煤泥制備煤漿燃燒利用技術研究及發展方向

梁霏飛

(中煤科工集團武漢設計研究院有限公司，湖北 武漢 430064)

1 概 述

選煤廠副產品煤泥的處理問題在選煤廠生產中至關重要。煤泥貯藏困難、易污染環境，直接外運用戶不歡迎且不經濟，因此就地處理是唯一的選擇。隨著我國原煤入洗比例的增加，勢必導致煤泥產量增加。近幾年來，煤泥漿的制備燃燒利用技術有了新的突破，如：在制漿方面有剪切攪拌工藝，在燃燒方面有旋流誘導燃燒、流化懸浮高效低污染燃燒技術等[1]。

目前煤泥的主要利用途徑是燃燒。煤泥現階段可實現的燃燒方式按水分含量高低劃分，大致有煤泥制備煤漿燃燒、煤泥擠入流化床鍋爐結團燃燒、將煤泥處理為水分含量更低的煤泥燃燒3種。其中，將煤泥擠入流化床鍋爐結團燃燒，會導致大量的熱量損失，而利用脫水技術等將煤泥處理為水分含量更低的煤泥燃燒，其所需煤泥脫水工藝、脫水后煤泥輸送設備的造價較高。

煤泥制備煤漿工藝是在高濃度水煤漿制備工藝基礎上發展起來的，將煤泥制漿用于熱工設備燃燒，目前較多爐型稍加改造即可實現[2]。煤泥制備煤漿系統簡單，還可簡化選煤廠煤泥水處理系統，也更具環保和經濟意義。煤泥漿無論是制備還是燃燒在技術上均是可行的[3]。

2 煤泥制備煤漿的工藝技術

2.1 濕法制漿工藝技術

將煤泥輸送至磨機，同時將添加劑也加入磨機，產品經煤漿篩過濾大顆粒和雜物，篩下的煤漿成品則進入煤漿桶或儲罐內攪拌調漿，再泵送至儲存系統。該工藝所需設備少，工藝簡單，操作方便，較為環保，但濃度高的煤漿較難制得，難控制大顆粒、雜物等。

2.2 干法制漿的工藝技術

將煤泥烘干，送至制漿桶加水攪拌制漿，同時可將添加劑也加入制漿桶，制得的煤漿送至煤漿篩過濾大顆粒和雜物，篩下的煤漿成品則進入煤漿桶或儲罐內攪拌調漿，再泵送至儲存系統[3]。該工藝制漿濃度范圍大且易控制，生產能力較大，但處理量太大時干煤泥難以迅速潤濕，勞動強度大且不環保[4，5]。

3 煤泥漿制備燃燒利用途徑及優勢

3.1 利用途徑

煤泥漿的利用途徑可分為以下幾種：① 制漿廠煤漿外運銷售；② 罐車、長距離輸煤管道、短距離輸煤管道送至發電廠燃燒發電及供熱[5]；③ 制備成低熱值、低濃度的煤漿供煤化工項目使用，如液化和制天然氣、甲醇、二甲醚等。

3.2 工藝技術優勢

利用煤泥顆粒細、水分高的特性，煤泥漿的制備工藝流程簡單、所需設備數量少，無需浮選、破碎工藝，磨礦工序也可簡化或不設置。煤泥制備煤漿工藝還可與洗煤工藝結合，促進洗煤工藝的發展。

由于煤泥漿的流態特性好，易于利用。煤泥煤漿燃燒利用工藝技術與煤泥干燥燃燒利用工藝技術、煤泥成型燃燒利用工藝技術相比，綜合技術指標更好。煤泥煤漿技術促進了煤泥燃燒技術的發展，也有利于拓寬燃料范圍。

據不完全統計，我國目前在運行的工業鍋爐分布在全國20多個省市，主要集中在廣東、江浙滬、山東等地。基于現有運行鍋爐的基礎上，較多爐型經改造就可燃燒煤泥煤漿，還可改善煤泥污染和低熱值燃料的不足。煤泥煤漿無論是制備還是燃燒，在工藝技術上都是可行的，是礦產資源節約與綜合利用的先進、適用技術。

3.3 經濟優勢

從我國目前能源形式來看，煤炭氣化、液化產品較難大規模應用。而用煤泥制備煤漿成本低，可供我國現有大量的鍋爐燃用。煤泥制備煤漿技術不但可為新建的制漿廠帶來經濟效益，還可簡化選煤廠煤泥水處理流程，節約選煤廠基建投資。煤泥煤漿價格低廉、粘度低、燃燒負荷易調節，也可為燃燒煤泥煤漿的用戶帶來經濟效益。

此外，目前鐵路運輸能力有限，就地處理煤泥是經濟合理的發展途徑。煤泥煤漿也可采用管道輸送，運量越大、運距越長，效益就越顯著。

煤泥煤漿技術還可促進選煤、輸煤管道、環保、煤化工等相關行業的發展，增加我國經濟結構彈性。

由此可見，煤泥制備煤漿燃燒利用技術更具經濟優勢，將在未來帶來效益。

3.4 環保優勢

煤泥制備煤漿燃燒利用技術不僅解決了煤泥利用問題，還可利用廢水，較為潔凈和環保[1，6]，是煤潔凈、液化、利用技術的發展。

由于煤泥制備煤漿燃燒利用技術的原料是選煤的副產品煤泥，因而比水煤漿制備工藝更具環保意義。如后期能將燃用高硫分的重渣油鍋爐改為燃燒低硫分的煤泥煤漿，還可大幅度減少 SO2排放，且具有明顯的節能效果，環保效益顯著[7，8]。

4 煤泥制漿工藝存在的問題及發展方向

4.1 存在的問題

(1)目前煤泥制備煤漿專用設備、燃燒設備及工藝不完善[9]，通常直接采購或改造高濃度水煤漿制備設備及燃燒設備。然而，煤泥煤漿由于濃度低、熱值低、水分高和灰分高，容易影響現有鍋爐的燃燒效率，有待改善[10]。

(2)煤泥煤漿的燃燒特性有待改善，利用效率有待提高，煤泥煤漿燃燒時產生的污染問題有待解決。

(3)現有工藝難以制得高濃度且流動性較好的煤泥煤漿，成漿特性有待改善。

(4)缺少原料豐富、性價比高的添加劑，存在添加劑與煤泥匹配性差的問題。適用于多種煤泥煤漿的添加劑很少，匹配不同特性煤泥的添加劑研究也很少[11，12]。

4.2 發展方向

(1)需開發高效節能的煤泥制備煤漿專用設備、燃燒設備及新工藝。 開發設備時應考慮用戶需求并進行經濟性分析，研發針對不同煤泥成漿特性的設備參數。

(2)需進行煤泥煤漿的燃燒特性、利用效率研究。可通過制漿試驗及改進鍋爐參數，提高燃燒特性和煤漿利用效率。還應將盡量減小環境污染作為研究方向，需完善和充分利用鍋爐除塵設備能力，降低排煙量、飛灰含量[13]。

(3)需尋求盡量提高制漿濃度的工藝及原料。研究不同工藝對煤漿濃度的影響，并結合其他優勢綜合分析，開發高濃度制備工藝。煤泥自身特性對其成漿性也有一定影響，需結合不同煤泥各自煤質數據及其煤漿特性，選用易制得高濃度煤漿的煤泥為原料。

(4)需有針對性的進行專用添加劑研究，開發性價比高、對煤泥性質適應性強的新型添加劑。其中，合成新型添加劑是一種途徑，復配分散劑、穩定劑等也是一種途徑[14]。