2013年第8期煤炭工程doi:10.11799/ce201308024新型水煤漿制備工藝的探討與研究蔣斌斌(中國(guó)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(guó)傳統(tǒng)水煤漿制備技術(shù)的特點(diǎn)和弊端,并針對(duì)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(hào):TQ536文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1671-0959(2013)08006703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(jí)配”。級(jí)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(shí)便于輸送、儲(chǔ)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(guò)二十多年的研究試驗(yàn)、生產(chǎn)發(fā)展及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,我國(guó)水種是干法磨礦制漿工藝,另一種是濕法磨礦制漿工藝。雖媒漿技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于化工、電力、建材、石油等眾多然我國(guó)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(zhǎng)期以來(lái),國(guó)內(nèi)水煤漿的生產(chǎn)工藝缺乏多樣性,沒(méi)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(duì)原煤進(jìn)行濕式棒磨或球工藝,缺乏多樣性。下面將對(duì)傳統(tǒng)制漿工藝和新型制漿工磨加工后,經(jīng)精細(xì)過(guò)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(lái)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(zhǎng)距離管道輸送及長(zhǎng)期儲(chǔ)存較難實(shí)現(xiàn),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(chǎng)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(zhǎng)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(duì)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(jì)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(kāi)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(diǎn):制漿工藝流程2水煤漿制備技術(shù)簡(jiǎn)單,微細(xì)顆粒比重大,改善粒度組成,有利于磨礦過(guò)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(guó)內(nèi)自主設(shè)計(jì)選擇、級(jí)配技術(shù)和工藝選擇這幾部分。每一部分對(duì)水煤漿建設(shè)的水煤漿制備廠61。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(jí)破碎工藝,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(diǎn),另外應(yīng)根據(jù)用戶6mm,然后進(jìn)人磨機(jī)。此階段并沒(méi)有最大限度的貫徹“多的需求來(lái)確定煤炭的硫分、灰分、發(fā)熱量等各項(xiàng)指標(biāo)。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(chǔ)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(jià)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(rùn)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(dòng)性。添加劑的質(zhì)量對(duì)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(dòng)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(shí)更換。磨機(jī)體積制備高濃度水煤漿時(shí),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)的易損件較多收稿日期:2013-02-21作者簡(jiǎn)介:蔣斌斌(1984-),男,河南焦作人,碩士研究生,2011年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)礦物加工工程專業(yè),現(xiàn)主要從事選煤廠和水煤漿廠的設(shè)計(jì)和研究工作。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(lái)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(diǎn)克服弊端,從而實(shí)現(xiàn)“多破少磨”的原則,降低制漿成本將傳統(tǒng)的原煤一級(jí)破碎改為兩級(jí)破碎,原煤經(jīng)過(guò)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)人細(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lmm。兩級(jí)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(duì)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25Uh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(jì)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)器等卡物濾漿設(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)的水產(chǎn)品煤漿專用磨機(jī)。當(dāng)一定濃度和粒度的原料漿,通過(guò)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(dòng)性改善的目原煤上“粗碎的。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,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)用成漿反應(yīng)器戶對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求串聯(lián)運(yùn)行或并聯(lián)運(yùn)行4.4設(shè)備選型穩(wěn)定劑攪拌與剪切依據(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、過(guò)濾器、泵、閥門(mén)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(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備,其性能直接影響著工藝過(guò)程的正常控制和設(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(jiǎn)單介紹如下:先對(duì)原煤進(jìn)量,應(yīng)慎重選擇。在選擇細(xì)碎機(jī)時(shí),國(guó)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(dòng)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1mm的要求。小于3mm,細(xì)碎過(guò)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(huì)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(shí)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(dòng)性;然后利用攪拌與剪切裝置經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。對(duì)于一座0,25Ma的水煤漿生產(chǎn)線對(duì)漿體進(jìn)行攪拌和剪切,攪拌的同時(shí)加人穩(wěn)定劑來(lái)增加漿而言,如果采用新型制漿工藝,經(jīng)初步核算,噸漿電耗大體的穩(wěn)定性;利用過(guò)濾裝置對(duì)漿體過(guò)濾從而除去雜物,最約為26.6kW,h,電價(jià)按0.80元kW·h計(jì),噸漿費(fèi)用為終得到具有良好流動(dòng)性和穩(wěn)定性的可靠漿體。21.28元,年耗電量665萬(wàn)kW·h,年電費(fèi)成本為53200經(jīng)存放試驗(yàn)及燃燒驗(yàn)證,新型水煤漿制備技術(shù)生產(chǎn)的萬(wàn)元;而如果使用傳統(tǒng)制漿工藝,噸漿電耗大約為420kw水煤漿能夠進(jìn)行長(zhǎng)距離輸送或長(zhǎng)時(shí)間倉(cāng)儲(chǔ),試驗(yàn)證明存放h,電價(jià)按0.80元/kW·h計(jì),噸漿費(fèi)用為336元,年三個(gè)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(wàn)kW·h,年電費(fèi)成本為840.00萬(wàn)元,相對(duì)無(wú)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(wàn)元電費(fèi)成本。因此,新型制4.2新型制漿工藝的技術(shù)特點(diǎn)漿工藝不僅能夠降低制漿成本,提高經(jīng)濟(jì)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,符合國(guó)家節(jié)能減排的戰(zhàn)略思路,對(duì)于整個(gè)社會(huì)碎機(jī)、高壓給漿泵和成漿反應(yīng)器代替了磨機(jī)進(jìn)行制漿。圖2來(lái)說(shuō),意義重大中的細(xì)碎過(guò)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(yè))2013年第8期煤炭工程生產(chǎn)技術(shù)水泵特性曲線n=1080r/min4結(jié)語(yǔ)效率/%在平硐開(kāi)拓煤礦中,礦井主排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)使水泵長(zhǎng)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(shí)還可以提高吸程,減小泵產(chǎn)生汽蝕的危險(xiǎn),延長(zhǎng)水泵NPSH舊管特性曲線的使用壽命。有的礦井設(shè)計(jì)中需要利用采區(qū)水泵將涌水排40至主排水泵房水倉(cāng),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):10[1]吳自強(qiáng).水泵變頻運(yùn)行的圖解分析方法[J].爭(zhēng)鳴園地,1281922563202005,(7):130~134.流量Qm3h)[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(jì)選型探圖4后期變頻水泵運(yùn)行曲線討[門(mén)].南京市政,2002,(1):49-52水泵加變頻器的情況下,新舊管的年電耗分別為2174x[3]張書(shū)征.礦井主排水泵工況設(shè)計(jì)與排水系統(tǒng)效率研究[J].煤礦機(jī)械,2010,(510Wh和2851×10kWh。每度電按06元計(jì)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(fèi)用分別為1304萬(wàn)元和17.11萬(wàn)元。新舊管每創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2008,(8):92~93年節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用為1658萬(wàn)元和13.48萬(wàn)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(tái)15萬(wàn)計(jì)算,3臺(tái)變頻器約45萬(wàn),不到3年就可以收回投藝中的應(yīng)用[].鉆采工藝,2003,(B6):93-99資,經(jīng)濟(jì)效益明顯。[6]邵飛燕,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(wèn)題計(jì)[].煤炭工程,200,(12):21-231)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[冂煤炭工程,消防灑水作為射流泵的動(dòng)力來(lái)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(dòng)力要求,設(shè)計(jì)釆用消肪8]金鑫、鹽井一礦排水設(shè)計(jì)方案選優(yōu)淺析[]l煤炭工酒水和壓風(fēng)系統(tǒng)中的壓縮空氣作為動(dòng)力來(lái)源。程,2008,(10):22~23.2)水泵在變頻后軸功率降低,在設(shè)計(jì)中不能按照降變[9]黃黔陽(yáng),孫斌,龍強(qiáng),等.變頻器在水泵上的應(yīng)用[冂].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(jì)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(shí)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(bào)(自然科學(xué)版),199,(1)功率。(責(zé)任編輯張寶優(yōu))(上接第68頁(yè))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(duì)水煤漿的品質(zhì)要求,為以后制備水煤漿提供了趨勢(shì)[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(jì)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?jiān)诤?水煤漿干式制備法及其經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)會(huì)效益。[J].世界煤炭技術(shù),199,(10):27-29[8]朱書(shū)全.我國(guó)水煤漿制備技術(shù)開(kāi)發(fā)[A].西部大開(kāi)發(fā)科教參考文獻(xiàn):先行與可持續(xù)發(fā)展一中國(guó)科協(xié)2000年學(xué)術(shù)年會(huì)文集[C].2000]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(shū)全,水煤漿成套技術(shù)[A].200年中國(guó)鎂鹽生產(chǎn)節(jié)炭工業(yè)出版社,2003能降耗、利用新能源高峰研討會(huì)論文集[C].2005[2]張鵬銘,孫國(guó)飛.高壓射流式水煤漿的制備與應(yīng)用[.[10]劉曉.工業(yè)醇類煤瀝青水漿的制備及性能研究[D]青煤炭科學(xué)技術(shù),2012,40(6):125-128島:山東科技大學(xué),2008[3]吳坤秦.高濃度水煤漿(CWM)制備技術(shù)的探討[J.煤(責(zé)任編輯趙巧芝)71