CN104357115A - 一种水煤浆生产评价系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水煤浆生产评价系统。其特点是：包括原料煤存储装置，该原料煤存储装置通过输送机构与颚式破碎机连接，该颚式破碎机通过一级提升机构与对辊破碎机连接，在该对辊破碎机下方设有一号料斗从而能收集破碎后的原料煤，该一号料斗通过二级提升机构与二号料仓连接，该二号料仓通过螺旋给料器与棒磨机的进口连接，该棒磨机的进口还通过第一管路和第一电磁计量泵与添加剂储罐连接，并且该棒磨机的进口还通过第二管路和第二电磁计量泵与生产水储罐连接。本发明提供了一种可以实现全流程与精确控制的水煤浆生产评价系统，可实现1000t/a物料连续湿法制浆。

Description

一种水煤浆生产评价系统

技术领域

本发明涉及一种水煤浆生产评价系统。

背景技术

在国际能源紧缺，石油、天然气价格日益攀升的大趋势下，我国将现代煤化工及其支撑技术的发展作为重要的能源战略，通过对煤炭转型利用的范围不断扩大，加快能源结构调整，加强环境，经济和社会效益，使得现代煤化工为我国的现代化、可持续化社会建设提供新的动力。在新一代煤气化技术中，水煤浆气化技术工艺技术成熟，流程简单，过程控制安全可靠，气化炉内结构简单，操作性能好，在一定条件下具有明显的优势，当前仍是被广泛采用的新一代先进煤气化技术之一。

在水煤浆工业化制备过程中，由于煤质、添加剂、水、生产方式等条件随时会发生变化，因此对于水煤浆质量的评价就产生了在线性、连续性、准确性、及时性的需求，需要对诸如设备状态参数、工艺流程参数、产品质量参数等进行实时监控。而目前对于水煤浆工业化生产线评价装置研究成果较少，生产企业多数情况下还是基于实验室测定结果对水煤浆产品质量进行评价。但是，由于煤质、添加剂、工艺水、生产方式等条件波动范围较大，一定程度上影响了企业对水煤浆生产过程中关键因素的监控，导致煤浆综合性能不可控因素增多。因此需要开发一种模式化生产水煤浆的全流程与精确控制的评价线，满足企业对煤浆评价在线性、连续性、准确性、及时性的需求，提高对生产线的实时监控，提升水煤浆产品质量水平与稳定性。

现有水煤浆制备工艺大多采用湿法制浆，制浆过程涉及研磨介质的选择、料浆在磨机中的停留时间、进料量、级配比等工艺参数，为动态制浆过程。但实验室对煤样的制浆评价绝大多数为干法制浆，为固定比例下的煤、水、添加剂混合体系，属于静态制浆评价，该评价过程与湿法制浆过程相差甚远，同时还受到取样偏差、人为操作等因素的影响，常常出现评价结果失真的情况，易造成对工业化生产现场的误导。因此，开发大剂量的湿法制浆评价线，已成为很多大型煤化工企业的迫切需要。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种水煤浆生产评价系统，能够实现对多煤种、多物料属性模式化生产工业气化用水煤浆的全流程与精确控制的评价、测试服务和仿真实训功能。

一种水煤浆生产评价系统，其特别之处在于：包括原料煤存储装置，该原料煤存储装置通过输送机构与颚式破碎机连接，该颚式破碎机通过一级提升机构与对辊破碎机连接，在该对辊破碎机下方设有一号料斗从而能收集破碎后的原料煤，该一号料斗通过二级提升机构与二号料仓连接，该二号料仓通过螺旋给料器与棒磨机的进口连接，该棒磨机的进口还通过第一管路和第一电磁计量泵与添加剂储罐连接，并且该棒磨机的进口还通过第二管路和第二电磁计量泵与生产水储罐连接；该棒磨机的出口与滚筒筛的进口连通，该滚筒筛的第一出口通过成品缓冲罐与成品浆储罐连通，而该滚筒筛的第二出口与废浆储罐连通。

其中在二号料仓底部出口安装有星形放料阀。

其中棒磨机采用溢流式棒磨机。

其中在成品浆储罐内安装有叶片式电动机械搅拌器。

其中在滚筒筛的第一出口与成品缓冲罐之间、成品缓冲罐与成品浆储罐之间、滚筒筛的第二出口与废浆储罐之间分别安装有煤浆输送泵。

其中还包括变频控制柜，该变频控制柜分别与第一电磁计量泵、第二电磁计量泵、星形放料阀的电机、螺旋给料器的电机和棒磨机的电机连接。

本发明提供了一种可以实现全流程与精确控制的水煤浆生产评价系统，由多级破碎连续湿法制浆体系、高精度固液分级计量连续输送体系和多煤种多物料属性模式化生产智能控制三大体系构成，可实现1000t/a物料连续湿法制浆。本发明涉及的生产评价线是现代水煤浆气化工艺生产系统的全真实微缩装置，可以实现多煤种多物料属性模式化生产水煤浆的全流程与精确控制的评价研究、测试服务及仿真实训功能为一体化的多位化功能。在工业应用方面，本发明可用于煤种的筛选、制浆添加剂的筛选以及混合煤种的配比优化等评价工作，获得的系统数据可作为煤化工企业水煤浆生产的技术依据。通过本发明湿法制浆评价线的建设，一方面可以尽最大限度的消除实验误差，提高煤种评价准确性，更为重要的是，通过对生产工艺过程的模拟，可以全面考察制浆工艺环节，如计量装备、物料输送装备、物料破碎装备及耗材等因素对水煤浆制备质量的影响，以及对相关联的气化转化率、氧耗比、能耗等重要生产指标的影响，提高水煤浆制备水平，改善工艺工况，增产增效。

附图说明

附图1为本发明的逻辑原理框图；

附图2为本发明系统的工作原理示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明是一种水煤浆生产评价系统，包括原料煤存储装置，该原料煤存储装置，该原料煤存储装置通过输送机构与颚式破碎机连接，该颚式破碎机通过一级提升机构与对辊破碎机连接，在该对辊破碎机下方设有一号料斗从而能收集破碎后的原料煤，该一号料斗通过二级提升机构与二号料仓连接，该二号料仓通过螺旋给料器与棒磨机的进口连接，该棒磨机的进口还通过第一管路和第一电磁计量泵与添加剂储罐连接，并且该棒磨机的进口还通过第二管路和第二电磁计量泵与生产水储罐连接；该棒磨机的出口与滚筒筛的进口连通，该滚筒筛的第一出口通过煤浆输送泵与成品缓冲罐连接，成品缓冲罐通过煤浆输送泵与成品浆储罐连通，而该滚筒筛的第二出口通过煤浆输送泵与废浆储罐连通。

其中在二号料仓底部出口安装有星形放料阀，棒磨机采用溢流式棒磨机。其中在成品浆储罐内安装有叶片式电动机械搅拌器，另外还包括变频控制柜，该控制柜集中控制所有用电设备的启停，包括第一电磁计量泵、第二电磁计量泵、星形放料阀电机、螺旋给料器电机和棒磨机电机等，其中星形放料阀电机和棒磨机电机与变频器连接，设定为变频控制。

采用本发明系统，其工艺步骤为：

1)原煤破碎及定量输送：首先将原煤经过预破碎至粒度50～70mm后送入颚式破碎机，大于20mm的煤粒经过颚式破碎机破碎至10～15mm以下，并与小于20mm的煤粒混合后通过一级提升进入对辊破碎机，破碎至3～5mm以下进入一号料斗，后经二段提升将原料煤输送至二号密闭料仓，按照计算理论浓度，调节二号密闭料仓底部的星形放料阀电机频率，将原料煤以0.5～2.5kg/min的送料速度由螺旋给料器均匀地将原料煤送入棒磨机中。

2)添加剂的配制及定量配送：按照实验要求的制浆浓度、添加剂添加率，计算出固含量为3％～30％质量百分比的添加剂和生产水的流量，由电磁计量泵按规定流量将固含量为3％～30％质量百分比的添加剂和生产水分级送至棒磨机入口，与原料煤一同送入棒磨机湿法制浆。

3)研磨及筛分：混合后的原料煤、水和添加剂在棒磨机中以试验设计的磨机转速和钢棒配比研磨制浆。所得产品进入棒磨机滚筒筛，筛桶与棒磨机同轴转动，产品在筛桶内部由离心作用通过筛孔流出的煤浆为合格浆，未通过筛桶的粗颗粒煤进入筛桶末端排入废料槽。最后取合格浆进行性能测试。

4)水煤浆储存及性能测试：水煤浆储存分为两部分，合格浆储存和废品浆储存。合格浆经煤浆泵打入成品缓冲罐，最后通过煤浆泵打入储罐储存观察，后续作为气化燃料使用；废品浆经煤浆泵打入废品缓冲罐，最后通过煤浆泵打入室外废品储存罐进行处理。煤浆性能主要测试浓度、粘度、粒度分布、稳定性和流动性等参数。

步骤1)中，破碎过程由预破碎、一级联合缩分破碎、二级对辊破碎、三级螺旋辅助破碎组成了梯级破碎系统，体现“多破少磨”的节能降耗理念，破碎粒度依次为小于50～70mm、小于10～15mm、小于3～5mm。步骤1)中，给料系统中固体物料计量采用星型放料阀与变频器控制计量，计量精度0.05～0.1kg/min。步骤2)中，所用的添加剂可为市场在售的煤焦油系、三聚氰胺系、氨基磺酸盐系和聚羧酸系添加剂等；所用的生产水可为自来水、高盐废水、有机废水等。步骤2)中，液体物料的输送计量采用电磁计量泵精确计量，计量精度0.001～0.01kg/min。

步骤3)中，其研磨设备采用溢流式棒磨机，料将处理量为50kg/h～250kg/h。步骤3)中，棒磨机转速可通过变频器调节实现无级变速，棒磨机频率控制范围20～40Hz，研磨钢棒配比可按照出料粒度自由调整。出料粒度控制区间为8目通过率100wt％、14目通过率95wt％～100wt％、40目通过率85wt％～95wt％、120目通过率40wt％～80wt％、200目通过率30wt％～60wt％、325目通过率20wt％～40wt％。

步骤4)中，其合格煤浆性能测试中，浓度测试，参照《GB/T18856.2-2008水煤浆试验方法第2部分：浓度测定》进行；粘度测试，参照《GB/T 18856.4-2008水煤浆试验方法第4部分：表观粘度测定》，使用国家水煤浆工程技术研究中心和成都仪器厂联合研制的NXS-4C水煤浆专用粘度计进行测定；粒度分布测试，采用湿法筛分测定，分别测试浆料8目、14目、40目、120目、200目、325目的过筛率，依次取合格煤浆1000g、500g、250g、100g、50g、30g，经水洗后，将筛上物料烘干至恒重，再经过振筛机筛分，最后称量、计算作为粒度分布测定结果；稳定性测试：采用静置法测试煤浆静置24h、48h后的沉淀状况，取样20kg，观察采样煤浆有无发生硬沉淀，作为稳定性判定指标。流动性测试分为A级：连续流动、B级：间断流动和C级：不流动。

步骤4)中，其煤浆输送泵电机采用EX防爆电机，合格浆储罐带叶片式电动机械搅拌器。本发明系统的电器控制可以采用集成式远程信号控制系统。

具体工艺过程如下：

1、预破碎：采用人工或其它方式将物料破碎至50～70mm以下；

2、一级联合缩分破碎：将预破碎后的物料全部送至颚式联合缩分破碎装置中，该装置有振动筛分功能，其配备有10mm、5mm筛网，物料首先经过振动筛，将粒度小于10mm或5mm的物料筛分至下部料斗，大于10mm或5mm的物料被输送至颚式破碎机进行破碎，破碎完成后粒度小于10～15mm的物料落至底部料斗，与筛下物料一同提升至对辊破碎机入口；

3、二级对辊破碎：采用对辊破碎机破碎，将10～15mm以下的物料全部破碎至3～5mm以下；

4、三级螺旋辅助破碎：颚式破碎机出来的物料经一级螺旋提升机输送至对辊破碎机入口；由对辊破碎机出来的3～5mm以下物料经二级螺旋提升机送至二号密闭料仓；最后，3～5mm以下物料经水平螺旋给料器送至棒磨机入口，在上述过程中物料相互挤压得到充分混合；

5、棒磨破碎：3mm以下物料在水平螺旋给料器前端与添加剂、水混合润湿后，经螺旋叶轮推送至棒磨机滚筒内，与钢棒接触被进一步破碎，按照设计浓度、转速和钢棒配比棒磨成浆；

6、煤浆输送、性能测试及储存：合格浆通过煤浆泵输送至成品缓冲罐，取样进行性能测试，之后通过煤浆泵将合格浆送至成品浆储罐储存。

以下实施例均在本发明的评价系统下进行的。

实施例1：

1)原煤粉碎及定量配送：取150kg的原煤(宁夏宁东矿区银星二矿煤样，来料均已破碎至60mm以下)，送入颚式联合缩分破碎机破碎至13mm以下，煤粒小于5mm的直接通过筛选进入一级提升段，煤粒大于5mm的经过颚式破碎到13mm以下，之后通过一级提升段进入对辊机破碎至3mm以下，二级提升段以60kg/min进入料槽，按照设定配浆浓度为59wt％计算，给料机以48kg/h的速度均匀的将原料煤送入棒磨机进行研磨。

2)添加剂的配制及定量配送：选用本公司自产的奥斯夫添加剂CNM-B，固含量为质量百分比5.25％，添加剂添加量按照干煤粉中固体添加剂的质量百分比计算为0.20wt％。两台电磁计量泵分别以30.5g/min和527.1g/min的流量将添加剂和自来水送至水平螺旋前端，与煤料经搅拌均匀后一起进入棒磨机研磨制浆。

3)研磨及筛分：混合原料进入棒磨机，棒磨机以40Hz的频率进行研磨制浆，最后取合格浆进行性能测试。

4)水煤浆储存及性能测试数据见表1序号1和2。

实施例2：

在以上的实施例1的工艺步骤基础上，将步骤1中的配浆浓度改变为60wt％，步骤2中的添加剂和水的流量分别改变为30.5g/min、504.5g/min，其他工艺步骤技术条件不变，其实施案例测试数据见表1序号3。

实施例3：

在以上的实施例1的工艺步骤基础上，将步骤1中的配浆浓度改变为61wt％，步骤2中的水和添加剂的流量分别改变为30.5g/min、482.6g/min，其他工艺步骤技术条件不变，其实施案例测试数据见表1序号4。

实施例4：

在以上的实施例1的工艺步骤基础上，将步骤1中的配浆浓度改变为62wt％，步骤2中的水和添加剂的流量分别改变为30.5g/min、461.4g/min，其他工艺步骤技术条件不变，其实施案例测试数据见表1序号5和6

实施例5：

在以上的实施例1的工艺步骤基础上，将步骤1中的配浆浓度改变为63wt％，步骤2中的水和添加剂的流量分别改变为30.5g/min、441.0g/min，其他工艺步骤技术条件不变，其实施案例测试数据见表1序号7和8。

实施例6：

在以上的实施例1的工艺步骤基础上，将步骤1中的配浆浓度改变为64wt％，步骤2中的水和添加剂的流量分别改变为30.5g/min、421.1g/min，其他工艺步骤技术条件不变，其实施案例测试数据见表1序号9。

表1 银星二矿煤样中试实验数据(部分)

通过多批次中试试验，对于银星二矿块煤重点考察了浓度区间为59wt％～64wt％的块煤制浆工艺。结果如下：在煤浆粘度小于1250mPa·s，流动性达到B级以上的要求下，最大成浆浓度62.22wt％，粘度1177mPa·s，200目过筛率46.90wt％；最佳成浆浓度区间59wt％～62wt％，粘度区间760mPa·s～1200mPa·s，200目过筛率46wt％～56wt％，符合级配标准要求。

实施例7：

1)原煤粉碎及定量配送：取100kg的原煤(内蒙古鄂尔多斯市赛蒙特尔煤矿煤样，来料均已破碎至50mm以下)，送入颚式联合缩分破碎机破碎至13mm以下，煤粒小于5mm的直接通过筛选进入一级提升段，煤粒大于5mm的经过颚式破碎到13mm以下，之后通过一级提升段进入对辊机破碎至3mm以下，二级提升段以60kg/min进入料槽，按照设定配浆浓度为58wt％计算，给料机以55kg/h的速度均匀的将原料煤送入棒磨机进行研磨。

2)添加剂的配制及定量配送：选用本公司自产的奥斯夫添加剂CNH-A，固含量为质量百分比7.80％，添加剂添加量按照干煤粉中固体添加剂的质量百分比计算为0.25wt％。两台电磁计量泵分别以29.5g/min和639g/min的流量将添加剂和自来水送至水平螺旋前端，与煤料经搅拌均匀后一起进入棒磨机研磨制浆。

3)研磨及筛分：混合原料进入棒磨机，棒磨机以35Hz的频率进行研磨制浆，最后取合格浆进行性能测试。

4)水煤浆储存及性能测试结果见表2序号1。

实施例8：

在以上的实施例1的工艺步骤基础上，将步骤1中的配浆浓度改变为59wt％，步骤2中的添加剂和水的流量分别改变为29.5g/min和612.1g/min，其他工艺步骤技术条件不变，其实施案例测试数据见表2序号2。

实施例9：

在以上的实施例1的工艺步骤基础上，将步骤1中的配浆浓度改变为60wt％，步骤2中的水和添加剂的流量分别改变为29.5g/min和586.1g/min，其他工艺步骤技术条件不变，其实施案例测试数据见表2序号3。

实施例10：

在以上的实施例1的工艺步骤基础上，将步骤1中的配浆浓度改变为61wt％，步骤2中的水和添加剂的流量分别改变为29.5g/min和561g/min，其他工艺步骤技术条件不变，其实施案例测试数据见表2序号4。

表2 赛蒙特尔煤样中试实验数据(部分)

通过多批次中试试验，对于赛蒙特尔煤样重点考察了浓度区间为58wt％～61wt％的混煤制浆工艺。结果如下：在煤浆粘度小于1000mPa·s，流动性达到A级以上，稳定性48h无沉淀的要求下，最大成浆浓度61.04wt％，粘度964mPa·s，200目过筛率49.67wt％；最佳成浆浓度区间58wt％～61wt％，粘度区间570mPa·s～1000mPa·s，200目过筛率49wt％～54wt％％，符合级配标准要求。

实施例11：

1)原煤粉碎及定量配送：取165kg的原煤(陕西省榆林金鸡滩煤矿煤样，来料均已破碎至60mm以下)，送入颚式联合缩分破碎机破碎至13mm以下，煤粒小于5mm的直接通过筛选进入一级提升段，煤粒大于5mm的经过颚式破碎到13mm以下，之后通过一级提升段进入对辊机破碎至3mm以下，二级提升段以60kg/min进入料槽，按照设定配浆浓度为60wt％，给料机以50kg/h的速度均匀的将原料煤送入棒磨机进行研磨。

2)添加剂的配制及定量配送：选用本公司自产的奥斯夫添加剂CNL，固含量为质量百分比4.81wt％，添加剂添加量按照干煤粉中固体添加剂的质量百分比计算为0.15wt％。两台电磁计量泵分别以25.9g/min和528.7g/min的流量将添加剂和自来水送至水平螺旋前端，与煤料经搅拌均匀后一起进入棒磨机研磨制浆。

3)研磨及筛分：混合原料进入棒磨机，棒磨机以35Hz的频率进行研磨制浆，最后取合格浆进行性能测试。

4)水煤浆储存及性能测试结果见表3序号1。

实施例12：

在以上的实施例1的工艺步骤基础上，将步骤1中的配浆浓度改变为61wt％，步骤2中的水和添加剂的流量分别改变为25.9g/min和506.0g/min，其他工艺步骤技术条件不变，其实施案例测试数据见表3序号2。

实施例13：

在以上的实施例1的工艺步骤基础上，将步骤1中的配浆浓度改变为62wt％，步骤2中的水和添加剂的流量分别改变为25.9g/min和484.1g/min，其他工艺步骤技术条件不变，其实施案例测试数据见表3序号3。

实施例14：

在以上的实施例1的工艺步骤基础上，将步骤1中的配浆浓度改变为63wt％，步骤2中的水和添加剂的流量分别改变为25.9g/min和462.8g/min，其他工艺步骤技术条件不变，其实施案例测试数据见表3序号4。

实施例15：

在以上的实施例1的工艺步骤基础上，将步骤1中的配浆浓度改变为64wt％，步骤2中的水和添加剂的流量分别改变为25.9g/min和442.2g/min，其他工艺步骤技术条件不变，其实施案例测试数据见表1序号2。

表3 金鸡滩煤样中试实验数据(部分)

通过多批次中试试验，对于金鸡滩煤样重点考察了浓度区间为60wt％～64wt％的混煤制浆工艺。结果如下：在煤浆粘度小于1000mPa·s，流动性达到B级以上的要求下，最大成浆浓度64.35wt％，粘度922mPa·s，200目过筛率51.65wt％；最佳成浆浓度区间60wt％～63wt％，粘度区间600mPa·s～900mPa·s，200目过筛率50wt％～54wt％，符合级配标准要求。

Claims (6)

1.一种水煤浆生产评价系统，其特征在于：包括原料煤存储装置，该原料煤存储装置通过输送机构与颚式破碎机连接，该颚式破碎机通过一级提升机构与对辊破碎机连接，在该对辊破碎机下方设有一号料斗从而能收集破碎后的原料煤，该一号料斗通过二级提升机构与二号料仓连接，该二号料仓通过螺旋给料器与棒磨机的进口连接，该棒磨机的进口还通过第一管路和第一电磁计量泵与添加剂储罐连接，并且该棒磨机的进口还通过第二管路和第二电磁计量泵与生产水储罐连接；该棒磨机的出口与滚筒筛的进口连通，该滚筒筛的第一出口通过成品缓冲罐与成品浆储罐连通，而该滚筒筛的第二出口与废浆储罐连通。

2.如权利要求1所述的一种水煤浆生产评价系统，其特征在于：其中在二号料仓底部出口安装有星形放料阀。

3.如权利要求1所述的一种水煤浆生产评价系统，其特征在于：其中棒磨机采用溢流式棒磨机。

4.如权利要求1所述的一种水煤浆生产评价系统，其特征在于：其中在成品浆储罐内安装有叶片式电动机械搅拌器。

5.如权利要求1所述的一种水煤浆生产评价系统，其特征在于：其中在滚筒筛的第一出口与成品缓冲罐之间、成品缓冲罐与成品浆储罐之间、滚筒筛的第二出口与废浆储罐之间分别安装有煤浆输送泵。

6.如权利要求1至4中任意一项所述的一种水煤浆生产评价系统，其特征在于：其中还包括变频控制柜，该变频控制柜分别与第一电磁计量泵、第二电磁计量泵、星形放料阀的电机、螺旋给料器的电机和棒磨机的电机连接。