CN104962331A

CN104962331A - 一种低阶煤制备水煤浆的方法

Info

Publication number: CN104962331A
Application number: CN201510381915.6A
Authority: CN
Inventors: 杨纯; 王晓亮; 陈慧; 徐莹璐; 赵庆; 吴家桦
Original assignee: Dongfang Electric Corp
Current assignee: Dongfang Electric Corp
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2015-10-07

Abstract

本发明公开了一种低阶煤制备水煤浆的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：将低阶煤送入破碎机先进行破碎至粒度≤5mm，将破碎后的细粒煤送入螺旋挤压装置；步骤2：送入螺旋挤压装置中的细粒煤，在5-40MPa的压力下进行为剪切和挤压，在破坏细煤粒的内孔隙后，析出细煤粒中的水分，得到湿粘煤，析出的水分约占总水分的10%-60%；步骤3：将步骤2所得湿粘煤送入磨机，同时加入添加剂和水，磨制成浓度为53%-65%的水煤浆。本发明低阶煤制备水煤浆工艺极其简单，利用废热将褐煤进行预热再压制，可有效破坏低阶煤孔隙和改变低阶煤表面性质，具有能耗低、效率高、制浆浓度高的优点，可广泛适应各种低阶煤制备高浓度水煤浆。

Description

一种低阶煤制备水煤浆的方法

技术领域

本发明属于煤炭清洁利用领域，具体涉及一种低阶煤制备较高浓度水煤浆的方法，可广泛应用于锅炉燃烧用水煤浆制备和气化炉炉前制浆。

背景技术

水煤浆技术是一种洁净煤技术，在我国经过几十年的发展已经日趋完善，广泛应用在工业锅炉、窑炉上，同时水煤浆作为水煤浆气化的进料，在煤化工领域中也得到了极大的利用。近年来，随着我国低阶煤的探明储量增加，行业对低阶煤的利用也越来越关注，发展低阶煤制浆技术既是煤化工行业的需求，也是亟需解决的一个难题。

低阶煤制浆浓度低，主要是由于其内部发达的孔隙和含氧官能团，将水分以化学或物理吸附在煤孔隙表面形成难以去除的结合水。和中等变质程度的烟煤相比，由于褐煤等低阶煤孔隙吸附了大量的水，使得煤浆中能够自由流动的水分大大减少，故褐煤等低阶煤水煤浆浓度远远低于烟煤水煤浆浓度，同时其煤浆流动性、稳定性都较差，难以满足工业上要求的煤浆性能。

目前国内低阶煤制浆技术主要有两种路线。一种就是按普通技术制浆，跟烟煤制浆流程一样。在普通制浆技术条件下，褐煤最高只能制备浓度50%左右的水煤浆，除褐煤以外的低阶煤制浆浓度也不高。另外一种就是将低阶煤改性后再制备水煤浆，这种工艺可以显著提高成浆浓度，但也存在工艺复杂、投资较大的问题。如中国矿业大学（北京）的“利用褐煤制备气化水煤浆的方法”（CN101914401 B）先将褐煤隔绝空气加热制得半焦后再利用半焦制水煤浆，这样可以提高煤浆浓度10%以上。但这种方法对褐煤的前期处理工艺复杂，更倾向于是褐煤的综合利用。大唐国际化工技术研究院有限公司的专利“一种用褐煤制备高浓度水煤浆的方法”（CN103865598 A）将褐煤先制成预处理水煤浆，然后在高温高压（200-350℃,1.5-16.5MPa）的水热反应器中进行水热处理得到改质水煤浆，水煤浆浓度可提高8%-12%。这种制浆工艺也较为复杂，需要高温高压，投资大，运行成本高。

本发明针对低阶煤制浆技术的局限性，提供一种工艺简单、投资低、制浆浓度较高的低阶煤制备水煤浆的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提出一种低阶煤制备水煤浆的方法。本发明低阶煤制备水煤浆工艺极其简单，利用废热将褐煤进行预热再压制，可有效破坏低阶煤孔隙和改变低阶煤表面性质，具有能耗低、效率高、制浆浓度高的优点，可广泛适应各种低阶煤制备高浓度水煤浆。

本发明采用以下技术方案来实现：

一种低阶煤制备水煤浆的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：将低阶煤送入破碎机先进行破碎至粒度≤5mm，将破碎后的细粒煤送入螺旋挤压装置；

步骤2：送入螺旋挤压装置中的细粒煤，在5MPa-40MPa的压力下进行为剪切和挤压，在破坏细煤粒的内孔隙后，析出细煤粒中的水分，得到湿粘煤，析出的水分约占总水分的10%-60%；

步骤3：将步骤2所得湿粘煤送入磨机，同时加入添加剂和水，磨制成浓度为53%-65%的水煤浆。

所述步骤1中，将破碎后的细粒煤在破碎机出口的收集管道中进行预热，预热温度为50℃-100℃，再送进螺旋挤压装置；可对低阶煤进行更好地改性。

所述低阶煤内水含量占8%-40%，挥发分含量20%-40%，氧元素含量10%-30%。

所述低阶煤为褐煤或长焰煤。

所述低阶煤为煤泥或气煤。

所述低阶煤为褐煤，褐煤内水含量15%-40%，添加剂为改性木质素分散剂、聚羧酸系分散剂与羧甲基纤维素的复配物，添加剂的添加量为低阶煤量的0.6%-0.9%，制得浓度为53%-58%的水煤浆，其黏度为800mPa.s-1100mPa.s。

所述低阶煤为长焰煤，长焰煤内水含量8%-20%，添加剂为改性木质素分散剂与羧甲基纤维素的复配物，添加剂的添加量为煤量的0.3%-0.6%，制得浓度为60%-65%的水煤浆，其黏度为500mPa.s-1000mPa.s。

所述预热方式可采用水蒸气预热、湿热空气预热、电预热或微波预热。

本发明与现有技术相比，其优点在于：

1、本发明方法简单高效，能够利用褐煤、长焰煤等含水量高、挥发分高的低阶煤制备较高浓度的水煤浆，满足水煤浆锅炉、气化水煤浆气化炉等设备的进料要求。

2、本发明低阶煤制备水煤浆工艺极其简单，利用废热将褐煤进行预热再压制，可有效破坏低阶煤孔隙和改变低阶煤表面性质，具有能耗低、效率高、制浆浓度高的优点，可广泛适应各种低阶煤制备高浓度水煤浆。

3、本发明将破碎后的细粒煤在破碎机出口的收集管道中进行预热，预热温度为50~100℃，再送进螺旋挤压装置，可对低阶煤进行更好地改性。

4、本发明中对煤粒的预热方式很多，包括但不限于水蒸气、湿热空气、电热、微波等。具体加热方式根据项目经济性分析来确定。

5、本发明中利用的煤种范围广泛，可以是煤泥、褐煤、长焰煤或气煤，通过对这些煤种的改性，可以拓展其在水煤浆上的应用。

6、本发明对低阶煤进行改性后，在制备水煤浆时对水煤浆添加剂的要求降低，可以降低水煤浆添加剂的掺量并扩大水煤浆添加剂的使用种类。

具体实施方式

实施例1：

一种低阶煤制备水煤浆的方法，包括以下步骤：

步骤1：将褐煤送入破碎机先进行破碎至粒度为5mm，将破碎后的细粒煤送入螺旋挤压装置；

步骤2：送入螺旋挤压装置中的细粒煤，在5MPa的压力下进行为剪切和挤压，在破坏细煤粒的内孔隙后，析出细煤粒中的水分，得到湿粘煤，析出的水分约占总水分的10%；

步骤3：将步骤2所得湿粘煤送入磨机，同时加入添加剂和水，磨制成浓度为53%的水煤浆。

本发明中，所述褐煤内水含量占18.95%，挥发分含量35.13%，氧元素含量16.42%。

本发明中，添加剂为改性木质素分散剂、聚羧酸系分散剂与羧甲基纤维素的复配物，添加剂的添加量为褐煤的0.6%，制得浓度为53%的水煤浆，其黏度为800mPa.s。

本发明中，所述预热方式可采用水蒸气预热。

实施例2：

一种低阶煤制备水煤浆的方法，包括以下步骤：

步骤1：将褐煤送入破碎机先进行破碎至粒度为4mm，将破碎后的细粒煤送入螺旋挤压装置；

步骤2：送入螺旋挤压装置中的细粒煤，在25MPa的压力下进行为剪切和挤压，在破坏细煤粒的内孔隙后，析出细煤粒中的水分，得到湿粘煤，析出的水分约占总水分的40%；

步骤3：将步骤2所得湿粘煤送入磨机，同时加入添加剂和水，磨制成浓度为55%的水煤浆。

本发明中，所述步骤1中，将破碎后的细粒煤在破碎机出口的收集管道中进行预热，预热温度为50℃，再送进螺旋挤压装置；可对低阶煤进行更好地改性。

本发明中，所述褐煤内水含量占25.42%，挥发分含量35.13%，氧元素含量16.42%。

本发明中，添加剂为改性木质素分散剂、聚羧酸系分散剂与羧甲基纤维素的复配物，添加剂的添加量为褐煤量的0.8%，制得浓度为55%的水煤浆，其黏度为1000mPa.s。

本发明中，所述预热方式可采用湿热空气预热。

实施例3：

一种低阶煤制备水煤浆的方法，包括以下步骤：

步骤1：将褐煤送入破碎机先进行破碎至粒度为3mm，将破碎后的细粒煤送入螺旋挤压装置；

步骤2：送入螺旋挤压装置中的细粒煤，在40MPa的压力下进行为剪切和挤压，在破坏细煤粒的内孔隙后，析出细煤粒中的水分，得到湿粘煤，析出的水分约占总水分的60%；

步骤3：将步骤2所得湿粘煤送入磨机，同时加入添加剂和水，磨制成浓度为58%的水煤浆。

本发明中，所述步骤1中，将破碎后的细粒煤在破碎机出口的收集管道中进行预热，预热温度为100℃，再送进螺旋挤压装置；可对低阶煤进行更好地改性。

本发明中，所述褐煤内水含量占30.18%，挥发分含量35.13%，氧元素含量16.42%。

本发明中，添加剂为改性木质素分散剂、聚羧酸系分散剂与羧甲基纤维素的复配物，添加剂的添加量为褐煤量的0.9%，制得浓度为58%的水煤浆，其黏度为1100mPa.s。

本发明中，所述预热方式可采用微波预热。

实施例4：

与实施例1、2、3的不同之处在于：

本发明中，所述褐煤内水含量占15%，添加剂为改性木质素分散剂、聚羧酸系分散剂与羧甲基纤维素的复配物，添加剂的添加量为褐煤的0.6%，制得浓度为53%的水煤浆，其黏度为800mPa.s。

本发明中，所述预热方式可采用水蒸气预热。

实施例5：

与实施例1、2、3、4的不同之处在于：

本发明中，所述褐煤内水含量占40%，添加剂为改性木质素分散剂、聚羧酸系分散剂与羧甲基纤维素的复配物，添加剂的添加量为褐煤的0.9%，制得浓度为58%的水煤浆，其黏度为1100mPa.s。

本发明中，所述预热方式可采用水蒸气预热。

实施例6：

一种低阶煤制备水煤浆的方法，包括以下步骤：

步骤1：将长焰煤送入破碎机先进行破碎至粒度为5mm，将破碎后的细粒煤送入螺旋挤压装置；

步骤3：将步骤2所得湿粘煤送入磨机，同时加入添加剂和水，磨制成浓度为60%的水煤浆。

本发明中，所述长焰煤内水含量占8.46%，挥发分含量26.78%，氧元素含量12.40%。

本发明中，添加剂为改性木质素分散剂、聚羧酸系分散剂与羧甲基纤维素的复配物，添加剂的添加量为长焰煤量的0.3%，制得浓度为60%的水煤浆，其黏度为500mPa.s。

本发明中，所述预热方式可采用水蒸气预热。

实施例7：

一种低阶煤制备水煤浆的方法，包括以下步骤：

步骤1：将长焰煤送入破碎机先进行破碎至粒度为4mm，将破碎后的细粒煤送入螺旋挤压装置；

步骤3：将步骤2所得湿粘煤送入磨机，同时加入添加剂和水，磨制成浓度为63%的水煤浆。

本发明中，所述步骤1中，将破碎后的细粒煤在破碎机出口的收集管道中进行预热，预热温度为80℃，再送进螺旋挤压装置；可对低阶煤进行更好地改性。

本发明中，所述长焰煤内水含量占12.50%，挥发分含量26.78%，氧元素含量12.40%。

本发明中，添加剂为改性木质素分散剂、聚羧酸系分散剂与羧甲基纤维素的复配物，添加剂的添加量为长焰煤量的0.5%，制得浓度为63%的水煤浆，其黏度为700mPa.s。

本发明中，所述预热方式可采用湿热空气预热。

实施例8：

一种低阶煤制备水煤浆的方法，包括以下步骤：

步骤1：将长焰煤送入破碎机先进行破碎至粒度为3mm，将破碎后的细粒煤送入螺旋挤压装置；

步骤3：将步骤2所得湿粘煤送入磨机，同时加入添加剂和水，磨制成浓度为65%的水煤浆。

本发明中，所述长焰煤内水含量占16.20%，挥发分含量26.78%，氧元素含量12.40%。

本发明中，添加剂为改性木质素分散剂、聚羧酸系分散剂与羧甲基纤维素的复配物，添加剂的添加量为长焰煤量的0.6%，制得浓度为65%的水煤浆，其黏度为1000mPa.s。

本发明中，所述预热方式可采用电预热。

实施例9：

与实施例6、7、8的不同之处在于：

本发明中，所述褐煤内水含量占8%，添加剂为改性木质素分散剂、聚羧酸系分散剂与羧甲基纤维素的复配物，添加剂的添加量为褐煤的0.3%，制得浓度为60%的水煤浆，其黏度为500mPa.s。

本发明中，所述预热方式可采用水蒸气预热。

实施例10：

与实施例6、7、8、9的不同之处在于：

本发明中，所述褐煤内水含量占20%，添加剂为改性木质素分散剂、聚羧酸系分散剂与羧甲基纤维素的复配物，添加剂的添加量为褐煤的0.6%，制得浓度为65%的水煤浆，其黏度为1000mPa.s。

本发明中，所述预热方式可采用水蒸气预热。

Claims

1.一种低阶煤制备水煤浆的方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种低阶煤制备水煤浆的方法，其特征在于：所述步骤1中，将破碎后的细粒煤在破碎机出口的收集管道中进行预热，预热温度为50℃-100℃，再送进螺旋挤压装置。

3.根据权利要求1所述的一种低阶煤制备水煤浆的方法，其特征在于：所述低阶煤内水含量占8%-40%，挥发分含量20%-40%，氧元素含量10%-30%。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种低阶煤制备水煤浆的方法，其特征在于：所述低阶煤为褐煤或长焰煤。

5.根据权利要求4所述的一种低阶煤制备水煤浆的方法，其特征在于：所述低阶煤为褐煤，褐煤内水含量15%-40%，添加剂为改性木质素分散剂、聚羧酸系分散剂与羧甲基纤维素的复配物，添加剂的添加量为褐煤量的0.6%-0.9%，制得浓度为53%-58%的水煤浆，其黏度为800mPa.s-1100mPa.s。

6.根据权利要求4所述的一种低阶煤制备水煤浆的方法，其特征在于：所述低阶煤为长焰煤，长焰煤内水含量8%-20%，添加剂为改性木质素分散剂与羧甲基纤维素的复配物，添加剂的添加量为长焰煤量的0.3%-0.6%，制得浓度为60%-65%的水煤浆，其黏度为500mPa.s-1000mPa.s。

7.根据权利要求1所述的一种低阶煤制备水煤浆的方法，其特征在于：所述预热方式可采用水蒸气预热、湿热空气预热、电预热或微波预热。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的一种低阶煤制备水煤浆的方法，其特征在于：所述低阶煤为煤泥或气煤。