CN106244267A - 一种洁净燃烧型水煤浆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种洁净燃烧型水煤浆及其制备方法。它的制备方法,包括如下步骤:1)高硫煤破碎的煤粉,并将所述煤粉分成煤粉a和煤粉b两份;2)将所述煤粉a与添加剂和制浆用水输入至粗磨机中,进行研磨,得到高浓度水煤浆;3)将所述煤粉b与所述添加剂和所述制浆用水输入至细磨机中,进行研磨得到超细水煤浆;4)将步骤3)得到的所述超细水煤浆输入至上述步骤2)中所述粗磨机中,与所述高浓度水煤浆混合研磨,即得到所述洁净燃烧型水煤浆。本发明以高硫煤为原料煤,以印染废水为制浆用水,制备洁净燃烧型的水煤浆;该水煤浆在燃烧过程中可以有效降低烟气中二氧化硫气体的排放,大大减轻了高硫煤燃烧对环境的污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种洁净燃烧型水煤浆及其制备方法,属于水煤浆技术领域。
背景技术
我国高硫煤资源探明储量达620亿吨,约占煤炭总储量的1/4。我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国,煤炭需求将达到40亿吨以上。随着煤炭开采深度的加深,高硫煤的比例越来越大。由于高硫煤在燃烧过程中产生大量的SO2和烟尘,加重了我雾霾天气的形成,所以国家一直限制开采高硫煤。但作为能源资源,高硫煤急需合理清洁利用技术。当前的煤炭固硫技术可分为燃前固硫、燃中固硫、燃后固硫三种,燃前固硫技术的物理固硫只能脱除煤炭中的无机硫,化学固硫和生物固硫能够脱除其中的有机硫,但由于其技术还不够成熟,经济效益差,推广应用较困难。燃后固硫技术的脱硫效果好,但投资大,且部分工艺对设备腐蚀较严重,运行费用高。燃中固硫技术是通过固硫剂直接与二氧化硫气体反应来脱除煤中的硫,其工艺系统结构较简单,投资运营成本低,推广应用方便,但现有技术还存在效果差的问题。
我国印染行业每印染加工1吨纺织品耗水100~200吨,其中80~90%成为废水。全行业全年排放废水量超过13亿立方米,废水排放量和污染物总量分别位居全国工业部门的第二位和第四位,是我国重点污染行业之一。随意排放会严重污染环境,处置起来费用还很高,目前仍然由于一次性投资费用大,运行费用高或实用技术差等问题,得不到应有的治理,成为我国当前水污染治理的最迫切的难题。
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2015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。
发明内容
本发明的目的是提供一种洁净燃烧型水煤浆及其制备方法,本发明以高硫煤为原料煤,以印染废水为制浆用水,制备洁净燃烧型的水煤浆;该水煤浆在燃烧过程中可以有效降低烟气中二氧化硫气体的排放,大大减轻了高硫煤燃烧对环境的污染。
本发明提供的洁净燃烧型水煤浆的制备方法,包括如下步骤:1)高硫煤破碎的煤粉,并将所述煤粉分成煤粉a和煤粉b两份;
2)将所述煤粉a与添加剂和制浆用水输入至粗磨机中,进行研磨,得到高浓度水煤浆;
3)将所述煤粉b与所述添加剂和所述制浆用水输入至细磨机中,进行研磨得到超细水煤浆;所述超细水煤浆的粒径小于40μm;
4)将步骤3)得到的所述超细水煤浆输入至上述步骤2)中所述粗磨机中,与所述高浓度水煤浆混合研磨,即得到所述洁净燃烧型水煤浆。
本发明中,所述高硫煤为本领域公知的定义,是指含硫量大于3%的煤。
本发明中,所述高硫煤的全水含量为5~20%。
上述的制备方法中,所述煤粉的粒径小于1mm;
所述煤粉a和所述煤粉b的质量比可为70~90:10~30,具体可为7.5:2.5、8:2或75~80:20~25。
上述的制备方法中,所述添加剂包括分散剂和功能调节剂;
所述分散剂为萘磺酸盐、木质素磺酸盐和腐植酸盐中的至少一种;
所述功能调节剂为CaCO3、CaO、Na2CO3、SiO2、Fe2O3、K2CO3和Al2O3中的至少一种。
上述的制备方法中,所述功能调节剂为CaCO3、CaO、Na2CO3、SiO2、Fe2O3、K2CO3和Al2O3的混合物;
CaCO3、CaO、Na2CO3、SiO2、Fe2O3、K2CO3和Al2O3的质量比可为2~25:65:1~10:2~15:0.5~4:1~5:1~15;具体可为15:65:5:5:2:3:5。
本发明中,所述分散剂采用目前该领域中常用的分散剂;
所述萘磺酸盐、所述木质素磺酸盐和所述腐植酸盐为本领域中常用的分散剂。
上述的制备方法中,步骤2)和3)中,所述分散剂分别占所述煤粉a或所述煤粉b干基的质量百分数均为0.1~2.0%,具体可为0.2%、0.3%、0.2~0.3%或0.1~1.5%;
所述功能调节剂分别占所述煤粉a或所述煤粉b干基的质量百分数均为0.2~4%,具体可为0.4%、0.5%、0.4~0.5%或0.2~3%。
本发明中,所述功能调节剂也可以在步骤4)中一次加入,所述功能调节剂占所述高硫煤的干煤质量百分数为0.2~4:100。
上述的制备方法中,所述制浆用水为水和/或印染废水;
步骤2)和3)中,所述制浆用水分别与所述煤粉a和所述煤粉b干基的质量比均可为0.3~1:1,具体可为1:2.5。
本发明中,印染废水来源于印染厂,即本领域公知的印染厂排出的废水,不同厂家排出的印染废水因印染工艺相同而其成分相近,采用不同厂家排放的印染废水均适用本发明。
本发明中,所述水煤浆的质量百分浓度指的煤粉研磨成水煤浆后,煤粉占水煤浆的质量百分比。
上述的制备方法中,步骤4)之后还包括对所述洁净燃烧型水煤浆进行过滤、剪切和熟化的步骤。
本发明还提供了所述的制备方法制备得到的所述洁净燃烧型水煤浆。
本发明所述洁净燃烧型水煤浆的质量百分浓度为50%~70%。
所述洁净燃烧型水煤浆的浓度可以达到60%以上,其中小于75μm的煤粒占干煤中质量的80%以上。
本发明具有以下优点:
(1)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。
(2)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%~30%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燃料煤浆的粒度分布,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。
(3)本发明的制浆原料采用劣质的高硫煤,制浆水采用印染废水,同时在添加剂中加入了可以调节废水碱度的添加剂组分,印染废水和调节碱度的添加剂在燃烧中可以把高硫煤在燃烧中产生的SO2转换成硫化物而存留在燃后的灰分中,从而使高硫煤在燃烧时不释放或少释放SO2气体,达到高硫煤的清洁燃烧、减少污染物排放的目的。
附图说明
图1为本发明的利用高硫煤制备洁净燃烧型水煤浆的流程图。
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。
下述实施例中,制浆用水均为印染废水,来源是印染厂。
实施例1、洁净燃烧型水煤浆的制备
本实施例所用制浆煤为内蒙高硫烟煤与内蒙低阶煤的混合物,其全水含量为14%。
按照如图1所示制浆流程制备洁净燃烧型水煤浆,具体过程如下:
(1)将内蒙高硫烟煤与内蒙低阶煤的混合物用高效破碎机破碎至小于1mm的煤粉;
(2)取质量分数75%破碎后小于1mm的煤粉送入选择性粗磨机中,添加添加剂(其中分散剂为干基煤粉的0.3%,功能调节剂为干基煤粉的0.5%)和制浆用水(制浆用水为干基煤粉的40%),进行高浓度粗研磨制浆;其中,分散剂为木质素磺酸盐;功能调节剂为质量比为10:65:5:5:2:3:10的CaCO3、CaO、Na2CO3、SiO2、Fe2O3、K2CO3和Al2O3的混合物;制浆用水为印染废水;
(3)同时将步骤(1)剩余质量分数25%的小于1mm煤粉及的添加剂(其中分散剂为干基煤粉的0.2%,功能调节剂为干基煤粉的0.5%,具体组成成分与步骤(2)中使用的相同)和印染废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煤浆。
(5)步骤(2)与步骤(3)中添加剂加入总量占干煤质量的1.5%,水的加入总量占煤粉的质量比为0.37:1,从而将步骤(4)中的水煤浆粘度调整为≤1200mPa.s,浓度调整为64%左右。
(6)将步骤(4)制备得到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,即为洁净燃烧型水煤浆产品。
本实施例制备的水煤浆浓度达到64.3%,与常规制浆工艺得到的煤浆浓度60.5%相比,提高了3.8%。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,满足燃料水煤浆的质量要求。该水煤浆在燃烧后可以使形成的SO2减少排放60%以上。
实施例2、洁净燃烧型水煤浆的制备
本实施例所用制浆煤为山西高硫煤及山西高挥发份烟煤的混合物,其全水含量为7.5%。
按照如图1所示制浆流程制备洁净燃烧型水煤浆,具体过程如下:
(1)将山西高硫煤煤与山西高挥发份烟煤的混合物用高效破碎机破碎至小于1mm的煤粉;
(2)质量分数80%破碎后小于1mm的煤粉送入选择性粗磨机中,添加添加剂(其中分散剂为干基煤粉的0.2%,功能调节剂为干基煤粉的0.4%)和水(分散剂为奈磺酸盐,功能调节剂为质量比为15:65:5:5:2:3:5的CaCO3、CaO、Na2CO3、SiO2、Fe2O3、K2CO3和Al2O3的混合物,水为印染废水)进行高浓度粗研磨制浆;
(3)同时将步骤(1)剩余质量分数20%小于1mm的煤粉及的添加剂(其中分散剂为干基煤粉的0.2%,功能调节剂为干基煤粉的0.4%)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1.2%,水的加入总与煤粉的质量比为0.40:1,从而将步骤(4)中的水煤浆粘度调整为≤1200mPa.s,浓度调整为66%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,即为洁净燃烧型水煤浆产品。
本实施例制备的水煤浆浓度达到66.2%,与常规制浆工艺得到的煤浆浓度62.7%相比,提高了3.5%;同时煤浆粘度为1030mPa.s,稳定性≥15天,流变性和流动性均很好,满足燃料水煤浆的质量要求。该水煤浆在燃烧后可以使形成的SO2减少排放65%以上。
Claims (9)
1.一种洁净燃烧型水煤浆的制备方法,包括如下步骤:1)高硫煤破碎的煤粉,并将所述煤粉分成煤粉a和煤粉b两份;
2)将所述煤粉a与添加剂和制浆用水输入至粗磨机中,进行研磨,得到高浓度水煤浆;
3)将所述煤粉b与所述添加剂和所述制浆用水输入至细磨机中,进行研磨得到超细水煤浆;所述超细水煤浆的粒径小于40μm;
4)将步骤3)得到的所述超细水煤浆输入至上述步骤2)中所述粗磨机中,与所述高浓度水煤浆混合研磨,即得到所述洁净燃烧型水煤浆。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述煤粉的粒径小于1mm;
所述煤粉a和所述煤粉b的质量比为70~90:10~30。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于:所述添加剂包括分散剂和功能调节剂;
所述分散剂为萘磺酸盐、木质素磺酸盐和腐植酸盐中的至少一种;
所述功能调节剂为CaCO3、CaO、Na2CO3、SiO2、Fe2O3、K2CO3和Al2O3中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于:所述功能调节剂为CaCO3、CaO、Na2CO3、SiO2、Fe2O3、K2CO3和Al2O3的混合物;
CaCO3、CaO、Na2CO3、SiO2、Fe2O3、K2CO3和Al2O3的质量比为CaCO3、CaO、Na2CO3、SiO2、Fe2O3、K2CO3和Al2O3的质量比可为2~25:65:1~10:2~15:0.5~4:1~5:1~15。
5.根据权利要求3或4中任一项所述的制备方法,其特征在于:步骤2)和3)中,所述分散剂分别占所述煤粉a或所述煤粉b干基的质量百分数均为0.1~2.0%;
所述功能调节剂分别占所述煤粉a或所述煤粉b干基的质量百分数均为0.2~4%。
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:所述制浆用水为水和/或印染废水;
骤2)和3)中,所述制浆用水分别与所述煤粉a和所述煤粉b干基的质量比均为0.3~1:1。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法,其特征在于:步骤4)之后还包括对所述洁净燃烧型水煤浆进行过滤、剪切和熟化的步骤。
8.权利要求1-7中任一项所述的制备方法制备得到的所述洁净燃烧型水煤浆。
9.根据权利要求8所述的洁净燃烧型水煤浆,其特征在于:所述洁净燃烧型水煤浆的质量百分浓度为50%~70%。
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