Водно-вугільний шлам
І. Фізичні властивості та функції
Вугільно-водяний шлам — це шлам з вугілля, води та невеликої кількості хімічних добавок. За призначенням вугільно-водяний шлам поділяється на висококонцентрований вугільно-водяний шлам палива та вугільно-водяний шлам для газифікації печі Texaco. Вугільно-водяний шлам можна перекачувати, розпилювати, зберігати, запалювати та спалювати в стабільному стані. Близько 2 т водовугільного шламу можуть замінити 1 т мазуту.
Вугільно-водяний шлам для спалювання перевершує високу ефективність згоряння, енергозбереження та переваги для навколишнього середовища, що є важливою частиною чистої вугільної технології. Вугільно-водяний шлам можна транспортувати на великі відстані трубопровідним транспортом з низькими інвестиціями та низькими експлуатаційними витратами. Його можна безпосередньо спалити без зневоднення після прибуття на термінал, а процес зберігання та транспортування повністю закритий.
Вода призведе до втрати тепла і не може генерувати тепло в процесі горіння. Тому концентрація вугілля повинна досягати відносно високого рівня -- загалом 65 ~ 70 %. Хімічні добавки становлять близько 1%. Втрати тепла, викликані водою, становлять близько 4% теплотворної здатності водовугільного шламу. Вода – неминуча сировина при газифікації. З цієї точки зору концентрацію вугілля можна знизити до 62% ~ 65%, що може спричинити потенційне посилення спалювання кисню.
Для полегшення реакцій горіння та газифікації водно-вугільна суспензія має певні вимоги до тонкості вугілля. Верхня межа розміру частинок водовугільної суспензії для палива (розмір частинок із пропускною здатністю не менше 98%) становить 300 мкм, а вміст менше 74 мкм (200 меш) становить не менше 75%. Подрібненість водовугільної суспензії для газифікації дещо більша, ніж у вугільно-водяної суспензії для палива. Верхня межа розміру частинок може досягати 1410 мкм (14 меш), а вміст менше 74 мкм (200 меш) становить від 32% до 60%. Для того, щоб водно-вугільну суспензію було легко перекачувати та розпилювати, водно-вугільна суспензія також вимагає плинності.
При кімнатній температурі та швидкості зсуву 100 с уявна в’язкість, як правило, не повинна перевищувати 1000-1500 мПа·с. Вугільно-водяний шлам, який використовується при транспортуванні труб на великі відстані, вимагає уявної в’язкості не більше 800 мПа·с за низької температури (найнижча температура року для закопаних під землею труб) і швидкості зсуву 10 с-1. Крім того, також потрібно, щоб водно-вугільна суспензія мала меншу в'язкість, коли вона знаходиться в текучому стані, що є зручним для використання; коли він перестає текти і перебуває в статичному стані, він може демонструвати високу в'язкість для зручного зберігання.
Стабільність водовугільного шламу під час зберігання та транспортування дуже важлива, оскільки вугільно-водяний шлам є сумішшю твердої та рідкої фаз, і тверду та рідку фази легко відокремити, тому під час зберігання та транспортування необхідно, щоб не випадало «твердого осаду». Так званий «твердий осад» відноситься до осаду, який не можна відновити до початкового стану шляхом перемішування вугільно-водяної суспензії. Здатність водно-вугільної суспензії підтримувати ефективність не утворення твердих опадів називається «стабільністю» вугільно-водної суспензії. Вугільно-водяний шлам із поганою стабільністю серйозно вплине на виробництво, якщо випаде опад під час зберігання та транспортування.
II. Огляд технології приготування вугільно-водяного шламу
Вугільно-водяний шлам потребує високої концентрації вугілля, дрібного розміру частинок, хорошої текучості та стабільності, щоб уникнути твердого осаду. Задовольнити всі перераховані вище властивості одночасно буде складно, оскільки деякі з них взаємно обмежені. Наприклад, збільшення концентрації спричинить збільшення в’язкості та погіршення плинності. Хороша текучість і низька в'язкість погіршують стабільність. Тому необхідно контролювати концентрацію в режимі реального часу. TheЛонметрпортативний вимірювач густинимає точність до 0,003 г/мл, що дозволяє досягти точного вимірювання щільності та точно контролювати щільність суспензії.
1. Правильно виберіть сире вугілля для виробництва целюлози
Окрім відповідності вимогам наступних споживачів, якість вугілля для варіння целюлози також повинна звертати увагу на його властивості варіння целюлози – складність варіння целюлози. З деяких видів вугілля легко зробити вугільно-водну суспензію високої концентрації за звичайних умов. Для іншого вугілля складно або вимагає більш складного процесу варіння целюлози та вищих витрат для отримання висококонцентрованого вугільно-водного шламу. Целюлозні властивості сировини для виробництва целюлози мають великий вплив на інвестиції, вартість виробництва та якість водовугільної суспензії целюлозної установки. Тому слід засвоїти закон властивостей варіння вугілля, а сире вугілля для виробництва целюлози слід вибирати відповідно до реальних потреб і принципів технічної здійсненності та економічної раціональності.
2. Виставлення оцінок
Вугільно-водяна суспензія не тільки вимагає, щоб розмір частинок вугілля досягав заданої дрібності, але також вимагає гарного розподілу частинок за розміром, щоб частки вугілля різних розмірів могли заповнювати одна одну, мінімізувати проміжки між частинками вугілля та досягати вищої «ефективності укладання». Менша кількість проміжків може зменшити кількість використовуваної води, і легко зробити висококонцентрований вугільно-водяний шлам. Цю технологію іноді називають «градуюванням».
3. Процес виробництва целюлози та обладнання
За даних характеристик розміру частинок необробленого вугілля та умов подрібнення, як зробити розподіл частинок за розміром кінцевого продукту водно-вугільної суспензії для досягнення вищої «ефективності штабелювання», вимагає розумного вибору обладнання для подрібнення та процесу варіння целюлози.
4. Вибір присадок, що відповідають продуктивності
Щоб забезпечити високу концентрацію, низьку в’язкість, хорошу реологію та стабільність водно-вугільної суспензії, необхідно використовувати невелику кількість хімічних речовин, які називаються «добавками». Молекули добавки діють на поверхню між частинками вугілля та водою, що може зменшити в’язкість, покращити дисперсію частинок вугілля у воді та підвищити стабільність вугільно-водяної суспензії. Кількість добавок зазвичай становить від 0,5% до 1% від кількості вугілля. Існує багато різновидів добавок, і формула не є фіксованою і повинна бути визначена шляхом експериментальних досліджень.
Час публікації: 13 лютого 2025 р
