CN108219877A - 一种制备高浓度水煤浆的方法 - Google Patents

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孙海勇
蔡洪涛
王国房
陈浩
杜丽伟
张桂玲
苏鑫
王燕芳
张静
温泉
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Abstract

本发明公开了一种制备高浓度水煤浆的方法。该包括如下步骤：1)将原料煤的粒径进行一次破碎得到煤粉A后；2)取部分煤粉A进行二次破碎得到煤粉B；3)将剩余煤粉A依次进行三次破碎和四次破碎，得到超细煤；4)将所述煤粉B与所述超细煤混合，并按照预设煤浆浓度加水，均质后得到所述水煤浆；所述一次破碎至四次破碎中，后一次破碎后煤粉的粒径均小于前一次破碎。该方法能耗低，所得水煤浆浓度高，制备方法简单，能够满足水煤浆制备及煤化工企业的连续稳定生产要求。

Description

一种制备高浓度水煤浆的方法
技术领域
本发明属于水煤浆制备领域，涉及一种制备高浓度水煤浆的方法。
背景技术
水煤浆是20世纪70年代发展起来的由煤、水和添加剂组成的煤基流体燃料，主要用于工业锅炉、窑炉和电站锅炉的燃烧发电或供气。随着我国煤化工产业的快速发展，尤其是水煤浆气化技术的广泛应用，水煤浆用途又扩展至煤气化原料，年用浆量已突破1亿吨/年，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。
但我国水煤浆制备工艺及设备是“六五”到“九五”期间由水泥及矿山行业引进的棒磨机或球磨机制浆技术，技术及装备至今未进行升级换代，普遍存在设备功率大、制浆能耗高、成浆浓度低及煤量质量差等诸多问题。以目前国内规模最大的φ4.3×6m的棒磨机制备气化水煤浆为例，其额定干基投煤量(神华气化用煤)为75t/h，成浆浓度仅为60％左右，折合煤浆量为125t/h，设备电机功率为1600kW，综合考虑原煤、破碎、输送等环节，吨浆电耗≥18kWh，能耗偏高；而以水煤浆气化常用的神华煤为原料，采用棒磨机制浆技术制备的水煤浆浓度仅为60％左右，较低的煤浆浓度导致水煤浆气化效率普遍便低，比煤耗、比氧耗偏高，有效气含量偏低，造成能极大的资源和能源浪费，是煤化工产业发展亟待解决的重大问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备高浓度水煤浆的方法，包括如下步骤：
1)将原料煤的粒径进行一次破碎得到煤粉A后；
2)取部分煤粉A进行二次破碎得到煤粉B；
3)将剩余煤粉A依次进行三次破碎和四次破碎，得到超细煤；
4)将所述煤粉B与所述超细煤混合，并按照预设煤浆浓度加水，均质后得到所述水煤浆；
所述一次破碎至四次破碎中，后一次破碎后煤粉的粒径均小于前一次破碎。
上述方法中，所述进行二次破碎的部分煤粉A占所述煤粉A总量的50～80％，具体可为70％或80％。
所述煤粉B与所述超细煤的质量比为1～4：1；所述煤粉B和超细煤的质量均以干基计。
一次破碎后煤粉的粒径范围为不大于6mm；6mm过筛率不小于97％；
二次破碎后煤粉的粒径范围为不大于2.5mm；2.5mm过筛率为100％；
三次破碎后煤粉的粒径范围为不大于0.1mm；0.1mm过筛率不小于95％；
四次破碎后煤的粒径范围不大于0.045mm；0.045mm过筛率不小于97％。
所述一次至三次破碎均为干法破碎。
所述四次破碎为湿法破碎或利用蒸汽动力磨进行破碎。
所述湿法破碎包括：将三次破碎所得破碎物与水混合得到粗浆后再进行研磨；
所述粗浆的质量百分浓度具体为40～50％，具体可为45％；
或者，将三次破碎所得破碎物与水和均质添加剂混合得到粗浆后再进行研磨；
所述均质添加剂具体为萘系化合物、萘磺酸钠甲醇缩合物、木质素磺酸盐、木质素磺酸钠或脂肪族系化合物；
所述均质添加剂的用量具体为三次破碎所得破碎物质量的0.25-1.0％。
所述三次破碎所得破碎物、水和均质添加剂的质量比具体可为100：87：1；其中，水的添加量可根据粗浆浓度的实际需要进行调整。
利用上述湿法破碎进行破碎所得超细煤为超细煤浆；
所述利用蒸汽动力磨具体可为将三次破碎所得破碎物利用蒸汽动力的作用将其进行高速冲击、对撞，粒径达到要求后，经分级机分离出，然后采用煤粉捕集设备收集而得；
利用蒸汽动力磨进行破碎所得超细煤为超细煤粉；
所述步骤4)均质步骤中，时间为30-60分钟，具体可为30分钟或40分钟。
所述方法还包括如下步骤：在所述步骤3)之后，步骤4)均质步骤之前，向体系中加入均质添加剂；
所述均质添加剂具体为萘系化合物、萘磺酸钠甲醇缩合物、木质素磺酸盐、木质素磺酸钠或脂肪族系化合物；
所述均质添加剂的用量具体为所述煤粉B质量的0.25-1.0％，更具体可为0.3％。
所述煤粉B、步骤3)所得超细煤与水和木质素磺酸钠的质量比具体可为348：87：100：1。
所述均质的具体方法均为搅拌剪切均质。
所述水煤浆的质量百分浓度不小于60％，具体可为62％、67％或62-67％。
该方法适用于各种原料煤，如可为低灰煤或褐煤，更具体的，所述低灰煤可为由神混1#煤1：1比例混合而得的配煤(也即“神华煤”)，其全水Mt＝16％，收到基灰分Aar＝9％，收到基挥发分Var＝23％；所述褐煤具体可为新疆地区变质程度较低的褐煤，其全水Mt＝24％，Aar＝7％，Var＝28％。
本发明提供的制备水煤浆的方法，主要应用在气化水煤浆领域，具有以下优点：
1、采取“以破代磨”为理论指导，多种破碎形式有机组合，替代传统功率大、制浆能耗高的棒\球磨机，以目前国内最大规模的φ4.3×6.0m的棒磨机为例，其电机功率为1600kw，而本发明同规模电机功率仅为1000kw，气化水煤浆的制浆能耗可降低约40％。
2、本发明所述制浆技术制备的水煤浆浓度高，以神华煤为例，煤浆浓度可达67％以上，与常规单棒\球磨机制浆浓度60％相比，提高7个百分点。
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。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。
实施例1
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％。
1)采用锤式破碎机将神华煤进行一次破碎，破碎至煤粉粒径≤6mm，过筛率≥97％，制得煤粉A备用；
2)将煤粉A计量分取70％输送至三级辊式破碎机进行二次破碎，破碎至煤粉粒径≤2.5mm，2.5mm过筛率100％，制得煤粉B备用；
3)将煤粉A剩余的30％输送至五级辊式破碎机进行三次破碎，破碎至煤粉粒径≤0.1mm，0.1mm过筛率≥95％，制得煤粉C备用；
将所得煤粉C与水、均质添加剂木质素磺酸钠按100：87：1的质量比进行混合制备出浓度为45％的粗浆，粗浆经湿法研磨设备研磨至≤0.045mm，0.045mm过筛率≥97％，制备出超细煤浆D备用；
4)将步骤2)所得煤粉B与步骤3)所得超细煤浆D按干基比例7：3进行混合，充分搅拌、剪切进行均质30分钟后即制得质量百分浓度为67％的高浓度水煤浆，与常规单棒\球磨机制浆浓度60％相比，提高了7个百分点。
实施例2
本实施例用以产自新疆地区变质程度较低的褐煤为原料，其全水Mt＝24％，Aar＝7％，Var＝28％。
1)采用锤式破碎机将褐煤进行一次破碎，破碎至煤粉粒径≤6mm，过筛率≥97％，制得煤粉A备用；
2)将煤粉A计量分取80％输送至二级辊式破碎机，破碎至≤2.5mm，2.5mm过筛率100％，制得煤粉B备用；
3)将煤粉A剩余的20％输送至四级辊式破碎机，破碎至≤0.1mm，0.1mm过筛率≥95％，制得煤粉C备用；
将≤0.1mm的煤粉C计量输送至蒸汽动力磨，在蒸汽动力的作用下煤粉高速冲击、对撞，粒径达到≤0.045mm的要求后，经分级机分离出，然后采用煤粉捕集设备收集得到超细煤粉D备用；
4)将步骤2)所得煤粉B、步骤3)所得超细煤粉D与水和木质素磺酸钠按348：87：100：1的比例进行混合，充分搅拌、剪切进行均质40分钟后即制得质量百分浓度为62％的褐煤高浓度水煤浆。

Claims (10)

1.一种制备水煤浆的方法，包括如下步骤：
1)将原料煤的粒径进行一次破碎得到煤粉A后；
2)取部分煤粉A进行二次破碎得到煤粉B；
3)将剩余煤粉A依次进行三次破碎和四次破碎，得到超细煤；
4)将所述煤粉B与所述超细煤混合，并按照预设煤浆浓度加水，均质后得到所述水煤浆；
所述一次破碎至四次破碎中，后一次破碎后煤粉的粒径均小于前一次破碎。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述进行二次破碎的部分煤粉A占所述煤粉A总量的50～80％。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述煤粉B与所述超细煤的质量比为1～4：1；所述煤粉B和超细煤的质量均以干基计。
4.根据权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于：一次破碎后煤粉的粒径范围为不大于6mm；
二次破碎后煤粉的粒径范围为不大于2.5mm；
三次破碎后煤粉的粒径范围为不大于0.1mm；
四次破碎后煤的粒径范围不大于0.045mm。
5.根据权利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于：所述一次至三次破碎均为干法破碎。
6.根据权利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于：所述四次破碎为湿法破碎或利用蒸汽动力磨进行破碎。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述湿法破碎包括：将三次破碎所得破碎物与水混合得到粗浆后再进行研磨；
或者，将三次破碎所得破碎物与水和均质添加剂混合得到粗浆后再进行研磨；
所述均质添加剂具体为萘系化合物、萘磺酸钠甲醇缩合物、木质素磺酸盐、木质素磺酸钠或脂肪族系化合物；
所述粗浆的质量百分浓度具体为40～50％；
所述均质添加剂的用量具体为三次破碎所得破碎物质量的0.25-1.0％。
8.根据权利要求1-7中任一所述的方法，其特征在于：所述步骤4)均质步骤中，时间为30-60分钟。
9.根据权利要求1-8中任一所述的方法，其特征在于：所述方法还包括如下步骤：
在所述步骤3)之后，步骤4)均质步骤之前，向体系中加入均质添加剂；
所述均质添加剂具体为萘系化合物、萘磺酸钠甲醇缩合物、木质素磺酸盐、木质素磺酸钠或脂肪族系化合物；
所述均质添加剂的用量具体为所述煤粉B质量的0.25-1.0％。
10.根据权利要求1-9中任一所述的方法，其特征在于：所述水煤浆的质量百分浓度不小于60％或62％或67％或62-67％。
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