[发明专利]一种用褐煤制备高浓度水煤浆的方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭处理技术领域，特别是涉及一种用褐煤制备高浓度水煤浆的方法。

背景技术

水煤浆是一种由一定比例的煤粉、水和添加剂混合加工而成清洁煤基流体燃料，水煤浆具有一定的流动性，便于输送。目前国内已经投产的大型煤气化装置中，采用水煤浆作为原材料进行气化的装置普遍具有较高的运转率和稳定性，因此水煤浆气化技术的可靠性无可争议。

煤炭是我国目前最主要的能源之一。在较长的时间内，中国以煤炭为主的能源结构和化工原料结构都不会大幅度改变。

中国虽然煤炭储量丰富，但由于成煤时间较短，导致其主要是煤化度低、水分含量大、致密度低、孔隙度大且热值低的褐煤。褐煤的这些特点使其很难制备高浓度的水煤浆。而从煤炭气化和燃烧效率的角度来讲，水煤浆的浓度越高越好。开发稳定的高浓度褐煤水煤浆是褐煤利用的一种优选途径。

发明内容

因此，本发明的目的是针对褐煤制备水煤浆领域的技术局限性，提供一种用褐煤制备高浓度水煤浆的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提供了一种用褐煤制备高浓度水煤浆的方法，该方法包括以下步骤：

（1）将褐煤破碎和研磨后，制成预处理水煤浆，所述预处理水煤浆中煤粉的平均粒径D50≤75μm，粒径分布为6~1000μm；

（2）将步骤（1）制得的预处理水煤浆预热至200~350℃，然后送入水热反应器中进行水热处理，得到改质水煤浆，其中，所述水热处理在温度为200~350℃、压力为1.5~16.5MPa的条件下进行，并且，在进行水热处理的同时，从水热反应器底部通入温度为210~375℃的水蒸气和/或惰性气体对水热反应器中的物料进行反吹；

（3）将步骤（2）制得的改质水煤浆降温和泄压后脱除部分水分，制得高浓度水煤浆。

本发明中，术语“平均粒径”又叫中位径，其以D50表示。

根据本发明提供的方法，由于褐煤的内水含量高，步骤（1）制得的预处理水煤浆的浓度一般为20~50%。步骤（2）中对预处理水煤浆进行水热处理，使改质水煤浆中褐煤的品质得到改善。此时，改质水煤浆中褐煤的内水含量减少，产生多余水分，步骤（3）通过部分脱水的方式将改质水煤浆中多余水分脱除，从而实现提高褐煤水煤浆浓度的目的。

根据本发明提供的方法，其中，步骤（1）中是将褐煤破碎至煤粒粒径≤6mm后，送入磨煤机中加水研磨制备预处理水煤浆的。

根据本发明提供的方法，其中，所述磨煤机为棒磨机或球磨机。

根据本发明提供的方法，其中，步骤（1）可以采用传统水煤浆制浆工艺或分级细磨级配制浆工艺制备预处理水煤浆。

一些实施方案中，采用传统水煤浆制浆工艺，其包括以下步骤：将破碎后的煤粒送入棒磨机或球磨机中加水研磨后直接制浆。

一些实施方案中，采用分级细磨级配制浆工艺，其包括以下步骤：将破碎后的煤粒送入棒磨机或球磨机中加水研磨制备粗浆，将一定比例的粗浆送入细磨机进一步磨细后返回棒磨机或球磨机中混合制浆。

根据本发明提供的方法，其中，步骤（1）中所述预处理水煤浆中煤粉的平均粒径D50≤75μm。但是平均粒径过小，会增加水煤浆的粘度，同时会增加磨矿功耗，因此，煤粉的平均粒径D50优选为30~75μm。

根据本发明提供的方法，其中，步骤（2）中水热处理时间的长短可以影响低阶煤中含氧官能团的脱除效果，时间越长，含氧官能团的脱除效果越好，但是水热处理的时间过长会影响水煤浆的经济性。

其中，步骤（2）中所述水热处理的时间优选为15~60min，更优选为15~30min。

根据本发明提供的方法，其中，所述水热反应器的液位控制在40~80%。

根据本发明提供的方法，其中，步骤（2）中所述改质水煤浆是从水热反应器的底部排出的。

为了稳定反应系统的压力以及便于预处理水煤浆的输送，所述步骤（2）还包括：使步骤（1）制得的预处理水煤浆在预热前与惰性气体混合。

根据本发明提供的方法，其中，所述惰性气体为选自氮气、氦气、氖气和氪气中一种或多种，优选为氮气。

本发明中步骤（2）中通入水热反应器的惰性气体和在预热前与预处理水煤浆混合的惰性气体可以相同，也可不同。

根据本发明提供的方法，其中，步骤（2）中所述预热是在套管换热器、环管换热器或立式加热器进行的。

根据本发明提供的方法，其中，步骤（2）中所述水热反应器的上部设有定压阀，所述定压阀连接有分离器，水热反应器中混合气体经定压阀进入分离器进行分离，回收水分。