水煤浆制备技术参数

水煤浆技术及其利用

水煤浆技术及其利用1 水煤浆技术及其利用水煤浆是由65％～70％的煤粉和29％～34％的水及1％左右的微量化学添加剂制备而成的浆体。

水煤浆是新型洁净环保燃料。

它的雾化性能好，可以稳定着火燃烧；和煤相比，它的燃烧效率高（一般均在98%以上），污染物排放低，储存运输方便且无污染,无自燃及火灾危险。

它既保留了煤的燃烧特性，又具备了类似重油的液态燃烧特点。

根据当前国家“煤代油”的能源发展战略，化工企业正在加快利用先进.环保的替代技术淘汰落后产能。

我国一些企业全套引进德士古技术，费用高达1.5亿元。

针对当前引进水煤浆技术投资费用高,而国内尚没有将油品为原料的装置改造为水煤浆生产装置的现状,一些企业开展了煤基多元料浆替代重油制合成气的工业化技术，实现了原料替代.1）水煤浆制备主要技术研究由于煤炭性质的特殊，给煤炭成浆性能的研究带来了一定的难度.当前国内外对水煤浆的研究大部分都是集中在应用方面，理论上还有待于深入。

为此，兖日水煤浆有限公司开展了“水煤浆制备主要技术”的研究.高质量的水煤浆要求浓度高、流变性好、稳定期长。

水煤浆技术是一个包括制备、储运、装卸、燃烧等项技术在内的系统技术.制备水煤浆的关键在于煤炭选择、磨矿粒度级配技术、添加剂的合理使用及适当的生产工艺.煤炭中的有机质是以多种复杂高分子化合物的混合物形式存在的,所以不能够客观地确定其化学结构。

煤种不同，即煤的体相、表面组成、表面形貌、内水含量、矿物质种类和含量均不同，制浆的难易程度也有很大的差异。

煤炭的灰分、挥发分、固定碳、内在水分、可磨性指数、氧碳比、氢碳比与燃料比等9个因数对于成浆浓度均有比较大的影响。

另外,煤炭中的无机质特别是水溶性无机盐对于制浆也有显著的影响。

制浆的时候,应当尽可能地选择煤化程度高、内在水分低、可磨性指数高的煤炭。

在制浆的过程中,煤炭的粒度分布是决定水煤浆浓度和流动性的重要因素.好的粒度级配可以使得添加剂与煤炭表面很好地吸附，从而提高煤炭的稳定性.添加剂的性能直接影响到水煤浆的浓度、粘度、稳定性等技术参数,而且如何选择添加剂对于制浆厂的生产和经济效益有着很大的影响,必须从经济性、适应性、安全性和广泛性几个方面综合予以考虑。

水煤浆

水煤浆定义
• 水煤浆具有良好的稳定性及流变性，可广泛用于工业锅炉，电站锅炉，工业窑炉代油燃烧，亦可作为气化原料，用于合成氨，合成甲醇，合成尿素等化工项目中。 • 以煤代油是国家的一项基本能源政策。 2001年7月27日经国务院批准，明确列出了“水煤浆技术开发”为国家重点鼓励和发展的技术和产业。
• （6）煤岩显微组分煤中极性官能团主要分布在镜质组中，因此，镜质组分高的煤成浆性差。另外，丝质组分含碳高，一般是多孔结构，孔隙大，导致煤的比表面积大，最高内在水分含量高。
• （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，煤中氧碳比增大，亲水官能团越多，HGI值减小，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。中等变质程度煤的理论成浆性好。 • 煤炭的成浆性还与制浆过程中添加剂的种类及用量，制备方法（湿法或干法），级配工艺（双峰级配，多峰级配或自然级配）等都有关系。
水煤浆的燃烧性
• 1 煤质对水煤浆燃烧性的影响 • 2.流变性对水煤浆燃烧性的影响
1 煤质对水煤浆燃烧性的影响
• 水煤浆作为代油燃料，首先要具有高的热值，容易点火，便于排渣，污染小。水煤浆的热值与煤阶，灰分，浓度有关。煤阶越高，灰分越低，热值就越大。煤浆的高位发热量与浓度的关系如下式所示 Qgr，ar=Qgr.d×c∕100－6（9×Wd（H）•c／100＋ 100－c）式中Qgr，d——煤炭干燥基高位发热量，kJ/kg C——水煤浆质量分数，% Wd（H）煤炭干燥基氢含量，% 在水煤浆开发初期，由于考虑追求高热值和解决环保问题，要求煤炭灰分为6%~10%,硫分低于1%。随着对煤浆性演剧的深入，对此已有不同的见解。
2.流变性对水煤浆燃烧性的影响

水煤浆技术背景及应用介绍

水煤浆技术背景及应用介绍1.水煤浆概述水煤浆(CWM-Coal Water Mixture)代油燃烧技术,是20世纪70年代石油危机期间由煤炭洗选加工、管道输送普通浓度水煤浆和油煤浆加工技术的基础上发展起来的一项煤炭加工新技术。

水煤浆是由62-70%的煤粉、30-38%的水和少量添加剂混合的非均相液固悬浮液体，属于典型的非牛顿流体。

它是一种液态燃料，进入炉膛的燃烧方式和燃料油相似，即通过喷嘴将其雾化成液滴，液滴在高温烟气中蒸发水分，然后像煤粉燃烧那样，析出挥发分、燃烧和燃烬。

当用水煤浆作为燃料时，具有许多的优点，例如它具有很好的流动性、低污染、可以提高煤炭利用率等。

2.水煤浆的性质水煤浆和一般的煤泥水不同，它是一种燃料，必须具备下述性质：（1）为利于燃烧，水煤浆的含煤浓度要高，通常煤的质量分数为62-70%，水份为30-38%，体积质量为1.18-1.24 g/ml；（2）为便于泵送和雾化，粘度要低，通常要求在100s-1剪切率及常温下，表观粘度不高于1000-1200mPa.s，流速在40-80m/s；（3）为防止在贮运过程中产生沉淀，应有良好的稳定性，一般要求能静置存放30d不产生不可恢复的硬沉淀；（4）为提高煤炭的燃烧效率，其中煤粒应达到一定的韧度，一般要求粒度上限为300μm，其中小于μm（200网目）的质量不少于75%。

使水煤浆能满足其中单项性能并不难，但要同时满足各项要求有许多困难，因为有些性能间是相互制约的，例如，要使水煤浆中含煤浓度高，就不能多用水；水少了，又会引起粘度高，流动性差；要流动性好，粘度就应低，但粘度低又会使稳定性变差。

所以它的制备技术难度大，涉及煤化学、颗粒学、胶体学、有机化学及流变学等学科技术。

3.水煤浆制备及技术难点制浆方法有干法和湿法两种，目前主要用湿法。

湿法制浆工艺从原料上分为末精煤和浮选精煤制浆工艺两种；从制浆浓度上为高浓度湿法制浆、中浓度湿法制浆以及高中浓度两磨机级配制浆。

水煤浆制备工艺

水煤浆制备三大要素：煤质、煤粉粒度级配、添加剂。

水煤浆生产工序通常包括选煤、破碎、磨矿(加入添加剂)、搅拌与剪切、滤浆等多个环节,每个环节的作用是:(1)选煤是制浆的基础,包括两方面:一是选择合适的制浆用煤或配煤,即成浆性能好,并且具有良好燃烧特性的煤;二是对原料煤进行脱灰脱硫处理,以保证制浆原料煤的质量。

(2)破碎与磨矿是制浆工艺过程中最关键的环节,为了减少磨矿功耗,磨矿前原料煤必须先破碎(按照多破少磨原则,破碎粒度越细越好),然后经过磨矿,直至水煤浆产品所需要的细度,并使其粒度分布达到较高堆积效率。

(3)捏混只有在干磨和中浓度湿法制浆中才使用。

其作用是使干磨所产生的煤粉或中浓度磨矿产品经过滤机脱水所得滤饼能与水和分散剂均匀混合，并形成有一定流动性的浆体，以便于在下一步搅拌工序中进一步混匀。

(4)搅拌的作用是使煤颗粒、水与添加剂充分混合,提高水煤浆的稳定性,而且在搅拌过程中使煤浆受强剪切力处理,加强了添加剂与煤颗粒表面的相互作用,改善了浆体的流动性。

(5)滤浆工艺的作用是除去在制浆过程中出现的粗颗粒和混入浆体的某些杂物,以防止水煤浆在储运和燃烧过程中堵塞管路和喷嘴。

(6)在制浆工艺中,还须配置煤量、水量、添加剂量、煤浆流量、料位、液位等在线检测与控制装置。

制浆原料煤与添加剂的合理选择及制浆工艺的确定是制浆技术的三大要素,也是实现用较低的制浆成本生产优质水煤浆产品的基本条件。

制浆工艺（偏高浓度湿法制浆）流程一般分为：原煤环节、药剂制备环节、磨浆环节及储浆输送环节4部分。

原煤环节是将原煤经皮带输送机送入破碎机中破碎．破碎好的煤再由输送机送到粉煤仓待磨；药剂制备环节是分别将分散剂原液、稳定剂干粉与一定量的水配置成分散剂溶液和稳定剂溶液并泵送至分散剂缓冲桶和稳定剂缓冲桶；磨浆环节是将水、煤、分散剂送入磨机中磨制．从磨机中出来的水煤浆为原始的水煤浆．原始的水煤浆经振动筛除渣流入缓冲搅拌桶进行搅拌．然后经泵送到滤浆器处理。

水煤浆添加剂开发方案

水煤浆添加剂开发方案水煤浆添加剂开发方案水煤浆水煤浆（CWS coal water slurry）是20世纪80年代初开发的一种煤基流体燃料，特点是污染低、效率高、流动性强，像油一样易于装卸储存及直接雾化燃烧。

它由质量分数为70％的干煤、29％的水和1％的化学添加剂构成，这种产品可以替代油、气等燃料，直接用于锅炉和工业窑炉，有关资料显示，2吨水煤浆可代替1吨的燃料油。

我国目前制备的水煤浆按制备水煤浆原料的性质约分为6种，如表1，水煤浆的主要技术指标如下：浓度，65%~70%；粘度，1000±200cP；煤炭最大颗粒粒径小于0.3mm，平均粒度，38～45μm；硫分< 0.5 %；灰分< 9.0 % ; 挥发分，28.02 %～34.53 % ；发热量, 18.84～19.26MJ/kg；稳定性，静止存放三个月不发生硬沉淀。

表1 水煤浆品质特性品种选用原料煤水煤浆特性用途精煤水煤浆洗精煤灰分：＜10%浓度：＞65%粘度：1000cp稳定性：＞3个月发热量：18.8~20.9MJ/kg作为锅炉代油燃料精细水煤浆超低灰精煤灰分：1%～2%浓度：50%～55%粘度：＜300cp细度：＜10μ作为内燃机、燃气透平燃料m经济型水煤浆原生煤泥灰分：15%～25%浓度：65%～68%，稳定性：＞15天作链条锅炉燃料浮选尾煤灰分：＞25%浓度：50%～65%，稳定性：3～5天作沸腾炉或链条炉燃料气化水煤浆普通原煤灰分：＜25%浓度：58%～65%，稳定性：1～2天，粘度：1000cp，流动性较好，粒度＜200目占60%左右作德士古炉气化造气用原料环保型水煤浆制浆过程中加入脱硫剂浓度：＞65%，粘度：1000cp±200 cp可提高脱硫率10%～20%加入碱性有机废液浓度：50%～55%，粘度：＜1200cp，稳定性：30天适合高硫煤地区锅炉燃用，脱硫效果好原煤水煤浆原煤灰分：＞20%，炉前制浆浓度：60%左右，稳定性：1天作工业窑炉燃料水煤浆相对于油品的优势水煤浆作为一种代油燃料可以代替重油和原油用于锅炉和各种窑炉燃烧。

水煤浆制备技术

一、制浆工艺的主要环节及功能
• 选煤 (脱灰、脱硫) • 破碎与磨矿（可用干法，亦可用湿法。） • 捏混与搅拌（捏混只是在干磨与中浓度湿磨工
艺中才采用） • 滤浆（筛网）
工艺 • 干法制浆工艺 • 干、湿法联合制浆工艺 • 高浓度磨矿制浆工艺 • 中浓度磨矿制浆工艺 • 高、中浓度磨矿级配制浆工艺 • 浮选精煤或煤泥制浆 • 浮选精煤、水洗精煤联合制浆 • 超净煤精细高热值水煤浆 • 褐煤水煤浆
2、影响水煤浆稳定性的因素 • 煤质 • 浓度 • 流变特性和温度(流变参数：表观黏度、屈服
应力、触变性)
四、制浆用煤的选择
• 炼焦煤 • 低阶动力煤（三低、两高）
五、难制浆煤种成浆性的提高途径
1、配煤制浆 • 低阶动力煤成浆性差，水分高，发热量低，但
挥发分高，易点火燃烧，高阶动力煤则相反。为获得浓度高、黏度低、稳定性好和易点火燃烧的优质煤浆，将两种煤按一定比例混合起来
2、表面改性
• 加入一种提高煤表面疏水性的处理剂，同时还起着封孔作用，降低低阶煤的比表面积。
3、添加剂的复配
• 添加剂的选择是水煤浆技术的关键。将几种添加剂按一定比例配合，可提高水煤浆的性态均匀，大大改善水煤浆的流动性和稳定性。
4、热处理
• 包括用过热水、热烟道气和直接烘烤等方法对煤进行预处理。通过热力作用使煤的结构、组成和表面性质都发生有利的变化
二、水煤浆的燃烧性
1、煤质对水煤浆燃烧性的影响
• 水煤浆作为代油燃料，首先要具有高的热值，容易点火，便于排渣，污染小。
• 水煤浆的热值与煤阶、灰分、浓度有关。煤阶越高，灰分越低，热值就越大。对于指定的煤种，水煤浆浓度是影响热值的主要因素。
• 灰成分也是燃烧中一个主要问题，它直接关系到灰熔点的高低，决定燃烧后灰渣排放方式的选择。炉渣的排放有固态排渣和液态排渣两种。

水煤浆工艺技术要求

水煤浆工艺技术要求水煤浆是一种将煤进行细碎、干燥、磨制和水分散后所得到的高浓度悬浮体，广泛应用于燃烧、发电、炼铁、化工等领域。

水煤浆工艺技术是指将煤炭加工成水煤浆所需要的各种工艺流程和技术要求。

水煤浆工艺技术的要求主要包括以下几个方面：1. 煤炭处理要求：煤炭需进行细碎、干燥和磨制处理，确保煤炭颗粒尺寸适中，水分含量适当，煤炭粉末细度满足要求。

煤炭的品质也需要符合相关标准。

2. 水煤浆配制要求：水煤浆的配制需要根据实际需要调整煤浆的含固率、细度和黏度等参数。

一般来说，水煤浆的含固率可控制在40%~70%之间，细度要求在20μm以下，黏度需要在1000~3000cp之间。

3. 水煤浆搅拌要求：搅拌是制备水煤浆的关键步骤，搅拌过程需要充分混合，确保煤粉和水分均匀分散，并且控制搅拌的时间和速度，避免煤浆产生泡沫和结块。

4. 水煤浆稳定要求：稳定性是水煤浆的重要指标，稳定的水煤浆可以长久保存和输送。

稳定性要求水煤浆具有较好的抗沉降、抗离析和抗絮凝性能。

5. 水煤浆输送要求：水煤浆需要通过管路输送到相应的使用地点，输送过程中要求煤浆保持稳定，防止沉降、离析和泄漏等现象发生。

输送管道的材质和布置也需要符合要求。

6. 水煤浆燃烧要求：水煤浆作为一种燃料，在燃烧过程中需要满足一定的燃烧性能指标，如燃烧稳定性、燃烧效率和环境排放等。

燃烧设备的选择和调整也需要根据水煤浆的特性进行相应的优化。

7. 煤炭质量控制要求：水煤浆生产过程中需要对原料煤炭进行质量控制，确保水煤浆的质量稳定可靠。

质量控制包括煤炭的选择、质检、配煤等环节。

8. 安全和环保要求：水煤浆工艺技术要求必须符合相关的安全和环保标准，避免对人员和环境造成潜在的危害。

总之，水煤浆工艺技术要求涉及煤炭处理、水煤浆配制、搅拌、稳定性、输送、燃烧、质量控制、安全和环保等方面。

这些要求旨在确保水煤浆的性能稳定可靠，达到预期的燃烧效果，并保证生产和使用过程中的安全和环保要求。

水煤浆制备技术

2.3 水煤浆制浆工艺
2.3.1 制浆工艺的主要环节及功能水煤浆制浆工艺通常包括选煤、破碎、磨矿、搅拌与剪切，以及为剔除最终产品中的超粒与杂物的滤浆等环节。（1）选煤目的：满足用户对水煤浆灰分、硫分与热值目的的要求。
方法： ①普通水煤浆，是在制浆前采用一般的选煤方法，制浆原料煤的灰分一般在９％左右。 ②精细水煤浆，一般要经过两次选煤，第一次是常规的选煤方法，把灰分降到９％左右，然后再超细粉碎，使煤中矿物质和可燃体充分解离，再用特殊的方法使煤的灰分降到１％左右。 ③高灰水煤浆，制浆原料本身就是经过洗选的尾煤，不用洗选。
二、水煤浆的燃烧性 1、煤质影响、灰分：6%~10%，硫分<1%，挥发分：30%以上
2、流变性影响、黏度随流动速度和温度而变化流变性用于描述非均质流体的流动特性，它是影响水煤流变性用于描述非均质流体的流动特性，浆储存的稳定性、输运的流动性、浆储存的稳定性、输运的流动性、雾化及燃烧效果的重要因素，一般用剪切应力-切变率关系来表示切变率关系来表示，要因素，一般用剪切应力切变率关系来表示，常用参数为黏度。为黏度。水煤浆属于非牛顿流体，水煤浆属于非牛顿流体，它的黏度随流动时的速度梯度 (即剪切速率的大小而变。即剪切速率)的大小而变即剪切速率的大小而变。为了便于利用，在不同的剪切速率或温度下，为了便于利用，在不同的剪切速率或温度下，要求水煤浆能表现出不同的黏度值。浆能表现出不同的黏度值。当其静止时，要求其表现出高黏度，以利于存放；当其静止时，要求其表现出高黏度，以利于存放；当其受到外力，则能迅速降低黏度，当其受到外力，则能迅速降低黏度，体现出良好的流动也就是具有良好的触变性，或者说是“剪切变稀” 性，也就是具有良好的触变性，或者说是“剪切变稀” 的特性。的特性。水煤浆还需要类似于油的黏温特性，升温后，水煤浆还需要类似于油的黏温特性，升温后，黏度明显降低，易于雾化，可以提高燃烧效率。降低，易于雾化，可以提高燃烧效率。

水煤浆及其技术特点介绍

水煤浆技术水煤浆是20世纪70年代世界范围内的石油危机中产生的一种煤代油的煤炭利用新技术，特点是将煤、水、少量的添加剂经研磨、细化，并充分与水混和均匀，在化学添加剂的作用下，后成为一种类似石油的可以流动的煤基流体燃料，其浓度一般为60～70％，粘度为1±0.2Pa。

s，平均粒度50μm，发热量为18.8～20.1MJ/kg。

水煤浆具有良好的流动性和稳定性，可以象石油一样储存、运输，并且具有安全、不污染等优良特性，是目前最符合我国国情的洁净煤代油燃料。

水煤浆特性参数水煤浆的技术特点（1）浓度高、流变性好、长期储存不沉淀，能象燃油一样泵送、雾化，完全能够代替燃油在工业锅炉、窑炉、电站锅炉上燃烧，其综合经济成本比燃油大大降低。

（2）燃尽率由烧煤的60～70％提高到98％以上，锅炉热效率83%以上，炉渣中的含碳量降到2％以下，充分体现了环保、节能的特点。

（3）水煤浆与燃油类似，用储罐运输及储存，减少了运输过程中的污染和储存的占地面积。

（4）由于较高的燃尽率，炉渣排放量明显减少，既减少煤厂、渣厂占地面积，又改善了周边的环境。

（5）由于是系统内液体自动化燃烧，与燃煤锅炉相比，大大改善了工作环境和条件。

应用水煤浆的优越性一）水煤浆的节能功效由于水煤浆改变了煤的形态，由固体煤块，转化为微小颗粒的煤基流体燃料，像油一样流动，粒度又微小，从而可以进行雾化燃烧。

煤块与氧接触面小，难予混合，燃烧速度慢，水煤浆可雾化成微小颗粒，表面积增大，与空气混合容易，燃烧速度加快。

因而燃烧效率从烧原煤80%左右提高到96-98%，锅炉热效率从60-65%提高到83%以上，其节能的道理就在于此。

此外，由于煤的形态不同，燃烧所需要的空气量不一样，烧水煤浆空气系数可相对减小，因而减少了烟气量，能热损失下降，热效率提高；同时，烧原煤灰渣含碳量很高，一般15-20%，而水煤浆灰渣含碳量很低，因而能热损失很小，便可节能。

二）水煤浆的减排功效（1）水煤浆选用低硫低灰份煤制浆。

水煤浆

更小的颗粒充填，以保证煤粒间应能产生较高的堆
积效率（一般>70%），以形成空隙最少的堆积。
（4）水煤浆的水分

直接影响水煤浆的发热量和流变特性；

包括制浆用煤本身的内在水分和制浆时添加的水分；同样浓度的水煤浆，内在水分越大，可以充当分散介质的自由水越少，水煤浆黏度就越大。

（5）水煤浆的稳定性
评价稳定性的方法：沉降法、粘度法和综
合法三大类，
我国主要应用探测法。探测法是沉降法的
一种。
探测法因其简便、适用，在实验室及生产
中均可采用。
简单的做法：将煤浆存放不同时间后，利
用棒或棍人工探测煤浆的状况，据此将稳定性分为 A、B、C、D 四级。
经存放不发生硬沉淀的煤浆，其稳定性就
添加剂的分子作用于煤粒与水的界面，可
减少水煤浆流动时的内摩擦，降低粘度，改善煤粒在水中的分散，提高水煤浆的稳定性。
添加剂的用量通常为煤量的1%左右。
常用的添加剂有两种：分散剂和稳定剂。
水煤浆添加剂
分散剂稳定剂
消泡剂
调整剂
（1）分散剂及其作用机理
分散剂是最重要的添加剂，其主要用途是使 CWM 具有良好的流变特性：
超细超低灰煤浆
煤粒<10μm，
灰分<10%，浓度 50%
代油做内燃机燃料
高、中灰水煤浆
超纯煤浆原煤煤浆脱硫型水煤浆
灰分20%~50%，
浓度50%~65% 煤浆灰分 0.1%~0.5% 原煤就地，炉前制加脱硫剂
供燃煤锅炉
供燃油或燃气锅炉燃煤锅炉或工业窑炉供燃煤锅炉
水煤浆技术
——水煤浆使用性能和评价方法

水煤浆技术的工业应用

水煤浆技术包括水煤浆制备、储运、燃烧等关键技术，是一项涉及多门学科的系统技术。水煤浆具有燃烧效率高，污染物排
放低等特点，可用于电站锅炉、工业锅炉和工业窑炉代油、在矿区用中高灰煤浆替代优质煤燃烧。亦可作为气化原料，用于生产合成氨、合成甲醇等。水煤浆技术也是我国现阶段成熟的可以推广的一项代油、环保、节能技术。发展水煤浆技术，用煤制取清洁燃料，以煤代油，是我国能源长期稳定发展的战略和现实选择。
此项技术改造的投资范围包括锅炉本体改造；燃烧器布置及有关设备、卸输浆系统、炉前供浆系统、除尘、除渣及灰渣输送系统、供配电及控制系统、给排水及冲洗废浆水处理系统、通风系统以及环境保护等设计范围内的全部土建工程、设备及工器具购置费、安装工程和工程建设其他费用、基本预备费、建设期贷款利息等。
效率在９０％左右，达到燃油等同水平。燃烧调节方便，运行稳定可靠．一般４０％负荷均可稳定燃烧。
（２）水煤浆是一种很好的清洁燃料
水煤浆的原料是经过洗选的．含灰和硫都大大降低。如加石灰石脱硫．在相同条件下比原煤脱硫率高２０％。大量水份的存在降低了炉内温度，并使炉内呈还原性气氛。Ｎｏｘ排放也很低。
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水煤浆技术的工业应用
作者：作者单位：刊名：
英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
毕建国，闫晓军，金利新
中国石油和化工 CHINA PETROLEUM AND CHEMICAL INDUSTRY 2004，""(8) 2次
引证文献(2条) 1.牛文静水煤浆加压制合成气增产2万吨甲醇工艺研究[学位论文]硕士 2007 2.张继臻燃煤浆清洁热风喷雾干燥工艺的开发与应用研究[学位论文]硕士 2006

分级研磨低阶煤高浓度水煤浆制备技术分析

分级研磨低阶煤高浓度水煤浆制备技术分析随着能源需求的日益增加，煤炭资源的开采和利用也成为人们关注的焦点之一。

低阶煤是一种资源丰富、分布广泛的煤种，但由于其灰份和硫份含量较高，直接燃烧时会产生大量的污染物，严重影响环境。

通过制备水煤浆技术，可以有效地改善低阶煤的利用方式，减少环境污染，提高煤炭资源的综合利用价值。

在水煤浆制备过程中，分级研磨技术是关键的一环，本文将对分级研磨低阶煤高浓度水煤浆制备技术进行分析。

一、分级研磨技术原理分级研磨是一种利用机械力将物料粉碎成一定粒度的技术。

在水煤浆制备过程中，低阶煤需经过分级研磨才能得到适合制备水煤浆的颗粒大小，这样可以提高水煤浆的稳定性和流动性，并减少管道磨损。

分级研磨技术的原理是通过机械设备对物料进行拉伸、挤压、剪切等作用，从而实现对物料的精确研磨。

在分级研磨的过程中，通过合理的设备参数设置和选用适当的研磨介质，可以有效控制研磨过程中的功耗和物料粒度分布，从而得到符合要求的水煤浆原料。

二、低阶煤水煤浆制备工艺低阶煤水煤浆制备工艺主要包括煤炭预处理、分级研磨、水煤浆稳定剂的制备、水煤浆的配制等几个步骤。

1. 煤炭预处理：低阶煤经过破碎、筛分等工艺处理，将煤炭粉碎成一定粒度的颗粒，以便进行后续的分级研磨。

2. 分级研磨：经过煤炭预处理后的低阶煤颗粒进行分级研磨，采用合适的分级研磨设备和介质，控制好研磨时间和研磨能量，得到符合水煤浆制备要求的煤质颗粒。

3. 水煤浆稳定剂的制备：选用适当的稳定剂，根据低阶煤的特性制备出适合制备水煤浆的稳定剂。

4. 水煤浆的配制：将分级研磨后的低阶煤颗粒与水煤浆稳定剂进行均匀混合，得到高浓度的水煤浆产品。

1. 设备选择分级研磨低阶煤的关键设备是磨煤机。

在煤粉生产线上，通常采用球磨机、立磨机、高速研磨机等设备进行煤炭的粉碎。

对于低阶煤制备水煤浆来说，选用适合煤种特性的磨煤机设备至关重要。

对于灰份、硫份含量较高的低阶煤，需要选用高效的磨煤机设备，以保证煤炭颗粒的充分破碎和细化。

水煤浆浓度的概念

水煤浆浓度的概念水煤浆（Coal water slurry，简称CWS）是指将煤粉、水和助剂混合后形成的浆状物质，通常用于燃料的制备和转运。

而浓度则是描述水煤浆的物理特性的基本参数之一，指的是水煤浆中煤粉的含量，是指以质量或体积作为衡量依据的量。

水煤浆浓度的衡量方法有多种，常用的是质量浓度和体积浓度。

质量浓度（Mass Concentration）是指在单位体积的水煤浆中所含有的煤粉的质量，通常用kg/m³或wt%来表示。

即：Mass Concentration = Mass of coal powder / Volume of CWS当CWS中的煤粉质量为10kg，体积为1m³时，则Mass Concentration =10kg/1m³=10 kg/m³或1000wt%通常情况下，水煤浆的质量浓度在50wt%~70wt%范围内，如果质量浓度过低，火焰稳定性差，不易燃烧；若质量浓度过高，煤粉分散度差，也难以燃烧。

因此，不同的应用需要不同的浓度。

体积浓度（Volume Concentration）是指煤粉的体积占整个水煤浆体积的比例，通常用%表示。

即：Volume Concentration = Volume of coal powder / Volume of CWS同样的例子，当CWS中的煤粉体积为10m³，整个CWS的体积为100m³时，Volume Concentration= 10m³/100m³= 10%从体积浓度的定义可以看出，当煤粉的密度改变时，体积浓度也会发生变化。

而质量浓度可以消除由于密度变化带来的影响。

总之，浓度是表征水煤浆中煤粉含量的重要指标之一，不同的水煤浆应用需要选择合适的浓度，以达到最佳的燃烧效果和传输效率。

水煤浆技术水煤浆的粒度分布

水煤浆的粒度分布
水煤浆中煤的粒度组成和粒级的级配具有一定的要求，是制备水煤浆燃料的关键技术之一。因此，必须掌握其粒度分布与颗粒的测试方法。
粒度分析的方法很多，常用的粒度分析方法有筛分、直接观察、激光粒度分析及沉降分析、透过法、吸附法等。
由于水煤浆有较宽的粒度分布，其粒度上限为300微米，实际可达500微米，而粒度下限往往比微米级还细，很难用一种方法有效进行粒度分析。
2．显微镜法显微镜是唯一可以观察和测量单个颗粒的方法，而且，经常用显微镜法来标定其他方法。根据光学仪器的分辨距离，光学显微镜测量粒度的范围大致以 0.3－ 200μm为宜；透射电子显微镜测量范围为1nm－5μm；扫描电子显微镜的分辨能力比透射电子显微镜低，测量的最小粒度约为10nm。
3.2 颗粒的测量方法
分布曲线f(Dp)便具有对称性，这种分布称为对数正态分布。
3.1 颗粒的表达与分析
它的数学形式如下：
根据对数正态分布的性质，化为标准正态分布形式，可得
3.1 颗粒的表达与分析
①平均粒径的计算。用对数正态分布，可求各平均粒径的计算式。以个数常度平均径
为例计算如下
D nL (n n)d ln g 12 D pex p (lD 2 n p l n 2 ln D g5)02 d(lD n p)
D 50 ex0.5 pln 2 (g)
3.1 颗粒的表达与分析
3.1 颗粒的表达与分析
② 比表面积计算
质量比表面积可用比表面积体积平均径ＤSV表示：
Sw
SV p DSV
比表面积形状系数
单位质量颗粒个数可由下式计算：
n
1
pV Dn3V
个数与质量两种基准分布的相互变换关系，当粒径分布为对数正态分

水煤浆添加剂开发方案

水煤浆添加剂开发方案水煤浆水煤浆〔CWS coal water slurry〕是20世纪80年代初开发的一种煤基流体燃料，特点是污染低、效率高、流动性强，像油一样易于装卸储存及直接雾化燃烧。

它由质量分数为70％的干煤、29％的水和1％的化学添加剂构成，这种产品可以替代油、气等燃料，直接用于锅炉和工业窑炉，有关资料显示，2吨水煤浆可代替1吨的燃料油。

我国目前制备的水煤浆按制备水煤浆原料的性质约分为6种，如表1，水煤浆的主要技术指标如下：浓度，65%~70%；粘度，1000±200cP；煤炭最大颗粒粒径小于0.3mm，平均粒度，38～45μm；硫分< 0.5 %；灰分<9.0 % ; 挥发分，28.02 %～34.53 % ；发热量, 18.84～19.26MJ/kg；稳定性，静止存放三个月不发生硬沉淀。

水煤浆相对于油品的优势水煤浆作为一种代油燃料可以代替重油和原油用于锅炉和各种窑炉燃烧。

其主要优点在于：(1) 燃烧效果好。

水煤浆粘度低于重油，易于调节，最低负荷可调至40%。

替代重油在锅炉中燃烧，燃烧效率达96%~99%，锅炉效率在90%左右，到达燃油等同水平，燃烧调节方便，运行稳定可靠。

(2) 环保效果明显。

由于水煤浆燃烧温度在1200~1300℃，比燃油和粉煤温度低100~150℃，精煤水煤浆本身硫分和灰分低等原因，燃用水煤浆后S02和NOx排放浓度较低，另外在水煤浆制备过程中可以加入脱硫剂，到达脱硫效果，脱硫率可达40%。

环境粉尘和噪音低。

排渣活性好，燃烧后的灰渣可以综合利用，作为水泥掺合料，没有二次污染。

(3)工艺上具有许多优越性。

在制浆过程中应用湿式球磨机，磨浆温度低(50~60℃)，安全；精煤水煤浆含灰分低，锅炉受热面磨损低于燃煤，维修费用低；不需炉前备煤系统和备煤场，排灰灰场占地仅为燃煤的1/4。

(4) 改烧水煤浆投资低于改烧粉煤。

水煤浆代油可充分利用原有设备，生产流程简化，投资省。

水煤浆气化技术中水煤浆管道设计

水煤浆气化技术中水煤浆管道设计摘要：针对水煤浆气化工艺中水煤浆介质特性，本文以某省煤炭深加工示范项目设计，对水煤浆管道设计中应考虑的一些主要问题进行分析。

关键词：水煤浆；管道；设计（一）水煤浆管线工艺参数和配管要求水煤浆制备与输送是水煤浆气化技术中重要组成部分，其性能的优劣直接关系到气化装置运行的好坏。

涉及高压煤浆管线和低压煤浆管线，其中高压水煤浆管线是高压煤浆往复式泵出口到气化炉烧嘴入口输送高压水煤浆管线，输送介质为水煤浆，输送压力为9.8MPa，输送温度为68℃，介质密度为1265.08kg/m³；低压水煤浆主要管线是磨煤机出口到高压煤浆泵入口管线，输送介质为水煤浆输送压力为1.7MPa，输送温度为68℃，介质密度为1265.08kg/m³。

由于水煤浆输送与其他流体输送存在差异，须注意其管径、流速、管道材料选择、管件的选用、配管走向及冲洗点设置等诸多问题，防止管道堵塞、磨蚀及振动；应该在保证水煤浆性能稳定基础上，配管做到便于操作和走向简洁美观。

（二）管道材质及管件的选择为了提高气化效率、降低能耗，水煤浆的固体含量一般在60%（wt）以上，但水煤浆属于煤粉悬浮体系，如此高浓度固体和比较宽的粒度分布的水煤浆介质还会严重的磨蚀管道。

因此对于水煤浆管道材质的选择应该主要考虑磨蚀，气化装置的水煤浆管道采用碳钢管道，且磨蚀裕度+腐蚀裕度按6mm考虑；对于弯头优先选用5倍直径的弯头；对三通应尽量选择45°斜三通；对于阀门应选用全通径的球阀，并且阀芯应该喷涂硬质合金。

（三）配管设计应注意事项（1）为了防止装置停车时，水煤浆在管道的低点产生不流动区，在此段管道会内脱水沉淀，若冲洗不及时此段管道将被堵塞，给下次开车造成诸多不便，处理不当时会严重影响正常生产。

水煤浆管道在配管设计中禁止出现袋形，水煤浆回流管线必须设置坡度，其坡度不得小于千分之五。

（2）由于水煤浆特性，在配管设计时尽量减少不流动区的出现，所以尽量在其管道上不设置放空阀和排净阀。

5水煤浆

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3、捏混与搅拌捏混只是在干磨与中浓度湿磨工艺中才采用。捏混只是在干磨与中浓度湿磨工艺中才采用。捏混作用：捏混作用：使干磨所产煤粉或中浓度磨矿产品经过滤机脱水所得滤饼能与水和分散剂均匀混合，并初步形成有一定流所得滤饼能与水和分散剂均匀混合，动性的浆体，以便于在下一步搅拌工序中进一步混匀。动性的浆体，以便于在下一步搅拌工序中进一步混匀。这种物料如不先经捏混，种物料如不先经捏混，直接进入搅拌机是无法把浆体混匀的。搅拌作用：使煤浆混匀，在搅拌过程中使煤浆经受强力剪切，搅拌作用：使煤浆混匀，在搅拌过程中使煤浆经受强力剪切，加强药剂与煤粒表面间作用，改善浆体流变性能的功能。加强药剂与煤粒表面间作用，改善浆体流变性能的功能。
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研究表明：研究表明：多数粗磨矿产品的粒度分布都显著地偏高 Alfred公式实际在很多情况下， Rosin-Rammler方公式，于Alfred公式，实际在很多情况下，按Rosin-Rammler方程更实际：程更实际
式中：式中：大于粒度d R—大于粒度d的累积含量颗粒的粒度； d—颗粒的粒度； dm—当R=36.7%时的粒度值； R=36.7%时的粒度值；时的粒度值分布参数。 n—分布参数。
70%左右浓度
优点：（1）工艺流程简单，高浓度下磨介表面可黏附较多煤浆，产生较多细粉，改善粒度分布；（2）分散剂直接加入磨机可在磨矿过程中及时与煤粒新生表面接触，提高制浆效果，可省去捏混与强力搅拌工序。缺点：（1）磨矿能力低于中浓度磨矿；（2）只有一台磨机，对水煤浆产品粒度分布的调整有一定局限性。
第五章
水煤浆
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第一节
概述
1、水煤浆—由煤（70%左右）、水（29%左右）水煤浆—由煤（70%左右）、水 29%左右）左右）、左右和少量添加剂（ 1%）加工而成的浆体，和少量添加剂（约1%）加工而成的浆体，称为水煤浆。水煤浆。性质—水煤浆具有石油一样的流动性， 2、性质—水煤浆具有石油一样的流动性，可以泵送、雾化和稳定燃烧，泵送、雾化和稳定燃烧，也可长距离运输和长时间储存，其热值相当于燃料油的一半。时间储存，其热值相当于燃料油的一半。用途—用于电站锅炉、工业锅炉、工业窑炉。 3、用途—用于电站锅炉、工业锅炉、工业窑炉。分类— 4、分类— （表5-1）