20l4化肥設(shè)計(jì)第52卷第3期12Chemical Fertilizer Design2014年6月設(shè)計(jì)技術(shù)關(guān)于以新疆庫(kù)爾勒媒制備水煤漿的硚究夏吳12,陳鋼,曾凡虎,唐鳳金,陳巳樊(1.中國(guó)五環(huán)工程有限公司,湖北武漢430223;2.國(guó)家能源低階煤綜合利用研發(fā)中心,湖北武漢430223)摘要:以新疆庫(kù)爾勒煤為煤樣,研究了在以萘磺酸鹽為添加劑的情況下,采用粧度級(jí)配方法制備水煤漿的最佳條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)釆表明,①菾磺酸鹽的添加量宜為θ.3%(以干基煤為標(biāo)準(zhǔn));②Ⅰ"煤樣粗細(xì)粒度宜按6:4級(jí)配,2煤樣粗細(xì)粒度宜按5:5級(jí)配;③!煤樣可制得質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為59%的水煤漿,2煤樣可制得質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為6%的水煤漿,且均表現(xiàn)出一定的屈服假塑性,可以滿足水煤漿氣仳技術(shù)的要求。關(guān)鍵詞:新疆庫(kù)爾勒;煤樣;水煤漿;添加劑;粒度級(jí)配;流變特性doi:10.3969/i.iss.1004-8901.2014.03.004中圖分類號(hào):TQ534.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1004-8901(2014)03-0012-03Researching on Preparing Water Coal Slurry Made by Coal in Korla of XinjiangIA Wu 2, CHEN Gang, ZENG Fan-hu', TANG Feng-jin', CHEN Si-fan'(1. China Wuhuan Engineering Company Ltd, Wuhan Hubei 430223 China;2. Comprehensive Utilization Development Centre of Low Valence Coal of National Energy, Wuhan Hubei 430223)Abstract: Taking the coal in Korla of Xinjiang as a coal sample, author has researched the optimal condition for preparing the water coal slurry bymeans of granularity class-distribution method under situation taking naphthalene sulfonate as an adding agent. Experimental result indicates that (1)Adding quantity of naphthalene sulfonate should be 0. 3 % taking dry base coal as standard ); (2) Granularity of 1"coal sample shall be proportional as6: 4: Granularity of 2*coal sample shall be proportional as 5: 5; (3)1" coal sample can make water coal slurry with mass fraction of about 59%, 2*coalample can make water coal slurry with mass fraction of about 62%, moreover all showing definite pseudo-plasticity, it can meet requirement for gasifiction technology of water coal slurryKey words: Korla Xinjiang; coal sample; water coal slurry; adding agent; granularity class- distribution; flow variation characteristicdoi:10.3969/.iss.1004-8901.2014.03.004水煤漿是伴隨著20世紀(jì)70年代國(guó)際石油危機(jī)主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的對(duì)置式多噴嘴水煤漿氣化技術(shù)、多元料發(fā)展起來的一種新型煤基流體潔凈燃料,是由煤漿氣化技術(shù)已應(yīng)用于多套裝置。粉、水和添加劑混合攪拌而成的流體,與重油一樣基于經(jīng)濟(jì)性考慮,水煤漿氣化技術(shù)對(duì)煤的特性可作為流體輸送、貯存,在氣化爐中參與化學(xué)反應(yīng)有一定要求。煤的氧碳比、揮發(fā)分與灰分含量、灰制造合成氣。熔融溫度和水煤漿濃度及流變特性均影響水煤漿我國(guó)研究水煤漿技術(shù)始于20世紀(jì)80年代初,氣化的正常運(yùn)行。筆者通過相關(guān)實(shí)驗(yàn),考察了新疆經(jīng)過長(zhǎng)期的研究和開發(fā),已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)推廣應(yīng)庫(kù)爾勒煤的煤質(zhì)特性和成漿性能,獲得了新疆庫(kù)爾用階段。勒煤樣的最佳制漿濃度。水煤漿氣化技術(shù)具有如下特點(diǎn):①原料來源廣泛,煤漿性能穩(wěn)定,易于泵送;②技術(shù)成熟、可靠,已有1實(shí)驗(yàn)部分?jǐn)?shù)套工藝裝置多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),便于大型化、規(guī)?；?1.1煤樣易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和清潔化生產(chǎn);③氣化壓力較高實(shí)驗(yàn)選用新疆庫(kù)爾勒煤為成漿原料,新疆庫(kù)爾可以節(jié)省合成氣的壓縮功;④氣化爐內(nèi)無傳動(dòng)裝置,勒1煤及新疆庫(kù)爾勒2”煤的元素分析和工業(yè)分析結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單⑤有效氣(CO+H2)含量高,由于氣化見表1溫度高,氣體中甲烷含量低,不含焦油,惰性組分含量作者簡(jiǎn)介:夏吳(1965年-),男,湖北利川人,1985年畢業(yè)于浙江大第3期夏吳等關(guān)于以新疆庫(kù)爾勒煤制備水煤漿的硏究表1新疆庫(kù)爾勒煤樣元素分析和工業(yè)分析水分和氧碳比是反映煤質(zhì)的2個(gè)重要指標(biāo),也元素分析,w/%工業(yè)分析,/%是衡量煤種成漿性能的重要指標(biāo)。由表1可知,新疆庫(kù)爾勒煤樣的水分含量較低,氧碳比較低。在氣化過程中煤中的硫生成H2S和少量有機(jī)1147202174080414143032硫(CO),煤中硫含量主要影響合成氣的凈化。由2“煤75.934.118.820.850.297.174.6030.61表1可知,新疆庫(kù)爾勒煤樣屬于低硫煤。1.2實(shí)驗(yàn)灰分和發(fā)熱量直接影響著氣化性能和經(jīng)濟(jì)性能1.2.1水煤漿制備發(fā)熱量高、灰分含量較低的煤種作為水煤漿氣化的原煤樣用量約3kg,破碎至粒度約10mm。將粗料時(shí),氣化氧耗、煤耗較低,氣化效率較髙。由表1和碎后的煤樣使用對(duì)輥破碎杋進(jìn)行細(xì)碎,將細(xì)碎后的表3可知,新疆庫(kù)爾勒煤樣屬于髙發(fā)熱量、特低灰煤煤樣均勻地平鋪在托盤中,放入105℃的恒溫鼓風(fēng)HCⅠ是衡量煤可磨性的重要指標(biāo),HGⅠ越高,煤干燥箱內(nèi)進(jìn)行干燥,燥時(shí)間為12h。干燥后的煤越易磨碎,在同等粒度分布條件下,制備水煤漿電樣使用球磨機(jī)進(jìn)行磨煤制樣,時(shí)間控制在10~15耗越低。表3顯示煤樣的HGI分別為67和η,屬min。煤樣使用40目和200目篩子進(jìn)行篩分。粒度于中等可磨煤。級(jí)配后的煤樣加入水和萘磺酸鹽(添加劑)制備成灰熔融溫度是確定水煤漿氣化操作溫度的主水煤漿,并用10r/min攪拌器攪拌15min要因素,也是煤種選擇的重要依據(jù)。由表3可知,12.2水煤漿濃度的測(cè)定新疆庫(kù)爾勒煤樣屬于低灰熔融溫度煤,符合水煤漿采用GB/T1856.2-2008中規(guī)定的紅外干氣化用煤灰熔融溫度要求。燥法進(jìn)行濃度測(cè)定。2.2煤的成漿性能1.2.3水煤漿黏度的測(cè)定2.2.1添加劑比選使用成都分析儀器廠生產(chǎn)的NXS-4C型黏度在水煤漿的制備過程中需加入一定量的表面計(jì),采用GB/T88564-20082中規(guī)定的方法測(cè)定活性劑或其他助劑,使煤粉均勻分散在水中成為穩(wěn)水煤漿的黏度和流變特性。定的懸浮液,以提高水煤漿的濃度并改善水煤漿的1.2.4水煤漿流動(dòng)性和穩(wěn)定性分析流動(dòng)性和穩(wěn)定性。綜合考慮分散效果和生產(chǎn)成本水煤漿的流動(dòng)性分析采用目測(cè)法,穩(wěn)定性分析采等因素,并借鑒相關(guān)經(jīng)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)中確定萘磺酸鹽為用棒插觀察法,水煤漿流動(dòng)性和穩(wěn)定性分析見表2。添加劑,用量0.3%(以干基煤為標(biāo)準(zhǔn))。表2水煤漿流動(dòng)性和穩(wěn)定性分析2.2.2粒度級(jí)配粒度分布是影響水煤漿的流變性、穩(wěn)定性及燃料流動(dòng)性分析穩(wěn)定性分析性的重要因素。水煤漿中煤粉的粒度要達(dá)到一定的A平滑流動(dòng),不間斷無析水,無沉淀細(xì)度,保證其充分燃燒,還要具備良好的粒度分布,盡B流動(dòng)不流暢,有間斷輕微析水,少許沉淀C不能自主往下流,需借助外力沉淀嚴(yán)重可能地減少水的消耗,制成高濃度漿。因此,控制好結(jié)團(tuán)現(xiàn)象嚴(yán)重結(jié)塊水煤漿的粒度分布是水煤漿制備過程中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。通過分析 Shukra3、 Whitmore4和 Christians2結(jié)果與討論en51等人的相關(guān)研究成果,本實(shí)驗(yàn)采用雙峰級(jí)配的方法制漿,40~200日(以下稱為粗粒)與200目以上細(xì)2.1煤質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析顆粒(以下簡(jiǎn)稱為細(xì)粒)之間的配比見表4。作為水煤漿氣化的原料煤種,其煤質(zhì)直接影響著水煤漿的各項(xiàng)指標(biāo)、成漿性能、氣化性能和經(jīng)濟(jì)表4新疆庫(kù)爾勒煤樣級(jí)配方案性能。新疆庫(kù)爾勒煤的發(fā)熱量、哈氏可磨指數(shù)序號(hào)粗粒細(xì)粒(質(zhì)量比)1煤2煤(HGⅠ)和灰熔融溫度見表3。625:5表3新疆庫(kù)爾勒煤樣發(fā)熱量、HI和灰熔融溫度6:4灰熔融溫度/℃煤樣HGI添加劑用量為0.3%,采用表4所述配比方案制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%的水煤漿。水煤漿的表觀黏1“煤28142.89671082111111314化肥設(shè)計(jì)2014年第52卷表5新疆庫(kù)爾勒煤樣粒度級(jí)配對(duì)水煤漿特性的影響粗粒:細(xì)粒表觀黏序號(hào)煤樣流動(dòng)性穩(wěn)定性1600(質(zhì)量比)CcACCCBBB1200形800新疆庫(kù)爾勒1·煤樣粗細(xì)顆粒按6:4級(jí)配制得的水煤漿黏度最小,為448.83mPa·s,但其流動(dòng)性和剪切速率/s穩(wěn)定性較差,故1“煤樣粗細(xì)顆?？砂?:4級(jí)配確定1煤樣(濃度59%);·2"煤樣(濃度62%)最佳制漿濃度;新疆庫(kù)爾勒2“煤樣粗細(xì)顆粒按5:5圖1新疆庫(kù)爾勒煤樣最佳成漿濃度的流變特性級(jí)配制得的水煤漿黏度小,且具有良好的流動(dòng)性和穩(wěn)定性,由此得出煤樣粗細(xì)顆粒按5:5級(jí)配確定最佳制漿由表7可知,新疆庫(kù)爾勒1煤樣和新疆庫(kù)爾勒濃度2煤樣制得水煤漿的表觀黏度都隨著濃度的增加而2.2.3水煤漿濃度變大。這是因?yàn)殡S著水煤漿濃度增加,體系中固體添加劑用量為0.3%,由新疆庫(kù)爾勒煤樣制備顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加,顆粒之間起潤(rùn)滑作用的自由的水煤漿性能見表6。流動(dòng)水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少,顆粒之間摩擦力增加,導(dǎo)表6新疆庫(kù)爾勒煤樣水煤漿成漿性能致水煤漿黏度增加,即對(duì)于同一煤樣,水煤漿的黏序號(hào)煤樣粗粒:細(xì)粒濃度表觀黏度度大小與水煤漿的濃度呈正相關(guān)特征。流動(dòng)性穩(wěn)定性(質(zhì)量比)w/%/mPa由圖1可以看出,新疆庫(kù)爾勒煤樣最佳成漿濃11煤6:459453.67BC度條件下水煤漿的表觀黏度隨著剪切速率增大而降低,均表現(xiàn)出一定的屈服假塑性。這有利于氣化60420.005:5ABcBBB用水煤漿的儲(chǔ)存、泵送和霧化。1037.503結(jié)論新疆庫(kù)爾勒1煤樣制得的水煤漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)在(1)以萘磺酸鹽作為添加劑,添加量為0.3%59%時(shí)呈現(xiàn)較好的流動(dòng)性和穩(wěn)定性,新疆庫(kù)爾勒2″(以干基煤為標(biāo)準(zhǔn)),粗細(xì)顆粒按6:4級(jí)配,實(shí)驗(yàn)室煤樣制得的水煤漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)在62%時(shí)呈現(xiàn)較好的條件下新疆庫(kù)爾勒!“煤樣成漿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為流動(dòng)性和穩(wěn)定性。由此可知,新疆庫(kù)爾勒1·煤樣和59%,可以滿足水煤漿氣化技術(shù)的要求。2“煤樣的最佳成漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為59%和62%。(2)以萘磺酸鹽作為添加劑,添加量為0.3%2.3水煤漿的流變特性水煤漿流變特性是指受外力作用發(fā)生流動(dòng)與變(以干基煤為標(biāo)準(zhǔn)),粗細(xì)顆粒按5:5級(jí)配,實(shí)驗(yàn)室形的特性,其與水煤漿的儲(chǔ)存輸送和霧化燃燒密切條件下新疆庫(kù)爾物2煤樣成求的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為相關(guān)。在表6所示濃度條件下,新疆庫(kù)爾勒煤樣水煤62%,可以滿足水煤漿氣化技術(shù)的要求。漿表觀黏度隨剪切速率變化的規(guī)律見表7,最佳濃度(3)2種煤樣單獨(dú)制漿,新疆庫(kù)爾勒2煤樣的條件下的表觀黏度隨剪切速率變化的規(guī)律見圖1成漿性能明顯優(yōu)于新疆庫(kù)爾勒1煤樣。表7新疆庫(kù)爾勒煤樣水煤漿表觀黏度隨剪切速率變化的規(guī)律參考文獻(xiàn)煤粗粒:細(xì)粒濃度不同剪切速率下的表觀黏度/mPa·s[1]GB/T18856.2-2008.水煤漿質(zhì)量試驗(yàn)方法[S](質(zhì)量比)/%10s-1205-140s-1605-180-100-12]GB/T1864-200水煤漿質(zhì)量試驗(yàn)方法[S]1“煤6:45974362052249459[3 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