关于黑龙江省水煤浆产业发展的建议

为促进黑龙江水煤浆产业发展,分析水煤浆产业发展现状,探讨进一步加快发展水煤浆产业的建议,如政府主导统筹协调发展,地方推动配套工程示范,坚定落实绿色发展战略,增加核心技术储备等。

废弃物处置协同制备水煤浆技术研究进展

阐述了近年来人们掺配不同废液与废固所制水煤浆的浆体性质,其中包括焦化废水、含油废水、印染废水、造纸黑液等废液所制水煤浆以及采用化工污泥、含油污泥、煤气化细渣、煤泥等固废所制水煤浆,分析了不同预处理与改性方式对浆体性能的影响,并对掺配废弃物制浆的技术瓶颈与未来发展趋势进行了展望。

水煤浆添加剂的研究现状

近年来,水煤浆技术作为一种高效的煤炭清洁利用途径备受关注。但水煤浆的成浆性能受到煤质、煤粉粒度分布、添加剂等因素的制约,其中添加剂是水煤浆制备过程中决定生产成本和浆体性能的重要因素。介绍了传统水煤浆添加剂的主要特点,综述了污泥、工业废水、生物质等废弃物作为环保型水煤浆添加剂的研究进展,并对水煤浆添加剂未来的发展方向进行了展望。

基于煤颗粒−结合水复合相的水煤浆导热系数预测模型

水煤浆气流床气化是目前大型先进煤气化技术之一,提升水煤浆气化效率有助于推动煤炭清洁高效利用。水煤浆预热技术被认为是提高煤气化能源利用效率的关键技术之一。目前,复杂液固悬浮液导热系数的变化规律和内在机理仍未被完全认识。导热系数是介质流动换热的重要基础参数,表征着其在稳态导热过程的导热能力。利用瞬态热线法测定不同温度下相同质量分数水煤浆的导热系数,实验结果表明:温度越高,导热系数越高。在室温下测定不同质量分数下水煤浆的导热系数,实验结果表明可以分为2个阶段:质量分数从51%增大到58%时为下降区,导热系数快速下降,由0.401 W/(m·K)降至0.358 W/(m·K);而质量分数继续增加,从58%到67%时为恒定区,导热系数基本保持在0.358 W/(m·K)。基于实验结果,综合考虑平行模型、麦克斯韦模型、广义自洽模型等复合材料模型,提出煤颗粒−结合水复合的水煤浆导热系数平行预测模型。水煤浆中的水分包含自由水和结合水,结合水会和煤颗粒形成煤颗粒−结合水复合相,将水煤浆视为复合相和自由水相组成的两相复合材料。在下降区,随着煤颗粒质量分数的增加,自由水相减少,复合相不变,水煤浆导热系数快速降低;在恒定区,随着煤颗粒质量分数的进一步增加,复合相中的结合水量减少,但复合相的导热系数基本维持稳定。

水煤浆气化过程中元素的迁移与富集特性

元素的迁移与富集特性对煤气化装置的长周期稳定运行有重要影响。本文运用X射线衍射、X射线荧光光谱分析等手段,对气流床水煤浆气化装置使用的煤及气化后的粗细渣进行了研究,发现Na、P、V、Ti等元素较容易在细渣中富集,Fe、Ca、Cr元素则容易在粗渣中富集。热力学计算结果表明,气化过程中V元素主要是以气态V2O_(3)或VO_(2)的形式存在;高温下S元素大部分以气态COS和H_(2)S等形式存在。在升温过程中Cr元素与Mg、Fe结合生成固相MgCr_(2)O_(4)、FeCr_(2)O_(4),1100℃后Cr元素较容易以CrO及Cr_(2)O_(3)形式存在于液态熔渣中。在管式炉中开展了弱还原性气氛实验,探究了温度对煤灰中元素富集的影响特性。结果表明,气化温度越高,Na、S元素易向气相富集,Ca、Fe、Cr元素易在熔渣中富集。

费托合成废催化剂蜡渣掺混对工业水煤浆成浆特性的影响

将蜡渣以不同比例掺入工业水煤浆中制备环保型水煤浆,可实现费托合成废催化剂蜡渣资源化、无害化处理。利用旋转流变仪测定浆体的最大成浆浓度、流变性等,借助Zeta电位仪定量分析添加蜡渣对于水煤浆稳定性的影响,使用FTIR表征煤、蜡渣颗粒表面的官能团,利用SEM和接触角测量仪对煤和蜡渣表面形貌和接触角进行分析,通过绘制蜡渣水煤浆的稳定分散图,探究蜡渣的掺混对成浆特性的影响机制。结果表明:随着蜡渣添加量的增加,浆体表观黏度增大,最大成浆浓度降低,水煤浆和蜡渣水煤浆都表现出剪切变稀的假塑性特征;加入蜡渣后,浆体的Zeta电位有所增大,蜡渣水煤浆的析水率与相同浓度的工业水煤浆的析水率相比区别不大;通过红外光谱仪及接触角分析仪分析可知,蜡渣表面活性差,疏水性强,进入水煤浆后,水会在蜡渣颗粒表面聚结,造成浆体中自由水损失,从而造成黏度增加,最大成浆浓度降低;同时由于煤表面形成了水化膜,其表面亲水,蜡渣表面疏水,在体系中二者不会发生团聚,所以蜡渣的加入对浆体的稳定性起到了一定的积极作用。

准东高铁煤中伴生矿物对水煤浆成浆性能影响

准东黑山矿区将军庙二矿的准东高铁煤储量丰富,是优质动力煤产区,以该煤样为原料煤,考察煤中主要伴生矿物对水煤浆性能影响。用煤炭浮沉分离方法获得不同矿物含量、种类和分布规律的不同密度等级煤样,并对煤样进行成浆性影响评价。经能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和X射线荧光仪(XRF)确定煤样中元素含量及矿物组成。最后利用SPSS软件计算不同矿物元素含量与成浆性能相关性。发现准东高铁煤密度主要集中于1.40~1.50 g/cm^(3),占整体的55.88%,而密度>1.50 g/cm^(3)煤样约占4.88%;黄铁矿、硫酸铁、高岭土和石英石含量随煤样密度增大而增加,密度>1.50 g/cm^(3)煤样中伴生矿物含量高,Al、Si、S和Fe元素含量均达到最大,其中Fe元素质量分数从<0.5%增至5.97%;水煤浆样品黏度和稳定性也随制备煤样密度增加而下降,使用密度<1.40 g/cm^(3)的ZD1煤样制备的水煤浆黏度960 mPa·s,析水率1.37%,而采用密度>1.50 g/cm^(3)煤样制备的浆体样品整体过于稀薄,成浆黏度降至320 mPa·s,析水率达9.09%;相关性分析显示,煤中伴生Na、Mg和Ca元素在各个密度等级煤样中分布相对均匀,与成浆性能无明显相关性,而Al、Si、S和Fe元素的含量与成浆黏度和稳定性分别呈现显著和极其显著的负相关,即黄铁矿、硫酸铁、高岭土和石英石质量分数越高,水煤浆黏度、稳定性下降趋势越显著。

水煤浆气化炉协同处理过程中有机物排放特征——以多环芳烃和二噁英为例

采用工业化试验对水煤浆气化炉协同处理蒽醌染料、精馏残渣、废活性炭、废有机溶剂等多源有机废物过程中多环芳烃(PAHs)和二噁英(PCDD/Fs)的排放特征进行研究.结果表明,协同处理有机废物不会对水煤浆气化炉的气化压力、气化温度和小时产气量产生显著影响,但合成气中CO和CO_(2)的气体体积分数较空白工况有所变化,CO的气体体积分数由40.9%下降至31.5%,而CO_(2)气体体积分数则由23.4%增加至31.0%,主要原因可能是有机废物的引入使得气化炉燃烧更充分;协同工况下气态排放物中PAHs和PCDD/Fs分别以萘和低氯代同系物为主,其中PAHs和PCDD/Fs的总毒性当量分别在0.12–0.49ng-TEQ/m^(3)和1.22–3.82pg-TEQ/m^(3)之间,较空白工况下PAHs(0.06–0.11ng-TEQ/m^(3))和PCDD/Fs(1.34–2.97ng-TEQ/m^(3))的总毒性当量无明显增加,且仍远低于相关标准限值;协同工况下固态样品中PAHs和PCDD/Fs分别以低、中环和低氯代同系物为主,硫磺(0.49ng-TEQ/kg)和炭黑(0.37ng-TEQ/kg)的PAHs总毒性当量,以及碳酸氢铵(8.3pg-TEQ/kg)的PCDD/Fs总毒性当量分别高于其他固态样品的PAHs和PCDD/Fs总毒性当量.协同工况下固态样品中PAHs和PCDD/Fs的总毒性当量较空白工况均无明显增加,环境风险可控.

超细水煤浆雾化燃烧技术

为推动构建新型能源体系,煤炭的清洁高效利用仍是我国能源战略的重点。水煤浆技术作为煤炭清洁高效利用的重要方向之一,具有多种优势。针对超细水煤浆雾化燃烧方式开展试验研究,验证了4种结构雾化喷枪,定量分析不同条件下喷枪出口喷雾的粒径变化规律,结果显示雾化粒径D_(50)的波动范围61.7~119.3μm,D_(90)波动范围为105.7~181.7μm。基于雾化特性结果优化完成了雾化喷枪结构设计,在燃烧试验台上进行了试验研究,从燃烧温度、火焰形态、烟气状态等方面对比了不同结构喷枪的实际燃烧性能,确定不同喷枪结构对燃料燃烧性能的影响,为后续工程设计及设备的选型提供技术依据。相关工作推动了超细水煤浆燃烧技术开发。

GE水煤浆气化装置灰水水质影响因素分析与控制

气化灰水可谓是水煤浆气化装置的“血液”,灰水水质超标会导致系统设备和管道腐蚀结垢,制约GE水煤浆气化装置的长周期运行,并严重影响污水处理的效能。对灰水pH值、硬度、碱度、悬浮物含量、浊度、氯离子含量、电导率、氨氮和COD等关键指标对水煤浆气化灰水系统的影响进行分析,并就各影响因素总结出针对性的水质控制措施,以提高气化装置运行的稳定性和经济性。

阴离子型水煤浆分散剂的研究进展

综述了阴离子型水煤浆分散剂的研究现状,介绍了常见的阴离子分散剂的种类及其作用机理。根据煤粒之间相互作用,对煤特性、水煤浆煤颗粒之间的相互作用、分散剂吸附过程中的煤水相互作用和空间效应进行了详细分析。从结构与性能的关系出发,对水煤浆分散剂的选择和制备提出了研究方向。

水煤浆添加剂的研究进展

介绍了水煤浆添加剂的分类、作用机理、研究进展及评价方法,结合表面活性剂、碳基添加剂、聚合物和胶体纳米颗粒等的研究成果,提出了水煤浆添加剂未来的发展趋势及面临的问题与挑战,尽管水煤浆面临稳定性差、燃烧性能和污染物排放控制等挑战,但随着全球能源安全和环境保护需求的不断增加,水煤浆添加剂仍将有广阔的应用前景。

水煤浆添加剂TS-M1对几种煤成浆效果的试验研究

为了考察复合高效水煤浆添加剂TS-M1在水煤浆制浆中的整体成浆效果,以4种特定的煤种为制浆对象,对煤浆质量分数、黏度、流动性及稳定性等进行了量化分析。试验结果及现场应用情况表明:针对煤气化项目现场的应用条件及4种特定煤种,复合高效水煤浆添加剂TS-M1在常规添加量1‰~4.5‰范围内,可制得最高成浆质量分数分别为64%、63.5%、65%和68%的水煤浆,同时能保持良好的煤浆黏度、流动性及稳定性。

水煤浆气化烧嘴喷口和炉砖烧蚀性的优化及应用

水煤浆加压气化工艺中工艺烧嘴的设计需与煤浆投料负荷相匹配。国内某公司6.5 MPa水煤浆加压气化装置原工艺烧嘴设计煤浆处理量73 m3/h,因下游合成气的需求变化使装置负荷需大幅改变,新方案烧嘴要求能满足75%~125%范围的负荷调节。为了评估极端负荷工况对气化装置造成的影响,针对该厂运行工况,对原烧嘴和新方案烧嘴进行了气化炉全炉燃烧数值模拟。计算结果表明:新方案优化了烧嘴在低负荷下的端面烧蚀和高负荷下的冲蚀问题,改善了高负荷下炉砖筒体和锥底的温度分布,有利于缓解炉砖的冲蚀速率。新方案实际投用后兼顾了较高的气化生产效率和宽广的负荷变化范围,验证了计算的正确性。

水煤浆制备工艺现状及发展趋势

制备工艺是决定水煤浆浆体性能的重要因素,影响其储运和使用。综述了近年来水煤浆制备工艺的最新研究进展,包括不同种类水煤浆的制备工艺及制备环节中药剂制度、粒度级配方式的使用,按制浆原料的不同将水煤浆分为传统水煤浆和环保水煤浆,其中传统水煤浆是指制浆原料以煤基成分为主,如精煤水煤浆、低阶煤水煤浆和煤泥水煤浆,环保水煤浆则是在制浆原料上掺配了如生物质、工业废液和固体废弃物等,既可充分利用废弃物热值,又能降低处置成本,是资源化综合利用废弃物的新途径。分析对比了常规锅炉、循环流化床锅炉以及气化炉等应用场景对水煤浆的性能要求,其中常规锅炉要求水煤浆的黏度低、粒度细,制备工艺上通常采用单段磨矿工艺,循环流化床锅炉因其独特的悬浮流化燃烧方式,对水煤浆粒度和黏度的要求不高,可通过不排渣的运行方式,减少大密度床料的消耗,提高对制浆原煤的灰分含量以及灰熔融温度的包容性,气化对水煤浆的性能要求比燃烧更高,其中气化炉要求水煤浆的浆体浓度高、反应活性好,且为保证较好的雾化效果,气化水煤浆要求水煤浆颗粒的细粒度、低浆体黏度;对水煤浆制备技术的发展趋势进行了展望,提出探索低阶煤改性提质方法、超细颗粒对浆体特性的影响、拓展可掺配制浆废弃物种类等技术方向。

小型蒸汽锅炉水煤浆燃烧行为的数值模拟研究

为了将水煤浆燃烧技术应用于国内中小型锅炉的改造,本文是以Fluent17.0为计算平台,以国内某小型水煤浆蒸汽锅炉为研究对象,采用数值模拟方法研究了水煤浆在炉膛内的燃烧和传热特性。基于Gambit2.4建立了锅炉炉膛的三维物理模型,并以六面体结构网格对计算区域进行了网格划分。基于Fluent17.0,在充分考虑水煤浆的雾化特点和水汽化吸热的基础上,详细研究了助燃空气预热温度变化对炉内水煤浆燃烧、炉膛温度分布和水冷壁换热的影响。研究结果表明,当助燃空气预热温度为523K时,水煤浆可在该锅炉炉膛内实现良好的燃烧,且能量利用也能达到较高水平。

针对适用于低阶煤种的高效水煤浆添加剂的研究

水煤浆工业生产中煤质特性是影响制浆指标的重要因素,煤化程度低的低阶煤种,其全水、内水含量较高、含氧官能团较多,不易制得高浓度水煤浆,且低阶煤种制备的水煤浆质量波动大不易控制,添加率大煤浆成本高。为此,结合当前分散剂市场,通过实验室系统研究,开发出适用于低阶煤煤种的二元、三元复配添加剂产品。通过对鲁南化工现气化用低阶煤煤种的成浆性评价,新开发的复合型水煤浆添加剂能较好地解决低阶煤制浆存在的问题,且能有效降低制浆成本。

水煤浆气化炉激冷室衬里腐蚀开裂分析与对策

针对某公司在役水煤浆气化炉激冷室堆焊层存在大量裂纹和腐蚀坑问题,本文从腐蚀性介质来源及分布、腐蚀特性和腐蚀机理以及引起腐蚀失效原因等方面进行了简要阐述,分析发现氯离子应力腐蚀是产生裂纹的主要原因,硫化物叠加氯离子对应力腐蚀开裂有相互促进作用,进一步加剧了腐蚀发生。最后提出了应对措施、对策及建议以便为类似气化炉设计、选材、制造工艺和工程应用提供一些经验参考。

水煤浆气化锁斗系统故障分析及改造

在煤气化生产过程中锁斗系统有着重要作用,但其故障种类较多。为保证系统安全、稳定、高效运行,需要迅速且准确地判断出故障位置和原因,这需要有一定的理论支持和丰富的现场经验积累,还要求不断地进行技术改造。介绍引发锁斗系统故障的因素、相应判断和处理方法,避免故障频发造成的人力物力损失以及安全风险。

浮选工艺对制备水煤浆性能的影响研究

主要研究以正浮选精矿和反浮选尾矿为原料制备水煤浆,通过分析浆体浓度对煤浆的表观黏度和屈服应力的影响,得出结论:这2种产品制备水煤浆是可行的,且用反浮选尾矿做原料具有明显优势。