來煤并非干料,而是含有純加水量定的水分;用水也并非純凈水,而是含有一定的分散劑用量Q3t/h電磁流量計計量值分散劑濃度實際測定值固體成分;添加劑需要配制成一定濃度才能使用分散劑干量W, t/h這就使得水煤漿生產過程中產品濃度指標難以控穩(wěn)定劑用量Q定量桶計量值制,同時粘度也會變化頻繁,從而造成水煤漿產品穩(wěn)定劑濃度C實際測定值質量不穩(wěn)定。所以尋求建立各變量間的相關關系,穩(wěn)定劑干量對實現水煤漿產品質量控制是非常必要的水煤漿量w th W=W,+W2+W,+W為了便于建立關系式,可用符號表示各變量煤漿濃度C C=(W,+W,+W).分散劑添加比例K1%見表3。穩(wěn)定劑添加比例k%K= W/H表3各變量中Q1、Q2、Q3Q4為在線檢測量;W1=CW/(1+K1+K2);M1、C2、C3、C為實際測定值;W、W2、W3、W,為計算[CW/(1+W+W2)];值。W、C、K1、K2為設定值。通過W、C、K1、K2可計算W4=K2[CW/(1+K1+W)]出W、W2、W3、W4的值,即W2=W-W1-W3-W4。第4期崔廣文等:水煤漿生產過程中的物樸乎衡及控制2004年8月25日再利用W、叼2、W3、W4及輸入的W、C2、C3、C,統(tǒng),操作方便,產品質量穩(wěn)定。表4為吉化水煤漿值計算出瞬時控制量的設定值Q1、Q2、Q3、廠生產統(tǒng)計資料,從表4可看出,水煤漿產品質量非常穩(wěn)定,達到了設計要求的產品質量技術指標Q4=W4/[(100-C4)%]始Q3=W[(100-C3)%];Q2=W2/[(100C2)%];輸入設定值wC、Kl、2Q2·C2)[(100-M1)%]根據瞬間檢測值及設定值計算修正值,即輸入測定值M1Qi-Qc2、c3,c4△Q2=Q2-Q2;Q3-Q3計算W1、w2△Q4=Q4-Q4。2.3球磨機入料自動控制目前新建水煤漿廠一般采用計量皮帶計量球磨自動采集Q1Q2.Q3.Q4調整機構機人料煤量,采用定量泵、流量計計量添加劑用量,流量計計量水量,煤量通過計量皮帶的變頻器計算差值△a1.計算差值及調節(jié)量△Q2.△Q3、△Q4調控,添加劑通過定量泵的變頻器調控,水量通過電動閥門控制?？刂浦行耐ㄟ^DCS控制系統(tǒng),根斷是否超差>據前述各變量的計算式,很容易實現變量間的比值控制,保證水煤漿產品質量穩(wěn)定。圖2所示為各變量比值控制程序框圖。吉化水煤漿廠采用該控制系圖2各變量比值控制程序框圖表3吉化水煤漿廠生產統(tǒng)計資料分析項目取樣時間皮帶煤水分/%濃度/%粘度/mPas平均粒度/μm<75um<250μm10月3日0:7.6965.1182.1210月3日1:00959.3442.668010月3日1:307710月3日2:007.7465.15989.2540.7883.24100.0010月3日3:0065.32I001.2542.1982.521210月3日3:301028.4243.1410月3日4:0065.32983.3640.0783.1999.8810月3日5:00月3日6:003結論煤漿制漿工藝過程控制都需要明了煤、水、藥劑之間的比值關系及其控制方法。提高水煤漿制漿工藝過程的控制水平,對水煤參考文獻:漿企業(yè)提高產品質量,降低生產成本,提高經濟效1]閔偉,等,水媒漿生產過程自動監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)應益有著重要意義。本文提出的水煤漿制漿過程比值用[J],潔凈煤技術,1999,5(增刊)控制雖然簡單,但是卻很實用,基本上能夠滿足目[2]梁立軍,等,建立和完善水煤漿廠控制系統(tǒng)[J前水煤漿制漿工藝過程的要求,也為水煤漿工藝設中國煤炭,2003,(4)[3]梁鉤臺,水煤漿生產過程在線檢測與計算機控制計中過程控制提供了理論基礎。總之,隨著控制與D]北京:中國礦業(yè)大學,1999檢測技術不斷提高和完善,水煤漿制漿工藝控制將不斷改進,然而無論采用何種先進的控制系統(tǒng),水