Kal z uhelné vody
I. Fyzikální vlastnosti a funkce
Vodouhelná suspenze je suspenze vyrobená z uhlí, vody a malého množství chemických přísad. Podle účelu se vodouhelná suspenze dělí na vysokokoncentrovanou palivovou suspenzi a vodouhelnou suspenzi pro zplyňování pecí Texaco. Vodouhelnou suspenzi lze čerpat, atomizovat, skladovat, zapalovat a spalovat ve stabilním stavu. Přibližně 2 tuny vodouhelné suspenze mohou nahradit 1 tunu topného oleje.
Vodouhelná suspenze pro spalování vyniká vysokou účinností spalování, úsporami energie a přínosy pro životní prostředí, což je důležitá součást technologie čistého uhlí. Vodouhelnou suspenzi lze přepravovat na velké vzdálenosti potrubím s nízkými investičními a provozními náklady. Po příjezdu do terminálu ji lze přímo spálit bez dehydratace a proces skladování a přepravy je plně uzavřen.
Voda způsobuje tepelné ztráty a nemůže generovat teplo v procesu spalování. Proto by koncentrace uhlí měla dosáhnout relativně vysoké úrovně – obecně 65 ~ 70 %. Chemické přísady tvoří asi 1 %. Tepelné ztráty způsobené vodou představují asi 4 % výhřevnosti uhelno-vodní suspenze. Voda je při zplyňování nevyhnutelnou surovinou. Z tohoto hlediska lze koncentraci uhlí snížit na 62 % ~ 65 %, což může vést k potenciálnímu zvýšení obsahu kyslíku ve spalování.
Aby se usnadnily spalovací a zplyňovací reakce, má uhelná suspenze určité požadavky na jemnost uhlí. Horní hranice velikosti částic uhelné suspenze pro palivo (velikost částic s mírou průchodu nejméně 98 %) je 300 μm a obsah menší než 74 μm (200 mesh) není menší než 75 %. Jemnost uhelné suspenze pro zplyňování je o něco hrubší než uhelná suspenze pro palivo. Horní hranice velikosti částic je povolena na 1410 μm (14 mesh) a obsah menší než 74 μm (200 mesh) je 32 % až 60 %. Aby se uhelná suspenze snadno čerpala a rozprašovala, má uhelná suspenze také požadavky na tekutost.
Při pokojové teplotě a smykové rychlosti 100 s-1 se obecně vyžaduje, aby zdánlivá viskozita nepřesáhla 1000–1500 mPa. Vodní suspenze používaná v dálkové potrubní dopravě vyžaduje při nízké teplotě (nejnižší teplota roku pro zakopané potrubí) zdánlivou viskozitu nepřesahující 800 mPa·s a smykovou rychlost 10 s-1. Kromě toho se také vyžaduje, aby vodní suspenze měla nižší viskozitu v tekutém stavu, což je výhodné pro použití; když přestane teči a je ve statickém stavu, může vykazovat vysokou viskozitu pro snadné skladování.
Stabilita vodno-uhelné suspenze během skladování a přepravy je velmi důležitá, protože vodno-uhelná suspenze je směsí pevné a kapalné fáze a je snadné ji oddělit od kapalné, proto je nutné, aby během skladování a přepravy nevznikaly žádné „tvrdé srážky“. Takzvané „tvrdé srážky“ označují sraženiny, které nelze mícháním vodno-uhelné suspenze vrátit do původního stavu. Schopnost vodno-uhelné suspenze udržet si vlastnosti, kdy nevznikají tvrdé srážky, se nazývá „stabilita“ vodno-uhelné suspenze. Vodno-uhelná suspenze se špatnou stabilitou vážně ovlivní produkci, jakmile dojde ke srážení během skladování a přepravy.
II. Přehled technologie přípravy uhelné vodné suspenze
Uhelná voda vyžaduje vysokou koncentraci uhlí, jemné částice, dobrou tekutost a dobrou stabilitu, aby se zabránilo tvrdému srážení. Bude obtížné splnit všechny výše uvedené vlastnosti současně, protože některé z nich jsou vzájemně omezeny. Například zvýšení koncentrace způsobí zvýšení viskozity a zhoršení tekutosti. Dobrá tekutost a nízká viskozita zhorší stabilitu. Proto je nutné sledovat koncentraci v reálném čase.Lónmetrruční hustoměrmá přesnost až 0,003 g/ml, což umožňuje dosáhnout přesného měření hustoty a přesně řídit hustotu suspenze.
1. Správný výběr surového uhlí pro rozvlákňování
Kromě splnění požadavků následných uživatelů je třeba při výběru uhlí pro výrobu buničiny dbát také na jeho rozvlákňovací vlastnosti – obtížnost výroby. U některých druhů uhlí je za normálních podmínek snadné vyrobit vysoce koncentrovanou uhelnou vodnou suspenzi. U jiných druhů uhlí je výroba vysoce koncentrované uhelné vodné suspenze obtížná nebo vyžaduje složitější proces výroby a vyšší náklady. Rozvlákňovací vlastnosti surovin pro výrobu buničiny mají velký vliv na investice, výrobní náklady a kvalitu uhelné vodné suspenze v rozvlákňovacím závodě. Proto je třeba znát zákonitosti rozvlákňovacích vlastností uhlí a surové uhlí pro výrobu buničiny by mělo být vybíráno podle skutečných potřeb a zásad technické proveditelnosti a ekonomické racionality.
2. Hodnocení
Uhelná voda vyžaduje nejen velikost částic uhlí pro dosažení specifikované jemnosti, ale také dobré rozložení velikosti částic, aby se částice uhlí různých velikostí mohly vzájemně vyplňovat, minimalizovaly se mezery mezi částicemi uhlí a dosáhlo se vyšší „účinnosti stohování“. Menší počet mezer může snížit množství použité vody a je snadné vyrobit uhelnou vodu s vysokou koncentrací. Tato technologie se někdy označuje jako „třídění“.
3. Proces a zařízení pro výrobu buničiny
Za daných charakteristik velikosti částic surového uhlí a podmínek mletí je pro dosažení vyšší „účinnosti stohování“ v konečném produktu uhelno-vodní suspenze nutné přiměřeně zvolit mlecí zařízení a proces rozvlákňování.
4. Výběr aditiv pro zvýšení výkonu
Aby uhelná suspenze dosáhla vysoké koncentrace, nízké viskozity a dobré reologie a stability, je nutné použít malé množství chemických činidel, označovaných jako „přísady“. Molekuly přísad působí na rozhraní mezi částicemi uhlí a vodou, což může snížit viskozitu, zlepšit disperzi částic uhlí ve vodě a zlepšit stabilitu uhelné suspenze. Množství přísad je obvykle 0,5 % až 1 % množství uhlí. Existuje mnoho druhů přísad a jejich složení není pevně dané a musí být stanoveno experimentálním výzkumem.
Čas zveřejnění: 13. února 2025
