摻加細(xì)煤粉提高氣化煤漿濃度研究

潘俊

上海華誼能源化工有限公司（上海 200241）

工作研究

摻加細(xì)煤粉提高氣化煤漿濃度研究

潘俊

上海華誼能源化工有限公司（上海 200241）

通過(guò)調(diào)整200目（75 μm）以下細(xì)煤粉的比例研究煤漿成漿特性，發(fā)現(xiàn)采用合理的粒度級(jí)配不但可使煤漿顆粒達(dá)到較高堆積密度（即提高煤漿濃度），同時(shí)也可保證漿體具有良好的流動(dòng)性。隨著摻加細(xì)粉比例的提高，表觀黏度呈現(xiàn)一定規(guī)律性的變化，摻加細(xì)粉量占總量的20%時(shí)，在確保煤漿濃度高的同時(shí)水煤漿表觀黏度最低，說(shuō)明此時(shí)粒度分布相對(duì)合理；繼續(xù)增加細(xì)粉比例，表觀黏度反而增大。

煤漿濃度 煤粉 粒度

中國(guó)分類號(hào) TQ546.8

在水煤漿氣化工藝中，水煤漿濃度（一定量的水煤漿試樣去除全水分后的質(zhì)量占試樣原有質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)）是一個(gè)非常重要的指標(biāo)。如何提高該指標(biāo)是水煤漿制備中需要考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。研究表明，采用合理的粒度級(jí)配不但可使煤漿顆粒達(dá)到較高的堆積密度（高濃度），同時(shí)也可保證漿體具有良好的流動(dòng)性。

通過(guò)分析生產(chǎn)車間水煤漿，發(fā)現(xiàn)其粒度分布具有改善的空間（即水煤漿濃度有提高的可能性）。通過(guò)馬爾文公司MasterSize 2000激光粒度儀，發(fā)現(xiàn)水煤漿顆粒粒度分布在10 μm以下的含量較少，影響了其堆積效率（即水煤漿成漿濃度）。實(shí)驗(yàn)在原煤粉中添加不同比例的10 μm以下超細(xì)粉，改善煤粉的粒度分布，提高成漿濃度。

1 實(shí)驗(yàn)方法

以標(biāo)準(zhǔn)篩200目（75 μm）為基準(zhǔn)，200目上為粗顆粒，200目下為細(xì)顆粒。生產(chǎn)車間水煤漿200目上煤粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55%左右，200目下為45%左右。添加超細(xì)粉（10 μm左右）取代部分粒度在200目以下的煤粉，使煤粉粒度分布更加合理，從而提高成漿濃度，改善煤漿性能。實(shí)驗(yàn)采用車間神府煤，表1（a）數(shù)據(jù)為煤種的工業(yè)分析及元素分析結(jié)果。

細(xì)粉由氣流粉碎機(jī)粉碎（工作壓力為0.8 MPa）所得。表1（b）為不同氣流粉碎空間下所得細(xì)粉的粒度分布，可知，細(xì)粉粒徑大小順序依次為（d）＜（c）＜（b）＜（a）。

表1 （a）煤種的工業(yè)分析和元素分析結(jié)果%

表1 （b）不同氣流粉碎空間破碎的細(xì)粉的粒度分布%

2 摻加細(xì)粉的成漿性實(shí)驗(yàn)

2.1 摻加不同氣流空間粉碎細(xì)粉的煤粉成漿性能

取相同的總煤量、加水量、添加劑及其添加量、不同氣流空間所得的超細(xì)粉量制成煤漿。由表2（a）可得，摻加量一定時(shí)，破碎次數(shù)越多煤粉越細(xì)，煤漿表觀黏度越低、流動(dòng)性越好。從表2（b）可見(jiàn)，200目以下煤粉質(zhì)量的22%被取代（45 g中取代10 g）時(shí)，煤粉粒度越小，越有利于提高成漿濃度，改善流動(dòng)性。

2.2 摻加不同比例超細(xì)粉（氣流空間2圈1次）的煤粉成漿性能

摻加不同比例超細(xì)粉的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3（a）所示。隨著摻加細(xì)粉比例的提高，成漿濃度變化不大，但比原煤粉增加了約0.6%；而從表觀黏度看，隨著摻加比例的提高，存在一個(gè)最佳值，比例低時(shí)作用不大，比例過(guò)高時(shí)，黏度反而升高。在摻加比例為煤粉總量的20%時(shí)，表觀黏度最低，性能相對(duì)最好。從表3（b）看，隨著摻加比例的提高，粒度小于15 μm的煤粉占比增加。

表2 （a）摻加不同氣流空間粉碎的細(xì)粉的煤粉成漿性能

表2 （b）摻加10%各種細(xì)粉的煤漿粒度分布%

2.3 摻加不同比例細(xì)粉（氣流空間2圈2次）的煤粉成漿性能

在相同的煤量、加水量、添加劑量前提下，隨著摻加細(xì)粉比例的提高，成漿濃度上升趨勢(shì)較為明顯，如表4（a）所示，原圖是粉碎后煤粉水分流失。結(jié)合表4（b），在摻加比例為20%時(shí)，表觀黏度降到了866 Pa·s，不但低于原煤粉的表觀黏度，還比2圈1次粉碎的細(xì)粉小，說(shuō)明煤粉越細(xì)效果越好。但添加量同樣是20%時(shí)效果最好，說(shuō)明煤漿粒度分布存在一定的合理區(qū)間。

表3 （a）摻加不同比例細(xì)粉（氣流空間2圈1次）的煤粉成漿性能

表3 （b）摻加不同比例細(xì)粉（氣流空間2圈1次）的煤漿粒度分布%

表4 （a）摻加不同比例細(xì)粉（氣流空間2圈2次）的煤粉成漿性能

2.4 摻加不同比例氣流空間（2圈3次）粉碎的細(xì)粉的煤粉成漿性能

在以上實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，繼續(xù)減小細(xì)粉的粒度，摻加不同比例氣流空間2圈3次粉碎的細(xì)粉，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5（a）所示。摻加相同比例超細(xì)粉的前提下，與經(jīng)過(guò)2次粉碎的煤粉相比，在黏度接近的情況下部分煤漿濃度反而變低。

表4 （b）摻加不同比例細(xì)粉（氣流空間2圈2次）的煤漿粒度分布%

表5 （a）摻加氣流空間（2圈3次）粉碎的細(xì)粉的煤粉成漿性能

表5 （b）摻加不同比例細(xì)粉（氣流空間2圈3次）的煤漿粒度分布%

2.5 不同200目上下煤粉比例，再摻加細(xì)粉的煤粉成漿性能

增加200目下煤粉比例，有利于煤粉平均粒徑的減小和氣化效率的提高；同時(shí)用細(xì)粉替代200目以下的煤粉，能使之達(dá)到合理的粒度分布。從表6（a）實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，效果并不好，200目下煤粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%和55%時(shí)，添加的超細(xì)粉（氣流空間2圈2次）為總量的20%，煤漿的表觀黏度變得很高，表6（b）表明，粒度分布不規(guī)律，影響顆粒間堆積效率的提高。

表6 （a）調(diào)節(jié)200目上下煤粉比例并摻加氣流空間（2圈2次）粉碎的細(xì)粉的成漿性能

表6 （b）調(diào)節(jié)200目上下比例后再加細(xì)粉的煤漿粒度分布%

2.6 重復(fù)性實(shí)驗(yàn)（氣流空間2圈2次）

從重復(fù)性實(shí)驗(yàn)看，成漿濃度和表觀黏度的變化趨勢(shì)與2.3的實(shí)驗(yàn)基本相同，表觀黏度在細(xì)粉摻加量為20%時(shí)達(dá)到最低，數(shù)值也較為接近（見(jiàn)表7）。

表7 摻加不同比例細(xì)粉（氣流空間2圈2次）的成漿性能

2.7 在20 %超細(xì)粉的添加量下，表觀黏度與煤漿濃度的關(guān)系

根據(jù)以上摻加細(xì)粉（氣流空間2圈2次）的兩組實(shí)驗(yàn)可以看出，在相同加煤量、加水量和添加劑條件下，在細(xì)粉摻加量為20%時(shí)，水煤漿的表觀黏度最低，說(shuō)明此時(shí)煤漿的性能最好，達(dá)到了相對(duì)較為合理的粒度分布，提高了成漿濃度。因而在此基礎(chǔ)上，考察了表觀黏度與成漿濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，隨著表觀黏度的增加，成漿濃度緩慢上升，如圖1所示。

圖1 煤漿表觀黏度與成漿濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系

從表8可以看出，當(dāng)成漿濃度為61.70%時(shí)，表觀黏度約為1170 Pa·s。為了再次證明濃度與表觀黏度的關(guān)系，在同樣條件下進(jìn)行了重復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果是成漿濃度為61.69%，表觀黏度為1078 Pa·s，24 h析水率為0.77%。這主要有兩方面的原因，一是所加細(xì)粉粉碎時(shí)失去水分，二是煤漿粒度分布得到改善。

3 結(jié)論

（1）氣流粉碎機(jī)壓力為0.8 MPa時(shí)，所得細(xì)粉的粒度基本上小于10 μm，且煤粉的水分會(huì)隨著氣流空間的變大、粉碎次數(shù)的增加而減少，有利于水煤漿濃度的提高；在一定的摻加比例下（保持其他條件不變），所摻加細(xì)粉粒度越小，越有利于降低水煤漿的表觀黏度。

表8 摻加20%細(xì)粉（氣流空間2圈2次）的成漿性能

（2）多次實(shí)驗(yàn)表明，在同一細(xì)粉粒度下，200目下細(xì)粉被取代的量越多（即摻加細(xì)粉比例越高），表觀黏度呈現(xiàn)一定規(guī)律性的變化。當(dāng)摻加細(xì)粉量占總量的20%時(shí)，水煤漿表觀黏度最低，說(shuō)明此時(shí)粒度分布相對(duì)合理；細(xì)粉過(guò)量，反而會(huì)使表觀黏度增加。

（3）一定氣流空間（2圈2次）粉碎得到的細(xì)粉摻量占總量的20%時(shí)，粒度分布得到改善，成漿濃度隨表觀黏度的增加緩慢升高。表觀黏度為1 078 Pa·s時(shí)，成漿濃度為61.69%，比原煤粉的成漿濃度（59.59%）約高2%，漿體的流動(dòng)性也得到改善。

Study on Improving the Concentration of Coal Water Slurry by Adding Fine Pulverized Coal

Pan Jun

The characteristics of coal slurry were studied by adjusting the proportion of fine coal below 200 mesh(75 μm),it was found that the reasonable particle size distribution could not only achieve a higher bulk density to improve the concentration of coal slurry,but also ensure the good fluidity.With the increase of the proportion of fine powder,the apparent viscosity showed a regular change.When the fine powder accounted for 20%of the total amount,the apparent viscosity of coal slurry was the lowest and the concentration was high,indicating that the particle size distribution was relatively reasonable at this point.Thereafter,increasing the proportion of fine coal would lead to an increase in apparent viscosity.

Coal slurry concentration;Pulverized coal;Particle size

2017年4月

潘俊男1977年生工程碩士工程師從事煤化工領(lǐng)域生產(chǎn)運(yùn)行、科研等工作