水煤浆制浆工艺流程设计
水煤浆制浆工艺流程设计
摘要：介绍了山西省和顺县水煤浆集中供热改造项目工程水煤浆高浓度制浆的工艺流程，论述了原煤输送系统、制浆系统、储浆系统、辅助设施的布置及选型。
关键字：水煤浆；高浓度制浆
我国是一个多煤少油的国家，煤炭在一次能源的生产和消耗中占57%左右。预计在未来相当长的时间内，以煤为主的能源结构不会改变。近一个世纪以来，大量地直接燃用煤炭，加之燃烧技术的落后，对环境造成了极大破坏。发展洁净煤技术，大力推进煤炭的洁净燃烧已成为当务之急。
水煤浆是通过物理加工得到的一种煤基流体燃料，它是由约65%的煤、35%的水和1%的化学添加剂，经过一定的工艺流程加工而成，其灰分及含硫量低，燃烧时火焰中心温度较低，燃烧效率高，烟尘、SO2及NOx排放量都低于传统燃煤。水煤浆技术是从制浆、输送、燃烧、脱硫除尘整体设计统一考虑，技术、工艺衔接十分周密，环保排放标准可达到国家一类地区Ⅱ时段标准要求。水煤浆的供给和运输是采用罐车、管道输送，不会造成运输中的污染，水煤浆的应用前景非常广阔具有良好的市场前景。
本文以山西省和顺县水煤浆集中供热改造项目工程为例，介绍水煤浆制备的工艺流程及主要设备选型。
1、工程概况
为了满足山西省和顺县日益增长的供热需求，山西省和顺县水煤浆集中供热改造项目工程建设2×130t/h循环流化床水煤浆锅炉，配套建设2套40t/h的水煤浆生产线，年产约50万吨水煤浆。
2、工艺系统选择
目前国内外水煤浆厂采用的制浆工艺主要有：高浓度磨矿制浆工艺、中浓度磨矿制浆工艺及高、中浓度磨矿联合制浆工艺等。
高浓度制浆工艺的特点是：将煤、分散剂和水一起加入磨机进行磨制，磨机排除的物料就是高浓度水煤浆的初级产品，进行搅拌、滤浆，再加入稳定剂，进行稳定性处理、高剪切处理使浆体进一步熟化，就可获得成品水煤浆。
中浓度的磨矿制浆工艺是指采用了50%左右浓度磨浆的制浆工艺。由于中浓度磨矿产品粒度分布的堆积效率不高，所以一般都采用两段以上的中浓度磨矿工序，以调整磨矿产品的粒度分布，使其达到较高的堆积效率。同时对磨矿产品还要进行过滤。以脱除多余的水分。脱水后的滤饼再加入分散剂进行捏混、搅拌制浆、稳定性处理、滤浆、均质熟化，获得成品水煤浆。
高、中浓度磨矿制浆工艺是以上两种工艺的结合,原则上采用两段磨矿。中浓度磨矿产品过滤脱水后与高浓度磨矿产品进行捏混、捏混产品就是水煤浆的初级产品；将水煤浆的初级产品在进行搅拌制浆、滤浆、稳定性处理、高剪切处理及均质熟化，获得成品水煤浆。
高浓度磨矿制浆的单位生产能力一般较中浓度磨矿低。磨矿功能相对较高；同时，对磨矿产品粒度分布的调整有一定的局限性，而且需要很好的掌握磨机运行参数。但高浓度磨矿制浆工艺较为简单，有利于减少建厂投资和便于生产操作管理；在高浓度下磨界表面可粘附较多的煤浆，有利于在研磨中产生一定数量的细颗粒里改善粒度分布；同时在磨矿过程中有利于分散剂及时与煤粒新生表面接触，从而提高制浆效果。它在合理的工况下运行时，磨矿产品的粒度分布可以获得70%以上的堆积率，确定本项目采用较为简单、高效的单磨机高浓度磨浆制浆工艺。工艺系统包括原煤输送系统、制浆系统、储浆系统、辅助设施等。
3、制浆生产线及设备布置
3.1原煤输送系统
原煤输送系统的范围包括从煤库储煤到将煤输送到制浆车间缓冲仓的整个工艺系统。自卸汽车将煤卸至封闭煤棚内，由装载机运至受煤口，经带式输送机转运至破碎车间，筛分破碎后准运至制浆车间缓冲仓储存。贮煤设施全部采用1座占地约4000m2的封闭煤棚，贮煤量为14000t, 可满足2套生产线约10天的用煤量。煤库设1台起重量5t的桥式抓斗起重机，用于堆煤上煤，另配备1台装载机辅助作业。原煤输送系统出力120t/h,双线布置，一用一备。筛碎设备采用筛分一体式齿辊破碎机，出料粒度≤6mm。原煤输送系统配有电子皮带称及除铁设施。
3.2制浆系统
原煤经破碎后，由带式输送机送至制浆车间缓冲仓储存。每套水煤浆生产线设置1座150m3的缓冲仓，缓冲仓有效储煤量约120t，可满足1台40t/h的球磨机约4.6h的耗煤量。缓冲仓下设置1台额定出力30t/h的螺旋称重给煤机机，定量的将原煤给入球磨机入料口，同时将适量的水、分散剂由泵送入球磨机进行湿磨。每套水煤浆生产线设置1台出力为35~40t/h的水煤浆专用球磨机，煤、水、分散剂在球磨机内同研磨介质一起随着筒体的转动，不停的进行碰撞和研磨，研磨到一定细度物料从球磨机排出，经水煤浆专用振动筛筛除去杂物进入磨机出口缓冲箱。缓冲搅拌箱容积15m3，可满足磨机20min的排料量，缓冲搅拌箱配备2台出力45m3/h，扬程
0.8MPa的螺杆泵，一用一备。
缓冲搅拌箱内的半成品水煤浆由螺杆泵送入滤浆器进一步过滤，2套生产线共用1条输浆管道，设置4台水煤浆专用滤浆器，2用2备。滤浆器过滤出的杂物送入球磨机重新磨制，过滤后的粒度合格的煤浆送入搅拌罐，2个搅拌罐并列布置，每个搅拌罐有效容积90m 3，可满足2台磨机2h的排浆量，搅拌罐内加入一定比例稳定剂，煤浆经过搅拌稳定出力后再由螺杆泵送入均质罐搅拌熟化，每台搅拌罐设置1台螺杆泵，出力80m3/h，扬程0.6MPa。2套生产线设置1台容积180m3/h的均质罐，经过搅拌熟化的水煤浆具有很好
的流态性，经过检验合格后由均质罐螺杆泵进入成品储浆罐储存。均质罐螺杆泵共设置2台，出力80m3/h，扬程0.6MPa，1用1备。
制浆车间采用2条生产线平行布置方式。整个制浆车间长60m、宽30m。制浆车间内设置1台起重量16t、跨度28.5m的电动双梁桥式起重机，用于制浆车间内球磨机、滤浆器、螺杆泵及浆罐等设备的安装、检修。
3.3 储浆系统
储浆系统设2座直径为16米，容积3000m3的储浆罐，可储存2套生产线7天的产浆量。设置1座长16m，宽7.5m的卸浆泵房，卸浆泵房内设置6台25m3/h，扬程1.2MPa的螺杆泵的用于向水煤浆锅炉供浆，设置2台60m3/h、0.6MPa的螺杆泵用于通过水煤浆专用罐车外销。
3.4辅助及附属设施
厂区道路上设置有桥式汽车采样机，对进厂原料煤进行采样；原煤输送系统带式输送机上设置皮带采样装置，对送入磨机的原煤进行采样；磨机出口缓冲箱、均值罐、成品罐上均设置有采样口。所有采样均送至设在化水车间的化验室化验，以保证生产出合格的水煤浆。
药剂车间布置在制浆车间一侧。药剂车间一侧用储存药剂，另外一侧用于药剂稀释作业。药剂车间设置有电动葫芦，将袋装药剂吊至配药罐上方，人工解包配药。药剂稀释作业区设置2套药剂添加系统，每套药剂添加系统设置水罐、分散剂配药罐、分散剂搅拌罐、稳定剂配药罐、稳定剂搅拌罐各1台，每台罐容积均为15m3。
配药罐下设置离心泵将稀释后的药剂送入搅拌罐，搅拌罐下设置螺杆泵将搅拌均匀的药剂送入制浆系统。
厂区设置有1座煤水沉淀池，容积180m3，原料煤输送系统正常运行时的冲洗水、制浆系统生产的不合格废浆、系统停运的冲洗水均排入沉淀池，澄清水回收复用，沉淀的煤泥定期清理送入煤棚储存，确保无废水废浆外排。
4、结语
目前此工程已建成投运，2套生产线年产约50万吨水煤浆。一部分水煤浆供2×130t/h循环流化床水煤浆锅炉使用，也实现了超低排放，有效提升和顺县集中供热效率，彻底解决原传统燃煤供热所带来的环境污染问题，一部分水煤浆外销，也解决了和顺县快煤炭产销问题，实现煤炭产业转型升级，为地方经济快速发展做出突出贡献。