CN1752192A - 煤的环保及优质化处理方法和水煤浆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤的环保及优质化处理方法，包括如下步骤：1)采用超细设备对煤进行超微细化处理，将其粉碎至亚微米尺度；2)在超细处理后的煤中按照其含硫量加入脱硫助剂，混合均匀。本发明并公开了一种水煤浆，包括煤粉和脱硫助剂，所述煤粉的平均粒度小于1.8μm，所述脱硫助剂的平均粒度小于2.0μm。本发明有益的技术效果在于：将煤粉进行超细处理后，大大提高了颗粒的表面活性，使得燃烧反应能够迅速完全的进行，有效提高煤的燃烧利用率，而且完全的燃烧也有助于有害气体的减少。同时煤粉颗粒超细至亚微米尺度后，比表面积增大了数千倍，能够与脱硫助剂更好的发生反应，降低烟气中的含硫量。同时由于煤颗粒极细，有效减少了燃烧过程中喷嘴的堵塞现象。

Description

煤的环保及优质化处理方法和水煤浆
【技术领域】
本发明涉及自然资源的深加工，具体涉及一种煤的环保及优质化处理方法和水煤浆。
【背景技术】
煤炭和石油都是人类大规模使用的常规能源，其中煤炭的储量最为丰富，为石油的20倍左右。在中国的能源资源储量中，煤炭占84％以上，具有巨大的开发潜力。从资源供应的角度看，中国上亿万吨的煤炭资源量，完全可以满足中国一百年内巨大的能源增长需求，并替代一部分非必须的石油需求。而在实际使用中，煤炭也的确占据着主导的地位，在中国能源结构中占70％以上。煤炭资源开采方便，但是与石油相比还是有很多逊色的地方：固体燃料，运输不便，燃烧效率低，灰渣多，污染环境。在我国，煤炭利用方式仍然以燃烧为主。为了提高煤的燃烧效率，在70年代末国际石油危机时期出现了一项高新科技产品——水煤浆。它是由70％左右的煤炭，30％左右的水和少量添加剂组成的外观似重油的石油代用品，其生产方式为将煤加水后用球磨机磨细到200目左右。水煤浆技术将固态的煤燃料变为煤基燃料，既保留了煤的燃料特性，又具备了类似重油的液态应有的特点，用它作为重油代替燃料是一种制备简单，便于运输储存，安全可靠的新型清洁燃料之一，在发达国家已得到工业应用。但是这种水煤浆对燃烧喷嘴的磨损大，也易堵塞喷嘴。此外，在煤的燃烧过程中，还会产生大量的含硫烟气，造成严重的酸雨和粉尘污染。目前国内外在煤的燃烧脱硫中，采用的最成熟有效的还是加入脱硫剂的方法，例如碳酸钙，但是由于反应表面积小，往往需要加入的量比较大，反应也很难充分。
【发明内容】
本发明的目的在于提出一种能够在使用中有效提高燃烧效率并且降低排放烟气含硫量的煤的环保及优质化处理方法和水煤浆。
实现上述目的的一个技术方案是：一种煤的环保及优质化处理方法，包括如下步骤：
1)采用超细设备对煤进行超微细化处理，将其粉碎至亚微米尺度；
2)在超细处理后的煤中按照其含硫量加入脱硫助剂，混合均匀。
所述步骤1)可采用包括如下几个分步骤的过程来实现：
1a)若煤的细度满足超细设备的进料要求，则直接进行下一步骤，若其细度低于超细设备的进料要求，则先对其进行粗磨，制成粒度符合要求的粉体；
1b)将上述粉体制成固含量不小于40％的浆料；
1c)使用超细设备对浆料进行研磨粉碎，使得粉体粒度为0.1μm～1.8μm。
步骤1a)中优选使用使用高压辊压磨，将原料制成粒度为200～325目的粉体。
所述步骤1c)中，优选使用超细旋流磨作为超细设备，在研磨粉碎的过程中对原料中的包括含硫矿物(例如黄铁矿)在内的杂质进行分离。超细设备粉碎后粉体的平均粒度优选为0.12～0.45μm。
优选的是，所述步骤2)中加入的脱硫助剂同样经过超微细化处理，平均粒度小于2.0μm。
实现本发明目的的另一个技术方案是，一种水煤浆，包括煤粉和脱硫助剂，所述煤粉的平均粒度小于1.8μm，所述脱硫助剂的平均粒度小于2.0μm。
所述脱硫助剂可选择碳酸钙粉末。
采用上述技术方案，本发明有益的技术效果在于：1)将煤粉进行超细处理后，大大提高了颗粒的表面活性，使得燃烧反应能够迅速完全的进行，有效提高煤的燃烧利用率，而且完全的燃烧也有助于有害气体的减少。同时煤粉颗粒超细至亚微米尺度后，比表面积增大了数千倍，能够与脱硫助剂更好的发生反应，降低烟气中的含硫量。2)对脱硫助剂也进行超细处理，使其活性增强脱硫反应更加快速和完全，不仅能够显著提升其除硫效果，还能够降低助剂使用量，减少副产物的生成，更加经济环保。3)使用高压辊压磨对煤粉进行粗磨处理，由于煤粉经过了高压辊压装置的压力，每一个小煤粒内部会产生很多应力缺陷，成为一种微裂纹，有利于这些粗粒在后续超细过程中被进一步的粉碎。4)使用超细旋流磨既能完成超细粉碎，还能使煤炭中所含的杂质，如含硫矿物黄铁矿，在旋流磨中发生分离，原料进一步得到纯化，提高燃烧物料的有效利用率，同时由于在燃烧之前去除了含硫矿物黄铁矿，从而有效减少了燃烧后烟气中的SO2含量。
下面通过具体实施例，对本发明作进一步的详细说明：
【具体实施方式】
一种陶瓷色料的优质化处理方法，其工艺流程为：
1)首先采用超细设备对煤进行超微细化处理，将其粉碎至亚微米尺度。
一般而言，开采出来的矿物煤都具有较大尺寸，不能直接进入超细设备进行粉碎，可先经过雷蒙磨等球磨机或高压辊压磨进行粗磨，以制成超细设备可以接受的粉体。其中高压辊压磨是特别优选的，不仅能耗低，而且能够使制得的粗煤粉内部产生应力裂纹，有利于后续超细步骤。按照现有一般超细设备的要求，进料粉体的粒度在200～325目之间都是允许的。
根据超细设备的工作方式的不同，对于湿法研磨的设备还要将粉体制成符合其要求的浆料，一般固含量在40％以上都是可行的，在65％～75％之间较为适宜，当浆料固含量为100％时，则适用干法研磨的超细设备。
至于超细设备的选择，可根据处理量以及具体原料的特点来进行，一般可选搅拌磨、振动磨、气流磨等超细设备。为了能以较低的成本和能耗实现本发明，优选采用本申请发明人发明的超细旋流磨，该发明的中国专利申请号为200410081580.8。该发明超细旋流磨为搅拌磨的一种，其磨筒内壁在水平方向上距离轴心的半径不等，因而线速度不同，且具有多个线速度，使得物料在水平方向的旋转是一个变速过程，这种结构使得剪切、挤压、碰撞等研磨机制共存于同一内筒的不同区段，这样一来物料在粗磨阶段所受的应力进一步增加，内部微裂纹崩解，能够大大提高磨矿效率，将物料超细为极其微细的颗粒。同时，在超细过程中，由于旋转分离的作用，原料煤中所含的碳氢化合物与灰份被有效分离，提高燃料纯度。经超细设备研磨粉碎后，出料粉体粒度控制在0.1μm～1.8μm之间都是适合的，粉体的平均粒度在0.12～0.45μm左右时能够达到最佳效果。
2)在超细处理后的煤中按照其含硫量加入脱硫助剂，混合均匀。脱硫助剂一般选用碱性金属化合物，其中效果较好的是重质碳酸钙粉。为了提高脱硫效果，最好对加入的脱硫助剂也进行超微细化处理，使其平均粒度小于2.0μm，这样在煤粉燃烧时，一系列高温化学反应在亚微米尺度下进行，由于纳米效应的存在，会使得燃烧效率大大提高，脱硫反应速率提高数倍至数十倍，最终实现在低成本下的煤的清洁高效利用。下表列出了传统水煤浆和本发明亚微米水煤浆的各种物理化学参数，通过比较可以看出，本发明水煤浆具有纯度高热效率高等显著优点。
                    传统水煤浆和本发明亚微米水煤浆的比较
  灰份(％)   硫(％)   最大粒径(μm)   平均粒径(μm)   粘度(CPS)   添加剂用量％   热值MJ/kg
  传统水煤浆 ＜10 ≤0.5 ＜300 ＜50 ＜1400 1 ＞17
  亚微米水煤浆 ＜1 ≤0.15 ＜1.8 ＜0.45 ＜300 0.1 ＞28
实验例：
原料及设备：煤块100公斤(山西大冶煤矿出产)，超细旋流磨1台(WXA1型，深圳伟雄机械设备有限公司生产)，高压辊压磨1台(WG3型，深圳伟雄机械设备有限公司生产)，300目重质碳酸钙50公斤(广西产)，燃烧喷嘴1个。
本发明方法处理：
1)取50公斤煤块先经过高压辊压装置处理，然后将处理过的粗煤粉用水调成固含量70％的浆状，再进入超细旋流磨中进行超细处理，去除底部沉淀的灰份和黄铁矿，然后将煤浆放入储罐中。
2)取300目重钙40公斤，用水调成固含量70％的浆状，再进入超细旋流磨中进行超细处理，然后将重钙浆放入储罐中。
3)将1、2步骤的煤浆与1.5公斤重钙浆在旋流磨中充分混合，通过燃烧喷嘴进行燃烧，测得烟气中SO2的浓度为181mg/Nm3。
4)测定水煤浆热值为29.42MJ/kg，燃烧效率为99.6％，锅炉效率为93％。
对比方法：
1)取50公斤煤块用球磨机磨细过200目筛，用水调成固含量70％的浆状，然后将煤浆放入储罐中；
2)取300目重钙10公斤，用水调成固含量70％的浆状，然后将重钙浆放入储罐中。
3)将1、2步骤的煤浆与3公斤重钙浆混合，通过燃烧喷嘴进行燃烧，测得烟气中SO2的含量为730mg/Nm3。
4)测定水煤浆热值为18.91MJ/kg，燃烧效率为96％，锅炉效率为87％。
比较两种处理方法的结果可以看出，采用本发明方法制得的超细水煤浆具有优良的性质，是煤炭的清洁化高效的可行途径。

Claims (9)

1、一种煤的环保及优质化处理方法，包括如下步骤：
1)采用超细设备对煤进行超微细化处理，将其粉碎至亚微米尺度；
2)在超细处理后的煤中按照其含硫量加入脱硫助剂，混合均匀。
2、根据权利要求1所述的煤的环保及优质化处理方法，其特征在于：所述步骤2)中加入的脱硫助剂同样经过超微细化处理，平均粒度小于2μm。
3、根据权利要求1所述的煤的环保及优质化处理方法，其特征在于：所述脱硫助剂为碳酸钙粉末。
4、根据权利要求2所述的煤的环保及优质化处理方法，其特征在于：所述步骤1)包括如下几个分步骤：
1a)若煤的细度满足超细设备的进料要求，则直接进行下一步骤，若其细度低于超细设备的进料要求，则先对其进行粗磨，制成粒度符合要求的粉体；
1b)将上述粉体制成固含量不小于40％的浆料；
1c)使用超细设备对浆料进行研磨粉碎，使得粉体粒度为0.1μm～1.8μm。
5、根据权利要求3所述的煤的环保及优质化处理方法，其特征在于：所述步骤1c)中，超细设备粉碎后粉体的平均粒度为0.12～0.45μm。
6、根据权利要求3所述的煤的环保及优质化处理方法，其特征在于：在步骤1a)中使用高压辊压磨，将原料制成粒度为200～325目的粉体。
7、根据权利要求3～5任意一项所述的煤的环保及优质化处理方法，其特征在于：在步骤1c)中使用超细旋流磨，在研磨粉碎的过程中对原料中的包括含硫矿物在内的杂质进行分离。
8、一种水煤浆，包括煤粉和脱硫助剂，其特征在于：所述煤粉的平均粒度小于1.8μm，所述脱硫助剂的平均粒度小于2.0μm。
9、根据权利要求8所述的水煤浆，其特征在于：所述脱硫助剂为碳酸钙粉末。
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