水煤浆化工行业

水煤浆化工行业（精选9篇）

水煤浆化工行业 篇1

目前全球总能耗的74%来自化石能源, 导致了世界各地严重的环境污染和气候恶化。20世纪70年代在石油危机中发展起来的水煤浆目前在全球很多地区已经得到了大量推广应用。在中国, 经过几个五年计划的发展, 已经进入了工业化阶段。水煤浆在工业窑炉、电站锅炉、工业锅炉上的应用都有很成功的实例, 另外将其作为气化原料的化工生产企业也都获得了很大的经济利益。可以说, 经过20多年的发展, 中国的水煤浆技术已经进入工业示范推广应用阶段。然而, 在其成为绿色能源的道路上, 仍有很长的一段路要走。水煤浆技术是一个涉及多学科的技术体系, 本文仅从水煤浆的制备、储运和燃烧三个方面来阐述, 在现有基础上如何进一步提高水煤浆生产和利用的“绿色指数” (中国能源企业绿色评价体系) 。

1 水煤浆的制备技术

1.1 制备水煤浆的原料

水煤浆是由65%~70%的煤、29%~34%的水和小于1%的化学添加剂, 经过一定加工工艺制成的。因此, 从原料上进一步提高其洁净利用是非常重要的[1]。

1) 原料煤来源。

从煤的成浆性考虑, 制备水煤浆的最佳原料是炼焦用煤。但是从我国的煤炭资源实际情况来看, 低阶动力煤的储量、价格和煤质特性更适合我国的水煤浆工业, 但该原料的进一步洁净加工需要靠工艺来实现。

另外, 出于环保和价格等多方面的考虑, 利用选煤厂的煤泥制成煤泥浆, 已经得到广泛应用, 成为近几年水煤浆行业绿色利用的先锋。该项技术依靠的是高浓度水煤浆技术的长足发展, 具备的特点是:①相对于高浓度水煤浆来说, 其制备工艺简单;②提高了煤炭综合利用效率;③减少选煤厂煤泥治理的压力;④集中处理有利于进一步的加工利用, 以达到再次低污染利用的目的。显然, 这是一种高效率、低污染的煤炭综合利用途径。但是, 目前煤泥浆的利用仍存在一些问题, 例如:由于选煤工艺和煤质不同, 洗选后的煤泥存在粒度和灰分上的差异, 如将煤泥全部制浆后用于燃烧也会造成能源浪费。文献[2]指出, 将兖矿国宏化工公司50万t甲醇厂配套的选煤厂 (120万t/a) 所产生的煤泥, 分成高灰煤泥和低灰煤泥后分别利用, 比原有设计的煤泥全部进入热电站, 可获得更大的经济效益;另外, 由于煤泥浆一般是就近利用, 因此, 其锅炉的改造与选煤厂工艺及原煤性质密切相关, 要求对旧锅炉改造有一定的设计余量。

由此看来, 虽然煤泥浆制备和应用的本身就具有绿色能源利用的价值, 但是如果能够将其作为选煤厂的一部分参与工艺流程设计, 实现直接成浆, 则能够在总能量的利用效率上更进一步。

2) 添加剂。

水煤浆添加剂, 按功能分主要有分散剂和稳定剂, 另外也有一些辅助的药剂, 如消泡剂、表面改性剂等。这里就添加剂的来源阐述其在绿色能源利用上的价值。

分散剂是一种表面活性剂, 它可以改变煤粒的表面性质, 使其表面紧紧地被添加剂分子和水化膜包围, 从而均匀地分散在水中, 以提高水煤浆的流动性。分散剂可分为离子型与非离子型两大类。目前, 我国常用的分散剂为阴离子型分散剂, 如萘磺酸盐、木质素磺酸盐和磺化腐植酸盐等。其中, 萘磺酸盐的原料是萘, 可从煤焦化厂的脱萘环节中获得;木质素磺酸盐主要来源于造纸废液;另外还有磺化腐殖酸盐等。

文献[3]利用焦油馏分中的有效成分合成出水煤浆萘油添加剂与蒽油添加剂, 并通过庞庄煤的制浆实验, 证明应用这两种添加剂的混合物, 与纯萘磺酸缩甲醛制浆相比, 具有更好的成浆性。这种来源于焦油馏分的添加剂制备, 在一定程度上为焦油馏分的工业应用提供了一个新的途径。

相对其他分散剂来说, 人们对来自造纸废液的木质素磺酸盐给予了更多关注, 这主要是由于碱法造纸废液的pH值高, 对农田会造成不可挽回的严重污染。另外通过对碱法造纸废液 (黑液) 的分析, 发现其中的有机和无机固体悬浮物分别占约30%和70%, 而其中由植物纤维原料溶解出的碱木质素和皂化物本身就具有较高的表面活性。但是作为一种工业废液的再加工利用, 由于其生产工艺和原料不同, 一般都要经过进一步的纯化和改性。而文献[4]对造纸废液和腐殖酸按一定比例复合后制浆的实验得出, 其定粘浓度要比单独使用两种添加剂效果好。

根据物质守恒, 对于各种磺酸盐分散剂, 我们很容易联想到选煤过程中的脱硫, 也许在将来的某一天, 我们或许可以将硫元素按其需要量单独置换在选煤产品中, 创造不同的化学环境, 直接进行分散剂的合成, 以减少脱硫和加入磺酸盐的能源及资源的浪费。

稳定剂的作用, 一方面是使水煤浆具有剪切变稀的流变特性, 另一方面是使沉淀物具有松软的结构, 防止产生不可恢复的硬沉淀。常见的有丙烯酰胺絮凝剂、羧甲基纤维素等。但因其用量较少, 因此对其绿色来源的研究也相对较少。

3) 制浆用水。

水煤浆制备用水采用当地非饮用水源是非常方便的途径。无论是干法制浆, 干、湿法联合制浆, 还是高浓度磨矿制浆工艺等, 最终的用水量都很大, 因此探求各种工业废水的制浆非常必要。文献[5]通过实验比较得出, 通过一些调整手段, 应用高矿化度的工业废水制备高浓度水煤浆是可行的, 并可改善浆体质量, 具有比较明显的经济效益。但是, 对于一些独立的规模较小的企业来说, 相对于取之方便的公用水源, 这种需进行后续处理的废水再利用, 是否具有实际的经济价值, 尚需继续探讨。

1.2 制备工艺

目前, 我国大部分企业和世界上的很多大公司如美国的大西洋 (ARC) 公司、KVS公司等均采用高浓度磨矿制浆工艺, 其主要优点是能耗低, 流程简单, 制浆效果好。

除了水煤浆自身的制备工艺外, 结合选煤厂建制浆厂, 是我国的一项宝贵经验, 也是倡导环保、高效的重要绿色工艺。

我国的低阶动力煤具有低灰、低硫、低磷、高挥发分和高发热量的特性, 因而现有的水煤浆制备工艺的绿色进程与选煤技术的发展有着直接关系。

通过当今先进的模块化厂区设计和一体化引进技术及设备的建厂理念, 使得与选煤厂设计相统一的水煤浆厂的建造和运营成为可能, 不仅如此, 包括炼焦厂、水煤浆气化等一系列煤化工相关技术的综合生产流程都可以一并实现。

2 水煤浆的储运技术

水煤浆储运技术的发展, 对于水煤浆的推广利用有着重要意义。因为水煤浆的结构性和流变性对于储运非常重要, 主要是要防止水煤浆的粘度和添加剂的物理化学性质发生变化, 造成软沉淀、表面析水及硬沉淀。

对比公路和铁路的罐车运输, 水路运输有着输送距离远、输送量大的优点。但是相关港口和船舶的装卸设施、防沉淀设备及防冻加温装置都应配套安置, 这必然会提高运输费用。

而管道运输则可减少上述费用, 并因全程封闭无污染, 占地少, 所需劳动力少, 适应地域广和少能耗成为运输水煤浆的最佳绿色手段。然而, 由于管道输送前期工程量大, 投入多, 目前大型水煤浆利用企业, 如广东南海发电一厂、兖矿国宏化工公司等企业都是采用近距离的水煤浆生产。因此, 国内真正意义上的跨越南北的水煤浆远距离管道运输并未实现, 这一方面是由于水煤浆利用量还比较小, 另一方面也是由于长距离运输水煤浆技术并不成熟。文献[6]通过数值模拟技术对水煤浆的管道输运进行研究, 得到较合理模型, 以求对今后的研究提供方向。

3 水煤浆燃烧技术

在浙江大学岑可法院士等人员以及其他科研机构长期努力下, 我国在水煤浆的燃烧方面取得了很大进展, 目前, 正在向着进一步的绿色环保方向努力。

工业实验结果表明, 水煤浆的燃烧效率可以达到99.8%。而水煤浆燃烧技术的发展不仅仅只限于此。对于水煤浆燃烧时的喷嘴和雾化技术、燃烧器改进和老锅炉改造的硬件技术提高, 以及雾化过程中煤、水、蒸汽三者压力控制和热量分布的研究、水分蒸发后煤粒的物理特性和化学反应特性、水煤浆引燃点的研究、产生烟尘的收集、SO2和NOx的控制、结渣等技术的进步, 更是对我国水煤浆的工业应用提供了可靠保证。

尤其是对固硫技术的研究, 对于我国大区域使用水煤浆有着更加深远的影响, 也是我国实现SO2减排的一个重要技术支持。而该技术与选煤技术相结合, 又使得中高硫煤制备脱硫型水煤浆成为可能, 从而进一步扩大了我国制浆用煤的范围, 也为中高硫煤的环保利用提供了出路。

4 水煤浆的其他应用

德士古水煤浆气化工艺在我国的广泛应用和改进, 进一步扩大了水煤浆的需求, 也使得水煤浆从能量供给的角色转变为生产原料。而其环保效果, 不仅和气化设备有关, 也和水煤浆的各项技术指标存在着直接联系。

5 当前进一步提高水煤浆洁净利用存在的问题

从现有水煤浆的利用情况不难发现, 扩大水煤浆的洁净利用还存在一些问题。主要是:

(1) 地区经济发展的差异, 使得对待水煤浆的认识存在很大不同。当前水煤浆利用效率高、发展速度快的地区都是经济发达地区, 这说明这些地区更注重水煤浆在环保方面高于直接用煤的优越性。

(2) 水煤浆应用的整体技术水平与其他国家还有一定差距。以水煤浆在电站锅炉的应用来说, 日本在电站应用水煤浆方面始终处于世界领先水平, 而我国目前燃用水煤浆的电站锅炉只有20台, 绝大部分发电厂仍以块煤为主要原料, 这不但对环境造成了一定污染, 也影响了煤炭的高效洁净利用。

(3) 大范围水煤浆运输短期内难以实现。这一不足, 极大地限制了华南等经济发达地区对水煤浆的应用, 也直接造成了这些地区对其他能源产品的依赖, 主要表现在石油需求量的不断提高, 这在一定程度上增加了我国进口石油的压力。

6 实施绿色水煤浆的意义

作为一种在制备和应用阶段都具有环保效果的绿色能源, 水煤浆以其不可替代的经济和社会效益越来越得到人们的重视。水煤浆的应用对有效减少SO2的排放, 提高煤炭的综合利用效率, 减少其它化工环节的废水废料, 改造老锅炉节省成本等方面都有着非常积极的现实意义。因此大力发展水煤浆行业符合绿色能源的要求, 是一项利国利民的好举措。

参考文献

[1]郝临山, 彭建喜.水煤浆制备与应用技术[M].北京:煤炭工业出版社, 2003.

[2]苏杰, 程显冬.兖矿国宏化工公司煤泥利用的研究[J].煤, 2007, 16 (8) :24-25.

[3]郭照冰, 吴国光, 等.焦油馏分添加剂对庞庄煤成浆性能的影响[J].洁净煤技术, 2006, 12 (3) :54-57.

[4]黄定国, 朱瑞, 等.造纸废液及木质素制水煤浆添加剂的研究[J].煤炭工程, 2007 (6) :83-85.

[5]刘崇江, 曾凡.水质对水煤浆性能的影响与制浆用水的合理选择[J].煤炭加工与综合利用, 2002 (4) :28-30.

[6]赵国华, 段钰锋, 等.水煤浆管道输送数值模拟研究进展[J].南京师范大学学报 (工程技术版) , 2007, 7 (2) :18-23.

水煤浆化工行业 篇2

2.1试样准备

2.1.1水煤浆试样

按MT/T7915对不同种的水煤浆进行采样，静置十分钟后拌匀，分别装在200ml的塑料瓶中。

2.1.2灰分测定

将水煤浆固体样品放在通风良好的马弗炉中或一定重量的水煤浆样品。并且将水温加热，使得样品在这个温度下灰化，最后烧灼到恒重，剩下的残渣数为灰分产率。

2.2挥发组分测定

称取一定量的水煤浆试样，放入带盖的瓷坩埚中，在900e的情况下，隔绝空气加热7分钟，减少的质量占总质量的百分比，并且减小水煤浆的水分含量作为水煤浆的挥发组分。

3试验条件的确定

灰分、水分、挥发组分是操作性较强的规范化试验，测定的结果决定试验所需的条件。水分测定的条件是干燥的温度、灰分的测定试验，干燥的时间，制定灰化的时间和温度，称取样品挥发的状态：加热速度、加热时间、加热温度、称取样品以及保持样品状态。

称取一定量的水煤浆试样，放入带盖的瓷坩埚中，在900e的情况下，隔绝空气加热7分钟，计算出减少的质量占总质量的百分比。并且减小水煤浆的水分含量。

4方法精密度的确定

4.1水分测定重复性(同一实验室允许差)的确定

选择不同的水煤浆，对水分重复测定20次，记录称量的数据，取得6种浆体水分测定的方差：S21=01004538，S22=01004215，S23=0101001，S24=01004088，S25=01003258，S26=01004538，均小于GB212规定的同一化验室灰分重17复测定的方差(Sr=013022=011061，S2r=0101125)。

4.2挥发分测定重复性(同一实验室允许差)的确定

选择不同的水煤浆，对挥发分重复测定12次，所选的4种样品进行12次重复测定的方差：S2A=010095，S2C=010065，S2D= 010025，S2E=010060;均小于GB212。同一化验室规定的挥发方差测定公式是(Sr=013022=01106，S2r=01011)。因此，采用GB212中规定的挥发分同一实验室允许差。

5灰分试验条件的确定

5.1试样量的确定

选择5 种不同品种的水煤浆分别标志为1、2、3、4、5，分别使用不同的试样量，按照规定标准进行慢灰试验，测定灰分。样品状态以及灰化条件是将这五项水煤浆进行验证，分别对水煤浆的固体和式样进行慢灰和快灰测定。

5.2慢灰测定试验方法

称取112～115g水煤浆试样或称取(1～011)g将水煤浆固体试样平铺于灰皿中，温度低于100e的马弗炉中，按照操作步骤缓慢升温到(815～10)e，并进行灰化。

快灰测定试验法：称取(112～115)g水煤浆试样或称取(1～11)g水煤浆固体试样平铺于灰皿中，并且置于预先升温的马弗炉中，以不大于2cm/min的速度推进，然后进行灰化。对5种水煤浆试样进行测定并且快速测定，将固体试样的慢灰测定结果和快灰测定结果进行对比。

5.3对比结果显示

水煤浆试样结果主要是比较快灰和慢灰，水煤浆的试样研究主要是比较水煤浆的结果并且进行显著的比较，差值为95%，置信区间非常小，最大端为12.7%，快灰和水煤浆固体的试样、水煤浆的慢灰和固体试样均有明显的差异，均小于GB212-91规定的不同化验室允许差(13%)，工业上仍然可以接受。

因此测定水煤浆灰分时，水煤浆试样和水煤浆固体试样都需要进行慢灰测定和快灰测定。

参考文献

[1][美]诺曼×奇格.韩昭沧，郭伯伟译.能源、燃烧与环境[M].北京：冶金工业出版社，1991.

[2]吴双应，李友荣，卢啸风，等.再燃技术原理及其影响因素分析[J].冶金能源，，21(2)：24-27.Wu Shuangying， Analysis on theprinciple of reburning technology and its influence factors[J].

[3]沈伯雄，姚强.天然气再燃脱硝的原理和技术[J].热能动力工程，2002.

[4]徐华东，罗永浩，王恩禄，等.再燃烧技术及其在我国的应用前景[J].动力工程，，21(4)：1320-1323.Reburning technologyand its application prospects in China[J].Power Engineering，2001.

[5]ChenWeiyin.Effect of heterogeneneous mechanisms duringreburning of nitrogen oxide[J]..

水煤浆及水煤浆锅炉的研究 篇3

从工业化利用的角度看,我国的能源结构不甚合理,在已探明的储量中,煤炭占92.94%,石油占5.35%,天然气占1.71%,是典型的富煤、贫油、少气的国家。水煤浆作为一种代油燃料便深得国家有关部门的支持并强调:“对水煤浆的重要性,要提高到战略高度来认识”。水煤浆技术开发和产业被明确列入国家重点鼓励发展的技术和产业。因而,水煤浆锅炉应运而生。

二十世纪九十年代我公司开展了水煤浆锅炉的研发工作,由我公司设计制造的北京燕山石化三电站的220t/h高压锅炉,于2000年成功投入运行,该锅炉采用前墙布置旋流式燃烧器燃烧水煤浆,在系统运行、严格的环保要求等方面积累了丰富的设计及制造方面的经验,为之后的产品起到了宝贵的示范作用。

2 水煤浆的特性

标准水煤浆是通过制浆技术,在制浆厂把精洗过的固态煤燃料和一定比例的水(33%～35%),在特制的研磨机中研磨成浆,搅拌均匀后加工成可用泵输送的流态的煤燃料。表1为水煤浆的技术指标及对使用的影响。

3 水煤浆锅炉的燃烧特性

水煤浆锅炉燃烧方式和煤粉锅炉一样,采用空间燃烧或室式燃烧。空间燃烧中按锅炉容量的大小不同采用的燃烧器型式也不一样。炉膛内有四角切向布置直流式燃烧器和单面炉墙布置或双面炉墙对冲布置燃烧器两大类。对冲布置可以克服后期混合差的缺点。

水煤浆雾化的难度比油大,需采用多级混合式蒸汽机械雾化喷嘴。雾化蒸汽温度不小于300℃,第一级雾化用多层蒸汽流冲击煤浆流,;第二级雾化是混合物在混合室及喷头内强烈扰动并多次冲击壁面使混合进一步均匀;三级雾化是混合物在压差的作用下喷出,混合物体积迅速膨胀同时与炉膛气体强烈摩擦,最终得到的颗粒团约80～100um。

水煤浆锅炉普遍存在结渣和沾污现象,主要的解决方法如下:

1)选用高挥发份及高灰熔点的煤或混合煤制浆。对低灰熔点的应掺入高灰熔点的煤,使其熔点不至过低,至少应高于1250℃。

2)在高挥发份的前提下,选用低的断面热负荷和容积热负荷,使炉内最高温度低于1250℃,炉膛出口温度不高于1000℃。

3)组织良好的炉内流场,确保燃烧器煤浆射流在最高温度区且不扫到炉壁,确保炉壁附近为氧化性气氛。

4)炉膛布置吹灰器(蒸汽),适当装设打焦孔。

5)对流烟道取用较高的烟速,并装设吹灰器。

称水煤浆为清洁能源是相对的,与油燃料相比还是要差一些。因而水煤浆锅炉在多数情况下应配置脱硫和除尘等设备。

水煤浆锅炉在一定程度上带有煤粉炉的属性,但也有因水煤浆的特点所带来的特殊性,无论如何,提高水煤浆锅炉燃烧的稳定性和燃烧设备的安全可靠性是设计者的首要任务和必须优先考虑的问题。

提高稳定性的措施有:

1)提高进入炉膛的空气温度;2)减少燃烧区域的冷却吸热面以提高燃烧区域的温度;3)选用适合于水煤浆燃烧的喷燃器。

4 水煤浆锅炉的整体布置

下面就以220t/h高温、高压水煤浆锅炉的设计做一个简单的说明。该锅炉为单锅筒、自然循环、采用集中下降管、∏型布置的固态排渣水煤浆锅炉,其整体布置如图1所示。

4.1 炉膛和燃烧器布置

制浆煤种的不同,直接影响炉膛蒸发受热面的布置。喷入炉内的水煤浆颗粒因结团现象而大于原浆中的煤粒,燃烬过程会长些,因此,采用较高的断面热负荷和较低的容积热负荷,即瘦长型的炉型。锅炉前部为炉膛,深度和宽度均为7570mm。炉膛四周均布了φ60x5,节距为80mm的膜式水冷壁,形成一个完全封闭的炉膛,为了更有效的脱硫需求,炉膛内不敷设卫燃带,水冷壁采用过渡管接头单排引入上、下集箱。在炉膛前、后和两侧的水冷墙中,每面墙各有上升管94根。前墙和两侧各有φ133x10mm的引出管10根,后墙引出管为φ108x8mm,共16根。每面水冷墙沿宽度分成四个回路。

图中锅炉的燃烧器为前墙布置,分为五层共10只燃烧器。当专烧水煤浆或水煤浆和重油混烧时,采用下面四层燃烧器,当专烧重油时,需上层2只重油燃烧器和下层3只水煤浆燃烧器中的重油枪同时投入,以确保额定负荷下的气温要求。

4.2 过热器的布置

锅炉过热器采用辐射和对流相结合,多次交叉混合的典型过热器系统。由屏式辐射过热器和两级对流过热器组成。屏式过热器位于炉膛折焰角前上部,两级对流过热器均布置在水平烟道中。蒸汽由二级过热器入口集箱以逆流方式通过第二级对流过热器,从第二级对流过热器出口集箱后弯头进入一级减温器(冷段),蒸汽经减温后进入屏式过热器。从屏式过热器出来的蒸汽进入第一级过热器,之后蒸汽逆流进入二级减温器。在二级减温器中经过交叉混合后顺流进入一级减温器(热段),使蒸汽达到额定温度后进入出口集箱。

4.3 省煤器的布置

采用省煤器是弥补锅炉炉膛蒸发吸热量不足的可靠和有效的途径。该炉在尾部竖井烟道中布置省煤器。因为水煤浆的飞灰量多于纯燃油锅炉,要考虑飞灰对管子的磨损。为了减轻灰对省煤器管子的磨损,在高温省煤器、低温省煤器两级省煤器管组上面和两侧靠炉墙的管子上均装设有防磨盖板,管端的弯头处也装置了防磨罩。在尾部竖井烟道中的省煤器双级分布,水与烟气呈逆向流动,上、下两级省煤器均采用顺列布置。

4.4 空气预热器的布置

采用空气预热器能有效提高锅炉所需的空气温度,降低排烟损失,是强化燃烧的首选措施。图中锅炉的空气预热器采用立式管箱结构,分两级布置,上部为高温空气预热器一个行程,下部为低温空气预热器有三个行程。出于结构和系统的考虑,空气预热器在水平截面上烟道分成前后两部分,空气从低温空气预热器的前、后墙引入,经高温空气预热器的前、后墙引出。考虑到维修的方便,将最下面的一个行程设计成单独管箱,第二、三两个行程构成一个管箱。在各个行程之间由连通箱连接,构成一个连续的密封的空气通道。预热器烟风道中均装有膨胀接头,用以吸收热膨胀。

4.5 除渣、吹灰

水煤浆锅炉积灰较多,必要时,可在炉膛部位预留备用蒸汽吹灰器安装孔。为了能及时清理炉内的结焦,在燃烧区、冷灰斗的喉部都应设置打焦孔。在炉膛冷灰斗的下方应装有灰斗运行平台和刮板出渣机,方便清除灰渣。

图示的锅炉布置有吹灰装置,在屏式过热器与一级过热器及一级过热器与二级过热器之间,各布置32只长伸缩式吹灰器,在尾部共布置了10只固定旋转式吹灰器,其中上级省煤器2只,下级省煤器8只,吹灰介质为蒸汽,压力为0.78～1.96MPa,温度≤350℃,总用气量1600kg/分。在空气预热器上部还布置有水冲洗装置,以便冲洗空气预热器管内的积灰。

5 结语

1)制浆煤种的不同,直接影响炉膛蒸发受热面的布置。喷入炉内的水煤浆颗粒因结团现象而大于原浆中的煤粒,燃烬的过程会长些,因此,采用较为高的断面热负荷和较低的容积热负荷,即瘦长型的炉型。

2)采用省煤器是弥补锅炉炉膛蒸发吸热量不足的可靠和有效的途径。

3)采用空气预热器以提高入炉空气温度,是强化燃烧的有效措施。

水煤浆锅炉烟囱安装协议 篇4

甲方:(以下简称甲方)乙方:(以下简称乙方)因甲方10T水煤浆锅炉烟囱被大风刮歪坍塌，现甲方决定实施10T水煤浆锅炉的烟囱改造工程，工程内容包括拆除旧烟囱及连接的风道，更换新烟囱，包括新烟囱制作更换、辅助风道制作更换、配备固定揽风绳及霹雷针等辅助设施，新烟囱、风道等的安装。按照工程承包合同条例等有关规定,双方根据平等互利、自愿和诚实信用的原则，经甲乙双方协商，就甲方10T水煤浆锅炉房烟囱拆除、更换事宜达成如下条款，双方共同遵守。

一、工程名称：10T水煤浆锅炉烟囱改造工程

二、承包方式：包工包料。

三、工程造价：人民币：陆万伍仟元整（含税价）。

四、付款方式：甲方预付40000元，工程完工验收合格，乙方给甲方开具行业规定的增值税发票，甲方一次性给乙方付清尾款。

五、工厂实施地点及现场负责人 1.工程地点：甲方厂区锅炉房处

2.现场负责人，甲方代表： *** ；乙方代表： ***

六、工程工期：开工2017.8.15 竣工2017.9.15

七、工程施工内容及管理要求

1、拆除旧烟囱，现场拆除旧烟囱，拆除时间甲乙双方协商确定，不得影响甲方正产生产作业为原则；拆除的旧烟囱由甲方负责处理；

2、要求烟囱高度30米，更换新烟囱，包括风道及固定揽风绳等附件。2.1烟囱规格尺寸：D800mm*30m（其中10mm板厚10m，8mm板厚10m，6mm板厚10m）；防腐做法要求是烟囱内外除锈后，各喷涂2遍耐高温防腐漆。

2.2烟囱加工制作在乙方加工厂完成；由乙方拉运至甲方工程施工地点，费用乙方负责。

2.3乙方负责现场吊装。乙方严格遵守工程项目施工的安全操作规章，按要求吊装作业；甲方负责工程施工期间的现场道路畅通和警戒，现场不得停放无关车辆。

3、乙方按照施工规范进行施工及检验，做到先自检后由甲方验收。要求烟囱高度30米，在高度20米和30米均需进行安装地锚拉线，基础处理采用素混凝土施工，强度等级C25，要求预埋件安装误差不得超过10毫米，施工焊缝平整光洁，无夹渣、空洞等现象。

4、烟囱拆旧换新过程中的施工安全由乙方负责；工程项目中安装所用材料、吊车、临时设施、施工员等均由乙方负责，甲方提供工程施工相关的便宜，如施工技术要求或作法说明的现场交底，提供工程施工的动力电源等。

5、乙方在施工中未经甲方同意或有关部门批准，不得随意拆改该锅炉结构及各种设施管线。工程竣工未移交甲方之前，乙方负责对现场的一切设施和工程材料的保护。工程竣工后，乙方及时清理现场、拆除临时设施，甲方组织有关人员验收。

6、工程竣工后10天内乙方向甲方报送工程结算及相关资料一式两份。

八、本协议一式肆份，双方各执两份，签字盖章后生效。其他未尽事宜甲乙双方协商解决。

甲 方： 乙 方：

水煤浆表观粘度测定方法探讨 篇5

煤气化是以水煤浆、氧气为原料, 在加压无催化剂条件下进行的化学反应, 生产出合成原料气。水煤浆的性能在气化装置中具有举足轻重的作用其直接关系到装置运行的稳定性和能耗的高低。在装置生产中, 水煤浆在生产各阶段如贮存或泵送等, 其流动状态不同, 因此表观粘度应该是不同的。水煤浆和一般牛顿型流体不同, 是一种非牛顿的拟塑型流体, 其粘度可分为结构粘度和牛顿粘度两部分, 它表现出的总粘度称为表观粘度, 即:表观粘度=结构粘度+牛顿粘度, 表观粘度中的结构粘度易受外在因素影响, 在外力作用下 (如搅拌等) , 结构粘度下降, 因此表观粘度下降.当外力消失后, 性状又可恢复, 即具有所渭的触变性。它是不同粒度组成的煤粉分散于水介质中形成的一种多级分散的悬浮体系, 呈现出非牛顿流体中假塑性流体的基本特征, 其表观粘度随着剪切速率的增大而减小。它是一种宽筛分和含固量高的复杂、多级、分散悬浮体系, 影响其成浆性和流变性的因素十分复杂, 它与煤的种类、化学性质、颗粒形状及粒度分布、添加剂组成、制浆工艺、温度和成浆浓度等因素密切相关。同时水煤浆在存储、运输、泵送、以及燃烧雾化过程中, 作为非牛顿流体, 其表观粘度是一个重要影响因素。因此, 测定其表观粘度对水煤浆工业生产能提供理论依据和实际指导作用。试验研究了水煤浆在不同温度、不同浓度、不同剪切率、不同剪切时间下的流变特性, 总结出最合适的方法测定水煤浆的表观粘度。

二、实验部分

1. 仪器设备与试剂

NXS-4C旋转流变仪;恒温循环水浴;实验用标准油;制备好的水煤浆

2. 实验步骤

(1) 仪器的标定

选用经计量单位标定的、具有动力粘度值有证标准物质油在20℃下恒温90 min后测定其粘度测定值。以测定值为横坐标, 以标准物质的标准值为纵坐标, 建立校准曲线。每次实验测定煤浆时, 由测定所得的值, 从校正曲线中查询得出校正值, 进而得出粘度试验结果。

(2) 测定温度的确定

采用NXS-4C旋转流变仪, 在恒定转速的剪切率下测定水煤浆的粘度随温度的变化情况,

结果见图1。温度变化范围1O~35℃, 升温测定时间取30min.

从图1上曲线线可可以以看看出出, , 随随温温度度升升高高, , 水水煤浆表观粘度下降。温度上升, 煤浆液体分子间的引力减小, 进而粘度也就相应的减小。由于仪器标定校正时使用的标准油的标准值是在规定的20℃时标定给出的, 为使整个实验条件相应的保持一致, 故规定本试验中温度为20℃。

(3) 测定前恒温时间的确定

由于试验时的环境温度与试样温度不一致, 故应该试验前事先将水煤浆试样放在恒温循环水浴中恒温一定时间, 当试样达到规定的测试试验温度后再进行测定, 否则, 测试时的实际温度与试验温度不一致, 会导致实验的测试结果不稳定。为确定水煤浆试样达到恒温的时间, 选择水煤浆剪切速率在100 S-1分别进行了恒温2 min, 5 min, 10 min的试验, 以确定合适的恒温时间。

图2结果表明, 随着测定时间延长, 表观粘度呈逐渐下降趋势, 并且静止恒温2 min的粘度测定值相差较远, 而静止恒温5min与静止恒温10 min的粘度测定值基本一致。综合考虑测定结果的稳定性和尽可能缩短测定时间, 规定本试验前应有5min恒温水浴循环时间。

(4) 测定剪切率的确定

在恒温水浴20℃, 恒温稳定5min后, 分别测定水煤浆在剪切率为10S-1, 20S-1, 40S-1, 60S-1, 80S-1, 100S-1下水煤浆的表观粘度。

水煤浆经一定的搅拌后状态也趋于一致, 在测试时存在剪切稀化现象, 随时间延长, 表观粘度一般呈下降趋势, 图3说明剪切率越大, 表观粘度的数值稳定的越快。故规定试验中剪切率为100S-1。

(5) 浓度与粘度的关系

在制取煤浆过程中, 水煤浆的粘度与煤浆的浓度, 粒度有着很大联系。

图5中可以看出随着煤浆的浓度增大, 煤浆的粘度也相应的变大, 但到达一定的数值时, 煤浆粘度会突变, 煤浆会变得异常黏稠。

(6) 表观粘度具体测定方法讨论

对比在相同条件下两种不同方式测定水煤浆表观粘度的数据稳定性, 恒温水浴20℃循环, 稳定5min后, 测定在剪切率在100S-1时水煤浆表观粘度。方案 (1) 把仪器直接设置为剪切率100S-1, 稳定5min后开始读取数值, 每间隔1min读取一次, 连续读5次数据后取平均值作为实验结果。方案 (2) 设置剪切率从0S-1逐渐上升到100S-1然后逐渐下降到0S-1, 仪器自动记录数据, 读取剪切率在100S-1时的数据取其平均值, 仪器倒计时2min后开始测试, 测试时间3min。

图5是两种方案对对比比, , 最最终终的的实实验验结结果果相差不大, 但从综合考虑中可以看出方案 (2) 中水煤浆稳定时间短, 测试的数据稳定, 标准偏差小, 所花费的时间较短。

三、结论表述

1.水煤浆是一种类似重油一样的流体化燃料, 可像重油那样贮存、输送和使用, 有希望成为各种工业燃科、原料。因此, 其流动性极为重要。

2.水煤浆是粗分散非牛顿悬浮体系, 表征其粘度的大小。水煤浆的表观粘度受煤种、煤的变质程度、含煤浓度、粒度分布、药剂性能和用量、水的性质、制备方法、存放时间、测定时的剪切率及程序和温度等因素的影响。

3.水煤浆在规定恒温时间静置后, 表观粘度会随剪切时间变化。因此, 规定实验的结果以连续5 min内的l0次读数的算术平均值表述, 即以开始测定后期5min至10 min的平均表观粘度值为水煤浆表观粘度测定结果

4.水煤浆生产现场要避免高剪切率下长时间搅拌。受到剪切作用后, 水煤浆表观粘度有下降的情况, 所以生产现场要充分考虑这一点, 选取合适的搅拌时间。试验得出此水煤浆最合适的搅拌条件为剪切率100S-1。

5.在一定的操作温度范围内, 温度对水煤浆表观粘度的影响不显著.

6.水煤浆表观粘度的测定等梯度升高剪切率测定相比恒定剪切率测定, 煤浆系统稳定快, 所测数据稳定, 偏差小, 总体缩短了实验时间。

参考文献

[1]王文亮, 王丽华, 胡子文水煤浆表观粘度测定方法的研究[J]洁净煤技术2003, 9 (4) 41-43.

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[3]柯丽, 冯静, 张明森.甲醇转化制烯烃技术的新进展[J].石油化工, 2006, 35 (3) 205-211.

[4]任光, 煤制甲醇过程中煤气化技术的选取[J].同煤科技, 2010 (2) :39—40.

[5]齐国祯, 谢在库, 等.煤或天然气经甲醇制低碳烯烃工艺研究新进展[J].现代化工, 2005, 25 (2) :9-13.

利用蚯蚓处理水煤浆气化渣 篇6

由于无烟煤活性差,反应时间长,温度分布及流体分布中有部分煤未充分反应,加之原料煤灰分高达18%~25%,造成气化炉渣量达25t·h-1(干基)左右,给渣场带来巨大的压力。气化渣是煤化工生产中的固体废弃物,长期堆存既占用土地资源,又容易对周边环境造成污染。据测算,每堆存1t气化渣费用在5~20元,给本已举步维艰的企业带来沉重的经济负担。

为了降低气化渣的堆存压力,减少环境污染,桐梓化工采用蚯蚓处理混合基质(含气化渣30%~40%)的方法,实现水煤浆气化渣的综合利用,达到变废为宝、环境友好的目标。

1 技术背景

蚯蚓是一种常见的陆生环节动物,繁殖能力强,生活在土壤中,经常在地下钻洞,使土壤疏松,以腐败有机质碎屑为食,连同泥土一同吞入,也摄食植物的茎叶等碎片,具有吞食有机质并以颗粒状排出的功能。蚯蚓与微生物协同作用,可加快有机质的分解过程,促进碳、氮循环,从而提高土壤肥力。据中国科学院质检中心检测显示,蚯蚓的颗粒状排出物(蚯蚓粪)颗粒均匀,无味卫生,保水透气功能比一般土壤提高3倍,氮磷钾含量较高,含17种氨基酸,有机质含量40.2%,有益菌为20~20000万个·g-1。用蚯蚓粪生产粮、菜、棉、油、茶、药、苗木、花草,不仅肥效高,抑制有害菌和病害的能力强,还可提高土温,保水保肥。

施蚯蚓粪的农田土质松软,农作物根系发达,蚯蚓粪经过微生物发酵,能形成高档生物肥,给农民节省大量农药、化肥,生产的农产品符合绿色标准。利用蚯蚓处理水煤浆气化渣、农业有机废弃物、生活和厨余垃圾堆腐处理后的混合基质,其最大优势是整个处理过程能达到零污染,而且混合基质中的一些杂质、细菌等经过蚯蚓活动后会被消除,混合基质的臭味也会随之消失,处理后的蚯蚓粪无味,基本上和农田中的土壤相差不大。蚯蚓还可以从混合基质中吸取一定量的重金属,对重金属Mn、Cu、Zn等有一定的吸收作用。

2 技术方案

为了综合利用水煤浆气化渣,最大限度地减少渣场的堆存压力和固体废弃物造成的环境污染,桐梓化工采用在斜坡上用蚯蚓处理混合基质的方法,以克服现有技术的不足。

2.1 混合基质的制备

将气化渣、农业有机废弃物、生活和厨余垃圾堆腐处理后的基质混合,得到混合基质。混合基质的配比为:气化渣30%~40%,农业有机废弃物40%~50%,其余为生活和厨余垃圾堆腐处理后的基质。

2.2 斜坡式养殖床铺设

斜坡式养殖床的斜坡坡度为40°~60°,斜坡式养殖床大小根据斜坡长度与待处理混合基质的多少而定,用隔板纵向分格,隔板高度为0.4~0.6m,放置混合基质的格宽为1.0~2.0m。在隔板上部安装喷水管线,斜坡式养殖床的最低处设置一污水池,收集混合基质出来的污水,其大小由待处理混合基质的量而定。此污水可返回用于混合基质含水控制。斜坡式养殖床的结构示意图见图1。

1.基质处理床;2.隔板;3.水管;4.喷嘴;5.污水收集池;6.水泵

2.3 在斜坡式养殖床上放置混合基质

将混合基质放置于斜坡式养殖床上,混合基质从高处加入,利用重力和斜坡式养殖床的斜度自动滑入底部,形成有一定厚度混合基质的斜坡式养殖床。混合基质也可以根据需要间断加入,在斜坡式养殖床四周撒有生石灰防线。

2.4 在斜坡式养殖床上放置蚯蚓

在堆好混合基质的斜坡式养殖床上投放蚯蚓,从斜坡式养殖床的底部投放,蚯蚓投放密度为1800~2000条·m-2,然后在斜坡式养殖床上覆盖遮挡物,遮挡物为废旧的毛布、聚酯网或者稻草等。

2.5 处理斜坡式养殖床

1)在隔板上部安装喷水管线,使混合基质的含水率控制在55%~80%;通过外界条件使混合基质的温度保持在10~28℃。

2)每10~15d检查一次蚯蚓密度,当超过5000条·m-2时移出超标蚯蚓,并清理斜坡式养殖床上的杂草,蚯蚓处理混合基质周期为60d。

3)待蚯蚓处理完斜坡式养殖床的混合基质后,将蚯蚓从混合基质中分离。在处理后的斜坡式养殖床上部滑入新的混合基质,揭开覆盖在处理后的斜坡式养殖床上的遮挡物,将处理后的混合基质从底部取出,蚯蚓因找新的食物会自行向上爬入新的混合基质。

4)处理后的斜坡式养殖床上的混合基质疏松深度和长度各为5~10cm,2~3h后,移走疏松混合基质,另行堆放。在处理后的混合基质堆中放置3.9mm规格的金属网,在金属网上放置蚯蚓爱吃的饵料,将入网的蚯蚓进行回收。

3 病虫害防治

3.1 毒气中毒症的病因

载体底层老化直至腐败,长时间不透气,会使大量CO2悬浮于基料之间,导致蚯蚓缺氧而涌向表面,继而厌氧性腐败菌、硫化菌等发生作用,使大量的硫化氢、甲烷等毒气不断溢出,造成蚯蚓中毒而死。因此,应注意基料的通风,注意更换基料以及清除蚯蚓粪,一旦出现病症,应迅速减薄料床,将有毒饲料撤去,疏松料床的基料,加入蚯蚓粪以吸附毒气。

3.2 萎缩症的病因

基料温度长期低于10℃或高于28℃,会造成代谢抑制。基料过薄,导致遮光性差,蚯蚓长期受光,使体内、外生化作用紊乱。平时应加强生态环境和微生态环境的良性平衡管理,将病蚯蚓分散到正常蚯蚓群中混养,使之恢复正常。萎缩症为管理失控所致,一般不会造成严重后果。

对于鼠、蛇、蛙类,要在周围撒布生石灰,形成一道防线,防止鼠、蛇、蛙类侵入。对于蜈蚣、蝼蛄、黑蛞蝓,要利用它们夜间觅食的特性,于夜间人工捕捉,或在其活动处撒布高锰酸钾予以杀死。对蚂蚁,放养蚯蚓前,可在处理床四周撒布3%氯丹粉或2.5%的七氯粉。

4 结语

随着社会的进步、工农业的发展,水煤浆气化渣、农业有机废弃物、生活和厨余垃圾成为新的污染源。它们产生量大,资源利用化程度低,对环境影响大。目前对它们的处理基本上采用:1堆填的方式。该方法既浪费土地资源,又对环境造成污染。由于含水量高,还会对坝体造成安全隐患。2焚烧。该方法不仅排放废气,还会对大气环境造成污染,而且难度较大。两种处理方式都存在成本高、效率低,容易造成环境污染的缺点,不能实现变废为宝、环境友好的目标。

为实现煤化工行业固体废弃物的“减量化、再利用、资源化”目标,桐梓化工利用蚯蚓繁殖能力强,具有吞食有机质及泥土、并以颗粒状排出蚯蚓粪的功能,将水煤浆气化渣、农业有机废弃物、生活和厨余垃圾堆腐处理后得到混合基质,再由蚯蚓进行处理,可变废为宝,资源化利用程度高,成本低、效率高,而且最大限度减少了环境污染,处理后的混合基质接近零污染。符合有机肥标准,可在土壤改良、城市绿化等领域广泛应用,经济效益和社会效益显著。

摘要：水煤浆气化渣是煤化工生产中的固体废弃物,长期堆存既浪费土地资源,又容易造成环境污染。本文简要介绍了利用蚯蚓处理含气化渣30%~40%的混合基质的方法,解决了气化渣资源化利用的问题,实现了变废为宝、环境友好的目标。

水煤浆气流层加压气化技术简介 篇7

1 气化炉内的反应

德士古水煤浆加压气化属气流床气化。浓度为60%~70%的水煤浆和99.6%的氧气, 通过德士古烧嘴混合后喷射雾化进入气化炉发生部分氧化反应, 生成以CO和H2为有效组分的粗合成气。在气化炉内的反应一般认为是由煤的裂解和挥发份的燃烧及气化反应三部分组成。

煤的裂解反应如下:

挥发分与高浓度的氧完全燃烧后, 煤气中只含有少量的甲烷 (一般在0.1%以下) , 而不含焦油、酚、高级烃等可凝聚产物。

煤裂解后生成的煤焦一方面和剩余的氧气发生燃烧反应, 生成CO、CO2等气体, 放出反应热;另一方面, 煤焦、又和水蒸汽、CO2等发生化学反应, 生成CO、H2。

煤的燃烧反应:

气化过程的基本反应即部分氧化反应的代表式是:

经过前面所述的反应, 气化炉中的氧气已完全消耗, 这时主要进行的是煤焦、甲烷等与水蒸汽、二氧化碳发生的气化反应, 生成CO和H2。

2 主要影响因素及生产工艺条件的选择

2.1 煤质

煤的性质对气化过程有很大的影响。随着气化工艺选取的不同, 煤品质的要求也不尽相同。主要从煤中的总水分、煤中的固定炭、煤中的挥发物、煤中的灰分以及煤的热值等方面进行分析。

煤的总水分包括外水和内水。外水对德士古煤气化没有影响, 但如果波动太大对煤浆浓度有一定影响, 而且会增加运输成本, 应尽量降低。而煤的内水是煤的结合水, 以吸附态和化合态形式存在于煤中。内水是影响成浆性能的关键因素, 内水越高成浆性能越差, 制备的煤浆浓度越低, 对气化时的有效气体含量、氧气的消耗和高负荷运行均不利。

煤的固定碳与可挥发物之比称为燃料比。当煤化程度增加时它也显著增加。煤中的挥发分高有利于煤的气化和碳转化率的提高, 但是挥发分太高的煤种容易自燃, 给储煤带来一定麻烦。

煤中的灰分由于升温、熔化及转化要消耗煤在氧化反应中所产生的反应热, 所以灰分含有率越高, 煤的总发热量就越低, 煤化特性也较差。同时, 灰分含量的增高, 不仅会增加废渣的外运量, 而且会增加渣对耐火砖的侵蚀与磨损, 还会使生产系统黑水中的固体含量增高, 加重黑水对管道、阀门、设备的磨损, 也容易造成结垢堵塞现象, 因此应尽量选用低灰分的煤种, 以保证气化运行的经济性。

典型的灰渣组成见表1, 在日常煤灰及典型的灰渣中, 其Si O2、Al2O3、Ca O和Fe2O3的组成约占灰分组成的90%~95%, 它们的含量的相对变化对灰熔点影响极大, 因此许多学者常用四元体系Si O2-Al2O3-Ca O-Fe2O3来研究灰的黏温特性。

单位:% (质量分数)

一般认为, 灰分中Fe2O3、Ca O、Mg O的含量越多, 灰熔点越低;Si O2、Al2O3含量越高, 灰熔点越高。

对于灰熔点高于1400℃的煤则需要使用助溶剂, 以降低煤的灰熔点。助溶剂的种类及用量要根据煤种的特性确定, 一般选用氧化钙 (石灰石) 或氧化铁作为助溶剂。加入助溶剂后气化温度的降低将使单位产气量和冷煤气效率提高、氧耗明显降低, 但同时也会使碳转化率稍有降低, 排渣量加大, 过量加入石灰石还会使系统结垢加剧。

除了以上影响因素外, 煤的发热量即热值, 也是煤的主要性能指标之一, 其值与煤的可燃组分有关, 热值越高每千克煤生产有效气量就越大。

2.2 水煤浆的性质及浓度

煤浆浓度是德士古气化法极为重要的工艺参数。对煤浆的输送来说, 因为煤浆泵的启动对煤浆的临界黏度有一定的要求, 一般水煤浆黏度控制在1Pa·s左右。煤浆的流变性质, 是选用输送煤浆管径的重要依据, 同时煤浆的流变性能又与煤种、煤粉的细度、含固量、添加剂种类及浓度等参数有关。

在水煤浆制备过程中, 通过加入木质素磺酸钠、腐植酸钠、硅酸钠或造纸废液等添加剂来调节水煤浆的粘度、流动性和稳定性。因为所加入的添加剂具有提高煤粒的亲水性作用, 使煤粒表面形成一层水膜, 从而容易引起相对运动, 提高煤浆的流动性。但是添加剂的加入往往会影响煤浆的稳定性, 在实际制备过程中, 有时添加两种添加剂, 能同时兼顾降低粘度和保持稳定性的双重目的。由于水煤浆粘度及各种流变特性与煤种有密切的关系, 在确定选用何种添加剂前, 必须根据具体煤种通过试验方可选定。

在较低的气化温度下, 增加煤浆浓度, 可以提高气化效率。一般煤粒度愈细, 煤浆浓度愈高, 碳转化率或气化效率愈高, 但是也会引起煤浆黏度剧增, 给气化炉加料带来困难。因此, 不同的煤种都有一个最佳粒度和浓度, 需预先进行实验选择。

综合以上各种因素, 当添加剂选择为木质素磺酸铵时, 水煤浆浓度一般控制在60%~65%。

2.3 氧煤比

氧煤比即气化1kg干煤所用氧气的标准立方米数, 单位为Nm3/kg干煤。氧煤比对碳转化率、冷煤气效率、煤气中CO2含量, 产气率均有影响。

随着氧煤比增加, 燃烧反应所产生的热量成为吸热反应所必需的热量, 碳转化率显著上升, 当氧煤比增加到一定值后, 曲线转化率趋于平缓, 冷煤气效率增加。冷煤气效率是指煤气化后煤气中可燃烧的含碳气体中的碳与煤气中总碳量之比, 当氧煤比高到一定值时, 冷煤气效率反而下降, 这是因为氧煤比过高, 一部分碳完全氧化生成二氧化碳, 使煤气中的有效成份降低。同时煤气中氢气被燃烧成水后产气率也开始下降。

从氧煤比与比煤耗之间的关系考虑, 两者之间有一个先降后升的过程。这是因为氧煤比越大, 产生有效气就越多, 但到一定值后, 反而将有效气氧化成无用的组分, 因此需要用来生成有效气的氧气和原料煤就越多, 于是氧煤比和比煤耗都增加。

根据水煤浆部分氧化反应可知, 理论上氧原子数等于碳原子数即氧碳比应该为1.0。因此, 实际生产中的氧煤比为1.0左右较为合适。

2.4 气化压力

水煤浆气化反应是体积增大的反应, 提高压力对化学反应的平衡不利, 但是, 目前工业上普遍采用加压操作, 其原因是:

提高压力, 可以增加反应物浓度, 加快反应速度, 从而降低生成气中甲烷的含量, 提高气化效率。采用加压气化, 喷嘴雾化效果好, 有利于降低气体中甲烷的含量和提高碳的转化率, 提高有效的气产率。由于加压气化, 气体体积缩小, 气化炉容积不变时气化炉生产强度提高, 同时生产出的煤气压力高, 大大减小压缩煤气时的动力消耗。

需要说明的是虽然加压气化对碳与水蒸汽、碳与二氧化碳、甲烷水蒸汽转化等体积增大反应的化学平衡均不利, 但对气化影响最大的逆变换反应则无影响。

由于气化压力的提高, 对设备的材料及制造要求更严格, 因此选择气化压力需从生产的技术经济效果进行综合考虑。目前, 水煤浆加压气化依据其不同的工艺流程, 所选择的压力范围为2.7~8.5MPa。

2.5 气化温度

煤、甲烷、碳与水蒸气、二氧化碳的气化反应均为吸热反应, 气化反应温度高, 有利于这些反应的进行。若维持高炉温, 则须提高氧煤比。氧用量增加, 氧耗增大, 冷煤气效率下降。因而, 气化反应温度不能过高。气化反应温度过低, 则影响液态排渣。气化温度选择的原则是保证液态排渣的前提下, 尽可能维持较低的操作温度。最适宜的操作温度是使液态灰渣的黏度低于250MPa·S的温度。由于煤灰的熔点和灰渣黏温特性不同, 操作温度也不相同, 工业生产中, 气化温度一般控制在1300~1500℃。

2.6 气化时间

固体的气化速率要比油气化慢的多, 因此, 煤气化所需时间要比油气化长, 一般为油气化时间的1.5~2倍。水煤浆在德士古炉内的气化时间一般为3~10s之间, 它取决于煤的颗粒度、活性以及气化温度和压力。

摘要：随着中国煤炭工业产业结构调整和对循环经济及环境保护的日益重视, 开展煤化工提高煤炭资源洁净高效利用, 是煤炭工业延伸产业链的主要方向和途径。煤气化是重要的煤化工基础技术, 广泛应用于甲醇、氮肥等化工生产中。对水煤浆气流层加压气化技术、生产原理及工艺条件的选择进行了充分的论证。

关键词：水煤浆,德士古,气化过程,影响因素,氧煤比,气化效率

参考文献

[1]陈五平.无机化工工艺上册[M].北京:化学工业出版社, 2000.

[2]田铁牛.化学工艺[M].北京:化学工业出版社, 2002.

水煤浆气化细渣处理分析 篇8

1 工艺流程及原理简述

1.1 工艺流程

气化炉和碳洗塔底部排出的高温黑水减压后经过四级闪蒸, 再由澄清槽给料泵加压进入澄清槽。在澄清槽中, 缓慢转动的澄清槽耙料机将沉降下来的细渣刮至澄清槽底部出口。澄清槽底部出来的细渣浆经底料泵最终送至细渣过滤机。

细渣过滤机对细渣浆进行真空过滤。过滤出的滤渣送出界外处理;滤布冲洗水自流进入滤液槽, 经滤液泵加压后进入磨煤机。

1.2 工作原理

真空带式过滤机采用真空吸滤的方法对料浆进行固液分离, 在过滤介质一边形成真空, 另一边是需分离的料浆, 为常压, 因此在介质两边形成压力差, 在压力差作用下液体通过滤布流向真空一边, 固体截留在滤布上。

环形胶带由电机减速拖动连续运行, 滤布铺敷在胶带上与之同步运行。胶带与真空室滑动接触 (真空室与胶带间有环形摩擦带并通入水形成水密封) , 当真空室接通真空系统时, 在胶带上形成真空抽滤区;料浆由布料器均匀地布在滤布上, 在真空作用下, 滤液穿过滤布经胶带上的横沟槽汇总并由小孔进入真空室, 固体颗粒被截留下来形成滤饼;进入真空的液体经气水分离器排出。随着橡胶带移动已形成的滤饼依次进入滤饼洗涤区、吸干区;最后滤布与胶带分开, 在卸滤饼辊处卸出滤饼;卸除滤饼的滤布清洗后再经过一组支承辊和纠偏装置重新进入过滤区。

2 生产中出现的问题

2.1 过滤设备处理能力不足

设计为正常情况下两台气化炉运行, 过滤机一开一备, 单台处理能力约为50m3/h。但在实际中, 当两台气化炉投运时, 必须同时投运两台过滤机, 并且运行一段时间后, 由于滤布堵塞, 过滤机无法满足渣水处理需求。

2.2 滤饼脱水效果不佳

真空压滤机高负荷时滤饼含水率偏高, 见表1, 由此也造成现场环境恶化, 渣水四溢, 并给滤饼的运输和销售带来了极大的困难。

2.3 过滤机运行周期不长

在真空带式过滤机运行初期, 因设备较新, 且气化炉处于试运行阶段, 负荷较低, 单台过滤机运行周期较长。随着系统负荷的增加, 相继出现了滤布跑偏和撕裂、托锟断裂等一系列设备故障, 甚至多次出现因过滤机停运而降低气化炉负荷的情况, 造成了巨大的经济损失。

3 原因分析与应对措施

通过和采用相同工艺的装置比较, 发现造成渣水处理系统故障的根本原因在于运行中产生了过量的气化细渣, 最高每天能达到400~500t, 而其他企业每天只有几十吨。同时, 细渣量的增大还意味着气化炉转化率的降低和经济损失的增加。经过分析研究, 决定采取以下措施。

3.1 优化工艺, 降低细渣量

过滤机超负荷的直接原因在于前系统送来的渣水过多, 而根本原因在于气化炉的转化率不高, 投入气化炉的煤浆, 有相当部分未能充分反应便进入灰水处理系统。针对这些问题, 我们厂进行了各种尝试, 如提高氧煤比, 对气化用煤进行不同煤种掺配试验等。但是单纯提高氧煤比将直接造成气化炉内温度的上升, 从而对气化炉内部构件及耐火砖造成极大的损害, 同时, 也将导致水煤气中CO2含量的增加, 有效气 (CO+H2) 成分的降低 (表2) , 对提高经济效益并无明显的帮助。

%

3.2 增设细渣压滤机

为解决细渣处理问题, 公司尝试采用外包的方式加设了六台板框式压滤机。压滤机的工作流程是, 混合液流经过滤介质 (滤布) , 固体停留在滤布上, 并逐渐在滤布上堆积形成过滤泥饼。而滤液部分则渗透过滤布, 成为不含固体的清液[1]。

通过运行比较, 单台压滤机的处理能力可达到15m3/h, 完全能够满足正常生产的需求, 未出现因渣无法及时处理而影响整个系统负荷的情况, 真空过滤机也只需维持低负荷, 减少了设备损耗。但是由于采用的板框式压滤机自动化程度低, 运行周期时间长, 工作量大。一个工作周期主要包括进料、压滤、卸料、复位四个过程, 分别耗时约6min, 8.25min, 7min, 1.25min, 并且现场环境恶劣, 滤饼含水率仍较高, 见表3, 对解决细渣运输、处理难题和提高经济效益并无太大帮助, 最终导致外包单位退出。

3.3 利用现有设备回用细渣

将气化渣水直接送入洗煤厂, 利用已有的洗煤厂设备, 进行处理和回收利用。

一是将渣水送往浮选装置, 利用重介和悬浮分离技术得到精矿和尾矿, 将精矿直接作为原料煤供气化装置使用, 但通过表4可知, 浮选效果并不理想, 同时浮选药剂消耗较高, 也无法体现这种处理方式的经济性, 所以在试行一段时间后放弃了这种措施。

二是洗煤厂压滤机压滤后直接送热电锅炉使用, 此种方法既能提高细渣利用率又可以通过调整掺配比例来降低入炉煤含硫量, 进而达到稳定烟气脱硫装置运行的效果。

三是将洗煤厂压滤后的细渣与其他煤种以不同比例混合, 重新送往气化装置使用。

目前, 生产中产生的气化细渣全部采用压滤的方式处理, 得到含水率50%左右的滤后细渣。其中100~200t与其他燃料煤掺配送热电锅炉使用, 其余滤后细渣全部与烟煤、无烟煤掺配送气化炉使用。

3.4 加强巡检, 提前检修

一是严格按照要求, 认真巡检, 及时发现问题。如滤布属易损件, 容易损伤, 但往往都是从裂口开始的, 若及时发现就可以立即停运进行缝补。否则, 最终整块滤布都会被撕裂。

二是积累经验, 对设备故障要能提前预判, 并相应提前处理, 即做到预见性和计划性。

4 结语

煤的特性对水煤浆性质的影响 篇9

一、水煤浆的性质

水煤浆和一般的煤泥水不同, 它是一种燃料, 作为均匀悬浮流体, 除了水煤浆中煤的固有特性 (发热量、灰熔点、含硫量等) 外, 还具有流体特性 (浓度、流变性、稳定性等) 。

水煤浆技术中包括制浆煤种的选择, 要求选择成浆性好的煤, 煤的成浆性是指将煤制备成水煤浆的难易程度。水煤浆的流变性十分复杂, 在低浓度时可能表现为牛顿流体或假塑性流体;浓度稍高产生絮团后, 可能表现为宾汉流体;更高的浓度下又可能出现胀塑性流体;当加入添加剂后, 煤粉和水紧密结合, 形成网状结构, 成为均一体, 表现为非牛顿流体的性质。水煤浆是一种固液两相混合物, 容易发生固液分离现象;通常要求在贮、运过程中不产生硬沉淀。水煤浆能维持不产生硬沉淀的性能, 称为水煤浆的稳定性。由于水煤浆的性质之间相互制约, 故难以满足各性能同时达到要求。例如, 水煤浆浓度较大则黏度大, 流动性差;浓度低有利于输送、雾化和燃烧, 但会使稳定性变差。结合水煤浆的性质, 因此选择制浆用煤时需要考虑以下几项影响因素。

二、水煤浆性质的影响因素

1. 煤表面性质对水煤浆性质的影响。

煤的表面性质如内在水分、含氧官能团、表面吸水特性、接触角等, 对其成浆性有重要影响, 国内外做了大量研究对此进行探讨。

煤的内在水分是指吸附或凝聚在煤颗粒内部的毛细管或孔隙中的结合水, 是影响成浆性能的关键因素, 内在水分越高, 煤浆性能越差, 浓度也越低。内在水分高, 说明煤粒表面吸附水分子的能力强, 一方面影响表面活性剂的吸附, 另一方面也反映了煤的孔隙结构易于赋存水分, 这样就会减少煤浆中作为流动介质的水量, 所以表观黏度增高, 成浆性能降低。煤中的含氧官能团主要包括羟基、羧基和羰基, 易形成氢键而亲水, 所以煤中含氧官能团越多亲水性越强, 内在水分含量越大, 成浆性越差。大量研究表明, 煤的表面吸水特性对水煤浆流变性的影响较大。接触角是润湿程度的量度, 在水煤浆的研制中, 经常用接触角来度量煤的疏水性;尉迟唯等研究煤、水接触角与煤的成浆性及煤变质程度的关系时发现, 煤的成浆性随疏水性的增加而增加。煤的表面电性可以影响煤颗粒的分散性, 表面电性越高, 煤颗粒的分散性较好, 水煤浆黏度越低, 因此人们在应用中把某些金属离子作为稳定剂, 用来降低煤颗粒的表面电性, 改善煤浆的稳定性。

由此可见, 煤的内在水分、含氧官能团、表面吸水特性和接触角等参数越大, 煤的亲水性越好, 成浆性越差;煤的表面电性降低, 可以改善煤浆的稳定性。

2. 矿物质对水煤浆性质的影响。

煤中矿物质对水煤浆的性质有较大的影响, 研究它对优化水煤浆制备工艺和完善制浆技术有重要意义。由于煤表面性质的差异, 矿物质含量和组成影响着煤的成浆性, 但关于矿物质对水煤浆特性的影响至今尚无统一结论。例如石英、方解石和黄铁矿等矿物质密度大, 在浆体中易下沉, 破坏体系的结构, 降低浆体的稳定性。矿物质表面的δ电位较高, 增加了颗粒间的静电作用, 可以使体系黏度降低。黏土矿物质因其吸水膨胀性会使煤浆的表观黏度升高, 不利于制浆;但黏土矿物颗粒间的静电斥力较强, 在浆体中易形成网状结构而使水煤浆有很好的触变性, 但在外力作用时结构易破坏, 黏度下降。另外, 一些矿物质如硫酸盐矿物可以溶出多价离子, 会降低煤颗粒表面电动电位的绝对值和活性剂的分散效能。此外, 煤中矿物质也会影响其可磨性, 可磨性好的煤可提高堆积效率, 使煤的成浆性增大。总之, 矿物质对水煤浆特性的影响很大, 人们可以根据这些规律, 优化水煤浆制备工艺, 提高水煤浆的质量。

3. 孔结构对水煤浆性质的影响。

煤是一种复杂的多孔性固体, 孔结构可以分为大孔、中孔和微孔, 并且煤的孔隙率越发达, 则煤的比表面积越大。相关研究表明, 不同变质程度的煤, 其孔结构特性对水煤浆性质的影响较为复杂。

相同变质程度的煤, 孔体积大的吸附的内在水分多, 在相同固体粉煤量的条件下, 使浆体的黏度增加, 从而制约高浓度煤浆的制备。一般来说, 煤的大孔结构对煤成浆性的影响较显著;而微孔有效孔体积的大小主要与浆体的存储性质有关, 微孔有效孔体积较大时会加速浆体软沉淀转变成硬沉淀, 从而影响浆体的长期存储性能。不同变质程度的煤, 其孔结构特性对水煤浆性质的影响较为复杂。根据煤的表面性质可知, 较小的总孔体积的煤有较高的成浆性。另外, 煤阶越低并且孔隙越发达的煤种制浆越困难。

4. 煤岩组成对水煤浆性质的影响。

煤显微组分的成煤过程不同, 其结构和性质也存在差异, 从而对水煤浆的性质造成不同影响。经过研究发现, 镜质组和惰质组对煤浆成浆性和稳定性有显著影响, 而壳质组仅影响浆体的稳定性;三种煤岩组分之间的交互作用不明显, 各自影响其制浆效果。从结构和性质方面来说, 镜质组的挥发分和H、N含量较高, C、S含量较低, 总氧含量高但含氧官能团数量低, 且芳香度、芳香氢和环缩合度较低;而惰质组的灰分、C含量较高, 总氧含量低而其含氧官能团数量高, 并且芳香度、芳香氢和环缩合度较高。此外, 不同煤岩组分中矿物质的含量、种类及赋存状态也存在差异。

惰质组是多孔结构, 使得煤的比表面积、孔体积和最高内在水分含量都很高, 故所制浆的黏度较大;而从惰质组孔隙中的矿物质溶出的金属离子会改变煤表面的双电层结构, 影响添加剂的作用, 对成浆过程造成不利影响。镜质组的密度较小, 同样质量时体积就较大, 用来起分散作用的水量相对减少, 所以制浆的黏度较大, 成浆性差。一般来说, 成浆性随惰质组含量的增加和镜质组含量的减少而先增加后减少, 所以两组分协同作用制浆时, 在惰质组和镜质组比例合适的情况下才可以制得低黏度、高浓度的水煤浆。

三、结论