CN104789287B - 一种采用间断粒度级配的水煤浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用间断粒度级配的高浓度水煤浆及其制备方法。它是由煤粉、添加剂和水组成的水煤浆；所述煤粉为质量比为1：0.1～1的粒度为临界粒径～2.5mm的煤粉与粒径≤0.045mm的煤粉组成；所述添加剂为木质素磺酸盐、腐植酸盐或萘磺酸甲醛缩合物；所述添加剂与所述煤粉的干基质量的比例为0.5～1：100；所述水煤浆的质量百分浓度为55～70％。本发明方法采用原煤破碎与煤粉分离技术相结合的方法实现水煤浆粒度分布的控制，堆积效率大幅提高，煤浆浓度较第一、二代制浆技术可分别提高6个和3个百分点以上；其制备方法简单，为连续式生产工艺，满足水煤浆制备及煤化工企业的连续、稳定生产要求；本发明能应用在燃料和气化水煤浆领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种高浓度水煤浆及其生产方法，具体涉及一种采用间断粒度级配的高浓度水煤浆及其制备方法，属于水煤浆技术领域。
背景技术
水煤浆是由煤、水和添加剂组成的煤基流体燃料和气化原料，可用于工业锅炉、窑炉和电站锅炉的燃烧发电或供气，亦可用于煤气化生产合成氨、甲醇、烯烃、油品和天然气等化工产品。据不完全统计，截止到2013年底，我国燃料水煤浆用量已达3000万吨/年，气化水煤浆用量已突破1亿吨/年。随着燃料和气化水煤浆的大规模推广及应用，水煤浆浓度偏低带来的诸多问题逐渐引起人们的关注，亦成为限制水煤浆产业发展的主要技术瓶颈。据测算，煤浆浓度每提高1个百分点，煤浆的热值可提高60kcal/kg，比煤耗可降低10kg/kNm3，比氧耗可降低10Nm3/kNm3，有效气成分提高0.8个百分点，燃烧和气化效率显著提高。因此，开发先进的制浆技术，优化水煤浆粒度级配，提高水煤浆浓度，改善水煤浆的流变性和稳定性，是水煤浆产业发展亟需解决的重要课题。
水煤浆的粒度级配是影响水煤浆浓度、粘度和流变性的关键因素。但原有的水煤浆制备多采用单棒/球磨机制浆技术(第一代制浆技术)，原料煤破碎后经棒/球磨机一次研磨即可制得成品煤浆，工艺流程简单，无法实现水煤浆粒度级配的优化，煤颗粒的堆积效率和煤浆浓度普遍偏低。近年来，随着水煤浆制备技术的不断发展，第二代分级研磨水煤浆制备技术(公开号：CN 101173765 B)逐渐成为主流的制浆技术，该技术通过粗磨机和细磨机的有机组合，可在一定程度上实现水煤浆粒度级配的优化，与原有的制浆技术相比煤浆浓度可提高3个百分点左右。但该技术是在成品水煤浆中补充平均粒径为20μm的细颗粒，粒度级配未达到有效控制，仅在＜45μm的粒度区间内小幅提高，水煤浆浓度的提高幅度有限，难以满足水煤浆产业发展的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用间断粒度级配的水煤浆及其制备方法，本发明通过控制煤粉各粒度区间的分布与含量，细颗粒充分填充大粗颗粒形成的孔隙，形成效率极高的紧密堆积状态，提高水煤浆粒度级配优化程度，大幅提高煤浆浓度。
本发明提供的采用间断粒度级配的水煤浆，它是由煤粉、添加剂和水组成的水煤浆；
所述煤粉为质量比为1：0.1～1的粒度为临界粒径～2.5mm的煤粉与≤0.045mm的煤粉组成；
所述添加剂为木质素磺酸盐、腐植酸盐或萘磺酸甲醛缩合物；
所述添加剂与所述煤粉的干基质量的比例为0.5～1：100；
所述水为溶剂；所述水煤浆的质量百分浓度为55～70％。
本发明中，所述煤粉可由不同变质程度的煤种制成。
上述的水煤浆，所述临界粒径(dpc)为0.1～0.5mm，具体可根据所述煤粉煤种的不同进行调整。
本发明中，所述临界粒径(dpc)指的是将破碎后的煤粉进行分离所选取的粒径值，即以dpc界点将粒径为0～2.5mm的煤粉(不包括零)分离为0～dpc与dpc～2.5mm煤粉。
本发明还提供了上述采用间断粒度级配水煤浆的制备方法，包括如下步骤：
(1)将原料煤经精细破碎，得到粒径≤2.5mm的煤粉；
(2)根据临界粒径将所述粒径≤2.5mm的煤粉进行分离，得到粒径为临界粒径(dpc)～2.5mm的煤粉和小于临界粒径(dpc)的煤粉；
(3)按下述1)或2)的方法，即得到所述间断粒度级配的水煤浆：
1)将所述粒径小于临界粒径(dpc)的煤粉与水和所述添加剂混合，然后经超细研磨，得到粒径≤0.045mm的水煤浆；将所述水煤浆和所述粒径为临界粒径(dpc)～2.5mm的煤粉混合；
2)将所述粒径小于临界粒径(dpc)的煤粉进行超细研磨，得到粒径≤0.045mm的煤粉，然后与所述粒径为临界粒径(dpc)～2.5mm的煤粉、水和所述添加剂混合。
本发明采用间断粒度级配的高浓度水煤浆应用在燃料和气化水煤浆领域。
本发明具有以下优点：
1、本发明方法采用原煤破碎与煤粉分离技术相结合的方法实现水煤浆粒度分布的控制，堆积效率大幅提高，煤浆浓度较第一、二代制浆技术可分别提高6个和3个百分点以上。
2、本发明将原有及现有制浆工艺的破碎、研磨环节进行融合，即原煤经精细破碎即可满足水煤浆的粒度分布要求，省去能耗较高的球/棒磨环节，制浆能耗大幅降低。
3、本发明制备方法简单，为连续式生产工艺，满足水煤浆制备及煤化工企业的连续、稳定生产要求。
附图说明
图1为本发明间断级配的高浓度水煤浆中两种粒度分布的质量百分比。
图2为本发明实施例1湿法配浆的制备流程图。
图3为本发明实施例2干法配浆的制备流程图。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、采用间断粒度级配的高浓度水煤浆的制备
本实施例用的原料煤为神华特低灰煤：神混1#煤＝1：1的配煤(以下简称“神华煤”)，其全水Mt＝16％，收到基灰分Aar＝9％，收到基挥发分Var＝23％。
按照图2所示的制备流程，本发明利用该原料煤制备高浓度水煤浆的过程如下：
(1)将神华煤进行精细破碎至粒径≤2.5mm的煤粉；
(2)将≤2.5mm的煤粉进行分离，选取临界粒径dpc＝200μm，得到粒径为200μm～2.5mm的煤粉和粒径小于200μm的煤粉，二者分布的质量百分比如图1所示；
(3)约占神华煤总质量的50～70％的粒径为200μm～2.5mm的煤粉输送至煤粉缓冲仓备用；
(4)约占神华煤总质量30～50％的粒径小于200μm的煤粉与水按2：3的质量比进行混合，同时加入按与煤粉干基质量百分比为0.5％的添加剂(木质素磺酸盐)制备煤浆备用；
(5)将步骤(4)制备的煤浆进行超细研磨，研磨出的超细煤浆粒径≤45μm，输送至细浆罐备用；
(6)将步骤(3)粒径为200μm～2.5mm的煤粉与步骤(5)制备的超细煤浆按设定的质量百分比68％进行混合经搅拌均匀，即制得煤浆质量百分数为68％的采用间断粒度级配的高浓度水煤浆。
本发明高浓度水煤浆的稳定性为大于1个月不产生硬沉淀，其流变性为1050mPa.s(国家标准≤1200mPa.s)。
实施例2、采用间断粒度级配的高浓度水煤浆的制备
本实施例用的原料煤为新疆红山煤(以下简称“红山煤”)，其全水Mt＝24％，Aar＝14％，Var＝30％。
按照如图3所示的流程图，本发明利用该原料煤制备高浓度水煤浆的过程如下：
(1)将红山煤进行精细破碎至粒径≤2.5mm的煤粉；
(2)将≤2.5mm的煤粉进行分离，选取临界粒径dpc＝300μm，得到粒径为300μm～2.5mm的煤粉和粒径小于300μm的煤粉；
(3)约占红山煤总质量的60～80％的粒径为300μm～2.5mm的煤粉输送至煤粉缓冲仓备用；
(4)约占红山煤总质量的20～40％的粒径小于300μm的煤粉进行超细研磨，制备出粒径≤45μm超细煤粉备用；
(5)将步骤(3)制备的粒径为300μm～2.5mm的煤粉与步骤(4)制备≤45μm超细煤粉、水按设定的质量百分比混合搅拌均匀，同时加入按与煤粉干基质量百分比为0.5％的添加剂(木质素磺酸盐)，即可制得煤浆质量百分数为62％的采用间断粒度级配的高浓度水煤浆。
本发明高浓度水煤浆的稳定性为大于1个月不产生硬沉淀、流变性为1160mPa.s(国家标准≤1200mPa.s)。
本发明高浓度水煤浆可用于燃料和气化水煤浆领域。
Claims (3)
1.一种采用间断粒度级配的高浓度水煤浆，其特征在于：它是由煤粉、添加剂和水组成的水煤浆；
所述煤粉为质量比为1：0.1～1的粒度为临界粒径～2.5mm的煤粉与粒径≤0.045mm的煤粉组成；
所述添加剂为木质素磺酸盐、腐植酸盐或萘磺酸甲醛缩合物；
所述添加剂与所述煤粉的干基质量的比例为0.5～1：100；
所述水为溶剂；所述水煤浆的质量百分浓度为55～70％；
所述临界粒径为0.1～0.5mm。
2.权利要求1所述采用间断粒度级配的高浓度水煤浆的制备方法，包括如下步骤：
(1)将原料煤经精细破碎，得到粒径≤2.5mm的煤粉；
(2)根据临界粒径将所述粒径≤2.5mm的煤粉进行分离，得到粒径为临界粒径～2.5mm的煤粉和小于临界粒径的煤粉；
(3)按下述1)或2)的方法，即得到所述间断粒度级配的水煤浆：
1)将所述粒径小于临界粒径的煤粉与水和所述添加剂混合，然后经超细研磨，得到粒径≤0.045mm的水煤浆；将所述水煤浆和所述粒径为临界粒径～2.5mm的煤粉混合；
2)将所述粒径小于临界粒径的煤粉进行超细研磨，得到粒径为≤0.045mm的煤粉，然后与所述粒径为临界粒径～2.5mm的煤粉、水和所述添加剂混合。
3.权利要求1所述采用间断粒度级配的高浓度水煤浆在燃料和气化水煤浆领域中的应用。
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