專利名稱：水煤漿制備壓磨工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煤炭加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水煤漿的制作技術(shù)，主要是煤的粉碎加工工藝。
(二) 背景技術(shù)水煤漿(Coal Water Mixtuer)簡稱CWM。水煤漿是含60～70％煤粉，30～40％水和少量(1％以下)添加劑的混合物，是一種新型煤基代油的燃料，具有像油一樣的流動性和良好的穩(wěn)定性(不沉淀)，便于罐儲、管路輸送及泵輸。水煤漿在燃燒中具有高效、低污染的特點(diǎn)，可用于電站鍋爐、工業(yè)鍋爐及工業(yè)窯爐。水煤漿的制備和燃燒技術(shù)是在二十世紀(jì)七十年代世界石油危機(jī)沖擊下開始發(fā)展起來的。先后有二十多個國家進(jìn)行水煤漿技術(shù)的研究和開發(fā)，其中瑞典、美國、日本三個國家走在前面，隨之加拿大、意大利、西德、法國、印度、前蘇聯(lián)、以色列等國相繼進(jìn)行。各國都投入大量的資金和人力，進(jìn)行了長期的實(shí)驗(yàn)，在技術(shù)上獲得了重大成果。瑞典第一個建成了年產(chǎn)25萬噸大型工業(yè)化的水煤漿廠，并在工業(yè)鍋爐上進(jìn)行燃燒。意大利在4000m3大型高爐上試驗(yàn)。日本在1960蒸噸/時電站鍋爐上進(jìn)行燃燒，并在勿來電廠8號機(jī)組供汽發(fā)電，輸出功率為600MW，自1987年至2000年底燃用水煤漿量超過400萬噸。前蘇聯(lián)建成了年產(chǎn)500萬噸的制漿廠和世界第一條運(yùn)距260公里、運(yùn)力500萬噸/年的輸漿管道，供6臺200MW發(fā)電機(jī)組燃用水煤漿的大型電站示范工程。美國是研發(fā)水煤漿技術(shù)先進(jìn)國家，參加研發(fā)的公司和資金數(shù)量都超出其他國家，他們認(rèn)為水煤漿技術(shù)的關(guān)鍵問題已基本解決，是否進(jìn)入商業(yè)化，要根據(jù)石油價格和各公司的情況自己決策。水煤漿與煤的氣化、液化比較，投資少，設(shè)備簡單，可以利用現(xiàn)有的設(shè)備，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)，熱量有效利用率高。燃燒水煤漿比燃燒煤炭產(chǎn)生的氧化氮和一氧化碳的排放量都少，便于燃燒中脫硫，因而容易控制對環(huán)境的污染，中國已確認(rèn)水煤漿為潔凈燃料。
我國是一個能源消費(fèi)大國，煤炭資源豐富，石油資源相對短缺，隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人民生活水平的日益提高，國內(nèi)生產(chǎn)的石油遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了需要，進(jìn)口量大幅度上升，2002年進(jìn)口石油已超過7000萬噸，耗費(fèi)大量外匯。我國發(fā)展水煤漿代油，不僅可獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益，而且具有保證能源安全的戰(zhàn)略意義。2000年7月27日經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，明確提出了“水煤漿技術(shù)開發(fā)”為國家重點(diǎn)鼓勵發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)。
2002年全國已有大型水煤漿廠15家，總設(shè)計(jì)能力406萬噸/年。已有北京燕山石化電廠，山東省白楊河電廠等在電站鍋爐上燃用。另外還有50多臺20蒸噸/時以下的工業(yè)鍋爐和120多臺窯爐上燃用水煤漿。國內(nèi)正在建設(shè)或擴(kuò)大水煤漿廠的能力，水煤漿產(chǎn)業(yè)正在全國穩(wěn)步發(fā)展。
國內(nèi)外制漿工藝和采用的設(shè)備基本上是類似的。制漿工藝采用高濃度制漿或中濃度制漿。制漿用煤的碎磨設(shè)備也幾乎相同。制漿原料煤予先破碎，采用錘碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)、鼠籠式破碎機(jī)等干法破碎。磨碎制漿幾乎全部采用球磨機(jī)或棒磨機(jī)為濕法磨漿。球磨機(jī)是穩(wěn)定可靠的制漿設(shè)備，缺點(diǎn)是耗能多、設(shè)備大、噪聲高。
為了減少球磨機(jī)耗能，需要降低球磨機(jī)的入料粒度，而采用入料予破碎可以節(jié)省部分耗能。由于上述幾種類型的破碎機(jī)破碎后的粒度仍較粗，球磨機(jī)的耗能量亦較高，制漿耗電30～40KWH，其中用于球磨機(jī)的耗能不足5％，85％變成熱損耗，余下為設(shè)備傳動損失耗能。
因?yàn)閱闻_球磨機(jī)處理能力的限制，大型水煤漿廠需要多臺大型球磨機(jī)并列，每臺的電機(jī)容量在1000～2000kw，無論建筑物或工藝系統(tǒng)都取決于碎磨設(shè)備的選擇。為了實(shí)現(xiàn)水煤漿廠大型化、工藝系統(tǒng)單一化、碎磨耗能低，達(dá)到工藝的靈活性和可調(diào)性，必須改革現(xiàn)有水煤漿生產(chǎn)設(shè)備，并要創(chuàng)新水煤漿生產(chǎn)工藝。
當(dāng)前水煤漿生產(chǎn)工藝和設(shè)備存在一些不足1、破碎機(jī)破碎排料粒度較粗；2、球磨機(jī)能力低、耗能高、噪聲大；3、工藝系統(tǒng)缺少可調(diào)手段；4、大型水煤漿廠實(shí)際為多系統(tǒng)的設(shè)備并列。目前最大型球磨機(jī)只能適應(yīng)小于年產(chǎn)25萬噸的漿廠；5、多系統(tǒng)設(shè)備并列和多臺大型球磨機(jī)，又需要多個系統(tǒng)計(jì)量、控制、儀器儀表、管路、閥門、電路、信號等，致使建筑物高大、操作復(fù)雜，投資增加，勞動定員增加，成本增高。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種水煤漿制備壓磨工藝，以提高生產(chǎn)能力，降低設(shè)備耗能，節(jié)省建筑空間，減少投資，降低噪聲。
水煤漿制備壓磨工藝包括予破碎、粉碎和攪拌制漿工序，在粉碎工序中，以輥壓機(jī)做為粉碎設(shè)備，并根據(jù)自然條件、煤質(zhì)和廠型將輥壓機(jī)與球磨機(jī)及打散選粉機(jī)有機(jī)配合，制定出三種標(biāo)準(zhǔn)型水煤漿制備壓磨工藝。
1、輥壓予粉碎工藝。在粉碎工序以輥壓機(jī)與球磨機(jī)配合，輥壓機(jī)作予粉碎，球磨機(jī)將予粉碎的煤粉加水和添加劑，濕磨成水煤漿。
2、輥壓選粉工藝。以輥壓機(jī)、打散選粉機(jī)和球磨機(jī)配合，輥壓機(jī)作予粉碎，壓出煤餅，再由打散選粉機(jī)進(jìn)行打散選粉，予先設(shè)定打散選粉機(jī)粒度級(如2mm、1.5mm、1mm)，選出大于設(shè)定粒度級的煤粒反饋到輥壓機(jī)入料口再粉碎；小于設(shè)定粒度級的煤粉送到球磨機(jī)加水和添加劑，濕磨成水煤漿。
3、輥壓全粉工藝。以輥壓機(jī)與打散選粉機(jī)配合，全部依靠輥壓機(jī)粉碎，壓出煤餅，再由打散選粉機(jī)進(jìn)行打散選粉，打散選粉機(jī)設(shè)定的粒度級以水煤漿的合格粒度級(小于0.3mm的占100％，小于74μm的占70％以上)為準(zhǔn)，不合格的煤粒反饋到輥壓機(jī)入料口再粉碎；合格的煤粉加水和添加劑經(jīng)攪拌桶攪拌熟化成水煤漿。
本發(fā)明將輥壓機(jī)應(yīng)用在水煤漿制備生產(chǎn)上，通過輥壓機(jī)與球磨機(jī)、打散選粉機(jī)的有機(jī)配合，創(chuàng)出高產(chǎn)低耗的水煤漿壓磨制備工藝。對比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果1、水煤漿廠可以采用單機(jī)系統(tǒng)工藝流程，實(shí)現(xiàn)水煤漿廠大型化。輥壓機(jī)是大型粉碎設(shè)備，球磨機(jī)與輥壓機(jī)組合工藝系統(tǒng)補(bǔ)償了球磨機(jī)能力的不足，使球磨機(jī)生產(chǎn)能力翻番；打散選粉機(jī)可控制粒度并調(diào)整輥壓機(jī)與球磨機(jī)的負(fù)荷分配，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備大型化單機(jī)工藝系統(tǒng)。
2、新工藝流程和設(shè)備可以減少建筑物和構(gòu)筑物的占地面積和空間，減少設(shè)備臺數(shù)和附屬設(shè)施，降低投資10％以上。
3、新工藝流程采用大型化、單機(jī)系統(tǒng)，簡化并列的控制系統(tǒng)和儀器儀表。減少操作人員。
4、降低噸漿耗能30～50％。
5、降低磨介耗30～100％。
6、完善了工序的調(diào)整和控制。
(四)


圖1為本發(fā)明的輥壓予粉碎工藝流程圖；圖2為本發(fā)明的輥壓選粉工藝流程圖；圖3為本發(fā)明的輥壓全粉工藝流程圖；圖4為本發(fā)明的輥壓予粉碎工藝設(shè)備布置圖，圖中1為原料煤，2為原料倉，3為給料機(jī)，4為電子皮帶秤，5為給料漏斗，6為輥壓機(jī)，7為螺旋給料機(jī)，8為添加劑，9為水，10為球磨機(jī)，11為水煤漿；
圖5為本發(fā)明的輥壓選粉工藝設(shè)備布置圖，圖中13為打散選粉機(jī)，12為電子皮帶秤。
(五) 具體實(shí)施方式
本發(fā)明將輥壓機(jī)技術(shù)引入水煤漿生產(chǎn)行業(yè)，利用輥壓粉碎特性，并結(jié)合煤碳特性，適當(dāng)調(diào)整輥壓機(jī)的工藝參數(shù)，使它粉碎后物料的粒度分布給球磨機(jī)創(chuàng)造容易的磨漿條件，從而提高球磨機(jī)的生產(chǎn)量并降低能耗。
采用輥壓機(jī)作為水煤漿制備工藝的予破碎工序，因?yàn)檩亯簷C(jī)對煤炭一次粉碎出料粒度還達(dá)不到水煤漿對煤粒度組成的要求粒度小于0.3mm的占100％，小于74μm的占70％以上，所以輥壓機(jī)只可作為予粉碎設(shè)備，粉碎后的物料直接送入球磨構(gòu)成輥壓予粉碎工藝流程。
輥壓機(jī)的出料粒度分布為小于2mm的占70％左右，小于74μm的占20％左右時，進(jìn)入球磨機(jī)的生產(chǎn)效率較高。在實(shí)際生產(chǎn)中，輥壓機(jī)的一次出料粒度很少能達(dá)到制漿質(zhì)量要求，所以在工序上要增設(shè)選粉和反饋設(shè)備，并合理設(shè)定反饋量。通過選粉機(jī)選出所要求的粒度級。
要使煤粉的粒度分布取得較高的堆積效率就需要反饋量與入料量有科學(xué)比例，設(shè)定反饋量與入料量比例從0～500％。正確設(shè)定反饋量多少而增減輥壓機(jī)的負(fù)荷是壓磨工藝的關(guān)鍵，也是取得粒度分布必要的手段。另外還要依靠選粉工序和設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。增設(shè)打散選粉工序，打散選粉機(jī)是輥壓機(jī)與球磨機(jī)分工的調(diào)度。精確的設(shè)定選粉粒度的界限靠選粉機(jī)來實(shí)現(xiàn)，因此它是制漿工藝的技術(shù)關(guān)鍵。它決定輥壓機(jī)、球磨機(jī)能力大小的選型和正確搭配，耗能的多少，是保證水煤漿產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施。
用于選粉的設(shè)備類型很多，有高頻篩分機(jī)、離心式選粉機(jī)、旋風(fēng)式選粉機(jī)、還有新型高效選粉機(jī)?？梢詣澏ㄟx粉界限，如2mm、1.5mm、1mm、0.3mm等。選出的細(xì)粉進(jìn)入下一道工序；選出粗粒反饋到輥壓機(jī)入料口重新粉碎，直到滿足粒度設(shè)定要求才能排出到下一道工序。選粉機(jī)選出的達(dá)到水煤漿粒度要求的煤粉也可以直接攪拌制漿。
水煤漿制備壓磨工藝設(shè)備流程比現(xiàn)用工藝設(shè)備流程有完善的調(diào)整和控制裝置。采用電子皮帶秤調(diào)控原料量，同時用電子皮帶秤調(diào)控反饋量，控制原料煤量與選出煤粉量平衡，達(dá)到生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。調(diào)節(jié)輥壓機(jī)進(jìn)料插板可調(diào)整料餅厚度，調(diào)節(jié)輥壓機(jī)的壓輥壓力可調(diào)控成品粒度組成。調(diào)整壓輥速度可以調(diào)解生產(chǎn)量。調(diào)控反饋量是控制選粉效率和粒度分布的手段。調(diào)控選粉機(jī)選粉粒度界限劃分是確定輥壓機(jī)與球磨機(jī)負(fù)荷和效率的關(guān)鍵。
綜合以上設(shè)備性能，對不同的廠型、不同煤質(zhì)可選擇前述三種水煤漿制備壓磨工藝1、輥壓予粉碎工藝流程輥壓機(jī)將原料煤予粉碎后直接送入球磨機(jī)，同時球磨機(jī)加水和添加劑進(jìn)行磨漿。該工藝流程簡單、設(shè)備少，采用高濃度制漿。對新建漿廠或擴(kuò)大現(xiàn)有漿廠生產(chǎn)能力是投資少、投產(chǎn)快和節(jié)能的有效途徑。尤其對老廠進(jìn)行技術(shù)改造是最佳選擇。例如A、某廠生產(chǎn)能力25萬噸/年漿，采用輥壓予粉碎新工藝后，耗電下降30％，提高生產(chǎn)能力30～35％。全廠生產(chǎn)能力由25萬噸/年增到33萬噸/年，凈提高生產(chǎn)漿量8萬噸/年。新建一座8萬噸/年小型漿廠投資約1500萬元。但技改用費(fèi)約300萬元。B、采用輥壓予粉碎工藝流程新建25萬噸/年漿廠，與原用工藝建廠比較投資降低15％，電耗降低30％，鋼球介耗降低30％。
2、輥壓選粉工藝流程輥壓機(jī)將原料煤粉碎、再經(jīng)打散選粉機(jī)進(jìn)行選粉，大于設(shè)定粒度級的煤粒返回輥壓機(jī)入口再粉碎；小于設(shè)定粒度級的煤粉送入球磨機(jī)，同時加水和添加劑濕磨制成漿。該工藝流程中打散選粉工序是提高產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量和改善粒度分布非常有效的環(huán)節(jié)。本工藝更適合大型水煤漿廠(50萬噸/年)，現(xiàn)有水煤漿廠采用的大型球磨機(jī)φ3×13m，以原工藝制備水煤漿產(chǎn)量為20～25萬噸/年。年產(chǎn)25萬噸以上的廠就要采用并列系統(tǒng)，而且控制、計(jì)量、運(yùn)輸?shù)纫惨⒘校率菇◤S費(fèi)用增加。新建產(chǎn)量50萬噸或更大，采用選粉工藝流程是合理選擇，可以實(shí)現(xiàn)全廠設(shè)備單一系統(tǒng)，選用一臺輥壓機(jī)、一臺球磨機(jī)；并用打散選粉機(jī)控制輥壓機(jī)與球磨機(jī)的負(fù)荷平衡，可取得最佳綜合效益?？梢栽O(shè)定粒度界限，也可依據(jù)煤質(zhì)調(diào)整選粉粒度界限。初步可以設(shè)定選粉粒度1.5mm時，小于1.5mm占90％以上，小于74μm占50％，反饋量為250％。本工藝與原用工藝比較投資降低10％，電耗降低約40％，鋼球介耗降約50％。
3、輥壓全粉工藝流程輥壓機(jī)將原料煤粉碎后，再經(jīng)打散選粉機(jī)進(jìn)行選粉，選出制漿不合格粒度級的煤粒返回輥壓機(jī)入口再粉碎；選出制漿合格粒度級的煤粉送入攪拌裝置，同時加水和添加劑攪拌成漿。用攪拌裝置工藝制漿和控制都比較困難，也可以用小型球磨機(jī)做檢查磨，同時加水和添加劑攪拌成漿。所謂“全粉”就是用輥壓機(jī)粉碎后經(jīng)打散選粉機(jī)選出細(xì)粉粒度達(dá)到制漿合格粒級，小于300μm占100％，小于74μm占70％以上。不需要球磨機(jī)再濕磨，只要將合格煤粉放入攪拌桶，加水、加添加劑進(jìn)行攪拌制成水煤漿。為了保證煤漿內(nèi)無超限的粗粒度還要進(jìn)行過濾，濾除雜物及超限粒度，然后再放入攪拌桶內(nèi)進(jìn)行攪拌熟化后制成商品漿。本工藝主要設(shè)備是輥壓機(jī)和高效選粉機(jī)。25萬噸/年漿廠只需要一臺大型輥壓機(jī)和一臺打散選粉機(jī)。為了達(dá)到合格粒度級，選粉后的不合格粒度級的煤粒要全部反饋到輥壓機(jī)入料口再粉碎。依據(jù)制漿用煤的可磨性和選粉選出煤粉的合格粒度分布情況，調(diào)整反饋量。反饋量在400％左右即可達(dá)到穩(wěn)定的反饋量。本工藝與原用工藝比較投資降低10％，電耗降低約50％，鋼球介耗為零。全粉工藝流程節(jié)能效果最高，但無球磨機(jī)做為最終粒度把關(guān)，選粉機(jī)的選粉精度和效率成為關(guān)鍵；另因調(diào)漿量增大需要增加攪拌設(shè)備。
以上三種工藝流程在增產(chǎn)和節(jié)能方面有很大差別。采用哪一種工藝流程必須結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評估。
輥壓機(jī)生產(chǎn)能力及選擇結(jié)合凈煤的密度小、水分大、較脆性等特性需要適當(dāng)調(diào)整輥壓機(jī)的工藝參數(shù)。依據(jù)煤的可磨性系數(shù)及一次粉碎后所要求的粒度組成確定壓輥壓力；依據(jù)生產(chǎn)量確定壓輥寬度；依據(jù)入料粒度間的內(nèi)磨擦和壓輥的外磨擦確定壓輥的周邊速度。
粉碎煤的輥壓機(jī)工藝參數(shù)產(chǎn)量(噸/時)20～260壓輥直徑(mm) 800～1200壓輥寬度(mm) 260～1000壓輥壓力(Mpa) 130～150輥間隙(mm) 24～32壓輥周邊速度(m/s) 1～1.6單位產(chǎn)量電耗(kwh/t)3～3.5喂料粒度(mm) 0～80卸料粒度 ＜2mm占70％；＜74μm占20％添加劑起到降低粘度、防止沉淀作用，按功能分為分散劑、穩(wěn)定劑及輔助劑。分散劑也是表面活性劑，又分非離子型和離子型；離子型又分為陰離子型和陽離子型及兩性型三類。目前國內(nèi)使用的多為陰離子型，如萘磺酸鹽、磺化腐植酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽等。普遍應(yīng)用并有較好效果的添加劑有中國礦大北京部開發(fā)的KL添加劑；南京大學(xué)開發(fā)的NDF添加劑。
權(quán)利要求
1.一種水煤漿制備壓磨工藝，包括予破碎、粉碎和攪拌制漿工序，其特征是以輥壓機(jī)做為粉碎設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水煤漿制備壓磨工藝，其特征是在粉碎工序以輥壓機(jī)與球磨機(jī)配合，輥壓機(jī)作予粉碎，球磨機(jī)將予粉碎的煤粉加水和添加劑，濕磨成水煤漿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水煤漿制備壓磨工藝，其特征是以輥壓機(jī)、打散選粉機(jī)和球磨機(jī)配合，輥壓機(jī)作予粉碎，壓出煤餅，再由予先設(shè)定粒度級的打散選粉機(jī)進(jìn)行打散選粉，選出大于設(shè)定粒度級的煤粒反饋到輥壓機(jī)入料口再粉碎；小于設(shè)定粒度級的煤粉送到球磨機(jī)加水和添加劑，濕磨成水煤漿。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水煤漿制備壓磨工藝，其特征是以輥壓機(jī)與打散選粉機(jī)配合，全部依靠輥壓機(jī)粉碎，壓出煤餅，再由打散選粉機(jī)進(jìn)行打散選粉，打散選粉機(jī)設(shè)定的粒度級以水煤漿的合格粒度級為準(zhǔn)，不合格的煤粒反饋到輥壓機(jī)入料口再粉碎；合格的煤粉加水和添加劑經(jīng)攪拌桶攪拌熟化成水煤漿。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水煤漿制備壓磨工藝，它包括預(yù)破碎、粉碎和攪拌制漿工序，在粉碎工序中以輥壓機(jī)做為粉碎設(shè)備，并通過輥壓機(jī)與球磨機(jī)及打散選粉機(jī)的有機(jī)配合，創(chuàng)出高產(chǎn)低耗的水煤漿壓磨制備工藝。對比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果1.水煤漿可以采用單機(jī)系統(tǒng)工藝流程，實(shí)現(xiàn)水煤漿廠大型化，使球磨機(jī)能力翻番。2.減少建筑物和構(gòu)筑物的占地機(jī)積和空間，減少設(shè)備臺數(shù)和附屬設(shè)施，降低投資10％以上。3.采用大型化、單機(jī)系統(tǒng)，簡化并列的控制系統(tǒng)和儀器儀表；減少操作人員。4.降低能耗30～50％。5.降低磨介耗30～100％。完善了工序的調(diào)整和控制。
文檔編號F23K1/02GK1538110SQ20031010493
公開日2004年10月20日 申請日期2003年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月23日
發(fā)明者張占棟, 王柱勇, 劉珊 申請人:北京海淀華煤水煤漿技術(shù)開發(fā)中心