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煤泥制备煤浆燃烧利用技术研究及发展方向

2019-12-28梁霏飞

煤炭加工与综合利用 2019年5期
关键词:制浆煤泥工艺技术

梁霏飞

(中煤科工集团武汉设计研究院有限公司,湖北 武汉 430064)

1 概 述

选煤厂副产品煤泥的处理问题在选煤厂生产中至关重要。煤泥贮藏困难、易污染环境,直接外运用户不欢迎且不经济,因此就地处理是唯一的选择。随着我国原煤入洗比例的增加,势必导致煤泥产量增加。近几年来,煤泥浆的制备燃烧利用技术有了新的突破,如:在制浆方面有剪切搅拌工艺,在燃烧方面有旋流诱导燃烧、流化悬浮高效低污染燃烧技术等[1]。

目前煤泥的主要利用途径是燃烧。煤泥现阶段可实现的燃烧方式按水分含量高低划分,大致有煤泥制备煤浆燃烧、煤泥挤入流化床锅炉结团燃烧、将煤泥处理为水分含量更低的煤泥燃烧3种。其中,将煤泥挤入流化床锅炉结团燃烧,会导致大量的热量损失,而利用脱水技术等将煤泥处理为水分含量更低的煤泥燃烧,其所需煤泥脱水工艺、脱水后煤泥输送设备的造价较高。

煤泥制备煤浆工艺是在高浓度水煤浆制备工艺基础上发展起来的,将煤泥制浆用于热工设备燃烧,目前较多炉型稍加改造即可实现[2]。煤泥制备煤浆系统简单,还可简化选煤厂煤泥水处理系统,也更具环保和经济意义。煤泥浆无论是制备还是燃烧在技术上均是可行的[3]。

2 煤泥制备煤浆的工艺技术

2.1 湿法制浆工艺技术

将煤泥输送至磨机,同时将添加剂也加入磨机,产品经煤浆筛过滤大颗粒和杂物,筛下的煤浆成品则进入煤浆桶或储罐内搅拌调浆,再泵送至储存系统。该工艺所需设备少,工艺简单,操作方便,较为环保,但浓度高的煤浆较难制得,难控制大颗粒、杂物等。

2.2 干法制浆的工艺技术

将煤泥烘干,送至制浆桶加水搅拌制浆,同时可将添加剂也加入制浆桶,制得的煤浆送至煤浆筛过滤大颗粒和杂物,筛下的煤浆成品则进入煤浆桶或储罐内搅拌调浆,再泵送至储存系统[3]。该工艺制浆浓度范围大且易控制,生产能力较大,但处理量太大时干煤泥难以迅速润湿,劳动强度大且不环保[4,5]。

3 煤泥浆制备燃烧利用途径及优势

3.1 利用途径

煤泥浆的利用途径可分为以下几种:① 制浆厂煤浆外运销售;② 罐车、长距离输煤管道、短距离输煤管道送至发电厂燃烧发电及供热[5];③ 制备成低热值、低浓度的煤浆供煤化工项目使用,如液化和制天然气、甲醇、二甲醚等。

3.2 工艺技术优势

利用煤泥颗粒细、水分高的特性,煤泥浆的制备工艺流程简单、所需设备数量少,无需浮选、破碎工艺,磨矿工序也可简化或不设置。煤泥制备煤浆工艺还可与洗煤工艺结合,促进洗煤工艺的发展。

由于煤泥浆的流态特性好,易于利用。煤泥煤浆燃烧利用工艺技术与煤泥干燥燃烧利用工艺技术、煤泥成型燃烧利用工艺技术相比,综合技术指标更好。煤泥煤浆技术促进了煤泥燃烧技术的发展,也有利于拓宽燃料范围。

据不完全统计,我国目前在运行的工业锅炉分布在全国20多个省市,主要集中在广东、江浙沪、山东等地。基于现有运行锅炉的基础上,较多炉型经改造就可燃烧煤泥煤浆,还可改善煤泥污染和低热值燃料的不足。煤泥煤浆无论是制备还是燃烧,在工艺技术上都是可行的,是矿产资源节约与综合利用的先进、适用技术。

3.3 经济优势

从我国目前能源形式来看,煤炭气化、液化产品较难大规模应用。而用煤泥制备煤浆成本低,可供我国现有大量的锅炉燃用。煤泥制备煤浆技术不但可为新建的制浆厂带来经济效益,还可简化选煤厂煤泥水处理流程,节约选煤厂基建投资。煤泥煤浆价格低廉、粘度低、燃烧负荷易调节,也可为燃烧煤泥煤浆的用户带来经济效益。

此外,目前铁路运输能力有限,就地处理煤泥是经济合理的发展途径。煤泥煤浆也可采用管道输送,运量越大、运距越长,效益就越显著。

煤泥煤浆技术还可促进选煤、输煤管道、环保、煤化工等相关行业的发展,增加我国经济结构弹性。

由此可见,煤泥制备煤浆燃烧利用技术更具经济优势,将在未来带来效益。

3.4 环保优势

煤泥制备煤浆燃烧利用技术不仅解决了煤泥利用问题,还可利用废水,较为洁净和环保[1,6],是煤洁净、液化、利用技术的发展。

由于煤泥制备煤浆燃烧利用技术的原料是选煤的副产品煤泥,因而比水煤浆制备工艺更具环保意义。如后期能将燃用高硫分的重渣油锅炉改为燃烧低硫分的煤泥煤浆,还可大幅度减少 SO2排放,且具有明显的节能效果,环保效益显著[7,8]。

4 煤泥制浆工艺存在的问题及发展方向

4.1 存在的问题

(1)目前煤泥制备煤浆专用设备、燃烧设备及工艺不完善[9],通常直接采购或改造高浓度水煤浆制备设备及燃烧设备。然而,煤泥煤浆由于浓度低、热值低、水分高和灰分高,容易影响现有锅炉的燃烧效率,有待改善[10]。

(2)煤泥煤浆的燃烧特性有待改善,利用效率有待提高,煤泥煤浆燃烧时产生的污染问题有待解决。

(3)现有工艺难以制得高浓度且流动性较好的煤泥煤浆,成浆特性有待改善。

(4)缺少原料丰富、性价比高的添加剂,存在添加剂与煤泥匹配性差的问题。适用于多种煤泥煤浆的添加剂很少,匹配不同特性煤泥的添加剂研究也很少[11,12]。

4.2 发展方向

(1)需开发高效节能的煤泥制备煤浆专用设备、燃烧设备及新工艺。 开发设备时应考虑用户需求并进行经济性分析,研发针对不同煤泥成浆特性的设备参数。

(2)需进行煤泥煤浆的燃烧特性、利用效率研究。可通过制浆试验及改进锅炉参数,提高燃烧特性和煤浆利用效率。还应将尽量减小环境污染作为研究方向,需完善和充分利用锅炉除尘设备能力,降低排烟量、飞灰含量[13]。

(3)需寻求尽量提高制浆浓度的工艺及原料。研究不同工艺对煤浆浓度的影响,并结合其他优势综合分析,开发高浓度制备工艺。煤泥自身特性对其成浆性也有一定影响,需结合不同煤泥各自煤质数据及其煤浆特性,选用易制得高浓度煤浆的煤泥为原料。

(4)需有针对性的进行专用添加剂研究,开发性价比高、对煤泥性质适应性强的新型添加剂。其中,合成新型添加剂是一种途径,复配分散剂、稳定剂等也是一种途径[14]。

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