一種采用間斷粒度級配的水煤漿及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高濃度水煤漿及其生產(chǎn)方法，具體涉及一種采用間斷粒度級配的高濃度水煤漿及其制備方法，屬于水煤漿技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]水煤漿是由煤、水和添加劑組成的煤基流體燃料和氣化原料，可用于工業(yè)鍋爐、窯爐和電站鍋爐的燃燒發(fā)電或供氣，亦可用于煤氣化生產(chǎn)合成氨、甲醇、烯烴、油品和天然氣等化工產(chǎn)品。據(jù)不完全統(tǒng)計，截止到2013年底，我國燃料水煤漿用量已達3000萬噸/年，氣化水煤漿用量已突破I億噸/年。隨著燃料和氣化水煤漿的大規(guī)模推廣及應(yīng)用，水煤漿濃度偏低帶來的諸多問題逐漸引起人們的關(guān)注，亦成為限制水煤漿產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要技術(shù)瓶頸。據(jù)測算，煤漿濃度每提高I個百分點，煤漿的熱值可提高60kcal/kg，比煤耗可降低10kg/kNm3,比氧耗可降低10Nm3/kNm3，有效氣成分提高0.8個百分點，燃燒和氣化效率顯著提高。因此，開發(fā)先進的制漿技術(shù)，優(yōu)化水煤漿粒度級配，提高水煤漿濃度，改善水煤漿的流變性和穩(wěn)定性，是水煤漿產(chǎn)業(yè)發(fā)展亟需解決的重要課題。
[0003]水煤漿的粒度級配是影響水煤漿濃度、粘度和流變性的關(guān)鍵因素。但原有的水煤漿制備多采用單棒/球磨機制漿技術(shù)(第一代制漿技術(shù))，原料煤破碎后經(jīng)棒/球磨機一次研磨即可制得成品煤漿，工藝流程簡單，無法實現(xiàn)水煤漿粒度級配的優(yōu)化，煤顆粒的堆積效率和煤漿濃度普遍偏低。近年來，隨著水煤漿制備技術(shù)的不斷發(fā)展，第二代分級研磨水煤漿制備技術(shù)(公開號:CN 101173765 B)逐漸成為主流的制漿技術(shù)，該技術(shù)通過粗磨機和細磨機的有機組合，可在一定程度上實現(xiàn)水煤漿粒度級配的優(yōu)化，與原有的制漿技術(shù)相比煤漿濃度可提高3個百分點左右。但該技術(shù)是在成品水煤漿中補充平均粒徑為20 μπι的細顆粒，粒度級配未達到有效控制，僅在< 45 μπι的粒度區(qū)間內(nèi)小幅提高，水煤漿濃度的提高幅度有限，難以滿足水煤漿產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種采用間斷粒度級配的水煤漿及其制備方法，本發(fā)明通過控制煤粉各粒度區(qū)間的分布與含量，細顆粒充分填充大粗顆粒形成的孔隙，形成效率極高的緊密堆積狀態(tài)，提高水煤漿粒度級配優(yōu)化程度，大幅提高煤漿濃度。
[0005]本發(fā)明提供的采用間斷粒度級配的水煤漿，它是由煤粉、添加劑和水組成的水煤漿；
[0006]所述煤粉為質(zhì)量比為1:0.I?I的粒度為臨界粒徑?2.5mm的煤粉與彡0.045mm的煤粉組成；
[0007]所述添加劑為木質(zhì)素磺酸鹽、腐植酸鹽或萘磺酸甲醛縮合物；
[0008]所述添加劑與所述煤粉的干基質(zhì)量的比例為0.5?1:100 ;
[0009]所述水為溶劑；所述水煤漿的質(zhì)量百分濃度為55?70%。
[0010]本發(fā)明中，所述煤粉可由不同變質(zhì)程度的煤種制成。
[0011]上述的水煤漿，所述臨界粒徑(dp。)為0.1?0.5_，具體可根據(jù)所述煤粉煤種的不同進行調(diào)整。
[0012]本發(fā)明中，所述臨界粒徑(dp。)指的是將破碎后的煤粉進行分離所選取的粒徑值，即以dp。界點將粒徑為O?2.5mm的煤粉(不包括零)分離為O?d p。與d pc?2.5mm煤粉。
[0013]本發(fā)明還提供了上述采用間斷粒度級配水煤漿的制備方法，包括如下步驟:
[0014](I)將原料煤經(jīng)精細破碎，得到粒徑< 2.5mm的煤粉；
[0015](2)根據(jù)臨界粒徑將所述粒徑< 2.5mm的煤粉進行分離，得到粒徑為臨界粒徑(dpc)?2.5mm的煤粉和小于臨界粒徑(dp。)的煤粉；
[0016](3)按下述I)或2)的方法，即得到所述間斷粒度級配的水煤漿:
[0017]I)將所述粒徑小于臨界粒徑(dp。)的煤粉與水和所述添加劑混合，然后經(jīng)超細研磨，得到粒徑< 0.045mm的水煤楽；將所述水煤楽和所述粒徑為臨界粒徑(dp。)?2.5mm的煤粉混合；
[0018]2)將所述粒徑小于臨界粒徑(dp。)的煤粉進行超細研磨，得到粒徑彡0.045mm的煤粉，然后與所述粒徑為臨界粒徑(dp。)?2.5mm的煤粉、水和所述添加劑混合。
[0019]本發(fā)明采用間斷粒度級配的高濃度水煤漿應(yīng)用在燃料和氣化水煤漿領(lǐng)域。
[0020]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0021]1、本發(fā)明方法采用原煤破碎與煤粉分離技術(shù)相結(jié)合的方法實現(xiàn)水煤漿粒度分布的控制，堆積效率大幅提高，煤漿濃度較第一、二代制漿技術(shù)可分別提高6個和3個百分點以上。
[0022]2、本發(fā)明將原有及現(xiàn)有制漿工藝的破碎、研磨環(huán)節(jié)進行融合，即原煤經(jīng)精細破碎即可滿足水煤漿的粒度分布要求，省去能耗較高的球/棒磨環(huán)節(jié)，制漿能耗大幅降低。
[0023]3、本發(fā)明制備方法簡單，為連續(xù)式生產(chǎn)工藝，滿足水煤漿制備及煤化工企業(yè)的連續(xù)、穩(wěn)定生產(chǎn)要求。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明間斷級配的高濃度水煤漿中兩種粒度分布的質(zhì)量百分比。
[0025]圖2為本發(fā)明實施例1濕法配漿的制備流程圖。
[0026]圖3為本發(fā)明實施例2干法配漿的制備流程圖。
【具體實施方式】
[0027]下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
[0028]下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0029]實施例1、采用間斷粒度級配的高濃度水煤漿的制備
[0030]本實施例用的原料煤為神華特低灰煤:神混1#煤=1:1的配煤(以下簡稱“神華煤”)，其全水Mt= 16%，收到基灰分Am= 9%，收到基揮發(fā)分Vm= 23%。
[0031]按照圖2所示的制備流程，本發(fā)明利用該原料煤制備高濃度水煤漿的過程如下:
[0032](I)將神華煤進行精細破碎至粒徑彡2.5mm的煤粉；
[0033](2)將(2.5mm的煤粉進行分離，選取臨界粒徑dp。= 200 μ m，得到粒徑為200 ym?2.5mm的煤粉和粒徑小于200 μ m的煤粉，二者分布的質(zhì)量百分比如圖1所示；
[0034](3)約占神華煤總質(zhì)量的50?70%的粒徑為200 μ m?2.5mm的煤粉輸送至煤粉緩沖倉備用；
[0035](4)約占神華煤總質(zhì)量30?50%的粒徑小于200 μπι的煤粉與水按2:3的質(zhì)量比進行混合，同時加入按與煤粉干基質(zhì)量百分比為0.5%的添加劑(木質(zhì)素磺酸鹽)制備煤漿備用;
[0036](5)將步驟(4)制備的煤漿進行超細研磨，研磨出的超細煤漿粒徑< 45 μπι，輸送至細漿罐備用；
[0037](6)將步驟(3)粒徑為200 μ m?2.5mm的煤粉與步驟(5)制備的超細煤漿按設(shè)定的質(zhì)量百分比68%進行混合經(jīng)攪拌均勻，即制得煤漿質(zhì)量百分數(shù)為68%的采用間斷粒度級配的高濃度水煤漿。
[0038]本發(fā)明高濃度水煤漿的穩(wěn)定性為大于I個月不產(chǎn)生硬沉淀，其流變性為1050mPa.s (國家標準 < 1200mPa.s)。
[0039]實施例2、采用間斷粒度級配的高濃度水煤漿的制備
[0040]本實施例用的原料煤為新疆紅山煤(以下簡稱“紅山煤”)，其全水Mt= 24%, Aar
=14%，Var= 30% O
[0041]按照如圖3所示的流程圖，本發(fā)明利用該原料煤制備高濃度水煤漿的過程如下:
[0042](I)將紅山煤進行精細破碎至粒徑< 2.5mm的煤粉；
[0043](2)將(2.5mm的煤粉進行分離，選取臨界粒徑dp。= 300 μ m，得到粒徑為300 μ m?2.5mm的煤粉和粒徑小于300 μ m的煤粉；
[0044](3)約占紅山煤總質(zhì)量的60?80%的粒徑為300 μ m?2.5mm的煤粉輸送至煤粉緩沖倉備用；
[0045](4)約占紅山煤總質(zhì)量的20?40%的粒徑小于300 μ m的煤粉進行超細研磨，制備出粒徑< 45 μπι超細煤粉備用；
[0046](5)將步驟(3)制備的粒徑為300 μ m?1.5mm的煤粉與步驟(4)制備彡45 μ m超細煤粉、水按設(shè)定的質(zhì)量百分比混合攪拌均勻，同時加入按與煤粉干基質(zhì)量百分比為0.5%的添加劑(木質(zhì)素磺酸鹽)，即可制得煤漿質(zhì)量百分數(shù)為62%的采用間斷粒度級配的高濃度水煤漿。
[0047]本發(fā)明高濃度水煤漿的穩(wěn)定性為大于I個月不產(chǎn)生硬沉淀、流變性為1160mPa.s (國家標準 < 1200mPa.s)。
[0048]本發(fā)明高濃度水煤漿可用于燃料和氣化水煤漿領(lǐng)域。
【主權(quán)項】
1.一種采用間斷粒度級配的高濃度水煤漿，其特征在于:它是由煤粉、添加劑和水組成的水煤漿； 所述煤粉為質(zhì)量比為1:0.1?I的粒度為臨界粒徑?2.5mm的煤粉與粒徑< 0.045mm的煤粉組成； 所述添加劑為木質(zhì)素磺酸鹽、腐植酸鹽或萘磺酸甲醛縮合物； 所述添加劑與所述煤粉的干基質(zhì)量的比例為0.5?1:100 ; 所述水為溶劑；所述水煤漿的質(zhì)量百分濃度為55?70%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水煤漿，其特征在于:所述臨界粒徑為0.1?0.5mm。
3.權(quán)利要求1或2中任一項所述采用間斷粒度級配的高濃度水煤漿的制備方法，包括如下步驟: (1)將原料煤經(jīng)精細破碎，得到粒徑<2.5mm的煤粉； (2)根據(jù)臨界粒徑將所述粒徑<2.5mm的煤粉進行分離，得到粒徑為臨界粒徑?2.5mm的煤粉和小于臨界粒徑的煤粉； (3)按下述I)或2)的方法，即得到所述間斷粒度級配的水煤漿: 1)將所述粒徑小于臨界粒徑的煤粉與水和所述添加劑混合，然后經(jīng)超細研磨，得到粒徑< 0.045mm的水煤漿；將所述水煤漿和所述粒徑為臨界粒徑?2.5mm的煤粉混合； 2)將所述粒徑小于臨界粒徑的煤粉進行超細研磨，得到粒徑為<0.045mm的煤粉，然后與所述粒徑為臨界粒徑?2.5mm的煤粉、水和所述添加劑混合。
4.權(quán)利要求1-3中任一項所述采用間斷粒度級配的高濃度水煤漿在燃料和氣化水煤漿領(lǐng)域中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用間斷粒度級配的高濃度水煤漿及其制備方法。它是由煤粉、添加劑和水組成的水煤漿；所述煤粉為質(zhì)量比為1：0.1～1的粒度為臨界粒徑～2.5mm的煤粉與粒徑≤0.045mm的煤粉組成；所述添加劑為木質(zhì)素磺酸鹽、腐植酸鹽或萘磺酸甲醛縮合物；所述添加劑與所述煤粉的干基質(zhì)量的比例為0.5～1：100；所述水煤漿的質(zhì)量百分濃度為55～70％。本發(fā)明方法采用原煤破碎與煤粉分離技術(shù)相結(jié)合的方法實現(xiàn)水煤漿粒度分布的控制，堆積效率大幅提高，煤漿濃度較第一、二代制漿技術(shù)可分別提高6個和3個百分點以上；其制備方法簡單，為連續(xù)式生產(chǎn)工藝，滿足水煤漿制備及煤化工企業(yè)的連續(xù)、穩(wěn)定生產(chǎn)要求；本發(fā)明能應(yīng)用在燃料和氣化水煤漿領(lǐng)域。
【IPC分類】C10L1-188, C10L1-32, C10L1-24
【公開號】CN104789287
【申請?zhí)枴緾N201510187702
【發(fā)明人】李發(fā)林, 蔡洪濤, 孫海勇, 趙力明, 王國房, 張勝局, 王燕芳, 陳浩, 劉燁偉, 徐明磊, 蘇鑫, 莫日根, 顏淑娟, 張桂玲, 張靜, 溫泉, 杜麗偉
【申請人】煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月20日