Вугільна водна пульпа
I. Фізичні властивості та функції
Водовугільна суспензія – це суспензія, виготовлена з вугілля, води та невеликої кількості хімічних добавок. За призначенням водовугільну суспензію поділяють на висококонцентровану паливну суспензію та водовугільну суспензію для газифікації печей Texaco. Водовугільну суспензію можна перекачувати, розпилювати, зберігати, запалювати та спалювати у стабільному стані. Близько 2 тонн водовугільної суспензії можуть замінити 1 тонну мазуту.
Водовугільна пульпа для спалювання перевершує інші показники, зокрема високу ефективність згоряння, енергозбереження та екологічні переваги, що є важливою частиною технології чистого вугілля. Водовугільну пульпу можна транспортувати на великі відстані трубопровідним транспортом з низькими інвестиціями та низькими експлуатаційними витратами. Її можна спалювати безпосередньо без зневоднення після прибуття на термінал, а процес зберігання та транспортування є повністю замкнутим.
Вода спричинятиме втрати тепла та не зможе генерувати тепло в процесі горіння. Тому концентрація вугілля повинна досягати відносно високого рівня -- загалом 65 ~70%. Хімічні добавки становлять близько 1%. Втрати тепла, спричинені водою, становлять близько 4% калорійності вугільно-водної суспензії. Вода є невід'ємною сировиною в газифікації. З цієї точки зору, концентрацію вугілля можна знизити до 62% ~ 65%, що може призвести до потенційного збільшення вмісту кисню в процесі горіння.
Для полегшення реакцій горіння та газифікації водовугільна суспензія має певні вимоги до крупності вугілля. Верхня межа розміру частинок водовугільної суспензії для палива (розмір частинок з коефіцієнтом проходження не менше 98%) становить 300 мкм, а вміст менше 74 мкм (200 меш) – не менше 75%. Крупність водовугільної суспензії для газифікації трохи грубіша, ніж у водовугільної суспензії для палива. Верхня межа розміру частинок може досягати 1410 мкм (14 меш), а вміст менше 74 мкм (200 меш) – від 32% до 60%. Для того, щоб водовугільну суспензію було легко перекачувати та розпилювати, до водовугільної суспензії також пред'являються вимоги до плинності.
За кімнатної температури та швидкості зсуву 100 с⁻¹ видима в'язкість зазвичай не повинна перевищувати 1000-1500 мПа·с. Водовугільна суспензія, що використовується для транспортування трубопроводами на великі відстані, повинна мати видиму в'язкість не більше 800 мПа·с за низької температури (найнижча температура року для закопаних труб) та швидкість зсуву 10 с⁻¹. Крім того, також потрібно, щоб водовугільна суспензія мала нижчу в'язкість у текучому стані, що зручно для використання; коли вона перестає текти та знаходиться у статичному стані, вона може демонструвати високу в'язкість для зручного зберігання.
Стабільність водовугільної суспензії під час зберігання та транспортування є дуже важливою, оскільки водовугільна суспензія є сумішшю твердої та рідкої фаз, і її легко розділити на тверду та рідку, тому необхідно, щоб під час зберігання та транспортування не утворювалися «тверді осади». Так звані «тверді осади» стосуються осаду, який неможливо відновити до початкового стану шляхом перемішування водовугільної суспензії. Здатність водовугільної суспензії підтримувати продуктивність, не утворюючи твердих осадів, називається «стабільністю» водовугільної суспензії. Водовугільна суспензія з низькою стабільністю серйозно вплине на виробництво, якщо під час зберігання та транспортування випадуть осади.
II. Огляд технології приготування водовугільної пульпи
Водовугільна суспензія вимагає високої концентрації вугілля, дрібних частинок, доброї плинності та стабільності, щоб уникнути твердих осадів. Важко досягти всіх вищезазначених властивостей одночасно, оскільки деякі з них взаємно обмежені. Наприклад, збільшення концентрації призведе до збільшення в'язкості та погіршення плинності. Добра плинність та низька в'язкість погіршать стабільність. Тому необхідно контролювати концентрацію в режимі реального часу.Лонметрпортативний вимірювач щільностімає точність до 0,003 г/мл, що дозволяє досягти точного вимірювання густини та точно контролювати густину суспензії.
1. Правильно оберіть сире вугілля для варіння целюлози
Окрім задоволення вимог споживачів, при виборі якості вугілля для варіння целюлози необхідно також враховувати його властивості варіння целюлози – складність варіння целюлози. Деякі види вугілля легко виготовляють висококонцентровану водовугільну суспензію за нормальних умов. Для інших видів вугілля виготовлення висококонцентрованої водовугільної суспензії є складним або вимагає складнішого процесу варіння целюлози та вищих витрат. Властивості сировини для варіння целюлози суттєво впливають на інвестиції, виробничі витрати та якість водовугільної суспензії целюлозно-варіантного заводу. Тому слід опановувати закони варіння целюлози вугілля, а сире вугілля для варіння целюлози слід вибирати відповідно до фактичних потреб та принципів технічної доцільності та економічної раціональності.
2. Оцінювання
Для водовугільної суспензії не лише розмір частинок вугілля повинен досягати заданої тонкості помелу, але й хороший розподіл частинок за розміром, щоб частинки вугілля різного розміру могли заповнювати одна одну, мінімізувати проміжки між частинками вугілля та досягти вищої «ефективності укладання». Менша кількість проміжків може зменшити кількість використаної води, і це дозволяє легко виготовляти висококонцентровану водовугільну суспензію. Цю технологію іноді називають «градуванням».
3. Процес та обладнання для варіння целюлози
За заданих характеристик розміру частинок сирого вугілля та умов подрібнення, як досягти вищої "ефективності укладання" за розміром кінцевого продукту вугільно-водної суспензії, вимагає розумного вибору обладнання для подрібнення та процесу варіння целюлози.
4. Вибір добавок, що відповідають продуктивності
Для досягнення високої концентрації, низької в'язкості, а також гарної реології та стабільності вугільно-водної суспензії необхідно використовувати невелику кількість хімічних агентів, які називаються "добавками". Молекули добавки діють на межу розділу між частинками вугілля та водою, що може зменшити в'язкість, покращити дисперсію частинок вугілля у воді та підвищити стабільність вугільно-водної суспензії. Кількість добавок зазвичай становить від 0,5% до 1% від кількості вугілля. Існує багато різновидів добавок, а формула не є фіксованою та має бути визначена шляхом експериментальних досліджень.
Час публікації: 13 лютого 2025 р.
