【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 漿中的煤與煤、添加劑中的水分及外給水之比，以重量百分?jǐn)?shù)表示。它對(duì)煤漿的泵送、氣化爐的霧化效果、氣化效率、煤氣質(zhì)量及原輔材料消耗都有很大的影響。較低的水煤漿濃度，將會(huì)使進(jìn)入氣化爐的水份增加，為了維持爐溫，勢(shì)必增加氧氣的消耗；過(guò)高的煤漿濃度將會(huì)增大煤漿的表觀粘度，煤漿的流動(dòng)性變差，影響煤漿的泵送能力和霧化效果，使裝置不能連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。從工業(yè)試驗(yàn)來(lái)看，一般工業(yè)化水煤漿濃度在60%～65%之間。2．較好的流動(dòng)性 水煤漿的流動(dòng)性可以用煤漿的表觀粘度來(lái)表示。一般判斷煤漿的流動(dòng)性采用目測(cè)法：即用平勺舀出煤漿，目測(cè)煤漿的流狀態(tài)來(lái)判定煤漿的流動(dòng)性。煤漿的流動(dòng)性可分為A、B、C、D 四個(gè)等級(jí)。A級(jí)指煤漿從平勺中能連續(xù)流下，B級(jí)指煤漿能，從平勺中斷續(xù)流下。這兩個(gè)等級(jí)的煤漿均可用于工業(yè)生產(chǎn)。在其他條件相同時(shí)，表觀粘度越大，其流動(dòng)性越差，不易泵送，噴嘴的霧化效果變差，容易結(jié)塊，堵塞工藝管線、閥門(mén)。在一定的煤漿濃度下，我們希望得到具有較好流動(dòng)性的水煤漿，一般采用添加表面活性劑的方法來(lái)改善水煤漿的流動(dòng)性。3．較好的穩(wěn)定性 水煤漿的穩(wěn)定性是指分散相（煤粒）在水中的懸浮能力，沒(méi)有具體的參數(shù)來(lái)表示其穩(wěn)定性。穩(wěn)定性好是指煤漿不易發(fā)生沉降。一般采用靜置法，將煤漿倒入燒杯中，靜置之24小時(shí)、48小時(shí)觀察其析水量及沉積層的軟硬程度來(lái)判斷煤漿穩(wěn)定性的好壞。水煤漿是一種粗分散的懸浮體系，該體系是一個(gè)不均勻的、動(dòng)力不穩(wěn)定的物系，存在著因分散相（煤粒）的重力作用而引起沉降的問(wèn)題，特別是在靜置和低流速情況下，其穩(wěn)定性較差，會(huì)在煤漿槽頂部和底部出現(xiàn)濃度差，對(duì)裝置運(yùn)行的穩(wěn)定性構(gòu)成威脅。水煤漿的穩(wěn)定性與煤粉的粒度分布和煤種的親水性有關(guān)。煤粉力度越小，表面親水性越強(qiáng)，其穩(wěn)定性就越好。但粘度會(huì)增大，流動(dòng)性變差。為了得到較好的穩(wěn)定性，應(yīng)保證合理的粒度分布和添加添加劑。第三節(jié) 水煤漿的性質(zhì)一. 水煤漿加壓氣化的影響因素（1） 煤質(zhì)的影響煤的性質(zhì)對(duì)氣化過(guò)程有很大的影響，如。煤的熱穩(wěn)定性和粘結(jié)性，但影響較大的還是煤的變質(zhì)程度和煤灰的粘溫特性。煤的變質(zhì)程度影響著煤的反應(yīng)活性，變質(zhì)程度低的煤反應(yīng)活性較高，變質(zhì)程度高的煤反應(yīng)活性較低，在水煤漿氣化反應(yīng)中，煤與氣體的接觸時(shí)間很短，所以要求煤具有較高的反應(yīng)活性，如果煤的反應(yīng)活性較低，要達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率，就必須增大反應(yīng)面積，減少煤粒的直徑，即粒度愈小，反應(yīng)速度愈快。但煤粒度過(guò)小會(huì)影響水煤漿濃度，這一點(diǎn)在工業(yè)生產(chǎn)中必須加以考慮。煤灰的粘溫特性是指熔融態(tài)的煤灰，在不同溫度下的流動(dòng)特性，一般用熔融態(tài)煤灰的粘度表示，在水煤漿加壓氣化過(guò)程中，為了保證煤灰以液態(tài)形式排出，煤灰熔化溫度（或可熔性）采用標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)試。對(duì)于大多數(shù)煤種，氣化爐操作溫度應(yīng)高于煤灰流動(dòng)溫度，確保煤灰熔化或成為熔渣。對(duì)于高灰熔的煤，可以使用煤灰助熔劑。如石灰石（ＣaCO3），以降低灰熔溫度。對(duì)于需要加助熔劑的情況，應(yīng)考慮所加助熔劑對(duì)熔渣流動(dòng)性、耐火材料的壽命、以及總體效率和經(jīng)濟(jì)效益的影響，從而找出最優(yōu)化的助熔劑添加量。煤灰的粘溫特性是確定氣化爐操作溫度的主要依據(jù)，生產(chǎn)實(shí)踐證明，為使煤灰從氣化爐中順利排出，熔融態(tài)煤灰黏度應(yīng)小于250CP.（2） 水煤漿濃度的影響水煤漿的濃度及成漿性能，對(duì)氣化效率、煤氣質(zhì)量、原料消耗、煤漿的輸送及霧化等都有很大的影響。如果水煤漿濃度太低，則進(jìn)入氣化爐的水分增加，水份在蒸發(fā)時(shí)要消耗大量的熱量，為了維持爐溫，勢(shì)必要增加氧量，比氧耗增加，有效氣體成份CO+H2 的含量和氣化效率都會(huì)降低。（3） 氧煤比氧煤比是指氧氣和水煤漿的體積比。它是氣化爐操作的重要參數(shù)。氧煤比增加，將有較多的煤發(fā)生燃燒反應(yīng)，放熱量增大，氣化爐溫度升高，為吸熱的氣化反應(yīng)提供更多的熱量，對(duì)氣化反應(yīng)有利。因此，碳的轉(zhuǎn)化率、冷煤氣效率及產(chǎn)氣量上升，CO2 和比氧耗、比煤耗下降。隨著氧煤比的進(jìn)一步增加，碳的轉(zhuǎn)化率增加不大，同時(shí)由于過(guò)量的氧氣進(jìn)入氣化爐，導(dǎo)致了CO2 的增加，使冷煤氣效率、產(chǎn)氣率下降，比氧耗、比煤耗上升。因此，氧煤比應(yīng)有一個(gè)最合適值，一般認(rèn)為氧/ 左右比較合適，我廠氧煤比的正常值約為466Nm3O2/m3 漿。（4） 反應(yīng)溫度的影響反應(yīng)溫度即氣化爐的爐溫。碳的燃燒反應(yīng)所釋放出的反應(yīng)熱，供給甲烷、碳與水蒸汽和CO2 的氣化反應(yīng)所需要的熱量。反應(yīng)溫度是由氧/煤比決定的，因此，它對(duì)氣化反應(yīng)的影響和氧煤比相同。另外，反應(yīng)溫度升高，灰的粘度下降，流動(dòng)速度加快，將會(huì)增加熔渣對(duì)耐火磚的沖刷和溶蝕，縮短耐火磚的使用壽命，甚至燒壞耐火襯里。因此，在保證液態(tài)排渣的前提下，盡量維持較低的氣化爐操作溫度。爐溫的控制應(yīng)使熔融灰具有較適中的粘度，使熔渣流速不致過(guò)快而增加對(duì)耐火磚的沖刷，同時(shí)又使系統(tǒng)能順利排渣。（5） 助熔劑的影響德士古氣化是在灰熔點(diǎn)以上操作，灰熔點(diǎn)高，則操作溫度就會(huì)相應(yīng)提高，氧氣消耗量就會(huì)增大，同時(shí)對(duì)耐火材料的要求就更加嚴(yán)格。為了降低灰熔點(diǎn)，可以采用添加助熔劑的辦法，助熔劑有CaO、Ca(OH)鐵渣等，這些助熔劑都可以使（SiO2+Al2O3）/（CaO+MgO+Fe2O3）的比值下降，達(dá)到降低灰熔點(diǎn)的目的。一般采用CaO 作為助熔劑，但如果石灰石的添加量過(guò)多，灰渣中的正硅酸鈣生成量將增加（灰熔點(diǎn)2130℃），從而使灰熔點(diǎn)升高。助熔劑的添加量應(yīng)根據(jù)不同煤種進(jìn)行確定。（6） 反應(yīng)壓力的影響氣化反應(yīng)是體積增大的反應(yīng)，提高壓力對(duì)化學(xué)平衡不利。但生產(chǎn)中普遍采用加壓操作，主要原因：a. 加壓氣化增加了反應(yīng)物濃度，加快了反應(yīng)速度，提高了氣化效率。b. 加壓氣化有利于提高水煤漿的霧化質(zhì)量。c. 設(shè)備體積減小，單爐產(chǎn)氣量增大，便于實(shí)現(xiàn)大型化。d. 加壓氣化可以降低壓縮功耗。二．參數(shù)對(duì)氣化反應(yīng)性能的影響 氣化反應(yīng)性能主要受氧碳比的影響，氧碳比確定了碳轉(zhuǎn)化率及其它工藝參數(shù)，諸如氣化爐溫度及工藝氣組成等。氧/碳比對(duì)碳轉(zhuǎn)化率的影響見(jiàn)下圖。碳轉(zhuǎn)化率隨著氧/碳比的增加而增加，以漸進(jìn)線方式接近100%。對(duì)于給定的煤漿濃度，氧/碳比對(duì)氣化爐溫度的影響見(jiàn)圖。氣化爐溫度隨著氧/碳比的增加而增加。3．氧碳比對(duì)工藝氣中的二氧化碳、甲烷含量的影響工藝氣組成受氧碳比影響很大。氧碳比對(duì)工藝氣中二氧化碳、甲烷含量的影響。對(duì)于給定煤漿濃度，工藝氣中二氧化碳含量隨著氧碳比的增加而增加，而工藝氣中甲烷含量隨著氧碳比的增加而減少。 4．煤的顆粒分布對(duì)對(duì)碳轉(zhuǎn)化率的影響 影響氣化爐反應(yīng)性能的另一個(gè)參數(shù)是煤的粒度分布?；谟嘘P(guān)試驗(yàn)結(jié)果顯示，煤漿中較大的顆粒進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)時(shí)不如煤漿中較小的顆粒進(jìn)行得穩(wěn)定，因此限制煤漿中較大尺寸粒子的含量甚為重要。5．煤漿濃度對(duì)氣化爐溫度的影響氣化爐溫度還受到煤漿濃度的影響。對(duì)于給定的氧/碳比，氣化爐溫度隨著煤漿濃度的增加而增加。這是因?yàn)檫M(jìn)料中用作溫度緩和劑的水量減少了的緣故，煤漿濃度對(duì)氣化爐溫度的影響如圖。6．煤漿濃度對(duì)工藝氣二氧化碳含量的影響 工藝氣中CO2含量也受到煤漿濃度的影響。對(duì)于穩(wěn)定的氣化爐操作溫度，工藝氣中CO2含量隨著煤漿濃度的減少而增加。煤漿濃度對(duì)工藝氣中CO2含量的影響見(jiàn)圖。7．氣化爐溫度對(duì)工藝氣中甲烷含量的影響工藝氣中甲烷含量能夠表示氣化爐溫度。這種關(guān)系見(jiàn)下圖。如圖中所示，工藝氣中甲烷含量的對(duì)數(shù)隨著氣化爐溫度的變化而呈線性變化。雖然這樣，這種特定關(guān)系受好幾種參數(shù)的影響，因此具體裝置對(duì)于特定煤種必須建立這種特定關(guān)系。8．氣化爐壓力對(duì)工藝氣中甲烷含量的影響工藝氣中甲烷含量隨著氣化爐壓力的變化而變化。這是由于甲烷生成反應(yīng)，如一氧化碳和氫氣生成甲烷的反應(yīng)，是體積減小的反應(yīng)：CO＋3H2―――CH4＋H2O提高壓力有利于甲烷生成，雖然這樣，由于德士古氣化工藝操作條件苛刻，氣化爐壓力對(duì)工藝氣甲烷含量的影響，對(duì)于總體工藝氣組成而言，僅為可忽略的因素。9．氣化爐生產(chǎn)能力對(duì)工藝氣中甲烷含量的影響 工藝氣中的甲烷含量在氣化爐正常操作范圍內(nèi)只在一定程度上受氣化爐生產(chǎn)能力的影響。根據(jù)氣化爐控制方式的不同，這種影響也有所不同。例如氣化爐溫度不變，改變氣化爐生產(chǎn)能力，工藝氣中甲烷含量隨氣化爐生產(chǎn)能力的降低而減少。這是由于氣化爐熱損并不隨氣化爐生產(chǎn)能力的改變而變化，因此應(yīng)略提高氧碳比，以保持爐溫。相反，保持氧碳比不變，改變氣化爐生產(chǎn)能力，氣化爐溫度將隨氣化爐生產(chǎn)能力的降低而有所降低，導(dǎo)致工藝氣中甲烷含量增加。這種影響很小。三．影響煤漿流動(dòng)性的因素1．煤質(zhì)對(duì)水煤漿流動(dòng)性的影響煤是由碳、氫、氧、硫、氮等多種化學(xué)元素形成的復(fù)雜有機(jī)化合物的混合體。具有多極性集團(tuán)和發(fā)達(dá)的毛細(xì)孔，可以吸附水而使之變成內(nèi)在水，內(nèi)在水是影響煤漿成性的關(guān)鍵因素，內(nèi)在水份越低，制成的水煤漿的流動(dòng)性越好，因而能夠制成較高濃度的水煤漿。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于年輕的煤種，變質(zhì)程度越淺，極性集團(tuán)越多，毛細(xì)管較發(fā)達(dá)，更易吸附水而成為內(nèi)在水，表現(xiàn)出較強(qiáng)的親水性，成漿后在煤粒表面形成的水化膜較厚，粒子間團(tuán)聚力較大，黏度較大，穩(wěn)定性較好。隨著變質(zhì)程度加深，煤的毛細(xì)孔情況變差，內(nèi)表面積減少，內(nèi)在水分減少，表現(xiàn)為憎水性增強(qiáng)，成漿后流動(dòng)性較好，但穩(wěn)定性較差。2．煤粉粒度分布對(duì)流變特性的影響粒度分布是成漿的關(guān)鍵因素。在煤漿制備中，如果粗顆粒較多，煤漿表觀粘度下降，流動(dòng)性變好。但粒子的重力作用將超過(guò)粒子間的凝聚作用力，引起懸浮體系沉降，分層，穩(wěn)定性變差。如果細(xì)顆粒較多，粒子間的相互作用增大，形成更多的粘滯性粒子凝聚團(tuán)，煤漿穩(wěn)定性提高。但是，煤漿表觀粘度會(huì)隨平均粒徑的減小而迅速增大，流動(dòng)性變差。不同程度的煤粉可以使大小顆?；ハ喑涮?，得到較高的容積密度，備制出濃度較高的煤漿。對(duì)煤粉的燃燒來(lái)說(shuō)，粒徑愈小，燃燒效果越好。因此必須針對(duì)不同煤種兼顧煤漿的穩(wěn)定性、流動(dòng)性、燃燒性及煤漿濃度等要求選擇最適宜的粒度分布。 一般煤漿粒度分布的要求為：篩網(wǎng) 過(guò)篩率8目 100W%14目 98～100W%t%40目 90～95Wt%200目 40Wt%左右325目 25～30Wt% 200目不在考核指標(biāo)內(nèi)，一般僅作參考。3．添加劑對(duì)流變特性的影響純粹的煤粉和水的混合物是不能制備出合格的水煤漿的。必須添加表面活性劑對(duì)煤粒表面進(jìn)行改性，改變煤粒表面的親水程主，提高水煤漿的流動(dòng)性和穩(wěn)定性，主要添加劑有木質(zhì)素磺酸鹽系列，萘磺酸系列，腐植酸系列，丙烯酸系列等幾大類。一般以木質(zhì)素磺酸鹽系列，丙烯酸系列較為常用。添加劑的選擇應(yīng)首先確定煤種的親水程度，對(duì)于親水性較強(qiáng)的煤種，在煤漿中加入一定量的具有相當(dāng)數(shù)量親水性基團(tuán)的添加劑分散于分散相煤粒中，就可以減弱煤粒表面的憎水作用，在煤粒表面形成一層水化膜，從而減少煤粒之間的凝聚作用，是煤粒團(tuán)凝聚體遭到破壞，從而導(dǎo)致煤漿的稀釋，表觀粘度下降，流動(dòng)性增強(qiáng)。對(duì)于親水性能較差的煤種，相應(yīng)加入含有親水基團(tuán)的添加劑，以提高煤漿的穩(wěn)定性。煤粒越細(xì)，煤粒表面積越大，添加劑越能發(fā)揮作用，效果越更好。添加劑的加入量有一個(gè)最佳值，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)有一個(gè)最佳范圍，即：既能保證煤漿的質(zhì)量，又能降低噸煤漿成本。加入量過(guò)少，添加劑未能完全同煤粒發(fā)生作用，不能使煤粒充分分散。加入量過(guò)多時(shí)，添加劑分子會(huì)聚成膠束，使添加劑的作用降低。四．煤漿濃度的控制1．影響煤漿濃度的因素：a) 原料煤內(nèi)在水份含量、外表水份含量。b) 原料煤與工藝水、煤漿添加劑的添加比例。c) 原料煤的成漿性能。2．煤漿濃度的控制方法：a) 保持原料煤煤質(zhì)的穩(wěn)定，確保外水含量不超標(biāo)，當(dāng)原料煤中水份含量高時(shí)應(yīng)適當(dāng)減少工藝水添加量，當(dāng)原料煤中水份含量低時(shí)可適當(dāng)增加工藝水加入量。b) 保持煤漿添加劑濃度的穩(wěn)定，控制其有效成份的穩(wěn)定，當(dāng)添加劑中水份含量高時(shí)應(yīng)適當(dāng)減少工藝水添加量，當(dāng)添加劑中水份含量低時(shí)可適當(dāng)增加工藝水加入量。c) 在原料煤水分含量、添加劑濃度穩(wěn)定時(shí)應(yīng)盡量保持原料煤與工藝水、添加劑的添加比例的穩(wěn)定；當(dāng)生產(chǎn)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，原料煤、工藝水及添加劑加入量均應(yīng)作相應(yīng)的調(diào)整。d) 操作中及時(shí)根據(jù)煤漿濃度分析結(jié)果調(diào)整工藝水添加量：其用量可按下式計(jì)算： X=M(1Y)/NMZ式中：X—工藝水的用量（m3/h）Y—入磨機(jī)原料煤的全水含量（%）Z—煤漿添加劑的用量（m3/h）M—入磨機(jī)的原料煤量（t/h）N—煤漿濃度（wt%） 3.　煤漿粘度的控制1）影響煤漿粘度的因素：a) 煤漿粒度分布：當(dāng)煤漿平均粒度偏細(xì)時(shí)煤漿粘度會(huì)增大，當(dāng)煤漿粒度分布偏粗時(shí)，煤漿粘度會(huì)降低。b) 煤漿濃度：煤漿濃度增高時(shí)，煤漿粘度會(huì)隨之增高，當(dāng)煤漿濃度降低時(shí)，煤漿粘度也會(huì)隨之降低。c) 添加劑用量：在一定范圍內(nèi)，添加劑用量增加會(huì)降低煤漿粘度，添加劑用量減少會(huì)提高煤漿粘度。2）煤漿粘度的控制方法a) 如果是因煤漿粒度太細(xì)造成煤漿粘度變大時(shí),可適當(dāng)增大煤漿粒度，降低煤漿粘度；如果是因?yàn)槊簼{顆粒偏粗造成煤漿粘度降低時(shí)，可適當(dāng)減小煤漿粒度，增加煤漿粘度，但如果調(diào)整會(huì)造成煤漿粒度分布偏離工藝指標(biāo)時(shí)，不應(yīng)采用該方法，而采用其它方法進(jìn)行調(diào)節(jié)。b) 如果是因?yàn)樘砑觿┯昧坎缓线m引起的粘度變化可作如下調(diào)整：－　當(dāng)煤漿粘度偏低時(shí)，可在正常用量的基礎(chǔ)上適當(dāng)減少添加劑用量－　當(dāng)煤漿粘度偏高時(shí)，可在正常用量的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加添加劑用量－　當(dāng)添加劑用量調(diào)節(jié)對(duì)煤漿粘度調(diào)整作用不明顯時(shí)，應(yīng)及時(shí)查找其它原因，并以其它方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。 煤漿粒度分布是水煤漿氣化技術(shù)中重要的工藝指標(biāo)之一，它決定了煤漿的性能、煤漿在氣化爐內(nèi)反應(yīng)效率等，所以操作中應(yīng)保證煤漿粒度的穩(wěn)定。1）影響煤漿粒度分布的主要因素：a) 原料煤的硬度：原料煤的硬度大時(shí)，煤不易被磨細(xì)，煤漿粒度會(huì)變粗；當(dāng)原料煤硬度低時(shí)，煤易于被磨細(xì)，煤漿粒度會(huì)變細(xì)。b) 鋼球級(jí)配：鋼球級(jí)配直接影響煤漿粒度分布的合理與否，在原料煤煤種不變時(shí)，調(diào)整鋼球級(jí)配是調(diào)節(jié)煤漿粒度分布的主要手段。c) 生產(chǎn)負(fù)荷：生產(chǎn)負(fù)荷增大時(shí)，煤漿粒度會(huì)增大；當(dāng)生產(chǎn)負(fù)荷減小時(shí)，煤漿粒度會(huì)變細(xì)。d) 入磨機(jī)原料煤粒度：入磨機(jī)原料煤粒度大，出料煤漿粒度增大，入磨機(jī)原料煤粒度小，則出料煤漿粒度變細(xì)。2）煤漿粒度的調(diào)節(jié)方法a) 保證原料煤煤質(zhì)的穩(wěn)定，特別是原料煤的硬度不要波動(dòng)太大，當(dāng)原料煤硬度變化時(shí)，可通過(guò)調(diào)整生產(chǎn)負(fù)荷的大小和磨機(jī)內(nèi)鋼球的級(jí)配來(lái)作相應(yīng)的調(diào)節(jié)。b)