专利名称：一种提高低阶煤水煤浆成浆性的系统及方法
技术领域：
本发明属于水煤浆技术领域，涉及一种提高低阶煤水煤浆成浆性的系统及方法。
背景技术：
煤炭是我国的主要能源，在未来相当长的时间内不会改变。国家实施洁净煤计划，把洁净煤技术作为提高煤炭利用效率，减少环境污染的重要手段，正受到社会各界越来越多的关注，发展包括水煤浆技术在内的洁净煤技术是摆在国人面前的紧迫任务。控制煤炭在利用过程的节能减排，是实施可持续发展能源战略的必然要求和现实选择。神府煤是低灰、特低硫、低磷，中高发热量的优质动力煤。神府煤田是我国特大煤田之一，因此促进神府煤合理利用，改善神府煤的利用结构是实现可持续发展能源战略的现实选择。水煤浆作为一种新型煤基液态清洁燃料，具有石油一样的流动特性，而且具有比原煤更为优越的燃烧特性，但神府煤变质程度低，属于难成浆煤种，制浆浓度一般只能达到60%。低浓度水煤衆存在以下缺点:(I)作为锅炉燃烧使用，发热量低，降低了锅炉的燃烧效率。(2)对于陕北地区缺水的现状，制备低浓度水煤浆意味需要更多的水资源。(3)低浓度水煤浆增加了运输成本。(4)作为气化用水煤浆,低浓度水煤浆(低于60%)致使水煤浆气化煤耗和氧耗高，直接影响到冷煤气效率。(5)高浓度水煤浆稳定性明显优于低浓度水煤浆。因此提高低阶煤水煤浆成浆性，提高低阶煤水煤浆浓度在促进神府煤清洁利用、发展煤气化技术方面就显得尤为重要。影响煤成浆性的因素很多，其中“级配”技术是提高煤粉堆积效率，制备高浓度水煤衆的关键技术。有关级配的数学模型包括:Rosin-Rammler, Gaudin-Schuhmann,及Alfred模型。Alfred模型具有较好的普适性，并且与粒度分布检测仪具有较好的相容性，可用于指导提高低阶煤的水煤浆的成浆性。干法制粉的优点在于对煤粉的粒度分布具有较强的可控性:通过调整设备工艺参数控制煤粉的粒度分布，利用Alfred模型指导粗细煤粉搭配比例，是我们提高低阶煤水煤浆浓度的基本思路。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高低阶煤水煤浆成浆性的系统及方法，该系统解决了现有技术中存在的问题，通过采用双立磨系统使煤粉具备更高的堆积效率，增加了煤粉的产量；通过烘干减少了煤粉水分，增加了煤粉的成浆性。该设备系统环保、噪音低、改善了生产操作环境，保障了安全生产，达到了精确定量的控制调浆。其设备适用于制备各种高、中浓度的水煤浆。该方法可将低阶煤水煤浆浓度提高至少3%，并且该工艺方法实现了工业化生产。本发明所采用的技术方案是:
一种提高低阶煤水煤浆成浆性的系统，包括制粉系统和细粉分离系统，所述制粉系统包括由依次相连的输送原煤的仓带式输送机输煤皮带、缓冲仓、称重式给煤机和立式磨机、以及立式磨机连通立磨干燥机构构成的两套立式磨机构；所述立式磨机连接至1#脉冲布袋收尘装置，1#脉冲布袋收尘装置通过给料机连接斗提机，斗提机分别连接至粗粉成品仓和细粉成品仓，粗粉成品仓和细粉成品仓上分别设置有2#脉冲布袋收尘装置；所述细粉分离系统包括与细粉成品仓相连的缓冲仓,缓冲仓依次连通一级分级机和二级分级机，一级分级机和二级分级机分别连通细粉收集仓和超细粉收集仓；二级分级机连通有4#脉冲布袋收尘装置；所述粗粉成品仓通过浓相输送器连通至调浆系统；所述细粉收集仓通过输送带连通至调浆系统。进一步地，所述制粉系统中，立磨干燥机构包括热风炉，热风炉通过1#螺杆泵连通炉前水煤浆罐为热风炉提供能源，热风炉通过除尘装置连通立式磨机。进一步地，所述制粉系统中，1#脉冲布袋收尘装置和2#脉冲布袋收尘装置通过通风机与压缩空气系统相连通；所述细粉分离系统中，4#脉冲布袋收尘装置分别连通有袋收尘收集仓和引风机。进一步地，所述制粉系统中，1#脉冲布袋收尘装置和2#脉冲布袋收尘装置、以及立式磨机、粗粉成品仓和细粉成品仓中设有CO2灭火系统。进一步地，所述制粉系统中，给料机包括小螺旋给料机和大螺旋给料机，小螺旋给料机位于1#脉冲布袋收尘装置下方，大螺旋给料机位于小螺旋给料机下方，且大螺旋给料机与小螺旋给料机相连。进一步地，所述细粉分离系统中，缓冲仓上设有3#脉冲布袋收尘装置。相应地，本发明还给出了一种提高低阶煤水煤浆成浆性的方法，包括下述步骤:A.粗粉的制备:I)将入料粒度< 50mm的沫煤由称重式给煤机定量加入立式磨机，同时经热风炉出来的热风通过除尘装置除尘后从立式磨机进入磨内，原料煤在两套立式磨机分别研磨出中位径为20 μ m的细粉与中位径为80 μ m的粗粉；2)通过调整立磨内负压和分离器转速，将不满足中位径为80 μ m的粗粉从锥斗落到磨盘重新粉磨；中位径为80 μ m的粗粉随气流一起出磨，经脉冲布袋收尘装置收集，通过给料机经斗提机送至粗粉成品仓，备用；3)经立式磨机研磨出中位径为20 μ m的细粉经脉冲布袋收尘装置收集，通过给料机经斗提机送至细粉成品仓中；B.超细粉的分离与提取:I)通过螺旋输送方式将细粉成品仓中的细粉输送至细粉分离系统的缓冲仓中；2)细粉分离系统中的一级分级机将中位径为20 μ m的细粉进一步进行超细粉分离，其中一级分级机将细粉中夹带的粗粉分离，收集在粗粉收集仓，并自粗粉收集仓返回到系统粗粉成品仓；3)细粉夹带中位径为4-6 μ m的超细颗粒煤粉进入二级分级机进行二次分级，其中二级分级机分离出来的超细粉分别收集在超细粉收集仓与经布袋收尘装置收集在袋收尘收集仓中以供调浆级配使用；
C.高浓度水煤浆的制备:将粗粉成品仓中的粗粉与超细粉收集仓和袋收尘收集仓中的超细粉按照质量比为2:1的比例混合，通过搅拌器混合后加入至调浆罐，同时向调浆罐中分别加入水煤浆质量百分比为0.6%的分散剂和0.1%的稳定剂；搅拌熟化3小时后，经过压力过滤筛过滤，最后经过剪切泵剪切，送至成品罐；成品输送至热风炉炉前罐或锅炉炉前罐。进一步地，所述方法中，分散剂为南大水煤浆添加剂NDF。进一步地，所述方法中，稳定剂为南大羟甲基纤维素钠稳定剂。本发明的有益效果是:(I)采用双立磨系统对沫煤研磨，通过调整立磨分离器的转速及立磨内负压实现控制煤粉粒度，同时双立磨系统可实现粗细分别进行粗磨和细磨，各自储存，从而实现粒度可控性强、生产环境良好(噪音相对低、负压环境减少了飘尘)。(2)采用气体分级机将细粉从立磨系统产出的煤粉提取，设备改造小，投入低。(3)通过粗细煤粉比例的搭配，提高了煤粉的堆积效率，使混合后煤粉的分布更加接近Alfred模型，通过“级配”提高了低阶煤的成浆性。(4)煤粉经过干法级配，可袋装运输，实现炉前制浆，节约了运输成本。(5)级配后的水煤浆稳定性高，解决了运输、存放过程中的沉淀问题。
图1是本发明设备系统流程框图。 图2是未级配水煤浆粒度分布图。图3是经过级配水煤浆粒度曲线分布图。图中:1.输煤皮带；2.原料缓冲仓；3.称重式给煤机；4.立式磨机；5.1#脉冲布袋收尘装置；6.小螺旋给料机；7.大螺旋给料机；8.斗提机；9.粗粉成品仓；10.炉前水煤浆罐；11.1#螺杆泵；12.热风炉；13.除尘装置；14.通风机；15.2#脉冲布袋收尘装置；16.浓相输送器；17.压缩空气系统；18.CO2灭火系统；19.细粉成品仓；20.缓冲仓；21.—级分级机；22.二级分级机；23.4#脉冲布袋收尘装置；24.引风机；25.3#脉冲布袋收尘装置；26.粗粉收集仓；27.超细粉收集仓；28.袋收尘收集仓。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。如图1所示，本发明设备包括制粉系统和细粉分离系统，制粉系统中，包括通过仓带式输送机输送原煤的输煤皮带1，输煤皮带I连接至缓冲仓2，缓冲仓2通过称重式给煤机3连接立式磨机4，立式磨机4连通有立磨干燥机构，由上述设备构成两套立式磨机构，两套立式磨机构可分别对原煤进行粗粉磨制和细粉磨制。立式磨机4连接至1#脉冲布袋收尘装置5，1#脉冲布袋收尘装置5通过小螺旋给料机6连接大螺旋给料机7连接至斗提机8，斗提机8分别连接至粗粉成品仓9和细粉成品仓19，粗粉成品仓9和细粉成品仓19上设置有2#脉冲布袋收尘装置15 ;其中，立磨干燥机构包括热风炉12，热风炉12通过1#螺杆泵11连通炉前水煤浆罐10为热风炉12提供能源，热风炉12通过除尘装置13连通立式磨机4。1#脉冲布袋收尘装置5和2#脉冲布袋收尘装置15通过通风机14与压缩空气系统17相连通。1#脉冲布袋收尘装置5和2#脉冲布袋收尘装置15、以及立式磨机4、粗粉成品仓9和细粉成品仓19中设有CO2灭火系统18。细粉分离系统包括与细粉成品仓19相连的缓冲仓20，缓冲仓20依次连通一级分级机21和二级分级机22，一级分级机21和二级分级机22分别连通粗粉收集仓26和超细粉收集仓27 ;二级分级机22连通有4#脉冲布袋收尘装置23，4#脉冲布袋收尘装置23分别连通有袋收尘收集仓28和引风机24 ;缓冲仓20上设有3#脉冲布袋收尘装置25 ;粗粉成品仓9通过浓相输送器16连通至调浆系统；超细粉收集仓27通过输送带连通至调浆系统。下面通过具体实施例对本发明利用上述设备进行成浆的方法进行进一步说明。A.粗粉的制备:I)将张家峁煤矿5_2 (入料粒度< 50mm)沫煤由称重式给煤机3定量加入立式磨机4，入料量控制在30T/h，同时经热风炉12出来的热风通过除尘装置13除尘后从立式磨机4进入磨内，通过调整分离器转速及通风机风量(调整负压)制备所需粒度分布的煤粉，立磨内部通过热风炉将立磨出口温度控制在71°C以烘干水分，增强煤粉可磨性；原料煤在两套立式磨机4分别研磨出中位径为20 μ m的细粉(200目过筛率>93%，15 μ m以下细粉含量40%)，与中位径为80 μ m的粗粉(200目过筛率35%)；2)通过调整立磨内负压和分离器转速，将不满足中位径为80 μ m的粗粉从锥斗落到磨盘重新粉磨；中位径为80 μ m的粗粉随气流一起出磨，经脉冲布袋收尘装置收集，通过给料机经斗提机8送至粗粉成品仓9，备用；3)经立式磨机4研磨出中位径为20 μ m的细粉经脉冲布袋收尘装置收集，通过给料机经斗提机8送至细粉成品仓19中；B.细粉的分离与提取:I)通过螺旋输送方式将细粉成品仓19中的细粉输送至细粉分离系统的缓冲仓20中；2)细粉分离系统中的一级分级机21将中位径为20 μ m的细粉进一步进行超细粉分离，其中一级分级机21将细粉中夹带的粗粉分离，收集在粗粉收集仓26，并自粗粉收集仓26返回到系统粗粉成品仓9 ；3)细粉夹带中位径为4-6 μ m的超细颗粒煤粉进入二级分级机22进行二次分级，其中二级分级机22分离出来的超细粉分别收集在超细粉收集仓27与经布袋收尘装置23收集在袋收尘收集仓28中以供调浆级配使用；C.高浓度水煤浆的制备:将粗粉成品仓9中的粗粉与超细粉收集仓27和袋收尘收集仓28中的超细粉按照质量比为2:1的比例混合，通过搅拌器混合后加入至调浆罐，同时向调浆罐中分别加入水煤浆质量百分比为0.6%的分散剂南大水煤浆添加剂NDF和0.1%的南大羟甲基纤维素钠稳定剂；搅拌熟化3小时后，经过压力过滤筛过滤，最后经过剪切泵剪切，送至成品罐；成品输送至热风炉炉前罐或锅炉炉前罐。提浓后水煤浆的粒度分布:采用BT-2001型激光粒度分布仪对上述粗细比例2:1调制的水煤浆粒度测试，同时对未级配的水煤浆进行测试。测试结果见图2、图3所示。图2为未经过级配的水煤浆粒度分布(图中横坐标为粒径大小，左边纵坐标为累积含量，右边纵坐标为区间含量)，图3为上述粗细比例2:1调制的水煤浆粒度分布，呈现“双峰”分布。双峰分布能够改善煤粉粒度的填充率，提高煤粉堆积效率。通过表I与Alfred模型的对比，可以进一步看到经过级配后的水煤浆粒度累积含量更接近Alfred模型，而未级配样品与模型差距较大，尤其是30 μ m及10 μ m以下细粉含量。表1.样品在若干粒径下的累积分布对比
权利要求
1.一种提高低阶煤水煤浆成浆性的系统，其特征在于，包括制粉系统和细粉分离系统，所述制粉系统包括由依次相连的输送原煤的仓带式输送机输煤皮带(I)、缓冲仓(2)、称重式给煤机(3)和立式磨机(4)、以及立式磨机(4)连通立磨干燥机构构成的两套立式磨机构；所述立式磨机(4)连接至1#脉冲布袋收尘装置(5)，1#脉冲布袋收尘装置(5)通过给料机连接斗提机(8)，斗提机(8)分别连接至粗粉成品仓(9)和细粉成品仓(19)，粗粉成品仓(9)和细粉成品仓(19)上分别设置有2#脉冲布袋收尘(15)装置； 所述细粉分离系统包括与细粉成品仓(19)相连的缓冲仓(20)，缓冲仓(20)依次连通一级分级机(21)和二级分级机(22)，一级分级机(21)和二级分级机(22)分别连通粗粉收集仓(26)和超细粉收集仓(27) ;二级分级机(22)连通有4#脉冲布袋收尘装置(23)； 所述粗粉成品仓(9)通过浓相输送器(16)连通至调浆系统；所述超细粉收集仓(27)通过输送带连通至调浆系统。
2.根据权利要求1所述的一种提高低阶煤水煤浆成浆性的系统，其特征在于，所述制粉系统中，立磨干燥机构包括热风炉(12)，热风炉(12)通过1#螺杆泵(11)连通炉前水煤浆罐(10)为热风炉(12)提供能源，热风炉(12)通过除尘装置(13)连通立式磨机(4)。
3.根据权利要求1所述的一种提高低阶煤水煤浆成浆性的系统，其特征在于，所述制粉系统中，1#脉冲布袋收尘装置(5)和2#脉冲布袋收尘装置(15)通过通风机与压缩空气系统(17)相连通；所述细粉分离系统中，4#脉冲布袋收尘装置(23)分别连通有袋收尘收集仓(28)和引风机(24)。
4.根据权利要求1所述的一种提高低阶煤水煤浆成浆性的系统，其特征在于，所述制粉系统中，1#脉冲布袋收尘装置(5)和2#脉冲布袋收尘装置(15)、以及立式磨机(4)、粗粉成品仓(9)和细粉成品仓(19)中设有C02灭火系统(18)。
5.根据权利要求1所述 的一种提高低阶煤水煤浆成浆性的系统，其特征在于，所述制粉系统中，给料机包括小螺旋给料机(6)和大螺旋给料机(7)，小螺旋给料机(6)位于1#脉冲布袋收尘装置(5)下方，大螺旋给料机(7)位于小螺旋给料机(6)下方，且大螺旋给料机(7)与小螺旋给料机(6)相连。
6.根据权利要求1所述的一种提高低阶煤水煤浆成浆性的系统，其特征在于，所述细粉分离系统中，缓冲仓(20)上设有3#脉冲布袋收尘装置(25)。
7.一种提高低阶煤水煤浆成浆性的方法，其特征在于，该方法包括下述步骤: A.粗粉的制备: 1)将入料粒度<50mm的沫煤由称重式给煤机(3)定量加入立式磨机(4)，同时经热风炉(12)出来的热风通过除尘装置(13)除尘后从立式磨机(4)进入磨内，原料煤在两套立式磨机(4)分别研磨出中位径为20 μ m的细粉与中位径为80 μ m的粗粉； 2)通过调整立磨内负压和分离器转速，将不满足中位径为80μ m的粗粉从锥斗落到磨盘重新粉磨；中位径为80 μ m的粗粉随气流一起出磨，经脉冲布袋收尘装置收集，通过给料机经斗提机(8)送至粗粉成品仓(9)，备用； 3)经立式磨机(4)研磨出中位径为20μ m的细粉经脉冲布袋收尘装置收集，通过给料机经斗提机(8)送至细粉成品仓(19)中； B.细粉的分离与提取: I)通过螺旋输送方式将细粉成品仓(19)中的细粉输送至细粉分离系统的缓冲仓(20)中； 2)细粉分离系统中的一级分级机(21)将中位径为20μ m的细粉进一步进行超细粉分离，其中一级分级机(21)将细粉中夹带的粗粉分离，收集在粗粉收集仓(26)，并自粗粉收集仓(26)返回到系统粗粉成品仓(9); 3)细粉夹带中位径为4-6μ m的超细颗粒煤粉进入二级分级机(22)进行二次分级，其中二级分级机(22)分离出来的超细粉分别收集在超细粉收集仓(27)与经布袋收尘装置(23)收集在袋收尘收集仓(28)中以供调浆级配使用； C.高浓度水煤浆的制备: 将粗粉成品仓(9)中的粗粉与超细粉收集仓(27)和袋收尘收集仓(28)中的超细粉按照质量比为2:1的比例混合，通过搅拌器混合后加入至调浆罐，同时向调浆罐中分别加入煤粉质量百分比为0.6%的分散剂和0.1%的稳定剂；搅拌熟化3小时后，经过压力过滤筛过滤，最后经过剪切泵剪切，送至成品罐；成品输送至热风炉炉前罐或锅炉炉前罐。
8.根据权利要求7所述的提高低阶煤水煤浆成浆性的方法，其特征在于，所述分散剂为南大水煤浆添加剂NDF。
9.根据权利要求 7所述的提高低阶煤水煤浆成浆性的方法，其特征在于，所述稳定剂为南大羟甲基纤维素钠稳定剂。
全文摘要
本发明公开了一种提高低阶煤水煤浆成浆性的系统及方法，系统包括制粉系统和细粉分离系统，制粉系统包括两套立式磨机构；立式磨机连接至斗提机，斗提机分别连接至粗粉成品仓和细粉成品仓；细粉分离系统包括与细粉成品仓相连的缓冲仓，缓冲仓依次连通一级分级机和二级分级机，一级分级机和二级分级机分别连通粗粉收集仓和超细粉收集仓；所述粗粉成品仓通过浓相输送器连通至调浆系统；所述细粉缓冲仓通过输送带连通至调浆系统。方法包括粗粉的制备、细粉的分离与提取和高浓度水煤浆的制备三部分。通过粗细煤粉比例的搭配，提高了煤粉的堆积效率，使混合后煤粉的分布更加接近Alfred模型，通过“级配”提高了低阶煤的成浆性。
文档编号F23K1/02GK103206718SQ20131012191
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月9日 优先权日2013年4月9日
发明者方刚, 郭佐宁, 张建安, 李增林, 巨鹏, 何钊, 王渝岗, 王俊哲, 闫立仓, 方世剑 申请人:陕煤集团神木张家峁矿业有限公司