1、概況
水煤漿加壓氣化技術(shù)，是當(dāng)今世界上比較先進(jìn)和成熟的氣流床煤氣化技術(shù)，氣化過(guò)程是：一定濃度的水煤漿和純凈的氧氣通過(guò)特殊的噴嘴進(jìn)入氣化爐的反應(yīng)室，產(chǎn)生CO和H2為主要成分的合成氣，用于生產(chǎn)NH3、H2，甲醇和聯(lián)合發(fā)電等。該技術(shù)對(duì)煤種的適應(yīng)性強(qiáng)，碳轉(zhuǎn)化率高。煤種的性質(zhì)和種類(lèi)是影響水煤漿濃度的重要因素，添加劑的使用是保證水煤漿具有良好性能必不可少的條件。制漿中加入少量的分散劑，可改變煤粒的表面性質(zhì)，讓煤粒均勻的分散于水中，能提高水煤漿的流動(dòng)性。
以德士古為例，制漿系統(tǒng)如方框圖1
水煤漿的質(zhì)量，直接關(guān)系到裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性和系統(tǒng)能耗的高低，合格的水煤漿應(yīng)符合如下條件：
2．1較高的水煤漿濃度
水煤漿濃度是指水煤漿物系中的固含量。若水煤漿濃度較低，其粘度也較低，易于泵送，但會(huì)使進(jìn)入氣化爐的水份增加。為了維持爐溫，勢(shì)必增加氧化消耗，使比氧耗增高。過(guò)高的水煤漿濃度會(huì)使煤漿粘度增大，不易泵送，容易產(chǎn)生分層和沉降，使裝置不能穩(wěn)定運(yùn)行。
2．2較好的流動(dòng)性
水煤漿的流動(dòng)性可用煤漿的表現(xiàn)粘度來(lái)表示，它和煤種有關(guān)。表現(xiàn)粘度越大，流動(dòng)性越差，不易泵送，霧化效果差，在保證水煤漿濃度的前提下，我們希望得到粘度低，流動(dòng)好的水煤漿。一般采用加入具有分散作用的表面活性劑，即添加劑的方法以降低煤漿的粘度。
2．3較好的穩(wěn)定性
水煤漿的穩(wěn)定性是指分散（煤粒）在水中的懸浮能力，穩(wěn)定性好是指煤漿不易沉降。
水煤漿是一種分散的懸浮體系，是一種不均勻的，動(dòng)力不穩(wěn)定的物系。存在著因煤粒的重力作用，而引起沉降問(wèn)題。特別是在靜置和低沉速下分發(fā)生分層、沉降、堵塞閥門(mén)和管道，影響裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。
水煤漿的穩(wěn)定性與煤粒的粒度分度和煤種的親水性有關(guān)。煤粉的粒度越小，煤粒的表面親水性越強(qiáng)，其穩(wěn)定性越好，但粘度會(huì)增大，流動(dòng)性變差。
2. 4適宜的粒度分布
水煤漿中粒度分布是成漿的關(guān)鍵因素。若水煤漿中粗顆粒多，表觀粘度下降，流動(dòng)性好，但易分層、沉降。較細(xì)顆粒多，穩(wěn)定性就好，但流動(dòng)性變差。對(duì)氣化反應(yīng)而言，顆粒越小，反應(yīng)越安全，效果越好。所以，合格的水煤漿中，大小顆?；ハ嗵畛?，大小比例要協(xié)調(diào)。 這就要求水煤漿要有適宜的粒度分布。 我公司水煤漿的粒度分布如下：2380µm（8目） 100% 、1410µm（14目）98%～100% 、420µm（40目）90%～95% 、74µm（200目）40～45%、44µm（325目）25%～35% 。
3、我公司使用的煤質(zhì)，分析數(shù)據(jù)如下：
3.1工業(yè)分析
煤種 水份% 灰份% 揮發(fā)份% 發(fā)熱量
A 1.7 17.1 8.4 5655
B 2.0 15.8 7.8 5776
灰熔點(diǎn)℃
煤種 T1 T2 T3
A 1136 1125 1246
B 1112 1207 1235
3.2添加劑投加量實(shí)驗(yàn)
針對(duì)上述用煤，我們采用多種添加劑進(jìn)行定濃試驗(yàn)和添加劑定量試驗(yàn)，以達(dá)到兩者之間最佳配伍。最終選取一復(fù)合型水煤漿添加劑A（WL--708）以3‰添加量制漿較為合適。
添加劑
投加量 目標(biāo)濃度
W% 粘度 cp
A B C D E
1‰ 63 607 720 1010 912 787
2‰ 63 586 632 905 833 661
3‰ 63 350 480 660 682 509
4‰ 63 338 445 632 654 487
5‰ 63 341 434 621 638 466
原料煤成漿試驗(yàn)（添加劑為WL--708）
添加劑
加量‰ 目標(biāo)濃度
W% 實(shí)測(cè)濃度
W% 粘度
cP 流動(dòng)性 24小時(shí)穩(wěn)定性
析水率% 落棒情況
3 60 59.96 282 A 4.0 到底
3 62 62.03 320 A 3.2 到底
3 63 63.25 456 A 2.8 到底
3 64 64.14 572 A 2.2 到底
3 65 65.26 621 A- 1.8 到底
3 66 66.20 852 B 1.7 3/4
3 67 67.05 903 C 1.7 1/2
目標(biāo)濃度為60～63%之間，粘度低、穩(wěn)定性差，不符合生產(chǎn)要求。目標(biāo)濃度為65～67%時(shí)，流動(dòng)性和穩(wěn)定性較差，不利于泵送。目標(biāo)濃度為63～65%之間，流動(dòng)性好，穩(wěn)定性較好，能滿足生產(chǎn)要求。
4、結(jié)論
經(jīng)過(guò)近多年的實(shí)踐，我們認(rèn)為：為了提高生產(chǎn)效率、增加產(chǎn)量、 降低消耗、保證安全生產(chǎn)，如下問(wèn)題要求特別注意。
4．1選擇比較理想的煤種：煤的灰熔性溫度在1100～1300℃為最佳，過(guò)高、過(guò)低都不利于氣化；灰份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過(guò)20%；要求內(nèi)水質(zhì)量分?jǐn)?shù)越低越好，最好不超過(guò)8%。
4. 2針對(duì)不同的混煤，需選用較適合的添加劑，可以得到各項(xiàng)指標(biāo)都比較好的適合氣化爐的水煤漿。
總之，水煤漿應(yīng)是一個(gè)穩(wěn)定性、流動(dòng)性好，具有較高濃度的懸浮體系。粒度分布、添加劑、外在因素、煤質(zhì)等都是影響水煤漿性質(zhì)的重要因素。
水煤漿加壓氣化技術(shù)，是當(dāng)今世界上比較先進(jìn)和成熟的氣流床煤氣化技術(shù)，氣化過(guò)程是：一定濃度的水煤漿和純凈的氧氣通過(guò)特殊的噴嘴進(jìn)入氣化爐的反應(yīng)室，產(chǎn)生CO和H2為主要成分的合成氣，用于生產(chǎn)NH3、H2，甲醇和聯(lián)合發(fā)電等。該技術(shù)對(duì)煤種的適應(yīng)性強(qiáng)，碳轉(zhuǎn)化率高。煤種的性質(zhì)和種類(lèi)是影響水煤漿濃度的重要因素，添加劑的使用是保證水煤漿具有良好性能必不可少的條件。制漿中加入少量的分散劑，可改變煤粒的表面性質(zhì)，讓煤粒均勻的分散于水中，能提高水煤漿的流動(dòng)性。
以德士古為例，制漿系統(tǒng)如方框圖1
水煤漿的質(zhì)量，直接關(guān)系到裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性和系統(tǒng)能耗的高低，合格的水煤漿應(yīng)符合如下條件：
2．1較高的水煤漿濃度
水煤漿濃度是指水煤漿物系中的固含量。若水煤漿濃度較低，其粘度也較低，易于泵送，但會(huì)使進(jìn)入氣化爐的水份增加。為了維持爐溫，勢(shì)必增加氧化消耗，使比氧耗增高。過(guò)高的水煤漿濃度會(huì)使煤漿粘度增大，不易泵送，容易產(chǎn)生分層和沉降，使裝置不能穩(wěn)定運(yùn)行。
2．2較好的流動(dòng)性
水煤漿的流動(dòng)性可用煤漿的表現(xiàn)粘度來(lái)表示，它和煤種有關(guān)。表現(xiàn)粘度越大，流動(dòng)性越差，不易泵送，霧化效果差，在保證水煤漿濃度的前提下，我們希望得到粘度低，流動(dòng)好的水煤漿。一般采用加入具有分散作用的表面活性劑，即添加劑的方法以降低煤漿的粘度。
2．3較好的穩(wěn)定性
水煤漿的穩(wěn)定性是指分散（煤粒）在水中的懸浮能力，穩(wěn)定性好是指煤漿不易沉降。
水煤漿是一種分散的懸浮體系，是一種不均勻的，動(dòng)力不穩(wěn)定的物系。存在著因煤粒的重力作用，而引起沉降問(wèn)題。特別是在靜置和低沉速下分發(fā)生分層、沉降、堵塞閥門(mén)和管道，影響裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。
水煤漿的穩(wěn)定性與煤粒的粒度分度和煤種的親水性有關(guān)。煤粉的粒度越小，煤粒的表面親水性越強(qiáng)，其穩(wěn)定性越好，但粘度會(huì)增大，流動(dòng)性變差。
2. 4適宜的粒度分布
水煤漿中粒度分布是成漿的關(guān)鍵因素。若水煤漿中粗顆粒多，表觀粘度下降，流動(dòng)性好，但易分層、沉降。較細(xì)顆粒多，穩(wěn)定性就好，但流動(dòng)性變差。對(duì)氣化反應(yīng)而言，顆粒越小，反應(yīng)越安全，效果越好。所以，合格的水煤漿中，大小顆?；ハ嗵畛?，大小比例要協(xié)調(diào)。 這就要求水煤漿要有適宜的粒度分布。 我公司水煤漿的粒度分布如下：2380µm（8目） 100% 、1410µm（14目）98%～100% 、420µm（40目）90%～95% 、74µm（200目）40～45%、44µm（325目）25%～35% 。
3、我公司使用的煤質(zhì)，分析數(shù)據(jù)如下：
3.1工業(yè)分析
煤種 水份% 灰份% 揮發(fā)份% 發(fā)熱量
A 1.7 17.1 8.4 5655
B 2.0 15.8 7.8 5776
灰熔點(diǎn)℃
煤種 T1 T2 T3
A 1136 1125 1246
B 1112 1207 1235
3.2添加劑投加量實(shí)驗(yàn)
針對(duì)上述用煤，我們采用多種添加劑進(jìn)行定濃試驗(yàn)和添加劑定量試驗(yàn)，以達(dá)到兩者之間最佳配伍。最終選取一復(fù)合型水煤漿添加劑A（WL--708）以3‰添加量制漿較為合適。
添加劑
投加量 目標(biāo)濃度
W% 粘度 cp
A B C D E
1‰ 63 607 720 1010 912 787
2‰ 63 586 632 905 833 661
3‰ 63 350 480 660 682 509
4‰ 63 338 445 632 654 487
5‰ 63 341 434 621 638 466
原料煤成漿試驗(yàn)（添加劑為WL--708）
添加劑
加量‰ 目標(biāo)濃度
W% 實(shí)測(cè)濃度
W% 粘度
cP 流動(dòng)性 24小時(shí)穩(wěn)定性
析水率% 落棒情況
3 60 59.96 282 A 4.0 到底
3 62 62.03 320 A 3.2 到底
3 63 63.25 456 A 2.8 到底
3 64 64.14 572 A 2.2 到底
3 65 65.26 621 A- 1.8 到底
3 66 66.20 852 B 1.7 3/4
3 67 67.05 903 C 1.7 1/2
目標(biāo)濃度為60～63%之間，粘度低、穩(wěn)定性差，不符合生產(chǎn)要求。目標(biāo)濃度為65～67%時(shí)，流動(dòng)性和穩(wěn)定性較差，不利于泵送。目標(biāo)濃度為63～65%之間，流動(dòng)性好，穩(wěn)定性較好，能滿足生產(chǎn)要求。
4、結(jié)論
經(jīng)過(guò)近多年的實(shí)踐，我們認(rèn)為：為了提高生產(chǎn)效率、增加產(chǎn)量、 降低消耗、保證安全生產(chǎn)，如下問(wèn)題要求特別注意。
4．1選擇比較理想的煤種：煤的灰熔性溫度在1100～1300℃為最佳，過(guò)高、過(guò)低都不利于氣化；灰份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過(guò)20%；要求內(nèi)水質(zhì)量分?jǐn)?shù)越低越好，最好不超過(guò)8%。
4. 2針對(duì)不同的混煤，需選用較適合的添加劑，可以得到各項(xiàng)指標(biāo)都比較好的適合氣化爐的水煤漿。
總之，水煤漿應(yīng)是一個(gè)穩(wěn)定性、流動(dòng)性好，具有較高濃度的懸浮體系。粒度分布、添加劑、外在因素、煤質(zhì)等都是影響水煤漿性質(zhì)的重要因素。