技术领域
[0001] 本
发明涉及一种煤泥制备气化型水煤浆技术，尤其涉及一种高灰熔点煤泥制备气化型水煤浆的系统和方法。
背景技术
[0002] 煤泥是一种粘稠状物，由粉化矸石、微细粒煤和水组成。煤泥中微粒含量多、粒度较细、灰分较高、水分较高、热值较低，绝大多数情况下仅能低价销售，产品经济效益低，且燃烧利用过程将造成大量的粉尘排放。以煤泥作为原料制备煤泥水煤浆以实现资源化高效利用，是在水煤浆技术
基础上发展起来的一种新的制浆技术，具有较大的经济效益和环保效益。水煤浆70％以上的产能主要用作煤化工(气化)原料，利用高温高压环境制备
合成气及化工衍生品等。目前，绝大多数水煤浆气化炉要求入料灰熔点低于1350℃，以实现稳定的液态
排渣过程，保证气化炉的正常运转。
[0003]
现有技术中，有关煤泥制备水煤浆的工艺和方法等进行过一些研究，例如：
[0004] CN208200860U公开了一种
污泥和煤泥掺配制备制备水煤浆工艺，通过原料改性、强
力剪切、超细
研磨级配等方法将污泥和可选煤泥制备成
燃料型水煤浆。这种方法为污泥和煤泥的高效利用提供了一种途径，但如果使用高灰煤泥必然存在产品灰分严重超标的问题，且不适宜用于气化型水煤浆制备。
[0005] CN207362163U公开了一种选煤厂煤泥连续式制浆成套设备和相应工艺，其特点在于将选煤厂煤泥产品再分散制备水煤浆，但未考虑灰熔点和灰分问题，且为制备燃料型水煤浆，仅适用于矿区自用以供暖等。如若采用高灰煤泥，显然没有对外销售的价值。
[0006] CN106635208B公开了一种利用浓缩机底流直接制备水煤浆的工艺，其特点为不再要求煤泥先过滤脱水，而且可以通过掺入同矿精煤降低会分后对外销售，但该方法同样没有考虑灰熔问题，仍然针对为燃料型水煤浆制备，未考虑气化要求。
[0007] 综合分析来看，现有制浆技术在用于煤泥制浆时存在以下不足：
[0008] (1)现有煤泥制浆方法主要针对的是制备选煤厂自用的燃料型水煤浆，未考虑水煤浆气化要求；(2)现有煤泥制浆方法仅针对低灰煤泥，未考虑高灰熔点煤泥灰熔点协同调控方法，造成我国储量丰富的高灰熔点煤泥无法作为水煤浆气化原料使用。
[0009] 可见，现有技术不能适应煤泥制备气化型水煤浆的要求，而高灰煤泥制备水煤浆燃用也必然带来很大的粉尘污染。因此，开发适应高灰、高灰熔点煤泥制备气化型水煤浆的系统以及方法不仅可以降低气化原料成本，对资源综合利用也具有重要意义，并具有良好的环境效益和社会效益。
发明内容
[0010] 本发明的目的是提供一种高灰熔点煤泥制备气化型水煤浆的系统和方法。
[0011] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0012] 本发明的高灰熔点煤泥制备气化型水煤浆的系统，包括煤泥预处理系统、配入煤处理系统、研磨制浆系统以及煤浆后处理系统；
[0013] 所述的煤泥预处理系统包括多轴强剪分散机，所述多轴强剪分散机设有来高灰熔点料煤泥入口、水与分散剂混合入口和低浓度水煤浆出口；
[0014] 所述的配入煤处理系统包括
破碎机，所述
破碎机设有来料低灰熔点煤入口和配入煤出口；
[0015] 所述的研磨制浆系统包括磨机，所述磨机设有低浓度水煤浆与配入煤混合入口、分散剂入口、高浓度水煤浆出口和废浆出口；
[0016] 所述的煤浆后处理系统包括滤浆器，所述滤浆器设有高浓度水煤浆入口、废浆入口和分散剂入口，所述滤浆器的出口与所述煤浆后处理系统连接。
[0017] 本发明的上述的高灰熔点煤泥制备气化型水煤浆的系统实现高灰熔点煤泥制备气化型水煤浆的方法：
[0018] 通过所述煤泥预处理系统对高灰、高灰熔点煤泥进行预分散；
[0019] 通过所述配入煤处理系统对低灰、低灰熔点煤进行破碎预处理；
[0020] 通过所述研磨制浆系统对混配了高灰、高灰熔点煤泥和配入的低灰、低灰熔点煤的入料进行研磨制浆；
[0021] 通过所述煤浆后处理系统对研磨制浆系统的出料进行均质熟化，并生产出最终的成品水煤浆。
[0022] 由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明
实施例提供的高灰熔点煤泥制备气化型水煤浆的系统和方法，结合配煤和专属添加剂用以降低煤灰熔点，同时复合制备气化型水煤浆，在提高产品水煤浆浓度的同时保证其流动性。可以实现高灰分、高灰熔点煤泥制备气化型水煤浆。
附图说明
[0023] 图1为本发明实施例一提供的高灰熔点煤泥制备气化型水煤浆的系统和方法流程示意图。
[0024] 图2为本发明实施例二提供的高灰熔点煤泥制备气化型水煤浆的系统和方法流程示意图。
具体实施方式
[0025] 下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
[0026] 本发明的高灰熔点煤泥制备气化型水煤浆的系统，其较佳的具体实施方式是：
[0027] 包括煤泥预处理系统、配入煤处理系统、研磨制浆系统以及煤浆后处理系统；
[0028] 所述的煤泥预处理系统包括多轴强剪分散机，所述多轴强剪分散机设有来高灰熔点料煤泥入口、水与分散剂混合入口和低浓度水煤浆出口；
[0029] 所述的配入煤处理系统包括破碎机，所述破碎机设有来料低灰熔点煤入口和配入煤出口；
[0030] 所述的研磨制浆系统包括磨机，所述磨机设有低浓度水煤浆与配入煤混合入口、分散剂入口、高浓度水煤浆出口和废浆出口；
[0031] 所述的煤浆后处理系统包括滤浆器，所述滤浆器设有高浓度水煤浆入口、废浆入口和分散剂入口，所述滤浆器的出口与所述煤浆后处理系统连接。
[0032] 所述煤浆后处理系统包括依次连接的缓冲罐、煤浆
稳定性处理罐、高速剪切强化器、均质熟化罐和储浆罐，所述煤浆稳定性处理罐设有稳定剂加入口，所述储浆罐出口与产品输运设备连接。
[0033] 所述煤浆后处理系统包括依次连接的缓冲罐、气化炉入料桶。
[0034] 所述磨机的废浆出口与所述滤浆器的废浆入口之间设有废浆罐。
[0036] 各设备之间的物料输送设备包括定量给料水煤浆
泵、
胶带输送机和刮板。
[0037] 本发明的上述的高灰熔点煤泥制备气化型水煤浆的系统实现高灰熔点煤泥制备气化型水煤浆的方法，其较佳的具体实施方式是：
[0038] 通过所述煤泥预处理系统对高灰、高灰熔点煤泥进行预分散；
[0039] 通过所述配入煤处理系统对低灰、低灰熔点煤进行破碎预处理；
[0040] 通过所述研磨制浆系统对混配了高灰、高灰熔点煤泥和配入的低灰、低灰熔点煤的入料进行研磨制浆；
[0041] 通过所述煤浆后处理系统对研磨制浆系统的出料进行均质熟化，并生产出最终的成品水煤浆。
[0042] 包括步骤：
[0043] 所述的煤泥预处理系统利用多轴强剪分散机对来料煤泥进行高速剪碎分离，同时加入经过用量计算的水和专属分散剂，从而将煤泥初步制备为低浓度水煤浆，泵送至研磨制浆系统中；
[0044] 所述的配入煤处理系统利用破碎机将来料低灰、低灰熔点煤破碎至6mm以下，破碎后的配入煤送至研磨制浆系统中；
[0045] 所述的研磨制浆系统利用磨机对得到的低浓度水煤浆和破碎后的配入煤，以及经过用量计算的专属分散剂进行研磨，从而初步制备成的高浓度水煤浆，并送入煤浆后处理系统；
[0046] 所述的煤浆后处理系统对得到的高浓度水煤浆先经由滤浆器脱除超粒度颗粒和杂物，并自流至磨机出口下方的缓冲罐中继续搅拌分散和临时存放，期间可以补加专属分散剂，缓冲罐中的水煤浆进行以下任一种处理：
[0047] 一是，经泵送入煤浆稳定性处理罐，同时加入经过用量计算的稳定剂，进行搅拌处理；煤浆稳定性处理罐中的水煤浆溢流经自流进入高速剪切强化器中，进行高强度剪切分散处理，高速剪切强化器置于均质熟化罐上方，经高速剪切强化器处理完成后的水煤浆流入均质熟化罐进行搅拌熟化，并最终成为流动性好、稳定性好的产品水煤浆，经均质熟化罐处理后的水煤浆泵送至储浆罐中继续搅拌以避免沉淀，从而利于使用或运输；
[0048] 二是，进入气化炉入料桶备用。
[0049] 所述专属分散剂指具有
助熔作用的单组分分散剂或多组分复合分散剂，包括以
钙离子代替钠离子的
萘磺酸盐、木质素磺酸盐或专
门添加助熔剂的复合分散剂，经过分段添加的专属分散剂的总添加量为产品水煤浆干煤
质量的0.1％～2.0％；
[0050] 在所述多轴强剪分散机中加入萘磺酸盐系，用于充分利用其高
润湿性使煤泥快速分散成低浓度水煤浆；
[0051] 在所述缓冲罐中添加木质素磺酸盐系，用于强化空间位阻作用，提高稳定性。
[0052] 所述废浆罐内物料的来源包括：超粒度颗粒、开机生产时产生的废浆、生活
废水、厂房洗地水、设备维护产生的废浆，废浆罐内的物料经过浓度检测后，按照计算用量配入到磨机中与煤泥和配入煤共同研磨制浆；
[0053] 所述的水是清水、水煤浆气化利用产生的废水或本方法工艺中间的水；
[0054] 所述高灰、高灰熔点煤泥，是指灰分≥20％、
软化温度＞1350℃的不符合水煤浆气化炉入料要求的煤泥；
[0055] 所述低灰、低灰熔点煤，是指灰分＜20％、软化温度≤1350℃的煤。
[0056] 所述高灰、高灰熔点煤泥和低灰、低灰熔点煤的入料比例，以按比例混合后的物料的灰分＜20％、软化温度≤1350℃为标准确定，所确定的比例以干燥基质量比例计为1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2、9:1；
[0057] 所述产品水煤浆是指灰分、软化温度达到所述要求的同时，浓度也达到水煤浆气化炉要求的水煤浆，所述产品水煤浆中固体质量百分比为55％～70％；
[0058] 所述产品水煤浆在剪切率为100s-1条件下的表观黏度值低于1600mPa·s，其流动形态为
牛顿
流体、
宾汉流体、
假塑性流体或屈服假塑性流体。
[0059] 本发明的高灰熔点煤泥制备气化型水煤浆的系统和方法，一方面通过配入低灰、低灰熔点煤进行制浆，使产品水煤浆流动性和浓度符合气化型水煤浆要求的同时降低其灰分和灰熔点；一方面通过专用添加剂在提高高浓度产品水煤浆流动性的同时进一步降低灰熔点，优化气化炉液态排渣效果；再一方面充分利用煤泥和配入煤粒度分布的不同，实现高效级配，在提高产品水煤浆浓度的同时保证其流动性。可以实现高灰分、高灰熔点煤泥制备气化型水煤浆。
[0060] 本发明所述稳定性，是指产品水煤浆不产生无法通过搅拌再分散的沉淀的期限。
[0061] 本发明所述水的用量，指根据煤泥水分和用量、配入煤水分和用量、产品水煤浆要求的水分、废浆罐中废浆浓度和用量、专属分散剂分段加药量和浓度、等数据，计算得到的水量。所述的水，是清水、水煤浆气化利用产生的废水或废浆罐中的废浆等其中的一种或多种，但不限于所列举的种类。
[0062] 本发明所述废浆罐内物料的来源为超粒度颗粒、开机生产时产生的废浆、生活废水、厂房洗地水、设备维护产生的废浆等。所述废浆罐内的物料经过浓度检测后，按照计算用量配入到所述磨机中与煤泥和配入煤共同研磨制浆。
[0063] 进一步地，所述煤泥预处理系统的加水量和专属分散剂添加量，以低浓度水煤浆的浓度和产量经过计算确定。一般地，低浓度水煤浆浓度为30％～60％。
[0064] 进一步地，所述专属分散剂指具备助熔作用的单组分分散剂或多组分复合分散剂，如以钙离子代替钠离子的萘磺酸盐、木质素磺酸盐，或专门添加助熔剂的复合分散剂等。一般地，经过分段添加的专属分散剂的总添加量为产品水煤浆干煤质量的0.1％～2.0％。
[0065] 进一步地，所述分段添加专属分散剂，可以为一段，也可以分几段，而且在不同
位置添加时，除添加量发生变化外，分散剂的成分可以改变或不改变。
[0066] 进一步地，所述在不同位置添加时改变专属分散剂的成分，是指为了充分利用不同成分分散剂的作用。例如，在所述多轴强剪分散机中加入萘磺酸盐系，以充分利用其高润湿性使煤泥快速分散成低浓度水煤浆，而在所述缓冲罐中添加木质素磺酸盐系，以强化空间位阻作用，提高稳定性等，但不限于所列举的方式，未列举的其他方式依然适用。
[0067] 本发明所述各个环节、设备和工艺途径并非完全必不可少的。例如，在即制即用的水煤浆气化厂中，可以不添加稳定剂，并取消煤浆稳定性处理罐、高速剪切强化器、均质熟化罐和储浆罐等，但不限于所列举的方法和设备，其他未列举的改动和减化形式均适用。
[0068] 本发明所述方法采用高灰、高灰熔点煤泥与低灰、低灰熔点煤配合使用，添加水和添加剂，通过破碎、研磨、多段
给药、高剪切强化、均质熟化等手段，最终制备得到符合水煤浆气化炉入料灰熔点要求的高质量水煤浆。本方法充分利用了煤泥粒度细和配入煤粒度粗的特性来优化产品水煤浆粒度分布，并通过调制两者比例和专属分散剂实现了产品灰熔点的调控，不仅有利于高灰、高灰熔点、低价值煤泥的综合利用，而且可以优化水煤浆气化炉入料的流动性、稳定性和雾化性，具有良好的经济、环境和社会效益。
[0069] 具体实施例：
[0070] 下面将结合两种实施情形来详细说明本发明。
[0071] 实施情形1——煤泥产生单位直供气化型水煤浆
[0072] 该情形下，水煤浆气化厂不设置制浆环节而设置储浆设施，通过采购水煤浆作为原料进行
煤气化转化生产，要求水煤浆浓度≥63％，灰分≤18％，软化温度≤1350℃。该情形下要求水煤浆具有良好的稳定性，以防止运输和储存过程中发生沉淀。故设置实施方式如下。
[0073] 如附图1所示，选煤厂压滤煤泥水分35％，灰软化温度1500℃，灰分30％，粒度上限为1mm。该煤泥通过胶带输送机定量给入多轴强剪分散机，并加入适量的水和第一段专属分散剂(萘磺酸钙系，占总干基加药的50％)，通过强剪切作用首先制备为固体质量浓度为45％的低浓度水煤浆，经泵定量送入球磨机。
[0074] 同时，外购低灰、低灰熔点煤，其水分8％，灰分9％，灰软化温度1180℃，粒度上限为50mm。该煤经过破碎机破碎至≤6mm制成配入煤，通过胶带输送机定量给入球磨机。
[0075] 给入球磨机的低浓度水煤浆量和配入煤量以干煤量计的比例为4:6，此时，混合物料的灰分为16.8％，软化温度≤1320℃，达到目标水煤浆气化厂要求。
[0076] 球磨机入口处加第二段专属分散剂(木质素磺酸钙系，占总干基加药量的40％)，并对给入的低浓度水煤浆和配入煤进行研磨，制备为浓度65％的水煤浆，并经球磨机出料口自流入滤浆器，滤除>1mm的颗粒和杂物后，自流入缓冲罐进行搅拌，并加入第三段专属分散剂(木质素磺酸钙系，占总干基加药量的10％)，并将浓度控制为64％。通过泵将该水煤浆泵送至煤浆稳定性处理罐，加入稳定剂后进行搅拌，其溢流自流入强力剪切强化器经过一段高速剪切后流入均质熟化罐中，并经过2小时的剪切熟化，最终成为产品水煤浆，送入储浆罐后，通过管路、
罐车、
铁路运输等手段送至水煤浆气化厂储浆罐。
[0077] 实施情形2——水煤浆气化厂采购低价格高灰、高灰熔点煤泥制浆[0078] 该情形下，水煤浆气化厂采用水煤浆即制即用工艺，不需要设置大型储浆设施，而通过采购低价格高灰、高灰熔点煤泥制浆用以降低生产原料成本。水煤浆气化厂要求水煤浆浓度≥62％，灰分≤13％，灰软化温度≤1380℃，原用煤水分7％，灰分8％，灰熔点1130℃。该情形下实施方式如下。
[0079] 如附图2所示，外购选煤厂压滤煤泥水分35％，灰软化温度1500℃，灰分30％，粒度上限为1mm。该煤泥通过胶带输送机定量给入多轴强剪分散机，并加入适量的水和第一段专属分散剂(萘磺酸钙系，占总干基加药的50％)，通过强剪切作用首先制备为固体质量浓度为45％的低浓度水煤浆，经泵定量送入球磨机。
[0080] 原用煤经过破碎机破碎至≤6mm制成配入煤，通过胶带输送机定量给入棒磨机。
[0081] 给入棒磨机的低浓度水煤浆量和配入煤量以干煤量计的比例为4:6，此时，混合物料的灰分为16.8％，软化温度≤1310℃，达到目标水煤浆气化厂要求。
[0082] 棒磨机入口处加第二段专属分散剂(木质素磺酸钙系，占总干基加药量的40％)，并对给入的低浓度水煤浆和配入煤进行研磨，制备为浓度65％的水煤浆，并经棒磨机出料口自流入滤浆器，滤除>2mm的颗粒和杂物后，自流入缓冲罐进行搅拌，并加入第三段专属分散剂(木质素磺酸钙系，占总干基加药量的10％)，并将浓度控制为63％。通过泵将该水煤浆泵送至气化炉入料桶中，作为气化炉入料使用。
[0083] 综合上述实施方式可以看出，使用本发明所述的系统和方法，通过调配高灰、高灰熔点煤泥和低灰、低灰熔点煤的比例，成功制备成达到气化炉入料要求的水煤浆。
[0084]
申请人申明，本发明通过上述具体实施方式来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细制备工艺和方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
[0085] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以
权利要求书的保护范围为准。
