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-Brei für die Verbrennung zeichnet sich durch hohe Verbrennungseffizienz, Energieeinsparung und Umweltfreundlichkeit aus und ist ein wichtiger Bestandteil der sauberen Kohletechnologie. Kohle-Wasser-Brei kann mit geringen Investitionen und niedrigen Betriebskosten per Pipeline über weite Strecken transportiert werden. Nach der Ankunft am Terminal kann er ohne Austrocknung direkt verbrannt werden, und der Lagerungs- und Transportprozess ist vollständig geschlossen.
Wasser verursacht Wärmeverlust 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. Aus diesem Grund 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 haben. 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 weniger als 74 μm (200 Mesh) 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 Mesh) erreichen, und der Anteil von weniger als 74 μm (200 Mesh) beträgt 32 % bis 60 %. Um das Pumpen und Zerstäuben des Kohle-Wasser-Schlamms zu erleichtern, muss der Kohle-Wasser-Schlamm auch Anforderungen an die Fließfähigkeit haben.
Bei Raumtemperatur und einer Schergeschwindigkeit von 100 s darf die scheinbare Viskosität im Allgemeinen nicht höher als 1000–1500 mPas sein. Der im Fernleitungstransport verwendete Kohle-Wasser-Schlamm darf bei niedrigen Temperaturen (der niedrigsten Temperatur des Jahres für unterirdische Rohrleitungen) und einer Schergeschwindigkeit von 10 s-1 keine scheinbare Viskosität von mehr als 800 mPas aufweisen. Darüber hinaus ist es erforderlich, dass der Kohle-Wasser-Schlamm im fließenden Zustand eine geringere Viskosität aufweist, was die Verwendung erleichtert. Wenn er nicht mehr fließt und sich im statischen Zustand befindet, kann er eine hohe Viskosität aufweisen, um die Lagerung zu erleichtern.
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 erforderlich, dass während Lagerung und Transport keine „harten Niederschläge“ entstehen. Unter „harten Niederschlägen“ versteht man Niederschläge, die durch Rühren der Kohle-Wasser-Schlämme nicht in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzt werden können. Die Fähigkeit von Kohle-Wasser-Schlämmen, die Leistung aufrechtzuerhalten und keine harten Niederschläge zu bilden, wird als „Stabilität“ von Kohle-Wasser-Schlämmen bezeichnet. Kohle-Wasser-Schlämme mit geringer Stabilität beeinträchtigen 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. So führt beispielsweise eine Erhöhung der Konzentration zu einer Erhöhung der Viskosität und einer Verschlechterung der Fließfähigkeit. Gute Fließfähigkeit und niedrige Viskosität verschlechtern die Stabilität. Daher ist es notwendig, die Konzentration in Echtzeit zu überwachen. DieLängenmetertragbares 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
Bei der Qualität der Kohle für den Zellstoffanbau müssen nicht nur die Anforderungen der nachgelagerten Anwender erfüllt werden, sondern auch ihre Aufschlusseigenschaften – der Schwierigkeitsgrad des Aufschlusses – berücksichtigt werden. Aus manchen Kohlen lässt sich unter normalen Bedingungen leicht ein hochkonzentrierter Kohle-Wasser-Schlamm herstellen. Bei anderen Kohlen ist die Herstellung eines hochkonzentrierten Kohle-Wasser-Schlamms schwierig oder erfordert einen komplexeren und teureren Aufschlussprozess. Die Aufschlusseigenschaften der Rohstoffe für den Zellstoffanbau haben großen Einfluss auf die Investition, die Produktionskosten und die Qualität des Kohle-Wasser-Schlamms der Zellstoffanlage. Daher sollten die Gesetze der Kohleaufschlusseigenschaften beherrscht und die Rohkohle für den Zellstoffanbau entsprechend den tatsächlichen Anforderungen und den Grundsätzen der technischen Machbarkeit und wirtschaftlichen Vernunft ausgewählt werden.
2. Benotung
Bei Kohle-Wasser-Aufschlämmungen muss die Kohlepartikelgröße nicht nur die angegebene Feinheit erreichen, sondern auch eine gute Partikelgrößenverteilung aufweisen, damit sich Kohlepartikel unterschiedlicher Größe gegenseitig füllen, die Lücken zwischen den Kohlepartikeln minimieren und eine höhere Stapeleffizienz erreicht wird. Weniger Lücken können den Wasserverbrauch reduzieren und die Herstellung hochkonzentrierter Kohle-Wasser-Aufschlämmungen erleichtern. Diese Technologie wird manchmal als „Grading“ bezeichnet.
3. Zellstoffherstellungsprozess und -ausrüstung
Um unter den gegebenen Eigenschaften der Rohkohlepartikelgröße und den 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 Menge der Additive beträgt üblicherweise 0,5 % bis 1 % der Kohlemenge. Es gibt viele verschiedene Arten von Additiven, deren Formel nicht festgelegt ist und durch experimentelle Forschung ermittelt werden muss.
Veröffentlichungszeit: 13. Februar 2025
