添加剂对生物质／煤复合水煤浆成浆性能的影响

贵州化工2011年10月Guizhou ChemicalIndustry第36卷第5期添加剂对生物质/煤复合水煤浆成浆性能的影响付成兵,魏大鹏,张慧,杨杰董永刚(贵州大学化学与化工学院,贵州贵阳550003)摘要:研究并制备一种添加牛粪代替部分煤粉的新型水煤浆,并对多种水煤浆添加剂进行筛选,发现添加剂种类及用量,对水煤浆的性能有显著影响。通过实验最终选出最佳的添加剂使用方案,即将0.3%的木质素磺酸盐oT-4水煤浆添加剂和0.2%的萘磺酸盐水煤浆添加剂复配使用,水煤浆的粘度将降到最低(678mPa·s1)。关键词:添加剂;水煤浆;成浆性能中图分类号:TQ531.1文献标识码:A文章编号:1008-9411(2011)05-0004-031引言2.1.1实验原料及仪器制备生物质/煤复合水煤浆所用的原料主要有:水煤浆是一种可以泵送,雾化代油燃烧的煤烟煤(市售)牛粪(其中牛粪取自贵阳市三联乳业基流体燃料,它是由62%~70%的煤粉,29%~37%奶牛厂)水煤浆专用添加剂和水。仪器见表1。的水,1%左右的化学添加剂经过一定的工艺流程加表1仪器工而成,具有一定的流动性的流体。它作为是一种仪器名称燃料,从发热量上来看,在电厂实际应用中2,3,2.t球磨机XQM-2L左右的水煤浆燃烧的能量与I石油燃烧的能量相电子分析天平FA-1004当,但水煤浆的成本却远远低于石油。化学添加剂电热鼓风干燥箱101-3ABs的使用能有效的降低水煤浆的粘度,粒径等性能,从激光粒度仪数字粘度仪DV-2 +PRO而能大大提高水煤浆的流动性和燃烧值,其成本仅次于煤炭费用,它直接影响水煤浆的价格和推广,因其中实验中使用的水煤浆添加剂有:A:安阳双此降低其成本,开发性能价格比最优的添加剂是水环助剂厂生产的水煤浆添加剂MF(甲基萘磺酸盐甲煤浆发展中的一个重要任务。醛缩合物);B:佛山欧陶生产的oT-4水煤浆添加同时随着我国近年来的大力发展畜牧业,商牧剂(木质素磺酸盐)C:安阳荧迪生产的水煤浆分散业造成的环境污染问题日益突出。尤其牛粪作为剂NNO(萘磺酸盐甲醛缩合物);D大庆油田生产的备牧业产生的主要生物废物之一,其主要成分为水水煤浆添加剂(煤焦油系磺酸盐);E:安阳荧迪生产和大量可燃型有机物质。若将其作为生产水煤浆的的水煤浆添加剂F-30(亚甲基萘磺酸钠)。原料,即可以减少制备水煤浆时水和不可再生资源1.2原料分析煤的用量,又可以解决日益严重的畜牧业环境污染通过实验室测定,主要原料烟煤与牛粪的燃烧问题。性能如下表2。本文采用养牛场新鲜牛粪为原料,在不改变水表2烟煤与干牛粪的燃烧性能煤浆的燃烧性能的基础上,研制例如新的环保型生样品发热量/J·g-1灰分/%挥发分/%硫份/%物质水煤浆,针对生物质水煤浆的成浆特性,复配选煤样36717择有较优使用效果的添加剂。干牛粪l7142实验2.2试样制备2.1实验原料及仪器将煤样破碎到3mm以下,称量;按设计浓度,将基金项目:贵州省科技攻关项目黔科合CY字[201013046,龄科合CZ字[20113012收稿日期:2011-07-16作者简介:付成兵(1976-),男,研究生,讲师,研究方向:绿色化工及环境保护,E-mail-b722@163,com2011年10月第36卷第5期付成兵等:添加剂对生物质/煤复合水煤浆成浆性能的影响5添加剂溶于少量水;再将煤、牛粪、水称量好后与添高,也易于在煤粒表明吸附,从而有效增加煤粒之间加剂一起放入小烧杯中搅拌均匀;将搅拌均匀的水的静电排斥力提高了水煤浆的成浆性,尤其在混入煤浆在球磨机粉磨一定时间;最后,取出磨制的水煤定牛粪后,这些极性较大的添加剂对于分散牛粪浆,标号,进行水煤浆粘度、粒度等成浆性能检测试中大量的纤维和半纤维有较好效果,故能明显提高验生物质水煤浆的成浆性。而A、D、E三种添加剂中2.3试样分析在芳环单体上含有的大量甲基,有利于使水煤浆水煤浆粘度和粒度性能的检测方法均遵循国家呈假塑性流体但这三种添加剂因羟值低,而对牛粪标准GB/T18856.3-2008进行。的分散性较差,当牛粪添加后其对生物质水煤浆的3结果与讨论成浆性的提高有所下降。在综合考虑,添加剂的实验效果和环境经济性3.1不同添加剂对牛粪/煤复合水煤浆成浆性能的等因素后,实验最终优选出从造纸废液中提取出的影响B,磺化木质素作为生物质水煤浆的主要添加剂。实验表明,水煤浆添加剂分子结构特征(包括主3.2添加剂的复配对牛粪/煤复合水煤浆成浆性能结构特征取代基的类型和性质,聚合度,磺化度,羟的影响值等)与煤及煤表明物化性质间有着密切的联系研究表明,多核芳环单体上有甲基或苄基取代大量研究发现阴离子型的水煤浆添加剂,价廉易时,有利于水煤浆呈假塑性流体,在选用B为主得0,且减黏作用好及流型好,但通用性不佳。要添加剂的基础上,若复配其他添加剂,将能对水煤此类化合物属低分子量电解质或大分子及准高浆的成浆性能有一定的提高实验中将几种添加剂分子聚电解质。包括磺酸盐、羧酸盐及少量磷酸酯分别与B进行复配其结果如表4所示类,普遍应用的是磺酸盐,如萘磺酸盐、磺化腐植酸表4复配添加剂对水煤浆成浆性能的影响盐、磺化木质素以及石油磺酸盐、磺化沥青等本实验煤牛粪添加剂粘度平均粒度选取了五种阴离子型添加剂,考察不同添加剂对生编号/%&%/mPa·s-1物质型水煤浆成浆性能的影响,其结果如下表3。BA 560.3+0.2781表3不同添加对水煤浆成浆性能的影响0.3+0.2754323,煤牛粪添加剂粘度平均粒度BD560.3+0.2/%&/%0.3+0.2678/mPa·80.5从表4的数据上看,通过复配添加剂制备出的C73327水煤浆成浆性能要明显优于单独使用一种添加剂的0.5957效果,而且当B、E复配时,水煤浆的粘度降至最低注:表中&,文章出现的“%”,皆指质量百分数;678mPa·sl。从结果上看出适当的增加添加剂中表中“一”指仪表无法测出数据,已超出范围侧链甲基的含量对于提高水煤浆的成浆性是有益A-E代表不同水煤浆添加剂的,但是如添加剂的聚合度过大(如D-煤焦油系磺由实验结果可以看出,不同水煤浆添加剂对水酸盐),会使得水煤浆呈胀塑性流体,不利于水煤浆煤浆成浆性能的影响不同,其中B、C两种添加剂的的成浆。助成浆性最好。其原因,主要因为通过添加剂在煤3.3添加剂的复配比例对牛粪/煤复合水煤浆成浆粒表明的吸附,增加了煤粒表明的动电势,因而使得性能的影响煤粒之间的静电排斥力增加,从而增加了浆体的稳由于添加剂B与E复配时,对水煤浆成浆性的定性。在添加剂分子结构特征对水煤浆成浆性能影提高最为明显,因此为进一步提高添加剂的使用效响的诸多因素中,添加剂的磺化度、聚合度和羟值的果,就需要选择最优的复配比例。在控制添加剂总影响尤为明显-9。在实验中选择的几种添加剂量为05%,改变B和E的用量,不同复配比例对水中,B为木质素磺酸盐,属于多核芳烃聚合物,其单煤浆成浆性的影响如表5所示。体上取代基多为极性基团,其羟值较高;C为萘磺酸由表5可以看出,当BE复配,且复配比例为3:2盐甲醛缩合物,也属于多核芳烃,其侧链为甲醛缩合时,复配效果达到最好。物,也是羟基较多的基团基团的煤浆进行性能贵州化工2011年10月6Guizhou ChemicalIndustry第36卷第5期后,与国标相比,其结果如表6。测试,该水煤浆的粘度为678mPa·s-,大大低于水表5复配比例对水煤浆成浆性能的影响煤浆国家标准,可作为普通水煤浆的合格替代品来编号煤牛粪添加剂粘度平均粒度使用/%&/%40.0+0.5参考文献:0.1+0.4[1]张荣曾水煤浆制浆技术[M].北京:科学出版社,1996:40.2+0.30.3+0.202105-16.[2]魏文珑,王灿,常宏宏,水煤浆的工业应用进展[J]选0.4+0.1779煤技术,2009,(6):74-78BE5640.5+0.089927[3]王共远,吴国光,李启辉水煤浆制备技术的最新进展J]能源技术与管理,2006,(2):57-58表6自制复合水煤浆的成浆性能[4]张荣曾.水煤浆制浆技术[M]北京:科学出版社,1996样品粒度/μm浓度/%粘度/mPa·s-1[5]李凯年,逯德山畜牧业环境污染严重加强治理势在必自制样3161678行[J].畜牧兽医科技信息,2006(11):6-8从上表可以看出,实验室实验BE复配制备的[6]许宁,李志富吴希坤催化合成高聚合度萘磺酸盐缩水煤浆,成浆性能已到达国家标准,由此可见,我们合物[J].精细化工,2003,20(9):538-540选择的添加剂对生物质/煤复合型水煤浆的成浆性7]吴国光,王晓春,刘炯天水煤浆添加剂NF制浆试验及有明显的改善,可应用于该种生物质水煤浆的实际其效能的研究[J].中国矿业大学学报,2005,34(6)生产中。[8]吴国光郭照冰,武建军等.恭油馏分合成水煤浆分散剂4结论的研究[J].中国矿业大学学报,200,32(6):670673.本文尝试一种新型环保型生物质水煤浆的制[9]冉宁庆,戴郁著.亚甲基蔡磺酸-苯乙烯磺酸-马来酸备。通过对影响水煤浆成浆性能因素的考察,成功盐对水煤浆的分散作用研究[J],南京大学学报(自然制备得到一种添加牛粪代替部分煤粉,使用磺化木科学版),199,35(5):643-647质素和亚甲基萘磺酸钠为添加剂,其添加量分别为10]孙成功水煤浆分散体系中阴离子型分散剂的吸附特性0.3%和0.2%的新型生物质水煤浆,通过成浆性能和降粘效应[J].燃烧化学学报,1995,23(3):248-25Effect of Additives on the Slurry Ability of Coal -waterSlurry with Renewable Biomass WasteFU Cheng-bin, WEI Da-peng, ZHANG Hui, YANG Jie, DONG Yong-gangSchool of chemistry and chemical engineering, Guizhou University, Guiyang, Guizhou 550003, China)Abstract: In this paper, Coal-water slurry was prepared by renewable biomass waste-cow dung. Using freshcow dung to preparing CWs, reduce the usage of coal comparing with normal method. During the preparation, wefound that the kind and usage of additive agent could obviously affect the performance of coal water slurry.Through large experiments, the best composite additives had been gotten, which was 0. 3% lignosulfonate (OT-4)and 0. 2% naphthalenesulfonate-formaldehyde polymer. Under this condition, the viscosity of CWs had been re-duced to678mPa·s-1Key words: additives, coal-water slurry, slurry ability金赤公司1汽轮发电机组一次并网发电成功9月25日9时34分,经过长达近三个月的油系统循环和主蒸汽管道吹扫随着金赤公司水汽车间1#汽轮发电机组621同期开关的顺利闭合标志着25MW1汽轮发电机组一次性并网发电成功1·汽轮发电机组成功并网运行,是公司试开车工作中的一个重要节点这意味着水汽车间已基本打通工艺流程具备向后续生产装置连续供水、供汽、供电的能力。