Kullvannsoppslemming
I. Fysiske egenskaper og funksjoner
Kull-vann-slam er en slam laget av kull, vann og en liten mengde kjemiske tilsetningsstoffer. I henhold til formålet deles kull-vann-slam inn i høykonsentrert kull-vann-slambrensel og kull-vann-slam for Texaco-ovnsforgassing. Kull-vann-slam kan pumpes, forstøves, lagres, antennes og brennes i en stabil tilstand. Omtrent 2 tonn kull-vann-slam kan erstatte 1 tonn fyringsolje.
Kull-vann-slam for brenning overgår forbrenningseffektiviteten, energisparingen og miljøfordeler, noe som er en viktig del av ren kullteknologi. Kull-vann-slam kan transporteres over lange avstander via rørledning med lave investeringer og lave driftskostnader. Den kan brennes direkte uten dehydrering etter ankomst til terminalen, og lagrings- og transportprosessen er fullstendig lukket.
Vann vil forårsake varmetap og kan ikke generere varme i forbrenningsprosessen. Derfor bør konsentrasjonen av kull nå et relativt høyt nivå – generelt 65–70 %. Kjemiske tilsetninger er omtrent 1 %. Varmetapet forårsaket av vann står for omtrent 4 % av brennverdien til kull-vann-slammet. Vann er et uunngåelig råmateriale i forgassing. Fra dette synspunktet kan kullkonsentrasjonen senkes til 62–65 %, noe som kan føre til potensielt økt oksygenforbrenning.
For å legge til rette for forbrenning og forgassingsreaksjoner har kull-vann-oppslemming visse krav til kullfinhet. Den øvre grensen for partikkelstørrelsen til kull-vann-oppslemmingen for drivstoff (partikkelstørrelsen med en gjennomstrømningshastighet på ikke mindre enn 98 %) er 300 μm, og innholdet på mindre enn 74 μm (200 mesh) er ikke mindre enn 75 %. Finheten til kull-vann-oppslemmingen for forgassing er litt grovere enn kull-vann-oppslemmingen for drivstoff. Den øvre grensen for partikkelstørrelsen tillates å nå 1410 μm (14 mesh), og innholdet på mindre enn 74 μm (200 mesh) er 32 % til 60 %. For å gjøre kull-vann-oppslemmingen enkel å pumpe og forstøve, har kull-vann-oppslemmingen også krav til fluiditet.
Ved romtemperatur og en skjærhastighet på 100s er det vanligvis et krav at den tilsynelatende viskositeten ikke er høyere enn 1000–1500 mPas. Kull-vann-oppslemmingen som brukes i langdistanse rørledningstransport krever en tilsynelatende viskositet på ikke mer enn 800 mPas ved lav temperatur (årets laveste temperatur for nedgravde rør) og en skjærhastighet på 10s⁻¹. I tillegg er det også et krav at kull-vann-oppslemmingen har lavere viskositet når den er i flytende tilstand, noe som er praktisk å bruke. Når den slutter å flyte og er i statisk tilstand, kan den vise høy viskositet for enkel lagring.
Stabiliteten til kull-vann-slammet under lagring og transport er svært viktig, fordi kull-vann-slammet er en blanding av faste og flytende faser, og det er lett å separere fast og flytende stoff. Derfor er det nødvendig at det ikke produseres "hard nedbør" under lagring og transport. Den såkalte "harde nedbøren" refererer til bunnfallet som ikke kan gjenopprettes til sin opprinnelige tilstand ved å røre i kull-vann-slammet. Evnen til kull-vann-slammet til å opprettholde ytelsen ved å ikke produsere hard nedbør kalles "stabiliteten" til kull-vann-slammet. Kull-vann-slammet med dårlig stabilitet vil påvirke produksjonen alvorlig når nedbør oppstår under lagring og transport.
II. Oversikt over teknologi for fremstilling av kull-vann-slam
Kull-vann-oppslemming krever høy kullkonsentrasjon, fin partikkelstørrelse, god fluiditet og god stabilitet for å unngå hard utfelling. Det vil være vanskelig å oppfylle alle de ovennevnte egenskapene samtidig, fordi noen av dem er gjensidig begrenset. For eksempel vil økning av konsentrasjonen føre til at viskositeten øker og fluiditeten forringes. God fluiditet og lav viskositet vil forverre stabiliteten. Derfor er det nødvendig å overvåke konsentrasjonen i sanntid.Lonnmeterhåndholdt tetthetsmålerhar en nøyaktighet på opptil 0,003 g/ml, noe som kan oppnå nøyaktig tetthetsmåling og nøyaktig kontrollere tettheten til slammet.
1. Velg riktig råkull for masseproduksjon
I tillegg til å oppfylle kravene til nedstrømsbrukere, må man ved kvaliteten på kull til masseproduksjon også ta hensyn til masseegenskapene – vanskeligheten med masseproduksjon. Noen kulltyper er enkle å lage høykonsentrert kull-vann-slam under normale forhold. For andre kulltyper er det vanskelig eller krever en mer kompleks masseproduksjonsprosess og høyere kostnader å lage høykonsentrert kull-vann-slam. Masseegenskapene til råmaterialene til masseproduksjon har stor innvirkning på investeringen, produksjonskostnadene og kvaliteten på kull-vann-slammet i masseproduksjonsanlegget. Derfor bør loven om kullmasseegenskaper mestres, og råkullet til masseproduksjon bør velges i henhold til de faktiske behovene og prinsippene for teknisk gjennomførbarhet og økonomisk rasjonalitet.
2. Karaktersetting
Kull-vann-slam krever ikke bare at kullpartikkelstørrelsen når den spesifiserte finheten, men krever også en god partikkelstørrelsesfordeling, slik at kullpartikler i forskjellige størrelser kan fylle hverandre, minimere gapene mellom kullpartiklene og oppnå en høyere "stablingseffektivitet". Færre gap kan redusere mengden vann som brukes, og det er enkelt å lage kull-vann-slam med høy konsentrasjon. Denne teknologien blir noen ganger referert til som "gradering".
3. Masseprosess og utstyr
Under de gitte partikkelstørrelsesegenskapene og malbarhetsforholdene for rå kull, krever det et rimelig valg av slipeutstyr og massefremstillingsprosess for å oppnå en høyere "stablingseffektivitet" for partikkelstørrelsesfordelingen i sluttproduktet av kull-vann-slam.
4. Valg av ytelsesmatchende tilsetningsstoffer
For å oppnå høy konsentrasjon, lav viskositet og god reologi og stabilitet i kull-vann-oppslemmingen, må en liten mengde kjemiske stoffer, kalt «tilsetningsstoffer», brukes. Tilsetningsstoffmolekylene virker på grenseflaten mellom kullpartikler og vann, noe som kan redusere viskositeten, forbedre dispersjonen av kullpartikler i vann og forbedre stabiliteten til kull-vann-oppslemmingen. Mengden tilsetningsstoffer er vanligvis 0,5 % til 1 % av kullmengden. Det finnes mange varianter av tilsetningsstoffer, og formelen er ikke fast og må bestemmes gjennom eksperimentell forskning.
Publisert: 13. februar 2025
