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2,吳國光,楊澤坤(1.中國礦業(yè)大學化工學院,2.中國礦業(yè)大學人事處,江蘇徐州22116;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)模應用時,應釆取管道運輸;水煤漿燃燒效率高,可有效減少SO2的排放,可以擴大中高硫煤的制漿;在我國應探討進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:TQ536.9文獻標識碼:A文章編號:10058397(2008)020045403目前全球總能耗的74%來自化石能源,導致是非常重要的。了世界各地嚴重的環(huán)境污染和氣候惡化。20世紀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)得到了大量推廣應用。在中國,資源實際情況來看,低階動力煤的儲量、價格和經(jīng)過幾個五年計劃的發(fā)展,已經(jīng)進入了工業(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)鍋爐上進一步潔凈加工需要靠工藝來實現(xiàn)。的應用都有很成功的實例,另外將其作為氣化原另外,出于環(huán)保和價格等多方面的考慮,利料的化工生產(chǎn)企業(yè)也都獲得了很大的經(jīng)濟利益。用選煤廠的煤泥制成煤泥漿,已經(jīng)得到廣泛應可以說,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)進人工業(yè)示范推廣應用階段。然而,在其項技術(shù)依靠的是高濃度水煤漿技術(shù)的長足發(fā)展,成為綠色能源的道路上,仍有很長的一段路要具備的特點是:①相對于高濃度水煤漿來說,其走。水煤漿技術(shù)是一個涉及多學科的技術(shù)體系,制備工藝簡單;②提高了煤炭綜合利用效率;③本文僅從水煤漿的制備、儲運和燃燒三個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)上如何進一步提高水煤漿生產(chǎn)進一步的加工利用,以達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)綠色評價的。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造成能源浪費。文獻[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%的化學添加劑,經(jīng)過一定加工工藝選煤廠(120萬U/a)所產(chǎn)生的煤泥,分成高灰煤制成的。因此,從原料上進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)計的煤泥全部進入熱電站,可獲得更大的經(jīng)濟效益;另外,收稿日期:20080220由于煤獎一船是就訴利用.因此,其鍋爐的改作者簡介:馬少蓮(1981-),女,山東庵清人,中玉礦業(yè)造與中國煤化工目關(guān),要求對舊大學化工學院2005級化學工藝專業(yè)在讀碩士研究生,中國礦業(yè)鍋爐CNMHG大學人事處師資辦公室助理工程師,電話:0516-83590203。由此看來,雖然煤泥漿制備和應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,實現(xiàn)直接的結(jié)構(gòu),防止產(chǎn)生不可恢復的硬沉淀。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,因此對其綠色來源的研究也相對較少。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?shù)胤秋嬒輨⒈砻娓男詣┑?。這里就添加劑的來源闡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[5]通過實驗比較得化膜包圍,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,應用高礦化度的工業(yè)廢漿的流動性。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)濟效益。但是,對于一些劑,如萘磺酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽和磺化腐植酸鹽獨立的規(guī)模較小的企業(yè)來說,相對于取之方便的等。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際的經(jīng)濟價值,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[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驗,證明應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單,制漿效果好。漿性。這種來源于焦油餾分的添加劑制備,在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)應用提供了一個新的建制漿廠,是我國的一項寶貴經(jīng)驗,也是倡導環(huán)途徑。保、高效的重要綠色工藝。相對其他分散劑來說,人們對來自造紙廢液我國的低階動力煤具有低灰、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,對農(nóng)田會造成不可挽制備工藝的綠色進程與選煤技術(shù)的發(fā)展有著直接回的嚴重污染。另外通過對堿法造紙廢液(黑液)關(guān)系的分析,發(fā)現(xiàn)其中的有機和無機固體懸浮物分別通過當今先進的模塊化廠區(qū)設(shè)計和一體化引占約30%和0%,而其中由植物纖維原料溶解進技術(shù)及設(shè)備的建廠理念,使得與選煤廠設(shè)計相出的堿木質(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)過進一步的關(guān)技術(shù)的綜合生產(chǎn)流程都可以一并實現(xiàn)。純化和改性。而文獻[4]對造紙廢液和腐殖酸按一定比例復合后制漿的實驗得出,其定粘濃度2水煤漿的儲運技術(shù)要比單獨使用兩種添加劑效果好。水煤漿儲運技術(shù)的發(fā)展,對于水煤漿的推根據(jù)物質(zhì)守恒,對于各種磺酸鹽分散劑,我利用有著重要意義。因為水煤漿的結(jié)構(gòu)性和流變們很容易聯(lián)想到選煤過程中的脫硫,也許在將來性對于儲運非常重要,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性質(zhì)發(fā)生變化,造成軟沉獨置換在選煤產(chǎn)品中,創(chuàng)造不同的化學環(huán)境,直淀中國煤化工接進行分散劑的合成,以減少脫硫和加人磺酸鹽水路運輸有著的能源及資源的浪費。CNMH輸?shù)窍嚓P(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應配套安置,這必然會提高運輸費用5當前進一步提高水煤漿潔凈利用存在的問題而管道運輸則可減少上述費用,并因全程封閉無污染,占地少,所需勞動力少,適應地域從現(xiàn)有水煤漿的利用情況不難發(fā)現(xiàn),擴大水和少能耗成為運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)濟發(fā)展的差異,使得對待水煤漿大型水煤漿利用企業(yè),如廣東南海發(fā)電一廠、兗的認識存在很大不同。當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)濟發(fā)達地區(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距離管道運輸并未實現(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距離(2)水煤漿應用的整體技術(shù)水平與其他國家運輸水煤漿技術(shù)并不成熟。文獻[6]通過數(shù)值還有一定差距。以水煤漿在電站鍋爐的應用來模擬技術(shù)對水煤漿的管道輸運進行研究,得到較說,日本在電站應用水煤漿方面始終處于世界領(lǐng)合理模型,以求對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,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)不但對環(huán)境造成了一定污染,也影響了煤炭的高在浙江大學岑可法院士等人員以及其他科研效潔凈利用機構(gòu)長期努力下,我國在水煤漿的燃燒方面取得(3)大范圍水煤漿運輸短期內(nèi)難以實現(xiàn)。這了很大進展,目前,正在向著進一步的綠色環(huán)保不足,極大地限制了華南等經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)對水煤方向努力漿的應用,也直接造成了這些地區(qū)對其他能源產(chǎn)工業(yè)實驗結(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口石油的壓力。限于此。對于水煤漿燃燒時的噴嘴和霧化技術(shù)、6實施綠色水煤漿的意義燃燒器改進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)濟和社會布的研究、水分蒸發(fā)后煤粒的物理特性和化學反效益越來越得到人們的重視。水煤漿的應用對有應特性、水煤漿引燃點的研究、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)的進步,更減少其它化工環(huán)節(jié)的廢水廢料,改造老鍋爐節(jié)省是對我國水煤漿的工業(yè)應用提供了可靠保證。成本等方面都有著非常積極的現(xiàn)實意義。因此大尤其是對固硫技術(shù)的研究,對于我國大區(qū)域力發(fā)展水煤漿行業(yè)符合綠色能源的要求,是一項使用水煤漿有著更加深遠的影響,也是我國實現(xiàn)利國利民的好舉措。SO2減排的一個重要技術(shù)支持。而該技術(shù)與選煤參考文獻技術(shù)相結(jié)合,又使得中高硫煤制備脫硫型水煤漿[1]郝臨山,彭建喜.水煤漿制備與應用技術(shù)[M].北京:成為可能,從而進一步擴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[刀].煤,2007,16(8):24-254水煤漿的其他應用[3]郭照冰,吳國光,等.焦油餾分添加劑對龐莊媒成漿性能的影響[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,進一步擴大了水煤漿的需求,也使得水煤劑的研究[].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]中國煤化工的影響與制漿用水的002(4):28-30效果,不僅和氣化設(shè)備有關(guān),也和水煤漿的各項[6CNMH飛數(shù)值模擬研究進展技術(shù)指標存在著直接聯(lián)系。[打]南京師范大學學報(工程技術(shù)版),20,7(2):18-28.