[发明专利]一种用低阶煤制备高浓度水煤浆的方法

说明书

技术领域

本发明属于煤炭处理技术领域，特别涉及一种用低阶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的清洁煤基流体燃料。水煤浆具有石油一样的流动性，可以像重油一样泵送、雾化、储存和稳定着火燃烧。水煤浆还具有浓度高，粒度细，流变性好和能长期储存不沉淀等特点，且由于燃点高，储、装、运安全性比较高。水煤浆在我国经历了多年的研发和应用，现已进入全面推广阶段。

中国能源结构的特点是缺油、富煤、少气，而在中国的能源消费结构中，煤约占70%，另外两种化石能源即石油和天然气则分别约占20%和3.5%。因此，在较长的时间内，煤炭都是中国不可或缺的主要能源，无论在比例还是数量上，中国以煤炭为主的能源结构和化工原料结构都很难改变。

虽然中国的煤炭储量丰富，但主要是变质程度较低的低阶煤，且集中分布在内蒙古、新疆及云南等地。由于其煤化度低，水分含量大，致密度低，孔隙度大，挥发分高，热值低，低阶煤在空气中极易风化，低阶煤还含有不同数量的腐植酸。因而，低阶煤主要用作动力煤和气化用煤。这些自身特点导致很难将低阶煤直接制备成高浓度水煤浆，或需要采用复杂的制备工艺和付出较高成本才能制成高浓度的水煤浆。而从气化和燃烧效率的角度来看，水煤浆的浓度应该越高越好。因此，开发稳定的高浓度水煤浆势在必行。

发明内容

因此，本发明的目的是针对低阶煤制浆领域的技术局限性，提供一种用低阶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低阶煤制备高浓度水煤浆的方法，所述方法包括以下步骤：

（1）将低阶煤破碎至煤粒粒径≤6mm，然后将破碎后的煤粒送入磨煤机中加水研磨，制得预处理煤浆；其中，所述预处理煤浆的水煤比为1.5～5:1，预处理煤浆中煤粉的平均粒径D50≤50μm，粒径分布为6～1000μm；

（2）将所述预处理煤浆送入水热反应器中进行水热处理，得到改质煤浆；

其中，所述水热反应器包括多个并联设置且交替运行的反应釜，水热处理的条件如下：温度为200～350℃，压力为1.5～16.5MPa；

（3）使所述改质煤浆脱除部分水分，制得高浓度水煤浆。

本发明中，水煤比=（外加水重量＋低阶煤所含水的重量）/干基煤重量。

本发明中，术语“平均粒径”又叫中位径，其以D50来表示。

本发明中，由于低阶煤的内水含量高，步骤（1）中制得的预处理煤浆的浓度一般为30～50%。步骤（2）中对预处理煤浆进行水热处理，使改质煤浆中低阶煤的品质得到改善。此时，改质煤浆中低阶煤的内水含量减少，产生多余水分，步骤（3）通过部分脱水的方式将改质煤浆中多余水分脱除，从而实现提高低阶煤水煤浆浓度的目的。

根据本发明提供的方法，其中，所述低阶煤为褐煤、长焰煤或不粘煤，优选为长焰煤或褐煤，更优选为褐煤。

根据本发明提供的方法，其中，步骤（1）中所述预处理煤浆的水煤比为2～4:1。

根据本发明提供的方法，其中，步骤（1）中所述预处理煤浆中煤粉的平均粒径D50≤50μm。但是平均粒径过小，会增加水煤浆的粘度，同时也会增加磨矿功耗。因此，煤粉的平均粒径D50优选为30～50μm。

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）中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（2）中采用多个并联设置的反应釜，通过反应釜之间的切换（即，反应釜交替运行）实现水煤浆制备过程的连续进行。

其中，本发明对并联设置的反应釜的具体数量无特殊要求，可以根据处理规模确认，其数量对处理结果无明显影响。