Kal z uhoľnej vody
I. Fyzikálne vlastnosti a funkcie
Vodno-uhoľná suspenzia je suspenzia vyrobená z uhlia, vody a malého množstva chemických prísad. Podľa účelu sa vodno-uhoľná suspenzia delí na vysoko koncentrovanú palivovú vodno-uhoľnú suspenziu a vodno-uhoľnú suspenziu určenú na splyňovanie pecí Texaco. Vodno-uhoľnú suspenziu je možné čerpať, rozprašovať, skladovať, zapaľovať a spaľovať v stabilnom stave. Približne 2 tony vodno-uhoľnej suspenzie môžu nahradiť 1 tonu vykurovacieho oleja.
Uhoľno-vodná suspenzia určená na spaľovanie vyniká vysokou účinnosťou spaľovania, úsporou energie a environmentálnymi výhodami, čo je dôležitá súčasť technológie čistého uhlia. Uhoľno-vodná suspenzia sa môže prepravovať na dlhé vzdialenosti potrubím s nízkymi investíciami a nízkymi prevádzkovými nákladmi. Po príchode do terminálu sa môže priamo spaľovať bez dehydratácie a proces skladovania a prepravy je úplne uzavretý.
Voda spôsobuje tepelné straty a nemôže ich generovať v procese spaľovania. Preto by koncentrácia uhlia mala dosiahnuť relatívne vysokú úroveň -- vo všeobecnosti 65 ~ 70 %. Chemické prísady predstavujú približne 1 %. Tepelné straty spôsobené vodou predstavujú približne 4 % výhrevnosti uhoľno-vodnej suspenzie. Voda je nevyhnutnou surovinou pri splyňovaní. Z tohto hľadiska je možné koncentráciu uhlia znížiť na 62 % ~ 65 %, čo môže viesť k potenciálnemu zvýšeniu spaľovania kyslíka.
Aby sa uľahčili reakcie spaľovania a splyňovania, má uhoľno-vodná suspenzia určité požiadavky na jemnosť uhlia. Horná hranica veľkosti častíc uhoľno-vodnej suspenzie na palivo (veľkosť častíc s mierou priechodnosti najmenej 98 %) je 300 μm a obsah menší ako 74 μm (200 mesh) nie je menší ako 75 %. Jemnosť uhoľno-vodnej suspenzie na splyňovanie je o niečo hrubšia ako jemnosť uhoľno-vodnej suspenzie na palivo. Horná hranica veľkosti častíc môže dosiahnuť 1410 μm (14 mesh) a obsah menší ako 74 μm (200 mesh) je 32 % až 60 %. Aby sa uhoľno-vodná suspenzia ľahko čerpala a rozprašovala, má uhoľno-vodná suspenzia tiež požiadavky na tekutosť.
Pri izbovej teplote a šmykovej rýchlosti 100 s-1 sa vo všeobecnosti vyžaduje, aby zdanlivá viskozita nepresiahla 1 000 – 1 500 mPa. Uhoľno-vodná suspenzia používaná v diaľkovej potrubnej doprave vyžaduje zdanlivú viskozitu maximálne 800 mPa·s pri nízkej teplote (najnižšia teplota roka pre zakopané potrubia v podzemí) a šmykovú rýchlosť 10 s-1. Okrem toho sa tiež vyžaduje, aby uhoľno-vodná suspenzia mala nižšiu viskozitu, keď je v tečúcom stave, čo je pohodlné na použitie; keď prestane tiecť a je v statickom stave, môže vykazovať vysokú viskozitu pre jednoduché skladovanie.
Stabilita vodno-uhoľnej suspenzie počas skladovania a prepravy je veľmi dôležitá, pretože vodno-uhoľná suspenzia je zmesou pevnej a kvapalnej fázy a je ľahké oddeliť pevnú a kvapalnú látku, preto je potrebné, aby sa počas skladovania a prepravy netvorili „tvrdé zrazeniny“. Takzvané „tvrdé zrazeniny“ sa vzťahujú na zrazeniny, ktoré sa nedajú vrátiť do pôvodného stavu miešaním vodno-uhoľnej suspenzie. Schopnosť vodno-uhoľnej suspenzie udržať si výkon a neprodukovať tvrdé zrazeniny sa nazýva „stabilita“ vodno-uhoľnej suspenzie. Vodno-uhoľná suspenzia so slabou stabilitou vážne ovplyvní produkciu, ak sa počas skladovania a prepravy vyskytnú zrazeniny.
II. Prehľad technológie prípravy uhoľno-vodnej suspenzie
Uhoľno-vodná suspenzia vyžaduje vysokú koncentráciu uhlia, jemné častice, dobrú tekutosť a dobrú stabilitu, aby sa zabránilo tvrdému zrážaniu. Bude ťažké splniť všetky vyššie uvedené vlastnosti súčasne, pretože niektoré z nich sú vzájomne obmedzené. Napríklad zvýšenie koncentrácie spôsobí zvýšenie viskozity a zhoršenie tekutosti. Dobrá tekutosť a nízka viskozita zhoršia stabilitu. Preto je potrebné monitorovať koncentráciu v reálnom čase.Dlhomerručný hustomermá presnosť až 0,003 g/ml, čo umožňuje dosiahnuť presné meranie hustoty a presne kontrolovať hustotu suspenzie.
1. Správny výber surového uhlia na rozvlákňovanie
Okrem splnenia požiadaviek následných užívateľov, pri kvalite uhlia na výrobu buničiny je potrebné venovať pozornosť aj jeho rozvlákňovacím vlastnostiam - náročnosti výroby buničiny. Niektoré druhy uhlia sa za normálnych podmienok ľahko vyrábajú z vysoko koncentrovanej uhoľno-vodnej suspenzie. Pri iných druhoch uhlia je výroba vysoko koncentrovanej uhoľno-vodnej suspenzie náročná alebo si vyžaduje zložitejší proces výroby a vyššie náklady. Rozvlákňovacie vlastnosti surovín na výrobu buničiny majú veľký vplyv na investície, výrobné náklady a kvalitu uhoľno-vodnej suspenzie v rozvlákňovacom závode. Preto by sa mali zvládnuť zákony týkajúce sa rozvlákňovacích vlastností uhlia a surové uhlie na výrobu buničiny by sa malo vyberať podľa skutočných potrieb a zásad technickej uskutočniteľnosti a ekonomickej racionality.
2. Známkovanie
Uhoľno-vodná suspenzia vyžaduje nielen veľkosť častíc uhlia na dosiahnutie špecifikovanej jemnosti, ale aj dobré rozloženie veľkosti častíc, aby sa častice uhlia rôznych veľkostí mohli navzájom vyplniť, minimalizovali sa medzery medzi časticami uhlia a dosiahla sa vyššia „účinnosť stohovania“. Menej medzier môže znížiť množstvo použitej vody a je jednoduchšie vyrobiť vysoko koncentrovanú uhoľno-vodnú suspenziu. Táto technológia sa niekedy označuje ako „triedenie“.
3. Proces a zariadenie na výrobu buničiny
Za daných charakteristík veľkosti častíc surového uhlia a podmienok mletia, ako dosiahnuť vyššiu „účinnosť stohovania“ v distribúcii veľkosti častíc konečného produktu uhoľno-vodnej suspenzie, si vyžaduje rozumný výber mlecieho zariadenia a procesu rozvlákňovania.
4. Výber prísad zodpovedajúcich výkonu
Aby sa dosiahla vysoká koncentrácia, nízka viskozita a dobrá reológia a stabilita uhoľno-vodnej suspenzie, musí sa použiť malé množstvo chemických činidiel, nazývaných „prísady“. Molekuly prísady pôsobia na rozhranie medzi časticami uhlia a vodou, čo môže znížiť viskozitu, zlepšiť disperziu častíc uhlia vo vode a zlepšiť stabilitu uhoľno-vodnej suspenzie. Množstvo prísad je zvyčajne 0,5 % až 1 % množstva uhlia. Existuje mnoho druhov prísad a vzorec nie je fixný a musí sa určiť experimentálnym výskumom.
Čas uverejnenia: 13. februára 2025
