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2016-01-15  来自: 亚洲城游戏 浏览次数:1179

在当今环境污染严重中,改造煤炭污染尤其重要1 超净煤的分选

    煤炭深度物理加工的目的是脱除煤中微细嵌布的矿物质,从而获得超净煤。这些矿物的嵌布粒度大多在10μm以下。煤炭的内隙微孔发达,用酸碱渗析等化学加工法可以脱除这些矿物,但其经济性不高,要用物理加工法脱除这些矿物而又要经济合理,需要解决一系列难题。

1.1 煤炭超细磨

    要解离煤中微细嵌布的矿物质,需要把原料煤磨到10μm或更细的粒度,面对的问题是能耗和磨机的生产能力。用常规长筒球磨机或振动球磨机,单位能耗很高,而且金属磨耗量大。高速气流对撞磨可以达到要求的细度,但能耗也很高,且单机的生产能力低。国内外现有的各类搅拌球磨机在磨矿细度和单机能力方面都可达到要求,但能耗仍较高,金属磨耗大;这反映了磨矿过程中产生的热量大,整个磨筒需要水套冷却。因此,需要寻找新型的搅拌球磨机,使磨介的撞 击力主要消耗在磨煤上,而不是用于金属的磨剥。

1.2 超细煤泥的分选

    对超细煤泥,只能利用煤粒与矿物颗粒表面性的差异进行分选。对如此超细的煤泥,常规泡沫浮选法的选择性不高,很难选出灰分在1%—1.5%的超净煤。用常规的油团法,可以分出超净煤,但油耗极高,经济上不能接受。需要寻求一种其选择性在技术上、而油耗在经济上都能被接受的分选方法。

    原料煤超细磨后,不但能解离各种非金属矿物,也能解离微细嵌布的黄铁矿,且被解离的黄铁矿表面新鲜,可恢复其固有的亲水性;再加上适当的抑制剂和分散剂,可以实现同时大幅度脱灰和脱无机硫。

1.3 超细产物的脱水

    产物的粒度越细,其脱水难度越大,脱水难度还取决于要求的产物最终水分。这些细产物的最终水分要求达到10%~15%以下,易于装、储、运,因此必须借助热力脱水。如果超细产物都制备成浆体燃烧,则产物的水分可以允许在40%~50%,这样就大大减轻了脱水环节的难度,只需在浓缩后进行压滤即可。

1.4原料煤的选择

    煤炭深度物理加工各环节,即使达到低能耗和低药耗,但它毕竟是生产费用较高的工艺。因此在选择原料时要考虑以下几点:

    (1)煤中矿物质的主要嵌布粒度在10μm或更粗,如过细,则需要磨得更细才能解离,能耗则增加。

    (2)煤的自然疏水性较强,这有利于低药耗和提高分选过程的选择性。

    (3)煤中含“纯”中煤较少。“纯”中煤其实就是细嵌布矿物密集的煤,即使超细磨也只能解离很少量超净煤,对其深加工,失大于得。深加工“纯”中煤含量少的原料煤,超净煤的产率较高。

    由此可见,选择低灰原煤或常规洗精煤作为超净煤的原料,而且以煤化程度中等偏低的煤为宜。

2精细水煤浆的制备

    替代重油的常规水煤浆的制备已有可借鉴的成熟工艺与经验。精细水煤浆可作柴油的替代燃料,在设计燃油的锅炉或内燃机中燃用,因此对d1 殊要求。

2.1 浆体的特性

    水煤浆的固体重量浓度约50%~55%。如制备水油煤浆,则其间的比例范围很宽。浆体的流型在低剪切率范围应是假塑性;在剪切率为100s—1时,表观粘度在400~500mpa·s以下,以便于低压头自流。在高剪切率范围(>104s-1)应是近牛顿型流体,以便于高压微孔雾化。

2.2 浆体的稳定性

    影响稳定性的因素此消彼长。低浓度和窄级别的单峰级配不利于浆体稳定。固体粒度细的浆有利于稳定。如果在移动装置上应用,应能经受高频振动,也就是要有特定的动稳定性。在磨矿级配、分散剂和稳定剂的选择及浆体的浓度确定上,都应综合考虑,以满足这项要求。 

2.3 浆体制备装置

    制浆的原料是超净煤压滤脱水后的滤饼,其物理性状是板结性和粘附性都很强,不利于仓储,不易于分散浆化。因此滤饼的转载、缓冲、给料等设备的结构都须有特殊的应对考虑。

    常规浮选精煤滤饼作制浆原料是采用双轴搅混机与两段搅拌机的联合装置,这对于超净煤的压滤滤饼不太合适。滤饼的碎化和分散必须是确切、完全的。不允许在浆体成品中有残存团粒,否则,在雾化喷嘴处堵塞微孔。搅拌分散设备的运动部件对泥团的作用必须是强制性的,并具有反复性。要符合这些原则,必须开发微细超净煤制浆设备。 


3 精细水煤浆的燃用


精细水煤浆是固液混合物,柴油是液体,两者的热值和燃烧特性差别很大。对燃柴油装置必须作相应的改造才能形成精细煤浆的代油市场。下面以两种典型的燃油装置为例。

3.1 精细水煤浆在柴油机中的燃用

    雾化柴油在气缸内是高压爆燃,压力达15~20MPa。柴油机燃料系统的关键部件是油泵和油喷嘴,两者都是柱塞型的;柱塞与塞套是精密的耦合件。小型农用柴油机是高速柴油机,运转速度达2000 r/min。柱塞高速往复运动,柴油在偶合件表面形成薄膜,起到润滑作用。 

    燃用浆体燃料,柴油机的改造有两种途径:另设浆泵和雾化喷嘴,取代原来的油泵和油喷嘴;对原有的油泵和油喷嘴加以改造,使其适用于浆体燃料。农用柴油机是低价设备,在我国有上千万台,第二种改造途径如果成功,将具有巨大的现实意义。     要采用高压油封系统润滑藕合件,并阻止浆体渗入藕合件的间隙。

3.2 精细水煤浆在小型燃油供暖锅炉上的燃用

    居室供暖燃油锅炉的体积很小,设备紧凑,自动化程度高。用精细水煤浆作替代燃料,需要解决三个问题。

    (1)提高浆体燃料的燃烧强度。采用常规的 雾化悬浮燃烧方式,煤浆的容积热负荷仅为柴油的1/4~1/5,因此,需要的燃烧室体积为柴油的4~5倍。为保持居室设备的小型化,必须寻求浆体燃料高强度燃烧的技术。

    (2)简化浆体燃料的雾化方式。一般是用压缩空气雾化水煤浆,这就需要浆泵和空压机;这对居室设备


显然太复杂。必须寻找简单的浆体燃料雾化方法,以取代浆泵和空压机。

    (3)适应燃浆的温控系统。小型燃油供暖锅炉的运转是靠点火、熄火的方式维持热载体水的温度,达到温控目的。柴油点火是靠电火花,熄火则靠停供燃料。浆体燃料频繁点火、熄火是难以实现的,宜采用调节供浆量的控制策略,达到控温目的。 

4 柴油替代燃料——精细水煤浆的全方位评价

    精细水煤浆技术正处于开发阶段,还未形成产业,它是否值得继续向前推进,要从多方面进行评价。

4.1 经济效益

    直接的经济效益是:产浆企业创造的利税额,用浆企业燃料费用的节约额,此外还有替代出的柴油以不同方式创造的效益,例如,作为其它工业原料创造的价值,或减少燃料进口而节约国家外汇支出。以浆代油的总效益在产浆与用浆企业间的分配不宜过偏,否则不利于该产业的健康发展。

4.2 环境效益

    应从更广泛的角度去考虑,也就是精细水煤浆的生命周期环境评价;从原料煤起,经过深加工得到各种产物,到各产物的处置和利用,全过程物质和能量的投入,向环境的各种排放;投入的物质和能量也包括着环境排放。

    有害排放主要包括:深加工过程中产生的粉尘和废水,副产品利用环节(例如燃烧)的烟气和灰渣,精细水煤浆在分配、储存和分配过程对环境的污染,精细水煤浆燃用环节的烟气和飞灰。

    评价应指出需在那些环节采取措施,例如,节约物质和能量投入,工业用水的闭路复用,烟气的净化处理,固体废物的资源化。

    柴油作为被替代的燃料也有其生命同期的环境价格。从原油炼制成油品的污染排放分配到柴油份额,柴油在储运分配过程的污染排放,柴油燃烧环节的排放。

    对两种燃料全过程的排放加以对比,分析其得失,应在保护环境这个方面加以定位。

4.3能源安全

    我国富煤贫油,年时口油量已达7000万t,尤其柴油是短线油品。随着国民经济的发展,油进口量日益增加。从国家资源状况和地缘政治考虑,能源安全是重大战略问题。储油、节油、代油是主要措施。精细煤浆 的产业化将对此作出一定贡献。

5研究开发近况

5.1精细水煤浆价格

    以低耗、高效、简单为引导原则开发的超净煤选取和制浆工艺已基本定形;关键的应用设备正从小型机进行放大;从各种连续性小试中已得到各种技术和经济指标。2002年10月1日报载,0号柴油调价到2.94元/L。根据已掌握的数据,估计等热值精细水煤浆的价格为柴油的50%。

5.2农用柴油机的改造与燃用精细煤浆

    8.8kW单缸高速农用柴油机经过局部改造,可以燃用浆体燃料。带负荷运转时测得的数据如表达1:


输出功率kW   转速/ r.min-1   燃料   NOx/ppm   SO2/ppm    热效率/% 

   5.24            1800        柴油     328         0       28.9

   5.24            1800          浆     63         27       23.5

   5.24            2000        柴油     345         0       28.5

   5.24            2000          浆     58         16       20.9


   燃用煤浆时,NOx的排放量比柴油显著降低,但热效率也相应降低,s02的排放量在标准以下。

5.3 小型燃油供暖锅炉燃用煤浆

    0.058 kW供暖锅炉,供暖面积可达500m2。煤浆采用机械雾化,燃烧器的烧浆强度达4 180MJ/m3·h,接近燃油强度。


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