低阶煤水煤浆制备技术与工艺研究现状及前景

针对中国储量丰富的低阶煤难以制备高浓度水煤浆的问题,介绍了国内先进的低阶煤制浆技术。制备高品质低阶煤水煤浆,应结合煤质特性,选择适宜的磨矿技术、提质改性工艺、配煤技术或添加剂,制备符合工业化应用的高性能低阶煤水煤浆。同时指出,低阶煤制备水煤浆技术是适合中国国情的洁净煤技术,是目前国内对低阶煤合理利用的一条新途径,低阶煤水煤浆的研究和发展为解决中国环境污染问题和能源合理利用问题提供了广阔的前景。针对目前中国低阶煤水煤浆的发展状况,对中国低阶煤制备水煤浆技术发展前景进行了展望。     

高浓度低阶煤水煤浆添加剂的筛选及应用

为了筛选制备高浓度低阶煤水煤浆适用的添加剂,选取长焰煤、弱黏煤和褐煤为试验原料,将自主研发的以萘磺酸钠甲醛缩合物(NSF)为主要成分的高浓度水煤浆专用添加剂MK-1、以木质素磺酸钠为主要成分的市售添加剂AYK及市售添加剂AZM为筛选对象,进行了实验室干法试验、湿法验证放大试验和工业试用,采用自主开发的三峰分形级配制浆工艺对制得的高浓度水煤浆进行成浆性分析。结果表明,对于变质程度较低的煤种,MK-1添加剂效果优于AYK及AZM,使用MK-1添加剂,使陕西长焰煤(ZM)、河南长焰煤(LX)、新疆褐煤(YL)、新疆弱黏煤(YK)最高成浆浓度分别为66.58%、65.35%、63.35%和54.19%;在满足气化生产条件下,达到相同浓度和黏度时,MK-1添加剂比市售AZM添加剂的使用量少50%,可显著降低经济成本。最终确定MK-1添加剂更适于低阶煤制备高浓度水煤浆。     

低阶煤制备高浓度水煤浆技术现状及发展趋势

为提高低阶煤制备水煤浆浓度,实现低阶煤的高效合理利用,介绍了低阶煤制备高浓度水煤浆技术研究进展,对水煤浆制备工艺从单磨机制备工艺到分级研磨连续级配制浆工艺及间断粒度级配制浆工艺的研发历程、工艺特点、提浓效果、应用现状等进行分析,最后论述了水煤浆制备及应用存在问题及未来发展方向。与常规单磨机制浆工艺相比,分级研磨制浆工艺的水煤浆浓度提高3%左右,而间断级配制浆工艺的水煤浆浓度提高6%～8%,因此,间断级配制浆工艺是低阶煤制备高浓度水煤浆的首选技术。未来水煤浆制备工艺应进一步创新、拓展制浆原料,如低阶煤和低挥发分煤、工业废水、污泥、工业残渣等作为制浆原料;推动水煤浆燃烧应用向工业园区和热电联产方向发展,实现煤炭高效、节能、环保利用。     

水煤浆提浓技术改造项目运行总结

水煤浆气化技术作为适宜于大规模煤化工生产的气流床气化技术的一种,在我国应用较多,但随着国内水煤浆气化用煤逐步向低阶煤过渡,水煤浆气化工艺存在的制浆用煤选择范围窄、工艺缺乏创新及专用设备少等制约其发展的问题愈发显现出来。为此,山西阳煤丰喜泉稷能源有限公司联合中煤科工清洁能源股份有限公司开展了水煤浆提浓技术的研发,并在现有气化装置上实施了水煤浆提浓技术改造。实际应用情况表明,水煤浆提浓改造项目投运后,在投煤量不变的情况下,水煤浆浓度提高约4. 09个百分点,吨氨煤耗降低约0. 05 t,有效气(CO+H2)含量提高约2. 21个百分点,有效气产量增加约2 214 m3/h,年增产合成氨约7 770 t,经济效益非常显著。     

气流床气化低阶煤的脱水提质预处理

褐煤、长焰煤等高含水低阶煤,无法直接用于水煤浆和粉煤气流床气化。概述了目前国内外开发的低阶煤低温蒸发脱水和干燥提质,低阶煤液态脱水提质,转化提质等方法。适用于粉煤气化的预处理关键是脱水;适用于水煤浆气化的预处理关键是提质,以提高煤表面结构的疏水性,降低干燥后煤的水分回吸平衡,制备高浓度煤浆。     

水煤浆提浓改造方案及效果

某300 kt/a合成氨装置气化工段采用水冷壁水煤浆加压气化工艺,实际生产运行中气化装置所用水煤浆浓度偏低,通常维持在59%左右,气化装置比煤耗和比氧耗高,且气化炉烧嘴煤浆通道及喷嘴部分磨损严重,增加停炉检修频率,气化装置运行成本偏高。通过综合分析水煤浆制备过程中原料煤煤质特性、粒度分布、添加剂种类及用量对水煤浆浓度的影响后,决定采用分级研磨后配比的方法提高水煤浆的浓度。详细介绍水煤浆提浓改造方案及改造后气化装置的运行情况。实践表明,水煤浆提浓改造后,入炉煤浆浓度一度达到64%以上,较改造前提高4～5个百分点,气化效率显著提高。同时,针对提浓改造后水煤浆制备系统尚存在的问题提出了相关建议。     

水热提质对低阶煤裂解特性的影响

用水热提质的方法对我国两种典型低阶煤进行脱水提质,提质后低阶煤的水分含量大幅度下降、固定碳含量和热值升高.低阶煤经过提质后裂解特性曲线向高温方向移动,挥发分开始析出温度升高,昭通煤和准东煤的最大失重速率呈现不同的变化趋势,裂解最终失重率随着水热提质温度的升高而降低.通过对脱灰后低阶煤的裂解特性分析,发现脱灰过程可以增大低阶煤的裂解失重速率,而水热提质过程对低阶煤裂解特性的主要影响是减少低阶煤的轻质组分,使低阶煤的失重峰变窄.     

低阶煤在水煤浆领域的研究利用

低阶煤的开发利用是煤化工行业比较棘手的问题,将低阶煤应用于水煤浆领域解决了其资源化利用问题。从原煤改性、配煤、添加剂、制备工艺四个方面简要总结了低阶煤制备较高浓度水煤浆的研究现状,并提出深入技术革新,开拓工业应用是未来发展的重中之重。     

低阶煤气化水煤浆添加剂的评价研究

在低阶煤燃料水煤浆专用添加剂技术的基础上,根据气化用水煤浆的特点与要求,通过调整主体添加剂的分子结构和复配物组分,研制出了性价比高的低阶煤气化用水煤浆专用添加剂,并进行了成浆性试验研究。     

微细干粉级配制取低阶煤和褐煤高浓度水煤浆技术

开发了微细干粉级配制备低阶煤高浓度水煤浆技术,根据原料特点,通过多台粉碎机干法粉碎煤炭,实现粉煤微细化,并按照水煤浆最佳级配要求生产成不同细度和产率的水煤浆干粉。在年产75万吨水煤浆干粉的工业装置上,对难成浆的低阶煤和褐煤,采用该技术可制取水煤浆浓度高于68%(低阶煤)和63%(褐煤)的合格煤浆。与常规湿法制浆工艺相比,干法制备水煤浆工艺能耗降低5千瓦时/吨浆,添加剂用量可减少一半,相关成本下降8元/吨浆左右。具有明显的经济和社会效益,并必将极大程度上推动低阶煤和褐煤的洁净转化和利用。     

煤气化水煤浆提浓工艺的研究

简述了配煤技术、粒度级配技术以及新型添加剂对煤气化水煤浆成浆性能的影响,并分析了水煤浆提浓及对装置运行的影响。以某公司30万t/a煤制甲醇为例,经计算分析,水煤浆浓度每提高1%,可直接带来近千万元的利润,经济效益相当可观。     

水煤浆添加剂价格对气化炉运行经济性的影响

为建立水煤浆添加剂价格对水煤浆气化炉运行经济性影响的科学评估方法,以40万t/a甲醇装置的气化炉生产数据为基础,采用Aspen Plus软件模拟煤气化过程,建立了增加产量和降低消耗两种方案的煤浆提浓模型,通过改变水煤浆浓度及相应工艺参数,得到合成气量及有效气成分,并以甲醇价格作为计算依据,分析了煤浆浓度提升所带来的经济效益,得出水煤浆添加剂价格与增收效益的平衡点。     

水煤浆提浓对气化装置运行经济性影响的分析

鉴于兖州煤业鄂尔多斯能化荣信化工有限公司气化装置实际所用混煤成浆性较差的情况,利用Aspen模拟的方法,在选用特定水煤浆添加剂条件下,进行水煤浆提浓对气化装置运行经济性影响的分析。结果表明:水煤浆浓度的提升可以使气化装置在不同的运行方式下获得不错的经济效益;添加剂成本对气化装置运行经济性的影响较大,伴随着水煤浆浓度的提升,添加剂成本在增效额中占比逐渐增大;水煤浆浓度提升的2种方案中,增产方案(提高干基投煤量)所带来的经济效益远高于降耗方案(维持干基投煤量,仅降低水量)产生的经济效益。     

神东煤泥浮选精煤提浓制浆分析

针对神东公司煤泥浮选精煤粒度细、含水率高、灰分低等特点,利用其制备细粉,并与神华煤结合进行水煤浆提浓,在水煤浆中添加木质素改性系、萘系复配和氨基磺酸系添加剂,分析了添加剂种类及用量与浆体表观黏度的关系,确定了与神华煤匹配的添加剂,探讨了最佳匹配药剂对不同浓度浆体的影响。结果表明,神华煤与浮选精煤制浆的最佳级配质量比为85∶15,木质素改性系为最佳匹配药剂;在木质素改性剂质量分数1.0%、浆体表观黏度≤1 300 mPa·s的条件下,制得的煤浆的最高质量分数为65%,浆体的流动性及稳定性均较好。     

水煤浆技术的应用与发展趋势

从制浆工艺和水煤浆品种、水煤浆添加剂的研发、水煤浆生产智能化等方面介绍了我国水煤浆技术的发展情况;水煤浆制备技术的发展促使水煤浆燃烧应用技术多样化、锅炉装备水平不断提高;水煤浆生产向大型化、洁净化和采用低阶煤、配煤等方向发展;水煤浆的应用将向燃油炉、中小型工业炉和气化工业方向发展。     

水煤浆制备工艺现状及发展趋势

制备工艺是决定水煤浆浆体性能的重要因素，影响其储运和使用。综述了近年来水煤浆制备工艺的最新研究进展，包括不同种类水煤浆的制备工艺及制备环节中药剂制度、粒度级配方式的使用，按制浆原料的不同将水煤浆分为传统水煤浆和环保水煤浆，其中传统水煤浆是指制浆原料以煤基成分为主，如精煤水煤浆、低阶煤水煤浆和煤泥水煤浆，环保水煤浆则是在制浆原料上掺配了如生物质、工业废液和固体废弃物等，既可充分利用废弃物热值，又能降低处置成本，是资源化综合利用废弃物的新途径。分析对比了常规锅炉、循环流化床锅炉以及气化炉等应用场景对水煤浆的性能要求，其中常规锅炉要求水煤浆的黏度低、粒度细，制备工艺上通常采用单段磨矿工艺，循环流化床锅炉因其独特的悬浮流化燃烧方式，对水煤浆粒度和黏度的要求不高，可通过不排渣的运行方式，减少大密度床料的消耗，提高对制浆原煤的灰分含量以及灰熔融温度的包容性，气化对水煤浆的性能要求比燃烧更高，其中气化炉要求水煤浆的浆体浓度高、反应活性好，且为保证较好的雾化效果，气化水煤浆要求水煤浆颗粒的细粒度、低浆体黏度；对水煤浆制备技术的发展趋势进行了展望，提出探索低阶煤改性提质方法、超细颗粒对浆体特性的影响、拓...     

利用反渗透浓水制备水煤浆的实验研究

以四海煤样为研究对象,利用反渗透浓水和自来水分别制备水煤浆。实验结果表明,在水煤浆添加剂作用下,使用浓水和自来水均可制得质量分数≥58%、黏度≤1 200 m Pa·s的水煤浆,水煤浆稳定性较好,72 h析水率≤7%且没有硬沉淀产生,水煤浆p H和粒度分布均达到技术指标要求。     

低阶煤提质技术现状及发展建议

为实现低阶煤的高效利用,分析了我国低阶煤的煤质特征,阐述了国内外低阶煤压缩成型、干燥脱水和低温热解3类提质加工技术的主要特点,综述了国内外具有代表性的低阶煤提质技术的发展现状,重点介绍了国内低阶煤干燥脱水和热解提质的主要示范项目,并对我国低阶煤的利用提出建议。低阶煤热解提质后产物具有水分低,发热量高,不易自燃,便于运输和储存等特点,提高了可靠性和利用率,是未来低阶煤提质利用的重要方向。低阶煤的提质加工应充分考察我国不同地区低阶煤的煤质特征,逐步发展工艺条件温和,过程简单,适合我国低阶煤不同组成及结构特点的机械热压脱水工艺,适合与电厂集成的褐煤固体热载体法干馏技术等,同时开发多联产技术。     

焦化废水中氨氮对水煤浆流变性影响的研究

采用2种低阶煤——新疆1号,2号不粘煤对含氨氮的焦化废水进行了成浆性试验研究。结果发现,它们的成浆性较差,属难制浆煤种。全面分析了制浆的影响因素,对低阶煤而言,成浆性差是由于煤中富含含氧官能团、较高的内在水分和较差的可磨性。为了进一步了解焦化废水中氨氮对水煤浆流变性的影响,采用不同浓度的含氨氮废水进行了成浆性试验。结果表明,焦化废水中的氨氮对水煤浆的流变性有不利的影响,随着氨氮浓度的升高,水煤浆的表观粘度有升高的趋势,流动性逐渐变差,而稳定性越来越好。     

水煤浆提浓技术在新能能源有限公司的应用

为提高气化水煤浆浓度,降低生产成本,新能能源有限公司于2012年引进低阶煤制备高浓度水煤浆工艺及设备对现有水煤浆制备系统进行改造,通过对比分析改造前后的气化水煤浆质量和气化各项性能指标,阐述了水煤浆浓度对比煤耗、比氧耗、有效合成气体积分数及甲醇产量的影响。结果表明,水煤浆制备系统进行提浓改造后,水煤浆质量与气化效果显著改善。水煤浆浓度由改造前的59.11%提高至61.36%,提高了2.25%,单台棒磨机原煤处理量由65 t/h提高至78 t/h,比煤耗由602.5 g/m3降至595.2 g/m3,比氧耗从392.0 dm3/m3降至384.0 dm3/m3,气化有效合成气体积分数也由81.78%提高至82.86%,最终每天增产粗甲醇47.3 m3。