梁興友

(北京中煤煤炭洗選技術(shù)有限公司, 內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000)

水煤漿是由65%～70%的不同粒度分布的煤、30%～35%的水和約1%的添加劑, 經(jīng)過(guò)一定的加工工藝制成的混合物。 水煤漿具有燃燒效率高、污染物排放低的特點(diǎn), 可用于電站鍋爐、 工業(yè)鍋爐、 工業(yè)窯爐等, 代油代氣代煤燃燒, 也可以作為氣化原料。 發(fā)展水煤漿技術(shù)、 用煤制取清潔燃料是我國(guó)能源的穩(wěn)定發(fā)展戰(zhàn)略和現(xiàn)實(shí)選擇。

1 門克慶選煤廠水煤漿制漿系統(tǒng)簡(jiǎn)介

中天合創(chuàng)能源公司門克慶煤礦利用現(xiàn)有選煤廠產(chǎn)生的煤泥配套建設(shè)18 t/h 煤泥制水煤漿成套生產(chǎn)線及泵送系統(tǒng), 制備成水煤漿供取暖鍋爐燃燒, 水煤漿熱值要求不高。 水煤漿制備裝置置于現(xiàn)有選煤廠主廠房南側(cè)預(yù)留空地上, 系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力為18 t/h。

水煤漿設(shè)計(jì)制漿原料煤采用選煤廠洗選生產(chǎn)的加壓過(guò)濾機(jī)煤泥, 來(lái)源穩(wěn)定充足, 煤泥質(zhì)量滿足門克慶鍋爐用水煤漿質(zhì)量要求。 水煤漿煤泥質(zhì)量指標(biāo)和粒度組成分別見表1 和表2。

表1 煤泥基本性質(zhì)

表2 煤泥粒度分布

1.1 制漿工藝

加壓過(guò)濾機(jī)煤泥通過(guò)膠帶輸送機(jī)輸送至水煤漿制備車間, 煤泥通過(guò)電子皮帶秤計(jì)量后, 并由小閉環(huán)控制系統(tǒng)按設(shè)定要求, 將預(yù)先調(diào)配好的分散劑溶液和水同時(shí)加入煤泥配料攪拌桶、 再經(jīng)過(guò)成漿破碎機(jī)、 入料緩沖桶等專用煤泥備料設(shè)備加工后, 泵送至球磨機(jī), 磨制水煤漿。 球磨機(jī)排料是水煤漿的初級(jí)產(chǎn)品, 經(jīng)滾筒篩、 振動(dòng)篩除去少量雜質(zhì)后, 自流入緩沖攪拌桶, 經(jīng)初次攪拌后的漿由螺桿泵送入濾漿器, 濾去混入漿中的異物(如木屑、 塑料纖維等)和極少量粗粒物料后, 自流入穩(wěn)定性處理罐, 同時(shí)按設(shè)定要求補(bǔ)加少量穩(wěn)定劑, 經(jīng)攪拌將補(bǔ)加的穩(wěn)定劑與煤漿充分混合和接觸, 以進(jìn)一步改善漿體的流動(dòng)性及穩(wěn)定性, 再溢流入均質(zhì)熟化罐進(jìn)行攪拌熟化處理。 經(jīng)過(guò)均質(zhì)熟化處理后的水煤漿, 泵送入儲(chǔ)漿罐進(jìn)一步攪拌, 加速水煤漿的熟化, 提高漿體的屈服應(yīng)力,進(jìn)一步提高水煤漿的穩(wěn)定性。 水煤漿制漿工藝流程如圖1 所示。

圖1 水煤漿制漿工藝流程

1.2 質(zhì)量指標(biāo)

水煤漿制漿技術(shù)指標(biāo)見表3。

表3 水煤漿產(chǎn)品性質(zhì)

表4 水煤漿粒度分布

2 制漿工藝存在的問(wèn)題

2.1 原料煤泥質(zhì)量波動(dòng)造成水煤漿質(zhì)量波動(dòng)

門克慶選煤廠入洗原煤來(lái)源于門克慶煤礦,為單一來(lái)源。 原煤性質(zhì)隨井下工作面生產(chǎn)變化而產(chǎn)生較大波動(dòng); 原煤水分也會(huì)波動(dòng)。 選煤廠生產(chǎn)過(guò)程煤泥質(zhì)量和水煤漿質(zhì)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表5。

如表5 所示, 水煤漿的熱值隨煤泥質(zhì)量波動(dòng)而波動(dòng), 有時(shí)因原煤灰分高、 煤泥灰分高造成水煤漿熱值降低至達(dá)不到鍋爐燃燒要求, 影響煤礦供暖。

表5 煤泥和水煤漿質(zhì)量統(tǒng)計(jì)

2.2 制漿系統(tǒng)受選煤廠生產(chǎn)制約

選煤廠加壓過(guò)濾機(jī)型號(hào)為GPJ-120, 處理煤泥60 t/h。 水煤漿制漿系統(tǒng)為單路系統(tǒng)、 原料煤供應(yīng)系統(tǒng)單一, 原料煤系統(tǒng)沒有設(shè)置儲(chǔ)存設(shè)施,僅需部分加壓過(guò)濾機(jī)煤泥, 加壓過(guò)濾機(jī)煤泥不能單獨(dú)生產(chǎn), 大部分加壓過(guò)濾機(jī)煤泥進(jìn)入選煤廠產(chǎn)品中外運(yùn)。 這就說(shuō)明制漿系統(tǒng)必須和選煤系統(tǒng)同步運(yùn)行, 受選煤生產(chǎn)系統(tǒng)制約。

2.3 輔助設(shè)施問(wèn)題

輔助設(shè)施問(wèn)題較多, 主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):

(1)水煤漿流動(dòng)性好, 適用于管道運(yùn)輸。 但儲(chǔ)漿罐內(nèi)的水煤漿經(jīng)輸漿泵通過(guò)架空管道直接泵送至鍋爐, 管道布置復(fù)雜、 拐角較多, 水煤漿輸送管道、 管道和設(shè)備連接的地方存在積漿死區(qū),長(zhǎng)時(shí)間積存有可能造成堵塞進(jìn)而影響正常輸送。

(2)生產(chǎn)、 檢修、 事故產(chǎn)生較多的廢漿、 廢水無(wú)法處理, 只得通過(guò)沖洗水設(shè)備返回洗煤廠,影響洗煤廠煤泥水系統(tǒng)。

3 工藝完善優(yōu)化

3.1 增加摻配精煤環(huán)節(jié), 穩(wěn)定水煤漿原料煤質(zhì)量

根據(jù)選煤廠選煤生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)際狀況確定精煤摻配, 具體方案如下:

(1)精煤離心機(jī)入料刮板運(yùn)輸機(jī)改為雙層刮板, 兩系統(tǒng)精煤全部由上層刮板回到機(jī)尾、 通過(guò)底層刮板和設(shè)在底板的閘板分配到各臺(tái)離心機(jī);

(2)精煤刮板運(yùn)輸機(jī)機(jī)尾底板開孔、 加閘板、細(xì)碎機(jī), 向煤泥膠帶運(yùn)輸機(jī)分料, 實(shí)現(xiàn)精煤摻配。 效果是, 即便選煤廠單系統(tǒng)、 單設(shè)備生產(chǎn),都不影響精煤摻配。

3.2 完善和優(yōu)化制漿工藝

洗選精煤在摻配環(huán)節(jié)經(jīng)過(guò)細(xì)碎機(jī)破碎后一般較粗, 與加壓過(guò)濾機(jī)煤泥相比, 還是屬于大顆粒, 原有的制漿工藝都不能適應(yīng), 需要進(jìn)行下述調(diào)整。

(1)為提高制漿效果和減少磨礦功耗, 精煤摻配環(huán)節(jié)加設(shè)細(xì)碎機(jī), 把摻配精煤粉碎到小于0.8 mm 以下, 并使破碎后的摻配精煤和原料煤泥粒度分布具備較高的堆積效率, 為后續(xù)作業(yè)創(chuàng)造良好條件。

(2)細(xì)碎后的摻配精煤通過(guò)雙齒輥給料機(jī)進(jìn)一步破碎, 并和制漿煤泥一起進(jìn)入煤泥配料攪拌桶。

(3)為了提高制漿效果, 在磨礦前加入分散劑, 在摻配精煤和原料煤泥混合環(huán)節(jié)煤泥配料攪拌桶添加部分分散劑。

(4)重新設(shè)置球磨機(jī)裝介率和配球比例。 球磨機(jī)的裝介率直接影響球磨機(jī)功耗及磨介在球磨機(jī)中的運(yùn)動(dòng)形態(tài)和磨礦效果; 制漿原料發(fā)生變化, 球磨機(jī)裝介率適當(dāng)調(diào)高有利于提高磨機(jī)的處理能力。 磨介大小與不同大小磨介的裝入比例對(duì)磨礦效果有明顯的影響, 產(chǎn)品的粒度分布和裝介有密切的關(guān)系。

(5)為進(jìn)一步改善水煤漿的流變性和提高穩(wěn)定性, 強(qiáng)化高剪切處理環(huán)節(jié), 在添加穩(wěn)定劑后加設(shè)高剪切處理罐, 對(duì)煤漿進(jìn)行一定去強(qiáng)度的剪切和混合作用, 以提高水煤漿的屈服應(yīng)力和表觀粘度, 需要攪拌時(shí)間在30 min 左右, 以達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量要求。

(6)調(diào)整均質(zhì)熟化處理過(guò)程, 根據(jù)實(shí)際情況攪拌時(shí)間確定為4～6 h, 以期達(dá)到有溫和的剪切作用、 加速煤漿的熟化, 同時(shí)具備較好的混勻作用。 經(jīng)過(guò)以上處理后水煤漿具備了良好的流動(dòng)性, 又有了較強(qiáng)的觸變性。 改造后的制漿工藝流程如圖2 所示。

圖2 改造后的制漿工藝流程

3.3 輔助設(shè)施的完善和優(yōu)化

(1)儲(chǔ)漿罐內(nèi)的水煤漿經(jīng)輸漿泵直接泵送至鍋爐。 為消除水煤漿可能產(chǎn)生的軟沉淀, 儲(chǔ)漿罐內(nèi)設(shè)有攪拌裝置, 根據(jù)罐內(nèi)漿的狀況, 定期進(jìn)行攪拌。 為防止室外管道冬季凍結(jié), 儲(chǔ)漿罐和管線均需采取必要的伴熱保溫措施。 同時(shí)在管道、 管道與設(shè)備相連的部位盡量減少拐彎和積漿死區(qū),同時(shí)在積漿死區(qū)處設(shè)置必要的排污口、 定期檢查和清理。

(2)鍋爐房供漿泵增加回輸功能, 即煤泥漿制備系統(tǒng)短時(shí)間停運(yùn)時(shí), 為防止煤泥漿制備車間至儲(chǔ)漿槽管道堵塞, 可利用備用的鍋爐供漿泵將管道內(nèi)的煤泥漿往回輸送至至均質(zhì)攪拌桶。 若需長(zhǎng)時(shí)間停產(chǎn)檢修, 則需用沖洗水沖洗管道, 將沖洗水排入制漿系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)立的污水池。

(3)增設(shè)獨(dú)立的污水池。 生產(chǎn)、 事故、 檢修等過(guò)程中產(chǎn)生的廢漿、 檢修放漿可以通過(guò)制漿過(guò)程相互貫通的管道進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)節(jié)和設(shè)施內(nèi)臨時(shí)儲(chǔ)存, 如配料攪拌桶、 入料緩沖桶、 球磨機(jī)、 緩沖攪拌桶、 濾漿罐、 穩(wěn)定罐、 熟化罐、 儲(chǔ)漿罐都有一定的容積。

產(chǎn)生的廢水中含有分散劑, 分散劑如果隨沖洗水進(jìn)入選煤廠煤泥水系統(tǒng)、 進(jìn)而進(jìn)入濃縮機(jī)。分散劑進(jìn)入濃縮機(jī)后, 減緩煤泥沉淀、 惡化濃縮機(jī)的工況。 為保證進(jìn)入濃縮機(jī)的煤泥盡快沉淀,必須添加大量的藥劑——絮凝劑, 絮凝劑大量添加惡化選煤廠循環(huán)水質(zhì)量, 形成惡性循環(huán)。 所以, 水煤漿系統(tǒng)沖洗水不排入選煤廠生產(chǎn)系統(tǒng),而是在制漿車間設(shè)置單獨(dú)的污水池, 污水池內(nèi)的污水和煤泥根據(jù)實(shí)際情況復(fù)用或者排入煤礦尾礦池。

4 優(yōu)化改造后的效果

改造后的水煤漿質(zhì)量見表6。

表6 水煤漿生產(chǎn)情況統(tǒng)計(jì)

從表6 可以看出:

(1)改造后, 無(wú)論選煤廠是單系統(tǒng)生產(chǎn)還是雙系統(tǒng)生產(chǎn), 無(wú)論哪個(gè)設(shè)備和環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題, 都不會(huì)影響制漿生產(chǎn);

(2)有效保證原料質(zhì)量, 煤泥和精煤可足量供應(yīng), 質(zhì)量穩(wěn)定。