專利名稱：煤的環保及優質化處理方法和水煤漿的制作方法
技術領域：
本發明涉及自然資源的深加工，具體涉及一種煤的環保及優質化處理方法和水煤漿。
背景技術：
煤炭和石油都是人類大規模使用的常規能源，其中煤炭的儲量最為豐富，為石油的20倍左右。在中國的能源資源儲量中，煤炭占84％以上，具有巨大的開發潛力。從資源供應的角度看，中國上億萬噸的煤炭資源量，完全可以滿足中國一百年內巨大的能源增長需求，并替代一部分非必須的石油需求。而在實際使用中，煤炭也的確占據著主導的地位，在中國能源結構中占70％以上。煤炭資源開采方便，但是與石油相比還是有很多遜色的地方固體燃料，運輸不便，燃燒效率低，灰渣多，污染環境。在我國，煤炭利用方式仍然以燃燒為主。為了提高煤的燃燒效率，在70年代末國際石油危機時期出現了一項高新科技產品——水煤漿。它是由70％左右的煤炭，30％左右的水和少量添加劑組成的外觀似重油的石油代用品，其生產方式為將煤加水后用球磨機磨細到200目左右。水煤漿技術將固態的煤燃料變為煤基燃料，既保留了煤的燃料特性，又具備了類似重油的液態應有的特點，用它作為重油代替燃料是一種制備簡單，便于運輸儲存，安全可靠的新型清潔燃料之一，在發達國家已得到工業應用。但是這種水煤漿對燃燒噴嘴的磨損大，也易堵塞噴嘴。此外，在煤的燃燒過程中，還會產生大量的含硫煙氣，造成嚴重的酸雨和粉塵污染。目前國內外在煤的燃燒脫硫中，采用的最成熟有效的還是加入脫硫劑的方法，例如碳酸鈣，但是由于反應表面積小，往往需要加入的量比較大，反應也很難充分。
發明內容本發明的目的在于提出一種能夠在使用中有效提高燃燒效率并且降低排放煙氣含硫量的煤的環保及優質化處理方法和水煤漿。
實現上述目的的一個技術方案是一種煤的環保及優質化處理方法，包括如下步驟1)采用超細設備對煤進行超微細化處理，將其粉碎至亞微米尺度；2)在超細處理后的煤中按照其含硫量加入脫硫助劑，混合均勻。
所述步驟1)可采用包括如下幾個分步驟的過程來實現1a)若煤的細度滿足超細設備的進料要求，則直接進行下一步驟，若其細度低于超細設備的進料要求，則先對其進行粗磨，制成粒度符合要求的粉體；1b)將上述粉體制成固含量不小于40％的漿料；1c)使用超細設備對漿料進行研磨粉碎，使得粉體粒度為0.1μm～1.8μm。
步驟1a)中優選使用使用高壓輥壓磨，將原料制成粒度為200～325目的粉體。
所述步驟1c)中，優選使用超細旋流磨作為超細設備，在研磨粉碎的過程中對原料中的包括含硫礦物(例如黃鐵礦)在內的雜質進行分離。超細設備粉碎后粉體的平均粒度優選為0.12～0.45μm。
優選的是，所述步驟2)中加入的脫硫助劑同樣經過超微細化處理，平均粒度小于2.0μm。
實現本發明目的的另一個技術方案是，一種水煤漿，包括煤粉和脫硫助劑，所述煤粉的平均粒度小于1.8μm，所述脫硫助劑的平均粒度小于2.0μm。
所述脫硫助劑可選擇碳酸鈣粉末。
采用上述技術方案，本發明有益的技術效果在于1)將煤粉進行超細處理后，大大提高了顆粒的表面活性，使得燃燒反應能夠迅速完全的進行，有效提高煤的燃燒利用率，而且完全的燃燒也有助于有害氣體的減少。同時煤粉顆粒超細至亞微米尺度后，比表面積增大了數千倍，能夠與脫硫助劑更好的發生反應，降低煙氣中的含硫量。2)對脫硫助劑也進行超細處理，使其活性增強脫硫反應更加快速和完全，不僅能夠顯著提升其除硫效果，還能夠降低助劑使用量，減少副產物的生成，更加經濟環保。3)使用高壓輥壓磨對煤粉進行粗磨處理，由于煤粉經過了高壓輥壓裝置的壓力，每一個小煤粒內部會產生很多應力缺陷，成為一種微裂紋，有利于這些粗粒在后續超細過程中被進一步的粉碎。4)使用超細旋流磨既能完成超細粉碎，還能使煤炭中所含的雜質，如含硫礦物黃鐵礦，在旋流磨中發生分離，原料進一步得到純化，提高燃燒物料的有效利用率，同時由于在燃燒之前去除了含硫礦物黃鐵礦，從而有效減少了燃燒后煙氣中的SO2含量。
下面通過具體實施例，對本發明作進一步的詳細說明具體實施方式一種陶瓷色料的優質化處理方法，其工藝流程為1)首先采用超細設備對煤進行超微細化處理，將其粉碎至亞微米尺度。
一般而言，開采出來的礦物煤都具有較大尺寸，不能直接進入超細設備進行粉碎，可先經過雷蒙磨等球磨機或高壓輥壓磨進行粗磨，以制成超細設備可以接受的粉體。其中高壓輥壓磨是特別優選的，不僅能耗低，而且能夠使制得的粗煤粉內部產生應力裂紋，有利于后續超細步驟。按照現有一般超細設備的要求，進料粉體的粒度在200～325目之間都是允許的。
根據超細設備的工作方式的不同，對于濕法研磨的設備還要將粉體制成符合其要求的漿料，一般固含量在40％以上都是可行的，在65％～75％之間較為適宜，當漿料固含量為100％時，則適用干法研磨的超細設備。
至于超細設備的選擇，可根據處理量以及具體原料的特點來進行，一般可選攪拌磨、振動磨、氣流磨等超細設備。為了能以較低的成本和能耗實現本發明，優選采用本申請發明人發明的超細旋流磨，該發明的中國專利申請號為200410081580.8。該發明超細旋流磨為攪拌磨的一種，其磨筒內壁在水平方向上距離軸心的半徑不等，因而線速度不同，且具有多個線速度，使得物料在水平方向的旋轉是一個變速過程，這種結構使得剪切、擠壓、碰撞等研磨機制共存于同一內筒的不同區段，這樣一來物料在粗磨階段所受的應力進一步增加，內部微裂紋崩解，能夠大大提高磨礦效率，將物料超細為極其微細的顆粒。同時，在超細過程中，由于旋轉分離的作用，原料煤中所含的碳氫化合物與灰份被有效分離，提高燃料純度。經超細設備研磨粉碎后，出料粉體粒度控制在0.1μm～1.8μm之間都是適合的，粉體的平均粒度在0.12～0.45μm左右時能夠達到最佳效果。
2)在超細處理后的煤中按照其含硫量加入脫硫助劑，混合均勻。脫硫助劑一般選用堿性金屬化合物，其中效果較好的是重質碳酸鈣粉。為了提高脫硫效果，最好對加入的脫硫助劑也進行超微細化處理，使其平均粒度小于2.0μm，這樣在煤粉燃燒時，一系列高溫化學反應在亞微米尺度下進行，由于納米效應的存在，會使得燃燒效率大大提高，脫硫反應速率提高數倍至數十倍，最終實現在低成本下的煤的清潔高效利用。下表列出了傳統水煤漿和本發明亞微米水煤漿的各種物理化學參數，通過比較可以看出，本發明水煤漿具有純度高熱效率高等顯著優點。
傳統水煤漿和本發明亞微米水煤漿的比較
實驗例原料及設備煤塊100公斤(山西大冶煤礦出產)，超細旋流磨1臺(WXA1型，深圳偉雄機械設備有限公司生產)，高壓輥壓磨1臺(WG3型，深圳偉雄機械設備有限公司生產)，300目重質碳酸鈣50公斤(廣西產)，燃燒噴嘴1個。
本發明方法處理1)取50公斤煤塊先經過高壓輥壓裝置處理，然后將處理過的粗煤粉用水調成固含量70％的漿狀，再進入超細旋流磨中進行超細處理，去除底部沉淀的灰份和黃鐵礦，然后將煤漿放入儲罐中。
2)取300目重鈣40公斤，用水調成固含量70％的漿狀，再進入超細旋流磨中進行超細處理，然后將重鈣漿放入儲罐中。
3)將1、2步驟的煤漿與1.5公斤重鈣漿在旋流磨中充分混合，通過燃燒噴嘴進行燃燒，測得煙氣中SO2的濃度為181mg/Nm3。
4)測定水煤漿熱值為29.42MJ/kg，燃燒效率為99.6％，鍋爐效率為93％。
對比方法1)取50公斤煤塊用球磨機磨細過200目篩，用水調成固含量70％的漿狀，然后將煤漿放入儲罐中；2)取300目重鈣10公斤，用水調成固含量70％的漿狀，然后將重鈣漿放入儲罐中。
3)將1、2步驟的煤漿與3公斤重鈣漿混合，通過燃燒噴嘴進行燃燒，測得煙氣中SO2的含量為730mg/Nm3。
4)測定水煤漿熱值為18.91MJ/kg，燃燒效率為96％，鍋爐效率為87％。
比較兩種處理方法的結果可以看出，采用本發明方法制得的超細水煤漿具有優良的性質，是煤炭的清潔化高效的可行途徑。
權利要求
1.一種煤的環保及優質化處理方法，包括如下步驟1)采用超細設備對煤進行超微細化處理，將其粉碎至亞微米尺度；2)在超細處理后的煤中按照其含硫量加入脫硫助劑，混合均勻。
2.根據權利要求1所述的煤的環保及優質化處理方法，其特征在于所述步驟2)中加入的脫硫助劑同樣經過超微細化處理，平均粒度小于2μm。
3.根據權利要求1所述的煤的環保及優質化處理方法，其特征在于所述脫硫助劑為碳酸鈣粉末。
4.根據權利要求2所述的煤的環保及優質化處理方法，其特征在于所述步驟1)包括如下幾個分步驟1a)若煤的細度滿足超細設備的進料要求，則直接進行下一步驟，若其細度低于超細設備的進料要求，則先對其進行粗磨，制成粒度符合要求的粉體；1b)將上述粉體制成固含量不小于40％的漿料；1c)使用超細設備對漿料進行研磨粉碎，使得粉體粒度為0.1μm～1.8μm。
5.根據權利要求3所述的煤的環保及優質化處理方法，其特征在于所述步驟1c)中，超細設備粉碎后粉體的平均粒度為0.12～0.45μm。
6.根據權利要求3所述的煤的環保及優質化處理方法，其特征在于在步驟1a)中使用高壓輥壓磨，將原料制成粒度為200～325目的粉體。
7.根據權利要求3～5任意一項所述的煤的環保及優質化處理方法，其特征在于在步驟1c)中使用超細旋流磨，在研磨粉碎的過程中對原料中的包括含硫礦物在內的雜質進行分離。
8.一種水煤漿，包括煤粉和脫硫助劑，其特征在于所述煤粉的平均粒度小于1.8μm，所述脫硫助劑的平均粒度小于2.0μm。
9.根據權利要求8所述的水煤漿，其特征在于所述脫硫助劑為碳酸鈣粉末。
全文摘要
本發明公開了一種煤的環保及優質化處理方法，包括如下步驟1)采用超細設備對煤進行超微細化處理，將其粉碎至亞微米尺度；2)在超細處理后的煤中按照其含硫量加入脫硫助劑，混合均勻。本發明并公開了一種水煤漿，包括煤粉和脫硫助劑，所述煤粉的平均粒度小于1.8μm，所述脫硫助劑的平均粒度小于2.0μm。本發明有益的技術效果在于將煤粉進行超細處理后，大大提高了顆粒的表面活性，使得燃燒反應能夠迅速完全的進行，有效提高煤的燃燒利用率，而且完全的燃燒也有助于有害氣體的減少。同時煤粉顆粒超細至亞微米尺度后，比表面積增大了數千倍，能夠與脫硫助劑更好的發生反應，降低煙氣中的含硫量。同時由于煤顆粒極細，有效減少了燃燒過程中噴嘴的堵塞現象。
文檔編號C10L1/32GK1752192SQ20051002148
公開日2006年3月29日 申請日期2005年8月9日 優先權日2005年8月9日
發明者畢舒 申請人:華南理工大學