一种利用水力空化器制备水煤浆的方法与流程

本发明涉及水煤浆的制备方法，属于节能环保技术领域。

背景技术：

水煤浆因在储存、运输、燃烧排放等方面具有明显的环保优势，成为我国现行阶段适宜的代油、环保、节能技术，是我国能源长期稳定发展的战略和节能减排的需要。国内现存许多煤气化技术中，水煤浆气化技术是最成熟、运行最稳定的一种气化技术，是众多生产厂家比较倾向选择的一种气化方式，也是煤炭清洁利用的重要途径。但是褐煤高内水含量和多空隙的特点，导致其成浆浓度低，一般为30％～50％，使得褐煤利用过程中气化选型的范围变窄，限制了其被用于水煤浆气化这种成熟稳定的气化方式。

技术实现要素：

本发明是要解决现有的利用褐煤制备的水煤浆浓度低，难于气化的技术问题，进而提供一种利用水力空化器制备水煤浆的方法。

本发明的一种利用水力空化器制备水煤浆的方法，按以下步骤进行：

一、搭建制备系统：该制备系统包括原料罐、输送泵、水力空化器、第一压力控制阀和第二压力控制阀；其中原料罐的侧壁设置输送出口，在顶部设置循环液入口，在底部设置成品出口；输送泵连接在原料罐1的输送出口与水力空化器的输入端之间；在水力空化器输入端与输送泵之间设置第一压力控制阀；水力空化器的输出端与原料罐的循环液入口之间用管道连接；并在该管道上设置第二压力控制阀；

二、按质量百分比将68％～71.5％的褐煤粉、28％～31％的水和0.5％～1％的亚甲基萘磺酸盐复合物混合，得到混合物，再将该混合物加入到原料罐1中；

三、启动输送泵和水力空化器，将原料罐的混合物输送至水力空化器中；混合物在水力空化器内发生水力空化，褐煤粉颗粒被破碎成微米级微粒，形成含有固体煤粉颗粒、水和气泡的混合浆液，混合浆液经水力空化器输出端返回至原料罐中，进行循环；用第一压力控制阀和第二压力控制阀控制水力空化器的输入端压力为-0.02～～-0.05mpa、输出端的压力为0.17～0.23mpa，并在此条件下循环至水力空化器排出的液体的温度上升至60～65℃；

四、打开原料罐1底部的成品出口放料，得到水煤浆。

本发明以褐煤为原料，利用水力空化器生产水煤浆，空化器所产生的空泡，在其溃灭时会形成局部高温高压，可将大颗粒煤粉破碎成更细小颗粒，优化其成浆特性；同时添加剂亚甲基萘磺酸盐复合物在空化化用下不仅可以均匀地进入到褐煤颗粒的孔隙内，更提高了活性。本发明的方法制备的水煤浆中，褐煤粉的含量在69％～71.5％，而且粒度细小，再加上添加剂分散程度和活性的提高，使水煤浆的燃烧效率达到93％～95％。解决了高效、快速制备水煤浆技术问题及制备高浓度煤浆的关键问题，为中小型工业锅炉提供一种安全、无污染的液体燃料。

附图说明

图1是本发明的制备系统的示意图；其中1为原料罐，1-1为输送出口，1-2为循环液入口，1-3为成品出口；2为输送泵；3为水力空化器，3-1为输入端，3-2为输出端；4为第一压力控制阀，5为第二压力控制阀，6为温度计、7为第一压力计、8为第二压力计。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的一种利用水力空化器制备水煤浆的方法，按以下步骤进行：

一、搭建制备系统：该制备系统包括原料罐1、输送泵2、水力空化器3、第一压力控制阀4和第二压力控制阀5；

其中原料罐1的侧壁设置输送出口1-1，在顶部设置循环液入口1-2，在底部设置成品出口1-3；

输送泵2连接在原料罐1的输送出口1-1与水力空化器3的输入端3-1之间；在水力空化器3输入端3-1与输送泵2之间设置第一压力控制阀4；

水力空化器3的输出端3-2与原料罐1的循环液入口1-2之间用管道连接；并在该管道上设置第二压力控制阀5；

二、按质量百分比将68％～71.5％的褐煤粉、28％～31％的水和0.5％～1％的亚甲基萘磺酸盐复合物混合，得到混合物，再将该混合物加入到原料罐1中；

三、启动输送泵2和水力空化器3，将原料罐1的混合物输送至水力空化器3中；混合物在水力空化器3内发生水力空化，褐煤粉颗粒被破碎成微米级微粒，形成含有固体煤粉颗粒、水和气泡的混合浆液，混合浆液经水力空化器3输出端3-2返回至原料罐1中，进行循环；用第一压力控制阀4和第二压力控制阀5控制水力空化器3的输入端3-1压力为-0.02～～-0.05mpa、输出端3-2的压力为0.17～0.23mpa，并在此条件下循环至水力空化器3排出的液体的温度上升至60～65℃；

四、打开原料罐1底部的成品出口1-3放料，得到水煤浆。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是在步骤一中还在水力空化器3输出端3-2与循环液入口1-2之间的管道上设置有温度计6，用于检测水力空化器3排出的液体的温度。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是在步骤一中还在水力空化器3的输入端3-1设置有第一压力计7，在输出端3-2设置有第二压力计8，用于监测水力空化器3的输入端3-1与输出端3-2的压力。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二中所述的褐煤粉粒度为110～125μm。其他与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的步骤三中水力空化器3的输入端3-1压力为-0.04mpa、输出端3-2的压力为0.20mpa。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的步骤三中水力空化器3的电机的电机频率为50hz。其它与具体实施方式一至五之一相同。

用以下的试验验证本发明的有益效果：

实施例1：本实施例的一种利用水力空化器制备水煤浆的方法，按以下步骤进行：

一、搭建制备系统：该制备系统由原料罐1、输送泵2、水力空化器3、第一压力控制阀4、第二压力控制阀5、温度计6、第一压力计7和第二压力计8组成；其中第一压力计7和第二压力计8为量程为-0.1～2.4mpa的压力真空表；

其中原料罐1的侧壁设置输送出口1-1，在顶部设置循环液入口1-2，在底部设置成品出口1-3；

输送泵2连接在原料罐1的输送出口1-1与水力空化器3的输入端3-1之间；在水力空化器3输入端3-1与输送泵2之间设置第一压力控制阀4；

水力空化器3的输出端3-2与原料罐1的循环液入口1-2之间用管道连接；并在该管道上设置第二压力控制阀5和温度计6；

在水力空化器3的输入端3-1设置有第一压力计7，在输出端3-2设置有第二压力计8，用于监测水力空化器3的输入端3-1与输出端3-2的压力；

二、按质量百分比将69％的粒度为110～125μm的褐煤粉、30％的水和1％的亚甲基萘磺酸盐复合物混合，得到混合物，再将该混合物加入到原料罐1中；

三、启动输送泵2和水力空化器3，水力空化器3的电机的电机频率为50hz；将原料罐1的混合物输送至水力空化器3中；混合物在水力空化器3内发生水力空化，褐煤粉颗粒被破碎成微米级微粒，形成含有固体煤粉颗粒、水和气泡的混合浆液，混合浆液经水力空化器3输出端3-2返回至原料罐1中，进行循环；用第一压力控制阀4和第二压力控制阀5控制水力空化器3的输入端3-1的压力经第一压力计7显示为-0.05mpa、输出端3-2的压力经第二压力计8显示为0.20mpa，在此条件下循环32分钟后，温度计6监测到水力空化器3排出的液体的温度上升至60℃；

四、打开原料罐1底部的成品出口1-3放料，得到水煤浆。

本实施例1中制备的褐煤水煤浆中褐煤的质量百分经为69％，充分利用了褐煤具有多孔的特性，经过空化作用，一是将褐煤的粒径进一步降低，二是将亚甲基萘磺酸盐复合物更均匀地添充到褐煤颗粒的微孔中，并提高了亚甲基萘磺酸盐复合物的活性，使褐煤水煤浆的燃烧效率达到94％。

实施例2：本实施例的一种利用水力空化器制备水煤浆的方法，按以下步骤进行：

一、搭建制备系统：该制备系统与实施例1相同；

二、按质量百分比将70％的粒度为110～125μm的褐煤粉、29.3％的水和0.7％的亚甲基萘磺酸盐复合物混合，得到混合物，再将该混合物加入到原料罐1中；

三、启动输送泵2和水力空化器3，水力空化器3的电机的电机频率为50hz；将原料罐1的混合物输送至水力空化器3中；混合物在水力空化器3内发生水力空化，褐煤粉颗粒被破碎成微米级微粒，形成含有固体煤粉颗粒、水和气泡的混合浆液，混合浆液经水力空化器3输出端3-2返回至原料罐1中，进行循环；用第一压力控制阀4和第二压力控制阀5控制水力空化器3的输入端3-1的压力经第一压力计7显示为-0.06mpa、输出端3-2的压力经第二压力计8显示为0.22mpa，在此条件下循环30分钟后，温度计6监测到水力空化器3排出的液体的温度上升至62℃；

四、打开原料罐1底部的成品出口1-3放料，得到水煤浆。

本实施例2中制备的褐煤水煤浆中褐煤的质量百分经为70％，充分利用了褐煤具有多孔的特性，经过空化作用，一是将褐煤的粒径进一步降低，二是将亚甲基萘磺酸盐复合物更均匀地添充到褐煤颗粒的微孔中，并提高了亚甲基萘磺酸盐复合物的活性，使褐煤水煤浆的燃烧效率达到95％。