Kohle-Wasser-Schlamm
I. Physikalische Eigenschaften und Funktionen
Kohle-Wasser-Schlamm ist ein Schlamm aus Kohle, Wasser und einer geringen Menge chemischer Zusätze. Je nach Verwendungszweck wird Kohle-Wasser-Schlamm in hochkonzentrierten Kohle-Wasser-Schlammbrennstoff und Kohle-Wasser-Schlamm für die Texaco-Ofenvergasung unterteilt. Kohle-Wasser-Schlamm kann gepumpt, zerstäubt, gelagert, gezündet und stabil verbrannt werden. Etwa 2 Tonnen Kohle-Wasser-Schlamm können 1 Tonne Heizöl ersetzen.
Kohle-Wasser-Schlamm zur Verbrennung zeichnet sich durch hohe Verbrennungseffizienz, Energieeinsparung und Umweltfreundlichkeit aus und ist ein wichtiger Bestandteil der sauberen Kohletechnologie. Kohle-Wasser-Schlamm kann mit geringen Investitionen und niedrigen Betriebskosten per Pipeline über weite Strecken transportiert werden. Nach Ankunft am Terminal kann er ohne Austrocknung direkt verbrannt werden, und der Lagerungs- und Transportprozess ist vollständig geschlossen.
Wasser führt zu Wärmeverlusten und kann im Verbrennungsprozess keine Wärme erzeugen. Daher sollte die Kohlekonzentration relativ hoch sein – in der Regel 65–70 %. Chemische Zusätze betragen etwa 1 %. Der durch Wasser verursachte Wärmeverlust macht etwa 4 % des Heizwerts der Kohle-Wasser-Aufschlämmung aus. Wasser ist ein unverzichtbarer Rohstoff bei der Vergasung. Daher kann die Kohlekonzentration auf 62–65 % gesenkt werden, was zu einer potenziell erhöhten Sauerstoffverbrennung führen kann.
Um Verbrennungs- und Vergasungsreaktionen zu erleichtern, muss Kohle-Wasser-Schlamm bestimmte Anforderungen an die Feinheit der Kohle erfüllen. Die Obergrenze der Partikelgröße von Kohle-Wasser-Schlamm für Brennstoff (die Partikelgröße mit einer Durchlassrate von mindestens 98 %) beträgt 300 μm, und der Anteil von Partikeln unter 74 μm (200 Maschen) beträgt mindestens 75 %. Die Feinheit von Kohle-Wasser-Schlamm für die Vergasung ist etwas gröber als die von Kohle-Wasser-Schlamm für Brennstoff. Die Obergrenze der Partikelgröße darf 1410 μm (14 Maschen) erreichen, und der Anteil von Partikeln unter 74 μm (200 Maschen) beträgt 32 % bis 60 %. Um die Pump- und Zerstäubbarkeit des Kohle-Wasser-Schlamms zu gewährleisten, muss auch die Fließfähigkeit des Schlamms berücksichtigt werden.
Bei Raumtemperatur und einer Schergeschwindigkeit von 100 s darf die scheinbare Viskosität in der Regel nicht höher als 1000–1500 mPas sein. Für den Transport von Kohle-Wasser-Schlämmen über lange Strecken in Pipelines ist eine scheinbare Viskosität von maximal 800 mPas bei niedrigen Temperaturen (der niedrigsten Jahrestemperatur für unterirdische Rohrleitungen) und einer Schergeschwindigkeit von 10 s erforderlich. Darüber hinaus ist für die Verwendung eine geringere Viskosität des Kohle-Wasser-Schlamms im fließenden Zustand erforderlich. Im ruhenden Zustand kann er eine hohe Viskosität aufweisen, die eine einfache Lagerung ermöglicht.
Die Stabilität von Kohle-Wasser-Schlämmen während Lagerung und Transport ist sehr wichtig, da Kohle-Wasser-Schlämme ein Gemisch aus festen und flüssigen Phasen sind und sich Feststoffe und Flüssigkeiten leicht trennen lassen. Daher ist es wichtig, dass während Lagerung und Transport keine „harten Niederschläge“ entstehen. Als „harte Niederschläge“ werden Niederschläge bezeichnet, die durch Rühren der Kohle-Wasser-Schlämme nicht in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzt werden können. Die Fähigkeit der Kohle-Wasser-Schlämme, die Leistungsfähigkeit ohne Bildung harter Niederschläge aufrechtzuerhalten, wird als „Stabilität“ der Kohle-Wasser-Schlämme bezeichnet. Eine unzureichende Stabilität der Kohle-Wasser-Schlämme beeinträchtigt die Produktion erheblich, sobald während Lagerung und Transport Niederschläge auftreten.
II. Überblick über die Technologie zur Herstellung von Kohle-Wasser-Schlämmen
Kohle-Wasser-Schlämme erfordern eine hohe Kohlekonzentration, feine Partikelgröße, gute Fließfähigkeit und gute Stabilität, um harte Ausfällungen zu vermeiden. Es ist schwierig, alle oben genannten Eigenschaften gleichzeitig zu erfüllen, da sich einige gegenseitig behindern. Beispielsweise führt eine Erhöhung der Konzentration zu einer Erhöhung der Viskosität und einer Verschlechterung der Fließfähigkeit. Gute Fließfähigkeit und niedrige Viskosität beeinträchtigen die Stabilität. Daher ist eine Echtzeitüberwachung der Konzentration erforderlich.Längenmetertragbares Dichtemessgeräthat eine Genauigkeit von bis zu 0,003 g/ml, wodurch eine genaue Dichtemessung erreicht und die Dichte der Aufschlämmung genau gesteuert werden kann.
1. Die richtige Auswahl der Rohkohle für die Zellstoffherstellung
Neben den Anforderungen der nachgelagerten Anwender muss die Qualität der Kohle für den Zellstoffaufschluss auch von ihren Aufschlusseigenschaften – dem Schwierigkeitsgrad des Aufschlusses – abhängen. Manche Kohlen lassen sich unter normalen Bedingungen leicht zu hochkonzentriertem Kohle-Wasser-Brei herstellen. Bei anderen Kohlen ist die Herstellung von hochkonzentriertem Kohle-Wasser-Brei schwierig oder erfordert einen komplexeren und teureren Aufschlussprozess. Die Aufschlusseigenschaften der Rohstoffe für den Zellstoffaufschluss haben großen Einfluss auf die Investition, die Produktionskosten und die Qualität des Kohle-Wasser-Breis der Zellstoffanlage. Daher sollten die Gesetze der Kohle-Aufschlusseigenschaften beherrscht und die Rohkohle für den Zellstoffaufschluss entsprechend den tatsächlichen Anforderungen und den Grundsätzen der technischen Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit ausgewählt werden.
2. Benotung
Kohle-Wasser-Schlamm erfordert nicht nur die erforderliche Feinheit der Kohlepartikel, sondern auch eine gute Partikelgrößenverteilung, damit sich Kohlepartikel unterschiedlicher Größe gegenseitig füllen, die Lücken zwischen den Kohlepartikeln minimieren und eine höhere Stapeleffizienz erreichen. Weniger Lücken reduzieren den Wasserverbrauch und ermöglichen die Herstellung hochkonzentrierter Kohle-Wasser-Schlämme. Diese Technologie wird manchmal als „Grading“ bezeichnet.
3. Zellstoffherstellungsprozess und -ausrüstung
Um unter den gegebenen Eigenschaften der Rohkohlepartikelgröße und Mahlbarkeitsbedingungen eine höhere „Stapeleffizienz“ bei der Partikelgrößenverteilung des Endprodukts Kohle-Wasser-Schlamm zu erreichen, ist eine angemessene Auswahl der Mahlgeräte und des Aufschlussverfahrens erforderlich.
4. Auswahl leistungsgerechter Additive
Um der Kohle-Wasser-Aufschlämmung eine hohe Konzentration, niedrige Viskosität sowie gute Rheologie und Stabilität zu verleihen, muss eine geringe Menge chemischer Wirkstoffe, sogenannter „Additive“, verwendet werden. Die Moleküle der Additive wirken auf die Grenzfläche zwischen Kohlepartikeln und Wasser, wodurch die Viskosität verringert, die Dispersion der Kohlepartikel im Wasser verbessert und die Stabilität der Kohle-Wasser-Aufschlämmung erhöht werden kann. Die Additivmenge beträgt üblicherweise 0,5 % bis 1 % der Kohlemenge. Es gibt viele verschiedene Additive, deren Formel nicht festgelegt ist und durch experimentelle Forschung ermittelt werden muss.
Veröffentlichungszeit: 13. Februar 2025
