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煤炭物理深加工技术的重大突破
字号:[    ] 发布时间:2009-11-10 00:00:00 来源:中国煤炭网 发布人:黄振东
    9月18日至19日,由陕西省科技厅组织、榆林市科技局主持,中国矿业大学(北京)张荣曾(博导、教授)、国家水煤浆工程技术中心詹隆(原主任、教授级高级工程师)、美国能源电力公司吴利生(总工程师、执行副总裁、驻北京办事处主任)等14位国内外知名专家教授组成鉴定委员会,对榆林西部煤炭技术研究中心完成的“低阶煤微细干粉制备高浓度水煤浆技术”进行了科技成果鉴定,与会专家一致认为该技术突破了低阶煤制备高浓度水煤浆的技术瓶颈,为我国储量丰富的低阶煤尤其是褐煤的利用提供了新的技术途径,是榆林煤炭物理深加工技术的一次重大突破。
    水煤浆是一种由70%左右的煤粉、30%左右的水和少量药剂混合制备而成的液体,是20世纪70年代石油危机中发展起来的一种新型煤基流体低污染代油燃料,可以像油一样泵送、雾化、储运,并可直接用于各种锅炉、窑炉的燃烧,也可以作为气化原料,用于生产合成氨、合成甲醇等。西方国家研究水煤浆起步早,我国自1982年开始,经历了“六五”到“九五”4个五年计划的科研攻关,历经多年持续不断的努力取得了若干技术成果,以中国矿业大学(北京)为代表的制浆技术已居世界领先水平。
    我国煤炭资源丰富,低阶煤占到我国煤炭储量50%,而陕西和内蒙古西部的煤炭资源则极其丰富。鄂尔多斯盆地大煤田范围包括内蒙古伊克昭盟大部及陕西北部、晋西北乃至宁夏东部,属于世界七大煤田之一,探明储量均占全国1/3以上。而整个鄂尔多斯盆地的煤基本上都是低阶煤(长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、贫煤、瘦煤等)与褐煤。这类煤最大特点是内水含量高,并且具有低灰、低硫、低磷、高发热量、高挥发分的特点,被专家称为优质动力环保煤,近年来已被全国多个城市指定为城市环保用煤。内蒙古的海拉尔有着丰富的褐煤资源,探明储量已经达到2000多亿吨。
    鄂尔多斯盆地的煤(包括神木煤)形成于侏罗纪年代,煤炭结构形成相当复杂。上世纪八九十年代,国内外专家对其成浆性做了大量研究,期望制备成能够代替燃油的水煤浆,但因其内水很高,表面含氧官能团多,一直未取得重大突破。实验表明,鄂尔多斯盆地的煤总体来讲哈氏可磨指数偏低,最高只能达到29-45%。这种煤的机械强度很高,变质程度低,只能制出浓度为58%左右的水煤浆,同时也达不到优化级配,无法达到用户的使用要求,所以被业界定为难成浆煤。据国家水煤浆工程中心顾问、原主任詹隆介绍,用低阶煤制备水煤浆的实验以前国内外都在做,煤浆工艺均采用一磨机湿法制浆,国内制浆浓度一般在58%,美国只能做到浓度为50%左右,俄罗斯用褐煤制备水煤浆的浓度也只做到53%。
    榆林西部煤炭技术研究中心课题攻关组,经过长达10年的技术攻关及近五万多次的试验研究,设计了干法优化级配制备水煤浆的新工艺,改进并研发了一系列专用设备,制备出了高深度的褐煤和神府煤水煤浆,产品先后经过中国矿业大学制浆研究所、陕西省煤田地质局综合实验室、煤科总院国家煤炭质量监督检验中心等国家重点实验室检测,浓度、粒度分布、流变性等主要性能指标不但达到了现有水煤浆标准,且均优于目前市场上销售的水煤浆,攻克了国家长期以来难以攻克的水煤浆技术难题。
    鉴定委员会专家认为该技术取得了三个方面的创新突破:一是开发了原料煤预干燥、干法分级制粉、优化粒度级配、密闭自动包装的“低阶煤微细干粉制备高浓度水煤浆成套工艺技术”,建成了年产10万吨示范工业生产线。选用空气干燥基水分5.20%—8.72%的5种难制浆的神木煤,制出浓度达到67.8%—72.0%、粘度590mPa.s—900mPa.s(100s-1)、稳定性良好的水煤浆;对传统工艺难以制浆的宝日希勒褐煤,制出浓度大于65%、粘度小于1200mPa.s(100s-1)、稳定性良好的水煤浆;二是改进了适用于低阶煤干法制粉雷蒙磨、低速圆盘式剪切粉碎机等专用设备,提高了产品质量和设备的生产能力,并降低了噪音、改善了作业环境;采用的间接加热式原料煤预干燥设备,避免了原料煤质污染,降低了原料煤的水分;改进了超细粉体自动包装机。整条生产线实现了自动、清洁、平稳运行;三是该技术实现了干粉制备煤粉、终端调制高浓度水煤浆,加工成本低,运输方便,克服了传统水煤浆技术固有的大量运输水量、水煤浆难以长期稳定的两大难题,对促进水煤浆的进一步推广应用做出了贡献,为我国储量丰富的低阶煤尤其是褐煤的利用提供了新的技术途径。
    据悉,榆林西部煤炭技术研究中心已将此技术申请了国家发明专利,同时正在积极申请国外专利的保护。
    利用这项工艺技术将鄂尔多斯盆地大煤田的优质、低阶煤炭资源与褐煤资源,制备出高浓度的水煤浆,用于替代燃油和燃气,有着十分广阔的应用前景和非常可观的替代效益,起到较强的带动和促进作用。随着该生产工艺技术的广泛扩散,将会迅速形成新的经济规模和新的经济增长点。曾接受时任总书记的江泽民专程考察水煤浆技术的中国矿业大学(北京)张荣曾教授讲,这个技术对神府煤炭开发利用是一次“黑色技术革命”,它带来的效益无法估量。首先对国家能结构的调整起到了促进作用,同时也加快了洁净煤技术的推广应用步伐,提高了煤炭的附加值和利用率,有利于煤炭工业的结构调整和产业升级,促进煤炭产业的健康可持续发展。
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