張永龍

摘 要：討論了廢焦粉與煤炭摻配制取水煤漿過程中，煤質(zhì)、焦粉特性、添加劑對水煤漿成漿性的影響，通過改變焦煤配比，調(diào)整工藝和優(yōu)選添加劑，使工業(yè)用水煤漿的平均濃度由58%提升至60%以上，提高了2%。

關(guān)鍵詞：焦粉；水煤漿；成漿性；粒度分布

新疆地區(qū)煤炭資源豐富，發(fā)展煤化工具有明顯的地緣優(yōu)勢。近年來，隨著煤化工技術(shù)的不斷發(fā)展，具有清潔環(huán)保的水煤漿加壓氣化技術(shù)不斷得到應(yīng)用和推廣，成為煤炭清潔化高效利用的典范，水煤漿是由大約58-62%的煤、41-37%的水和1%的添加劑通過物理加工得到的一種低污染、高效率、可管道輸送的代油煤基流體燃料。它改變了煤的傳統(tǒng)燃燒方式，顯示出了巨大的環(huán)保節(jié)能優(yōu)勢。尤其是近幾年來，采用廢物資源化的技術(shù)路線后，利用煤泥和工業(yè)廢水等研制成功的環(huán)保水煤漿，可以在不增加費用的前提下，大大提高了水煤漿的環(huán)保效益。在我國豐富煤炭資料的保障下，水煤漿也已成為替代油、氣等能源的最基礎(chǔ)、最經(jīng)濟的潔凈能源。新疆地區(qū)煤炭普遍存在內(nèi)水高、煤質(zhì)年輕，在發(fā)展水煤漿氣化技術(shù)過程中造成煤漿的低成漿性，使得氣化生產(chǎn)好氧量增加，成本升高，發(fā)展受到限制，多數(shù)企業(yè)采用固定床等氣化工藝，造成環(huán)保的污染、清潔生產(chǎn)得不到保障。為解決該問題，公司利用在電石生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量廢焦末，與原料煤進(jìn)行摻配，制取高濃度的水煤漿工藝技術(shù)，通過對摻配工藝的優(yōu)化、添加劑的優(yōu)選

1 焦煤混配工藝流程簡述

利用廢焦粉與原料煤配制水煤漿的工藝流程，如圖1。首先原料煤通過皮帶輸送機由煤場輸送至氣化工段煤倉中；電石廠的廢焦粉由于粒度小，揚塵大，通過封閉罐車灌裝后，通過氣力輸送至焦倉中。其次，原料煤與焦粉按照7：3的比例通過各自的稱重機向磨機中投原料，同時連續(xù)添加水和比例的添加劑，最終分別得到煤漿和焦?jié){；第三通過煤漿泵和焦?jié){泵提升至焦煤混合器中進(jìn)行充分混合，并加入比例助劑，以達(dá)到較好的成漿性，最終得到>60%的氣化用水煤漿，合格的水煤漿進(jìn)入大煤漿槽中儲存，再通過高壓煤漿泵送至氣化爐工藝燒嘴與氧氣進(jìn)入氣化爐中反應(yīng)，最終得到合成氣。

2 煤質(zhì)與焦粉性質(zhì)分析

如下表，為煤炭和焦粉數(shù)據(jù)分析，從數(shù)據(jù)中看出，煤炭的內(nèi)水含量較高，該煤種在單獨使用時，最高的煤漿濃度只能達(dá)到54%，粘度1420Cp，在氣化生產(chǎn)過程中造成消耗氧氣的升高；而焦粉的質(zhì)量中水份含量少，固定碳高，極易形成高濃度的水煤漿，然而焦粉屬于煤的干餾產(chǎn)物，硬度高，可磨指數(shù)只有58，是煤炭的一半，屬于極難研磨物質(zhì)，因此在利用中受到極大的限制，摻混比例低，利用量少等缺點。

由于焦粉的低可磨指數(shù)，在工藝選擇上更傾向于分開研磨，混合制漿的工藝，經(jīng)過工業(yè)化驗證，在同一個磨機中混磨煤焦，煤焦比例最高只能達(dá)到9：1，焦粉的利用率顯著下降，而采用分開研磨混合制漿工藝后，煤焦比例提升至7：3，利用率顯著提升。

3 工藝控制指標(biāo)影響因素

水煤漿的濃度、粘度和粒度分布是判定質(zhì)量的重要指標(biāo)，水煤漿濃度直接影響了氣化效率和氧氣消耗量，低濃度的水煤漿燃燒低，耗氧高，裝置運行經(jīng)濟性差；高粘度的煤漿輸送壓力高，管道阻力增大，給氣化運行安全帶來威脅；煤漿粒度分布是決定水煤漿濃度和流動性的重要因素[1]，粒度分布大，燃燒徹底，低渣含碳量低，粒度分布要求75μm內(nèi)的顆粒大于60%以上。

3.1 煤漿濃度的控制

最終的煤漿濃度取決于煤漿與焦?jié){的比例控制，焦粉固定碳含量高，制得的焦?jié){濃度最高達(dá)到67%，而新疆煤炭只能達(dá)到54%，在配制時嚴(yán)格按照重量比進(jìn)行稱重計量，同時保證加入的水及添加劑的比例穩(wěn)定，只有焦?jié){和煤漿濃度穩(wěn)定，才能得到最終煤漿濃度的穩(wěn)定，另外由于煤與焦是分開研磨，混合器和助劑的加入較為關(guān)鍵，必須降低混合液的親水基團，才能得到焦煤結(jié)合較好的水煤漿。

3.2 粒度分布的控制

該工藝中的水煤漿粒度分布制備主要取決于焦?jié){的粒度分布，焦粉屬于難磨物質(zhì)，因此粒度分布較差，為了將焦粉的影響降低到最小，除了利用大磨機，增加研磨的停留時間外，還需對磨機中的鋼棒的種類進(jìn)行改換，適當(dāng)減少大的鋼棒，利用小鋼棒進(jìn)行細(xì)致研磨。原料廢焦粉粒度發(fā)生變化時，盡量囤積焦沫，粒度變大后及時補加焦沫，該焦沫平常來自電石除塵系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中起到調(diào)節(jié)廢焦粉粒度變化的作用。

3.3 粘度的控制

水煤漿的粘度不僅與添加的添加劑有關(guān)，還與添加的助劑有關(guān)系，當(dāng)粘度增加時，適當(dāng)降低助劑的量，該工藝中磨機中的添加劑是不要求去變換，粘度的變化主要是對助劑進(jìn)行調(diào)整。另外粒度分布也決定了粘度的變換，因此，當(dāng)檢測粒度分布發(fā)生變化時，適當(dāng)調(diào)整煤漿的粒度分布，盡量不要動焦?jié){的粒度分布，焦粉屬于難磨物質(zhì)，調(diào)整會造成整個系統(tǒng)的指標(biāo)變化。

4 結(jié)語

通過對焦粉和原料煤制漿過程中的工藝控制指標(biāo)分析，找出了合理的工藝配置方案，并在關(guān)鍵設(shè)備和添加劑的用量方面進(jìn)行了優(yōu)化和合理投加，最終保證了水煤漿的控制指標(biāo)，同時給氣化爐的安全、高效穩(wěn)定運行奠定了基礎(chǔ)。