[發明專利]褐煤低溫提質制備高濃度水煤漿方法

有效

• 申請號: 201410657356.2
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN104449917A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 曾凡虎;陳鋼;夏吳;李澤海
• 申請（專利權）人: 中國五環工程有限公司
• 主分類號: C10L1/32
• 分類號: C10L1/32;C10L1/10;C10L1/192;C10B53/04;C10B57/10;F23K1/02
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 涂潔

技術領域

本發明涉及一種煤化工提質工藝，具體的說是一種褐煤低溫提質制備高濃度水煤漿方法。

背景技術

在我國，以褐煤和低變質煙煤為代表的低階煤儲量占煤炭資源總量的55％以上。其中，褐煤約占13％，主要分布于內蒙古東部和云南，少量分布于黑龍江、遼寧、山東、吉林和廣西等地區；低變質煙煤主要分布在主要分布于陜西、內蒙古西部和新疆等地區。

隨著高變質煤種越用越少，低階煤的高效清潔利用日顯重要。現階段低階煤的高效轉化利用方式為干燥后進行熱解。截止2013年，低階煤提質技術已超過二十種，其中十三種熱解技術處于建設、試運行階段，低階煤熱解提質固體產品的大規模高效利用是人們面臨的一大課題。

低階煤反應活性高，用作氣化原料氣化效率高。然而，煤階越低、內在水分越高、氧碳比越高，煤的成漿性越差，難以制成高濃度水煤漿。對于水煤漿氣化而言，水煤漿濃度和質量越高，合成系統產能增加，比氧耗和比煤耗越低，水煤漿濃度提高后帶來的經濟效益是十分可觀的。

長期以來，低階煤(特別是褐煤)制備高濃度水煤漿技術沒有取得突破性進展，褐煤直接磨細后制備水煤漿的濃度在45％-50％，無法作為鍋爐燃料和煤氣化爐原料。開發低階煤制備高濃度水煤漿技術，可以拓寬我國煤炭資源的利用途徑。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述技術問題，提供一種工藝簡單、節能降耗、成漿濃度高、適用于低階煤的褐煤低溫提質制備高濃度水煤漿方法。

技術方案包括以下步驟：

1)深度干燥：將粒度小于或等于10mm褐煤加入提質爐，在常壓和惰性氣體環境下對褐煤干燥至含水量小于4％，脫出褐煤中的水分和吸附的氣體；

2)低溫反應：將深度干燥后的褐煤在常壓和惰性氣體環境下進行低溫反應得到提質煤，所述反應溫度控制在400℃-550℃，停留時間控制在20-30min；

3)提質煤冷卻：將提質煤在隔絕空氣環境下快速冷卻至60℃以下；

4)磨煤制漿：將冷卻后的提質煤磨細至小于1mm后加水制備水煤漿。

所述步驟(1)中，所述深度干燥的溫度控制在150℃-300℃，停留時間控制在30-40min。

所述步驟(1)和(2)中的升溫速率為100-150℃/s。

所述步驟(4)中，將小于1mm的提質煤然后加水攪拌后制備水煤漿，攪拌轉速為為1000r/min，攪拌時間控制在15-20min。

所述步驟(4)中，將冷卻后的提質煤磨細至小于1mm后加水制備水煤漿時，同時加入了以木質素為主要原料的水煤漿添加劑。

所述水煤漿添加劑的用量為提質煤質量的0.3％。

發明人對現有褐煤制備水煤漿的過程進行了深入研究，煤質對水煤漿濃度和流動性有重大影響。低階煤(特別是褐煤)直接制備水煤漿存在很大的局限性，通過先深度干燥再低溫熱解的兩步提質法可以改善煤的物理性質和化學性質。深度干燥在實現脫水、脫氣物理變化的同時發生輕微的化學反應，達到脫羧作用，深度干燥還能夠顯著降低褐煤水分和含氧官能團含量，增強煤表面的疏水性并提高吸附在煤表面添加劑的濃度。在深度干燥的基礎上，低溫熱解可以進一步降低褐煤中含氧官能團含量，脫除過多的揮發分，改善煤的孔隙特性，達到提高煤階的作用，也提高了褐煤的可磨性能，從而提高制漿濃度，而若不經干燥而直接低溫熱解，褐煤中含有的大量水分在熱解過程中與褐煤發生化學反應，改變半焦的孔隙特性并降低其品質，成漿效果變差。本發明中限定低溫熱解溫度為400℃-550℃，更為優選為480℃-550℃，過高會降低副產品經濟性能，過低褐煤不能進行熱解反應，低溫熱解的停留時間控制在20-30min，過長導致能耗增加，過短導致反應不完全。

進一步的，升溫速率對深度干燥和低溫熱解過程影響顯著。快速熱解時，初次熱分解產物與熱的煤粒接觸時間短，可以降低半焦進行二次反應的幾率，但升溫速率也不可過快，過快的升溫速率對設備及材質的要求苛刻，因此，嚴格限定升溫速率為100-150℃/s。

粒徑是除煤質和添加劑之外對水煤漿濃度和流動性有重大影響的又一因素。褐煤經過人工提質后，物理性質呈現很大變化，提質煤的粒度在小于1mm范圍內可以形成良好的粒度級配，能夠有效提高成漿濃度。

由于褐煤經過深度干燥和低溫熱解，成漿性能有效改善，因此只需添加極少量的木質素就可以進一步提高水煤漿的濃度。

有益效果：

本發明工藝簡單，生產成本低，制備的水煤漿濃度高、各項性能優異，拓展了低階煤特別是褐煤的利用途徑，適用于制備氣化用水煤漿。