CN111154521B - 一种优化煤浆工艺条件的试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种优化煤浆工艺条件的试验方法，具体按以下步骤实施：步骤1：在实验室中，将原煤进行细碎和研磨，对研磨后的煤粉进行筛分，得到各粒级末煤；步骤2：配置得到质量浓度为53％的水煤浆；按此方式配置若干组水煤浆样品；步骤3：确定最佳粒度级配a；步骤4：以步骤3所得最佳粒度级配a为指导，在制浆车间进行工业化试验，制浆车间以棒磨机处理后的水煤浆产品质量和磨机产能为考核标准，最佳粒度级配为b；步骤5：根据粘度和沉降时间的检测结果来确定最合适的水煤浆粒度级配c；步骤6：以步骤5所得粒度级配c为标准进行验证。本方法解决了现有技术中两者生产脱节的问题，并在工业化条件下探究合格煤浆在泵输条件下的工艺参数。

Description

一种优化煤浆工艺条件的试验方法

技术领域

本发明属于管输水煤浆技术领域，具体涉及一种优化煤浆工艺条件的试验方法。

背景技术

目前，长距离煤浆管输工艺无先例可循，缺乏管输过程中问题的预判和预防的成熟经验指导，那么实验室制浆工艺是否在工业上可行，工业制浆在长距离管输中是否稳定可行，成为目前亟需解决的问题。在煤浆管输中，制浆处于全工艺的上游，其稳定性决定了整个管道能否安全运行和输送操作难易程度。故需要将实验室和工业化制浆相结合，相互指导、校验和优化煤浆参数。

发明内容

本发明的目的是提供一种优化煤浆工艺条件的试验方法，用实验室数据指导工业化生产，用工业化生产优化实验室数据，以解决现有技术中两者生产脱节的问题，并在工业化条件下探究合格煤浆在泵输条件下的工艺参数。

本发明所采用的技术方案是：一种优化煤浆工艺条件的试验方法，具体按以下步骤实施：

步骤1：在实验室中，将原煤进行细碎和研磨，对研磨后的煤粉进行筛分，得到各粒级末煤；

步骤2：假定原煤的全水份为Mt％，配置Mg水煤浆，浓度为Cw％，则需要混煤总质量为m＝M×Cw％÷(1-Mt％)，需要加入的水量为n＝M×(1-Cw％)-m×Mt％，在实验室环境温度为25℃的条件下，分别取一定量的步骤1筛分后的各粒级末煤，进行混合制得混合末煤，再将混合末煤与水混合配置得到质量浓度为53％的水煤浆；按此方式配置若干组水煤浆样品，每组水煤浆样品中各粒级末煤配比均不同；

步骤3：分别测定步骤2中得到的不同水煤浆样品的粘度和沉降时间，以一定的评判标准，确定最佳粒度级配a；

步骤4：以步骤3所得最佳粒度级配a为指导，在制浆车间进行工业化试验，制浆车间以棒磨机处理后的水煤浆产品质量和磨机产能为考核标准。

(1)控制棒磨机的钢棒级配Φ75:Φ65:Φ50＝4:3:3-5和投料负荷210-290t/h为定量，测定棒磨机的钢棒负荷分别在30％、60％、90％、100％时的产品质量和磨机产能；

(2)控制棒磨机的钢棒负荷30％-100％和投料负荷210t/h-290t/h为定量，测定棒磨机的钢棒级配分别在Φ75:Φ65:Φ50＝4:3:3、3:4:3、3:4:5时的产品质量和磨机产能；

(3)控制棒磨机的钢棒级配Φ75:Φ65:Φ50＝4:3:3-5和钢棒负荷30％-100％为定量，测定棒磨机的投料负荷分别在210t/h、250t/h、290t/h时的产品质量和磨机产能；

最后以棒磨机最佳的产品质量和磨机产能为标准，确定最佳工艺条件，对此工艺条件下制备的水煤浆取样，在实验室测定其粒度级配，确定为最佳制浆粒度级配b；

步骤5：将步骤3确定的最佳粒度级配为a的水煤浆和步骤4确定的最佳粒度级配为b的水煤浆的粘度和沉降时间做对比，以粘度越小且沉降时间越长为标准，调整这两步所得粒度级配a、b中粗颗粒和细颗粒的占比，将调整后的试样再次循环步骤4的操作，根据粘度和沉降时间的检测结果来确定最合适的水煤浆粒度级配c；

步骤6：以步骤5所得粒度级配c为标准，在制浆车间中制得合格水煤浆，然后通过喂浆泵打入安全环管，对水煤浆进行8-72小时环管运行试验；在安全环管中运行，模拟水煤浆长距离管输状态，检测步骤5所得的水煤浆在管内长时间泵输过程中能否保持稳定，如发生粘度>500cp或沉降堵管现象，再次从步骤3-6开始循环操作，直至试验结果为让煤浆在管道中不发生分层、沉降、堵管现象。

本发明的特点还在于，

步骤1中，具体的筛分方法为：

把研磨好的煤粉全部通过14目后，依次通过20目、35目、48目、100目、200目、325目筛孔的筛子，筛分出不同粒级的末煤，分别取一定量20目、35目、48目、100目、200目、325目的筛下物和325目的筛上物，得到各粒级末煤。

步骤3中，所述一定的评判标准具体为：水煤浆粘度30-100cp且沉降时间≥8h。

步骤4中，产品质量标准为：水煤浆粘度30-100cp且沉降时间≥8h。

步骤4中，磨机产能标准为：≥240t/h。

本发明的有益效果是：本发明方法最终获得一个在实验室和工业上均适用的制浆粒度级配，制备的水煤浆具有适宜的粘度、流动性、稳定性和沉降时间，适宜在长距离管输条件下进行安全、节能泵输。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供了一种优化煤浆工艺条件的试验方法，具体按以下步骤实施：

步骤1：在实验室中，将原煤进行细碎和研磨，对研磨后的煤粉进行筛分，得到各粒级末煤；

步骤1中，具体的筛分方法为：

把研磨好的煤粉全部通过14目后，依次通过20目、35目、48目、100目、200目、325目筛孔的筛子，筛分出不同粒级的末煤，分别取一定量20目、35目、48目、100目、200目、325目的筛下物和325目的筛上物，得到各粒级末煤。

步骤2：假定原煤的全水份为Mt％，配置Mg水煤浆，浓度为Cw％，则需要混煤总质量为m＝M×Cw％÷(1-Mt％)，需要加入的水量为n＝M×(1-Cw％)-m×Mt％，在实验室环境温度为25℃的条件下，分别取一定量的步骤1筛分后的各粒级末煤，进行混合制得混合末煤，再将混合末煤与水混合配置得到质量浓度为53％的水煤浆；按此方式配置若干组水煤浆样品，每组水煤浆样品中各粒级末煤配比均不同；

步骤3：分别测定步骤2中得到的不同水煤浆样品的粘度和沉降时间，以水煤浆粘度30-100cp且沉降时间≥8h为评判标准，确定最佳粒度级配a；

步骤4：以步骤3所得最佳粒度级配a为指导，在制浆车间进行工业化试验，制浆车间以棒磨机处理后的水煤浆产品质量和磨机产能为考核标准，其中，产品质量标准为：水煤浆粘度30-100cp且沉降时间≥8h，磨机产能标准为：≥240t/h；

(1)控制棒磨机的钢棒级配Φ75:Φ65:Φ50＝4:3:3-5和投料负荷210-290t/h为定量，测定棒磨机的钢棒负荷分别在30％、60％、90％、100％时的产品质量和磨机产能；

(2)控制棒磨机的钢棒负荷30％-100％和投料负荷210t/h-290t/h为定量，测定棒磨机的钢棒级配分别在Φ75:Φ65:Φ50＝4:3:3、3:4:3、3:4:5时的产品质量和磨机产能；

(3)控制棒磨机的钢棒级配Φ75:Φ65:Φ50＝4:3:3-5和钢棒负荷30％-100％为定量，测定棒磨机的投料负荷分别在210t/h、250t/h、290t/h时的产品质量和磨机产能；

最后以棒磨机最佳的产品质量和磨机产能为标准，确定最佳工艺条件，对此工艺条件下制备的水煤浆取样，在实验室测定其粒度级配，确定为最佳制浆粒度级配b；

步骤5：将步骤3确定的最佳粒度级配为a的水煤浆和步骤4确定的最佳粒度级配为b的水煤浆的粘度和沉降时间做对比，以粘度越小且沉降时间越长为标准，调整这两步所得粒度级配a、b中粗颗粒和细颗粒的占比，将调整后的试样再次循环步骤4的操作，根据粘度和沉降时间的检测结果来确定最合适的水煤浆粒度级配c；

步骤6：以步骤5所得粒度级配c为标准，在制浆车间中制得合格水煤浆，然后通过喂浆泵打入安全环管，对水煤浆进行8-72小时环管运行试验；在安全环管中运行，模拟水煤浆长距离管输状态，检测步骤5所得的水煤浆在管内长时间泵输过程中能否保持稳定，如发生粘度>500cp或沉降堵管现象，再次从步骤3-6开始循环操作，直至试验结果为让煤浆在管道中不发生分层、沉降、堵管现象。

说明：步骤6中的安全环管是一种与主管线同径，水平布置的环形管道，路径为储罐-喂浆泵-安全环管-储罐。进行安全环管试验原因是：随着时间的延长，煤粒的粒径趋于减小，导致细粒级含量占比增加，粘度增大，与制浆车间的产品质量不完全一致，因此在长距离管输途中，会发生不安全事故。进行安全环管试验后，观察是否满足管输条件，是否需要再次优化步骤5所得的粒度级配。

说明：安全环管指与神渭管道主干线同径，长250-300m，在环管上分布压力检测仪表，在环管入口和出口处均装有上、中、下取样点的水平敷设环形管道，其中压力检测仪表用于检测运行压力，根据压力是否有异常变化(压力表的示数不按照常规的缓慢增加或降低，突然暴增或暴降)来判断是否发生堵管现象；取样点用于取样，在实验室化验粒度级配和粘度，可进行水煤浆循环运行试验，用于检测水煤浆特性和浆体泵输特性。

实施例1：

步骤1：在实验室中，将原煤进行细碎和研磨，对研磨后的煤粉进行筛分，筛分过程为：把研磨好的煤粉全部通过14目后，再依次通过20目、35目、48目、100目、200目、325目筛孔的筛子，筛分出不同粒级的末煤，分别取一定量20目、35目、48目、100目、200目、325目的筛下物和325目的筛上物，得到各粒级末煤；

步骤2：在实验室中环境温度为25℃的条件下，煤的全水份含量为15％，要制备重量浓度为53％的水煤浆500g，共需要混煤500×53％÷(1-15％)＝311.76g，需要加入的水量为500×(1-53％)-311.76×15％＝188.24g。取步骤1得到的筛分后末煤，按照上述末煤及水的计算用量配置两组由不同粒级调制成的煤浆样品，各粒级取量如下表所示，再将混合末煤与水混合即可。

步骤3：测定步骤2中制备的水煤浆样品1粘度为72cp，沉降时间为8.2h，样品2粘度为205cp，沉降时间为16h；以水煤浆粘度30-100cp且沉降时间≥8h为评判标准，与样品2相比，样品1的检测结果符合标准，即以样品1的粒度级配为最佳粒度级配a。

步骤4：以步骤3中所得样品1的粒度级配a为原料，在制浆车间进行以下工业化试验：

(1)控制棒磨机的钢棒级配Φ75:Φ65:Φ50＝4:3:3和投料负荷210t/h为定量，测定棒磨机的钢棒负荷分别在30％、60％、90％、100％时的产品质量和磨机产能；

(2)控制棒磨机的钢棒负荷30％和投料负荷210t/h为定量，测定棒磨机的钢棒级配分别在Φ75:Φ65:Φ50＝4:3:3、3:4:3、3:4:5时的产品质量和磨机产能；

(3)控制棒磨机的钢棒级配Φ75:Φ65:Φ50＝4:3:3和钢棒负荷30％为定量，测定棒磨机的投料负荷分别在210t/h、250t/h、290t/h时的产品质量和磨机产能。试验工艺条件及结果如下表所示：

以水煤浆粘度30-100cp且沉降时间≥8h，磨机产能≥240t/h为评判标准，根据上表检测结果可知，试验10的检测结果符合标准，故确定试验10的工艺条件为棒磨机制浆的最佳工艺条件，在实验室分析样品10的粒度级配，具体为下表所示，确定为棒磨机制浆最佳粒度级配b。

步骤5：对步骤3制得样品1和步骤4制得样品10的粘度和沉降时间进行对比，以粘度越小且沉降时间越长，磨机处理量越大为标准，发现样品1的粘度更小，样品10的沉降时间更长，故需要在样品1和样品10的粒度级配的基础上进行调整。将+20目的含量增加1％、+100目的含量增加5％，+325目的含量增加3％，-325目的含量增加1％，将+48目的含量减少8％，+200目的含量减少10％，即在步骤4中优化钢棒负荷、钢棒级配、投料负荷，再次重复步骤4。试验工艺条件及结果如下表所示：

以水煤浆粘度30-100cp且沉降时间≥8h，磨机产能≥240t/h为评判标准，根据上表检测结果可知，试验13、试验15和试验16的检测结果均符合标准，相比试验13和试验15，试验16的水煤浆的产品质量和磨机产能更优，故确定试验16的工艺条件为棒磨机制浆的工艺条件，取样并在实验室分析样品15和样品16的粒度级配，具体如下表所示：

把样品15和样品16的粒度级配囊括成范围，确定为水煤浆最佳粒度级配c，如下表所示。

步骤6：以步骤5所得粒度级配c为标准，在制浆车间中制得合格水煤浆，然后通过喂浆泵打入安全环管，水煤浆在安全环管中循环运行时，细颗粒含量逐渐增多，粘度逐渐增大，8h后分别在环管入口和出口处的取样点取样，在实验室检测粘度<200cp，根据压力检测仪表未见异常判断未发生堵管现象，可确定环管试验运行成功，即确定棒磨机制浆的最佳粒度级配c可满足神渭管道安全运行的需求。

实施例2

步骤1：在实验室中，将原煤进行细碎和研磨，对研磨后的煤粉进行筛分，筛分过程为：把研磨好的煤粉全部通过14目后，再依次通过20目、35目、48目、100目、200目、325目筛孔的筛子，筛分出不同粒级的末煤，分别取一定量20目、35目、48目、100目、200目、325目的筛下物和325目的筛上物，得到各粒级末煤；

步骤2：在实验室中环境温度为25℃的条件下，煤的全水份含量为15％，要制备重量浓度为53％的水煤浆500g，共需要混煤500×53％÷(1-15％)＝311.76g，需要加入的水量为500×(1-53％)-311.76×15％＝188.24g。取步骤1得到的筛分后末煤，按照上述末煤及水的计算用量配置两组由不同粒级调制成的煤浆样品，各粒级取量如下表所示，再将混合末煤与水混合即可。

步骤3：测定步骤2中制备水煤浆样品1的粘度为76cp，沉降时间为8.4h，样品2的粘度为34cp，沉降时间为4.7h；以水煤浆粘度30-100cp且沉降时间≥8h为评判标准，与样品2相比，样品1的检测结果符合标准，即以样品1的粒度级配为最佳粒度级配a。

步骤4：以步骤3中所得样品1的粒度级配a为原料，在制浆车间进行以下工业化试验：

(1)控制棒磨机的钢棒级配Φ75:Φ65:Φ50＝4:3:4和投料负荷250t/h为定量，测定棒磨机的钢棒负荷分别在30％、60％、90％、100％时的产品质量和磨机产能；

(2)控制棒磨机的钢棒负荷65％和投料负荷250t/h为定量，测定棒磨机的钢棒级配分别在Φ75:Φ65:Φ50＝4:3:4、3:4:3、3:4:5时的产品质量和磨机产能；

(3)控制棒磨机的钢棒级配Φ75:Φ65:Φ50＝4:3:4和钢棒负荷65％为定量，测定棒磨机的投料负荷分别在210t/h、250t/h、290t/h时的产品质量和磨机产能。试验工艺条件及结果如下表所示：

以水煤浆粘度30-100cp且沉降时间≥8h，磨机产能≥240t/h为评判标准，根据上表检测结果可知，试验6和试验10均符合标准，但试验6在满足沉降时间>8h的条件下，其粘度更小，故确定试验6的工艺条件为棒磨机制浆的最佳工艺条件，在实验室分析样品6的粒度级配，具体为下表所示，确定为棒磨机制浆最佳粒度级配b。

步骤5：对步骤3制得样品1和步骤4制得样品6的粘度和沉降时间进行对比，以粘度越小且沉降时间越长为标准，发现样品6的粘度更小且沉降时间更长，故将样品6的粒度级配确定为水煤浆最佳粒度级配c。

步骤6：以步骤5所得粒度级配c为标准，在制浆车间中制得合格水煤浆，然后通过喂浆泵打入安全环管，水煤浆在安全环管中循环运行时，细颗粒含量逐渐增多，粘度逐渐增大，分别在环管入口和出口处的取样点取样，在实验室8h后检测粘度<250cp，根据压力检测仪表未见异常判断未发生堵管现象，可确定环管试验运行成功，即确定棒磨机制浆的最佳粒度级配c可满足神渭管道安全运行的需求。

实施例3

步骤1：在实验室中，将原煤进行细碎和研磨，对研磨后的煤粉进行筛分，筛分过程为：把研磨好的煤粉全部通过14目后，再依次通过20目、35目、48目、100目、200目、325目筛孔的筛子，筛分出不同粒级的末煤，分别取一定量20目、35目、48目、100目、200目、325目的筛下物和325目的筛上物，得到各粒级末煤；

步骤2：在实验室中环境温度为25℃的条件下，煤的全水份含量为15％，要制备重量浓度为53％的水煤浆500g，共需要混煤500×53％÷(1-15％)＝311.76g，需要加入的水量为500×(1-53％)-311.76×15％＝188.24g。取步骤1得到的筛分后末煤，按照上述末煤及水的计算用量配置两组由不同粒级调制成的煤浆样品，各粒级取量如下表所示，再将混合末煤与水混合即可。

步骤3：测定步骤2中制备水煤浆样品1的粘度为87cp，沉降时间为9.3h，样品2的粘度为104cp，沉降时间为11.2h；以水煤浆粘度30-100cp且沉降时间≥8h为评判标准，与样品2相比，样品1的检测结果符合标准，即以样品1的粒度级配为最佳粒度级配a。

步骤4：以步骤3中所得样品1的粒度级配a为原料，在制浆车间进行以下工业化试验：

(1)控制棒磨机的钢棒级配Φ75:Φ65:Φ50＝4:3:5和投料负荷290t/h为定量，测定棒磨机的钢棒负荷分别在30％、60％、90％、100％时的产品质量和磨机产能；

(2)控制棒磨机的钢棒负荷100％和投料负荷290t/h为定量，测定棒磨机的钢棒级配分别在Φ75:Φ65:Φ50＝4:3:5、3:4:3、3:4:5时的产品质量和磨机产能；

(3)控制棒磨机的钢棒级配Φ75:Φ65:Φ50＝4:3:5和钢棒负荷100％为定量，测定棒磨机的投料负荷分别在210t/h、250t/h、290t/h时的产品质量和磨机产能。试验工艺条件及结果如下表所示：

以水煤浆粘度30-100cp且沉降时间≥8h，磨机产能≥240t/h为评判标准，根据上表检测结果可知，试验9的检测结果符合标准，故确定试验9的工艺条件为棒磨机制浆的最佳工艺条件，在实验室分析样品9的粒度级配，具体为下表所示，确定为棒磨机制浆最佳粒度级配b。

步骤5：对步骤3制得样品1和步骤4制得样品9的粘度和沉降时间进行对比，以粘度越小且沉降时间越长为标准，发现样品9的粘度更小且沉降时间更长，故将样品9的粒度级配确定为水煤浆最佳粒度级配c。

步骤6：以步骤5所得粒度级配c为标准，在制浆车间中制得合格水煤浆，然后通过喂浆泵打入安全环管，水煤浆在安全环管中循环运行时，细颗粒含量逐渐增多，粘度逐渐增大，分别在环管入口和出口处的取样点取样，在实验室8h后检测粘度<300cp，根据压力检测仪表未见异常判断未发生堵管现象，可确定环管试验运行成功，即确定棒磨机制浆的最佳粒度级配c可满足神渭管道安全运行的需求。

Claims (1)

1.一种优化煤浆工艺条件的试验方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：

步骤1：在实验室中，将原煤进行细碎和研磨，对研磨后的煤粉进行筛分，得到各粒级末煤；

步骤2：假定原煤的全水份为Mt％，配置Mg水煤浆，浓度为Cw％，则需要混煤总质量为m＝M×Cw％÷(1-Mt％)，需要加入的水量为n＝M×(1-Cw％)-m×Mt％，在实验室环境温度为25℃的条件下，分别取一定量的步骤1筛分后的各粒级末煤，进行混合制得混合末煤，再将混合末煤与水混合配置得到质量浓度为53％的水煤浆；按此方式配置若干组水煤浆样品，每组水煤浆样品中各粒级末煤配比均不同；

步骤3：分别测定步骤2中得到的不同水煤浆样品的粘度和沉降时间，以一定的评判标准，确定最佳粒度级配a；

步骤4：以步骤3所得最佳粒度级配a为指导，在制浆车间进行工业化试验，制浆车间以棒磨机处理后的水煤浆产品质量和磨机产能为考核标准，

(1)控制棒磨机的钢棒级配Φ75:Φ65:Φ50＝4:3:3-5和投料负荷210-290t/h为定量，测定棒磨机的钢棒负荷分别在30％、60％、90％、100％时的产品质量和磨机产能；

(2)控制棒磨机的钢棒负荷30％-100％和投料负荷210t/h-290t/h为定量，测定棒磨机的钢棒级配分别在Φ75:Φ65:Φ50＝4:3:3、3:4:3、3:4:5时的产品质量和磨机产能；

(3)控制棒磨机的钢棒级配Φ75:Φ65:Φ50＝4:3:3-5和钢棒负荷30％-100％为定量，测定棒磨机的投料负荷分别在210t/h、250t/h、290t/h时的产品质量和磨机产能；

最后以棒磨机最佳的产品质量和磨机产能为标准，确定最佳工艺条件，对此工艺条件下制备的水煤浆取样，在实验室测定其粒度级配，确定为最佳制浆粒度级配b；

步骤5：将步骤3确定的最佳粒度级配为a的水煤浆和步骤4确定的最佳粒度级配为b的水煤浆的粘度和沉降时间做对比，以粘度越小且沉降时间越长为标准，调整这两步所得粒度级配a、b中粗颗粒和细颗粒的占比，将调整后的试样再次循环步骤4的操作，根据粘度和沉降时间的检测结果来确定最合适的水煤浆粒度级配c；

步骤6：以步骤5所得粒度级配c为标准，在制浆车间中制得合格水煤浆，然后通过喂浆泵打入安全环管，对水煤浆进行8-72小时环管运行试验；在安全环管中运行，模拟水煤浆长距离管输状态，检测步骤5所得的水煤浆在管内长时间泵输过程中能否保持稳定，如发生粘度>500cp或沉降堵管现象，再次从步骤3-6开始循环操作，直至试验结果为让煤浆在管道中不发生分层、沉降、堵管现象；

步骤1中，具体的筛分方法为：

把研磨好的煤粉全部通过14目后，依次通过20目、35目、48目、100目、200目、325目筛孔的筛子，筛分出不同粒级的末煤，分别取一定量20目、35目、48目、100目、200目、325目的筛下物和325目的筛上物，得到各粒级末煤；

步骤3中，所述一定的评判标准具体为：水煤浆粘度30-100cp且沉降时间≥8h；

步骤4中，产品质量标准为：水煤浆粘度30-100cp且沉降时间≥8h；

步骤4中，磨机产能标准为：≥240t/h。