CN105062587A - 一种低能耗粒控级配水煤浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低能耗粒控级配水煤浆及其制备方法。它由煤粉、添加剂和水组成；所述煤粉由平均粒径为1mm的煤粉与粒径≤0.045mm的煤粉组成，所述平均粒径为1mm的煤粉占所述煤粉总质量的50～80％，所述粒径≤0.045mm的煤粉占所述煤粉总质量的20～50％；所述添加剂与所述粒径≤0.045mm的煤粉的干基质量的比为0.1～1：100；所述水为溶剂；所述水煤浆的质量百分浓度为55～70％。其制备方法，采用超细研磨技术制备超细水煤浆，然后采用浓度湿法剪切研磨的方式代替传统技术高能耗的棒\球磨机制备低能耗粒控级配水煤浆。本发明低能耗粒控级配水煤浆应用于燃料和气化水煤浆领域中。本发明采用不同粒径的煤粉制成的水煤浆，能提高水煤浆的浓度，同时与常规制浆工艺相比制浆能耗可降低30％左右。

Description

一种低能耗粒控级配水煤浆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水煤浆及其生产方法，具体涉及一种采用粒度级配控制的水煤浆及低能耗的制备方法，属于水煤浆技术领域。
背景技术
水煤浆是由煤、水和添加剂组成的煤基流体燃料和气化原料，可用于工业锅炉、窑炉和电站锅炉的燃烧发电或供气，亦可用于煤气化生产合成氨、甲醇、烯烃、油品和天然气等化工产品。据不完全统计，截止到2013年底，我国燃料水煤浆用量已达3000万吨/年，气化水煤浆用量已突破1亿吨/年。
水煤浆制备多采用常规单棒\球磨制浆技术，原料煤需经破碎，然后与水和添加剂混合进入棒\球磨机，煤浆和研磨介质(钢棒或钢球)随筒体转动进行接触和研磨，设备装机功率大，制浆能耗偏高；且该技术工艺流程简单，无法实现水煤浆粒度级配的优化，煤颗粒的堆积效率和煤浆浓度普遍偏低，用于煤气化导致比煤耗、比氧耗高，有效气成分低，严重影响水煤浆气化效率和经济性。因此，开发先进的制浆技术，降低制浆能耗，优化水煤浆粒度级配，提高水煤浆浓度，改善水煤浆的流变性和稳定性，是水煤浆产业发展亟需解决的重要课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种低能耗粒控级配水煤浆及其制备方法，本发明采用不同粒径的煤粉制成水煤浆，能提高水煤浆的浓度，同时与常规制浆工艺相比制浆能耗可降低30％左右。
本发明提供的低能耗粒控级配水煤浆，它由煤粉、添加剂和水组成；
所述煤粉由平均粒径为1mm的煤粉与粒径≤0.045mm的煤粉组成，
所述平均粒径为1mm的煤粉占所述煤粉总质量的50～80％，所述粒径≤0.045mm的煤粉占所述煤粉总质量的20～50％；
所述添加剂与所述粒径≤0.045mm的煤粉的干基质量的比为0.1～1：100；
所述水为溶剂；
所述水煤浆的质量百分浓度为55～70％。
本发明中，所述水煤浆的质量百分浓度指的是本领域公知的定义，为所述水煤浆中所述煤粉的浓度。
上述的水煤浆中，所述添加剂为木质素磺酸盐、腐植酸盐和萘磺酸甲醛缩合物中至少一种；本发明中所述添加剂采用目前该领域中常用的添加剂均可以。
本发明低能耗粒控级配水煤浆，具体可由下述质量组分配方之一组成：
1)质量比为13:7的平均粒径为1mm的煤粉与粒径≤0.045mm的煤粉；
添加剂与粒径≤0.045mm的煤粉的干基的质量比为0.3：100；
余量为水，水煤浆的质量百分浓度为67.2％；
2)质量比为3:2的平均粒径为1mm的煤粉与粒径≤0.045mm的煤粉；
添加剂与粒径≤0.045mm的煤粉的干基的质量比为0.3：100；
余量为水，水煤浆的质量百分浓度为62％；
3)质量比为1.5～1.89:1的平均粒径为1mm的煤粉与粒径≤0.045mm的煤粉；
添加剂与粒径≤0.045mm的煤粉的干基的质量比为0.3：100；
余量为水，水煤浆的质量百分浓度为62～67.2％。
本发明中，所述煤粉可由不同变质程度的煤种制成。
本发明还提供了上述低能耗粒控级配水煤浆的制备方法，包括如下步骤：
1)将煤进行破碎，得到粒径≤2.5mm的煤粉；
2)将质量百分浓度为40～50％的粒径≤2.5mm的煤粉、水混合物进行湿法剪切研磨至平均粒径为1mm的煤粉与水的混合物；
3)取步骤2)中所述平均粒径为1mm的煤粉与水的混合物抽取20～50％进行超细研磨，同时添加所述添加剂，得到粒径≤0.045mm的煤粉和水的混合物；
4)取步骤2)中所述平均粒径为1mm的50～80％的煤粉与水的混合物进行脱水，得到质量百分含水率≤20％的平均粒径为1mm的煤粉与水的混合物；
5)将步骤3)得到的粒径≤0.045mm的煤粉和水的混合物和步骤4)质量百分含水率≤20％的平均粒径为1mm的煤粉与水的混合物混合，即得到所述低能耗粒控级配水煤浆。
上述的方法中，所述添加剂与所述粒径≤0.045mm的煤粉的干基质量的比为0.1～1：100。
本发明低能耗粒控级配水煤浆应用于燃料和气化水煤浆领域中。
本发明具有以下优点：
1、本发明采用中浓度湿法剪切研磨的方式代替传统技术高能耗的棒\球磨机，制浆能耗可降低30％左右；
2、通过超细研磨技术制备超细水煤浆，充分填充大粗颗粒形成的孔隙，形成效率极高的紧密堆积状态，能大幅提高煤浆浓度；
3、本发明制备方法简单，为连续式生产工艺，满足燃煤煤浆制备及煤化工企业的连续、稳定生产要求。
附图说明
图1为本发明低能耗粒控级配水煤浆的制备流程图。
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、低能耗粒控级配制备燃料水煤浆
本实施例用的原料煤为神华特低灰煤：神混1#煤＝1：1的配煤(以下简称“神华煤”)，其全水Mt＝16％，收到基灰分Aar＝9％，收到基挥发分Var＝23％。
根据图1中本发明低能耗粒控级配水煤浆的制备流程，本发明利用该原料煤制备低能耗粒控级配高浓度水煤浆的过程如下：
(1)将神华煤进行破碎至粒径≤2.5mm的煤粉；
(2)将神华煤与水按比例混合制备出浓度为45％中浓度煤、水混合物；
(3)将步骤(2)制备的神华煤和水的混合物进行湿法剪切研磨至平均粒径为1mm；
(4)将步骤(3)制备的平均粒径为1mm的神华煤和水的混合物抽取35％进行超细研磨至全部粒径≤0.045mm，同时按添加剂与煤浆的干基质量的比例为0.3：100的比例配入木质素磺酸盐添加剂；
(5)将步骤(3)制备的平均粒径1mm的神华煤和水的混合物抽取总量的65％进行脱水分离至含水率≤20％；
(6)将步骤(4)制备超细煤浆和步骤(5)制备的脱水后的煤、水混合物进行混合即可制得煤浆浓度为67.2％的神华煤低能耗粒控级配水煤浆。
本发明制备过程采用中浓度湿法剪切研磨的方式代替对比例中传统技术高能耗的棒\球磨机，燃料水煤浆的制浆耗能为20～25kwh，与对比例中35kwh相比制浆能耗可降低30％左右，大大降低了制浆成本。
实施例2、低能耗粒控级配制备气化水煤浆
本实施例用的原料煤为新疆红山煤(以下简称“红山煤”)，其全水Mt＝24％，Aar＝14％，Var＝30％。
根据图1中本发明低能耗粒控级配水煤浆的制备流程，本发明利用该原料煤制备低能耗粒控级配高浓度气化水煤浆的过程如下：
(1)将红山煤进行破碎至粒径≤2.5mm的煤粉；
(2)将红山煤与水按比例混合制备出浓度为40％中浓度煤、水混合物；
(3)将步骤(2)制备的红山煤和水的混合物进行湿法剪切研磨至平均粒径为1mm；
(4)将步骤(3)制备的平均粒径为1mm的红山煤和水的混合物抽取40％进行超细研磨至全部粒径≤0.045mm，同时按添加剂与煤浆的干基质量的比例为0.3：100的比例配入木质素磺酸盐添加剂；
(5)将步骤(3)制备的平均粒径为1mm的红山煤和水的混合物抽取总量的60％进行脱水分离至含水率≤20％；
(6)将步骤(4)制备超细煤浆和步骤(5)制备的脱水后的煤、水混合物进行混合即可制得煤浆浓度为62％的红山煤低能耗粒控级配水煤浆。
本发明制备过程中采用中浓度湿法剪切研磨的方式代替对比例中传统技术高能耗的棒\球磨机，气化水煤浆的制浆能耗为12～14kwh，与对比例中20kwh相比制浆能耗可降低30％，大大降低了制浆成本。
对比例、
本对比例用的原料煤为神华特低灰煤：神混1#煤＝1：1的配煤(以下简称“神华煤”)，其全水Mt＝16％，收到基灰分Aar＝9％，收到基挥发分Var＝23％。
利用上述原料煤制备水煤浆的过程如下：
(1)将神华煤进行破碎至粒径≤2.5mm的煤粉；
(2)将神华煤和添加剂按干基的质量比100：0.3比例与水混合送至棒磨机入口，在磨机筒体内靠钢棒之间的冲击与碾挤作用进行研磨，研磨至一定细度后的煤浆由磨机出口溢流而出；
(3)步骤(2)制备的水煤浆经剪切处理后即得合格水煤浆，煤浆浓度为59％。
上述水煤浆制备工艺采用高能耗的棒磨机，制备燃料水煤浆耗能为35kwh，制备气化水煤浆的能耗为20kwh。

Claims (5)

1.一种低能耗粒控级配水煤浆，其特征在于：它由煤粉、添加剂和水组成；
所述煤粉由平均粒径为1mm的煤粉与粒径≤0.045mm的煤粉组成，
所述平均粒径为1mm的煤粉占所述煤粉总质量的50～80％，所述粒径≤0.045mm的煤粉占所述煤粉总质量的20～50％；
所述添加剂与所述粒径≤0.045mm的煤粉的干基质量的比为0.1～1：100；
所述水为溶剂；
所述水煤浆的质量百分浓度为55～70％。
2.根据权利要求1所述的水煤浆，其特征在于：所述添加剂为木质素磺酸盐、腐植酸盐和萘磺酸甲醛缩合物中至少一种。
3.权利要求1或2所述低能耗粒控级配水煤浆的制备方法，包括如下步骤：
1)将煤进行破碎，得到粒径≤2.5mm的煤粉；
2)将质量百分浓度为40～50％的粒径≤2.5mm的煤粉、水混合物进行湿法剪切研磨至平均粒径为1mm的煤粉与水的混合物；
3)取步骤2)中所述平均粒径为1mm的煤粉与水的混合物抽取20～50％进行超细研磨，同时添加所述添加剂，得到粒径≤0.045mm的煤粉和水的混合物；
4)取步骤2)中所述平均粒径为1mm的50～80％的煤粉与水的混合物进行脱水，得到质量百分含水率≤20％的平均粒径为1mm的煤粉与水的混合物；
5)将步骤3)得到的粒径≤0.045mm的煤粉和水的混合物和步骤4)质量百分含水率≤20％的平均粒径为1mm的煤粉与水的混合物混合，即得到所述低能耗粒控级配水煤浆。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述添加剂与所述粒径≤0.045mm的煤粉的干基质量的比为0.1～1：100。
5.权利要求1或2所述低能耗粒控级配水煤浆在燃料和气化水煤浆领域中的应用。
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