尚軍飛，王海社，李健

（1.華電榆林凱越煤化有限公司，陜西榆林 719000）

（2.榆林學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院，陜西榆林 719000）

（3.陜西省低變質(zhì)煤潔凈利用重點實驗室，陜西榆林 719000）

氣化用水煤漿成漿影響因素分析

尚軍飛1，王海社1，李健2，3

（1.華電榆林凱越煤化有限公司，陜西榆林 719000）

（2.榆林學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院，陜西榆林 719000）

（3.陜西省低變質(zhì)煤潔凈利用重點實驗室，陜西榆林 719000）

水煤漿技術(shù)是濕法煤氣化工藝發(fā)展和推廣的“源動力”，對煤炭的潔凈利用、能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整及生產(chǎn)工藝的優(yōu)化具有重要意義。本文介紹了水煤漿的質(zhì)量特征與制備技術(shù)，對氣化用水煤漿成漿影響因素進行了分析。

水煤漿；濕法制漿；煤氣化；生產(chǎn)工藝

水煤漿是一種煤基流體燃料，由約65%煤、34%水和1%添加劑通經(jīng)過物理加工過程制成的具有一定粒度分布、濃度且能流動的漿體。在煤氣化技術(shù)中采用濕法煤氣化（水煤漿氣化）工藝已經(jīng)成為生產(chǎn)企業(yè)首選，該法由于煤種適應(yīng)范圍寬、氣化操作溫度和壓力高、易于操作及安全性高，已成為煤氣化技術(shù)發(fā)展及研究的重要內(nèi)容［1］。隨著我國對煤炭潔凈利用的重視和新型煤氣化技術(shù)研發(fā)的支持，化工和電力行業(yè)對水煤漿的需求逐年增加，加速了水煤漿行業(yè)的高速發(fā)展［2］。

1 水煤漿的質(zhì)量特征與制備技術(shù)

影響水煤漿質(zhì)量的三大要素是煤質(zhì)特征、粒度分布以及添加劑。

在煤漿制備過程中，煤質(zhì)特征及煤粉粒度分布相對固定，加入漿總量約1%的水煤漿添加劑方能制得合格的水煤漿，添加劑選擇、配比是制備高濃度水煤漿的關(guān)鍵技術(shù)之一，它直接影響著水煤漿的各項性能。煤漿成漿性、煤漿濃度、煤漿粘度、煤漿粒度、水煤漿的穩(wěn)定性是評價水煤漿質(zhì)量的重要指標(biāo)，也是水煤漿氣化工藝過程的重要影響因素之一［3-4］。

1.1 水煤漿的成漿性

煤的成漿性是指將煤制備成水煤漿的難易程度。成漿性與煤炭本身的理化性質(zhì)有密切關(guān)系，最顯著的煤質(zhì)因素是煤炭分析基水分Mad、哈氏可磨性指數(shù)HGI和氧（O）。除此之外，水煤漿的粒度分布（級配）、添加劑、助熔劑、水質(zhì)、制備條件、溫度等對成漿性都有影響。

1.2 水煤漿的濃度

水煤漿的濃度是指漿中所含固體煤炭的重量百分?jǐn)?shù)。濃度直接影響水煤漿的熱值，濃度越大，水煤漿的發(fā)熱量越大，但在高濃度范圍內(nèi)，水煤漿的粘度將隨濃度增大而顯著增高，粘度過大，對運輸不利［5］。在水煤漿氣化生產(chǎn)中，一般水煤漿濃度在59%-65%（wt）之間。相關(guān)研究表明，如果能提高煤漿濃度維持在64%左右，即能夠滿足氣化過程用水和煤漿輸送系統(tǒng)運行需要，還能使得同類型裝置生產(chǎn)能力明顯提高，帶來巨大經(jīng)濟效益［6］。

1.3 水煤漿的黏度

為了便于利用，在不同的剪切速率或溫度下，要求水煤漿能表現(xiàn)出不同的黏度值。當(dāng)其靜止時，要求其表現(xiàn)出高黏度，以利于存放；當(dāng)其受到外力，則能迅速降低黏度，體現(xiàn)出良好的流動性，也就是具有良好的觸變性，或者說是“剪切變稀”的特性。水煤漿還需要類似于油的黏溫特性，升溫后，黏度明顯降低，易于霧化，可以提高燃燒效率。

1.4 水煤漿的粒度

水煤漿的粒度分布，通常又稱為粒度級配的分布，對水煤漿的流變性、穩(wěn)定性以及燃燒特性影響很大合理的粒徑分布還有利于達(dá)到較高的水煤漿濃度。一般情況下，煤炭的最大粒徑不超過300μm，且小于200目（74μm）的顆粒含量不小于75%。煤大顆粒間的空隙由小顆粒充填，小顆粒的空間由更小的顆粒充填，以保證煤粒間應(yīng)能產(chǎn)生較高的堆積效率（一般＞70%），以形成空隙最少的堆積。

1.5 水煤漿的穩(wěn)定性

水煤漿穩(wěn)定性是表示顆?？钩两档哪芰ΑＫ簼{的穩(wěn)定性是表征水煤漿質(zhì)量的一項重要指標(biāo)，它是指煤漿在運輸和貯存過程中，可保持其物性均勻的一種性質(zhì)。水煤漿是固、液兩相液體，且屬粗分散系，因此產(chǎn)生固、液分離，生成沉淀物不可避免。

1.6 水煤漿制備技術(shù)

水煤漿制備有干法和濕法兩種，干法磨制由于能耗較大、可控性差等缺點不如濕法磨制使用采用率高［7］。濕法制水煤漿工藝通常包括選煤、破碎、磨制、攪拌與輸送等環(huán)節(jié)，如圖1所示。

2 氣化用水煤漿成漿影響因素分析

具有濃度高，流動性好，較強穩(wěn)定性，良好的剪切稀化效應(yīng)、沒有硬沉淀的高質(zhì)量的水煤漿是保障氣化系統(tǒng)運行穩(wěn)定的重要條件，水煤漿成漿影響因素分析及采取措施主要包括以下幾方面［8］。

2.1 原料煤的選用

原料煤性質(zhì)是影響水煤漿成漿性的重要因素之一。水煤漿氣化適用煙煤、無煙煤，原料煤的內(nèi)水小于8℅，灰分13℅，灰熔點低于1300℃。在選用煤種前，必須對原料煤性質(zhì)進行系統(tǒng)分析和研究，其中包括工業(yè)分析、元素分析、發(fā)熱量、硫分、灰成分、煤巖組分、可磨性和煤的表面物理化學(xué)性質(zhì)等。通過原料煤性質(zhì)分析，為下一階段研磨特性試驗、添加劑研究和氣化試驗研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)支持具有重要意義。

2.2 級配技術(shù)的使用

水煤漿要求具有良好的粒度分布，使其中不同大小的煤粒能夠相互充填，盡可能減少煤粒間的空隙，達(dá)到較高的“堆積效率”。該項技術(shù)簡稱為“級配”。根據(jù)煤的研磨與煤質(zhì)特性，將選擇性粗磨與超細(xì)磨相結(jié)合，通過分級研磨，優(yōu)化粒度級配，不僅可提高水煤漿的濃度，還可改善水煤漿的流變性，提高后續(xù)氣化系統(tǒng)效率，降低能耗。

2.3 制水煤漿工藝與設(shè)備的選擇

在給定原料煤的粒度特性與可磨性條件下，如何使水煤漿最終產(chǎn)品的粒度分布能達(dá)到較高的“堆積效率”就需要合理選擇磨煤設(shè)備與制漿工藝流程。磨煤是水煤漿制備過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不但要求產(chǎn)品達(dá)到一定的細(xì)度，更重要的是產(chǎn)品應(yīng)有較好的粒度分布，只有這樣才能保證水煤漿的質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到工藝要求。因此，磨煤工藝流程、磨煤設(shè)備、磨機結(jié)構(gòu)及磨機運行工況是完成制漿任務(wù)的重要手段。

2.4 添加劑的選擇

添加劑的作用為提高水煤漿質(zhì)量（高濃度、低粘度，具有良好的流動性與穩(wěn)定性），添加劑的品種很多，在使用時需對原料煤表面物理化學(xué)性質(zhì)仔細(xì)研究，從添加劑分子結(jié)構(gòu)入手，合理選擇合成或復(fù)配專用高效添加劑產(chǎn)品，使添加劑對原料煤有良好的分散和穩(wěn)定性能。

3 結(jié)語

水煤漿作為煤氣化過程的重要原料在化學(xué)工業(yè)中占有重要地位，制漿技術(shù)的不斷優(yōu)化和升級的前提是需要對水煤漿的質(zhì)量特征、影響因素進行仔細(xì)分析，選定合理的依據(jù)和技術(shù)方案，最終實現(xiàn)高濃度煤漿的均勻性、流動性、穩(wěn)定性而達(dá)到生產(chǎn)要求的目的，并創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益。

［1］馬園媛.關(guān)于水煤漿氣化技術(shù)在我國的應(yīng)用發(fā)展［J］.科技與企業(yè)，2014，（6）：264-264.

［2］段清兵.中國水煤漿技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展前景［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2015，43（1）.129-133.

［3］王鵬山，李忠勇.水煤漿的成漿特性研究［J］.化工管理，2014，（15）.102-103.

［4］梁興，段清兵，閆黎黎.褐煤改性與級配成漿特性研究［J］.潔凈煤技術(shù)，2013，19（4）：45-49.

［5］唐鳳金，張宗飛，游偉等.提高水煤漿成漿濃度的幾種方法［J］.化學(xué)工業(yè)，2014，32（6）.27-30.

［6］張博濤，趙強.提高水煤漿濃度的技術(shù)改造［J］.西部煤化工，2014，（1）：19-20.

［7］席志軍，張艷玲.水煤漿制備工藝的技術(shù)研究［J］.企業(yè)導(dǎo)報，2014，（19）.102-103.

［8］張洪偉，謝玉杰，梁彥輝.水煤漿濃度影響因素研究［J］.潔凈煤技術(shù)，2013，19（3）：71-73.

陜西省教育廳研究項目（2013JK0686）榆林市科技局項目（Gy1309）

尚軍飛（1981-），男，陜西榆林人，工程師，碩士，華電榆林凱越煤化有限公司技術(shù)員。從事煤氣化生產(chǎn)管理工作。