CN1456642A - 超精细煤基流体燃料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
超精细煤基流体燃料，由煤粉颗粒、水和添加剂组成，添加剂包括分散剂、稳定剂、固硫剂和助燃剂，煤粉颗粒的重量百分比含量大于60％，煤粉颗粒的组成呈多峰分布，平均粒度为4－15微米，最大颗粒的粒径小于38微米，最小颗粒的粒径大于0.5微米。该燃料的制备方法由如下步骤组成：准备、一次研磨、一次分级、超细磨、二次分级、成浆、调浆。本发明提供的流体燃料表观粘度低，具有良好的泵送性能，雾化效果好，燃烧效果好，具有极好的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种超精细煤基流体燃料及其制备方法，该燃料可以代替重油或油渣在各类燃油锅炉燃用以及代替轻柴油等高级燃料在内燃机、涡轮机等燃用，甚至作为燃气透平燃料。
背景技术
水煤浆是一种煤基的液态代油燃料，分为常规水煤浆、精细水煤浆和低热值水煤浆。煤浆燃料之所以能够替代油，其重要的特性就是能像油一样用泵输送和在炉中迅速雾化。为使煤浆雾化，浆的粘度要低，但降低粘度势必影响煤浆的浓度。浓度低，单位体积热能就低。“高浓、低粘”是配制高品质水煤浆的难点所在。
目前，在国际国内推广的水煤浆均是常规浆，例如中国专利85106713、美国专利4406663都提出了制备常规浆的工艺和方法。常规浆由煤粉颗粒、水和添加剂组成，添加剂包括分散剂、稳定剂、固硫剂和助燃剂，煤粉颗粒的重量百分比含量一般为60-70％，煤粉颗粒的平均粒度为50微米左右。国内外有关单位的使用实践证明，常规浆完全可以替代重油燃烧。但常规浆由于煤粉颗粒较粗，导致其表观粘度过大(一般在1000mpa.s以上)，不仅限制了泵送能力、雾化性能和燃烧效果，而且影响了静置稳定性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种超精细煤基流体燃料及其制备方法。这种燃料的表观粘度小，泵送容易，雾化稳定，燃烧特性好，静置时间长。
本发明采用如下技术方案：超精细煤基流体燃料，由煤粉颗粒、水和添加剂组成，添加剂包括分散剂、稳定剂、固硫剂和助燃剂，煤粉颗粒的重量百分比含量大于60％，煤粉颗粒的组成呈多峰分布，平均粒度为4-15微米，最大颗粒的粒径小于38微米，最小颗粒的粒径大于0.5微米。该燃料的制备方法由如下步骤组成：
(1)准备：利用洗煤设备和磁选设备进行洗煤和磁选；
(2)一次研磨：用研磨机将煤磨碎；
(3)一次分级：用分级机对磨碎的煤粉进行分级，小于38或15微米的煤粉颗粒直接进入下述成浆工序，大于38或15微米的煤粉颗粒进入下道工序；
(4)超细磨：用超细磨机对煤粉颗粒进行超细磨；
(5)二次分级：用分级机对煤粉颗粒进行分级，小于38或15微米的煤粉颗粒进入下道工序，大于38或15微米的煤粉颗粒返回超细磨工序；
(6)成浆：将水、分散剂和煤粉颗粒装入成浆池中，高速搅拌5-15分钟后，再低速搅拌10-30分钟；
(7)调浆：将上述步骤的浆液和其它添加剂加入调浆釜中，低速搅拌10-20分钟即可。
本发明还可进一步采用如下方案：
一种超精细煤基流体燃料，其煤粉颗粒的平均粒度为4-6微米，煤粉颗粒的最大粒径小于15微米。
添加剂的重量百分比含量小于4％。
制备方法中，成浆步骤中高速搅拌的速度为500-1000转/分，成浆和调浆步骤中低速搅拌的速度为200-500转/分。
经实际测试，本发明提供的流体燃料在高于60％的不同浓度下，表观粘度远远低于常规浆的表观粘度，呈现出与润滑油相近的流变特性(详见下表)，因而具有良好的泵送性能。
| 剪切速率(s-1) | 表观粘度(mpa.s) | ||||
| 样本1 | 样本2 | 样本3 | 样本4 | 润滑油 | |
| 38.89 | 169.22 | 307.67 | 153.84 | 283.06 | 301.52 |
| 51.08 | 379.96 | 515.51 | 359.96 | 488.84 | 395.52 |
| 63.56 | 446.43 | 535.71 | 401.79 | 544.64 | 401.79 |
| 86.28 | 657.74 | 657.86 | 657.86 | 657.86 | 495.94 |
另外，经实际测试，本发明的燃料在燃烧时，雾滴质量平均直径为60-89微米(常规浆为98-106微米)，雾化效果好；碳转化率达99.9％(常规浆为99.3-99.6％)，燃烧效果好。本发明的燃料具有类胶体性质，静态放置3个月以上，没有发生“硬沉淀”，具有极好的稳定性。
附图说明
附图是本发明制备方法的工艺方框图。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如附图所示。
实施例1：
将煤原料(可以选用低变质程度的褐煤、长焰煤，中等变质程度的气煤、肥煤、焦煤、瘦煤和贫煤以及它们之间的各种媒质的煤，如1/3焦煤等)用常规洗煤设备和磁选设备进行洗煤和磁选后，用研磨机将煤磨碎。然后用分级机对磨碎的煤粉进行一次分级，小于38微米的煤粉颗粒可以直接进入下述成浆工序，大于38微米的煤粉颗粒进入下道超细磨工序。用超细磨机对煤粉颗粒进行超细磨，并通过分级机对煤粉颗粒进行二次分级，小于38微米的煤粉颗粒进入下道成浆工序，大于38微米的煤粉颗粒返回超细磨工序再次进行超细磨。这样即可制得所需煤粉颗粒。
取分散剂1千克与30千克的水混合均匀后装入成浆池，在1000转/分的速度下，缓慢加入所制煤粉颗粒70千克，搅拌5分钟；然后将搅拌转速下调至500转/分，继续搅拌10分钟。
将成浆池中的浆体与1千克稳定剂、固硫剂和助燃剂一起放入调浆釜中，以500转/分的速度搅拌10分钟，即可制得超精细煤基流体燃料。
实施例2：
将煤原料(例如肥煤)用常规洗煤设备和磁选设备进行洗煤和磁选后，用研磨机将煤磨碎。然后用分级机对磨碎的煤粉进行一次分级，小于15微米的煤粉颗粒可以直接进入下述成浆工序，大于15微米的煤粉颗粒进入下道超细磨工序。用超细磨机对煤粉颗粒进行超细磨，并通过分级机对煤粉颗粒进行二次分级，小于15微米的煤粉颗粒进入下道工序，大于15微米的煤粉颗粒返回超细磨工序再次进行超细磨。这样即可制得所需煤粉颗粒。
取分散剂1.5千克与30千克的水混合均匀后装入成浆池，在500转/分的速度下，缓慢加入所制煤粉颗粒70千克，搅拌15分钟；然后将搅拌转速下调至200转/分，继续搅拌30分钟。
将成浆池中的浆体与0.5千克稳定剂、固硫剂和助燃剂一起放入调浆釜中，以200转/分的速度搅拌20分钟，即可制得性能更优异的超精细煤基流体燃料。
据实测，该燃料在147.6s-1的剪切速率条件下表观粘度为53.83，在204.3s-1的剪切速率条件下表观粘度为86.11，远优于目前世界上最先进的精细水煤浆(表观粘度1100mpa.s)。
Claims (5)
1.一种超精细煤基流体燃料，由煤粉颗粒、水和添加剂组成，添加剂包括分散剂、稳定剂、固硫剂和助燃剂，煤粉颗粒的重量百分比含量大于60％，其特征在于：煤粉颗粒的组成呈多峰分布，平均粒度为4-15微米，最大颗粒的粒径小于38微米，最小颗粒的粒径大于0.5微米。
2.根据权利要求1所述的超精细煤基流体燃料，其特征在于：所述煤粉颗粒的平均粒度为4-6微米，煤粉颗粒的最大粒径小于15微米。
3.根据权利要求1或2所述的超精细煤基流体燃料，其特征在于：所述添加剂的重量百分比含量小于4％。
4.根据权利要求1所述的超精细煤基流体燃料的制备方法，其特征在于由如下步骤组成：
(1)准备：利用洗煤设备和磁选设备进行洗煤和磁选；
(2)一次研磨：用研磨机将煤磨碎；
(3)一次分级：用分级机对磨碎的煤粉进行分级，小于38或15微米的煤粉颗粒直接进入下述成浆工序，大于38或15微米的煤粉颗粒进入下道工序；
(4)超细磨：用超细磨机对煤粉颗粒进行超细磨；
(5)二次分级：用分级机对煤粉颗粒进行分级，小于38或15微米的煤粉颗粒进入下道工序，大于38或15微米的煤粉颗粒返回超细磨工序；
(6)成浆：将水、分散剂和煤粉颗粒装入成浆池中，高速搅拌5-15分钟后，再低速搅拌10-30分钟；
(7)调浆：将上述步骤的浆液和其它添加剂加入调浆釜中，低速搅拌10-20分钟即可。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：成浆步骤中高速搅拌的速度为500-1000转/分，成浆和调浆步骤中低速搅拌的速度为200-500转/分。
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