煤泥水煤浆的制备与燃烧技术

第4期选煤技术2008年8月COAL PREPARATION TECHNO文章编号:1001-3571(208904-0003煤泥水煤浆的制备与燃烧技术卢安民(平顶山天安煤业股份有限公司田庄选煤厂,河南平顶山467013)摘要:作为选煤厂的主要副产品之一的煤泥,长期以来由于水分比较高,不但影响使用,而且容易造成二次污染。文章通过对煤泥性质的分析,解决了煤泥水煤浆的制备和燃烧技术问题,为选煤副产品的开发和利用找到了一条新的技术途径。关键词:煤泥水煤浆;制浆工艺;燃烧中图分类号:TQ536;TQ534.4文献标识码:A煤炭是地球上蕴藏最丰富的燃料资源,长期以建筑掺合料、制备化工产品和颗粒活性炭等。来一直占据着世界一次能源生产和消费的重要位目前,使用比较多的具体途径主要有以下几置。随着全球环境的不断恶化和人们环境生态意识种:的增强,人类对煤炭为社会发展作出巨大贡献的同(1)选煤厂地销。主要是供周边居民使用,这时,因为不洁净地使用所造成的污染感到忧虑。全是比较普遍的煤泥处理方法。球正在寻求经济发展与环境资源相互协调发展的契(2)煤泥干燥。煤泥经脱水、烘干后,形成具机,因此研究解决煤炭在开发利用中产生的污染问有一定形状的煤泥产品,可作为动力燃料,直接或题显得十分紧迫。为提高煤炭利用效率,改变煤炭掺入到中煤中使用。效率低,使用不方便,污染严重的问题,就必须从(3)将煤泥挤入流化床锅炉结团燃烧。目前煤炭开采、选煤、燃烧方式、烟气净化等方面人该工艺在山东兖矿集团使用较多,通过校企协作,提出了中国独创的煤泥流化床燃烧工艺,已经积累选煤是目前洁净煤技术中效果最好、成本最低了一定的经验。的方法,是合理利用煤炭资源、保护环境最经济有(4)浮选尾煤直接用搅拌桶搅拌、不加分散剂效的技术手段,也是煤炭深加工的基础。选煤最主制成浓度约为5%-60%%的水煤浆,就近使用。要的方式是湿法分选,在生产过程中不可避免地产以上煤泥的利用方法,各有利弊。本文将重点生大量的副产品——煤泥,它是由微细粒煤、粉化介绍将煤泥制备成高浓度水煤浆的剪切搅拌制浆工矸石和水组成的粘稠物,具有粒度细、微粒含量艺,以及开发、研制出的用于工业锅炉及其他热工多、水分和灰分较高、热值低、粘结性较强、内聚设备燃烧的流化悬浮高效低污染燃烧技术,旨在为力大的特点。尤其是近几年来,随着煤炭开采方式煤泥综合利用提供一条高效、洁净的新途径。的改变,致使原煤细粒级含量不断增加,煤泥产量相应上升。由于煤泥水分较高,因此造成运输、使2水煤浆技术用困难,一旦控制不力,不但浪费资源,而且造成2.1概述二次污染,直接影响选煤企业的生存与发展。因此,合理利用煤泥资源对选煤企业而言意义重大水煤浆是20世纪70年代兴起的以煤代油为目标的一种新型煤基液体燃料,它是将煤炭产品进行1煤泥利用的现状加工研磨成微细煤粉,按煤约70%、水约30%的从用途上来说,煤泥可用于直接燃烧发电、生比例和适量的化学添加剂配制而成的一种煤水混合活燃煤、型煤、配煤、水煤浆、气化、井下充填物。水煤浆技术是多学科、跨部门和跨行业的一项高新技术,它涉及到煤炭的洗选加工,煤的成浆与收稿日期:2008-07-08制备中国煤化工净燃娆技术等,是怍者简介:卢安民(1964-),男,河南平顶山人,教授级高级工CNMHG程师,现任平煤集团田庄选煤厂副厂长,主要从事选煤技术管理工由」水燥泵既能保持爆初理化学性能,又能作。联系电话;(0375)2740313。象石油一样具有良好的流动性和稳定性,便于储运卢安民:煤泥水煤浆的制备与燃烧技术2008年8月25日和调整,可以雾化燃烧,提高燃烧效率,降低环境剂特性、制浆设备性能和用户对水煤浆质量要求污染,具有代油、节能、环保、综合利用等多种效等。水煤浆制备的关键技术有煤种选择、级配控制益,因此水煤浆技术是洁净煤技术的重要组成部技术和添加剂技术分。同时,我国丰富的煤炭资源为水煤浆制备在煤原料煤性质是确定制浆工艺的基础,煤种不种方面提供了充足、可靠的煤源保证,而水煤浆制同,制浆的难易程度存在很大差异。从确定工艺的备技术的发展及各种水煤浆产品的应运而生又为水角度,要掌握的煤的主要性质有:可磨性、粒度组煤浆的应用开拓了广阔市场。成、成浆性等。2.2水煤浆制备技术添加剂技术在制浆工艺中非常重要,不同的煤水煤浆是一种新型煤基流体燃料,它除了具有种适应的添加剂不尽相同。制浆时加人添加剂可以原料煤的固有特性(如发热量、灰熔融性等)外,改善煤粒的表面性质,使其易于分散,形成均匀还具有流体特性(如浓度、流变性、稳定性等)。稳定的高浓度、低粘度水煤浆。因此,要制备高浓度、低粘度、稳定性好的水煤2.3水煤浆分类浆,必须了解水煤浆的各种特性,掌握煤炭成浆规我国目前制备的水煤浆是按制备水煤浆的原料律,选择适当的制浆工艺进行分类的,如表1所示。确定制浆工艺的主要依据为原料煤性质、添加表1水煤浆的种类和用途水煤浆种类原料水煤浆特征使用方法高浓度精煤水煤浆精煤70%煤,29%水,1%添加剂,A<10%泵送,雾化直接做锅炉燃料(代油)高、中灰煤泥水煤浆原煤或煤泥A4=25%-50%,浓度为50%-70%泵送炉内,雾化燃烧供燃煤锅炉精细水煤浆超低灰精煤煤粒度<10μm,A4<1%,浓度为50%-65%替代油燃料内燃机直接燃用原煤水煤浆原煤就地炉前制浆直接作为煤燃料燃煤锅炉工业窑炉脱硫型水煤浆水煤浆中加入脱硫剂泵送炉内,燃烧脱硫供燃煤锅炉,脱硫率可提高10~20个百分点3煤泥水煤浆的制备而煤浆的挥发分、含水量和雾化浆滴的细度又决定了浆滴能否顺利着火。在一定雾化方式下,雾化浆煤种不同,制浆的难易程度存在很大的差异,滴的细度又取决于浆体的粘度并影响煤浆的燃烧效该制浆工艺选用田庄选煤厂的浮选尾矿压滤煤泥。率,而煤浆的粘度又随着浓度的增加而增加。可3.1原料性质分析见,各种因素是交叉影响、相互制约的,而成功的煤样的元素分析和工业分析分别见表2和表3。关键是在于煤泥的挥发分。粒度组成分析采用湿法筛分,结果见表4。表4煤泥小筛分试验表2煤泥元素分析粒级/mm产率灰分产率灰分40.7376.702.574.847.8214.730.811.531.172.20>0.5004.3813.534.3813.53表3煤泥工业分析0.500-0.2507.9616.1612.3415.230.250-0.12578122.0620.1517.880.125~0.07511.5434.1631.6923.8025.8819.5236.7646.9016.8114.820.075~0.0458.5644.2440.2528.183.2制浆研究<0.045597560.97100.0047.76在正式制备燃烧水煤浆之前,先在实验室中摸合计00.0047,7索制浆条件。为了制得流变特性和稳定性都好的水从田庄选煤厂煤泥的元素分析与工业分析结果煤浆,需经过反复对比,确定制备水煤浆的药剂制可知中国煤化工为36.76%,而度和工艺条件。CNMHG浓度为68%以上3.2.1煤质及煤浆指标的确定的高浓度的水泉,廾既言具他促进燃烧的措施才煤的挥发分及煤浆的浓度决定煤浆的挥发分,能着火。第4期2008年8月25日通过试验研究,把煤泥按0.25mm分级,<满足设计要求。0.25mm的煤泥采用一定的工艺、控制合理的级配、选择适当添加剂,可以比较容易的生产浓度大煤泥水煤浆燃烧研究于70%的高浓度水煤浆。4.1水煤浆实验室燃烧情况3.2.2制浆工艺水煤浆的燃烧方式采用预热室燃烧,燃烧试验煤泥属劣质燃料,因此对其加工应力求工艺简在柴油点火5πin后,掺烧水煤浆,由煤泥制备浓单、费用低廉。该煤泥制浆生产线是以落地尾煤滤度为70%的水煤浆,通过喷嘴将其雾化成细浆滴饼为原料,该煤泥粒度较细,滤饼脱落时的水分在浆滴在高温炉膛中迅速蒸发掉水分,然后就像煤料25%~30%之间,粘性高;落地滤饼风干时间长短那样燃烧,逐渐减少喷油量,过30min完全撤走油不一,可能有干结块,在冬季还有可能有冻结块;枪,5min后煤浆完全稳定燃烧。由于实验中燃烧此外,煤泥中还含少量不符合浆体燃料的粗颗粒以室的安装位置及炉膛条件不适合于煤泥浆的燃烧,及滤饼落地后可能混入的沙粒和异物。由于成品浆煤浆量提不上去,所以燃烧的炉膛温度及燃烧效率的浓度高达70%,只能向滤饼加入少量的水,制不高。详细情况如表6所示。浆工艺主要环节是滤饼的加水、加药、切碎、搅表6水煤浆燃烧情况拌、浆体的隔粗和除去异物以及浆体的搅拌熟化。指标工况一丁况二制浆流程(图1)为:来自压滤机的滤饼落入煤浆流量/kg·h分配刮板后,被分配到滤饼切碎桶,使浆块得到循0.35环切碎搅拌;充分分散的煤浆从桶的溢流口流入转雾化空气压力/MPa0.25预燃室出口温度/℃筒隔粗筛,隔粗筛的筛上物是少量过粗煤粒和异炉膛平均温度/℃物,舍弃不要,筛下物是浆体,自流入成浆桶;燃烧效率/%84.588.2浆桶下接渣浆泵,泵的出浆管是“T”管系,其中烟气氧含量/%1的短支管与成浆桶相连,可使部分浆体循环,起到烟气-氧化碳含量/浆体进一步熟化作用,干管与储浆罐相连,调节4.2水煤浆的现场燃烧情况T”管系的阀门可以调节浆体的循环量;煤浆泵工业性试验在田庄选煤厂锅炉房10t链条炉上从储浆罐吸取浆体燃料,通过输浆管外运。进行,根据锅炉的特点,仅对其作了简单的改造在炉体的侧面前端观察孔附近装一燃烧器,水煤浆雾化后沿水平喷入炉膛,此处无水冷壁,开孔方便。在炉体前墙给煤漏斗的上方割去水冷壁5根,开孔装设另一个燃烧器,水煤浆雾化后向下有一倾角喷入炉膛。整个炉排保留,这样既可单独燃煤又可达到水煤浆和煤混烧的目的,停炉和起火方此外,设计安装了一套全密封、简单可靠的炉前供浆系统,省去了在线过滤器。储浆罐采用水封,当储浆罐中没有进出浆时,罐内空间通过水封分配刮板;2.滤饼切碎桶;3.转筒隔粗筛;4.成浆桶:与大气隔绝,罐内空间被饱和水蒸气充满,罐内的5.渣浆泵;6.储浆罐;7.煤浆泵煤浆、特别是挂在罐壁的煤浆不会因水分蒸发而结图1制浆工艺图干块。当制浆线向储浆罐供浆时,储罐上部空间减在上述的制浆工艺生产线上,设有液位、流小,气压增加,使内部多余的空气通过水封排出,量、压力等传感指示器,并配以相应的控制手段。不会因内部压力过高而影响向储罐泵送水煤浆。当生产实践证明,所制备的水煤浆的质量浓度为罐中国煤化工灌内部空间增加,气70.00%,当剪切速率为100s时,粘度约为压一下通过水封进入储80mPa·s,不但浓度高,且粘度低,是典型的假浆CNMH衡,不影响向锅炉供塑体,可为燃烧创造良好条件。因而,该工艺完全浆。供浆条件如表7所示。第4期选媒技2008年8月COAL PREPARATION TECHNOLOGY文章编号:1001-3571(2008)04-0023-大型多供介三产品重介质旋流器的理论研究张力强(煤炭科学研究总院唐山研究院,河北唐山063012)摘要:阐述了重介质旋流器选煤在当前煤炭洗选中的重要地位,简要介绍了重介质旋流器的分选原理,着重介绍了“十五”科技攻关成果——双供介无压给料三产品重介质旋流器的研制,从理论分析、结构设计、入介平衡等方面进行了应用性探讨,并对“十一五”科技攻关专题设备大型多供介无压给料三产品重介质旋流器进行了初步探讨。关键词:分选机理;多供介;密度场分布;结构;入介方式中图书分类号:TD942.7文献标识码:A前言在各类选煤技术中,重介质选煤技术具有分选效率高、对原煤适应性强、可生产高质量洁净煤炭煤炭是我国的基础能源和原料,在国民经济中产品和易于实现自动化等优点,特别是应用离心力具有重要的战略地位,随着国民经济的迅速发展,分选的重介质旋流器选煤已成为国内外首选的选煤煤炭的需求量不断增加,煤炭行业目前仍主要以销技术,自问世以来,便以高效率、高分选精度得到售原煤和煤炭粗加工产品为主,产品附加值和科技迅速推广,在世界各国被广泛采用。另外,重介质含量低,资源浪费和环境污染严重。因此,优化产工艺可以以低分选密度选出超低灰分精煤,这也是品结枃构,大力发展和推广洁净煤技术是煤炭工业发其他工艺所无法做到的。大型、高效、简化重介质展的必然选择,是节能、节运、提高煤炭利用效选煤工艺及设备将成为选煤技术的主流方向,同率、保护环境最经济、有效的技术途径。时,重介质选煤技术的核心设备—重介质旋流器也将成为选煤技术发展的关键所在。基金项目:大型模块选煤关键技术及配套装备(2006BAA01B05-2)之大型多供介无压给料三产品重介质旋流器研发近几年来,随着“九五”、“十五”攻关选煤收稿日期:2008-07-09工艺的研究成功,以三产品重介质旋流器为核心作者简介:张力强(199-),男,河北省石家庄人,工程师,设备的选煤技术在中国取得了长足发展,为我国003年毕业于西安工业学院机械工程专业,现就职于煤炭科学研究总院唐山研究院旋流器研究室,主要从事矿物加工工艺及设备的现有各种规模的选煤厂技术升级改造和新厂建设研究工作。联系电话:(0315)7759443提供了高效率、低成本、高效益的技术和装备,喪7供浆条件5结论指标工况工况二煤浆流量/kg·hI0002000利用田庄选煤厂的细粒尾煤可制成浓度约煤浆压力/MPa0.3270%、粘度极低的水煤浆,且性能稳定,能满足使雾化空气压力/MPa用要求。通过在改装后的l0t锅炉中进行燃烧试验用柱塞泵把浆供给10t链条炉上的两支喷枪发现,水煤浆雾化后能立即着火,并能稳定燃烧喷枪是自行设计加工的Y型喷嘴,采用不锈钢材可以部分替代锅炉燃料。料制作,既耐高温又耐磨,在炉膛预热的条件下文章介绍的制浆工艺简单,田庄选煤厂煤泥通掺烧水煤浆,肉眼可观察到雾化的水煤浆一进入炉过这样的加工利用,可以取得很好的经济效益,并逐步减少,当水煤整喷量达21,可代替的由于V山中国煤化工广使用范围易受55%的原煤。从燃烧情况看,在冷空气条件下水煤限制CNMH③同时,还需要慎浆不仅能稳定燃烧,而且燃烧效果很好重调研用户情况23