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 ability

0 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。煤的成浆性一般可以用所制煤浆在常温下，剪切速度为100/s表观粘度达l 000 Pa.s时的煤浆浓度来衡量，成浆性好，说明该煤种易制成水煤浆，反之，说明煤种难制成水煤浆。近几十年来，经过我国对煤种成浆性规律的探索研究，在大量煤质和成浆性试验基础上，采用回归分析方法，就影响成浆性的煤炭诸因素，像分析基水分M ad，干基灰分A d，可燃基挥发分V daf，哈氏可磨性指数HGI，分析基C、H、0、N、等进行筛选(已有软件)，逐步剔除其中不显著的因素，建立了制浆浓度C(％)与煤的M ad、HGI、O(有含氧量数据时)最优回归方程。综合提出了评定煤成浆性难易分类等级。评

定烟煤成浆性难度指标D的计算回归式为：

无氧模型为：D=7.5+O.5M ad-0.05HGI

有氧模型为：D=7.5-0.015HGI+0.223M ad+0.0257×O2

D值愈大，表明成浆性愈差。在适量添加剂与合适级配条件下，可制浆浓度C(％)与D间有下列经验关系

C=77-1.2D，式中C(％)是指水煤浆表现粘度为1 000 mPa.s(剪切速度为100/s)时的重量百分浓度。根据上述关系，烟煤成浆性难易可按成浆性难易指标D分为四个等级。见表l。

必须指出，上述关系是建立在煤粒紧密堆积以及添加剂效能较好基础上的，而实际制浆要受很多因素控制，所得结果肯定和上述关系存在偏差。但上述关系在比较不同煤种成浆性的差异，选择制浆用煤，确定制浆方案和预测可制浆浓度等方面具有一定的指导作用。

2 影响成浆性的煤质因素

2.1煤化程度

煤化程度与煤浆定粘浓度之问有着规律性的变化，朱书全等研究了具有代表性的17个煤样(从褐煤至无烟煤)的成浆性，结果表明，定粘浓度与煤中的氧含量之间有如下关系

C FV=76.36−1.06ω(O dθf)， (1)

式中：C FV为煤浆定粘浓度,％；ω(O dθf)为氧的质量分数。

即定粘浓度随煤化程度加深而降低。其实，煤性质的差异不仅是氧含量与煤化程度有关，而且其它的煤质因素诸如内在水分、可磨性指数等均与煤化程度相关。

2.2 煤的亲水性、孔隙度及最高内在水分

根据煤大分子结构的表征，以含氧官能团为主体的亲水性基团是镶嵌式结构分布在煤的芳核骨架上的，这些活性基团在介质中的水化和离解使煤具有亲水性，而煤表面烷基侧链等又使其具有疏水性。根据研究，含氧官能团越多、亲水性越强的煤，制得的水煤浆普遍都有较高的表观粘度和较低的流动性，或者较低的煤浆浓度。

根据前人的研究结果[1]，表明煤孔结构特征要比任何其它性质更直接影响煤的化学和物理行为，孔隙度高的煤，其相应的水煤浆通常具有较高的表观粘度和较差的流动性，而且煤孔隙度对煤浆性质的影响还表现在不同的孔分布特征有不同程度的影响，中孔的影响远比微孔显著。有些研究者发现，尽管煤孔隙度是通过影响煤的吸水量来影响煤性质的，但煤孔体积本身不仅与煤吸水量无直接相关系，而且与煤浆性质亦不直接相关，这表明煤孔隙度对煤浆性质的影响并非独立地发挥作用，也就是说煤浆性质的评价应将煤孔隙度与表面亲水性紧密结合起来，孙成功[2]采用“有效孔体积”来表征煤浆浓度的关系，结果发现，最高煤浆浓度分别与大孔、中孔的“有效孔体积”呈线性相关，而与微孔的“有效孔体积”呈近似抛物线规律变化。

煤表面亲水性(润湿性)的强弱可以由其吸水量的大小来得以体现，碳含量为90％(质量分数，下同)左右的煤种恰恰具有最高的相对疏水性或最低的相对亲水性。煤表面亲水性对煤成浆性的不利影响主要表现在影响该分散体系自由水和非自由水或“死水”的相对含量。非自由水与煤表面亲水状态密切相关，并通过多层表面吸附和毛细管凝聚效应被牢固束缚在煤表面及丰富的煤孔结构中而丧失

流动性。与此相反，自由水则可以自由流动于煤粒间隙中充作润滑介质。Ryuichi Kaji[3]研究了褐煤至无烟煤12个煤种的煤的吸水量与它们的含氧量、孔结构的关系，而含氧量体现着煤中含氧官能团的多少，决定着煤表面亲水质点的多少及亲水性的强弱，结果表明吸附水量与单独的孔体积没有较好的相关性，但与亲水质点的数量之问有相当好的线性关系，而亲水质点数量又正比于含氧量与表面积的乘积。

2.3 可磨性

目前国际上广泛采用哈特葛罗夫可磨性指数(HGI)来表征煤的可磨性，煤的可磨性指数随煤化程度的加深呈抛物线变化，并在碳含量为90％处出现最大值，