水煤浆添加剂工业试验

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1、水煤浆添加剂工业试验张家明(安徽淮化集团有限公司，安徽淮南)2002-01-160 前 言   我国煤炭资源十分丰富，石油资源相对短缺，在一次能源生产与消费结构中以煤为主的格局相当时期内难以改变，因此发展洁净煤技术是现实的选择。水煤浆技术是我国洁净煤技术的主要组成部分，水煤浆作为一种煤基液态燃料，在我国经过10多年的技术开发、工业性试验和商业示范应用，已显示出具有代油、节能、燃烧效率高和污染低等诸多优势。   煤炭的主体是有机质，它的表面具有强烈的疏水性，煤粉又具有极大的比表面，很容易自发地彼此聚结，这就使煤粒与水不能密

2、切结合成为一种浆体，浓度较高时会形成一种湿的泥团。当水煤浆中的固体颗粒呈现聚结状态，流动时剪切平面必然会通过这些聚结物，引起较大的机械阻力，使得体系粘度高、流动性差。添加剂一般是含有大量离子基团的大分子表面活性剂。煤水体系中加入添加剂后，添加剂分子吸附在煤粒表面：一方面，亲和力强的芳环和侧链烷基为疏水基吸附在煤粒表面非极性区域内；另一方面，—CH3等离子基团中的一部分吸附在带相反电荷的煤粒表面，其余部分则作为亲水基指向液相，使得水分子吸附在煤粒表面，从而使煤粒表面由疏水性变为亲水性，固液界面张力得到了降低，促进了煤粒在水

3、中的分散；同时，加入添加剂后，不带电的煤粒表面因吸附添加剂分子而带负电荷，同种电荷相互排斥，从而形成了一个阻止粒子聚集的电势垒，利于煤颗粒的分散。添加剂在煤粒表面不仅发生物理吸附，而且存在较强的化学吸附，使添加剂分子很难从煤粒表面分离开来，一定程度上保持了煤颗粒间的电势垒。同时，水化膜将煤粒隔开，减少了煤粒间的阻力，起到了降粘作用。   根据淮化德士古气化炉所用的水煤浆性能指标要求，我们将有关厂家提供的3种类型添加剂在工业装置上对义马煤进行了成浆试验。本次工业试验的目的是确认该产品能否作为工业用水煤浆添加剂，该产品作水煤

4、浆添加剂的用量及工业操作条件，考核用该产品制得煤浆的特性以及对生产的影响。1 试 验    1.1 原料煤的性质    试验所用煤样为义马煤，煤质分析结果列于表1煤粒度分布服从实际生产要求。   由表1可知，义马煤硫含量较低，挥发分含量高，发热量大，灰熔点较低，属于比较理想的气化煤种。但分析基水分较高，可磨指数偏低，难以制备成高浓度的水煤浆，可制浆的最高浓度为65.61％。  1.2 水煤浆添加剂   试验选用了3种添加剂，即陕西渭河化肥厂提供的木质素添加剂、上海昆山水煤浆添加剂厂提供的丙烯酸添加剂、上海焦化厂提供的萘系

5、添加剂，3种添加剂理化性质列于表2。   3种添加剂在工业装置上用义马煤进行了成浆试验，在2＃磨机内磨制完成了添加量试验、1＃磨机内磨制完成了制浆浓度试验，考察了水煤浆的流动性、稳定性，以及对生产的影响。试验期间，制浆用煤量(干煤)为17～29t／h，水煤浆产量为30～45t／h。  1.3 主要控制指标及分析仪器     主要控制指标见表3。   使用的分析仪器为NXS-11型旋转粘度计，SCB-609B水分快速测定仪，PHS-2酸度计。2 结果与讨论    2.1 添加剂添加量试验      制浆试验分系统置换、最佳

6、添加量试验、最高浓度试验；稳定运行4个阶段。系统置换阶段主要看该添加剂是否与原添加剂相溶，两种添加剂制得水煤浆是否起化学反应，制浆系统是否有不良反应。为了确定添加剂对义马煤的最佳用量，试验保持煤浆浓度相对稳定，调节添加量来控制煤浆粘度，当粘度不能满足Texaco气化炉对水煤浆的要求时，该添加量即为最佳添加量。添加剂添加量试验结果见表4。   从表4可以看出，pH值基本保持不变，添加剂用量逐步降到满足煤浆特性生产要求，系统生产稳定，试验第一阶段完成。   从表4可以看出，木质素添加剂添加量在0.20％～0.25％(浆基)之

7、间较为适宜，煤浆浓度为(62±0.5)％时，最佳添加量为0.22％(浆基)。丙烯酸添加剂添加量在0.20％～0.25％(浆基)之间较为适宜，煤浆浓度为(62±0.5)％时，最佳添加量为0.23％(浆基)。萘系添加剂添加量在0.18％～0.28％(浆基)之间较为适宜，煤浆浓度为(62±0.5)％时，最佳添加量为0.23％(浆基)。2.2 浓度试验   最高浓度试验是根据筛选的最佳添加量，保持3种添加剂添加量基本不变，即木质素添加剂添加量为0.22％(浆基)，丙烯酸添加剂添加量为0.23％(浆基)，萘系添加剂添加量为0.23

8、％(浆基)，调节球磨机煤量和水量，改变煤浆浓度，当粘度不能满足要求时，即为该添加剂制浆最高浓度。浓度试验结果见表5。   从表5可以看出，3种添加剂在其添加范围内时，均可以制得浓度为63％的水煤浆。木质素与丙烯酸添加剂所制煤浆流动性、稳定性较好，萘系添加剂所制煤浆粘度较低，稳定性差，析水较多。试验期间，使用萘系添加剂