超洁净煤浆液压滤工艺的研究与应用.pdf
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1、超洁净煤浆液压滤工艺的研究与应用杨国辉(兖矿水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心有限公司,山东 滕州 277527)摘 要:针对超洁净煤浆液在压滤机腔体中容易沉淀、滤饼固体含量偏低且在滤布上面粘连等问题,试验研究了超洁净煤浆液输送泵选型、浆液浓度、分散剂用量等因素对压滤效果的影响。结果表明,降低输送浆液浓度、适量添加分散剂可减弱超洁净煤浆液在压滤机腔体中的沉积,对提高滤饼固含量有利,但效果不明显;试验得出,合适的物料输送浓度在 13%左右,分散剂用量为超洁净煤干基的 0.3%;浆液输送泵由工业软管泵更换为型号合适的渣浆泵后,过滤压力增加明显,滤饼固体含量提高幅度较大,且滤饼不在滤布上面粘连;压滤
2、工艺流程优化后对超洁净煤浆液实现了较好的压滤效果。关键词:压滤机;超洁净煤;滤饼;输送泵;研究中图分类号:TD946.2 文献标识码:A 文章编号:1005-8397(2023)07-0089-05Research and application in the technology of ultra clean coal slurry hydraulic filtrationYANG Guo-hui(Yankuang coal water slurry gasification and coal chemical National Engineering Research Center Co.
3、,Ltd,tengzhou,Shandong 277527,China)Abstract:In order to improve the filtration efficiency of ultra-clean coal slurry and solve the problems of low solid content of filter cake and adhesion on the filter cloth,the ultra-clean coal slurry is prone to sedimentation in the chamber of the filter press.A
4、 comprehensive analysis and consideration of factors such as the selection of ultra clean coal slurry conveying pump,material concentration,and dispersant dosage were conducted through experiments.The results show that reducing the concentration of conveyed materials and adding an appropriate amount
5、 of dispersant can weaken the deposition of ultra-clean coal slurry in the chamber of the filter press,which is beneficial for improving the solid content of the filter cake,but the effect is not significant.The experiment shows that the appropriate material transportation concentration is around 13
6、%,and the dosage of dispersant is 0.3%of the dry basis of ultra clean coal.After replacing the material delivery pump with an appropriate type of slurry pump from an industrial hose pump,the filtration pressure increased significantly,the solid content of the filter cake increased significantly,and
7、the filter cake did not adhere to the filter cloth.After optimizing the pressure filtration process,good pressure filtration effect was achieved for ultra clean coal slurry.Keywords:filter press;ultra-clean coal;filter cake;delivery pump;research收稿日期:2023-05-04 DOI:10.16200/ki.11-2627/td.2023.07.021
8、作者简介:杨国辉(1985),男,山东滕州人,2011 年毕业于曲阜师范大学有机化学专业,理学硕士,兖矿水煤浆气化及煤化工国家工程研究中心有限公司主任工程师,工程师。引用格式:杨国辉.超洁净煤浆液压滤工艺的研究与应用 J.煤炭加工与综合利用,2023(7):89-92,98.压滤机作为固液分离设备,具有分离效果好、适应性广等特点。不同压滤机过滤效率不同,对滤饼的处理效果也不一样1-4。近年来,在煤矿选煤厂推广应用了各种压滤机,带来了很大的经济效益。随着工业生产对固液分离作业需求的提高,为适应各领域的生产作业,压滤机的类型也不断增多。常见的主要有隔膜压滤机、板框压滤机、厢式压滤机等5。隔膜式压滤
9、机在城镇污水处理厂污泥处理中应用较多,隔膜式压滤机在进泥后,利用隔膜压榨泵往压滤机隔膜板中注入高压水,利用隔膜张力对污泥进行强力挤压脱水6。随着机械化程度的提高,细粒煤的脱水问题给选煤厂煤泥脱水造成很大的困难。目前选煤行业普遍应用的细煤泥98煤炭加工与综合利用No.7,2023 COAL PROCESSING&COMPREHENSIVE UTILIZATION 脱水设备有隔膜压滤机、加压过滤机等。厢式压滤机具有单位能耗低的优点,但是其处理能力低、产品含水率高。加压过滤机处理量大,但能耗高、维修量大7-8。1 试验材料及方法1.1 试验材料超洁净煤是原煤经过化学处理后灰分含量不超 1%的洁净煤,
10、经过微粉化处理为平均粒度 10 m 的浆液,经过压滤设备压滤为固体含量 47%左右的滤饼,然后与添加剂按比例加工成超洁净煤浆液,可作为一种替代能源,在发电、轮船上代替重柴油。试验采用的超洁净煤干基灰分含量小于 1%,经砂磨机磨制后超洁净煤浆液平均粒度 8 10 m,pH 值 78,浓度在 12%25%之间。压滤过程中添加的助剂为聚苯乙烯磺酸盐,经过超洁净煤分散试验,选择分子量在 810 万之间的聚苯乙烯磺酸钠作为助剂。超洁净煤的基本性质见表 1。表 1 超洁净煤基本性质样品编号水分Mr/%灰分/%ArAd挥发分/%VrVdB251130.930.881.2823.7334.451.2 压滤设备
11、试验针对超洁净煤浆液物料粒度较细、灰分较低的特点,压滤过程中物料容易在腔体管道中沉积,因项目为小型中试装置,所以选用操作便捷的板框式压滤机,并经过试验选出配套的渣浆泵,可快速提高过滤压力,提高压滤效果,解决物料在管道中沉积等问题。兼顾使用方便、成本造价、压滤效果等综合因素,对不同型号压滤设备比较分析,具体见表 2。表 2 不同压滤设备比较分析压滤机类型优点缺点厢式压滤机单位能耗低处理能力低,产品含水率高隔膜式压滤机耐腐蚀性好,压榨压力尚可能效较低加压压滤机处理量大能耗高,检修量大板框压滤机操作灵活,适用于小型压滤中试装置设备投资偏高通过分析以上压滤设备特点,结合超洁净煤浆液物料特点,选择操作灵
12、活的板框式压滤机作为压滤设备。板框压滤机结构紧凑,过滤面积大,可承受较高的压差,适用于小型中试压滤装置,对于压滤粒度较细的物料比较适合。压滤试验工艺设备主要包括压滤机、渣浆泵、气动隔膜泵等。渣浆泵电机功率 22 kW,转速 1 470 r/min,功率因数 0.86。采用全自动板框压滤机对超洁净煤浆液进行压滤试验,过滤机由滤板、压紧板、电控箱等组成,在进料泵的压力作用下,将料浆送入滤室,通过过滤介质将固体和液体分离,过滤压力控制在 0.6 MPa 以下。板框压滤机设备结构示意见图 1。图 1 板框压滤机结构示意1.3 压滤工作原理物料压滤前将滤布套在滤板上,板与框相间排列而成,在滤板的两侧覆有
13、滤布,用压紧装置把板与框压紧,即在板与框之间构成压滤室。在板与框的上端中间相同部位开有小孔,压紧后成为一条通道,物料由该通道进入压滤室,滤板的表面刻有沟槽,下端钻有供滤液排出的孔道。在进料泵的压力作用下,清液透过滤布进入滤板上圆点式滤面,滤饼留在滤室中直至充满,滤液在压力下,通过滤布、沿沟槽与孔道排出滤机,使物料脱水。1.4 压滤过程出现的问题及解决措施对于超洁净煤浆液,在压滤过程中出现了滤饼发粘且固体含量较低等问题。根据超洁净煤粒度较细的特点,在压滤过程中加入了特定分子量的聚苯烯烃磺酸盐,并给出了合适的最佳用量,有效地防止了超洁净煤浆液容易在管道中沉积的问题。对超洁净煤浆液输送泵的选型进行了
14、比较研究,功率较大的渣浆泵对超洁净煤浆液的压滤效09 煤炭加工与综合利用2023 年第 7 期果较好,并且在压滤装置中加入回流管道,最大限度的减小了脉冲,降低了滤饼的粘水分。1.5 试验工艺流程超洁净煤经砂磨机磨制完成后,由液压升降分散机打入低速搅拌釜,进行液位测试,然后补加等量的去离子水,添加适量的分散剂。开启压滤装置回流管道阀门,物料在低速搅拌釜中回流10 min。根据压滤机设备操作方法,压紧滤板。打开气动隔膜泵,打开压滤机进料阀门,关闭回流管道阀门,调节渣浆泵转速,使进料压力升至0.400.45 MPa 之间,通过调节回流管道阀门维持进料压力稳定,保压时间在15 min 左右。当压滤机水
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