水煤浆煤气化化讲义

二.制浆技术
三.制浆设备 四.制浆流程
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Hale Waihona Puke 6一.水煤浆的物理化学性质 作为燃料用水煤浆要求含煤浓度（干煤质量分数）高，一般为65％～70％，化学添 加剂约1％，造气用水煤浆浓度低一些，一般为62％～65％。为有利于燃烧与造气反应， 造气用水煤浆的煤炭细度略粗，粒度上限允许达到14目（1410µm）,小于74µm（200目） 含量为32％～60％。要求水煤浆具有“剪切变稀”的流变特性。也就是说，当处于流 动状态时，表现出具有较低的黏度，便于使用；停止流动处于静置状态时，又可表现 出高黏度，便于存放。 二.煤炭成浆性的影响因素
陷。 Texaco气化炉的运行经验和已商业化的台数最多，用于IGCC发电，气化炉的可用率也可达到80％以上，但
它的喷嘴和耐火衬里的寿命较短，冷煤气效率和组成IGCC的效率目前还较低。(国产自主知识产权)
大化肥领域应用
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3.多原料浆气化 拿内蒙天润举例：化肥采用多元料浆气化技术，是西北化工研究院自主开发的一种气流 床加压气化专利技术。本工艺技术主要有料浆制备、气化及灰水处理三部分组成。
煤的成浆性是指将煤制成水煤浆的难易程度。煤炭的成浆性与煤炭本身的理化性质
有密切关系，最显著的煤质因素是煤炭分析基水分Mad、哈氏可磨性指数HGI和氧（O）。 除此之外，水煤浆的粒度分布（级配）、添加剂、助熔剂、水质、制备条件、温度等
对成浆性都有影响。
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1.内在水份 煤的内在水分越低，制成的水煤 浆粘度越小，流动性就越好，易于 制成浓度较高的水煤浆。反之，不
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6.煤岩显微组分
煤中极性官能团主要分布在镜质组分中，因此，镜质组分高的煤成浆性差。丝质组 分含碳高，哈氏可磨性指数减小不易成浆。 7.煤化程度 煤阶越低，孔隙率和比表面积越大，内在水分越高、哈氏可磨性指数HGI值越小、煤 中可溶性高价金属离子越多，煤的成浆性越差。随着煤化程度的增加，煤的成浆性逐 渐提高。但达到一定的煤化程度后,内表面积又逐渐增多、内在水分提高、哈氏可磨性 指数HGI降低，煤的成浆性变差。 8.煤粒配比 水煤浆是煤粒分散于水中形成的悬浮体系，是不均匀的动力不稳定系统。如果在制 浆中，粗粒比例较多沉降速度就会加快、煤水极易分层、致使煤浆的稳定性变差；细 粒比例增高，沉降速度降低，稳定性进一步提高。但另一方面，煤粉粘度减少，煤浆 的表观粘度值就会增大，流动性会变差。
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二.磨煤机 煤磨机的功用是为得到指定煤浆浓度和粒度的水煤浆成品。本工艺采用湿式溢流型 棒磨机和无返料的开式流程。棒磨机由异步电机、减速机、气动离合器、小齿轮、大 齿轮和回转部组成。 异步电机通过联轴器、减速机、气动离合器、小齿轮、大齿轮带动回转部以一定速 度旋转，回转部筒体内煤和钢棒在离心力和磨擦力的作用下，被提升到一定高度，呈 泻落状态运动，从进料口进入磨机内的物料在钢棒的冲击和研磨作用下而粉碎，煤粉 从出料口溢出，经过筛分，粒度合格的产品由筛下排出，完成粉磨作业。 筒体是棒磨机回转部中重要部件，在棒磨机中属于大型结构件。大齿轮是传动部中 大型部件,一般采用两半齿轮连接形式。大小齿轮组成的开式齿轮传动，适应了磨机低 速、重载、连续工作的特点。磨机是低速、重载的机械设备，传动装置根据这个特点 配置气动离合器，可以实现电机、主机分段起动，磨机主电机零负荷启动。 磨煤机结构简图、水煤浆磨机外形见下图。
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3.含氧极性官能团 煤表面的极性官能团越多， 煤的亲水性越强、增大煤的 内在水分含量。极性官能团 还导致表面活性剂分子在煤 表面的反吸附。煤表面极性 官能团含量多，会降低添加 剂的药效而增大用量。煤中
含氧极性官能团越多，煤浆
中自由流动水则越少，煤浆 的粘度越大(见右图中曲线 1)。
东南大学费因曼科技
煤气化方法全世界已有200余种。学术界将固定床Lurgi炉、流化床的Winkler炉及气流床 的K-T炉称为第一代煤气化技术，现在这些技术都已不再发展。为了减少环境污染提高煤炭 的利用率，增加装置的生产能力，降低氧耗和煤耗，拓宽原料煤种的使用范围，充分利用煤 炭资源，国外大公司开始竞相开发第二代先进的煤气化工艺技术。
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搅拌器有下列几种：
1.旋桨式搅拌器
2.涡轮式搅拌器 3.桨式搅拌器 4.锚式搅拌器 制浆工段有两台搅 拌器：添加剂制备 槽搅拌器、磨机出 口槽搅拌器均为浆 式。磨机出口槽搅 拌器为两层，每层 三片桨叶。添加剂 制备槽搅拌器三片 桨叶。
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气化单元共有设备约92台，其中动设备65台
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水煤浆是煤和水及少量化学添加剂调制而成的浆体。按用途，水 煤浆有高浓度水煤燃料与供德士古炉造气用水煤浆原料两种。如何才 能配制成高浓度、低粘度、稳定性好的水煤浆；掌握煤炭的成浆特性、 应用好制浆技术，选择匹配的设备、合理的流程至关重要。 一.制浆原理
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5.哈氏可磨性指数（HGI） 煤的可磨性直接反映磨 煤的难易程度，中国目前
较普遍采用的是哈特葛罗
夫法简称哈氏法 HGI。可 磨性指数越高，表示煤越 易破碎。可磨性好的煤可 以得到更多的微细颗粒， 因而提高了堆积效率，易 制得高浓度的水煤浆。由 图中曲线“1” 可知，当 可磨性指数低于60时，煤 浆浓度急剧下降。
气化装置的作用：
气化装置的设置： 气化装置主要包括煤浆制备工序，气化工序，灰水处理工序。
料浆制备工序按两套系列设置,正常运行两套。
气化工序按三套系列设置。正常运行两套。 灰水处理主要包括高压闪蒸单元、低压闪蒸单元、真空闪蒸单元和黑水沉降澄清单元、
细渣过滤单元，其中闪蒸单元为三套；灰水沉降、过滤、灰水除氧为一套。
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一.搅拌器 高浓度水煤浆具有 较高的粘度，为了方 便煤浆泵的吸入，除 了维持一定的吸入静 压外，还在煤浆槽设 置搅拌器，通过搅拌 作用，破坏煤浆的结 构黏度。如左图所示 搅拌器结构简图。搅 拌器由桨叶、搅拌轴、 机座、电机及传动装 置等构成。桨叶表面 包以氧丁橡胶，以作 耐磨防腐用。
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9.添加剂
添加剂主要作用改善煤表面亲水性，降低煤水表面张力，使煤粒充分润湿均匀分散 在少量水中；提高煤浆的流动性、降低煤浆粘度。添加剂通常包括分散剂、稳定剂以 及一些辅助化学药剂。分散剂作用是降低粘度。稳定剂的作用是确保煤浆的稳定性， 保证水煤浆在储存运输过程中性态稳定均匀的特性。 10.助溶剂 助熔剂有石灰石、氢氧化钙和铁渣三种，加入石灰石或轻质碳酸钙后，对水煤浆的 质量影响不大，加入氢氧化钙或铁渣会使水煤浆的表观粘度明显增加，降低煤浆的成 浆性能。用石灰石作助熔剂不但对水煤浆的质量没有影响，还能够增加流动性，且经 济、易得。
间的空隙，达到较高的“堆积效率”。该项技术有时简称为“级配”。
3.制浆工艺与设备。 在给定原料煤的粒度特性与可磨性条件下，如何使水煤浆最终产品的粒度分布能达到较高 的“堆积效率”就需要合理选择磨矿设备与制浆工艺流程。
4.选配性能匹配的添加剂。
为提高水煤浆质量（高浓度、低粘度，具有良好的流动性与稳定性）所使用的化学药剂， 简称“添加剂”。添加剂的品种很多，配方不是一成不变的，必须通过试验研究才能确定。
第二代煤气化技术从进料方式来看，有干法、湿法两大流派。Texaco公司放弃了干法加
料这一传统做法，成功地开发出水煤浆湿法气化工艺，因而独树一帜，最先实现了加压非 固定床连续气化的工业化，在80年代开始推广。目前，气流床气化炉中，采用湿法气化的 Texaco和采用干法气化的Shell气化炉的单炉出力都达到了2000t/d～2500t/d等级，并都建 立了250MW～300MW等级的IGCC示范厂。 1.干法气化技术 干法气化技术主要包括荷兰壳牌Shell气化技术和德国科林GSP气化技术（现西门子收购）。 干法气化工艺是以干煤粉进料，纯氧作气化剂，液态排渣操作。Shell气化技术是一种多喷 嘴下置对喷的干法气化工艺，该技术具有技术指标好、消耗低的优点，但同湿法气化技术相 比存在设备投资费用高（比湿法气化高30～50%）、设备加工无法实现国产化、建设周期长，
易制成高浓度的水煤浆。煤内水分
与煤浆浓度关系见左图曲线“2” 2.孔隙率及比表面积 煤的孔隙率发达，则煤的比表面 积大。高比表面积会导致添加剂消 耗增大。发达的孔隙会储存大量的 气体。成浆后水要慢慢渗入其中， 出现煤浆“鼓包”、“发干”等现 象，加剧煤浆的“老化”。给水煤 浆的制备、存储、运输等带来困难。
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具有高浓度，流动性好，较强稳定性，良好的剪切稀化效应、没有硬沉淀的高质量的水煤 浆。是依靠以下技术制成的。 1.正确选用原料煤。 制浆用煤炭的质量除了应满足下游用户的要求外，还应考虑煤的成浆性，水煤浆气化适用 烟煤无烟煤。内水小于8℅，灰分13℅灰熔点低于1300 ℃ 。可磨性好，灰渣年限长煤层厚。 2.级配技术。 水煤浆要求具有良好的粒度分布，使其中不同大小的煤粒能够相互充填，尽可能减少煤粒
除去料浆中的大颗粒后，依靠重力流入磨机出口槽（V1207A），磨煤机出口槽搅拌器
（A1202A/B）使料浆均化并保持悬浮状态。料浆再通过低压料浆泵（P1205A/B）加压 后送至气化系统的料浆贮槽（V1301）供气化用。制浆系统流程见下图。
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内蒙古天润化肥股份有限公司
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三.低压煤浆泵
低压煤浆泵(P1205) 采用三缸
单作用往复式液压隔膜泵。往复式
液压隔膜泵机组由变频电机、减速 机、往复式液压隔膜泵、进口缓冲 器、出口缓冲器、联轴器、润滑系 统和监测控制系统组成，通过变频 器调节活塞的往复次数来改变泵输 出流量。泵与减速机和电机与减速 机通过联轴器联接，减速机和电机 组装在公共底座上，润滑系统组装 在另一底座上，液力端有独立的底 座；泵头部件设有冲洗接口。