一种新型水煤浆气化原料——水渣浆

ProductiO种新型水煤浆气化原料——水渣浆华东理工大学龚凯峰刘鑫孙晔王辅臣摘要:水煤浆气化技术是当前广泛用于工业化生产的煤气化技术,实现了煤炭的高效清洁利用。本文在水煤浆制备基础上,通过对煤直接液化残渣的分析和实验,开发了一种可用于煤气化的新型原料——水渣浆。研究表明,制备的水渣浆浓度达到71%,具有良好的稳定性和流动性,各方面性能满足作为煤气化原料的要求关键词:煤气化液化残渣水渣浆成浆性能煤液化残渣是煤直接液化过程中不可避免地定的时间,球磨机的转速设置为280rmin,然后用产生的固态物质。本文针对液化残渣的特点,结合40目的筛子在振筛机上湿筛分5min,得到具有煤气化技术的优点,在水煤浆制备工艺基础上,研系列粒度分布的煤直接液化残渣制备的水渣浆,浆究开发了一种新型的水煤浆气化原料——水渣浆。体使用实验室用小型机械搅拌浆在100pm下攪研究结果有利于拓展水煤浆气化技术的应用,并且拌15min,制得混合均匀的水渣浆。搅拌过程水浴可以合理地解决液化残渣后期处理可能带来的环恒温25℃境问题,并能获得清洁的产品气,用于化工产品的水煤浆的表观粘度由国家水煤浆工程技术中生产,有效地提高其利用价值。心研制的NXS4C型水煤浆粘度计在25℃时测定稳定性的测定采用落棒方法:将浆体置于50ml1实验部分量筒内,用液体石蜡密封,每隔4h进行落棒观察实验,以出现硬沉淀的时间评价浆体的稳定性。11液化残渣样品两种液化残渣样品均来自于神华集团上海煤2实验结果与讨论直接液化中试装置,分别为煤直接液化残渣A和煤直接液化残渣B。其工业和元素分析结果见表121湿磨时间对液化残渣成浆性的影响表1煤直接液化残渣的工业分析和元素分析水煤浆气化工艺要求原料浆体具有一定的粒工业分析/%元素分析/%MAy Fcal ca HaNa so/值Mg度分布,从而获得较高浓度,良好流动特性和稳定浅清A[00536248079414L061390性,有利于存贮、泵送和喷射气化。煤气化工业生浅渣B008144948284090879209013147产中常见的制浆工艺为湿磨制浆工艺,即原料煤添加剂、水以一定比例混合加入磨机中,一次性湿12实验分散剂磨成浆。磨机的机械力作用使得原料煤被磨成具有分散剂为亚甲基萘磺酸钠、腐植酸盐、改性碱一系列粒度分布的颗粒群,并且在添加剂的作用下木质素磺酸钠、萘磺酸盐甲醛缩合物(NO,分别和水形成颗粒均匀分散的浆体。湿磨时间的长短影称作D1、D2、D3、D4。响着原料煤颗粒的粒度分布情况。不同的粒度分布导致不同的堆积效率,从而影响浆体浓度,使得浆13水渣浆的制备方法和性质测定体表理出不同的表观麩唐.渣动特性和稳定性。残渣破碎成粒径小于5mm的颗粒,取破碎后中国煤化工渣浆,使用水煤的残渣、分散剂、去离子水,放入球磨机中研磨一浆粘CNMHG渣为残渣B,浆上爆气200年第3期((3ProductIen体浓度约为68%,分散剂为D4从图2中我们可以看到,浆体的粒度分布在不不同湿磨时间与浆体表观粘度的关系见图1。同湿磨时间下明显地呈现不同的分布特性。随着湿磨时间的增加,粗细颗粒的比例下降,粒度分布宽度变小,粒度配比的合理性下降。这种内在因素的变化在外部现象上即为浆体粘度的急剧增大,浆体性能的下降。表2列出了不同湿磨时间的水渣浆的浆体性能。可以看到在流动性和稳定性方面,湿磨15min制备的浆体拥有稀流状的流动性能,有利于输送和气化;同时具有20d不出现硬沉淀的良好稳定性有利于储存。同时,湿磨时间的大小决定了磨机消图1不同湿磨时间与浆体表观粘度的关系耗电能的多少。因此,选择合适的湿磨时间不仅影由图1可知,随着湿磨时间的增加,水渣浆的响成浆性能的好坏,更关系到整个工艺的耗能水表观粘度变化表现为先缓慢增大后急剧增大。湿磨平。时间从15min变为20min时,浆体的表观粘度由686MPas跃迁为2155MPas。因为随着湿磨时间表2不同湿磨时间的水渣浆的浆体性能的增加,液化残渣的粒度分布恶化,导致细颗粒过残渣样品浓度w湿磨时间mn表观粘度MPa流动性稳定性582稀流状多导致浆体内部颗粒之间的聚结效应急剧加强,流稀流状动阻力迅速增加,浆体表观粘度快速增大。工业上,‖残渣B□6801566稀流状20d般要求浆体表观粘度不高于1000MPas6842糊状3d图2表示了湿磨15min20min时的粒度分布粒度分布频率曲线22分散剂对液化残渣成浆性的影响粒度分布下累计曲线221分散剂种类的影响尔四址流体的粘度是流体质点间的内摩擦系数,它反映了流体遭受剪切作用时因内摩擦产生的切应力的大小。未加分散剂时,颗粒由于疏水作用和范德华力而发生聚集,遭受剪切时,剪切平面必然会通过这颗粒大小/gm些聚集物,而产生较大的阻力加入分散剂后,分散剂会吸附在颗粒表面形成粒度分布下累计曲线层很薄的添加剂分子和水化膜,大大降低颗粒与水之间的界面张力。此时,悬浮液中的颗粒呈良好的分散状态,剪切时不产生新的相界面,切应力降低,即粘度降低。实验分别研究了四种不同的分散剂Dl、D2D3、D4对于残渣成浆性的影响,它们都属于高分粒大小m子两类款剂伟田为残渣干基量的1%,中国煤化工剂制备水渣浆的图2残渣B在不同湿磨时间下的粒度分布浆体CNMHG图34)200年第3期上海娼气Production残渣A、B所制备的水渣浆,成浆性都非常差,流动性不好,呈现为稠泥状、不能测得有效得表观粘残渣A度。同样,分散剂D3对于残渣B的成浆起不到促进作用,无法获得可供实验测试的水渣浆。从表3中可以看出,对于添加不同的分散剂所1500成的浆体,浆体的流动性表现为不同的流动状态。例如:残渣A添加D3时所成的浆体呈现为稀泥状的流动状态,添加D4时则呈现出稀流状的流动状态。同时,浆体的稳定性也有着巨大的差别。D1水渣浆浓度M所成的浆体,都变现为很差的稳定性,残渣A的浆2000体为4h、残渣B的浆体为8h。D4所成浆体的稳定性最好,无论对于残渣A或B,实验测试20d1600后才出现硬沉淀。222分散剂用量的影响水渣浆工业化使用时,需要考虑浆体的性能其制备的经济成本也是其能否工业化的考虑因素。分散剂作为制备水渣浆不可或缺的原料之一,占据着制备成本中的一大部分,其使用量影响着最终的制备成本。因此,在选择了合适的分散剂之后,有水渣浆浓度M必要对分散剂添加量进行研究,希望在水渣浆的制图3不同分散剂下水渣浆浓度与粘度的关系备成本和浆体的各项性能之间取得最好的平衡。从图3中我们可以看出:在相同浓度下,同种本实验用分散剂DA4对残渣B湿磨制浆来考察残渣样品加入不同分散剂制备的水渣浆的表现粘分散剂用量对水渣浆表观粘度的影响。实验结果见度有较大差异。例如:70%浓度时,残渣A加入D1表4,其中分散剂的用量为残渣干基的质量百分数。的成浆性最好,表观粘度为785MPas;而加入D3表4分散剂D4用量对残渣B成浆的表观粘度的影响的成浆性是最差的,表观粘度为2027MPas,上升了1582%,超出了工业使用的范围。分散剂用量06%08%1.0%1214%1.6%18表3水渣浆浓度68%时加入不同分散剂的成浆性能表观粘度 MPas 1873 825 s4l3实测浓度w6894682667786704679668066756残渣样品分散剂表观粘度流动性稳定性实验结果表明,随着分散剂的用量的加大,残残渣A稠泥状渣所制备浆体的表观粘度先快速下降然后趋于平稀泥状缓,而随着分散剂用量的继续加大,浆体的表观粘DI稀流状度又略有回升,这种现象说明残渣的成浆性能随着稠泥状残渣B分散剂用量的增加是先变好后变差,分散剂的用量D4并不是越多越好。对于残渣B采用D4制浆时,分作为一种可以用于工业气化的水渣浆,不仅需散剂的用量在12%时表观粘度最小,超过12%后,要具有较高浓度和较低表观粘度,同时必须保证拥浆体的表观粘度反而有所回升。有良好的流动特性、稳定性。表3为浆体浓度68%中国煤化工粒对分散剂的时的成浆性能参数表。表中某些数据没有数值,这饱和面的吸附量达是因为在实验研究中,我们发现添加分散剂D2的到饱CNMH决于颗粒的比表海媾气2009年第3期(5Produetion面、煤质性质、以及分散剂的结构等。3结论当分散剂用量不足时,颗粒表面还保持部分原来的疏水区。分散效果未能达到最佳;当分散剂用作为可用于水煤浆气化的浆体必须具有较高量过多时易产生多层吸附,导致空间位阻增大,堆的浓度,良好的流动特性和稳定性。本文通过研究积效率减小,粘度增大。因此,分散剂的用量过少表明,煤液化残渣可以作为水煤浆气化的原料使或过多都是不利的。用,其制备得到的水渣浆拥有良好的性能。在湿磨时间15min,分散剂为萘磺酸盐甲醛缩合物(NNO)23液化残渣最大成浆浆体浓度加入量为1.2%的情况下制备得到稀流状流动特性、基于上述实验研究,选择湿磨时间15min,分稳定性达到20d的水渣浆,浆体浓度达到71%散剂D4,分散剂用量1.2%,对残渣B湿磨制浆,研究同时表明,在制备浆体的过程中,湿磨时间对研究表观粘度随水渣浆浓度的变化规律,进而确定液化残渣成浆性有很大的影响,通过改变球磨时间其最大的成浆浓度。实验结果列于表5。可以调整水煤浆的粒径分布,从而获得相同浓度下表5残渣B成浆的表观粘度随浓度的变化粘度较低的水渣浆,实验时间15min下制备的水渣浓度/w浆具有良好的性能。浆体呈现稀流状流动特性,利表观粘度/MPas1066于输送;浆体的稳定性达到20d,利于储存。不同从表5可以看出,随着浓度的增大,水渣浆的分散剂对液化残渣成浆性的影响不尽相同,实验中表观粘度大幅度增加。取表观粘度为1000MPas用綦磺酸盐甲醛缩合物(NNO)制备出了流动性、稳时对应的浆体浓度为水渣浆的最大成浆浓度,则残定性都很好的水渣浆。分散剂加入量为12%时,分渣B的最大成浆浓度约为715%散效果达到最佳。A new type mater ial of coal-water slurry gasificat ioncoal I iquefaction res idue water slurryEast China University of Science and TechnologyGong Kaifeng Liu Xin Sun Ye Wang FuchenAbstract: Coal-water slurry gasification technology is widely used in industrial production that achievesefficient and clean use of coal. In this paper, based on coal-water slurry preparation, by analyzing direct coalliquefaction residue and making experiments, a new type material coal used in coal gasification is developedperformances meet requirements of coal gasificationwater slurry. Studies have shown that the concentration of slurry is 71%, with good stability and liquidity, and allKeywords: coal gasification, coal liquefaction residue, coal liquefaction residue water slurry, slurryability(上接第2页)起到了良好的降本增效的效果。由于减低了点炉、放量,顺应了当今社会节能减排的趋势,有着重要停炉的频率,因而也减少了点炉、停炉时废气的排的环保意义。Discuss ion on techno logy of adding coke system of the producer gas generatorShanghai Pudong Gas Manufacturing Co, LtdZhang XuanAbstract:The article briefly introduces and analyzes several common faults on adding coke system of theproducer gas generator, and accordingly conducts the technological upgrading to some structures of the systemwhich has achieved good resultsKeyword: producer gas generator, equipment, reconstruction,. YH中国煤化工CNMHG)2009年第3期上海堪气