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影响水煤浆性能的主要因素有煤种、煤粉粒度分布、水煤浆添加剂、制浆工艺和设备等。通过对煤种内水含量、煤化程度、亲水性基团、煤的灰分、哈氏可磨指数等的分析,初步确定神华化工煤为气化用煤:对粒度分布的研究表明,通过调整煤粉颗粒比可得到最优的粒度分布;对添加剂的种类、性能、作用机理的分析,确定了四种添加剂;根据制浆工艺和设备对成浆性影响研究,工业上选用了棒磨机湿法制浆工艺。
选取四种神华化工煤和四种添加剂为试验对象,研究了四种煤样的成浆性能和流变性,并通过Gibbs自由能最小化方法对四种煤样的水煤浆进行了气化技术指标模拟,得出如下结论:
1.1#煤水煤浆成浆条件为:萘磺酸盐为分散剂,添加量为煤质量的0.8%,煤粉粗细颗粒的质量比为4:6~5:5;2#煤水煤浆成浆条件为:萘磺酸盐为分散剂,添加量为煤质量的1.0%,煤粉粗细颗粒的质量比为4.5:5.5~5:5;3#煤水煤浆适浆条件为:萘磺酸盐和腐殖酸钠混合分散剂,添加量为煤质量的1.0%,煤粉粗细颗粒的质量比为4.5:5.5~5:5;4#煤水煤浆成浆条件为:萘磺酸盐分散剂,添加量为煤质量的1.0%,煤粉粗细颗粒的质量比为3.5:6.5左右。
2.四种煤样的水煤浆的表观粘度均随剪切速率的增加而减小,呈假塑性流体,这种流体剪切变稀,有利于输送。
3.给定系统的操作压力6.5MPa(g),气化温度1300℃,入炉水煤浆浓度60%,碳转化率为98%,系统热损失0.5%。通过Gibbs自由能最小化方法模拟了四种水煤浆气化技术指标;模拟的消耗结果均达到了设计考核值:干基原料煤消耗不高于690kg/1000Nm3(CO+H2),氧气消耗不高于420Nm3/1000Nm3(CO+H2)。
确定四种神华化工煤均可作为多喷嘴对置式水煤浆气化用煤;四种不同煤样的模拟数据,为索普水煤浆加压气化装置的生产运行提供科学依据和理论指导。