CN105885973A

CN105885973A - 一种新型的水煤浆制备方法及其制得的水煤浆

Info

Publication number: CN105885973A
Application number: CN201610480018.5A
Authority: CN
Inventors: 何国锋; 段清兵; 吕向阳; 张胜局; 王冉
Original assignee: Ccteg Clean Energy Co Ltd
Current assignee: Ccteg Clean Energy Co Ltd
Priority date: 2016-06-27
Filing date: 2016-06-27
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2036-06-27
Also published as: CN105885973B

Abstract

本发明提供了一种新型的水煤浆制备方法及其制得的水煤浆，所述水煤浆的制备方法将捏混、整形、筛分剪切与超细磨和整形细磨相结合，使得制得的水煤浆粒度级配合理，有效地填充了煤粉间的空隙，提高了成浆浓度，浓度可达65.5wt％，水煤浆中煤粉粒度分布均匀，平均粒径为50‑150μm，制得的水煤浆可用作燃料水煤浆和气化水煤浆；并且所述方法能够有效降低了制浆的能量消耗，其连续式的生产工艺，满足制备燃料水煤浆和气化水煤浆的连续、稳定、低耗的生产要求。

Description

一种新型的水煤浆制备方法及其制得的水煤浆

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，涉及一种新型的水煤浆制备方法及其制得的水煤浆，尤其涉及一种采用低阶煤制备水煤浆的方法。

背景技术

近几年，能源的需求量不断上升，迫使人们不断寻求新能源。很多学者直接将他们的注意力集中到燃烧和气化水煤浆的领域。典型的水煤浆包含60-75％的煤，25-40％的水和1％的化学添加剂。水煤浆中的原料煤，经过多道工序的处理，含硫量与含灰量都有所降低。但是，水煤浆的性质受一些变量的影响，比如煤的性质，颗粒的大小和分布，化学添加剂的类型和数量，制备水煤浆的方法和流变性的效果等。

水煤浆具有与重油相似的流动性，所以也被称为代油。水煤浆在常温下储存方便，且适合于多种运输方式。水煤浆的热值大致为21MJ/kg，即2t水煤浆等同于1t重油的热值。电站锅炉用水煤浆的燃烧效率可达98％，锅炉热效率达90％；工业锅炉燃用水煤浆的燃烧效率为94-95％，锅炉热效率为83％，锅炉负荷均可在40-100％任意调节。所以，水煤浆可作为燃料水煤浆用于工业生产和电厂发电。

开发低阶煤及高浓度水煤浆技术用于气化可为我国贮量丰富的低阶煤提供了新的技术途径。水煤浆的浓度用煤粉的质量百分数来表示，水煤浆浓度越高，说明水煤浆中固相组分(包括煤粉和添加剂)质量就越多，则发热量越高，稳定性越好，运输成本越低。

CN 105038878A公开了一种制备水煤浆的方法，所述方法通过分步将难成浆干煤粉碎，之后分部分进行粗磨、脱水、细磨、超细磨等步骤，采用特定的比例混合后，填充了煤颗粒堆积时的空隙，提高了堆积效率，从而提高了水煤浆的浓度，制备得到的水煤浆可满足气化和燃烧应用需求。

CN105154154A公开了一种超细水煤浆的制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)将煤原料破碎至13mm以下，得到第一浆料；(2)将第一浆料与水按质量比5-85：15-95混合，得到第二浆料；(3)将第二浆料湿法整形细磨得到第三浆料，所述第三浆料粒径小于1mm，小于45μm物料占到总物料的80％以上；(4)将第三浆料筛网除杂，除去杂物后即为超细水煤浆。

CN105132051A公开了一种水煤浆及其制备方法，所述水煤浆的制备方法包括粗磨，脱水提质，浓缩脱水，细磨，超细磨，捏混和剪切处理，所述水煤浆包含煤颗粒粒径≤2.4mm的低阶煤浆料A、煤颗粒粒径≤0.5mm的低阶煤浆料B以及煤颗粒粒径≤0.3mm的低阶煤浆料C，所述浆料A、浆料B和浆料C的质量比为5-8:1-3:1-2；其中，所述浆料A中90％以上的煤颗粒的粒径大于或等于75μm；所述浆料B中90％以上的煤颗粒的粒径大于或等于25μm且小于50μm；所述浆料C中90％以上的煤颗粒的粒径大于或等于5μm且小于或等于15μm。

但是，上述的水煤浆浓度和堆积效率还有待进一步提高，以更好地用于燃料水煤浆和气化水煤浆。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种新型的水煤浆制备方法及其制得的水煤浆，所述方法能够有效提高水煤浆的浓度，并且得到的水煤浆粒度分布均匀，气化效率提高，能耗低，可用作燃料水煤浆或气化水煤浆。

本发明中如无特殊说明，所述“wt％”均是指质量百分含量。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种水煤浆的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将原料煤破碎，得到煤粉，即为第一浆料；

(2)将第一浆料、水和添加剂混合，捏混，得到第二浆料；

(3)将第二浆料整形，得到第三浆料；

(4)将第三浆料筛分，剪切，得到第四浆料；

(5)将0-10wt％的第四浆料进行超细磨得到煤粉粒径为3-8μm的第五浆料，将第五浆料返回步骤(4)；将10-25wt％的第四浆料整形细磨得到煤粉粒径为15-25μm的第六浆料，将第六浆料返回步骤(2)；将0-30wt％的第四浆料作为第七浆料，将第七浆料返回步骤(2)；剩余的第四浆料输出，即为所述水煤浆。

本发明提供的水煤浆的制备方法，在捏混后采用整形，可有效地节省空间，有效的填充堆积空间。

本发明提供的水煤浆的制备方法，将捏混，整形，筛分，剪切以及超细磨和整形细磨相结合，能够使得制得的水煤浆具有合适的粒度级配，有效地填充空隙，提高水煤浆的浓度。

本发明提供的水煤浆的制备方法能有效提高水煤浆浓度，同时与常规制浆工艺相比制浆能耗可降低。所述方法得到的水煤浆煤浆粒度分布均匀，有利于提高气化效率，降低能耗。

步骤(1)所述煤粉的粒径小于13mm，如12mm、11mm、10mm、10.5mm、8mm、5mm、3mm、2mm、0.5mm、0.2mm或0.1mm等。

优选地，步骤(1)所述煤原料为低阶煤。所述方法尤其适用于采用低阶煤制备水煤浆。

优选地，步骤(1)所述煤原料选自褐煤、长焰煤、不粘煤或弱粘煤中的任意一种或至少两种的组合。典型但非限制性的组合如褐煤与长焰煤，不粘煤与弱粘煤，长焰煤与不粘煤，褐煤、长焰煤与不粘煤，长焰煤、不粘煤与弱粘煤。

步骤(2)所述第一浆料、水和添加剂的质量比为(75-95):(5-25):(0.1-0.5)，如78:6:0.2、80:10:0.3、85:15:0.4、88:18:0.2、91:20:0.3或93:22:0.4等。

优选地，步骤(2)所述添加剂选自木质素磺酸盐、腐植酸盐或萘磺酸甲醛缩合物中的任意一种或至少两种的组合。典型但非限制性的组合如，木质素磺酸盐与腐植酸盐，木质素磺酸盐与萘磺酸甲醛缩合物，木质素磺酸盐、腐植酸盐与萘磺酸甲醛缩合物。

优选地，步骤(2)所述捏混使用粉体捏混机，所述粉体捏混机能够混合均质潮湿、浆状物。

步骤(2)所述第二浆料的浓度为70-95wt％，如72wt％、73wt％、75wt％、78wt％、82wt％、85wt％、88wt％、90wt％或92wt％等。

步骤(3)所述整形采用整形机装置。

优选地，步骤(3)所述第三浆料的浓度为70-95wt％，如72wt％、73wt％、75wt％、78wt％、82wt％、85wt％、88wt％、90wt％或92wt％等。

当预设产品为气化水煤浆时，步骤(3)所述整形后的煤粉最大粒径为2.4mm，如2.3mm、2.2mm、2.1mm、1.8mm、1.5mm、1.2mm、1.0mm、0.5mm、0.1mm、50μm或20μm等，粒径小于75μm的煤粉质量占总煤粉质量的40％以上，如41％、42％、45％、48％、50％、52％、55％、58％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％等。

优选地，当预设产品为燃料水煤浆时，步骤(3)所述整形后的煤粉最大粒径为0.5mm，如0.3mm、0.2mm、0.1mm、80μm、60μm、50μm、30μm、20μm、10μm、5μm、3μm、1μm或0.5μm等，粒径小于75μm煤粉质量占总煤粉质量的75％以上，如75％、80％、85％、90％或95％等。

步骤(4)所述第四浆料中的干煤占第三浆料中的干煤的35-90wt％，如40wt％、45wt％、50wt％、53wt％、58wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％或88wt％等。由于气化水煤浆或者燃料水煤浆条件不同，浆料干煤范围较宽。

优选地，步骤(4)所述筛分为过8-15目筛，如过9目筛、10目筛、11目筛、12目筛、13目筛或14目筛等。

优选地，步骤(4)所述剪切的速率为80-120r/s，如85r/s、88r/s、90r/s、92r/s、95r/s、98r/s、100r/s、102r/s、105r/s、108r/s、110r/s或115r/s等。

步骤(5)所述超细磨采用立式搅拌磨和/或卧式搅拌磨。

优选地，步骤(5)所述超细磨的时间为10-30min，如12min、15min、18min、20min、22min、25min或28min等，所述超细磨的时间可根据煤质特性调整。

步骤(5)所述整形细磨立式搅拌磨和/或卧式搅拌磨。所述整形细磨也可采用其他的装置。

优选地，步骤(5)所述整形细磨的时间为10-30min，如12min、15min、18min、20min、22min、25min或28min等，所述整形细磨的时间可根据煤质特性进行调整。

作为优选的技术方案，所述水煤浆的制备方法包括如下步骤：

(1)将原料煤破碎至粒径小于13mm，得到煤粉，即为第一浆料；

(2)将质量比为(75-95):(5-25):(0.1-0.5)的第一浆料、水和添加剂混合，捏混，得到第二浆料；

(3)将第二浆料整形，得到第三浆料，其中，当预设产品为气化水煤浆时，整形后的煤粉最大粒径为2.4mm，粒径小于75μm的煤粉质量占总煤粉质量的40％以上；当预设产品为燃料水煤浆时，整形后的煤粉最大粒径为0.5mm，粒径小于75μm煤粉质量占总煤粉质量的75％以上；

(4)将第三浆料过8-15目筛进行筛分，并在80-120r/s的速率下剪切，得到第四浆料；

本发明的目的之一还在于提供一种如上所述的方法制备得到的水煤浆，所述水煤浆的浓度大于58.5wt％，如60wt％、62wt％、65wt％、68wt％或70wt％等，煤粉的平均粒径为50-150μm，如60μm、70μm、80μm、100μm、120μm、130μm、140μm或150μm等。

所述方法制得的粒度级配合理，水煤浆浓度高，可达到65.5wt％，可用作燃料水煤浆和气化水煤浆，并大大提高水煤浆的制备效率，比传统制浆工艺得到的水煤浆的堆积效率提高6-12％，气化水煤浆和燃料水煤浆浓度提高了5-8％。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明提供的水煤浆的制备方法采用破碎、捏混、整形、筛分剪切与超细磨和整形细磨相结合，能够有效地填充空隙，提高成浆浓度(浓度可达65.5wt％)，并有效地降低了制浆的能量消耗。

2、本发明提供的水煤浆的制备方法，其整形环节设备具有效率高、粒度方便控制、设备体积小及能耗低的特点，可显著降低水煤浆的生产成本。

3、本发明提供的水煤浆的制备方法在整形细磨和超细磨环节，可根据煤质实际情况选择高效率的研磨机，以提高制浆浓度，降低能耗。

4、本发明提供的水煤浆的制备方法为连续式生产工艺，满足制备燃料水煤浆和气化水煤浆的连续、稳定、低耗的生产要求。

5、本发明提供的水煤浆粒度级配合理，有效地填充了空隙，所述水煤浆的浓度可达65.5wt％，平均粒径为50-150μm。

附图说明

图1是本发明一种实施方式提供的水煤浆的制备工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

图1是本发明提供的一种采用低阶煤制备水煤浆的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将低阶煤破碎至粒径小于13mm的煤粉，得到第一浆料；

(2)将第一浆料与水、添加剂混合、捏混，得到第二浆料；

(3)将第二浆料整形，得到第三浆料；

(4)将第三浆料筛分，剪切后，得到第四浆料；

实施例1

一种由神府煤制备燃料水煤浆的方法，神府煤为陕西地区一种常见低阶煤，分析水为5.9％，全水为12.8％，灰分为19.9％。

所述方法包括以下步骤：

(1)将神府煤破碎至粒径小于13mm的煤粉，得到第一浆料；

(2)将第一浆料与水、添加剂按照92:8:0.3质量比混合后捏混，得到浓度为80.8wt％的第二浆料；

(3)将第二浆料整形，作为燃料水煤浆，最大粒径为小于0.5mm，小于75μm物料占总物料的75％以上，得到浓度为68.2wt％的第三浆料；

(4)将第三浆料经8目筛网除杂和110r/s剪切力下剪切后，得到浓度为65.5wt％的第四浆料；

(5)将10wt％的第四浆料超细磨得到煤粉粒径为5.8μm的第五浆料，第五浆料返回步骤(4)；将15wt％的第四浆料整形细磨得到煤粉粒径为20.3μm的第六浆料，第六浆料返回步骤(2)；将15wt％的第四浆料作为第七浆料，第七浆料返回步骤(2)；剩余的第四浆料输出，即为水煤浆产品。

工艺稳定后得到的水煤浆的浓度为65.5wt％，平均粒径为100μm，小于75μm物料占总物料的75％以上，粘度为1090mPa·S，稳定性良好。

实施例2

一种由褐煤制备气化水煤浆的方法，褐煤为内蒙古海拉尔地区一种常见低阶煤，分析水为12.5％，全水为25％，灰分为19.9％。

所述方法包括以下步骤：

(1)将褐煤破碎至粒径小于13mm的煤粉，得到第一浆料；

(2)将第一浆料与水、添加剂按照95:5:0.3质量比混合后捏混，得到浓度为70.8wt％第二浆料；

(3)将第二浆料整形，作为气化水煤浆，最大粒径为2.4mm，小于75μm物料占总物料的40％以上，得到浓度为59.8wt％的第三浆料；

(4)将第三浆料经14目筛网除杂和80r/s剪切力下剪切后，得到浓度为58.5wt％的第四浆料；

(5)将6.7wt％的第四浆料超细磨得到煤粉粒径为7.2μm的第五浆料，第五浆料返回步骤(4)；将13wt％的第四浆料整形细磨得到煤粉粒径为17.2μm的第六浆料，第六浆料返回步骤(2)；将18.3wt％的第四浆料作为第七浆料返回步骤(2)；剩余的第四浆料输出，即为水煤浆产品。

工艺稳定后得到的水煤浆的浓度为58.5wt％，平均粒径为110μm，小于75μm物料占总物料的40％以上，粘度为1160mPa·S，稳定性良好。

实施例3

一种由新疆红山煤制备气化水煤浆的方法，新疆红山煤为新疆准葛尔地区一种常见低阶煤，分析水为9.7％，全水为18.5％，灰分为12.9％，粒径小于50mm。

所述方法包括以下步骤：

(1)将新疆煤破碎至粒径小于13mm的煤粉，得到第一浆料；

(2)将第一浆料与水、添加剂按照91:9:0.3质量比混合后捏混，得到浓度为74.3wt％的第二浆料；

(3)将第二浆料整形，作为气化水煤浆，最大粒径为2.4mm，小于75μm物料占总物料的40％以上，得到浓度为63.5wt％的第三浆料；

(4)将第三浆料经14目筛网除杂和90r/s剪切力下剪切后，得到浓度为61.2wt％的第四浆料；

(5)将10wt％的第四浆料超细磨得到煤粉粒径为7.2μm的第五浆料，第五浆料返回步骤(4)；将15wt％的第四浆料整形细磨得到煤粉粒径为17.2μm的第六浆料，第六浆料返回步骤(2)；将15wt％的第四浆料作为第七浆料直接返回步骤(2)，剩余的第四浆料输出，即为水煤浆产品。

上述工艺稳定后，得到的水煤浆产品的浓度为61.2wt％，平均粒径为130μm，小于75μm物料占总物料的40％以上，粘度为1060mPa·S，稳定性良好。

实施例4

一种由陕西神木煤制备气化水煤浆的方法，陕西神木煤为陕西神木地区一种常见低阶煤，分析水为5.7％，全水为12.9％，灰分为16.9％，粒径小于50mm。

所述方法包括以下步骤：

(1)将神木煤破碎至粒径小于13mm的煤粉，得到第一浆料；

(2)将第一浆料与水、添加剂按照75:25:0.5质量比混合后捏混，得到浓度为68.5wt％的第二浆料；

(3)将第二浆料整形，作为气化水煤浆，最大粒径为2.0mm，小于75μm物料占总物料的50％，得到浓度为62.5wt％的第三浆料；

(4)将第三浆料经10目筛网除杂和80r/s剪切力下剪切后，得到浓度为60.2wt％的第四浆料；

(5)将10wt％的第四浆料整形细磨得到煤粉粒径为15μm的第六浆料，第六浆料返回步骤(2)；将30wt％的第四浆料作为第七浆料直接返回步骤(2)，剩余的第四浆料输出，即为水煤浆产品。

上述工艺稳定后，得到的水煤浆产品的浓度为60.2wt％，平均粒径为150μm，小于75μm物料占总物料的40％以上，粘度为1070mPa·S，稳定性良好。

实施例5

一种由新疆五彩湾煤制备气化水煤浆的方法，新疆五彩湾煤为新疆五彩湾地区一种常见低阶煤，分析水为9.7％，全水为16.5％，灰分为9.9％，粒径小于50mm。

所述方法包括以下步骤：

(1)将五彩湾煤破碎至粒径小于13mm的煤粉，得到第一浆料；

(2)将第一浆料与水、添加剂按照95:5:0.1质量比混合后捏混，得到浓度为72.8wt％的第二浆料；

(3)将第二浆料整形，作为气化水煤浆，最大粒径为1.8mm，小于75μm物料占总物料的60％，得到浓度为65.6wt％的第三浆料；

(4)将第三浆料经8目筛网除杂和120r/s剪切力下剪切后，得到浓度为61.5wt％的第四浆料；

(5)将25wt％的第四浆料整形细磨得到煤粉粒径为25μm的第六浆料，第六浆料返回步骤(2)；剩余的第四浆料输出，即为水煤浆产品。

上述工艺稳定后，得到的水煤浆产品的浓度为61.5wt％，平均粒径为147μm，小于75μm物料占总物料的40％以上，粘度为1080mPa·S，稳定性良好。

实施例6

所述方法包括以下步骤：

(1)将新疆煤破碎至粒径小于13mm的煤粉，得到第一浆料；

(3)将第二浆料整形，作为气化水煤浆，最大粒径为2.4mm，小于75μm物料占总物料的40％以上，得到浓度为66.9wt％的第三浆料；

(4)将第三浆料经14目筛网除杂和90r/s剪切力下剪切后，得到浓度为62.7wt％的第四浆料；

(5)将10wt％的第四浆料超细磨得到煤粉粒径为7.2μm的第五浆料，第五浆料返回步骤(4)；将15wt％的第四浆料整形细磨得到煤粉粒径为17.2μm的第六浆料，第六浆料返回步骤(2)；剩余的第四浆料输出，即为水煤浆产品。

上述工艺稳定后，得到的水煤浆产品的浓度为62.7wt％，平均粒径为135μm，小于75μm物料占总物料的40％以上，粘度为1075mPa·S，稳定性良好。

对比例1

一种水煤浆的制备方法，除不进行步骤(2)外，其余与实施例3中的步骤相同。

得到的水煤浆浓度为54.3wt％，平均粒径为140μm，小于75μm物料占总物料的38％，粘度为1000mPa·S，稳定性差。

对比例2

一种水煤浆的制备方法，除不进行步骤(3)外，其余与实施例3中的步骤相同。

得到的水煤浆浓度为55.8wt％，平均粒径为150μm，小于75μm物料占总物料的40％，粘度为1100mPa·S，稳定性差。

对比例3

一种水煤浆的制备方法，除步骤(5)中不进行整形细磨外，其余与实施例3相同。

得到的水煤浆浓度为58.6wt％，平均粒径为130μm，小于75μm物料占总物料的39％，粘度为1200mPa·S稳定性差。

对比例4

一种水煤浆的制备方法，除先进行步骤(4)再进行步骤(3)外，其余与实施例3相同。

得到的水煤浆浓度为61.1wt％，平均粒径为120μm，小于75μm物料占总物料的40％，粘度为1200mPa·S，成本高，材料耗损大。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种水煤浆的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)将原料煤破碎，得到煤粉，即为第一浆料；

(2)将第一浆料、水和添加剂混合，捏混，得到第二浆料；

(3)将第二浆料整形，得到第三浆料；

(4)将第三浆料筛分，剪切，得到第四浆料；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述煤粉的粒径小于13mm；

优选地，步骤(1)所述煤原料为低阶煤；

优选地，步骤(1)所述煤原料选自褐煤、长焰煤、不粘煤或弱粘煤中的任意一种或至少两种的组合。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述第一浆料、水和添加剂的质量比为(75-95):(5-25):(0.1-0.5)；

优选地，步骤(2)所述添加剂选自木质素磺酸盐、腐植酸盐和萘磺酸甲醛缩合物中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，步骤(2)所述捏混使用粉体捏混机。

4.根据权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述整形采用整形机；

优选地，步骤(3)所述第三浆料的浓度为70-95wt％。

5.根据权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，当预设产品为气化水煤浆时，步骤(3)所述整形后的煤粉最大粒径为2.4mm，粒径小于75μm的煤粉质量占总煤粉质量的40％以上；

优选地，当预设产品为燃料水煤浆时，步骤(3)所述整形后的煤粉最大粒径为0.5mm，粒径小于75μm煤粉质量占总煤粉质量的75％以上。

6.根据权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，步骤(4)所述第四浆料中的干煤占第三浆料中的干煤的35-90wt％；

优选地，步骤(4)所述筛分为过8-15目筛；

优选地，步骤(4)所述剪切的速率为80-120r/s。

7.根据权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，步骤(5)所述超细磨采用立式搅拌磨和/或卧式搅拌磨；

优选地，步骤(5)所述超细磨的时间为10-30min。

8.根据权利要求1-7之一所述的方法，其特征在于，步骤(5)所述整形细磨采用立式搅拌磨和/或卧式搅拌磨；

优选地，步骤(5)所述整形细磨的时间为10-30min。

9.根据权利要求1-8之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)将原料煤破碎至粒径小于13mm，得到煤粉，即为第一浆料；

10.根据权利要求1-9之一所述的方法制备得到的水煤浆，其特征在于，所述水煤浆的浓度大于58.5wt％，煤粉的平均粒径为50-150μm。