神華煤制水煤漿特性及工業(yè)試驗(yàn)研究

1、轉(zhuǎn)化利用 38潔凈煤技術(shù)2007年第13卷第5期神華煤制水煤漿特性及工業(yè)試驗(yàn)研究陳懷珍(中國神華能源股份有限公司煤炭銷售中心,北京100011摘要:針對神華煤質(zhì)特點(diǎn)而言,提高神華煤水煤漿的濃度和灰熔點(diǎn)是拓寬神華煤制取水煤漿和工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵。試驗(yàn)研究表明,通過采取優(yōu)化級配、配煤技術(shù)、開發(fā)高效添加劑和防結(jié)渣技術(shù)等措施,完全能夠制備出達(dá)到用戶要求的高質(zhì)量神華煤水煤漿。關(guān)鍵詞:神華煤;水煤漿;粒度級配;灰熔點(diǎn);添加劑中國分類號:T Q536文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-6772(200705-0038-032007-06-20陳懷珍(1955-,男,山東菏澤人,高級工程師,現(xiàn)任中國神華能源股份有

2、限公司煤炭銷售中心副總經(jīng)理兼總工程師。水煤漿是一種新型煤基流體代油燃料,可在工業(yè)鍋爐、電站鍋爐和工業(yè)窯爐中燃用,亦可作為氣化原料生產(chǎn)合成煤氣。神華煤是低灰、特低硫、特低磷,中高發(fā)熱量的優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤。近年來國內(nèi)學(xué)術(shù)界曾對神華煤制備水煤漿進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室研究,僅此而已。工業(yè)條件下生產(chǎn)水煤漿和鍋爐燃燒應(yīng)用尚屬空白。神華能源股份有限公司于2004年委托國家水煤漿工程技術(shù)研究中心進(jìn)行“神華煤制水煤漿特性研究及工業(yè)試驗(yàn)”研究與開發(fā)工作。目的在于開發(fā)神華煤制取高質(zhì)量的水煤漿產(chǎn)品(濃度不小于65%、粘度(25,100s -1不大于1000mPa s 、穩(wěn)定性不小于15天、灰熔點(diǎn)不小于1250的工藝技術(shù),開拓神華集團(tuán)

3、煤種的工業(yè)新用途和擴(kuò)大煤炭銷售領(lǐng)域。神華煤屬變質(zhì)程度較低的年輕煤種,其內(nèi)水高、可磨性差,屬于難成漿煤種。神華煤在工業(yè)條件下制高濃度(不小于65%水煤漿系水煤漿發(fā)展史上的難題。有鑒于此,經(jīng)慎重分析研究將此項(xiàng)研發(fā)任務(wù)劃分成實(shí)驗(yàn)室研究、工業(yè)性制漿試驗(yàn)研究、水煤漿工業(yè)鍋爐燃燒試驗(yàn)研究3個(gè)階段。1實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)研究全部研發(fā)工作的基礎(chǔ)試驗(yàn)研究先后對活雞兔、哈拉溝、上灣煤、大柳塔煤、榆家梁煤和保德煤共6種煤樣進(jìn)行了成漿性研究。煤質(zhì)分析見表1。試驗(yàn)研究結(jié)果表明:神華煤的內(nèi)水含量高、O /C比(原子高、比表面積大、可磨性指數(shù)偏低。按中國建立的煤成漿性指標(biāo)D 評定,保德煤成漿難度等級為中等,其余5種神華煤屬于難成漿煤

4、種。上述6種不同煤樣成漿性(由易到難的順序?yàn)?保德煤、活雞兔煤、哈拉溝煤、榆家梁煤、大柳塔煤、上灣煤。針對神華煤煤質(zhì)特點(diǎn),實(shí)驗(yàn)室研究階段以成漿性研究為中心,分別研究其磨礦特性、干法和濕法級配制漿、熱力改性、提高灰熔點(diǎn)的配煤制漿和單煤加入助劑的研究、添加劑實(shí)驗(yàn)室開發(fā)。此外尚對水煤轉(zhuǎn)化利用全國中文核心期刊礦業(yè)類核心期刊CAJ -CD 規(guī)范執(zhí)行優(yōu)秀期刊 小顆粒油頁巖熱裂解制取頁巖油試驗(yàn)研究39漿制品進(jìn)行了流變性、穩(wěn)定性、抗剪切速率、抗老化和抗溫度的規(guī)律性研究。2005年6月完成了全部神華煤制水煤漿實(shí)驗(yàn)室研究,神華配煤可制漿濃度不小于65%、表觀粘度不大于1000mPa s 、穩(wěn)定性不小于15d 、灰

5、熔點(diǎn)不小于1250和噸漿添加劑成本小于25元的技術(shù)指標(biāo)。另外,在滿足水煤漿粘度不大于1200mPa s 、水煤漿穩(wěn)定性不小于15天的條件下,神華最難成漿煤的單煤種制漿濃度不小于6316%。在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,獲得神華單種煤或配煤制備高濃度水煤漿的最佳磨礦工藝設(shè)備等條件,為工業(yè)制漿實(shí)驗(yàn)研究提供技術(shù)依據(jù),并制定出工業(yè)性制漿方案。制漿工藝如圖1所示。圖1神華煤高中濃度(粗細(xì)制漿工藝2工業(yè)制漿試驗(yàn)研究驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室研究成果任何實(shí)驗(yàn)室研究成果轉(zhuǎn)化為工業(yè)性生產(chǎn)需做大量的研發(fā)工作,即探索和確定適合于實(shí)驗(yàn)室提出的制高濃度水煤漿的技術(shù)參數(shù)的工業(yè)生產(chǎn)條件,并加以工業(yè)生產(chǎn)驗(yàn)證。只有工業(yè)的工藝條件與技術(shù)參數(shù)的最佳匹

6、配方可轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)室研究成果為現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)力。為此,結(jié)合實(shí)驗(yàn)室制定的制漿工藝方案,對全國可利用的現(xiàn)有生產(chǎn)線工藝進(jìn)行排查,最后選定山西一家現(xiàn)有年生產(chǎn)能力5萬t 的水煤漿廠,并對其工藝進(jìn)行了技術(shù)改造。于2005年7月開始進(jìn)行了工業(yè)性配煤(單煤制漿試驗(yàn)研究。同時(shí)開展了添加劑中試生產(chǎn)驗(yàn)證,為工業(yè)性制漿試驗(yàn)提供添加劑。在神華煤工業(yè)制漿試驗(yàn)中,為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)室研究確定的制漿工藝和最佳的粒度級配,重點(diǎn)對粗磨機(jī)的工況(磨介配比、磨機(jī)處理量、返漿環(huán)節(jié)、細(xì)磨機(jī)的工況(磨礦設(shè)備、磨介配比、磨礦濃度、磨機(jī)處理量、細(xì)漿配入比例、煤漿強(qiáng)化和過濾環(huán)節(jié)等進(jìn)行系統(tǒng)深入試驗(yàn)研究。通過半年多的試驗(yàn)研究,驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)室階段提出的神華煤(或配煤

7、制備高濃度水煤漿的技術(shù)工藝是正確的;并獲得了其工藝條件和作業(yè)參數(shù),也為常規(guī)工藝漿廠的改造提供了實(shí)踐方案和理論依據(jù)。針對神華煤質(zhì)特性,應(yīng)用相似相溶原理,從分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入手,通過進(jìn)一步對合成原料、工藝條件優(yōu)選和控制,不斷完善專用添加劑結(jié)構(gòu)。通過試驗(yàn)研究獲得添加劑的合成控制參數(shù)及控制指標(biāo),并確定了添加劑的最佳加入比例和方式。表2為神華煤制水煤漿工業(yè)性試驗(yàn)結(jié)果匯總。在神華煤高中濃度(粗細(xì)制漿工藝和已獲得的作業(yè)參數(shù)下,通過分別改變磨介配比、磨機(jī)處理量和返漿的條件,先后完成2次工業(yè)性制備水煤漿,為工業(yè)鍋爐燃燒試驗(yàn)提供試驗(yàn)用漿,并委托質(zhì)檢部門進(jìn)行了檢測,結(jié)果表明:配煤制漿濃度不小于65%、水煤漿粘度(25,

8、100s -1不大于1000mPa s 、穩(wěn)定性不小于15d,達(dá)到預(yù)期要求。此外,還探索了神華單煤種在本制漿工藝條件下可能獲得的最佳效果,樣品亦委托相關(guān)質(zhì)檢部門檢測。結(jié)果表明:水煤漿濃度不小于6218%、水煤漿粘度(25,100s -1不大于1000mPa s 、穩(wěn)定性不小于15d 。此舉意在以神華煤制取Texaco 氣化用的水煤漿,為開拓神華煤在水煤漿氣化領(lǐng)域應(yīng)用探索新出路。3工業(yè)鍋爐燃燒試驗(yàn)研究確定工業(yè)性應(yīng)用效果工業(yè)鍋爐燃燒試驗(yàn)是檢驗(yàn)擴(kuò)大神華煤種利用途徑的重要環(huán)節(jié)之一,驗(yàn)證前述2頂研究階段的研發(fā)成果。分別選定了北京和華南2個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的水煤漿蒸汽鍋爐進(jìn)行燃燒試驗(yàn)研究,工業(yè)鍋爐規(guī)模均為4t/h

9、水煤漿蒸汽鍋爐。根據(jù)神華煤水煤漿的燃燒特性,對2個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造、調(diào)試和試燒。重點(diǎn)通過鍋爐風(fēng)量理論計(jì)算及過量空氣系數(shù)的選擇、燃燒器一、二次風(fēng)配比調(diào)節(jié)和水煤漿霧化性能試驗(yàn),在鍋爐不結(jié)渣的前提下將神華水煤漿的燃燒工況調(diào)整到最佳狀態(tài)。待試燒工況調(diào)整至最佳狀況后,分別委托國家相關(guān)的檢測中心對兩次燃燒試驗(yàn)進(jìn)行72h 連續(xù)運(yùn)行轉(zhuǎn)化利用40潔凈煤技術(shù)2007年第13卷第5期條件下的熱工和環(huán)保測試,燃燒效率分別達(dá)到了9815%、97109%,完成了項(xiàng)目要求不小于97%的指標(biāo)。另外,2次蒸汽鍋爐燃燒神華水煤漿連續(xù)72h 運(yùn)行結(jié)果表明:通過控制鍋爐爐膛整體溫度水平以及分布,在保證爐膛中心溫度接近或低于灰熔點(diǎn)的

10、條件下,鍋爐爐膛內(nèi)所有受熱面和受熱管束上均未出現(xiàn)結(jié)渣現(xiàn)象。4結(jié)論(1通過實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)制漿試驗(yàn)研究,取得神華煤(或配煤制備高濃度水煤漿的高中濃度(粗細(xì)制漿工藝專利技術(shù),并研發(fā)出性價(jià)比優(yōu)于同類產(chǎn)品的專用添加劑。(2在神華煤高中濃度(粗細(xì)制漿工藝條件下,神華煤可以制備出水煤漿濃度不小于65%、水煤漿粘度(25,100S -1不大于1000mPa s 、水煤漿穩(wěn)定性不小于15d 、灰熔點(diǎn)不小于1250的高質(zhì)量水煤漿產(chǎn)品。(3通過對水煤漿鍋爐合理技術(shù)措施的調(diào)整,神華煤水煤漿的燃燒效率完全可以達(dá)到不小于97%,而且保證鍋爐爐膛內(nèi)所有受熱面和受熱管束上均未出現(xiàn)結(jié)渣現(xiàn)象。(4此項(xiàng)目技術(shù)成果處于國內(nèi)領(lǐng)先水平和國

11、際先進(jìn)技術(shù)水平。Character isti c and I ndustr i a l Exper i m en t Study of Coa l W a ter M i xtureby usi n g the Shenhua Coa l a s Raw M a ter i a lCHE N Huai 2zhen(M arket Center ,China Shenhua Energy Shared Corporation,B eijing 100011,China Abstract:For devel op ing the Shenhua coal industrial utilizati

12、on field,the key point is that t o enhance C WM con 2centrati on and ash fusi on point .This paper intr oduced the industrial utilizati on study .The experi m ent study result is shown that a high quality C WM of Shenhua coal can be p r oduced and it is de manded the users require ment thr ough a se

13、ri ous technique counter measures such as coal size distributi on op ti m izati on,coal blending,high effi 2ciency additive and p reventing slagging etc .Keywords:Shenhua coal;coal water m ixture;coal size distributi on;ash fusi on point;additive .新書介紹陳鵬著“中國煤炭性質(zhì)、分類和利用”第二版本書榮獲2004年中國石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會(huì)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),

14、是一本從煤炭性質(zhì)入手,以煤炭分類為主線,闡述煤炭利用過程中如何選擇和開發(fā)潔凈、有效利用途徑的專著,為讀者在中國煤炭資源、性質(zhì)及分類到有效和潔凈利用工程之間架起一座橋梁。重點(diǎn)論述中國煤炭資源的特性、煤巖組成及其特點(diǎn)、煤質(zhì)分析、煤的分類和評價(jià)方法,并針對不同種類煤的特性,分析了煤對各種轉(zhuǎn)化利用的適應(yīng)性,闡明了煤性質(zhì)與分類對焦化、燃燒、氣化、液化及對環(huán)境影響的指導(dǎo)作用,進(jìn)而論述了煤分類學(xué)在煤利用工程中的應(yīng)用。在第一版的基礎(chǔ)上,各個(gè)章節(jié)都增加了新的內(nèi)容和國家在煤炭行業(yè)及潔凈煤技術(shù)進(jìn)展方面的一些重要信息:如最近公布的國內(nèi)13個(gè)大型煤炭基地;一些石油替代能源核心技術(shù)和潔凈煤關(guān)鍵技術(shù)的突破情況;最新的國際煤分類標(biāo)準(zhǔn)I S O 1