專利名稱：一種煤泥氧化處理、綜合利用的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
根據(jù)國際專利分類表，本發(fā)明屬于氧化法處理污泥的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種煤泥氧化處理、綜合利用的方法。
背景技術(shù)：
選煤廠在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的煤泥，其粒度小于1mm，含水80％以上；但它仍含有一定數(shù)量的高灰份的煤，其發(fā)熱在13～15.9MJ/Kg，如不利用會因煤粉和選礦藥劑而污染空氣和水，并且要占用大量土地來堆存。如要利用又因高水份含量和細粒度，以及其中煤的灰份高而存在著很大的困難，已成為現(xiàn)有煤礦普遍存在的污染環(huán)境問題?，F(xiàn)有水煤漿制備技術(shù)是由高發(fā)熱值的原煤磨細，加入水和添加劑來生產(chǎn)的，按目前國家標準GB/T8855-2002用于生產(chǎn)水煤漿的原煤灰份不得高于7％，使用這種水煤漿的造價就較高，而且要消耗一定的水資源，是否能將大量的煤泥加以利用，汲取其中的寶貴的能源和其他有價資源，至今尚未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種把煤按一定比例加入到煤泥中，加入分散劑，經(jīng)過球磨、打散攪拌、乳化均質(zhì)，高速剪切熟化制成發(fā)熱值達到國家標準要求的水煤漿；再使用潔凈燃燒方法將其氧化燃燒獲得能量，之后將產(chǎn)生飛灰加以利用的一種煤泥氧化處理綜合利用的方法。
一、用煤泥制備水煤漿其工藝流程如附圖所示由皮帶運輸機1和3，對磙破碎機2，原煤配料螺旋機4，煤粉貯倉6，煤粉配料螺旋機5，煤泥配料螺旋機7，煤泥承壓過濾器8，煤泥濃密脫水機9，煤泥高壓輸送泵10，中水貯罐11、球磨機12，分散劑定量加料泵13，分散劑貯罐14，水泵15，水貯罐16，混合煤漿承壓過濾器17，球磨機出料罐18，混合煤漿高壓輸送泵19，大顆粒煤漿螺旋機20，穩(wěn)定劑貯罐21，穩(wěn)定劑定量泵22，煤漿輸送泵23，打散、乳化攪拌罐24，高速剪切泵25，中間貯罐26，水煤漿貯罐27，水煤漿輸送泵28組成。
其工藝分成(1)原料準備及粗碎步驟首先經(jīng)過濃密機9對煤泥脫水處理，使其水份從80％降至45～55％之間，分離下來的中水可以返回選煤廠生產(chǎn)，用煤泥承壓過濾器8再對煤泥進行粒度分級過濾，也可以采用旋流器對煤泥進行粒度分級，把小于50μm細粉過濾下來直接送到打散、乳化攪拌罐24，大于50μm的粗粉送至球磨機12。
如使用塊煤，經(jīng)過皮帶運送機1，送至對磙破碎機2粗碎，其粒度達到10mm以下之后經(jīng)配料螺旋機4加到球磨機12中，如果使用煤粉就由煤粉貯倉6直接經(jīng)過配料螺旋機5送到球磨機12中。
(2)配料、加分散劑、球磨步驟由幾個配料螺旋機按配比加入的＜10mm煤粒粉，煤泥、分散劑加到球磨機中，為濕磨，根據(jù)煤、煤泥中的含水和熱值、以及要求生產(chǎn)的水煤漿的含水和熱值來編制配料比。
本發(fā)明提出一個配料方程組，計算應加入煤和煤泥的數(shù)量。
式中，QM——所用煤的數(shù)量 Kgqm——所用煤中的含水率 ％QN——所用煤泥的數(shù)量 Kgqn——所用煤泥中的含水率 ％q水——生產(chǎn)的水煤漿的含水率％Jm——所用煤的單位發(fā)熱值 MJ/KgJn——所用煤泥的單位發(fā)熱值 MJ/KgJ水——生產(chǎn)的水煤漿發(fā)熱值 MJ式中qm、qn、Jm、Jn都是事先測得的，q水、J水是要制備的水煤漿應達到的值，根據(jù)這樣一個方程組可以計算出所需原煤和煤泥的數(shù)量。分散劑是以焦油、腐植膠或木質(zhì)素為主要成份的物質(zhì)，是由專業(yè)廠家生產(chǎn)的專利產(chǎn)品，加入量為總漿量重量的3～6wt‰，配料后送入球磨機12，球磨機12為濕磨，配球比為40～50％。進入球磨機12料的粒度≤10mm，出球磨機的混合煤漿中固相粒度為20～50μm。
(3)煤漿分級、攪拌打散、乳化均質(zhì)步驟球磨后的混合煤漿，由壓力為1MPa的高壓輸送泵19送至混合煤漿承壓過濾器17進行粒度分級。也可以采用旋流器進行粒度分級，但以1MPa壓力下承壓后過濾器的效果為佳。小于50μm的細煤漿送入打散、乳化攪拌罐24，大于50μm的粗煤漿由大顆粒煤漿螺旋機20返回球磨機12再磨；來自煤泥承壓過濾器8和混合煤漿承壓過濾器17粒度合格的煤漿加入到打散、乳化攪拌罐24中，加入從穩(wěn)定劑貯罐21經(jīng)穩(wěn)定劑定量泵22送來的穩(wěn)定劑。穩(wěn)定劑的主要物質(zhì)與分散劑相同，也是由專業(yè)工廠生產(chǎn)的專利產(chǎn)品；加入量為總煤漿重量比的0.2～0.6wt‰，在常溫、常壓下攪拌打散，乳化均質(zhì)。打散乳化攪拌罐24的攪拌槳為三槳式，其攪拌轉(zhuǎn)速在96～147r/min；攪拌40～60min生成了粘度為2000mPa.s/100s混合水煤漿。
(4)高速剪切、熟化步驟這是進一步降低水煤漿粘度的步驟，在1500～1900r/min的高速旋轉(zhuǎn)剪切泵25中，把水煤漿剪切得更細，使煤漿粒度20μm以下固相物比例在80％以上，水煤漿的粘度降至1200mPa.s/100s，之后送至水煤漿貯罐26貯存、熟化，熟化后水煤漿送到水煤漿貯罐27。
(5)水煤漿的貯存步驟水煤漿是一種乳化煤質(zhì)流體燃料，在貯存時細粒有聚團傾向，當聚團到一定粒度時就要發(fā)生沉淀，所以水煤漿貯罐27需要設攪拌，每隔一定時間(如4小時)，就要攪拌打散一次，攪拌時間為20min，可以防止沉淀，水煤漿由水煤漿輸送泵28送給用戶。
二、煤泥水煤漿的燃燒用煤泥制備的水煤漿基本可以達到國家標準的指標a固相煤質(zhì)含量 68～69.5％b揮發(fā)份 30～32％c粒度 ≤50μm，20μm80％以上d粘度 1200mPa.s/100se發(fā)熱量 18～22MJ/Kg但其灰份為20～24％高于標準10％以下的要求。要燃燒這樣高灰份的水煤漿，必需有相應的燃燒裝置。
1、高壓噴射霧化燃燒可以在中小型鍋爐上使用，但也存在著一定問題a水煤漿在燒咀和爐膛內(nèi)結(jié)焦，結(jié)焦后又較難清理，工人的勞動強度大；b燒咀磨損大，當燒咀磨損到一定程度就不能正常霧化燃燒；c水煤漿需經(jīng)過攪拌罐，供漿泵、過濾器進入高壓泵由噴咀噴出霧化，供漿系統(tǒng)復雜，設備故障率高；d鍋爐燃燒溫度高，煙氣中NOX和SO2不易清除。
2、用石英砂為流化介質(zhì)的循環(huán)流化床鍋爐燃燒煤泥水煤漿，采用高位低壓供漿技術(shù)，將水煤漿從鍋爐上部以0.2～0.4MPa的壓力由水煤漿粒化器分1-3個點噴灑進鍋爐，使水煤漿在流化床鍋爐中揮發(fā)水份，煤碳焦化，懸浮燃燒或在流化床中燃燒。以石灰石粉為脫硫劑和流化介質(zhì)之一。并控制爐膛燃燒溫度在800～950℃之間，抑制了NOX的生成，由石灰石吸收煙氣中的SO2，作為潔凈燃燒。使煤泥水煤漿轉(zhuǎn)化成蒸汽和熱水等能源被加以利用。生成的飛灰可以用作水泥填料，免燒磚、加汽混凝土。這種燃燒裝置對高灰份的煤泥水煤漿燃燒是合適的。
3、采用水煤漿和煤粉雙燃料循環(huán)流化床鍋爐也是一種燃燒高灰份煤泥水煤漿的裝置。在它的固相燃料中也可以采用低發(fā)熱值煤粉或煤矸石粉，還可以燃燒由可燃垃圾制備的混合煤粉。這個裝置也是采用高位低壓供漿技術(shù)，將煤泥水煤漿從鍋爐上部以0.2～0.4MPa壓力分一至三點由水煤漿?；鲊姙⑦M鍋爐爐膛，在流化床稀相區(qū)水份揮發(fā)、煤碳焦化、懸浮燃燒或是流化燃燒。它的流化介質(zhì)為固相燃燒料、石灰石和從鍋爐收塵器中返回的飛灰，采用低循環(huán)倍率其值為6-8。去掉石英砂減少了對鍋爐爐膛的磨損，燃燒溫度控制在800～950℃之間，抑止了NOX的生成，由石灰石粉吸收生成的SO2，作到潔凈燃燒。燃燒生成的飛灰用作水泥填加劑，免燒磚，加汽混凝土。這種燃燒裝置去掉了石英砂作流化介質(zhì)，燃燒的固、液雙燃料可以自動轉(zhuǎn)換，這樣就克服了因水煤漿系統(tǒng)檢修或水煤漿供應不足而影響鍋爐正常運行的問題，確保鍋爐長年穩(wěn)定供熱。
經(jīng)過比對，雙燃料循環(huán)流化床鍋爐是更好的燃燒煤泥水煤漿燃料裝置。


用煤泥制備水煤漿的工藝流程圖。
具體實施例方式
采用如附圖所示的工藝流程圖，選用二組原料第一組 煤 含水10％，灰份10％，發(fā)熱值為28.47MJ/Kg煤泥 含水80％，灰份30％，發(fā)熱值為15.91MJ/Kg要生成含水32％，發(fā)熱值為21MJ/Kg的水煤漿第二組 煤 含水8％，灰份15％，發(fā)熱值為19.67MJ/Kg煤泥 含水80％，灰份30％，發(fā)熱值為13.39MJ/Kg要生成含水30％，發(fā)熱值為18.5MJ/Kg的水煤漿采用南京大學表面處理研究所專利產(chǎn)品的分散劑和穩(wěn)定劑。
經(jīng)過濃密機脫水把煤泥的水份從80％的降至50％，經(jīng)過承壓過濾器有50％小于50μm細煤直接送到打散浮化攪拌罐，另50％大于50μm的粗煤送到球磨機。塊煤粗碎10mm以下的粒煤送到球磨機。
根據(jù)原料配比方程
解得下表數(shù)據(jù)

如第一例進入球磨機的原煤為45wt％，煤泥27.5wt％和4wt‰的分散劑，另外27.5wt％的煤泥直接去打散乳化攪拌罐。
球磨機中總計球料比為48％，進磨煤粒度1-10mm，出磨煤粒度50μm～0.8mm，經(jīng)過承壓過濾器對煤漿中的固相進行粒度分級，小于50μm的細粉煤與煤泥混合，這部分煤泥占總配料比的27.5wt％，大于50μm的粗粉煤返回磨機再破碎。向打散乳化攪拌罐中加入穩(wěn)定劑，穩(wěn)定劑也是選用南京大學表面處理研究所的專利產(chǎn)品，其比例為總煤漿量的0.4wt‰，在常溫、常壓下攪拌打散、乳化均質(zhì)。打散乳化攪拌罐的攪拌槳為三槳式，其攪拌轉(zhuǎn)速為140r/min，攪拌45min生成粘度為2000mPa.s/100s的混合水煤漿?；旌纤簼{由攪拌罐底排出經(jīng)螺桿式輸送泵送至中間罐。之后進入高速旋轉(zhuǎn)的剪切泵，該泵的轉(zhuǎn)速為2900r/min，使其中的固相煤粒破得更細，20μm占80％以上，水煤漿的粒度降至1200mPa.s/100s，送入水煤漿貯罐。在貯存時每隔4小時攪拌20min，防止水煤漿中的顆粒聚團沉淀。得到的水煤漿的指標為固相煤質(zhì)含量 69％揮發(fā)份 30.5％粒度 ≤50μm，20μm80％以上粘度 1200mPa.s/100s發(fā)熱值 ≈21MJ/Kg灰份 21％穩(wěn)定期 60天采用固液雙燃料循環(huán)流化床20t/h鍋爐燃燒煤泥水煤漿，水煤漿以0.3MPa壓力從鍋爐上部的一個水煤漿?；鲊姙⑦M爐膛，同時下部由螺旋加煤機加入煤粉，固液燃料燃燒配比的調(diào)整由計算機按編制程序進行。鍋爐運行平穩(wěn)，其出力可以在額定功率的30％～110％中調(diào)節(jié)。
制得的煤泥水煤漿成本比同價格原煤生產(chǎn)同熱值的水煤漿的成本低10～30％，每利用1噸煤泥可制備煤泥水煤漿1.82噸，節(jié)水0.5噸，經(jīng)濟效果和社會效果都是明顯的。
權(quán)利要求
1.一種煤泥氧化法處理、綜合利用的方法，其特征在于(1)直接向煤泥中加進煤制成水煤漿，并在相應的燃燒裝置中潔凈燃燒，使之轉(zhuǎn)化為熱能，生成飛灰得到利用；(2)制備水煤漿方法，首先要濃縮煤泥脫水使其水份控制在45～55％之間；根據(jù)所使用煤泥、原煤的水份和發(fā)熱值以及要制備的水煤漿的水份和發(fā)熱值的要求，使用計算方法快速測算出其配比，加入重量比3～6wt‰的分散劑，在磨球機中磨細；進入打散乳化攪拌罐中煤的粒度要控制在50μm以下，加入重量比0.3～0.6wt‰穩(wěn)定劑，在常溫、常壓下打散、浮化制成混合煤漿，其攪拌漿的轉(zhuǎn)速96-147r/min，攪拌40-60min；在高速剪切泵中進一步剪切細化，降低水煤漿的粘度，使之達到1200mPa.s/100s，制成了高灰份的煤泥水煤漿；(3)在燃燒水煤漿的鍋爐中燃燒煤泥水煤漿使其轉(zhuǎn)化為熱能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說一種煤泥氧化法處理、綜合利用的方法，進入打散、乳化攪拌罐煤的粒度要控制在50μm以下，實現(xiàn)這一工藝要求的特征在于采用了旋流器粒度分級或1MPa高壓下的承壓過濾器粒度分級，以1MPa高壓下承壓過濾器的粒度分級效果為好。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種煤泥氧化法處理、綜合利用的方法，其燃燒裝置的特征在于可用高壓噴霧燃燒鍋爐、循環(huán)流化床燃燒鍋爐或是固、液雙燃料循環(huán)流化床燃燒鍋爐，以固、液雙燃料循環(huán)流化床燃燒鍋爐的效果為佳。
全文摘要
一種煤泥氧化法處理、綜合利用的方法，屬于氧化法處理污泥的技術(shù)領(lǐng)域，首先將煤泥濃縮脫水，將其水份控制在45～55％之間；根據(jù)原煤、煤泥的水份和發(fā)熱值和要制得的水煤漿的水份和發(fā)熱值快速測算出配比，加入重量比3～6wt‰的分散劑在球磨機中磨細；向合格粒度的球磨煤漿中加入重量比0.3～0.6wt％的穩(wěn)定劑，在打散乳化攪拌罐中常溫、常壓下打散乳化，制成混合煤漿；經(jīng)過高速旋轉(zhuǎn)的剪切泵剪切細化進一步降低粘度，制成煤泥水煤漿；在燃燒水煤漿的鍋爐中燃燒煤泥水煤漿，在幾種適應的鍋爐中以固、液雙燃料循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效果為佳。
文檔編號C02F11/06GK1562828SQ200410020420
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月20日
發(fā)明者張大偉 申請人:沈陽戴維環(huán)保節(jié)能設備有限公司