CN103305297A

CN103305297A - 一种气化水煤浆及其制备方法

Info

Publication number: CN103305297A
Application number: CN2013102285538A
Authority: CN
Inventors: 何国锋; 段清兵; 张胜局; 孙海勇; 王燕芳; 王国房; 赵力明; 颜淑娟; 刘烨伟; 郭志新; 贾传凯; 梁兴; 莫日根; 温泉; 苏鑫; 徐明磊; 杜丽伟; 张桂玲
Original assignee: China Coal Research Institute CCRI
Current assignee: Beijing Tiandi Sunac Technology Co ltd
Priority date: 2013-06-08
Filing date: 2013-06-08
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2033-06-08
Also published as: CN103305297B

Abstract

本发明公开了一种气化水煤浆的制备方法。包括如下步骤：（1）将低阶煤破碎至粒径小于13mm的煤粉；（2）将煤粉a输入至粗磨机中，并加入添加剂和水进行高浓度制浆；（3）将煤粉b输入至细磨机中，并加入添加剂和水进行研磨制备成质量浓度为40%～45%、粒度小于40μm的水煤浆；（4）将步骤（3）制备的所述水煤浆输入至步骤（2）中的所述粗磨机中，经研磨即得所述气化水煤浆。本发明改变了原有分级研磨工艺即煤经破碎机后100%进入粗磨机磨矿后，采用部分破碎煤直接先细磨再进入粗磨机混合磨矿，这样不仅使细磨机的煤浆粒度分布更适合于气化煤浆的粒度分布，也减少了粗磨机由于重复研磨造成的研磨负荷增加10%～30%，因此，进一步降低了研磨能耗。

Description

一种气化水煤浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种气化水煤浆及其制备方法，具体涉及一种以低阶煤为原料的制浆方法以及采用这种制浆方法可以得到较高浓度的气化水煤浆。

背景技术

目前水煤浆气化用煤主要以低阶煤（长焰煤、不粘煤及弱粘煤）为主，这些煤种储量大（探明保有资源量4320.75亿吨，占全国探明保有资源量的42.46％）、反应活性好、灰熔点普遍偏低，是非常好的水煤浆气化原料。但低阶煤存在表面含氧官能团多、孔隙率高、表面疏水性差及可磨性差的特点，利用常规气化水煤浆制备技术主要存在如下几个问题：

（1）制浆浓度低。一般在55％左右，褐煤成浆浓度更低，过多水分的存在增加水煤浆气化的煤耗与氧耗，严重影响气化效率，降低了水煤浆气化的经济性；

（2）粒度分布不合理。常规制浆工艺采用一磨机（棒磨或球磨）制浆工艺，粒度分布过分集中，无法形成良好的粒度级配，浆体的流变性与雾化性能差，致使煤炭转化效率低；

（3）粒度偏粗。国内气化水煤浆典型的平均粒径在80～120μm，且粗颗粒多（大于0.3mm颗粒高达20%左右），致使煤浆管道、泵、阀门、气化炉喷嘴等磨损严重，使用寿命短、开工时间少。

为提高低阶煤的制浆浓度，目前采用的方法大多是对低阶煤进行热脱水改性提质制浆工艺，降低内水及含氧官能团含量，使低阶煤的成浆性提高。如日本专利PCT/JP04110207公开的方法是在高压高温下对低阶煤施加剪切力，从而破坏低阶煤颗粒内的毛细管结构。这种方法可以使低阶煤达到较好的脱水目的，从而提高水煤浆浓度，但需要高温高压设备，不仅增加了改性装置的投资和热能消耗，还使工艺变得复杂。造成运行成本高，大规模生产极不经济。目前也有低阶煤经过粗细磨制备水煤浆的方法，但细磨机入料为来自粗磨的水煤浆，制备的水煤浆粒度分布适合于燃料煤浆，尚无低阶煤制备较高浓度气化水煤浆的制浆工艺方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种气化水煤浆及其制备方法，本发明提供的方法只需在常温、常压下，通过优化水煤浆粒度级配，提高煤浆堆积效率的途径，达到改善雾化及流变性能，降低煤浆的平均粒径，提高低阶煤气化水煤浆的浓度的目的。

本发明所提供的一种气化水煤浆的制备方法，包括如下步骤：

（1）将低阶煤破碎至粒径小于13mm的煤粉；

（2）将煤粉a输入至粗磨机中，并加入添加剂和水进行高浓度制浆；

（3）将煤粉b输入至细磨机中，并加入所述添加剂和水进行研磨制备成质量浓度为40%～45%、粒度小于40μm的水煤浆；

所述煤粉a与所述煤粉b的质量比为70～90：1～30；

（4）将步骤（3）制备的所述水煤浆输入至步骤（2）中的所述粗磨机中，经研磨即得所述气化水煤浆。

上述的制备方法中，所述添加剂由分散剂和稳定剂组成，所述分散剂与所述稳定剂的质量比可为1～10：0.05～5，如10：1；

所述分散剂可为奈磺酸盐、木质素磺酸盐和腐植酸盐中至少一种；

所述稳定剂可为羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺和无机矿物质中至少一种，所述无机矿物质为某些种类的粘土如膨润土等。

上述的制备方法中，步骤（2）和步骤（3）中，所述添加剂的加入总量为所述煤粉a与所述煤粉b总干煤质量的0.05%～0.75%，如0.2%～0.4%、0.2%或0.4%；

上述的制备方法中，步骤（2）和步骤（3）中，所述水的加入总量与所述煤粉a与所述煤粉b总的质量比可为0.3～0.5：1，如0.39：1或0.42：1。

上述的制备方法中，所述低阶煤可为长焰煤、不粘煤、弱粘煤或褐煤等。

上述的制备方法中，步骤（4）之后，所述方法还包括对所述气化水煤浆进行过滤、剪切和熟化的步骤。

本发明还进一步提供了由上述方法制备的气化水煤浆；所述气化水煤浆的浓度可以达到57%以上，其中小于75μm的煤粒占干煤中质量的35%～45%。

本发明具有如下优点：

（1）低阶煤不需经过加热脱水提质的工艺方法来提高水煤浆浓度，减少了低阶煤加热干燥所需的能耗及加热工序；

（2）煤经破碎后分别进入粗细磨机进行分级研磨制浆，通过缩短煤浆在粗磨机内的停留时间，控制粗颗粒的产生，将细磨机制备的细煤浆与粗磨机混合制浆，不仅使细颗粒填充大颗粒所形成空隙，优化粒度级配，提高堆积效率和煤浆浓度，而且提高了粗磨机的研磨效率。

（3）本发明改变了原有分级研磨工艺即煤经破碎机后100%进入粗磨机磨矿后，取其中10%～20%的煤浆经稀释、超细研磨后再返回粗磨机磨矿的重复研磨方式，采用部分破碎煤直接先细磨再进入粗磨机混合磨矿，这样不仅使细磨机的煤浆粒度分布更适合于气化煤浆的粒度分布，也减少了粗磨机由于重复研磨造成的研磨负荷增加10%～30%，因此，进一步降低了研磨能耗。

附图说明

图1为本发明的制备气化水煤浆的流程图。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、

制备流程图如图1所示。

本实施例所用低阶煤为内蒙褐煤，其内水含量为14.5%，具体过程如下：

（1）将内蒙煤用高效破碎机破碎至小于2mm得到煤粉；

（2）取80%（质量分数）破碎后小于2mm的煤粉送入选择性粗磨机中，添加适量添加剂和水（添加剂为木质素磺酸盐和羧甲基纤维素的混合物，两者的质量比为10：1），进行高浓度粗研磨制浆；

（3）同时将步骤（1）剩余20%（质量分数）的小于2mm煤粉及一定量的添加剂和水送入细磨机中制备成质量浓度40%左右、粒度小于≤40μm的水煤浆；

（4）将步骤（3）制备的煤浆全部送入步骤（2）进行混合粗研磨制备高浓度水煤浆，步骤（2）和步骤（3）合计的。

（5）步骤（2）与步骤（3）中添加剂加入总量占干煤质量的0.4%，水的加入总量与煤粉的质量比为0.39：1，从而将步骤（4）中的水煤浆粘度调整为≤1200mPa.s，浓度调整为60%左右。

（6）将步骤（4）制备好的煤浆依次经过过滤装置滤去杂物，再经带有可调式搅拌罐进行高剪切及均质熟化（低速搅拌）等环节处理后，即为气化水煤浆产品。

本实施例制备的水煤浆浓度达到61.6%，与常规制浆工艺得到的煤浆浓度57.5%相比，提高了4.1%。同时煤浆粘度为1150mPa.s，稳定性20天左右，流变性和流动性均很好，满足气化煤浆的质量要求。

实施例2、

制备流程图如图1所示。

本实施例所用低阶煤为神华煤，其内水含量为6.9%，具体过程如下：

（1）将神华煤用高效破碎机破碎至小于3mm；

（2）85%（质量分数）破碎后小于2mm的煤粉送入选择性粗磨机中，添加适量添加剂和水（添加剂为奈磺酸盐和聚丙烯酰胺的混合物，两者的质量比为10：1，占干煤质量的0.1%）进行高浓度粗研磨制浆；

（3）同时将步骤（1）剩余15%（质量分数）小于2mm的煤粉及一定量的添加剂和水送入细磨机中制备成质量浓度40%左右、粒度小于≤40μm的水煤浆；

（4）将步骤（3）制备的煤浆全部送入步骤（2）进行混合粗研磨制备高浓度水煤浆。

（5）步骤（2）与步骤（3）中添加剂加入总量占干煤质量的0.2%，水的加入总与煤粉的质量比为0.42：1，从而将步骤（4）中的水煤浆粘度调整为≤1200mPa.s，浓度调整为60%左右。

本实施例制备的水煤浆浓度达到65.4%，与常规制浆工艺得到的煤浆浓度61.7%相比，提高了3.7%；同时煤浆粘度为930mPa.s，稳定性≥15天，流变性和流动性均很好，满足气化煤浆的质量要求。

Claims

1.一种气化水煤浆的制备方法，包括如下步骤：

（1）将低阶煤破碎至粒径小于13mm的煤粉；

所述煤粉a与所述煤粉b的质量比为70～90：1～30；

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述添加剂由分散剂和稳定剂组成，所述分散剂与所述稳定剂的质量比为1～10：0.05～5；

所述分散剂为奈磺酸盐、木质素磺酸盐和腐植酸盐中至少一种；

所述稳定剂为羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺和无机矿物质中至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）和步骤（3）中，所述添加剂的加入总量为所述煤粉a与所述煤粉b总干煤质量的0.05%～0.75%。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤（2）和步骤（3）中，所述水的加入总量与所述煤粉a与所述煤粉b总的质量比为0.3～0.5：1。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述低阶煤为长焰煤、不粘煤、弱粘煤或褐煤。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其特征在于：步骤（4）之后，所述方法还包括对所述气化水煤浆进行过滤、剪切和熟化的步骤即得成品水煤浆。

7.权利要求1-6中任一项所述方法制备的气化水煤浆。