（a） 制浆厂远景 (b)制浆车间
图2-24 胜利制浆厂
一、 煤源
该厂为用户型水煤浆厂，原料煤采用火车运输，在煤源的选择上有较大的灵活性，综合考虑煤质、成浆性、运距、煤价、供应可靠性等因素。设计时选定了新汶矿业集团公司协庄矿选煤厂、淄博矿业集团公司济(宁)北矿区洗煤厂的水洗精煤两个煤源。另外，山西煤作为后备煤源。其煤质分析结果如下：
表2-19 煤质分析结果 项 目 水分 Mad 灰分 Ad 挥发分 Vad 硫分St,d 固定炭Fcdaf 可磨性指数HGl 低位发热量Qnet.ar 灰熔融性T2 单位 ％ ％ ％ ％ ％ MJ／kg ℃ 淄博济北 1.28 11.67 34.27 0.43 83.39 64 26.70 >1500 新汶协庄 1.79 11.09 36.02 0.51～0.8 51.30 62.20 27.01 >1500 根据新汶协庄和淄博济北两煤源的煤质资料数据计算，其成浆性指标D分别为：新汶协庄煤样D=5.29,淄博济北煤样D=4.94。两种水洗精煤的成浆性难易属于中等。
对以上两种煤样的成浆性试验表明：采用新汶协庄和淄博济北水洗精煤，在工业上均可获得浓
-1
度67%、粘度1200mPa.s（剪切率为100S）的水煤浆产品。
二、制浆工艺
(一） 工艺流程
根据对原料煤的煤质分析和成浆性试验结果，所选煤种的成浆性属于中等，采用较为简单的高浓度磨矿制浆工艺。胜利制浆厂的工艺流程如图2-25所示。
26
水 源原 煤 360.72kt/a稳定剂干粉分 散 剂储 煤 场总储量：25kt分 散 剂水17.96稳 定 剂82.49,55.7626.74,67.580.664.0.066干煤棚（受煤坑）总储量：6.0kt0.598,10.0隔 渣 筛83.33,55.8327.50,67.0150t/h3.670,0.3763.389,10.0破 碎 机0.664,0.066150t/h0.598,10.0稳定性处理桶储 浆 罐缓 冲 仓Q=180t球 磨 机81.83,55.6826.15,68.0高剪切处理装 浆 站定量给煤机60.12,55.314.81,92.0图例：湿量t/h,干量t/h水量t/h,浓度%排料与除渣缓冲槽混匀调浆桶2×260m3外运装车废 浆 图2-25 工艺流程框图
根据制浆流程的需要，工艺系统主要分为原料煤受卸储存、原料煤准备、磨机前缓冲仓以及制浆系统和产品储存、装车等环节。
原料煤到厂后，经链斗卸车机、辅助推煤机将煤堆存于储煤场贮存、晾干。干煤棚内的煤由推煤机将原料煤送入受煤坑，经给料机、带式输送机给入反击式破碎机，将煤破碎至小于10mm。破碎后的粉煤由带式输送机送入制浆车间内的磨机前缓冲仓，准备制浆。
缓冲仓内的原料煤经定量给料皮带，按设定的煤量给入球磨机，由闭环控制系统按设定要求，将预先调配好的分散剂溶液和水同时加入球磨机，进行高浓度磨矿。磨矿浓度控制在68.1％左右。球磨机的排料就是水煤浆的初级产品，自流入除渣搅拌缓冲槽，同时按设定要求补加少量分散剂，经搅拌将补加的分散剂与煤浆充分混合和接触，以进一步改善浆体的流动性。再经泵扬送入滤浆器(隔渣筛)，滤去混入浆中的异物(如木屑、塑料纤维等)后，给入稳定性处理桶，同时按设定的要求加入稳定剂溶液，经搅拌使稳定剂与煤浆充分混合和接触。每个系列的稳定性处理桶设两台，进行交替工作，以便于按定容法控制稳定剂的加入量。经稳定性处理后的水煤浆泵送入强化泵，进行高剪切处理。
经高剪切处理后，水煤浆的屈服应力和表观粘度会有所增大，再将其送入混匀调浆桶进行适当的搅拌混匀处理，使其最终成为既具有良好流动性，又有较强的屈服应力的成品水煤浆。在这个环节中，根据浆体的降粘情况，有可能需要再补加少量分散剂。经过混匀调浆处理后的水煤浆，经泵送入储浆罐。
储浆罐内的水煤浆由罐侧下部排浆泵送去装浆站，以多点方式进行装车。为消除水煤浆可能产生的软沉淀，储浆罐内设有搅拌装置，定期进行搅拌。为防止冬季冻结，储浆罐和装浆站管线均需采取适当的保温措施。
(二)制浆用物料量
制浆用水洗精煤按全水分平均取8％。根据成浆性试验结果，实际制浆生产所需的分散剂为DT9#，总用量需要为干煤量的0.8％，并将其稀释至10％浓度，分段加入。其中：加入球磨机0.68％，加入磨机排料0.12％。稳定剂为5067#，用量为干煤量的0.15％，并稀释至10％浓度加入稳定性处理桶。制浆用物料平衡见表2-20。
表2-20 制浆用物料平衡表 作业量 原料煤 球磨机 球磨排料搅拌槽 稳定性处理桶 储浆罐 干基煤(t／h) 水 (m/h)
355.31 4.81 55.31 26.15 55.31 26.74 27
55.3l 27.50 55.31 27.50
添加剂 (t／h) 水煤浆(t／h) 0.376 81.83 0.442 82.49 0.526 83.33 0.526 83.33 浓 度(％) 92.00 68.04 67.58 67.00 67.00 制浆厂每年用煤量为36.072万吨(全水分8％)，每天用煤量1443吨。 全年添加剂用量为3156吨。其中；分散剂用量为2652吨，稳定剂用量为504吨(干量)。 全年制浆用水量约为13.61吨(不包括清洗水等其它用水)。 水煤浆产品浓度为67％，密度约为1.237。
三、主要制浆设备
(一)破碎机
结合原料煤的性质并兼顾破碎机破碎产品的储存，粒度上限确定为10mm。根据破碎作业的工作制度所确定的生产能力要求，并考虑将来扩建到1.OMt／a规模的需要，选择的反击式破碎机，型号为PFD—1112，破碎能力：200t／h，选用2台，一台工作，一台备用。
(二)球磨机
制浆专用球磨机的生产能力因入磨的原料煤粒度组成、煤的可磨性指数、需要得到的产品细度、磨矿浓度及煤浆的流变性等不同而有相当大的区别。
根据胜利油田水煤浆厂的设计制浆能力要求和原料煤煤质，通过对磨矿仿真设计计算，确定选用3台Φ3.0X11m水煤浆专用磨机进行高浓度磨矿制浆。其制浆能力为：29.5×3×6000t／a＝531000t／a。
表2-21 Φ3.0X11m水煤浆专用磨机处理协庄水洗精煤仿真计算结果 计算能力 建议能力 产品平均粒产品堆积效磨矿功耗 原料煤 t／h(浆) t／h(浆) 度，μm 率 ％ kWh／t(煤) 协庄精煤 32.30 29.5 42.48 71.64 53.43 (三)搅拌和调浆桶 胜利浆厂对经球磨机高浓度磨矿后排出的水煤浆，先后经过三次搅拌和调浆。第一次搅拌的主要目的是将二次补加的分散剂与水煤浆进行混合和充分接触，以进一步改善浆体的流动性。第二次是将加入的稳定剂与水煤浆进行混合和充分接触。第三次是对经过高剪切处理后的煤浆进行调整，使其最终成为具有屈服假塑性的浆体，即：既具有良好的流动性，又具有较强的触变性。同时将各个系列生产的水煤浆进行熟化和混匀，以保证在进入储浆罐前，水煤浆的流变性达到质量要求和成品浆质量的均一性。
根据工艺要求，选用和设计了下列搅拌和调浆桶：
3
(1)第一次搅拌：搅拌缓冲槽有效容积12m，单轴搅拌，转速：134r.p.m ，功率：1lkW，数量：每系列1台。
3
(2)第二次搅拌：选用SJB261型，双轴搅拌，有效容积26m，转速：160r.p.m，功率：15kW×2，数量：每系列2台。
3
(3)第三次混匀调浆：筒体有效容积250m，两层叶片，转速：46-67.7r.p.m，功率：55kW，数量：2台。
(4)高剪切处理：选用强化泵9台(预留3台位置)，型号：CQPl00型，功率：30kW。
(四) 储浆罐
胜利浆厂设计了带搅拌机构的5000m钢储罐4座，可存储10天的成品浆量，由于带有搅拌机构，在出厂前，保证浆具有良好的流变性且不易沉淀。
主要工艺设备选型详见表2-22。
表2-22 主要工艺设备选型 序号 1 2 3
设备 名称 破碎机 定量给料机 球磨机 技 术 特 征 PFD-1112 Ф1100×1200 mm 进料≤100mm，出料≤10mm TSG—650-40型， V=0.0229-0.229m／s Ф3.0X11m湿式格子型，N=1400kW 28
入料量 t／h 150 60.2 81.84 处理能力 t／h 台 200 25 32.30 计算 台数 0.75 2.41 2.53 选用 台数 2 l用1备 3 3 3
4 5 6 7 滤浆器 高剪切处理备 混匀调浆筒 储浆罐 JS30型，筛缝宽度1.2mm 强化泵，CQPl00型 3250m钢罐带搅拌机构 35000m钢罐带搅拌机构 82.85 82.85 83.33 30 9.5 2.75 8.68 3 9 2 4 四、主要技术经济指标 胜利水煤浆厂的技术经济指标如表2-23所示。
表2-23 胜利水煤浆厂的技术经济指标 序号 1. 2. 3. 4. 指 标 名 称 水煤浆厂类型 水煤浆厂原料煤来源 （1）新汶协庄煤矿 （2）淄博济北矿区 制浆厂主要用户 制浆厂设计生产能力 （1）年 （2）日 （3）小时 水煤浆厂工作制度 （1）年工作小时数 （2）每天工作小时数 制浆厂服务年限 制浆工艺 煤的成浆性 原煤质量：（1）牌号 （2）挥发份 （3）硫分 （4）灰分 水煤浆产品年产量 水煤浆产品质量 A、灰分 B、粘度 C、发热量 D、浓度 制成一吨水煤浆所需清水量 制成一吨水煤浆的耗电量 水煤浆厂总占地面积 储煤场容量 储浆罐容量 单 位 用户型 Mt/a Mt/a Mt t t h h a % Mt Ad% mPa.s MJ/kg % m3 kW.h/t ha t m3 指 标 数 量 1.8 2×1.5 胜利油田 0.50 2000 83.33 6000 24 50 高浓度磨矿制浆 中等 气煤 36.02 0.51-0.80 11.09-11.67 0.50 10.5-12 1200±200 19.2-20.4 66±1 0.27 49.4 4.43 25000 5000×4 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 第七节 水煤浆燃料的应用 一、电站锅炉代油燃烧
我国水煤浆厂生产的水煤浆主要供电站锅炉及工业锅炉燃用。水煤浆在山东白杨河电厂、广东茂名热电厂、北京燕山石化第三热电站、广东汕头万丰热电厂、广东南海发电一厂的蒸发量为176ｔ/ｈ、220ｔ/ｈ、410ｔ/ｈ、670ｔ/ｈ的锅炉上长期燃用。水煤浆代油燃烧效率达99％以上，接近燃油水平，锅炉效率达到90％以上，负荷在40～100％区间变动均能稳燃，达到了国际先进水平。经环保检测，烟尘排放浓度、SO2排放浓度、NOx排放浓度，均符合国家排放标准。电站锅炉水煤浆代油可节省燃料费1/2以上。
二、中小燃油、燃煤工业锅炉
水煤浆已在大批中小燃油锅炉炉、中小燃煤锅炉中代油、代煤燃烧，取得了较好的经济效益和
29
环境效益。中小型锅炉改烧水煤浆后，锅炉热效率可达80％以上，烟气排放各项指标均优于二类区环保标准。
燃煤污染已日益受到政府与社会的关注，许多大、中城市已先后决定不准烧散煤，各城市现有大量的中小型烧煤锅炉将面临要改用其他燃料，改为烧气和油当然可行，但燃料费用太高。若改烧水煤浆，既可满足环保要求，又比烧油或气经济，所以水煤浆在这方面也会有很好的市场前景。
图2-26 水煤浆锅炉
三、水煤浆在轧钢加热炉上的应用
以水煤浆代煤用于轧钢加热炉，最早是在桂林钢厂，后来为绍兴轧钢厂采用，曾经连续运行了9年。燃烧效率由85％提高到98.5％以上，节煤30％。由于负荷和炉温便于调控，炉内火焰充满度好，沿炉长温度梯度符合钢坯加热工艺要求，钢坯氧化烧损率由1.8％降至1.5％，不仅钢坯加热质量有明显提高，同时加热炉能力也由原来的30吨/时提高到40吨/时。采用常规水膜除尘，显著改善了排烟质量。以桂林钢厂环保检测数据为例，与原燃用粉煤相比，排放的烟尘浓度由732 降至240mg/Ndm3，SO2由283.8降至9.78 mg/m3，NOx由14.1降至4.4mg/m3，林格曼黑度由2级降为0级。此外，山东莱芜钢厂曾在大型台车式锻造加热炉以水煤浆代气，在绍兴钢厂的钢坯加热炉上以水煤浆代煤，均取得成功。
四、水煤浆在陶瓷窑炉上的应用
喷雾干燥塔是陶瓷企业的主要工艺设备之一，该环节的能耗占生产线总能耗的比例很大，喷雾干燥塔的燃料由原来的烧油改为使用水煤浆，对陶瓷行业产生的影响深远。不仅节约了燃料费用，还减少了对大气的污染。采用水煤浆的成本与烧油相比可降低费用20％，因此陶瓷企业水煤浆的推广使用很快，其用量已远远超过电力行业，成为水煤浆代油的主导行业。
第二章 参考文献
1. 俞珠峰，第二届洁净煤技术国际研讨会论文集，北京，1999，41 2. 张荣曾，水煤浆制浆技术，科学出版社，1996， 3. 巴顿，T. C.， 涂料流动和分散（中译本）， 化学工业出版社，1988，127，391
4. M. E. Fayed and L. Otten，粉体工程手册（中译本），化学工业出版社，1992，106～117
5. Furnas，Grading Aggregates，Mathematical Relations for beds of Broken Solids of Maximum Density, Ind. Eng. Chem. ，1931，23，1052～1508
6. Andrew Mular, Gerald V. Jergersen，Design,Installation of Comminution Circuits，AIME，1982，430～440 7. 顾全荣，水煤浆分散剂作用机理及其效能提高，中国矿业大学北京研究生部博士论文，1993 8. 曾 凡 胡永平等，矿物加工颗粒学，中国矿业大学出版社，1995，
9. Kelly, D. J. Spottiswood, Introduction to Mineral Processing, John Wiley & Sons, 1982，26 10. 制造试验设备御说明资料，日立制作所火力设计部吴工厂，1986，2
11. Funk，Coal—Water Slurry and Methods for Its Preparation, US Patent 4282006 12. 张荣曾，新型燃料－水煤浆，经济管理出版社，1992,13～18 13. 艾伦，颗粒大小测定（中译本），中国建筑工业出版社，1984，143～148，292～298 14. 赵国玺，表面活性剂物理化学，北京大学出版社，1984，355~358 15. 简用康，煤泥的浮选，煤炭工业出版社，1983，4～7
16. 张荣曾等，水煤浆制备技术攻关阶段小结，中国矿业大学北京研究生部，1984
17. 朱书全，水煤浆用煤的结构特性与CWS流变的关系研究，中国矿业大学北京研究生部博士论文，1990 18. 内外のCWMブロジユタト — 现状与展望（交流资料） 1986
19. 张荣曾等，用选煤厂细煤制备水煤浆燃料工艺，中国发明专利 ZL 88 1 07413.6 1988 20. Weiss, N.L. SME Mineral Processing Handbook，Volume 1，AIME，N.Y，1985，3B-76～78
30
21. 郝风印等，选煤手册（工艺与设备），煤炭工业出版社，1993，222～223 22. 陆冠伟等，选矿设计手册，冶金工业出版社，1988，1054～1055
23. Weiss, N.L. SME Mineral Processing Handbook，Volume 1，AIME，N.Y，1985，3C-33～53 24. 陈炳辰，磨矿原理，冶金工业出版社，1989，84～90。
25. 丘继存，选矿学，冶金工业出版社，1987，61～74，95～98。 26. 江旭昌等，管磨机，水泥工业出版社，
27. 伏见弘，选矿の预备操作と理论，技术书院，昭和40年，117
28. P. Olofinskij et. al. , Belovo－Novosibirsk Pipeline ,The Prospects of Pipeline Transportation and Utilization of the Coal Water Fuel，15th ISCSFPU, 1990 29. 陈朝瑜等，搅拌及混合，《化学工程手册》第5篇，化工出版社，1985，67～74，90～102 30. 永田进治，混合原理与应用（中译本）， 化学工业出版社，1984
31. James Y . Oldshue，Fluid Mixing Technology，Chemical Engineering，N.Y. ,1983，59~63
31