Угольно-водяная пульпа
I. Физические свойства и функции
Водоугольная пульпа — это суспензия, состоящая из угля, воды и небольшого количества химических добавок. В зависимости от назначения водоугольная пульпа делится на высококонцентрированную водоугольную пульпу для топлива и водоугольную пульпу для газификации в печах Texaco. Водоугольную пульпу можно перекачивать, распылять, хранить, а также воспламенять и сжигать в стабильном состоянии. Около 2 тонн водоугольной пульпы могут заменить 1 тонну мазута.
Водогазовая суспензия для сжигания превосходит по эффективности сгорания, энергосбережению и экологическим преимуществам, являясь важной составляющей технологии чистой угольной энергетики. Водогазовая суспензия может транспортироваться на большие расстояния по трубопроводам с низкими инвестиционными и эксплуатационными затратами. После прибытия на терминал ее можно сжигать непосредственно без обезвоживания, а процесс хранения и транспортировки полностью замкнут.
Вода вызывает потери тепла и не может генерировать тепло в процессе сгорания. Поэтому концентрация угля должна достигать относительно высокого уровня — как правило, 65–70%. Химические добавки составляют около 1%. Потери тепла, вызванные водой, составляют около 4% от теплотворной способности угольно-водной суспензии. Вода является неизбежным сырьем при газификации. С этой точки зрения концентрацию угля можно снизить до 62–65%, что может потенциально привести к увеличению содержания кислорода в процессе сгорания.
Для облегчения реакций горения и газификации к угольно-водной суспензии предъявляются определенные требования к тонкости помола угля. Верхний предел размера частиц угольно-водной суспензии для топлива (размер частиц с коэффициентом пропускания не менее 98%) составляет 300 мкм, а содержание частиц размером менее 74 мкм (200 меш) — не менее 75%. Тонкость угольно-водной суспензии для газификации несколько крупнее, чем у угольно-водной суспензии для топлива. Верхний предел размера частиц допускается до 1410 мкм (14 меш), а содержание частиц размером менее 74 мкм (200 меш) составляет от 32% до 60%. Для облегчения перекачивания и распыления угольно-водной суспензии также предъявляются требования к ее текучести.
При комнатной температуре и скорости сдвига 100 с⁻¹ кажущаяся вязкость, как правило, не должна превышать 1000-1500 мПа·с. Для угольно-водной суспензии, используемой в трубопроводной транспортировке на большие расстояния, требуется кажущаяся вязкость не более 800 мПа·с при низкой температуре (самая низкая температура года для подземных труб) и скорости сдвига 10 с⁻¹. Кроме того, требуется, чтобы угольно-водная суспензия имела более низкую вязкость в текучем состоянии, что удобно для использования; в состоянии покоя она может проявлять высокую вязкость для удобства хранения.
Стабильность угольно-водной суспензии во время хранения и транспортировки имеет очень важное значение, поскольку угольно-водная суспензия представляет собой смесь твердой и жидкой фаз, и твердая и жидкая фазы легко разделяются, поэтому необходимо, чтобы во время хранения и транспортировки не образовывался «твердый осадок». Так называемый «твердый осадок» — это осадок, который не может быть восстановлен до исходного состояния путем перемешивания угольно-водной суспензии. Способность угольно-водной суспензии сохранять свои свойства, не образуя твердого осадка, называется «стабильностью» угольно-водной суспензии. Угольно-водная суспензия с низкой стабильностью серьезно повлияет на производство, если во время хранения и транспортировки произойдет образование осадка.
II. Обзор технологии приготовления угольно-водной пульпы
Для получения угольно-водной суспензии необходима высокая концентрация угля, мелкий размер частиц, хорошая текучесть и стабильность во избежание образования твердых осадков. Одновременное соответствие всем этим свойствам затруднительно, поскольку некоторые из них взаимоисключающие. Например, увеличение концентрации приведет к увеличению вязкости и ухудшению текучести. Хорошая текучесть и низкая вязкость ухудшат стабильность. Поэтому необходимо контролировать концентрацию в режиме реального времени.Длинный метрпортативный плотномерОбладает точностью до 0,003 г/мл, что позволяет осуществлять точное измерение плотности и точно контролировать плотность суспензии.
1. Правильно выберите сырьевой уголь для целлюлозно-бумажного производства.
Помимо удовлетворения требований конечных потребителей, качество угля для целлюлозно-бумажного производства должно также учитывать его целлюлозно-бумажные свойства — сложность процесса варки. Некоторые виды угля легко позволяют получить высококонцентрированную угольно-водную пульпу в обычных условиях. Для других видов угля получение высококонцентрированной угольно-водной пульпы затруднительно или требует более сложного процесса варки и больших затрат. Целесообразность варки сырья оказывает большое влияние на инвестиции, себестоимость производства и качество угольно-водной пульпы целлюлозно-бумажного комбината. Поэтому необходимо освоить закономерности целлюлозно-бумажных свойств угля и выбирать сырье для варки в соответствии с реальными потребностями, а также принципами технической осуществимости и экономической целесообразности.
2. Оценка
Для получения угольно-водной пульпы необходимо не только достижение заданной тонкости помола частиц угля, но и хорошее гранулометрическое распределение, чтобы частицы угля разных размеров могли заполнять друг друга, минимизировать зазоры между частицами и достичь более высокой «эффективности укладки». Меньшее количество зазоров позволяет сократить количество используемой воды и легко получить высококонцентрированную угольно-водную пульпу. Эту технологию иногда называют «градацией».
3. Процесс и оборудование для целлюлозно-бумажного производства
При заданных характеристиках размера частиц исходного угля и условиях измельчаемости, для достижения более высокой «эффективности укладки» частиц конечного продукта — угольно-водной суспензии — необходим рациональный выбор измельчительного оборудования и процесса варки пульпы.
4. Выбор присадок, соответствующих эксплуатационным характеристикам.
Для достижения высокой концентрации, низкой вязкости, а также хороших реологических свойств и стабильности угольно-водной суспензии необходимо использовать небольшое количество химических агентов, называемых «добавками». Молекулы добавки воздействуют на границу раздела фаз между частицами угля и водой, что позволяет снизить вязкость, улучшить дисперсию частиц угля в воде и повысить стабильность угольно-водной суспензии. Количество добавок обычно составляет от 0,5% до 1% от количества угля. Существует множество разновидностей добавок, и их формула не является фиксированной и должна определяться экспериментальными исследованиями.
Дата публикации: 13 февраля 2025 г.
