CN104312647A - 一种超临界二氧化碳降粘远程输送水煤浆的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超临界二氧化碳降粘远程输送水煤浆的方法，该方法是在水煤浆添加剂存在下，在常温常压条件下制备水煤浆，然后用高压泵输送至高压混合罐中与经压缩的超临界二氧化碳混合，形成水煤浆与二氧化碳的混合物，再通过高压泵输远程输送至气化炉气化。本发明由于二氧化碳的加入，使水煤浆的粘度显著降低。本发明可利用煤化工现有设备经简单改造达到降粘输送的目的，易工业化连续操作，不仅可降低水煤浆粘度，而且二氧化碳与水煤浆一起进入气化炉中被气化，使气化过程中的碳转化率和冷煤气效率提高，煤耗降低，氧耗降低。

Description

一种超临界二氧化碳降粘远程输送水煤浆的方法
技术领域
本发明属于煤化工技术领域，具体涉及一种利用超临界二氧化碳降粘远程输送水煤浆的方法。
背景技术
水煤浆是70年代兴起的新型煤基液体燃料，由煤、水和少量的化学添加剂，经过一定的工艺流程加工而成，其燃烧时火焰中心温度较低，燃烧效率高，烟尘、硫化物及氮氧化物排放量都低于燃油和燃煤，不产生焦油等污染物。许多国家基于长期的能源战略考虑，将其作为以煤代油的燃料技术进行研究、开发和储备，且已实现商业化使用。中国是一个富煤、少气、贫油的国家，因此我国一直致力于水煤浆的研发工作，并于1983年5月攻关研制出了第一批水煤浆试燃烧成功。近年来，我国的水煤浆制备技术和燃料技术发展很快，并达到了国际水平，先后完成了动力锅炉、电厂锅炉、轧钢加热炉、热处理炉、干燥窑等炉窑燃用水煤浆的工程试验。水煤浆技术已被列为我国能源发展重点推广技术，也是煤炭工业洁净煤技术优先发展重点技术之一。目前，水煤浆技术面临的最大问题是高深度水煤浆粘度太大，不利于远程输送，主要是就近使用，严重阻碍了水煤浆技术的大规模应用。因此，研发水煤浆的降粘输送技术对水煤浆技术的大范围推广应用有重要意义。
在煤浆输送研究中，液态二氧碳是一种可能替代水制备煤浆的物质，由此制备的煤浆被称为液态二氧化碳煤浆，即将液态二氧化碳与极细的煤粉混合形成液态二氧化碳煤浆。这种液态二氧化碳煤浆不能在常温常压下制备，通过高压和低温制备的煤浆不能直接用作燃料，在最终使用时，还需将二氧化碳通过减压闪蒸出来，只将煤粉用于燃烧。中国专利86102096公开了一种改进的用液态二氧化碳为载体用于煤浆输送系统中，可使火力发电效率提高。然而，利用液态二氧化碳制备输送煤浆后，二氧化碳经过一系列复杂的闪蒸系统分离出来，虽然可以通过换热过程回收能量，但如果需将二氧化碳收集再利用，压缩过程还需消耗能量，在能量转化过程中必然存在着能量损失，因此，利用这种方式并没有真正地实现节能。如果将二氧化碳直接排放，仍会造成环境污染。此专利中提到的将二氧化碳再用于采油，这种方式仍需再压缩，所以能耗仍是一个难以解决的问题。液态二氧化碳煤浆还有一个关键问题是不能在常温常压条件下制备煤浆，因此，发展出了一种反相二氧化碳煤浆，这种制浆方法是在没有化学添加剂存在的条件下，先将煤与水混合制成水煤浆，然后再与高压二氧化碳混合，使煤与二氧化碳相形成二氧化碳煤浆，而分离出来的水循环使用。这种方式仅解决了二氧化碳煤浆的常温常压制备问题，但仍存在二氧化碳最终利用的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有水煤浆由于粘度大导致远程输送成本高的缺点，提供一种通过超临界二氧化碳降低水煤浆粘度进行远程输送的方法。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：将水煤浆送入高压混合罐内，并向高压混合罐下部通入超临界二氧化碳，在温度为40～50℃、压力为4～10MPa下搅拌混合均匀，所得混合浆从高压混合罐底部排出，直接由高压泵远程输送至气化炉气化。
本发明的有益效果如下：
1、由于超临界二氧化碳的加入，使水煤浆的粘度显著降低，由于温度为40～70℃、压力为4～10MPa的条件和添加剂的存在，并没有使水煤浆反相变成二氧化碳煤浆。与水煤浆形成反相乳液的超临界二氧化碳不需要分离，可直接进入气化炉。
2、由于加入了二氧化碳，可使气化炉内生成二氧化碳的反应平衡中产物的浓度增加，从而抑制了生成二氧化碳反应的程度，有利于进一步提高气化效率。
3、本发明可利用煤化工现有设备经简单改造达到降粘输送的目的，具有易工业化，连续操作，不仅可降低水煤浆粘度，而且二氧化碳与水煤浆一起进入气化炉中被气化，使气化过程中的碳转化率和冷煤气效率提高，煤耗降低，氧耗降低。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
实施例1
将杭来湾煤放入制样机中研磨30秒，得到粒度分布如表1所示的煤粉。
表1煤粉的粒度分布
分样筛(目) 14 40 120 200 325
通过质量百分率 100.00％ 93.27％ 64.93％ 47.10％ 32.53％
如图1所示，将2042.32g煤粉、1154.64g水、3.04g水煤浆添加剂(由榆林市天润化工有限公司生产)加入装有搅拌器的煤浆槽2中，搅拌20分钟，制得均匀的水煤浆，在旋转粘度计中测定其表观粘度为930.25mPa·s。将2400g制备好的水煤浆加热至40℃，然后通过高压煤浆泵3输送至容积为3L的装有搅拌器的高压混合罐4中，在搅拌状态下，将超临界二氧化碳经压缩机1加压后通过延伸到高压混合罐4下部的管道输送至高压混合罐4内，直至高压混合罐4内压力为4MPa，搅拌使二氧化碳与水煤浆充分混合均匀，在高压混合罐4下层形成混合有二氧化碳的水煤浆，高压混合罐4上层为过量的二氧化碳。经测定混合有二氧化碳的水煤浆的粘度为845.68mPa·s，然后将其从高压混合罐4底部排出，直接由高压泵5远程输送至气化炉气化。
实施例2
在实施例1中，将超临界二氧化碳经压缩机4加压后通过延伸到高压混合罐5中下部的管道输送至高压混合罐5内，直至高压混合罐5内压力为5MPa，搅拌使二氧化碳与水煤浆充分混合均匀，其他步骤与实施例1相同，经测定混合有二氧化碳的水煤浆的粘度为775.20mPa·s。
实施例3
在实施例1中，将超临界二氧化碳经压缩机4加压后通过延伸到高压混合罐5中下部的管道输送至高压混合罐5内，直至高压混合罐5内压力为6MPa，搅拌使二氧化碳与水煤浆充分混合均匀，其他步骤与实施例1相同，经测定混合有二氧化碳的水煤浆的粘度为715.57mPa·s。
实施例4
在实施例1中，将超临界二氧化碳经压缩机4加压后通过延伸到高压混合罐5中下部的管道输送至高压混合罐5内，直至高压混合罐5内压力为7MPa，搅拌使二氧化碳与水煤浆充分混合均匀，其他步骤与实施例1相同，经测定混合有二氧化碳的水煤浆的粘度为664.46mPa·s。
实施例5
在实施例1中，将超临界二氧化碳经压缩机4加压后通过延伸到高压混合罐5中下部的管道输送至高压混合罐5内，直至高压混合罐5内压力为8MPa，搅拌使二氧化碳与水煤浆充分混合均匀，其他步骤与实施例1相同，经测定混合有二氧化碳的水煤浆的粘度为620.16mPa·s。
实施例6
在实施例1中，将超临界二氧化碳经压缩机4加压后通过延伸到高压混合罐5中下部的管道输送至高压混合罐5内，直至高压混合罐5内压力为9MPa，搅拌使二氧化碳与水煤浆充分混合均匀，其他步骤与实施例1相同，经测定混合有二氧化碳的水煤浆的粘度为581.40mPa·s。
实施例7
在实施例1中，将超临界二氧化碳经压缩机4加压后通过延伸到高压混合罐5中下部的管道输送至高压混合罐5内，直至高压混合罐5内压力为10MPa，搅拌使二氧化碳与水煤浆充分混合均匀，其他步骤与实施例1相同，经测定混合有二氧化碳的水煤浆的粘度为547.20mPa·s。

Claims (1)

1.一种超临界二氧化碳降粘远程输送水煤浆的方法，其特征在于：将水煤浆送入高压混合罐(4)内，并向高压混合罐(4)下部通入超临界二氧化碳，在温度为40～50℃、压力为4～10MPa下搅拌混合均匀，所得混合浆从高压混合罐(4)底部排出，直接由高压泵(5)远程输送至气化炉气化。
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