CN1010029B - 煤水泥浆制造系统 - Google Patents

Abstract

固体燃料与水的泥浆制造系统具有将固体燃料与水和掺加剂一起进行粉碎并将固体燃料做成泥浆的连续型湿式球磨机，将从球磨机排出的固体燃料与水的泥浆输送到过滤装置的输送装置，将所输送的上述泥浆过滤、除去大于所定粒径的固体燃料的过滤装置，将含有过滤后小于所定粒径的固体燃料的上述泥浆输送到泥浆贮藏容器或燃烧装置等的输送装置、在球磨机的出口处除去泥浆中的粗粒固体燃料的滤筛装置、将除去的粗粒固体燃料回收到球磨机的入口处的回收装置。

Description

本发明是有关将煤或石油焦炭等固体燃料与水等液体混合，进行粉碎，设有制成泥浆磨机的煤水泥浆制造系统，特别有关对于从磨机中排出的泥浆中除去大粒的固体颗粒的过滤装置加以改进的煤水泥浆制造系统以及其中所用的球磨机。

将煤粉用界面活性剂等掺加剂与水混合后制成泥浆的煤水混合物，在输送和贮藏等方面是容易处理的，因此作为锅炉等的燃烧装置用燃料，正在进行着研究。

作锅炉燃料用的煤水泥浆所需要的条件是煤的浓度约为40%以上的重量百分比，粒度是200目筛孔通过量约为60～90%重量百分比。为了得到这样的煤水泥浆，采用着将煤与水和掺加剂一起用于连续型湿式球磨机粉碎的方法。

在设有连续型湿式球磨机的煤水泥浆制造系统中，尚未很好粉碎的粗大煤粒混入到从磨机出口排出的煤水泥浆之内，它按混入的原有状态被送到过滤器上，从而使作用在滤器上的铁丝网的负荷过大，虽然铁丝网的过滤能力以相当的裕量来设计，可是往往堵塞，或者有时由于负荷过大而致破损。因为这种过滤器装置的还是价值昂贵的，所以这种破损往往造成重大损失。此外，过滤器装置的故障还有招致煤水制造系统全部运行停止的问题。

另一方面，关于上述制造系统所用的球磨机，一般来说，对连续型球磨机的性能有影响的因素有球的填充量、球径、磨机的旋转速度、磨机的出口结构和磨机的尺寸比。球的填充量使用了35～45% 的填充率（ref.“Mineral    Processing    Plant    Design”，Chapter12，SME/AIME，1978and“Process    Engineering    of    Size    Reduction”：“Ball    Milling”，L.G.Austin    et    al，AINE，1984）。球径是，为从给定的原料的粒径分配中得到制品的粒度分布，使用了最适当的各种尺寸的球混合物。球的旋转速度使用了临界速度（离心力和重力平衡，沿着球磨机内壁与磨机一起旋转的速度）约为65～80%。磨机的出口的结构即出口径是重要的，根据粉碎效率考虑建议的磨机内颗粒的球空间填充率（ref.“Coal-Water    Slurryas    Utility    Boiler    Fuel，”EPRI-CS-2287，March    1982），磨机出口径Dd对磨机内径D之比Dd/D约为0.2～0.3。球的尺寸比即球的长度L对球的内径D之比L/D用大约2～3。但是在这种条件下运行的球磨机却有耗用动力大的问题。例如，根据本发明人在下述条件下的实验，耗用动力费是原煤成本的13.3%。

球磨机：φ300×900L（L/D＝2.5）

旋转速度：临界速度的70%

球径：40～17毫米φ

球的填充率：35%

磨机的出口开口比：Dd/D＝0.28

供煤量：6公斤/小时

煤的浓度：62.5%

界面活性剂掺加量：对于煤，0.7%（重量）

pH调节剂量：对于煤，0.1%（重量）

结果：粉碎动力原单位约为87千瓦时/吨

假定电力单价是23日元/千瓦时，则电力成本为2000/日元 /吨。假定原煤单价是15000日元/吨，则电力成本相当于原煤成本的大约13.3%。

本发明的目的是提供改进的煤水泥浆制造系统，而使过滤器装置不致堵塞或破损。

本发明的另一目的是提供一种连续型湿式球磨机，能以低消耗动力制造出煤的浓度约为60%以上的重量百分比、粒度为200目筛孔通过量约60～90%的重量百分比的煤水泥浆。

按照本发明的煤水制造系统具有：将煤与水和掺加剂一起粉碎从而使煤成为泥浆的连续型湿式球磨机，将从球磨机排出的煤水泥浆输送给过滤装置的输送装置，将所输送的煤水泥浆过滤、除去大于所定粒径的煤粒的过滤装置，将含有过滤的所定粒径以下的煤粒的煤水泥浆输送到泥浆贮藏容器或燃烧装置等之内的输出装置的煤水泥浆制造系统;该系统还具有：在球磨机的出口处除去煤水泥浆中粗大煤粒的滤筛装置和将已被除去的粗大煤粒回收到球磨机入口处的回收装置的煤水泥浆制造系统。

按照本发明的球磨机是将煤与水和掺加剂一起粉碎，使煤的浓度为60%以上的重量百分比、粒度为200目筛孔通过量约60～90%的重量百分比的制造煤水泥浆的连续型混式球磨机;还是在磨机内的泥浆容积对磨机内的球空间容积之比为0.1～1.0的条件下运行的连续型湿式球磨机。

按照本发明的球磨机是将煤与水和掺加剂一起粉碎使煤的浓度为60以上的重量百分比、粒度为200目筛孔通过量约60～90%的重量百分比的制造煤水泥浆的连续型湿式球磨机;还是磨机出口直径对磨机内径之比为0.4～0.95的球磨机。

图1是本发明的煤水泥浆制造系统的简略系统图。图2是表示设 有滤筛装置的球磨机出口部分的侧面图。图3是图2的A部位的扩大详图。图4a、图4b是说明球磨机内泥浆的球空间填充率Us的磨机断面图。图5是表示泥浆的球空间填充率和粉碎能力的关系图。图6是表示动力原单位和临界速度比及出口开口比的关系图。图7是表示泥浆的球空间填充率和临界速度比及出口开口比的关系图。图8是表示泥浆的球空间填充率及磨机耗用动力比的关系图。图9a、图9b是具有双室结构的磨机的侧面图及其出口狭缝板的正面图。

图1表示按本发明的连续型湿式球磨机3及含有该球磨机按照本发明的煤水泥浆制造系统。参考符号3表示按照本发明的连续型湿式球磨机，在球磨机3的内部容纳着金属球10。球磨机3通过电动机1和齿轮2连接起来，依靠电动机1转动。在球磨机3的入口4处连接着分别供给煤、水、界面活性剂及pH调节剂等掺加剂的供给管12、15、13。在球磨机3的出口5处连接着后述的滤筛装置19，在滤筛装置19的下方装设着从球磨机3取出的煤水泥浆暂时存留的辅助容器6。进一步在辅助容器6上连接着将煤水泥浆输送到除去大于所定粒径的煤的滤器8上的辅助泵7。在滤器8上连接着将含有小于所定粒径的煤粒的煤水泥浆供给到贮藏容器或燃烧装置内的制品管14，和含有大于所定粒径的煤粒的煤水泥浆回收到球磨机3的入口4内的回收管9。在回收管9上装设着闸门阀9a。在回收管9的闸门阀9a的上游部分连接着支管11。支管11装设着闸门阀9b，并被引导到回收容器23内。回收容器23是将从滤筛装置19来的粗大煤粒暂时存留下来的容器，设有从滤筛装置的出口20输送粗大煤粒的输送装置18。进一步将供水管22及为将回收容器23内的粗大煤粒再次回收到球磨机3的入口4处设有泵24的管子16连接到回收容器23之内。滤筛装置19如图3所示由法兰盘 29连接在球磨机3的出口5处。滤筛装置19大致呈圆筒形，具有泥浆入口32和设在与泥浆入口32对面的粗大煤粒用的出口20以及在泥浆入口32和粗大煤粒用出口20之间允许通过含有粗大煤粒以外的煤粒的煤水泥浆的铁丝网33。铁丝网33最好是10～16目筛孔的。在铁丝网33的下方装设着收集装置17和辅助容器6。含有粗大煤粒以外的煤粒的煤水泥浆通过收集装置17而暂时存留在辅助容器6之内。在粗大煤粒用出口20的下方装设着趋向回收装置的带式输送机18。

粗大煤粒被输送到回收容器23。在回收容器23存留的粗大煤粒可由带式输送机送回到磨机入口4处，但是根据图1的实例按照泵送所需要的程度来补给水分，用泥浆泵24送回到磨机入口4处，再次进行粉碎。还可从滤器8中将含有大于所定粒径的煤粒的煤水泥浆通过阀9和支管11回收到回收容器23之内。这时可以省去或节约向回收容器23内供水。

这样，将从球磨机3中排出的煤水泥浆送给网孔细小且装置价昂的滤器8之前，在滤筛装置19过滤，除去煤水泥浆中的粗大煤粒，因此可以减轻作用于滤器8上的负荷，从而可以防止滤器的堵塞或破损。进一步将用滤筛装置19分离的粗大煤粒再次回收到球磨机3的入口4处，再度加以粉碎，因此是经济的。另外用滤筛装置19分离的粗大煤粒与用滤器8分离的煤水泥浆混合，能以液体状态回收，因此回收是容易的。

本发明从减少耗用动力考虑也是倾向于球磨机结构的。其次，参照图4至图9就本发明的球磨机进行说明。

正如前面所示，公知的对球磨机的粉碎效率发生影响的因素曾考虑到煤粒的球空间填充率U。但是这种煤粒的球空间填充率U本来是 以干煤为对象来考虑的。当以含有水分20～40%的煤水泥浆为对象时，似乎就不够了。因此，本发明人决定采用泥浆容积对球空间容积之比，即泥浆的球空间填充率Us。

另外，假定煤的表观密度为ρp，泥浆的密度为ρs，煤的浓度为C，在同一煤量的U和Us之间则有下式的关系：

U＝Us×C×（ρs/ρp）

例如，当ρp＝0.84，ρs＝1.22，C＝62.5重量百分比时，U＝0.9Us

当与煤粒的球空间填充率U相同，泥浆的球空间填充率Us超过1时，就会降低粉碎效率。如图4所示，当泥浆的球填充率Us等于1时，即泥浆填充在球与球的空间的状态下，可以在球之间进行粉碎，但是泥浆的球空间填充率Us大于1时，则如图4所示，泥浆存在于球的空间以外，因此阻力变大起来，会控制球的运动。其结果是降低了粉碎效率。

本发明人为了球出关于粉碎效率的泥浆的球空间填充率Us的最佳范围，使用了磨机内径250毫米、内容积10升的小型分批式球磨机（球填充率为35%，临界速度比为70%），改变向磨机内的填煤量，进行粉碎实验。图5表示它的结果。对于泥浆的球空间填充率Us，画出煤水泥浆的200目筛孔通过量为70%时的粉碎能力。由本图可知：泥浆的球空间填充率Us在0.1～1之间时，球磨机的粉碎能力有所提高。

使泥浆的球空间填充率Us维持在0.1～1之间，为了求出对于球磨机内径的出口径之比，即出口开口比，本发明人在下列条件下进行了实验：

球磨机：内径360毫米，长900毫米

球径：40～17毫米

球填充率：35%

煤：煤A（HGI＝36）

界面活性剂：对于煤的重量，0.7重量百分比

pH调节剂：对于煤的重量，0.1重量百分比

煤的浓度：62.5%

煤水泥浆的级配：200目筛孔通过量75%

粘度：1000厘泊（CP）

出口开口孔：Dd/D＝0.28，0.66，0.92，共3种

旋转速度：临界速度的30～70%

在图6、图7、图8中表示出这一结果。图4是表示以出口开口比为参数时临界速度比和动力原单位的关系图。图7是表示以临界速度比为参数时出口开口比Dd/D和泥浆的球空间填充率Us的关系图。由图7中可知：为使泥浆的球空间填充率Us保持在0.1～1的范围内，磨机的出口开口比Dd/D必须在0.4～0.95的范围内。由于这样求得磨机的出口开口比Dd/D，正如图6所示，可知是能够减小动力原单位的。图8表示以磨机的出口开口比Dd/D为0.28（相当于先有的技术）时的磨机耗用动力为标准时、与磨机的出口开口比为0.92时的磨机耗用动力之比及泥浆的球空间填充率Us的关系图。由此图也可知：由于将泥浆的球空间填充率Us保持在0.1～1之间，耗用动力就可以做成先有的60～70%。

根据以上结果，为使泥浆的球空间填充率Us保持在0.1～1之间，球磨机的出口开口比Dd/D的最佳范围为0.40～0.95。

其次，参照图9a、图9b说明着眼于大径球适于粉碎大径颗粒、小径球适于小径颗粒的球磨机结构。球磨机3由具有狭缝孔的隔板26分成双室30、31。在图9a的箭头B的位置上插入了图9b所示的出口板27。在入口一侧的第1室30内填充了大径球，在出口一侧的第2室31内填充了小径球。这是为了将大径球填充在供给大径煤粒的入口一侧的第1室30内，将小径球填充在粉碎过的煤粒多的第2室31内，以良好效率进行粉碎。使用设有这种结构的球磨机，按照以下条件进行了煤水泥浆制造试验。

球磨机：双室型，内径650毫米，长度1250毫米，

L/D＝1.9

球径：50毫米以下

球填充率：35%

煤：煤A（HGI＝36）

界面活性剂：对于煤的重量，0.5重量百分比

pH调节剂：对于煤的重量，0.1重量百分比

磨机回转速度：临界速度的70%

出口开口比：0.6

按照以上条件改变粉碎量（供煤量）和煤的浓度进行粉碎的结果，在泥浆的粘度为1000厘泊、200目筛孔通过量为75%的条件下，粉碎量为60公斤/小时，煤的浓度为63%重量百分比。这时的粉碎动力原单位约为47千瓦/小时。这样，当制造同一粘度和粒度的泥浆时，比起已有技术，对浓度提高0.5%的煤的浓度（63%）的泥浆，可以将粉碎耗用动力从87千瓦时/吨减少到47千瓦时/吨，还可以将界面活性剂从0.7%减少到0.5%。这是由于使磨机的出口开口比Dd/D为0.6，而将泥浆的球空间 填充率Us维持在0.6;将球磨机做成双室，而将大径球填充在入口一侧的第1室内，小径球填充在出口一侧的第2室内。

这样，由于将泥浆容积对球空间容积之比保持在0.1～1，就可以减少耗用动力。还由于使磨机出口径Dd对磨机内径D之比Dd/D做成0.4～0.95，也可以减少耗用动力。

在图1所示的煤水泥浆制造系统中所用的球磨机，并不限于图4至图9所示的球磨机。在该煤水泥浆制造系统中，当然也可以使用已有技术的球磨机。

根据本发明就可以提供出改进了的煤水泥浆，使滤器装置不致由于粗大粒径的煤粒受到堵塞或破损。

根据本发明还可以提供出耗用动力小的连续型湿式球磨机。

Claims (6)

1、一种煤水泥浆制造系统包括；一台连续式球磨机(3)，该机具有可转动的磨筒，磨筒带有一个入口(4)和一个出口(5)，该入口，出口分别设置在球磨机的两端并设置在球磨机的旋转中心处，用于将煤与水和掺加剂一起进行粉碎以制备煤水泥浆；还包括用于除去煤水浆中大于预定粒径的煤粒的过滤装置(8)，上述过滤器包括固定的外壳，外壳上设有供煤水浆进入的入口，和一个用于过滤煤水浆的筛子，一个设在上述金属筛子一侧用于排放出滤过的煤水浆的制品出口，以及一个设在上述外壳筛子的另一侧用于排放未经过滤煤水浆的回收出口；

输送装置(7)用于将煤水浆从上述球磨机(3)输送到上述过滤器(8)的所述入口；

输送装置(14)用于将所述过滤器(8)滤过的煤水浆从上述过滤器(8)的制品出口输送到煤水浆贮存容器；

第一回收机构(9、9a)用于将不能滤过的煤水浆回收到上述球磨机(3)的入口(4)系统的特征在于包括：

一个可转动滤筛装置(19)，装在上述球磨机出口(5)以除去由球磨机(3)制备的煤水泥浆中所含的粗大煤粒，所述滤筛装置包含一个连接到上述球磨机出口(5)的泥浆入口(32)，一个设置在与上述泥浆入口(32)相对一侧粗大煤粒角的出口(20)，以及一个装在上述泥浆入口(32)与上述出口(20)之间允许通过含有粗大煤粒以外的煤粒的煤水泥浆的圆筒形金属丝网(33)；

第二回收机构(16、22、23、24)用于将上述滤筛装置 (19)除去的粗大煤粒回收到上述球磨机(3)的上述入口(4)。

2、如权利要求1所述的煤水泥浆制造系统，其特征是：所述第二回收机构包括一个贮存由上述滤筛装置（19）除去的粗大煤粒用的回收容器（23），一个输送装置（24）将粗大煤粒从上述滤筛装置（19）的上述出口（20）输送到上述回收容器，第一根给上述回收容器供水的管子（22）和第二根管子（16）使贮存在回收容器内的粗大煤粒回送到上述球磨机（3）的上述入口（4）。

3、如权利要求2所述的煤水泥浆制造系统，其特征是还包括由上述过滤器（8）连接到上述回收容器（23）的第三根管子（11），该管将一部分不能滤过的煤水泥浆送到所述回收容器。

4、如权利要求1所述的煤水泥浆制造系统，其特征是所述球磨机（3）是具有磨机出口直径（Dd）对磨机内径（D）之比为0.4～0.95的磨机。

5、如权利要求1所述的煤水泥浆制造系统，其特征是，上述磨机（3）具有串接复数室（30、31）的多室型结构。

6、如权利要求1所述的煤水泥浆制造系统，其特征是，上述滤筛装置（19）的金属丝网（33）有10～16目筛孔。

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