双轴搅拌机在水煤浆干法制备中实践应用的一些讨论

双轴搅拌机在水煤浆干法制备中实践应用的一些讨论摘要:陕煤集团神木张家峁水煤浆厂采用干法制备水煤浆工艺,不同于较为成熟的湿法制浆工艺,干法制浆工艺在国内应用很少,并且没有成规模的水煤浆厂,因此本工程结束后,总结出一些对双轴搅拌机在干法制浆中的心得体会进行探讨。

关键词:水煤浆干法制备双轴搅拌机

1 水煤浆干法制备工艺

陕煤集团神木张家峁水煤浆厂年生产200～400目煤粉能力为0.5 Mt,干法制备水煤浆年生产能力为0.15 Mt。煤粉制备规模以及干法制备水煤浆规模均为全国最大。张家峁水煤浆厂的制浆工艺如下图所示,原煤经过干磨制成煤粉后进行仓储。随后,煤粉经过称重计量进行预搅拌,使煤粉与水、分散剂混合均匀,并初步形成具有一定流动性的浆体,以便在下一步搅拌工序中进一步混匀调浆。如果需要进一步提高浆体的稳定性,需要加入适量的稳定剂,随后进行搅拌混匀,过滤、剪切,使浆体进一步熟化,随后进入成品罐成为水煤浆成品(如表1）［1］。

2 预搅拌设备选型

张家峁水煤浆厂制浆能力为0.15 Mt/a,预搅拌设备选型为双轴搅拌机。常规双轴搅拌机主要用在火力发电厂、矿山等行业,作为输送粉煤灰或类似物料。输送粉煤灰时加水并且进行搅拌,便于装车运输

或者转入其他输送设备。

本次制浆工艺中煤粉、水与分散剂计量后加入双轴搅拌机中进行预搅拌,目的是预搅拌后能够初步形成具有一定流动性的浆体。通过现场运行发现,由于煤粉自身密度小,粒度细,疏水性强等物理特性。未经改装的双轴搅拌机并不适合对煤粉、水与分散剂的预搅拌。输送粉煤灰的双轴搅拌机内部叶片数量少,叶片端部与底板最小间距大。因此,对于粒度与密度均比粉煤灰小很多,并且疏水性很强的煤粉,进入双轴搅拌机后大量悬浮在设备内部。水与药剂进入双轴搅拌机后只能附着到一小部分煤粉颗粒上。叶片数量过少导致无法充分搅拌煤粉、水与分散剂;叶片端部与底板间隙过大使得水与分散剂顺着底板从出料口流出。大部分叶片在煤粉中进行搅拌,无法带起水、分散剂与煤粉的融合,造成预搅拌效果差,煤粉与水依然是以各自形态从设备出料口流出。

通过对设备结构的了解以及厂家的考察,发现通过改进双轴搅拌机叶片结构,能够提高双轴搅拌机预搅拌效果,达到以浆液形态从双轴搅拌机出口流出。因此对双轴搅拌机内部结构进行改造。

(1)增大旋转直径。

使叶片端部与底板最小间距控制在5～10 mm之间。

(2)增加叶片数量。

双轴搅拌机叶片一般是以单点单片并按照螺旋结构布置。本次改为单点四叶片,缩短螺距,增加叶片组数。

(3)改善喷雾效果

水与分散剂通过喷嘴以雾化的形式进入双轴搅拌机,可以减少悬浮在设备内的煤粉,并且分散剂可以使水与煤粉融合,初步形成水煤浆浆液。螺杆泵属于容积式泵,如果双轴搅拌机喷嘴憋压效果不好,水与分散剂无法充分雾化,仅仅从喷嘴流出,造成水与煤粉融合的困难,不易形成浆液。通过改善喷嘴形式,提高憋压能力,使水与分散剂能够雾化,改善煤粉与水融合的效果。不过煤粉粒度很小,并且表面容易被氧化,降低分散剂的效果,不容易与水结合。因此会有极少量煤粉从出料口冒出。

经过改造的双轴搅拌机预搅拌效果良好。绝大部分煤粉与水充分混合后以液态形式从出料口流出,进入搅拌罐。

3 干法制备水煤浆工艺的一些思考

水煤浆制浆工艺中主要有干法制浆、湿法制浆两种工艺。目前全国范围内水煤浆制备工艺中湿法制浆比较常见。干法制浆工艺存在一些不足,国内的工程比较少。干法制浆工艺主要问题如下[2]。

(1)一般情况下,干法磨矿效果不如湿法。干法制浆工艺的堆积效

率远不如湿法高,而且干法磨煤时,新生表面很快被氧化,从而降低了成浆性。

(2)干法磨矿的安全与环境条件较湿法磨矿差。

张家峁水煤浆厂用立磨生产煤粉,产品粒度为200～400目,形状为片状。在制备水煤浆中,片状颗粒没有球状颗粒的堆积效率高,再有产品粒度分布较小,因此级配效果不好,无法制出高浓度水煤浆。

为了弥补干法制浆中无法得到较高堆积效率的缺陷,可以在预搅拌设备后面增加一台小型球磨机。首先,煤粉进入球磨机后通过球的撞击煤粉颗粒由片状变为球状增加了堆积密度;其次,煤粉经过球磨机中不同直径球的撞击,改变了煤粉粒度,增加了堆积效率,提高水煤浆浓度;最后,经过球磨机后,水煤浆更加均匀。水煤浆经过双轴搅拌机和球磨机后,基本达到混合均匀的目的,因此系统可以不加调浆罐,经过水煤浆过滤和强化泵后进入成品罐。

参考文献

[1] 郝祯娟,付晓恒,张晓波.水煤浆干法制浆工艺发展现状[J].煤炭加工与综合利用,2010(2):41～43.

[2] 郝临山.彭建喜水煤浆制备与应用技术[M].北京:煤炭工业出版社,2003.