含酚废水和生物质炭联合制备生物质水煤浆的生产系统的制作方法

本实用新型属于水煤浆燃料技术领域，尤其涉及一种含酚废水和生物质炭联合制备生物质水煤浆的生产系统。

背景技术：

我国化石能源分布特点为富煤、贫油、少气，煤炭在我国的一次能源结构中占60％以上，煤化工是实现煤炭资源高效利用的有效途径。然而，煤化工是高污染行业，在煤的转化利用过程中会产生大量煤化工废水，其中含有大量的酚类、氨氮、焦油、氰化物、多环芬烃、含氧多环和杂环化合物等多种难降解的有毒有害物质，将对环境造成严重污染。其中，含量较高的有机物是酚类物质，包括单元酚和多元酚等，酚类化合物是原型质毒物，如处理不当，将会对水生物体、农林作物产生巨大危害。对于含酚废水，焚烧法是一种简单高效的处理方法，但其处理成本较高。

相比于煤，生物质燃料具有如下优势：①生物质燃料燃烧后的灰烬是品位极高的优质有机钾肥，可回收创利；②生物质燃料燃烧后灰碴极少，所需的堆碴场地极小，降低了出碴费用；③生物质燃料不含硫磷，不腐蚀锅炉，可延长锅炉的使用寿命；④由于生物质燃料不含硫磷，燃烧时不产生二氧化硫和五氧化二磷，对环境污染小；⑤生物质燃料纯度高，不含石头等不产生热量的杂物。然而，生物质相比于煤，其热值较低，用生物质炭全部替代煤制备生物质水煤浆，难以达到水煤浆的生产标准(发热量≥15.20mj/kg、表观黏度≤1800mpa·s)。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提出一种含酚废水和生物质炭联合制备生物质水煤浆的生产系统，该生物质水煤浆生产系统实现了利用生物质炭、煤和含酚废水作为制浆原料自动化生产生物质水煤浆，生产获得的生物质水煤浆具有生物质燃料的优点，同时实现了对煤化工含酚废水的直接回收利用，而且，利用含酚废水代替水作为制浆原料，弥补了生物质炭热值低的不足，增加了燃料热值，具有重要的社会效益和经济效益。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

含酚废水和生物质炭联合制备生物质水煤浆的生产系统，包括通过浆料输送管依次连接的磨机、均质搅拌桶、调浆缓冲槽、滤浆器、稳定搅拌桶、强化泵、熟化桶和成品浆储罐，还包括分散剂配液桶、稳定剂配液桶、含酚废水池，以及连接于所述磨机入口端的煤粉供料装置和生物质炭粉供料装置；所述含酚废水池与分散剂配液桶、稳定剂配液桶和磨机入口端之间分别连接有第一含酚废水输送管、第二含酚废水输送管和第三含酚废水输送管，所述分散剂配液桶与磨机的入口端之间连接有第一分散剂稀释液输送管，所述稳定剂配液桶与稳定搅拌桶之间连接有稳定剂稀释液输送管。

作为优选，所述分散剂配液桶与调浆缓冲槽之间连接有第二分散剂稀释液输送管。

作为优选，所述煤粉供料装置包括依次连接的原煤储仓、原煤破碎机和给煤机。

作为优选，所述生物质炭粉供料装置包括依次连接的生物质炭储仓、生物质炭破碎机和生物质炭给料机。

作为优选，所述生产系统还包括分散剂储罐和稳定剂储罐，所述分散剂储罐与分散剂配液桶之间连接有分散剂输送管，所述稳定剂储罐与稳定剂配液桶之间连接有稳定剂输送管。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：

1、本实用新型提供的含酚废水和生物质炭联合制备生物质水煤浆的生产系统，实现了利用生物质炭、煤和含酚废水作为制浆原料自动化生产生物质水煤浆，生产获得的生物质水煤浆兼具生物质燃料污染小、经济实惠的优点，同时实现了对煤化工含酚废水的直接回收利用，能够大幅度减少含酚废水的处理成本，而且含酚废水中的酚类等有机物能够弥补生物质炭热值低的不足，使生产获得的生物质水煤浆达到水煤浆生产的热值标准；

2、本实用新型提供的含酚废水和生物质炭联合制备生物质水煤浆的生产系统，其自动化程度高，提高了生产效率，降低了人工成本和生产成本，且该生产系统的结构简单，设备购置和维护成本低。

附图说明

图1为本实用新型实施例所提供的生物质炭的生产工艺流程图；

图2为本实用新型实施例所提供的含酚废水和生物质炭联合制备生物质水煤浆的生产系统的结构示意图；

以上各图中：1、生物质原料储仓；2、生物质破碎机；3、烘干装置；4、生物质给料机；5、生物质裂解炉；6、浆料输送管；7、磨机；8、均质搅拌桶；9、调浆缓冲槽；10、滤浆器；11、稳定搅拌桶；12、强化泵；13、熟化桶；14、成品浆储罐；15、含酚废水池；16、第一含酚废水输送管；17、第二含酚废水输送管；18、第三含酚废水输送管；19、分散剂配液桶；20、第一分散剂稀释液输送管；21、第二分散剂稀释液输送管；22、稳定剂配液桶；23、稳定剂稀释液输送管；24、分散剂储罐；25、分散剂输送管；26、稳定剂储罐；27、稳定剂输送管；28、煤粉供料装置；281、原煤储仓；282、原煤破碎机；283、给煤机；29、生物质炭粉供料装置；291、生物质炭储仓；292、生物质炭破碎机；293、生物质炭给料机。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图2所示，本实用新型实施例提供了一种含酚废水和生物质炭联合制备生物质水煤浆的生产系统，包括通过浆料输送管6依次连接的磨机7、均质搅拌桶8、调浆缓冲槽9、滤浆器10、稳定搅拌桶11、强化泵12、熟化桶13和成品浆储罐14，还包括分散剂配液桶19、稳定剂配液桶22、含酚废水池15，以及连接于磨机7入口端的煤粉供料装置28和生物质炭粉供料装置29；含酚废水池15与分散剂配液桶19、稳定剂配液桶22和磨机7入口端之间分别连接有第一含酚废水输送管16、第二含酚废水输送管17和第三含酚废水输送管18，分散剂配液桶19与磨机7的入口端之间连接有第一分散剂稀释液输送管20，稳定剂配液桶22与稳定搅拌桶11之间连接有稳定剂稀释液输送管23。

上述含酚废水和生物质炭联合制备生物质水煤浆的生产系统，实现了利用生物质炭、煤和含酚废水作为制浆原料自动化生产生物质水煤浆，生产获得的生物质水煤浆兼具生物质燃料污染小、经济实惠的优点，同时实现了对煤化工含酚废水的直接回收利用，能够大幅度减少含酚废水的处理成本，而且含酚废水中的酚类等有机物能够弥补生物质炭热值低的不足，使生产获得的生物质水煤浆达到水煤浆生产的热值标准。而且，上述生物质水煤浆生产系统的自动化程度高，提高了生产效率，降低了人工成本和生产成本，且该生产系统的结构简单，设备购置和维护成本低。

如图2所示，煤粉供料装置28包括依次连接的原煤储仓281、原煤破碎机282和给煤机283。生产时，原煤储仓281中储存的原煤经原煤破碎机282粉碎成粉末，煤粉经给煤机283送入磨机7的入口端中。需要说明的是，给煤机283可以为皮带秤，能够在输送煤粉的同时对煤粉进行称量，从而实现精准投料；若采取其他不具有称量功能的给煤机283，则需在给煤机283与磨机7之间设置称量装置以对煤粉进行称量。

进一步的，如图2所示，生物质炭粉供料装置29包括依次连接的生物质炭储仓291、生物质炭破碎机292和生物质炭给料机293。生产时，生物质炭储仓291中储存的生物质炭经生物质炭破碎机292粉碎成粉末，生物质炭粉经生物质炭给料机293送入磨机7的入口端中。需要说明的是，生物质炭给料机293可以为皮带秤，能够在输送生物质炭粉的同时对生物质炭粉进行称量，从而实现精准投料；若采取其他不具有称量功能的生物质炭给料机293，则需在生物质炭给料机293与磨机7之间设置称量装置以对生物质炭粉进行称量。

为了提高浆料的稳定性，如图2所示，分散剂配液桶19与调浆缓冲槽9之间连接有第二分散剂稀释液输送管21。通过第二分散剂稀释液输送管21送入调浆缓冲槽9内的分散剂稀释液，能够调节浆料的成浆性，进一步提高浆料的稳定性。

为了便于配置分散剂稀释液和稳定剂稀释液，如图2所示，生产系统还包括分散剂储罐24和稳定剂储罐26，分散剂储罐24与分散剂配液桶19之间连接有分散剂输送管25，稳定剂储罐26与稳定剂配液桶22之间连接有稳定剂输送管27。

此外，还需要说明的是，第一分散剂稀释液输送管20和第二分散剂稀释液输送管21上均设置有计量装置，例如计量泵等，以精确输送分散剂稀释液；稳定剂稀释液输送管23上设置有计量装置，例如计量泵等，以精确输送稳定剂稀释液；第三含酚废水输送管18上设置有计量装置，例如计量泵等，以精确输送含酚废水。

利用上述含酚废水和生物质炭联合制备生物质水煤浆的生产系统生产的生物质水煤浆，包括以下重量份的各组分：煤粉20～60份，生物质炭粉10～50份，含酚废水30～50份，分散剂0.3～0.7份，稳定剂0.3～0.7份。

需要说明的是，上述生物质水煤浆中，生物质炭是生物质原料(例如：椰壳、秸秆、水稻杆、薪材、木屑、花生壳、瓜子壳、甜菜粕、树皮等)经炭化改性获得，其生产流程如图1所示，储存于生物质原料储仓1内的生物质原料经生物质破碎机2破碎后，送入烘干装置3烘干，烘干后经生物质给料机4送入生物质裂解炉5炭化，从生物质裂解炉5的底端出口取出的即为生物质炭，生物粗燃气从生物质裂解炉5的顶端出口流出；含酚废水为煤炭化工企业或石油化工企业生产过程中产生的含有酚类物质的废水；分散剂为制备水煤浆常用的分散剂，例如：木质素、磺酸盐茶磺酸盐、烯基磺酸盐等；稳定剂为制备水煤浆常用的稳定剂，例如：聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、羟乙基纤维素等等。

上述生物质水煤浆，采用生物质炭、煤和含酚废水作为制浆原料，其中，生物质炭的加入能够使生物质水煤浆兼具生物质燃料污染小、经济实惠的优点，而且有利于提高浆料的稳定性；而采用含酚废水代替水作为制浆原料，一方面实现了对化工厂含酚废水的直接回收利用，能够大幅度减少含酚废水的处理成本，另一方面含酚废水中的酚类等有机物能够弥补生物质炭热值低的不足，使生物质水煤浆达到水煤浆生产的热值标准。

优选的，生物质水煤浆由以下重量份的各组分组成：煤粉20～60份，生物质炭粉10～50份，含酚废水30～50份，分散剂0.3～0.7份，稳定剂0.3～0.7份。本优选实施例中，未添加除含酚废水以外的其他任何水，采用含酚废水完全替代生产所需的水，能够充分利用含酚废水，而且最大程度降低了生产成本，具有显著的经济效益和社会效益。

优选的，生物质水煤浆中，煤粉为50份，生物质炭粉为20份，含酚废水为30份，分散剂为0.5份，稳定剂为0.5份。本优选实施例给出了各组分的最优配比，采用该最优配比，能够制备获得质量最好的生物质水煤浆。

优选的，含酚废水中挥发酚含量为1600～3200mg/l、不挥发酚含量为300～500mg/l。本优选实施例限定了含酚废水中挥发酚和不挥发酚含量的优选范围，采用上述优选酚含量的含酚废水作为制浆原料，更有利于提高生物质水煤浆的热值。

优选的，上述生物质水煤浆中，固体颗粒含量为45％～80％，固体颗粒粒度大于80目的分布百分数大于或等于80％，表观粘度为1200～1800mpa·s。本优选实施例中，进一步限定了生物质水煤浆中固体颗粒含量的优选范围、固体颗粒粒度大于80目的分布百分数的优选范围以及表观粘度的优选范围，获得的生物质水煤浆具有较好的流动性与稳定性。

利用上述含酚废水和生物质炭联合制备生物质水煤浆的生产系统生产上述生物质水煤浆的生产方法，包括如下步骤：

s1配置药剂：采用部分含酚废水将分散剂和稳定剂分别配制成分散剂稀释液和稳定剂稀释液；

s2磨浆：将煤粉、生物质炭粉、剩余含酚废水和分散剂稀释液一起加入磨机7内进行研磨，得到初级生物质水煤浆；

s3调节浆料成浆性：将初级生物质水煤浆送入均质搅拌桶8进行初次搅拌，初次搅拌后的浆料送入调浆缓冲槽9进行缓冲，缓冲后的浆料送入滤浆器10进行精滤，精滤后的浆料与稳定剂稀释液一并送入稳定搅拌桶11内进行再次搅拌，再次搅拌后的浆料送至强化泵12进行高剪切处理，高剪切处理后的浆料送入熟化桶13进行搅拌熟化，即得成品浆。

上述生物质水煤浆的生产方法，制备过程简单，原料廉价易得，生产成本低，且实现了对化工厂工业废水和农业废弃物的资源化利用，具有显著的经济和社会效益。

优选的，加入磨机7内的分散剂稀释液占分散剂稀释液总量的85％～95％，剩余分散剂稀释液加入至调浆缓冲槽9内与浆料混合。本优选实施例中，将分散剂稀释液分两部分加入，其中，加入磨机7内的分散剂稀释液，在研磨过程中起到分散固体颗粒的作用，而加入调浆缓冲槽9内的分散剂稀释液，能够调节浆料的成浆性，进一步提高浆料的稳定性。

优选的，分散剂稀释液的质量百分比浓度为10％～20％，稳定剂稀释液的质量百分比浓度为20％～30％。本优选实施例中，进一步限定了分散剂稀释液和稳定剂稀释液的浓度，采用上述优选浓度的分散剂稀释液和稳定剂稀释液，更有利于浆体各组分混合均匀，生产获得的生物质水煤浆具有更好的稳定性。

为了更清楚详细地介绍本实用新型实施例所提供的含酚废水和生物质炭联合制备生物质水煤浆的生产系统的生产效果，下面将结合具体实施例进行描述。需要说明的是，以下实施例中均采用上述含酚废水和生物质炭联合制备生物质水煤浆的生产系统进行生产，采用的分散剂为木质素、稳定剂为聚丙烯酰胺。

实施例1

含酚废水和生物质炭联合制备的生物质水煤浆，由以下重量的各组分组成：煤粉0.6kg，生物质炭粉0.1kg，含酚废水0.3kg，分散剂0.003kg，稳定剂0.007kg；其中，含酚废水中挥发酚含量为3000mg/l、不挥发酚含量为500mg/l。

上述生物质水煤浆的生产方法，包括如下步骤：

(1)配置药剂：采用部分含酚废水将分散剂和稳定剂分别配制成分散剂稀释液和稳定剂稀释液；其中，分散剂稀释液的质量百分比浓度为15％，稳定剂稀释液的质量百分比浓度为25％；

(2)磨浆：将煤粉、生物质炭粉、剩余含酚废水，以及占分散剂稀释液总量90％的分散剂稀释液，一起加入磨机7内进行研磨，得到初级生物质水煤浆；

(3)调节浆料成浆性：将初级生物质水煤浆送入均质搅拌桶8进行初次搅拌，初次搅拌后的浆料与剩余分散剂稀释液一并送入调浆缓冲槽9进行缓冲，缓冲后的浆料送入滤浆器10进行精滤，精滤后的浆料与稳定剂稀释液一并送入稳定搅拌桶11内进行再次搅拌，再次搅拌后的浆料送至强化泵12进行高剪切处理，高剪切处理后的浆料送入熟化桶13进行搅拌熟化，即得成品浆。

实施例2

含酚废水和生物质炭联合制备的生物质水煤浆，由以下重量的各组分组成：煤粉0.5kg，生物质炭粉0.2kg，含酚废水0.3kg，分散剂0.005kg，稳定剂0.005kg；其中，含酚废水中挥发酚含量为3000mg/l、不挥发酚含量为500mg/l。

上述生物质水煤浆的生产方法，包括如下步骤：

(1)配置药剂：采用部分含酚废水将分散剂和稳定剂分别配制成分散剂稀释液和稳定剂稀释液；其中，分散剂稀释液的质量百分比浓度为15％，稳定剂稀释液的质量百分比浓度为25％；

(2)磨浆：将煤粉、生物质炭粉、剩余含酚废水，以及占分散剂稀释液总量90％的分散剂稀释液，一起加入磨机7内进行研磨，得到初级生物质水煤浆；

(3)调节浆料成浆性：将初级生物质水煤浆送入均质搅拌桶8进行初次搅拌，初次搅拌后的浆料与剩余分散剂稀释液一并送入调浆缓冲槽9进行缓冲，缓冲后的浆料送入滤浆器10进行精滤，精滤后的浆料与稳定剂稀释液一并送入稳定搅拌桶11内进行再次搅拌，再次搅拌后的浆料送至强化泵12进行高剪切处理，高剪切处理后的浆料送入熟化桶13进行搅拌熟化，即得成品浆。

实施例3

含酚废水和生物质炭联合制备的生物质水煤浆，由以下重量的各组分组成：煤粉0.4kg，生物质炭粉0.2kg，含酚废水0.4kg，分散剂0.003kg，稳定剂0.007kg；其中，含酚废水中挥发酚含量为3000mg/l、不挥发酚含量为500mg/l。

上述生物质水煤浆的生产方法，包括如下步骤：

(1)配置药剂：采用部分含酚废水将分散剂和稳定剂分别配制成分散剂稀释液和稳定剂稀释液；其中，分散剂稀释液的质量百分比浓度为15％，稳定剂稀释液的质量百分比浓度为25％；

(2)磨浆：将煤粉、生物质炭粉、剩余含酚废水，以及占分散剂稀释液总量85％的分散剂稀释液，一起加入磨机7内进行研磨，得到初级生物质水煤浆；

(3)调节浆料成浆性：将初级生物质水煤浆送入均质搅拌桶8进行初次搅拌，初次搅拌后的浆料与剩余分散剂稀释液一并送入调浆缓冲槽9进行缓冲，缓冲后的浆料送入滤浆器10进行精滤，精滤后的浆料与稳定剂稀释液一并送入稳定搅拌桶11内进行再次搅拌，再次搅拌后的浆料送至强化泵12进行高剪切处理，高剪切处理后的浆料送入熟化桶13进行搅拌熟化，即得成品浆。

实施例4

含酚废水和生物质炭联合制备的生物质水煤浆，由以下重量的各组分组成：煤粉0.2kg，生物质炭粉0.5kg，含酚废水0.3kg，分散剂0.007kg，稳定剂0.003kg；其中，含酚废水中挥发酚含量为3000mg/l、不挥发酚含量为500mg/l。

上述生物质水煤浆的生产方法，包括如下步骤：

(1)配置药剂：采用部分含酚废水将分散剂和稳定剂分别配制成分散剂稀释液和稳定剂稀释液；其中，分散剂稀释液的质量百分比浓度为15％，稳定剂稀释液的质量百分比浓度为25％；

(2)磨浆：将煤粉、生物质炭粉、剩余含酚废水，以及占分散剂稀释液总量85％的分散剂稀释液，一起加入磨机7内进行研磨，得到初级生物质水煤浆；

(3)调节浆料成浆性：将初级生物质水煤浆送入均质搅拌桶8进行初次搅拌，初次搅拌后的浆料与剩余分散剂稀释液一并送入调浆缓冲槽9进行缓冲，缓冲后的浆料送入滤浆器10进行精滤，精滤后的浆料与稳定剂稀释液一并送入稳定搅拌桶11内进行再次搅拌，再次搅拌后的浆料送至强化泵12进行高剪切处理，高剪切处理后的浆料送入熟化桶13进行搅拌熟化，即得成品浆。

实施例5

含酚废水和生物质炭联合制备的生物质水煤浆，由以下重量的各组分组成：煤粉0.4kg，生物质炭粉0.1kg，含酚废水0.5kg，分散剂0.007kg，稳定剂0.003kg；其中，含酚废水中挥发酚含量为3000mg/l、不挥发酚含量为500mg/l。

上述生物质水煤浆的生产方法，包括如下步骤：

(1)配置药剂：采用部分含酚废水将分散剂和稳定剂分别配制成分散剂稀释液和稳定剂稀释液；其中，分散剂稀释液的质量百分比浓度为15％，稳定剂稀释液的质量百分比浓度为25％；

(2)磨浆：将煤粉、生物质炭粉、剩余含酚废水，以及占分散剂稀释液总量90％的分散剂稀释液，一起加入磨机7内进行研磨，得到初级生物质水煤浆；

(3)调节浆料成浆性：将初级生物质水煤浆送入均质搅拌桶8进行初次搅拌，初次搅拌后的浆料与剩余分散剂稀释液一并送入调浆缓冲槽9进行缓冲，缓冲后的浆料送入滤浆器10进行精滤，精滤后的浆料与稳定剂稀释液一并送入稳定搅拌桶11内进行再次搅拌，再次搅拌后的浆料送至强化泵12进行高剪切处理，高剪切处理后的浆料送入熟化桶13进行搅拌熟化，即得成品浆。

对比例1

本对比例与实施例5的区别仅在于：采用水代替含酚废水。

对实施例1-5及对比例1生产的生物质水煤浆进行性能检测，结果如表1所示。

表1生物质水煤浆性能对比表

附：上表中动态稳定性评价采用传统的棒插法观测，即将被测浆体试样密闭静置24小时后，观察浆体的沉淀情况。浆体动态稳定性的判定标准为：a级为浆体保持其初始状态，无析水和沉淀产生；b级为存在少量析水或少许软沉淀；c级为有沉淀产生，密度分布不均，但搅拌后可再生；d级为产生部分沉淀或全部硬沉淀。

由表1可见，相比于对比例1，本发明实施例1-5的生物质水煤浆，其具有良好的流动性，而且完全符合锅炉燃烧用水煤浆的要求，可代替水煤浆作为锅炉燃料。