水煤浆气化工艺影响制浆因素的分析
水煤浆性能的影响因素及技术进展
㊀第２５卷第６期洁净煤技术Ｖｏｌ ２５㊀Ｎｏ ６㊀㊀２０１９年１１月ＣｌｅａｎＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏｖ.㊀２０１９㊀水煤浆性能的影响因素及技术进展张孝雨１ꎬ２ꎬ何国锋２ꎬ李㊀磊１ꎬ２ꎬ陈㊀浩２(１.煤炭科学研究总院ꎬ北京㊀１０００１３ꎻ２.中煤科工清洁能源股份有限公司ꎬ北京㊀１０００１３)摘㊀要:水煤浆技术是我国洁净煤技术发展中的重要分支ꎬ对提高我国煤炭资源的利用效率㊁减少煤炭利用过程中产生的污染㊁实现煤炭的高价值利用具有重要意义ꎬ是我国能源长效稳定发展的必然选择ꎬ符合国家政策导向和环保要求ꎮ随着水煤浆尤其是气化浆用量的扩大和节能环保要求的提高ꎬ化工厂对水煤浆质量的要求越来越高ꎮ但目前国内气化水煤浆普遍存在浓度偏低㊁流变性差㊁气化效果不理想等问题ꎬ降低了水煤浆气化炉效率ꎬ不利于企业降本增效和稳定生产ꎮ笔者基于水煤浆性能的评定指标ꎬ介绍了水煤浆性能指标的测定方法ꎬ并简要说明了水煤浆的浓度㊁黏度㊁稳定性㊁流态及流变性对实际生产的意义ꎻ重点介绍了煤质㊁添加剂㊁级配方式以及颗粒形态等因素对水煤浆性能的影响ꎬ为改善水煤浆性能指明了方向ꎬ强调了粒度级配对水煤浆浓度㊁流态及流动度改善的重要意义ꎻ总结了近年来水煤浆制浆领域的研究进展ꎬ包括对成浆用煤的复配㊁新型水煤浆添加剂的研发以及 以破代磨 新型制浆工艺的介绍ꎬ并对水煤浆技术的发展趋势进行了展望ꎬ包括新制浆工艺的开发和核心设备的研制㊁高效经济低阶煤水煤浆添加剂的研制㊁化工污泥和气化细渣等废弃物的处理以及水煤浆颗粒间作用规律和颗粒形态研究等ꎮ关键词:水煤浆ꎻ性能ꎻ影响因素ꎻ技术进展ꎻ颗粒形态中图分类号:ＴＱ５４６㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００６－６７７２(２０１９)０６－００９６－０９移动阅读收稿日期:２０１９－１０－１１ꎻ责任编辑:张晓宁㊀㊀ＤＯＩ:１０.１３２２６/ｊ.ｉｓｓｎ.１００６－６７７２.１９１０１１０２基金项目:中国煤炭科工集团有限公司科技创新创业资金专项青年基金资助项目(２０１８－ＴＤ－ＱＮ０３０)作者简介:张孝雨(１９９４ )ꎬ男ꎬ安徽宿州人ꎬ硕士研究生ꎬ研究方向为高浓度水煤浆制备ꎮＥ－ｍａｉｌ:１４５５０９７０７６＠ｑｑ.ｃｏｍ引用格式:张孝雨ꎬ何国锋ꎬ李磊ꎬ等.水煤浆性能的影响因素及技术进展[Ｊ].洁净煤技术ꎬ２０１９ꎬ２５(６):９６－１０４.ＺＨＡＮＧＸｉａｏｙｕꎬＨＥＧｕｏｆｅｎｇꎬＬＩＬｅｉꎬｅｔａｌ.ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓａｎｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆＣＷＳｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ[Ｊ].ＣｌｅａｎＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１９ꎬ２５(６):９６－１０４.ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓａｎｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆＣＷＳｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＺＨＡＮＧＸｉａｏｙｕ１ꎬ２ꎬＨＥＧｕｏｆｅｎｇ２ꎬＬＩＬｅｉ１ꎬ２ꎬＣＨＥＮＨａｏ２(１.ＣｈｉｎａＣｏａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＢｅｉｊｉｎｇ㊀１０００１３ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＣｈｉｎａＣｏａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｒｏｕｐＣｌｅａｎＥｎｅｒｇｙＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄＤｅｐａｒｔｍｅｎｔꎬＢｅｉｊｉｎｇ㊀１０００１３ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＣｏａｌｗａｔｅｒｓｌｕｒｒｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｂｒａｎｃｈｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｌｅａｎｃｏａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＣｈｉｎａ.Ｉｔｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉ￣ｃａｎｃｅｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｃｏａｌｒｅｓｏｕｒｃｅｓｉｎＣｈｉｎａꎬｒｅｄｕｃｅｔｈｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｅｄｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｏａｌｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎꎬａｎｄｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｈｉｇｈｖａｌｕｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｃｏａｌ.Ｉｔｉｓｔｈｅｉｎｅｖｉｔａｂｌｅｃｈｏｉｃｅｆｏｒｔｈｅｌｏｎｇ－ｔｅｒｍａｎｄｓｔａｂｌｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＣｈｉｎａ'ｓｅｎｅｒｇｙꎬｗｈｉｃｈｃｏｎ￣ｆｏｒｍｓｔｏｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌｐｏｌｉｃｙｇｕｉｄａｎｃｅａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ.Ｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐａｎｓｉｏｎｏｆｃｏａｌｗａｔｅｒｓｌｕｒｒｙꎬｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｇａｓｉｆｉ￣ｃａｔｉｏｎｓｌｕｒｒｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓꎬｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｃｏａｌｗａｔｅｒｓｌｕｒｒｙｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｒｅｈｉｇｈｅｒａｎｄｈｉｇｈｅｒｉｎｃｈｅｍｉｃａｌｐｌａｎｔｓ.ＨｏｗｅｖｅｒꎬｔｈｅｒｅａｒｅｍａｎｙｃｏｍｍｏｎｐｒｏｂｌｅｍｓｓｕｃｈａｓｌｏｗｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎꎬｐｏｏｒｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙａｎｄｕｎｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｉｎｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎＣＷＳｉｎＣｈｉｎａꎬｗｈｉｃｈｒｅｄｕｃｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆＣＷＳｇａｓｉｆｉｅｒａｎｄａｒｅｎｏｔｃｏｎｄｕｃｉｖｅｔｏｒｅｄｕｃｉｎｇｃｏｓｔꎬｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ.ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｏｆＣＷＳｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅꎬｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒꎬｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｏｆＣＷＳｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｄｅｘｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄꎬａｎｄｔｈｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｏｆＣＷＳｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎꎬｖｉｓｃｏｓｉｔｙꎬｓｔａｂｉｌｉｔｙꎬｆｌｏｗｐａｔｔｅｒｎａｎｄｒｈｅｏｌｏｇｙｔｏａｃｔｕａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｗｅｒｅｅｘｐｌａｉｎｅｄ.ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｃｏａｌｑｕａｌｉｔｙꎬａｄｄｉｔｉｖｅｓꎬｇｒａｄａｔｉｏｎａｎｄｐａｒｔｉｃｌｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＣＷＳｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒꎬｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＣＷＳｗａｓｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔꎬａｎｄｔｈｅｓｉｇｎｉｆｉ￣ｃａｎｃｅｏｆｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎꎬｆｌｏｗｐａｔｔｅｒｎａｎｄｆｌｕｉｄｉｔｙｏｆＣＷＳｗｉｔｈｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｇｒａｄａｔｉｏｎｗａｓｅｍｐｈａｓｉｚｅｄ.Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｃｏａｌｗａｔｅｒｓｌｕｒｒｙｐｕｌｐｉｎｇｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓｗａｓｌｉｓｔｅｄꎬｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｃｏｍｐｏｕｎｄｏｆｃｏａｌｕｓｅｄｆｏｒｐｕｌｐｉｎｇꎬｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐ￣ｍｅｎｔｏｆｎｅｗｃｏａｌｗａｔｅｒｓｌｕｒｒｙａｄｄｉｔｉｖｅｓꎬａｎｄｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｎｅｗｐｕｌｐｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆ"ｂｒｅａｋｉｎｇｆｏｒｇｒｉｎｄｉｎｇ".ＴｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｏｆＣＷＳｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗａｓｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄꎬｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｎｅｗｐｕｌｐｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｃｏｒｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔꎬｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｈｉｇｈ－ｅｆｆｉ￣ｃｉｅｎｃｙａｎｄｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｌｏｗ－ｏｒｄｅｒＣＷＳａｄｄｉｔｉｖｅｓꎬｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｓｌｕｄｇｅａｎｄｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｌａｇａｎｄｏｔｈｅｒｗａｓｔｅｓꎬａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｒｅ￣６９张孝雨等:水煤浆性能的影响因素及技术进展２０１９年第６期ｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｌａｗｏｆｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＣＷＳｐａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄｐａｒｔｉｃｌｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｃｏａｌｗａｔｅｒｓｌｕｒｒｙꎻｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅꎻｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒꎻｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｒｏｇｒｅｓｓꎻｐａｒｔｉｃｌｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ０㊀引㊀㊀言水煤浆技术是我国洁净煤技术发展中的重要分支ꎬ对提高我国煤炭资源的利用效率㊁减少煤炭利用过程中产生的污染㊁实现煤炭的高价值利用具有重要意义ꎬ是我国能源长效稳定发展的必然选择ꎬ符合国家政策导向和环保要求ꎮ水煤浆作为一种能源替代燃料ꎬ已广泛应用于我国长三角㊁珠三角等经济发达地区ꎬ且取得了良好的经济效益和环境效益ꎮ据不完全统计ꎬ截至２０１６年底ꎬ全国燃料水煤浆使用量已达３０００万ｔ/ａꎬ范围涵盖了电力㊁石油㊁化工㊁建材等行业ꎮ水煤浆作为煤气化原料ꎬ具有生产效率高㊁持续运行时间长㊁设备国有化程度高㊁投资运行费用低等优点ꎬ在合成甲醇㊁合成氨㊁煤制烯烃等领域得到了广泛应用ꎮ截至２０１６年底ꎬ我国水煤浆气化炉达３００余台套ꎬ气化水煤浆使用量已超过１.２亿ｔ/ａꎬ并随着我国煤制油㊁煤制烯烃等大型煤化工产业的迅猛发展ꎬ我国气化煤浆用量仍将保持高速增长态势[１]ꎮ目前国内气化水煤浆普遍存在浓度偏低㊁流变性差㊁气化效果不理想等不足ꎬ降低了水煤浆气化炉效率ꎬ不利于企业降本增效和稳定生产ꎮ水煤浆性能的改善ꎬ尤其是煤浆浓度和流动性的提升ꎬ不仅可提高煤浆的雾化性能和气化效率ꎬ还可有效降低气化的比煤耗和比氧耗ꎬ同时可减少因煤浆质量问题导致的设备㊁系统停车ꎬ对煤气化产业的发展具有重要意义[２]ꎮ１㊀水煤浆性能评定指标水煤浆是煤与水的非均相固液悬浮液ꎬ属于典型的非牛顿流体ꎬ既保持了煤炭原有的物理性质ꎬ如发热量㊁灰熔融温度㊁水分㊁灰分㊁挥发分㊁硫分等ꎬ又具有像流体一样的性能特征ꎬ如浓度㊁黏度㊁粒度及磨蚀性㊁稳定性等ꎮ工业上常用的水煤浆性能特征指标主要有水煤浆的浓度㊁表观黏度和流变性㊁稳定性㊁流态和流动度[３]ꎮ１ １㊀水煤浆浓度水煤浆浓度即水煤浆中固体煤含量ꎬ通常用质量分数表示[４]ꎮ在一定范围内ꎬ浓度越大ꎬ水煤浆热值越大ꎬ对燃烧和气化越有利ꎮ但是浓度升高使浆体黏度升高ꎬ通常浓度每升高１％ꎬ黏度提高数百ｍＰａ ｓꎬ黏度过大ꎬ不利于水煤浆雾化㊁充分燃烧㊁泵送和运输[５]ꎮ浓度是水煤浆性能的主要考察指标ꎬ也是实际生产中水煤浆的主要控制指标ꎮ崔意华等[６]通过对比不同煤浆浓度和气化温度下的气化效率ꎬ研究了煤浆浓度对气化效率的影响ꎬ研究表明ꎬ在相同的气化温度下ꎬ水煤浆气化效率随煤浆浓度的升高而升高ꎬ当煤浆浓度高于７０％时ꎬ气化效率的提升趋缓ꎻ气化温度为１３５０ħ时的气化效率比同浓度下１５００ħ的气化效率高ꎮ水煤浆在气化炉中先发生水的汽化ꎬ产生的水蒸气中很小部分参与反应ꎬ大部分都随产生的粗煤气一起进入下一工段ꎮ水分蒸发所需的气化潜热和显热完全由煤部分或完全燃烧提供ꎬ同时产生了对合成无效的ＣＯ２ꎬ增大了比煤耗和比氧耗[７－８]ꎮ工业实践证明ꎬ水煤浆浓度的提高可显著提高气化效率ꎬ减少因煤浆自身水分蒸发引起的能源消耗ꎬ扩大原料煤的选择范围ꎬ降低气化比煤耗㊁比氧耗ꎬ可为企业带可观的经济效益ꎮ因此在满足气化正常运行的条件下ꎬ浓度越高ꎬ气化能耗越低ꎬ有效气比例越高[９－１２]ꎮ１ ２㊀水煤浆的表观黏度和流变性水煤浆属于固液两相流体ꎬ是一种包括宾汉塑性体㊁胀塑性体等多重性的非牛顿流体ꎬ具有 剪切变稀 性质ꎬ即具备了一定的流变性ꎮ水煤浆的流变性受煤粉粒度分布㊁煤表面性质及所使用的添加剂等因素影响ꎮ水煤浆黏度与温度㊁剪切速率有关ꎬ一般要求在常温下(２５ħ)ꎬ水煤浆在低剪切速率下具有较高的黏度ꎬ以保证浆体的稳定性ꎬ在较高的剪切速率下浆体黏度应尽可能低ꎬ以便于煤浆泵送和雾化ꎮ工业上一般用表观黏度ηａ来评定煤浆黏度[４]ꎬ一般要求水煤浆在常温及１００ｓ－１剪切速率下表观黏度在((１０００~１２００)ʃ２００)ｍＰａ ｓꎮ水煤浆黏度过低ꎬ易导致煤浆分层㊁不稳定ꎻ黏度过高ꎬ会引起磨机跑浆ꎬ煤浆管道阻力大ꎬ煤浆泵打量受限ꎬ造成跳车ꎬ影响生产的正常运行[１３]ꎮ１ ３㊀水煤浆稳定性水煤浆属于粗分散体系ꎬ在静置和外界扰动情况下易产生固液分离ꎮ水煤浆的稳定性指维持不产生 硬沉淀 所持续的时间ꎬ 硬沉淀 是指无法经过机械搅拌使浆体恢复均匀性的沉淀ꎮ水煤浆稳定性是煤颗粒抵抗沉降作用的量度ꎬ煤浆浓度低时ꎬ煤颗粒间间距较大ꎬ颗粒间的作用力较弱ꎬ在重力作用下ꎬ煤粉颗粒自由沉降速度加快ꎮ随着煤浆浓度的７９２０１９年第６期洁净煤技术第２５卷提高ꎬ煤粉颗粒在沉降过程因为相互作用形成类似 力链 的结构ꎬ保持体系的相对稳定ꎬ从而减缓沉降速度ꎮ因此ꎬ水煤浆浓度越高ꎬ稳定性越好ꎮ在大规模工业生产中ꎬ稳定性至关重要ꎬ不仅决定了煤浆是否能够存放㊁输送ꎬ而且直接关系到用户的直接生产[４]ꎮ水煤浆稳定性目前还没有统一的评价方法ꎬ常用的方法有冰冻分析法㊁静置观察法㊁插棒法㊁残留物百分比法等[１４]ꎮ由于静置观察法和插棒法不需要专门的设备ꎬ且简单有效ꎬ因此得到了广泛应用ꎮ静置观察法是煤浆放置在玻璃烧杯中静置若干小时ꎬ以煤浆的析水率作为评价标准ꎬ析水率越高ꎬ煤浆稳定性越差ꎬ一般气化浆的８ｈ析水率要低于５％ꎮ插棒法是将煤浆静置一定时间后ꎬ将玻璃棒插入水煤浆的深度或玻璃棒穿过整个浆体的时间来评价其稳定性ꎮ煤浆稳定性可分为４个等级:①Ａ级ꎮ煤浆静置后无析水ꎬ无沉淀ꎬ静置后煤浆状态如初ꎻ②Ｂ级ꎮ煤浆静置后有少量析水ꎬ略有分层ꎬ流动性良好ꎻ③Ｃ级ꎮ煤浆析水量大ꎬ底部有软沉淀ꎬ搅拌后流动如初ꎻ④Ｄ级ꎮ煤浆经沉淀后产生了硬性沉淀ꎮ１ ４㊀流动状态(流态)和流动度在实际生产和使用中发现ꎬ水煤浆的表观黏度无法充分表征煤浆的雾化和泵送性能ꎬ因此引入流动状态(以下简称流态)和流动度ꎮ水煤浆的流态和流动度与水煤浆的雾化性能密切相关[１５]ꎮ水煤浆燃烧或气化前ꎬ必须经过雾化ꎬ以降低液滴粒度ꎬ增大比表面积ꎬ保证水煤装与环境气体充分接触ꎬ提高燃烧或气化效率[１６]ꎮ水煤浆流态好时ꎬ经过喷嘴雾化后可形成均匀的小液滴ꎬ煤浆着火快ꎬ燃烧效率高ꎬ碳转化率高ꎬ气化残碳低[１７]ꎮ水煤浆流动性的检测方法有:①观察法ꎬ可直观描述浆体的流态ꎬ受主观影响较大ꎻ②数值法ꎬ测量结果准确㊁易比对ꎬ直观性较差ꎬ一般２种测量方法配合使用ꎮ１)观察法ꎮ根据其流动特性ꎬ分为Ａ㊁Ｂ㊁Ｃ㊁Ｄ四个等级ꎮＡ级:流动连续ꎬ平滑不间断ꎻＢ级:流动较连续ꎬ流体表面不光滑ꎻＣ级:借助外力才能流动ꎻＤ级:泥状不成浆ꎬ不能流动ꎮ为了表示属于某一等级范围流动性的较小差别ꎬ分别用 ＋ 和 － 加以区分ꎬ ＋ 表示某一等级中流动性较好者ꎻ － 表示某一等级中流动性较差者ꎮ２)数值法ꎮ将水煤浆注满标准截锥圆模(上口径３６ｍｍꎬ下口径６０ｍｍꎬ高６０ｍｍ)ꎬ提起截锥圆模ꎬ在流动３０ｓ后测定水煤浆在玻璃平面上自由流淌的最大直径ꎬ以此判断水煤浆的流动性ꎮ综上ꎬ水煤浆性能的４个评价指标具有相关联性ꎬ如水煤浆浓度的提高使煤浆黏度升高ꎬ流态和流动度恶化[４]ꎮ２㊀水煤浆性能影响因素影响水煤浆性能的因素很多ꎬ工业上常用的影响因素有:制浆用煤的煤质特性㊁制浆工艺(级配方式)㊁添加剂的性能和添加量[４]ꎮ实际生产中ꎬ煤质特性是最重要的影响因素ꎬ但受制于经济和区位因素ꎻ水煤浆添加剂起辅助和优化作用ꎻ级配方式是实际生产过程中可调控的关键因素ꎮ２ １㊀煤质特性的影响制浆用煤的煤质特性是影响成浆效果的首要因素ꎮ水煤浆气化前ꎬ均需对原料煤进行化验ꎬ了解其煤阶㊁工分数据㊁元素组成㊁灰熔融温度㊁可磨性指数等特性ꎬ以确定其制备水煤浆的可行性㊁制浆工艺㊁可能达到的浓度范围以及适合的气化工艺等ꎮ煤质特性较复杂ꎬ且各因素相互影响[４]ꎮ随着技术的进步和节能环保要求的提高ꎬ针对煤质特性开发了改善煤浆性能的方法ꎬ主要包括配煤制浆㊁褐煤改性制浆等ꎮ阮伟等[１８]采用多种具有代表性的煤种进行成浆性试验ꎬ研究了煤质特性对煤浆性能的影响ꎬ发现煤的内水㊁灰分㊁含氧量等都对煤的成浆性有影响ꎬ煤的内水越高ꎬ煤成浆浓度降低ꎻ灰分和煤浆浓度变化关系不明显ꎬ但整体呈正相关ꎬ即灰分越高ꎬ可制浆浓度越高ꎻ煤的含氧量越高ꎬ可制浆浓度越低ꎻ可磨性指数与可制浆浓度整体呈正相关关系ꎮ但煤是复杂的混合物ꎬ灰分㊁内在水分㊁含氧量等和可制浆浓度都呈非线性相关ꎮＹｕＣｈｉ等[１９]探讨了不同煤化程度的煤对其成浆性的影响ꎬ结果表明ꎬ随着煤阶的增加ꎬ水煤浆的定黏浓度增加ꎬ且当ＦＣｄａｆ大于８１％时ꎬ煤的定黏浓度达６８％以上ꎮ原煤变质程度与成浆性的关系见表１ꎮ煤的氧碳比越高ꎬ内部孔隙越多ꎬ煤颗粒 束缚 的水越多ꎬ水煤浆中能够自由流动的水越少ꎬ浆体黏度升高ꎬ性能变差ꎬ同时还会引起分散剂的分散效果下降ꎮ煤灰分对水煤浆性能的影响ꎬ一方面灰分比重高于可燃部分ꎬ灰分增多ꎬ成浆浓度相对增大ꎬ且灰分中的金属离子有利于水煤浆的稳定性ꎻ另一方面ꎬ灰分升高会降低水煤浆的热值和气化效率ꎬ不利于生产ꎬ一般气化厂要求水煤浆灰分低于１５％ꎮ８９张孝雨等:水煤浆性能的影响因素及技术进展２０１９年第６期表１㊀原煤变质程度与成浆性的关系Ｔａｂｌｅ１㊀Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｃｏａｌｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍａｎｄｐｕｌｐｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｙ煤阶工业分析/％ＭａｄＡｄＶｄａｆ元素分析/％ＣｄａｆＨｄａｆＮｄａｆＯｄａｆＳｄａｆ成浆浓度/％流动性指数稳定性/ｄ褐煤ＨＭ１５.７６１７.９６４２.６２７１.０９４.４６０.９０２０.２３３.２５５９.１４０.２２４２１长焰煤ＣＣＨ８.６７１０.８７３９.２５７６.２２４.８１０.９５１７.１６０.２６６５.２５１.０９３８长焰煤ＷＬ２.２８１０.５３３７.０５８１.８５.２３１.３２１０.１７１.４８６９.６３０.８７３３０不黏煤ＤＳＨ７.７７５.０８３６.３１８０.１８４.５９０.８５１３.９３０.４５６４.４４１.０７５１０不黏煤ＨＨ２.０３６.１７３３.９６８２.９６４.６４０.７５１１.５２０.１３７０.１５１.１８５０.５弱黏煤ＸＨＹ１.９０３４.７５４１.４７７８.３９５.６４１.２５１３.４９１.２３７０.３３０.５６２１５弱黏煤ＭＹＫ１.４２１３.１７２９.３４８２.１０４.７４０.９２１１.９６０.２８６９.１３１.３１６０.５气煤ＢＳ１.５４３.９５４３.７３８１.８０５.５０１.３２７.９５３.４３６８.６０１.２１６０.５气煤ＨＮ０.７７１３.３７４０.２１８３.７３５.７６１.５４８.６８０.２９７１.２８１.２０２１０１/３焦煤ＢＹ１.２６６.６７３６.１７８５.３５４.９８１.４８７.６２０.５７７２.３２１.１５００.５１/３焦煤ＫＬ３.０７６.５７３４.６０８５.７８５.２０１.４７６.９９０.５６７０.７５０.８４３６肥煤ＦＦ０.５９１３.５５３１.３３８６.２６５.３３１.６２５.８５０.９４７３.６６０.８１９１０焦煤ＳＴ１.０９１７.０８２２.５６８９.１４４.９５１.５７３.８８０.４６７６.０９１.０８８１５瘦煤ＳＧＪ０.７１２５.８４１９.５１９０.９８４.７２１.４１２.４００.４９７５.４７１.１５５７贫瘦煤ＨＢ０.８３１３.７０１７.２１８９.８０４.４８１.５７３.８４０.３１７４.８２１.１５８３无烟煤ＹＱ１.０１９.３８９.１０９２.６１３.８７１.２６１.８３０.４３７５.３３０.５９１１７㊀㊀宋成建[２０]研究了神府东胜地区部分煤种的成浆浓度与煤质参数的变化关系ꎬ发现煤料内在水分的升高会降低可制浆浓度ꎻ灰分的升高可提升制浆浓度ꎬ这主要是因为灰分比重大导致的ꎬ灰分升高会导致煤浆气化效率的降低ꎻ原煤挥发分和固定碳含量与可制浆浓度呈负相关的趋势ꎬ原煤挥发分和固定碳含量越高ꎬ可制浆浓度越低ꎮ其研究结果与前人的研究结果基本相同ꎮ２ ２㊀添加剂的影响煤炭属于天然疏水性物质ꎬ不易被水润湿ꎬ具有较大的比表面积ꎬ易自发团聚ꎬ因此煤粒与水很难自发的紧密结合成为一种浆体[２１－２２]ꎮ为了得到高浓度㊁低黏度且具备良好稳定性的水煤浆ꎬ必须添加一定量的添加剂ꎬ添加剂性能与用量对水煤浆性能的影响很大ꎮ生产中ꎬ一般添加剂用量占水煤浆质量０.１％~１.０％ꎮ分散剂的主要作用[２３]有:１)提高煤表面的亲水性ꎮ添加剂分子通过其疏水基和煤表面结合ꎬ以亲水基朝水定向排列的方式使疏水的煤粒稳定地分散到水中ꎬ并在煤粒周围形成一层添加剂和水组成的水化膜ꎮ借助水化膜ꎬ将煤粒隔开ꎬ减少煤粒间阻力ꎬ降低黏度ꎮ２)增强颗粒间静电斥力ꎮ煤颗粒在水中天然呈负电性ꎬ根据ＤＬＶＯ理论ꎬ强化煤颗粒间负电性可提高煤颗粒的分散效果ꎮ目前市场上主流的水煤浆分散剂都属于离子型分散剂ꎮ３)提高空间位阻效应ꎮ当分散剂为链状大分子时ꎬ在煤表面形成三维水化膜ꎬ当颗粒相互接近时ꎬ水化膜受到挤压变形产生变形力ꎬ阻碍煤颗粒继续靠近ꎬ从而使煤粒稳定分散悬浮在水中ꎮ水煤浆添加剂的作用原理如图１所示ꎮ在一定范围内ꎬ添加剂添加量越高ꎬ浆体的黏度越低ꎮ但添加量的提高使制浆成本加大ꎬ一般情况下ꎬ在保证浆体性能的前提下ꎬ添加剂用量最少为宜ꎮ图１㊀水煤浆添加剂的作用原理Ｆｉｇ.１㊀ＡｃｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆＣＷＳａｄｄｉｔｉｖｅｓ２ ３㊀级配方式(制浆工艺)的影响级配ꎬ即物料各级粒径颗粒的分配情况ꎬ使堆积效率λ(固体体积占有率)提高的技术称为 级配技术 ꎮ煤浆粒度较小ꎬ比表面积增大ꎬ形成水化膜所９９２０１９年第６期洁净煤技术第２５卷需占比增大ꎬ自由水减少ꎬ无法制得高质量的煤浆ꎻ煤浆粒度较大时ꎬ虽有利于制备低黏度㊁流动性好的水煤浆ꎬ但可能导致煤浆不具有浆态特征ꎬ且颗粒过大会导致浆体稳定性变差ꎬ易堵塞泵体和管道ꎬ加速雾化喷嘴的磨损ꎬ导致气化炉频繁波动ꎬ不利于生产ꎮ要制备高浓度㊁性能优良的水煤浆ꎬ需要不同大小的颗粒相互填充ꎬ提高颗粒堆积效率ꎬ如图２所示ꎮ级配技术是水煤浆制备的关键技术之一ꎬ合理的级配方式不仅能有效提高浆体浓度ꎬ还能改善水煤浆的流动性和稳定性[２４]ꎮ图２㊀水煤浆粒度级配示意Ｆｉｇ.２㊀ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｇｒａｄａｔｉｏｎｏｆＣＷＳ㊀㊀１)传统级配方式传统级配方式ꎬ即单棒/球磨制浆ꎬ是生产中应用最多的制浆工艺ꎮ由于棒磨机自身的限制ꎬ所制浆体的粒度分布不合理ꎬ浆体浓度较低ꎬ流变性与稳定性较差ꎬ雾化效果不理想ꎬ使煤炭转化率低ꎻ另外ꎬ由于煤浆粒度较粗易引起钢棒㊁管道㊁泵㊁阀门㊁气化炉喷嘴等磨损严重ꎬ设备检修频繁ꎮ其制浆工艺流程如图３所示ꎮ图３㊀单峰级配制浆工艺流程Ｆｉｇ.３㊀Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｓｉｎｇｌｅ－ｐｅａｋｇｒａｄａｔｉｏｎｐｕｌｐｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ２)双峰级配制浆双峰级配制浆工艺ꎬ相比于单棒/球磨工艺具有更宽的煤种适应性ꎬ适合于处理弱黏煤㊁不黏煤㊁长焰煤等低阶煤ꎮ由于煤颗粒堆积效率提高ꎬ小颗粒填充在大颗粒之间ꎬ煤浆性能得到改善ꎮ同等黏度条件下所制浆体的浓度可提高２~３个百分点ꎬ投资相对较小ꎬ具有一定的经济效益ꎬ具有较大的市场应用前景ꎮ其制浆工艺流程如图４所示ꎮ图４㊀双峰级配制浆工艺流程Ｆｉｇ.４㊀Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｄｏｕｂｌｅｐｅａｋｇｒａｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ３)三峰级配制浆相比于单棒磨制浆工艺ꎬ煤种相同时ꎬ三峰级配制浆工艺可有效提高浆体浓度３~５个百分点ꎮ煤种适应范围更广ꎬ除了适用于烟煤制浆ꎬ还可用于煤泥㊁褐煤等成浆性较差的煤料ꎮ相比于双峰级配ꎬ三峰级配拥有更宽的粒度分布ꎬ堆积效率进一步提高ꎬ有利于制备高质量的水煤浆ꎮ其制浆工艺流程如图５所示ꎮ图５㊀三峰级配制浆工艺流程Ｆｉｇ.５㊀Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｔｈｒｅｅｐｅａｋｇｒａｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ级配技术的核心在于如何有效提高颗粒的堆积效率ꎬ煤颗粒在水煤浆中的堆积效率和水煤浆浓度有直接关系ꎮ２ ４㊀颗粒形态的影响制浆理论认为ꎬ在煤种一定的前提下ꎬ粒度级配和添加剂是影响水煤浆性能的主要因素ꎮ但笔者发现ꎬ硅酸盐材料和岩土工程等领域有研究表明ꎬ颗粒形状和形貌对浆体㊁粉体材料的堆积效率和性能都有显著影响ꎮ水煤浆作为浆体材料的一种ꎬ其性能同样受到颗粒形状和形貌的影响[２５－２８]ꎮ涂亚楠[２９]利用数字图像处理软件对不同粒级的颗粒形貌进行了定量表征ꎬ并利用扫描电镜观察分析了煤样经破碎㊁研磨㊁微波处理等条件下的颗粒形貌微观特性ꎬ发现颗粒破碎后颗粒形态有恶化的趋势ꎬ对于改性后的褐煤ꎬ研磨并不能改善颗粒形００１张孝雨等:水煤浆性能的影响因素及技术进展２０１９年第６期态ꎬ但微波处理后颗粒形态有所改善ꎮ高志芳[３０]以内蒙褐煤为原料ꎬ通过气流干燥管加压成型㊁气流干燥㊁和低温干馏工艺制备了３种提质褐煤ꎬ通过扫描电镜观察发现ꎬ提质褐煤的颗粒形态较提质前有了较大改善ꎬ经对比３种提质后褐煤的成浆性发现ꎬ颗粒形态与成浆性呈正相关关系ꎬ即颗粒的规则度越高ꎬ可制浆浓度越高ꎻ体系中不规则颗粒的增多会增大体系的空隙率ꎬ降低体系的堆积效率ꎬ还会增大颗粒间相对运动的阻力ꎬ导致浆体的黏度升高ꎬ流动性明显恶化ꎮ３㊀水煤浆制浆技术３ １㊀煤质方向的制浆技术随着科技水平的不断提高和经济的发展ꎬ拓宽制浆煤种以适用我国煤炭资源结构越发重要ꎮ近年来研究多从配煤㊁改性等角度来改善制浆煤质ꎬ以提高煤浆性能ꎬ拓宽制浆原料ꎬ降低制浆成本ꎮ胡亚轩等[３１]对２０多种煤质差异较大的煤进行配煤制浆ꎬ发现煤种配比对煤浆质量的影响是非线性的ꎬ实际制浆浓度和预测成浆浓度相差较大ꎬ但配煤后的煤浆稳定性得到改善ꎻ配煤中亲水性煤比例的增加会引起煤浆质量恶化ꎬ疏水性强的煤的比例增加会改善煤浆的质量ꎮ李艳昌等[３２]采用１１种煤进行配煤制浆ꎬ发现通过合理的配煤可改善单种成浆性差煤的煤浆性能ꎬ但合理的配煤方案需通过试验确定ꎬ很难通过预测得到ꎮ赵忠霞[３３]研究了无烟煤㊁烟煤和褐煤的成浆性ꎬ发现无烟煤和褐煤制备的煤浆性能均较差ꎬ但可通过配煤方式制备性能优良的配煤水煤浆ꎮ高志芳[３０]以褐煤为原料进行配煤制浆ꎬ发现配煤制浆能实现煤质互补ꎬ降低制浆过程中的能耗ꎬ促进褐煤的利用ꎮ关于褐煤改性制浆ꎬ目前研究较多的是水热改性及热解改性制浆ꎮ颜艳东[３４]采用自制低温干馏反应器对小龙潭褐煤进行热解改性提质ꎬ改性后得到的半焦可制浆浓度较改性前提高了１７个百分点ꎬ但稳定性较差ꎬ与未改性褐煤混配后ꎬ可制得浓度在６０％以上性能优良的水煤浆ꎮ刘红缨等[３５]研究了水热改性后褐煤表面官能团和碳骨架与水结合能力的强弱ꎬ发现水热改性后褐煤中的羟基和羧基官能团随热解温度升高大幅降低ꎮ赵卫东[３６]对褐煤水热改性机理及燃烧特性进行了研究ꎬ发现经水热改性后褐煤致密度提高ꎬ比表面积和官能团降低ꎬ微孔减少ꎬ疏水性变强ꎮ虞育杰[３７]采用密闭高压反应釜对褐煤进行水热脱水提质ꎬ发现改性后的褐煤羟基㊁羧基和酚羟基含量减少ꎬ褐煤亲水性降低ꎬ固水能力大幅弱化ꎬ在３２０ħ改性温度下ꎬ可制浆的定黏浓度升高ꎬ流变性得到改善ꎮ关于煤泥制浆ꎬ梁霏飞等[３８]采用３种煤泥和不同的制浆工艺进行成浆性试验ꎬ发现干法制浆工艺条件下煤泥的成浆性㊁稳定性和流动性最好ꎻ煤泥的成浆性和制浆工艺的选择与煤质关系密切ꎮ３ ２㊀添加剂方向的制浆技术目前ꎬ市场上使用最广泛的是萘磺酸盐缩合物(ＮＳＦ)系列添加剂ꎬ具有分散性能好㊁降黏作用强㊁浆体流动性好㊁适用煤种范围广等特点ꎬ但单价相对较高ꎬ且煤浆稳定性较差㊁易产生硬沉淀ꎬ生产中常使用ＮＳＦ与木质素磺酸盐按一定比例复配使用ꎮ近年来ꎬ研究者展开了腐殖酸㊁聚丙烯酸等水煤浆添加剂的开发并取得了一定的成果ꎬ同时还研究了化工废水对煤浆性能的影响ꎮ隋明炜等[３９]采用水溶液聚合方法以腐殖酸和丙烯酰胺㊁烯丙醇聚氧乙烯醚(ＡＰＥＧ－１０００)为原料合成新型腐殖酸系水煤浆添加剂ꎬ并对新型添加剂性能进行表征ꎬ发现添加量相同时ꎬ新型腐殖酸系添加剂流变性能和降黏效果较腐殖酸有很大提高ꎮ段艺萍[４０]以木质素为基础原料ꎬ经亚硫酸钠的磺化改性ꎬ制得了改性木质素ꎬ并将其作为水煤浆添加剂进行试验研究ꎬ发现经过改性后的木质素系添加剂性能具有很好的市场优势ꎬ分析认为改性木质素中含有２种具有分散作用的官能团:磺酸根基团ꎬ具有亲水性能ꎻ芳香基团ꎬ具有亲煤性能ꎮ谢欣馨[４１]对以兰炭废水为原料制备的水煤浆性能进行比较ꎬ发现废水中的酚类物质具有降黏作用ꎬ可使浆体保持良好的流动性ꎬ废水中的氨氮类物质和金属离子可提高煤浆稳定性ꎬ但会使煤浆黏度升高ꎬ废水中的油类物质可提高水煤浆的热值ꎮ吴晓华[４２]通过酯化和共聚的方式合成１３种聚丙烯酸系添加剂ꎬ与市售的萘系添加剂进行成浆性试验对比ꎬ发现合成的聚丙烯酸添加剂性能优于市售萘系添加剂ꎬ且吨浆成本较萘系低ꎬ是很好的水煤浆添加剂品种ꎮ３ ３㊀制浆工艺方向的制浆技术近年来随着水煤浆制备技术不断进步ꎬ制浆工艺也有了新的发展ꎮ蒋斌斌[４３]提出了一种以破碎机代替棒磨机的制浆工艺ꎬ即使用细碎机㊁成浆反应器和高压煤浆泵组成制浆系统ꎮ其工艺流程如图６所示ꎬ即先用粗碎机将大块煤破碎至６ｍｍ以下ꎬ再用细碎机将煤料破碎至３ｍｍ以下ꎬ细碎过程中加入分散剂和水混合后ꎬ泵送入成浆反应器ꎬ通过高压细化装置使其成浆进入剪切罐中ꎬ加入稳定剂ꎬ经滤浆得到成品浆ꎮ该工艺通过 以破代磨 的方式ꎬ降低了制浆电耗ꎬ可获得可观的经济效益ꎮ１０１。
多喷嘴水煤浆气化水系统运行问题及工艺改进方法
多喷嘴水煤浆气化水系统运行问题及工艺改进方法1. 引言1.1 背景介绍水煤浆气化是一种将煤粉与水混合制成浆料，并通过气化反应将煤转化为合成气的技术。
多喷嘴水煤浆气化水系统是水煤浆气化工艺中的一个重要环节，其运行情况直接影响到整个气化反应过程的稳定性和效率。
在实际运行中，多喷嘴水煤浆气化水系统常常出现各种问题，如喷嘴堵塞、水量不均匀、气化反应温度波动等。
这些问题严重影响了气化反应的正常进行，降低了生产效率，增加了操作成本。
对多喷嘴水煤浆气化水系统运行问题进行深入分析，并探讨相应的工艺改进方法变得尤为重要。
通过对问题的分析和工艺的改进，可以提高系统的稳定性和效率，降低生产成本，实现水煤浆气化工艺的持续发展。
在本文中，我们将对多喷嘴水煤浆气化水系统运行问题进行详细分析，并提出相应的工艺改进方法，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
1.2 问题概述多喷嘴水煤浆气化水系统在运行过程中，常常会遇到气化效率低、能耗高、设备老化等诸多问题。
这些问题不仅影响系统的稳定运行，还可能导致生产效率下降，甚至对环境造成不良影响。
深入分析系统运行问题，并探讨有效的工艺改进方法，对于提高系统运行效率、降低能耗、延长设备使用寿命具有重要意义。
在本文接下来的部分，我们将详细分析多喷嘴水煤浆气化水系统的运行问题，并探讨相应的工艺改进方法，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考和借鉴。
2. 正文2.1 多喷嘴水煤浆气化水系统运行问题分析多喷嘴水煤浆气化水系统是目前常见的一种气化设备，但在实际运行中常常会面临一些问题。
多喷嘴水煤浆气化水系统在长时间运行后容易出现喷嘴堵塞的情况，这会导致气化水系统无法正常工作。
系统中的水泵和喷嘴等关键设备容易受到高温、高压等因素的影响，从而影响系统的稳定运行。
气化过程中产生的废水处理问题也是系统运行中需要解决的难题之一。
多喷嘴水煤浆气化水系统还存在气化效率不高、能耗较大、设备磨损严重等问题。
这些问题不仅影响了系统的经济效益，也影响了系统的环保性能和长期稳定运行。
研究水煤浆加压气化工艺技术优化路径
水煤浆加压气化工艺具有很多优点，但是影响水煤浆气化工艺的因素也有很多。
因此，我们在进行水煤浆气化生产时需要不断的对其工业技术进行优化，使得产出的有机气体和可用化工原料不断增多。
水煤浆气化反应的主要场所是在气化炉内，因此我们需要对气化炉的使用状态进行优化，提升反应效率。
一、水煤浆加压气化工艺的优劣势水煤浆加压气化工艺对原煤的质量没有太多的要求，水煤浆气化工艺对原煤的有较强的适应性，能够进行水煤浆气化的原煤品种较多，这对于化工生产来说在寻找水煤浆气化原煤方面有很大的优势，可以很大程度上满足化工生产所需。
水煤浆气化的产物多以合成氨和甲醇气体为主，技术工艺较为成熟能够持续稳定的进行反应。
而水煤浆气化工艺的热能利用，可以通过与蒸汽锅炉相连接进行热能置换。
水煤浆气化工艺所产生的尾气排放量较低，给环境造成的污染较小，属于清洁型加工技术。
水煤浆加压气化技术工艺的劣势主要体现在气化所用的燃煤最好是可燃的低灰煤，否则在气化过程中气化炉中添加助燃剂。
另外一个问题就是原煤中碳的转化率比较低，所产生的有效气体损耗量较大。
水煤浆加压气化炉由于产时间在高温环境下工作，其使用寿命短。
二、影响水煤浆加压气化工艺的因素水煤浆加压气化工艺从本质上看是一个燃烧放热的过程，在这个环节中水煤浆的制备是基础环节，所制备的水煤浆质量好坏直接会影响到气化效率。
如果制备的水煤浆浓度达不到气化要求，则会增加氧气的用量；如果水煤浆制备的浓度较高，将会导致无法充分雾化，碳的转化率较低。
水煤浆颗粒度达不到标准会加速气化炉的损耗，使得气化炉使用寿命大大降低。
影响水煤浆制备质量的因素也很多，原煤的特性，其中原煤中可溶解成分及其颗粒直径大小对水煤浆的浓度有着很大的影响。
在制备水煤浆时一般要求含水量和含灰量较低，原则上讲品质好的原煤才会制备出高质量的水煤浆。
但是，对于品质不好的原煤，在制备水煤浆时向其中添加适当的添加剂，也会在一定程度上提升水煤浆的制备质量。
这要根据原煤的特性，来确定添加不同的添加剂，从而保证水煤浆的浓度更加符合气化反应要求。
水煤浆气化工艺影响制浆因素的分析
水煤浆气化工艺影响制浆因素的分析【摘要】文章介绍了水煤浆气化工艺的工艺技术现状；制备高浓度水煤浆影响因素等。
【关键词】水煤浆气化工艺；因素；分析煤炭是我国的基础能源和重要原料，在国民经济和社会发展中具有重要的战略地位。
煤气化技术是煤炭清洁转化的核心技术之一，是发展煤基化学品、煤基液体燃料、IGCC发电、多联产系统、制氢、燃料电池等过程工业的基础。
在众多煤气化技术中，水煤浆加压气化技术作为一种先进的新型气化技术，因煤种适应范围较广、气化温度高、压力高、易于大型化，成为煤气化技术发展的主流方向在我国得到了较快的发展，自20世纪80年代至今，我国相继建设了数十套水煤浆加压气化装置，其合成气用于生产合成氨、甲醇、丁醇、二甲醚、烯烃等化工产品。
1.国内气化水煤浆制备工艺技术现状在水煤浆气化行业中，工程技术人员和用户非常重视气化工艺和合成工艺等技术，往往忽视了水煤浆气化的基础环节—水煤浆制备。
因此，气化水煤浆的质量（浓度、粒度和稳定性等）相对较差，给后续生产环节带来了诸多问题，如气化效率低、能耗（煤耗、氧耗）偏高、生产成本增加等。
目前，气化水煤浆质量及其影响具体如下：（1）水煤浆的浓度偏低（60%左右），致使单位合成气所需氧耗偏高。
（2）水煤浆的粒度偏粗，雾化性能较差，气化后灰中含炭量较高，致使单位合成气所需煤耗偏高。
（3）水煤浆粒度分布不合理，浆体的流动性较差，致使煤浆管道、泵、阀门等磨损严重。
（4）水煤浆的稳定性较差，储存期相对较短.仅为24h，给生产管理带来一定难度。
2.制备高浓度水煤浆影响因素2.1煤质特性煤质特性是影响水煤浆制备的首要因素。
一般来说，煤种制浆浓度随其内在水分含量的增大而降低，较低的内水含量有利于制备较高浓度的煤浆。
变质程度浅的煤种，其内水含量较高、含氧官能团多，制浆浓度较低；变质程度深的煤种，其内水含量较低、含氧官能团少，制浆浓度较高。
煤的内在水分含量可反映煤的内孔表面和亲水性能，其量较低时说明该煤的比表面积小或吸附水的能力差_2J。
影响水煤浆气化装置煤耗的因素及优化措施
影响水煤浆气化装置煤耗的因素及优化措施摘要：煤气化是煤炭清洁利用的核心技术之一，是煤化工产业的龙头。
近年来，随着新型洁净煤气化技术的兴起，其广泛应用于合成氨、甲醇、烯烃、乙二醇等产品的合成气制取及煤制油、煤制氢、煤制天然气等行业;在众多的煤气化技术中，水煤浆气化是工艺成熟、运行稳定、应用广泛的一种气化技术。
而水煤浆浓度作为水煤浆气化工艺的重要控制指标，直接影响着煤气化过程的氧耗、煤耗及整个气化装置的生产成本;高浓度水煤浆的制备，对于水煤浆气化装置降低消耗、提高生产能力、提升企业经济效益至关重要。
关键词：水煤浆气化装置；水煤浆浓度；原料煤煤种；优化措施1.煤浆提浓工艺流程某100万t/a煤制油项目煤浆提浓装置的工艺流程示意图见图1。
气化装置煤浆制备系统采用了9台CYM11000型细磨机，单台细磨机水煤浆处理量8t/h~18t/h，正常水煤浆处理量16t/h。
装置的年操作时间按8000h设计。
图1某100万t/a煤制油项目煤浆提浓装置的工艺流程示意图煤浆槽中的水煤浆通过配浆泵将小部分水煤浆和界区外来的工艺水混合后进入振动筛，将水煤浆的质量分数稀释至35%左右，稀释用水从生产供水总管线上直接抽取，利用流量计及配水调节阀控制水量的大小。
振动筛筛上物通过管道自流至地面的小推车，筛下物自流至粗浆槽，然后由粗浆泵将调制合格的粗浆输送至细磨机，经研磨合格后的细浆流入细浆槽，细浆槽的细浆通过细浆泵按照设定的比例和流量返回至棒磨机。
1.影响水煤浆气化装置煤耗的因素2.1原料煤制浆用原料煤首先应满足下游用户对煤质的要求。
原料煤煤质指标主要包括固定碳、水分、挥发分、灰分、灰熔点、发热量、元素分析、可磨性指数、化学活性等。
煤炭的总水分包括外水和内水。
内水是煤的结合水，以吸附态或化合态形式存在于煤中，是影响成浆性能的关键因素。
一般多用哈氏可磨性指数(HGI)表述煤的可磨性，它是指煤样与粉碎性为100的标准煤进行比较而得到的相对粉碎性数值，指数越高则越易粉碎。
制备高质量水煤浆的影响因素及操作控制
体旋转方向转动一定高度，当钢棒与煤被抛到一 定高度后，其克服不了自身重力与堆积角时就会 快速落下，钢棒不断对煤进行挤压研磨，在工艺 水与煤浆添加剂的作用下形成一定配比和浓度的 水煤浆。磨煤机是生产煤浆的重要设备，其运行 质量及钢棒级配直接影响水煤浆的质量。实际生 产中，需根据煤浆浓度、粒度分布、煤的可磨性 指数确定磨煤机钢棒级配，以制备出优质煤浆。 ２３ 煤浆添加剂
［关键词］水煤浆加压气化工艺；水煤浆质量；影响因素；操作控制；原料煤煤质；煤浆添加剂；磨煤 机钢棒级配；滚筒筛挂浆情况
［中图分类号］ＴＱ５４６１ ［文献标志码］Ｂ ［文章编号］１００４－９９３２（２０１９）０６－００１２－０３
一直以来， “富煤、贫油、少气” 的化石能 源资源禀赋决定了我国必须大力发展煤化工项 目。目前我国许多煤化工项目采用水煤浆加压气 化工艺，所谓水煤浆加压气化工艺，就是将水煤 浆和氧化剂经工艺烧嘴以非常高的流速喷向气化 炉内，使煤炭在高温高压环境下发生不完全氧化 反应，生成粗合成气，这是当今较为成熟的煤气 化技术之一，而制备高质量的水煤浆是水煤浆加 压气化工艺技术应用的关键。以下结合某厂 ＧＥ 水煤浆加压气化装置煤浆制备的实际生产情况就 有关问题进行探讨。
滤机滤 液、 研 磨 水 池 渣 水、 新 鲜 水、 ＭＴＯ净 化 水和 ＭＴＯ废碱液进入研磨水槽形成工艺水，工 艺水由研磨水池泵加压经磨煤机补水调节阀进入 磨煤机。原料煤、工艺水、添加剂在磨煤机内充 分混合、研磨，形成浓度为 ６０％ ～６２％ 的水煤 浆。水煤浆经滚筒筛滤去大颗粒后流入煤浆出料 槽，由低压煤浆泵送入煤浆大槽备用。
２ 水煤浆制备质量的主要影响因素
２１ 原料煤煤质 煤的形成年代越长，煤的内水含量越低，哈
试论气化用水煤浆成浆影响因素
198煤炭是我国现阶段的基础能源和重要的原料，在国民经济和社会发展的过程中具有重要的作用。
随着人们生活水平和质量的提高，环保的观念深入人心，节能环保更是国家的一项基本国策。
煤气化技术是煤炭清洁化的重要核心技术，能够发展煤基化学品、煤基液态燃料、制氢以及燃料电池等。
水煤浆加压气化技术是一种先进的新型煤气化技术，具有适用范围广、气化温度高、压力高以及大型化的特点，促进我国煤气化技术的发展。
1 现阶段国内水煤浆制备技术工艺的现状在水煤浆气化行业发展的过程中，相关的技术人员和用户对气化工艺以及合成工艺非常的重视，但是对于常常会忽视一些水煤浆气化的基础环节。
因此，气化水煤浆的质量相对较差，给后续的生产工作带来影响，导致水煤浆气化的成本增加，生产效率较低。
目前，我国的气化水煤浆主要存在以下几点质量问题。
首先，现阶段我国水煤浆的浓度较低，在60%左右，导致单位合成气的氧气消耗量增加，最终导致水煤浆气化成本增加。
其次，水煤浆的浓度较低时，其雾化性比较差 ，粒度比较粗，并且在水煤浆气化后的灰分中碳的含量较高，导致水煤浆气化需要更多的煤炭，煤炭消耗量增加。
最后，目前我国的水煤浆浆体流动性较低，并且粒度的分布不合理，对煤浆的流动管道以及阀门等各种部件造成磨损。
同时水煤浆的存储水平有待提高，只有二十四个小时的周期，并且稳定性有待提高，给水煤浆的生产和管理增加了很大的难度。
2 水煤浆的质量特性以及制备技术气化水煤浆生产的过程中，对其质量有着直接影响的因素主要有煤质的特性、粒度的分布和添加剂。
在煤浆制备的过程中，煤质的特征和粒度的分布相对来讲是固定的，在水煤浆中加入浆总量1%的水煤浆添加剂能够制成合格的水煤浆。
在水煤浆浓度控制的过程中，添加剂的选择以及配是关键性因素之一，对水煤浆的各项性能有着直接的影响。
在对水煤浆的质量进行评价的过程中，煤浆的成浆性、浓度、黏度、粒度以及稳定性是重要的指标，同时也是水煤浆气化工艺过程中的重要影响因素。
探究GE水煤浆气化技术的重要影响因素
运行 ， 经多年 良好 的运 行时 间证 明 ， Ｇ势 下煤炭清洁利用的 必然 趋势。
ｌ Ｇ Ｅ 水煤 浆 气化 技术 系统 流程
（ １ ） 制 浆系统 制 浆系 统主要 用于 生产 水煤 浆 。 有一 定粒
度大 小的粒煤 经称重 、 计量后 进入磨机 破碎 ， 并与水 混合 ， 达到
一
定 粒度标准和 水浆 比 ， 形 成合格 的水煤浆 ， 送入煤 浆泵 。 同时
为 了改善 煤浆 的成 浆性 ， 在 研磨过 程 中 ， 按 照一 定 比例加入 各 类添 加剂 改善 煤粒 表面性 能 ， 使水 煤浆 均 匀 ， 从而 提 高不 同煤
的成浆性 能 。
应 器本来 的平 衡 ， 从而 产 生静 电造成 的 。 在退 出诱导 冷凝 操 作
时， 由于诱 导冷凝 操作模式 能有效地 消除静 电 ， 把 静 电掩 盖住 ，
当转 到非 诱导 冷凝 模式 操作 时 ， 静 电将会恢 复 ， 所 以我们 能 看
到在 反应器没 表现 出有静 电产 生的情 况下也会 结片的情 况 ， 导
术的研发和运用， 提供一些帮助 。
关键词 ： Ｇ Ｅ水煤浆， 煤， 技 术
浆区， 造成 分在 进入 或退 出诱 导冷 凝操作 时 ， 温 度控 制可 能不
稳定， 且通 过 的时 间要短 ， 要 迅速 通过 。 布 板堵 塞 ， 结块 等 严重 后果。 因此 ， 在提 负荷过 露 点时 ， 在外 界 条件允 许 的情况 下 ， 尽 可能地 快 。 （ ４ ） 入 口温 度与 异 戊烷 浓 度 正常 反 应 器入 口温度 可 以
致 了四川石化开车 初期的那 两次结块现 象 。 从年 产３ ０万 吨Ｌ Ｌ ＤＰ Ｅ装 置来 分 析其 干 气状 态 下的 最 大 产率不 能超过 １ ８吨／小时 ， 长 时间在此操 作条件 下操 作是十分 危险 的 ， 反应器温 度随时 可能大幅 波动 ， 甚至结块 。 因为较低 的 处理 量放 出 的热量 较少 ， 如 异戊 烷不 能在 全部分 布板 汽化 ， 且
影响煤成浆性的影响因素
影响煤成浆性的影响因素影响煤成浆性的影响因素分析摘要：水煤浆是20世纪70年代兴起的煤基液态燃料，具有燃烧效率高、负荷易调控、节能和环境效益好等显著优点。
本文通过对水煤浆的成浆性评定的讨论，得出水煤浆成浆性能的影响因素。
又介绍了几种提高成浆性的途径。
关键词：水煤浆；成浆性；Abstract：The water-coal-slurry is coal base fuel oil emerged in the 1970s，which has some remarkable merits．of high combustion efficiency，load easy to regulate，energy conservation and the good environment benefit and so on．This article obtains the factors of influencing the water-coal-slurry forming properties through the discussion on the slurry ability evaluation on water-coal-slurry。
finally introduces its improved way. Key words：coal-water slurry；slurry ability0 引言水煤浆是用一定级配细度的煤粉与水混合而成的，具有一定稳定性和流动性，可长距离泵送的浆状煤炭产品。
燃用水煤浆与直接烧煤相比，具有燃烧效率高、负荷易调控、节能和环境效益好等显著优点。
水煤浆经长距离管道输送到终端后可直接燃用，储运过程全封闭，既减少损失又不污染环境，是解决我国煤炭运力不足的重要运输方式之一。
本文通过对水煤浆的成浆性评定的讨论，得出水煤浆成浆性能的影响因素。
最后介绍了成浆性的提高途径。
1 成浆性的评定煤的成浆性是指将煤制备成水煤浆的难易程度。
影响煤成浆性的影响因素
影响煤成浆性的影响因素分析摘要：水煤浆是20世纪70年代兴起的煤基液态燃料，具有燃烧效率高、负荷易调控、节能和环境效益好等显著优点。
本文通过对水煤浆的成浆性评定的讨论，得出水煤浆成浆性能的影响因素。
又介绍了几种提高成浆性的途径。
关键词：水煤浆；成浆性；Abstract：The water-coal-slurry is coal base fuel oil emerged in the 1970s，which has some remarkable merits．of high combustion efficiency，load easy to regulate，energy conservation and the good environment benefit and so on．This article obtains the factors of influencing the water-coal-slurry forming properties through the discussion on the slurry ability evaluation on water-coal-slurry。
finally introduces its improved way. Key words：coal-water slurry；slurry ability0 引言水煤浆是用一定级配细度的煤粉与水混合而成的，具有一定稳定性和流动性，可长距离泵送的浆状煤炭产品。
燃用水煤浆与直接烧煤相比，具有燃烧效率高、负荷易调控、节能和环境效益好等显著优点。
水煤浆经长距离管道输送到终端后可直接燃用，储运过程全封闭，既减少损失又不污染环境，是解决我国煤炭运力不足的重要运输方式之一。
本文通过对水煤浆的成浆性评定的讨论，得出水煤浆成浆性能的影响因素。
最后介绍了成浆性的提高途径。
1 成浆性的评定煤的成浆性是指将煤制备成水煤浆的难易程度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
水煤浆气化工艺影响制浆因素的分析
【摘要】文章介绍了水煤浆气化工艺的工艺技术现状；制备高浓度水煤浆影响因素等。
【关键词】水煤浆气化工艺；因素；分析
煤炭是我国的基础能源和重要原料，在国民经济和社会发展中具有重要的战略地位。
煤气化技术是煤炭清洁转化的核心技术之一，是发展煤基化学品、煤基液体燃料、igcc发电、多联产系统、制氢、燃料电池等过程工业的基础。
在众多煤气化技术中，水煤浆加压气化技术作为一种先进的新型气化技术，因煤种适应范围较广、气化温度高、压力高、易于大型化，成为煤气化技术发展的主流方向在我国得到了较快的发展，自20世纪80年代至今，我国相继建设了数十套水煤浆加压气化装置，其合成气用于生产合成氨、甲醇、丁醇、二甲醚、烯烃等化工产品。
1.国内气化水煤浆制备工艺技术现状
在水煤浆气化行业中，工程技术人员和用户非常重视气化工艺和合成工艺等技术，往往忽视了水煤浆气化的基础环节—水煤浆制备。
因此，气化水煤浆的质量（浓度、粒度和稳定性等）相对较差，给后续生产环节带来了诸多问题，如气化效率低、能耗（煤耗、氧耗）偏高、生产成本增加等。
目前，气化水煤浆质量及其影响具体如下：
（1）水煤浆的浓度偏低（60%左右），致使单位合成气所需氧耗偏高。
（2）水煤浆的粒度偏粗，雾化性能较差，气化后灰中含炭量较高，致使单位合成气所需煤耗偏高。
（3）水煤浆粒度分布不合理，浆体的流动性较差，致使煤浆管道、泵、阀门等磨损严重。
（4）水煤浆的稳定性较差，储存期相对较短.仅为24h，给生产管理带来一定难度。
2.制备高浓度水煤浆影响因素
2.1煤质特性
煤质特性是影响水煤浆制备的首要因素。
一般来说，煤种制浆浓度随其内在水分含量的增大而降低，较低的内水含量有利于制备较高浓度的煤浆。
变质程度浅的煤种，其内水含量较高、含氧官能团多，制浆浓度较低；变质程度深的煤种，其内水含量较低、含氧官能团少，制浆浓度较高。
煤的内在水分含量可反映煤的内孔表面和亲水性能，其量较低时说明该煤的比表面积小或吸附水的能力差
_2j。
因此，制浆时煤粒上能吸附的水量少，形成的水化膜也较薄，致使占用的水量较少，所以在水煤浆浓度相同的情况下，固定于煤粒上的水量就相对较少了，从而导致悬浮体的自由流动相增多；也就是说，欲使水煤浆具有同样的流动性，其浓度必然会增高。
从煤质角度考虑，要制备高浓度的水煤浆，选择内水含量和含氧量少的煤种为宜。
对于确定的煤种而言，影响成浆性的主要因素为煤粉粒度分布和煤浆添加剂。
2.2粒度级配对不同煤种制浆浓度的影响
在制浆过程中，为了制备高浓度的水煤浆，要求煤粉颗粒各粒径的含量要有一定的分布，使大颗粒间的空隙为小颗粒所填充，以减少空隙所含水量，从而提高制浆浓度。
水煤浆的最佳粒度分布可以用不同的数学模型来表述：①从煤粉的粒度分布数据来计算煤粒子的填充空隙率，空隙率最低的粒度分布制成的水煤浆浓度最高；②计算粒度分布指数，目前最常用的粒度分布是rosin.rammler函数的改进形式 r-r-b分布：r=100exp[-（d/d’）n，]，r是筛孔d时的网上粒子质量，d’为粒度特性值，相当于r=36.7%时的粒径，n 为粒度分布指数。
一般认为n值越小，分布越宽，填充效率就越高。
但是，粒度分布指数并非越小越好，无论是否加人分散剂，n值均在0.7-0.8的范围内煤浆的粘度最低。
粒度级配越好，堆积率越高，煤浆浓度越高。
2.3水煤浆添加剂
目前，对水煤浆添加剂的研究要多于对粒度分布的控制，因为水煤浆添加剂的使用更具有实用意义，使用添加剂后，不仅可以提高制浆浓度，而且可以降低煤浆粘度，提高流动性。
水煤浆添加剂主要是一些不同性能的表面活性剂，主要有4类：①阴离子型表面活性剂；②阳离子型表面活性剂；③非离子型表面活性剂；④高分子化合物和元机盐。
2.4制浆工艺
水煤浆制浆工艺主要是为了取得粒度组成的最佳级配，也就是最大堆积效率，便于制备高质量的水煤浆。
气化用水煤浆制备主要采
用一次湿法制浆工艺。
在磨机选定的情况下，制浆工艺影响水煤浆浓度的因素有入磨粒度、生产能力、研磨体级配。
在工业化生产中，由于磨机连续作业，欲在达到生产能力条件下取得所需粒度的煤浆，需控制人磨机原料的粒度大小（一般7。
3.结束语
（1）煤质是制备高浓度水煤浆的首要因素。
煤种制浆浓度随其内在水分含量的增大而降低，较低的内水含量有利于制备较高浓度的煤浆。
（2）大颗粒间的空隙能被小颗粒填充，将有利于制成高浓度水煤浆。
但随着粗粒子含量增加，尽管其煤浆表观粘度降低，但因其流动性变差，仍然不能制成高浓度的、可供泵送的水煤浆。
（3）适宜的添加剂及加量能降低煤浆的表观粘度，改善流动性，提高制浆浓度。
因此对于制备高浓度水煤浆，需要综合考虑上述各因素。
根据不同的煤质，选择合适的粒度分布、添加剂、制浆工艺或配煤技术，才能制备出适合工业化应用的高性能水煤浆。