煤炭加工與綜合利No.2,2008COAL PROCESSING COMPREHENSIVE UTILIZATION綠色能源要求下的水煤漿行業(yè)的發(fā)展馬少蓮12,吳國光,楊澤坤3(1.中國礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院,2.中國礦業(yè)大學(xué)人事處,江蘇徐州221116;3.神華股份廣州銷售分公司,廣東廣州510610)摘要:從綠色能源要求出發(fā),水煤漿的制備要選擇合適的工藝、原料煤、添加劑和水,如果用量不是很大,最好選擇近距離制漿,大規(guī)模應(yīng)用時(shí),應(yīng)釆取管道運(yùn)輸;水煤漿燃燒效率高,可有效減少SO2的排放,可以擴(kuò)大中高硫煤的制漿;在我國應(yīng)探討進(jìn)一步提高水煤漿潔凈利用的規(guī)模,大力發(fā)展這一符合綠色能源要求的行業(yè)關(guān)鍵詞:水煤漿;原料煤;藥劑;制備工藝;燃燒;發(fā)展中圖分類號(hào):TQ536.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):10058397(2008)02004503目前全球總能耗的74%來自化石能源,導(dǎo)致是非常重要的。了世界各地嚴(yán)重的環(huán)境污染和氣候惡化。20世紀(jì)1)原料煤來源。從煤的成漿性考慮,制備水70年代在石油危機(jī)中發(fā)展起來的水煤漿目前在全煤漿的最佳原料是煉焦用煤。但是從我國的煤炭球很多地區(qū)已經(jīng)得到了大量推廣應(yīng)用。在中國資源實(shí)際情況來看,低階動(dòng)力煤的儲(chǔ)量、價(jià)格和經(jīng)過幾個(gè)五年計(jì)劃的發(fā)展,已經(jīng)進(jìn)入了工業(yè)化階煤質(zhì)特性更適合我國的水煤漿工業(yè),但該原料的段。水煤漿在工業(yè)窯爐、電站鍋爐、工業(yè)鍋爐上進(jìn)一步潔凈加工需要靠工藝來實(shí)現(xiàn)。的應(yīng)用都有很成功的實(shí)例,另外將其作為氣化原另外,出于環(huán)保和價(jià)格等多方面的考慮,利料的化工生產(chǎn)企業(yè)也都獲得了很大的經(jīng)濟(jì)利益。用選煤廠的煤泥制成煤泥漿,已經(jīng)得到廣泛應(yīng)可以說,經(jīng)過20多年的發(fā)展,中國的水煤漿技用,成為近幾年水煤漿行業(yè)綠色利用的先鋒。該術(shù)已經(jīng)進(jìn)人工業(yè)示范推廣應(yīng)用階段。然而,在其項(xiàng)技術(shù)依靠的是高濃度水煤漿技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展,成為綠色能源的道路上,仍有很長(zhǎng)的一段路要具備的特點(diǎn)是:①相對(duì)于高濃度水煤漿來說,其走。水煤漿技術(shù)是一個(gè)涉及多學(xué)科的技術(shù)體系,制備工藝簡(jiǎn)單;②提高了煤炭綜合利用效率;③本文僅從水煤漿的制備、儲(chǔ)運(yùn)和燃燒三個(gè)方面來減少選煤廠煤泥治理的壓力;④集中處理有利于闡述,在現(xiàn)有基礎(chǔ)上如何進(jìn)一步提高水煤漿生產(chǎn)進(jìn)一步的加工利用,以達(dá)到再次低污染利用的目和利用的“綠色指數(shù)”(中國能源企業(yè)綠色評(píng)價(jià)的。顯然,這是一種高效率、低污染的煤炭綜合體系)。利用途徑。但是,目前煤泥漿的利用仍存在一些問題,例如:由于選煤工藝和煤質(zhì)不同,洗選后1水煤漿的制備技術(shù)的煤泥存在粒度和灰分上的差異,如將煤泥全部1.1制備水煤漿的原料制漿后用于燃燒也會(huì)造成能源浪費(fèi)。文獻(xiàn)[2]水煤漿是由65%-70%的煤、29%~34%的指出,將兗礦國宏化工公司50萬t甲醇廠配套的水和小于1%的化學(xué)添加劑,經(jīng)過一定加工工藝選煤廠(120萬t/a)所產(chǎn)生的煤泥,分成高灰煤制成的。因此,從原料上進(jìn)一步提高其潔凈利用泥和低灰煤泥后分別利用,比原有設(shè)計(jì)的煤泥全部進(jìn)入熱電站,可獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益;另外,由于煤泥漿一般是就近利用,因此,其鍋爐的改收稿日期:2008402-20作者簡(jiǎn)介:馬少蓮(1981-),女,山東瞪清人,中玉礦業(yè)造與選煤廠工藝及原煤性質(zhì)密切相關(guān),要求對(duì)舊大學(xué)化工學(xué)院200級(jí)化學(xué)工藝專業(yè)在讀頂士研究生,中國礦業(yè)鍋爐改造有一定的設(shè)計(jì)余量。大學(xué)人事處師資辦公室助理工程師,電活:0516-83590203。由此看來,雖然煤泥漿制備和應(yīng)用的本身就煤炭加工與綜合利用2008年第2期具有綠色能源利用的價(jià)值,但是如果能夠?qū)⑵渥髯兿〉牧髯兲匦?另一方面是使沉淀物具有松軟為選煤廠的一部分參與工藝流程設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)直接的結(jié)構(gòu),防止產(chǎn)生不可恢復(fù)的硬沉淀。常見的有成漿,則能夠在總能量的利用效率上更進(jìn)一步。丙烯酰胺絮凝劑、羧甲基纖維素等。但因其用量2)添加劑。水煤漿添加劑,按功能分主要有較少,因此對(duì)其綠色來源的研究也相對(duì)較少。分散劑和穩(wěn)定劑,另外也有一些輔助的藥劑,如3)制漿用水。水煤漿制備用水采用當(dāng)?shù)胤秋嬒輨⒈砻娓男詣┑?。這里就添加劑的來源闡用水源是非常方便的途徑。無論是干法制漿,述其在綠色能源利用上的價(jià)值。干、濕法聯(lián)合制漿,還是高濃度磨礦制漿工藝分散劑是一種表面活性劑,它可以改變煤粒等,最終的用水量都很大,因此探求各種工業(yè)廢的表面性質(zhì),使其表面緊緊地被添加劑分子和水水的制漿非常必要。文獻(xiàn)[5]通過實(shí)驗(yàn)比較得化膜包圍,從而均勻地分散在水中,以提高水煤出,通過一些調(diào)整手段,應(yīng)用高礦化度的工業(yè)廢漿的流動(dòng)性。分散劑可分為離子型與非離子型兩水制備高濃度水煤漿是可行的,并可改善漿體質(zhì)大類。目前,我國常用的分散劑為陰離子型分散量,具有比較明顯的經(jīng)濟(jì)效益。但是,對(duì)于一些劑,如萘磺酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽和磺化腐植酸鹽獨(dú)立的規(guī)模較小的企業(yè)來說,相對(duì)于取之方便的等。其中,萘磺酸鹽的原料是萘,可從煤焦化廠公用水源,這種需進(jìn)行后續(xù)處理的廢水再利用的脫萘環(huán)節(jié)中獲得;木質(zhì)素磺酸鹽主要來源于造是否具有實(shí)際的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,尚需繼續(xù)探討。紙廢液;另外還有磺化腐殖酸鹽等。1.2制備工藝文獻(xiàn)[3]利用焦油餾分中的有效成分合成目前,我國大部分企業(yè)和世界上的很多大公出水煤漿萘油添加劑與蒽油添加劑,并通過龐莊如美國的大西洋(ARC)公司、KVS公司等均采煤的制漿實(shí)驗(yàn),證明應(yīng)用這兩種添加劑的混合用高濃度磨礦制漿工藝,其主要優(yōu)點(diǎn)是能耗低,物,與純萘磺酸縮甲醛制漿相比,具有更好的成流程簡(jiǎn)單,制漿效果好。漿性。這種來源于焦油餾分的添加劑制備,在一除了水煤漿自身的制備工藝外,結(jié)合選煤廠定程度上為焦油餾分的工業(yè)應(yīng)用提供了一個(gè)新的建制漿廠,是我國的一項(xiàng)寶貴經(jīng)驗(yàn),也是倡導(dǎo)環(huán)途徑保、高效的重要綠色工藝相對(duì)其他分散劑來說,人們對(duì)來自造紙廢液我國的低階動(dòng)力煤具有低灰、低硫、低磷、的木質(zhì)素磺酸鹽給予了更多關(guān)注,這主要是由于高揮發(fā)分和高發(fā)熱量的特性,因而現(xiàn)有的水煤漿堿法造紙廢液的pH值高,對(duì)農(nóng)田會(huì)造成不可挽制備工藝的綠色進(jìn)程與選煤技術(shù)的發(fā)展有著直接回的嚴(yán)重污染。另外通過對(duì)堿法造紙廢液(黑液)關(guān)系。的分析,發(fā)現(xiàn)其中的有機(jī)和無機(jī)固體懸浮物分別通過當(dāng)今先進(jìn)的模塊化廠區(qū)設(shè)計(jì)和一體化引占約30%和0%,而其中由植物纖維原料溶解進(jìn)技術(shù)及設(shè)備的建廠理念,使得與選煤廠設(shè)計(jì)相出的堿木質(zhì)素和皂化物本身就具有較高的表面活統(tǒng)一的水煤漿廠的建造和運(yùn)營成為可能,不僅如性。但是作為一種工業(yè)廢液的再加工利用,由于此,包括煉焦廠、水煤漿氣化等一系列煤化工相其生產(chǎn)工藝和原料不同,一般都要經(jīng)過進(jìn)一步的關(guān)技術(shù)的綜合生產(chǎn)流程都可以一并實(shí)現(xiàn)。純化和改性。而文獻(xiàn)[4]對(duì)造紙廢液和腐殖酸按一定比例復(fù)合后制漿的實(shí)驗(yàn)得出,其定粘濃度2水煤漿的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)要比單獨(dú)使用兩種添加劑效果好。水煤漿儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的發(fā)展,對(duì)于水煤漿的推廣根據(jù)物質(zhì)守恒,對(duì)于各種磺酸鹽分散劑,我利用有著重要意義。因?yàn)樗簼{的結(jié)構(gòu)性和流變們很容易聯(lián)想到選煤過程中的脫硫,也許在將來性對(duì)于儲(chǔ)運(yùn)非常重要,主要是要防止水煤漿的粘的某一天,我們或許可以將硫元素按其需要量單度和添加劑的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化,造成軟沉獨(dú)置換在選煤產(chǎn)品中,創(chuàng)造不同的化學(xué)環(huán)境,直淀、表面析水及硬沉淀。接進(jìn)行分散劑的合成,以減少脫硫和加入磺酸鹽對(duì)比公路和鐵路的罐車運(yùn)輸,水路運(yùn)輸有著的能源及資源的浪費(fèi)。輸送距離遠(yuǎn)、輸送量大的優(yōu)點(diǎn)。但是相關(guān)港口和穩(wěn)定劑的作用,一方面是使水煤漿具有剪切船舶的裝卸設(shè)施、防沉淀設(shè)備及防凍加溫裝置都2008年第2期馬少蓮,等:綠色能源要求下的水煤漿行業(yè)的發(fā)展47應(yīng)配套安置,這必然會(huì)提高運(yùn)輸費(fèi)用。而管道運(yùn)輸則可減少上述費(fèi)用,并因全程封5當(dāng)前進(jìn)一步提高水煤漿潔凈利用存在的問題閉無污染,占地少,所需勞動(dòng)力少,適應(yīng)地域從現(xiàn)有水煤漿的利用情況不難發(fā)現(xiàn),擴(kuò)大水和少能耗成為運(yùn)輸水煤漿的最佳綠色手段。然煤漿的潔凈利用還存在一些問題。主要是而,由于管道輸送前期工程量大,投入多,目前(1)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的差異,使得對(duì)待水煤漿大型水煤漿利用企業(yè),如廣東南海發(fā)電一廠、兗的認(rèn)識(shí)存在很大不同。當(dāng)前水煤漿利用效率高、礦國去化工公司等企業(yè)都是采用近距離的水煤漿發(fā)展速度快的地區(qū)都是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū),這說明這生產(chǎn)。因此,國內(nèi)真正意義上的跨越南北的水煤些地區(qū)更注重水煤漿在環(huán)保方面高于直接用煤的漿遠(yuǎn)距離管道運(yùn)輸并未實(shí)現(xiàn),這一方面是由于水優(yōu)越性。煤漿利用量還比較小,另一方面也是由于長(zhǎng)距離(2)水煤漿應(yīng)用的整體技術(shù)水平與其他國家運(yùn)輸水煤漿技術(shù)并不成熟。文獻(xiàn)[6]通過數(shù)值還有一定差距。以水煤漿在電站鍋爐的應(yīng)用來模擬技術(shù)對(duì)水煤漿的管道輸運(yùn)進(jìn)行研究,得到較說,日本在電站應(yīng)用水煤漿方面始終處于世界領(lǐng)合理模型,以求對(duì)今后的研究提供方向先水平,而我國目前燃用水煤漿的電站鍋爐只有20臺(tái),絕大部分發(fā)電廠仍以塊煤為主要原料,這3水煤漿燃燒技術(shù)不但對(duì)環(huán)境造成了一定污染,也影響了媒炭的高在浙江大學(xué)岑可法院士等人員以及其他科研效潔凈利用。機(jī)構(gòu)長(zhǎng)期努力下,我國在水煤漿的燃燒方面取得(3)大范圍水煤漿運(yùn)輸短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)。這了很大進(jìn)展,目前,正在向著進(jìn)一步的綠色環(huán)保不足,極大地限制了華南等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)對(duì)水媒方向努力漿的應(yīng)用,也直接造成了這些地區(qū)對(duì)其他能源產(chǎn)工業(yè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,水煤漿的燃燒效率可以品的依賴,主要表現(xiàn)在石油需求量的不斷提高,達(dá)到99.8%。而水煤漿燃燒技術(shù)的發(fā)展不僅僅只這在一定程度上增加了我國進(jìn)口石油的壓力。限于此。對(duì)于水煤漿燃燒時(shí)的噴嘴和霧化技術(shù)、6實(shí)施綠色水煤漿的意義燃燒器改進(jìn)和老鍋爐改造的硬件技術(shù)提高,以及作為一種在制備和應(yīng)用階段都具有環(huán)保效果霧化過程中煤、水、蒸汽三者壓力控制和熱量分的綠色能源,水煤漿以其不可替代的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)布的研究、水分蒸發(fā)后煤粒的物理特性和化學(xué)反效益越來越得到人們的重視。水煤漿的應(yīng)用對(duì)有應(yīng)特性、水煤漿引燃點(diǎn)的研究、產(chǎn)生煙塵的收效減少SO2的排放,提高煤炭的綜合利用效率集、SO2和NOx的控制、結(jié)渣等技術(shù)的進(jìn)步,更減咸少其它化工環(huán)節(jié)的廢水廢料,改造老鍋爐節(jié)省是對(duì)我國水煤漿的工業(yè)應(yīng)用提供了可靠保證成本等方面都有著非常積極的現(xiàn)實(shí)意義。因此大尤其是對(duì)固硫技術(shù)的研究,對(duì)于我國大區(qū)域力發(fā)展水煤漿行業(yè)符合綠色能源的要求,是一項(xiàng)使用水煤漿有著更加深遠(yuǎn)的影響,也是我國實(shí)現(xiàn)利國利民的好舉措。SO2減排的一個(gè)重要技術(shù)支持。而該技術(shù)與選煤參考文獻(xiàn)技術(shù)相結(jié)合,又使得中高硫煤制備脫硫型水煤漿[1」郝臨山,彰建喜.水媒漿制備與應(yīng)用技術(shù)[M].北京成為可能,從而進(jìn)一步擴(kuò)大了我國制漿用煤的范煤炭工業(yè)出版社,2003圍,也為中高硫煤的環(huán)保利用提供了出路。[2]蘇杰,程顯冬.兗礦國宏化工公司煤泥利用的研究[打].煤,2007,16(8):24-254水煤漿的其他應(yīng)用[3]郭照冰,吳國光,等.焦油餾分添加劑對(duì)龐莊煤咸漿性能的影響[J].潔凈煤技術(shù),2006,12(3):54-57德士古水煤漿氣化工藝在我國的廣泛應(yīng)用和[4]黃定國,朱瑞,等造紙廢液及木質(zhì)素制水煤漿添加改進(jìn),進(jìn)一步擴(kuò)大了水煤漿的需求,也使得水煤劑的研究[J].煤炭工程,2007(6):83-85漿從能量供給的角色轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)原料。而其環(huán)保[5]劉崇江,曾凡水質(zhì)對(duì)水煤漿性能的影響與制漿用水的合理選擇[門].煤炭加工與綜合利用,200(4):28-30效果,不僅和氣化設(shè)備有關(guān),也和水煤漿的各項(xiàng)[6】]趙國華,段鈺鋒,等水煤漿管道輸送數(shù)值模擬研究進(jìn)展技術(shù)指標(biāo)存在著直接聯(lián)系。[打]南京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(工程技術(shù)版),2m,7(2):18-2