科学与工程的完美融合
低阶煤水煤浆高效添加剂

        中科远东专业致力于高性能水煤浆专用添加剂系列产品的研发、生产和销售,依托中科院宁波材料所建有煤质分析及成浆性评价中心,根据国内不同煤质特性、制浆工艺、水煤浆质量(浓度、粒度、粘度、稳定性)等特点,研发出系列高性能水煤浆添加剂产品,可为用户提供个性化、专业化、系列化的水煤浆添加剂产品。中科远东拥有水煤浆气化领域的权威专家和强大的技术团队,秉承二十多年的深厚底蕴与丰富的工程实践经验,可为用户提供客观、全面、系统的技术服务。

       如果煤浆大颗粒偏多,细颗粒偏少,且流动性和雾化性能均较差,造成气化炉气化效率偏低,煤耗、氧耗和炉渣残炭量偏高。另外,煤浆粒度偏粗致使输送煤浆泵和气化喷嘴磨损加重。

       在水煤浆气化生产中,如果能提高煤浆浓度将会带来可观的效益,使煤浆浓度维持在62%或者再稍高一些,即能够满足气化过程用水需要,又能够满足煤浆输送系统运行需要,将会使得系统整体各种消耗明细降低,生产能力同时得到提高,带来显著的经济效益。在不增加超细磨工艺设备的前提下,提高煤浆浓度的手段主要是控制合适的粒度级配和寻找优质高效的煤浆添加剂,使得提高浓度后的煤浆均匀性、流动性、稳定性达到优化生产工艺指标的要求。

       华东理工大学在《煤浆浓度变化对煤气化性能的影响》文章中:以压力等级为4.0MPag的水煤浆气化炉为模型,详细论述了煤浆浓度变化对气化性能的影响,详见附图一。煤浆浓度每提高1个百分点,1000Nm3 (CO+H2)所需比煤耗降低10.19kg、比氧耗降低9.11Nm3, 有效合成气含量增加0.72个百分点。以60万吨/年氨醇项目为例,煤浆浓度每提高1个百分点,可带来1000~1500万元的经济效益。

 

成浆性试验介绍

影响成浆性技术分析

 原料煤性质分析

       原料煤性质是影响水煤浆成浆性的重要因素之一。榆林煤、黄陶勒盖属于鄂尔多斯盆地典型煤种,具有内水高、可磨性差、灰熔点低、O/C高,附件元素分析,难制取高浓度水煤浆的煤质特点。因此,提高成浆性试验必须对原料煤性质进行系统分析和研究,其中包括工业分析、元素分析、煤岩组分、可磨性和煤的表面物理化学性质等。通过对原料煤性质分析,为下一阶段高效添加剂研究和成浆性试验提供基础数据具有重要意义。

原料煤研磨特性分析

       粒度分布(粒度级配 )是影响水煤浆成浆性和质量的三大要素之一,而磨况则决定粒度分布,因此,在水煤浆制备技术中,磨况是其中关键技术环节。通过试验并考察现场原料煤入料粒度、研磨介质配比和磨况时间等不同磨况条件下的粒度级配和成浆特性,对比试验和实际生产的工况条件,寻求合理的入料粒度、粒度级配和研磨介质配比,最终获得优化工况条件是保证技术适用的关键。

高效低阶煤水煤浆添加剂技术研发

       影响水煤浆质量的三大要素是煤质特征、粒度分布以及添加剂。在工业生产过程中,煤质特征及煤粉粒度分布相对固定,加入量占干基煤千分之几的水煤浆添加剂成为制得合格高浓度水煤浆的关键。因此,添加剂是制备高浓度水煤浆的关键技术之一,它直接影响着水煤浆的各项性能。

       低变质程度煤种,煤表面物理化学性质比较特殊,O/C高,通常采用的添加剂存在针对性较差的问题。针对此类原料煤表面物理化学特性,从添加剂分子结构入手,通过原料选择、合成工艺条件(反应时间、反应温度、原料配比等)优化控制、正交试验获得大量试验数据,合成或复配获得专用高效添加剂产品,使添加剂对原料煤有良好的分散和稳定性能。

┝ 试验过程、仪器和执行标准:

      中科院宁波材料所成立于2004年4月,是中科院在浙江省唯一一个直属的研究所。2009年3月,中科院、浙江省和宁波市三方签署协议,建设中科院宁波材料所二期---中科院宁波工业技术研究院。现拥有四个非法人研究所,分别是材料技术所、新能源技术所、先进制造技术所和慈溪生物医学工程研究所,形成了“一院四所”的格局。新材料初创园并已有15家企业入驻培育孵化,宁波材料所已成为“长三角”区域集科技创新、成果转化、科技服务、人才培育、企业孵化于一体的新型的创新研究机构。宁波材料所将坚持“把科技转化为生产力”的定位目标,提升顶层设计、协同攻关和系统集成的能力,坚持机制体制创新,先行先试,把宁波材料所建设成引领性的区域创新平台。

       中科远东水煤浆研发中心依托中科院材料所检测中心,拥有完整的试验研发能力,技术力量雄厚,由材料所两位研究员项裕桥和陈亮所长亲自负责指导,配有博士3人、高级工程师3人负责试验。试验采用平行试验法,每个样做7次后取平均值作为最终结果,保证测试结果重现性稳定,耗时120小时,共完成21次完整试验,试验结果真实可靠。

 

主要试验仪器:磨机(KER-F200A);烘箱(101-LAS);PH测量仪(雷磁PHS-3C);电子天平(sartorius BSA22025 Max 2200gd-0.01g);粘度仪(BROOKFIELDVISCOMETER DV-I Prime,配63#转子);电动搅拌器(功率200W,转速3000r/min);快速水分仪(sartorius MA35);湿法激光粒度分布仪(BT-2002);自动电位滴定仪(雷磁ZD-2);流动性分析仪(等玻璃仪器一宗);

成浆试验主要分析项目:水煤浆固含量、水煤浆粘度、水煤浆流动性、水煤浆稳定性、水煤浆析水率等;

成浆性试验执行的标准:水煤浆采样GB/T 18856.1-2008 《水煤浆试验方法》;水煤浆浓度-红外干燥法GB/T 18856.2-2008 《水煤浆试验方法》;水煤浆粒度分级GB/T 18856.3-2008 《水煤浆试验方法》;水煤浆粘度GB/T 18856.4-2008《水煤浆试验方法》;水煤浆稳定性GB/T 18856.5-2008 《水煤浆试验方法》;水煤浆密度GB/T 18856.6-2008 《水煤浆试验方法》;水煤浆PH值GB/T 18856.7-2008 《水煤浆试验方法》。

    通过试验获得技术指标:

           采用中科远东低阶煤高效水煤浆添加剂,使以榆神矿区和宁东矿区为原料的气化水煤浆质量可以稳定达到如下指标:

    水煤浆平均浓度:62±1%;

    水煤浆平均粘度(25℃,100S-1)≤600mPa·s;

    水煤浆稳定性:≥48小时。

      通过优化磨况的水煤浆粒度分布:40目通过率:90~95%;325目通过率:35~45%。 

       

       经济效益分析

             目前年产60万吨氨醇的典型规模,气化岛日处理煤3000吨,年处理煤约90万吨计算;水煤浆平均浓度按60%,年产生合成气约13亿Nm3。水煤浆浓度每提高1%(一个百分点),1Nm3合成气(CO+H2)耗氧约减少0.01Nm3,煤耗降低约10g。

             若气化水煤浆的浓度提高2个百分点,平均浓度按62%计算,初步预计每年可以给企业节约成本2080万元,具体如下:

       

      氧气成本按照0.40元/Nm3计,年氧耗成本至少可以节约1040万元

      13亿Nm3/年×0.01×2×0.4元/ Nm3=1040万元/年;

      煤炭成本按照400元/吨计,年煤耗成本至少可以节约1040万元

      13亿Nm3/年×10×10-6 t/Nm3×2×400元/t=1040万元/年。

               同时,由于煤浆质量和氨醇产量的提高,降低了气化及净化等系统运行成本,减少了对输送泵、管道、阀门、喷嘴等设备的磨损,可降低其检修和维护费用。 

         

         社会效益分析

               经过多项改进后,系统消耗降低、单炉运行周期延长、减少了喷嘴和管道阀门的磨损,可明显增加系统使用周期,降低气化炉停车检修频率,减少了维护工作量,将带来显著的经济和社会效益。

               因此提高水煤浆浓度是解决问题的关键所在,中科远东的低阶煤高效添加剂的特点和优势总结如下:

         

        与榆林煤、宁东煤等变质程度低、O/C比高的弱粘煤和不粘煤匹配性高,易制得高浓度水煤浆;

        添加量小,通常添加量千分之1.5-1.8(干基);

        平均煤浆粘度(25℃,100S-1)为400-600mPa·s,粘度低,输送消耗低,雾化效果好,有利于优化工艺操作;

        水煤浆平均浓度:61-63%,比之前提高约2%;

        可以与造纸黑液等阴离子分散剂良好互溶,可实现不停车切换;

        添加剂低氯离子低硫酸根离子,杜绝污染灰水系统。

                 总之,中科远东低阶煤水煤浆高效添加剂具有低粘度、高浓度、良好分散性、流动性和稳定性的特点。

                 中科远东水煤浆研发中心依托中科院材料所,拥有完整的试验研发能力,技术力量雄厚,中心拥有研发人员18人,其中研究员2人博士3人、高级工程师3人,在水煤浆添加剂的研发与应用,气化烧嘴维修改造等方面有深厚的技术基础和丰富的工程经验。中科远东有信心、有能力、有实力为贵公司降低生产成本、提高经济效益献计献策,通过挖掘系统设备潜力、优化工艺参数为生产提供技术支持和优质服务。

           

          可对不同配煤进行成浆性能试验,提供成浆性报告,同时指导现场生产工艺的调整,并根据煤种的变化情况改变水煤浆添加剂配方,保证水煤浆的质量要求,降低水煤浆的生产成本。计划在贵公司厂区附近建设试验中心,为企业提供更加快捷的服务;

          开车前对人员进行技术培训,开车时派技术人员现场指导,接到通知后第一时间内派技术人员赶到现场一起解决;

          在生产过程中遇到其他技术问题,中科远东将派专家积极配合贵公司解决。

             产品质量指标

            指标名称

            指标

            外观

            红褐色固体

            固体细度(120目通过率)

            ≥95%  

            不溶物

            ≤1.5%

            水份

            ≤5%

            PH值(30%浓度的的水溶液)

            ≥9  

            CL-含量

            ≤400ppm

            硫酸根含量

            ≤600ppm

             

             

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