กระบวนการของสารละลายถ่านหินในน้ำ

น้ำจะทำให้เกิดการสูญเสียความร้อนและไม่สามารถสร้างความร้อนในกระบวนการเผาไหม้ได้ ดังนั้น ความเข้มข้นของถ่านหินจึงควรอยู่ในระดับที่ค่อนข้างสูง โดยทั่วไปอยู่ที่ 65-70% ส่วนผสมทางเคมีอยู่ที่ประมาณ 1% การสูญเสียความร้อนที่เกิดจากน้ำคิดเป็นประมาณ 4% ของค่าความร้อนของสารละลายถ่านหิน-น้ำ น้ำเป็นวัตถุดิบที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในกระบวนการผลิตก๊าซ จากมุมมองนี้ ความเข้มข้นของถ่านหินสามารถลดลงเหลือ 62-65% ซึ่งอาจทำให้การเผาไหม้มีออกซิเจนเพิ่มขึ้นได้

เพื่อให้การเผาไหม้และปฏิกิริยาการแปรสภาพเป็นแก๊สเกิดขึ้นได้ง่ายขึ้น สารละลายถ่านหินในน้ำจึงมีข้อกำหนดบางประการเกี่ยวกับความละเอียดของถ่านหิน ขนาดอนุภาคสูงสุดของสารละลายถ่านหินในน้ำสำหรับเชื้อเพลิง (ขนาดอนุภาคที่มีอัตราการผ่านไม่น้อยกว่า 98%) คือ 300 ไมโครเมตร และปริมาณอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่า 74 ไมโครเมตร (200 เมช) ต้องไม่น้อยกว่า 75% ส่วนความละเอียดของสารละลายถ่านหินในน้ำสำหรับการแปรสภาพเป็นแก๊สจะหยาบกว่าสารละลายถ่านหินในน้ำสำหรับเชื้อเพลิงเล็กน้อย ขนาดอนุภาคสูงสุดที่อนุญาตได้คือ 1410 ไมโครเมตร (14 เมช) และปริมาณอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่า 74 ไมโครเมตร (200 เมช) อยู่ระหว่าง 32% ถึง 60% เพื่อให้สารละลายถ่านหินในน้ำสามารถสูบและทำให้เป็นละอองได้ง่าย สารละลายถ่านหินในน้ำจึงมีข้อกำหนดเกี่ยวกับความลื่นไหลด้วย

ที่อุณหภูมิห้องและอัตราการเฉือน 100 s⁻¹ ความหนืดปรากฏโดยทั่วไปต้องไม่เกิน 1000-1500 mPa·s สารละลายถ่านหินในน้ำที่ใช้ในการขนส่งทางท่อระยะไกลต้องการความหนืดปรากฏไม่เกิน 800 mPa·s ที่อุณหภูมิต่ำ (อุณหภูมิต่ำสุดของปีสำหรับท่อที่ฝังอยู่ใต้ดิน) และอัตราการเฉือน 10 s⁻¹ นอกจากนี้ ยังต้องการให้สารละลายถ่านหินในน้ำมีความหนืดต่ำเมื่ออยู่ในสถานะไหล ซึ่งสะดวกต่อการใช้งาน และเมื่อหยุดไหลและอยู่ในสถานะนิ่ง ก็สามารถแสดงความหนืดสูงได้เพื่อความสะดวกในการจัดเก็บ

ความเสถียรของสารละลายถ่านหินในน้ำระหว่างการจัดเก็บและการขนส่งมีความสำคัญมาก เนื่องจากสารละลายถ่านหินในน้ำเป็นส่วนผสมของของแข็งและของเหลว และง่ายต่อการแยกตัวของของแข็งและของเหลว ดังนั้นจึงจำเป็นต้องไม่มี "ตะกอนแข็ง" เกิดขึ้นระหว่างการจัดเก็บและการขนส่ง "ตะกอนแข็ง" หมายถึงตะกอนที่ไม่สามารถกลับคืนสู่สภาพเดิมได้ด้วยการกวนสารละลายถ่านหินในน้ำ ความสามารถของสารละลายถ่านหินในน้ำในการรักษาประสิทธิภาพโดยไม่เกิดตะกอนแข็งเรียกว่า "ความเสถียร" ของสารละลายถ่านหินในน้ำ สารละลายถ่านหินในน้ำที่มีความเสถียรต่ำจะส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อการผลิตหากเกิดการตกตะกอนขึ้นระหว่างการจัดเก็บและการขนส่ง

II. ภาพรวมของเทคโนโลยีการเตรียมสารละลายถ่านหินในน้ำ

สารละลายถ่านหินในน้ำจำเป็นต้องมีความเข้มข้นของถ่านหินสูง ขนาดอนุภาคละเอียด มีความลื่นไหลดี และมีความเสถียรที่ดี เพื่อป้องกันการตกตะกอนแข็ง การที่จะให้ได้คุณสมบัติทั้งหมดข้างต้นพร้อมกันนั้นเป็นเรื่องยาก เพราะบางคุณสมบัติมีความขัดแย้งกัน ตัวอย่างเช่น การเพิ่มความเข้มข้นจะทำให้ความหนืดเพิ่มขึ้นและความลื่นไหลลดลง ในทางกลับกัน ความลื่นไหลที่ดีและความหนืดต่ำจะทำให้ความเสถียรแย่ลง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องตรวจสอบความเข้มข้นแบบเรียลไทม์ลอนมิเตอร์เครื่องวัดความหนาแน่นแบบพกพามีความแม่นยำสูงถึง 0.003 กรัม/มิลลิลิตร ซึ่งสามารถวัดความหนาแน่นได้อย่างแม่นยำและควบคุมความหนาแน่นของสารละลายได้อย่างเที่ยงตรง