Угольная суспензия с водой
I. Физические свойства и функции
Водоугольная суспензия представляет собой смесь угля, воды и небольшого количества химических добавок. В зависимости от назначения водоугольная суспензия подразделяется на высококонцентрированное топливо и водоугольную суспензию для газификации печей Texaco. Водоугольную суспензию можно перекачивать, распылять, хранить, воспламенять и сжигать в стабильном состоянии. Около 2 тонн водоугольной суспензии заменяет 1 тонну мазута.
Водоугольная суспензия для сжигания превосходит другие по эффективности сгорания, энергосбережению и экологичности, что является важным аспектом чистых угольных технологий. Водоугольную суспензию можно транспортировать на большие расстояния по трубопроводам с минимальными инвестициями и эксплуатационными расходами. После доставки на терминал её можно сжигать непосредственно без дегидрирования, а процесс хранения и транспортировки полностью замкнут.
Вода приводит к потерям тепла и не может генерировать тепло в процессе горения. Поэтому концентрация угля должна быть относительно высокой — обычно 65–70%. Химические добавки составляют около 1%. Потери тепла, вызванные водой, составляют около 4% от теплотворной способности водоугольной суспензии. Вода является необходимым сырьем для газификации. С этой точки зрения, концентрация угля может быть снижена до 62–65%, что может привести к потенциальному увеличению горения с выделением кислорода.
Для облегчения реакций горения и газификации к водоугольной суспензии предъявляются определенные требования к тонкости помола угля. Верхний предел размера частиц водоугольной суспензии для топлива (размер частиц с проходом не менее 98%) составляет 300 мкм, а содержание менее 74 мкм (200 меш) составляет не менее 75%. Тонкость помола водоугольной суспензии для газификации немного грубее, чем у водоугольной суспензии для топлива. Верхний предел размера частиц допускается до 1410 мкм (14 меш), а содержание менее 74 мкм (200 меш) составляет от 32% до 60%. Для того, чтобы водоугольная суспензия была легко перекачиваемой и распыляемой, к водоугольной суспензии также предъявляются требования к текучести.
При комнатной температуре и скорости сдвига 100 с кажущаяся вязкость, как правило, не должна превышать 1000–1500 мПа·с. Для водоугольной суспензии, используемой в магистральных трубопроводах, кажущаяся вязкость должна быть не более 800 мПа·с при низких температурах (самая низкая температура года для трубопроводов, проложенных под землей) и скорости сдвига 10 с-1. Кроме того, требуется, чтобы водоугольная суспензия имела низкую вязкость в текучем состоянии, что удобно для использования; в статическом состоянии, когда она не течет, она может обладать высокой вязкостью, что удобно для хранения.
Стабильность водоугольной суспензии при хранении и транспортировке очень важна, поскольку она представляет собой смесь твёрдой и жидкой фаз, и её легко разделить на твёрдую и жидкую. Поэтому необходимо исключить образование твёрдых осадков при хранении и транспортировке. Так называемые твёрдые осадки – это осадки, которые невозможно восстановить до исходного состояния путём перемешивания водоугольной суспензии. Способность водоугольной суспензии сохранять свои эксплуатационные характеристики, не образуя твёрдых осадков, называется «стабильностью» водоугольной суспензии. Низкая стабильность водоугольной суспензии может серьёзно повлиять на производительность, если в процессе хранения и транспортировки произойдёт образование осадков.
II. Обзор технологии приготовления водоугольной суспензии
Для водоугольной суспензии требуется высокая концентрация угля, мелкий размер частиц, хорошая текучесть и стабильность, чтобы избежать образования твёрдых осадков. Одновременное достижение всех вышеперечисленных характеристик будет затруднительным, поскольку некоторые из них взаимно ограничиваются. Например, повышение концентрации приведёт к увеличению вязкости и ухудшению текучести. Хорошая текучесть и низкая вязкость ухудшат стабильность. Поэтому необходимо контролировать концентрацию в режиме реального времени.Лоннметрпортативный измеритель плотностиимеет точность до 0,003 г/мл, что позволяет осуществлять точное измерение плотности и точно контролировать плотность суспензии.
1. Правильно выбирайте сырой уголь для варки
Помимо удовлетворения потребностей конечных потребителей, при выборе качества угля для варки необходимо учитывать его свойства варки – сложность варки. Некоторые угли легко приготовить высококонцентрированную водоугольную суспензию в обычных условиях. Для других углей варка высококонцентрированной водоугольной суспензии затруднительна или требует более сложного процесса и более высоких затрат. Свойства варки сырья для варки оказывают большое влияние на инвестиции, себестоимость производства и качество водоугольной суспензии на варочном заводе. Поэтому необходимо изучить закон варки угля и выбирать уголь-сырец для варки в соответствии с реальными потребностями, принципами технической осуществимости и экономической целесообразности.
2. Оценка
Для получения водоугольной суспензии требуется не только достижение заданной тонкости помола угля, но и правильное распределение частиц по размерам, чтобы частицы угля разных размеров могли заполнять друг друга, минимизировать зазоры между ними и достигать более высокой эффективности укладки. Уменьшение зазоров позволяет снизить расход воды, и легко получить высококонцентрированную водоугольную суспензию. Эту технологию иногда называют «сортировкой».
3. Процесс и оборудование варки целлюлозы
При заданных характеристиках гранулометрического состава сырого угля и условиях измельчаемости, для того чтобы добиться более высокой «эффективности укладки» гранулометрического состава конечного продукта водоугольной суспензии, необходим разумный выбор оборудования для измельчения и процесса варки.
4. Выбор присадок, соответствующих эксплуатационным характеристикам
Для достижения высокой концентрации, низкой вязкости, хорошей реологии и стабильности водоугольной суспензии необходимо использовать небольшое количество химических веществ, называемых «добавками». Молекулы добавок воздействуют на границу раздела между частицами угля и водой, что может снизить вязкость, улучшить дисперсию частиц угля в воде и повысить стабильность водоугольной суспензии. Количество добавок обычно составляет от 0,5% до 1% от количества угля. Существует множество разновидностей добавок, и их формула не является фиксированной и должна быть определена экспериментальным путем.
Время публикации: 13 февраля 2025 г.
