制備水煤漿的裝置與方法

制備水煤漿的裝置與方法
【專利摘要】一種制備水煤漿的裝置，其包括：用于提供粗水煤漿的第一單元；用于提供細水煤漿的第二單元；濃縮單元，其接收粗水煤漿和細水煤漿的至少一部分，并提供煤濃度高于該粗水煤漿和細水煤漿的至少一部分的濃縮漿；和用來混合濃縮漿與粗水煤漿和細水煤漿的剩余部分的混合單元。本發明也涉及相關方法。
【專利說明】制備水煤漿的裝置與方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及制備水煤漿的裝置與方法。
【背景技術】
[0002]水煤漿目前被廣泛應用于如氣化工業中。通常，具有可接受粘度的水煤漿中煤的濃度越高，越理想。但是，當前可獲得的裝置與方法不能提供令人滿意的水煤漿，尤其是采用低階煤作為原料時。
[0003]因此，需要新的、改進的裝置與方法來制備水煤漿。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種新的、改進的制備水煤漿的裝置與方法。
[0005]一方面 ，本發明涉及一種制備水煤漿的裝置，其包括:用于提供粗水煤漿的第一單元；用于提供細水煤漿的第二單元；濃縮單元，其接收粗水煤漿和細水煤漿的至少一部分，并提供煤濃度高于該粗水煤漿和細水煤漿的至少一部分的濃縮漿；和用來混合濃縮漿與粗水煤漿和細水煤漿的剩余部分的混合單元。
[0006]另一方面，本發明涉及一種制備水煤漿的方法，其包括:制備粗水煤漿；制備細水煤漿；濃縮粗水煤漿和細水煤漿的至少一部分，以提供煤濃度高于該粗水煤漿和細水煤漿的至少一部分的濃縮漿；和混合濃縮漿與粗水煤漿和細水煤漿的剩余部分。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]通過結合附圖對于本發明的實施例進行描述，可以更好地理解本發明，在附圖中:
[0008]圖1是根據本發明的第一實施例的制備水煤漿的裝置的示意圖；
[0009]圖2是根據本發明的第二實施例的制備水煤漿的裝置的示意圖；
[0010]圖3是根據本發明的第三實施例的制備水煤漿的裝置的示意圖；
[0011]圖4是根據本發明的第四實施例的制備水煤漿的裝置的示意圖；和
[0012]圖5是根據本發明的第五實施例的制備水煤漿的裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0013]說明書中的近似用語用來修飾數量，表示本發明并不限定于該具體數量，還包括與該數量接近的可接受的而不會導致相關基本功能的改變的修正的部分。相應的，用“大約”、“約”等修飾一個數值，意為本發明不限于該精確數值。在某些例子中，近似用語可能對應于測量數值的儀器的精度。
[0014]在以下的說明書和權利要求中，除非清楚地另外指出，單復數不加以限制。本發明專利申請說明書以及權利要求書中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及類似的詞語并不表示任何順序、數量或者重要性，而只是用來區分不同的組成部分。[0015]本申請所提及的“可”、“可能”和“可為”表示在一定環境下發生的可能性；具有指定的性質，特征或者功能的可能性；和/或通過顯示一個或者多個能力、性能而適合于另一種動作，或者與該適合的動作相關的可能性。因此，用于“可”、“可能”和“可為”表示修飾的術語顯然適合、能夠或者適于所表示的能力，功能，或者用途，同時考慮在一些情況下，所修飾的術語可能有時不適合、不能或者不合適。例如，在一些情況下，事件或者能力可能是所期望的，而在其它情況下，該事件或者能力不能發生。這些情形通過術語“可”、“可能”和“可為”描述。
[0016]本發明中所提及的數值包括從低到高一個單元一個單元增加的所有數值，此處假設任何較低值與較高值之間間隔至少兩個單元。舉例來說，如果說了一個組分的數量或一個工藝參數的值，比如，溫度，壓力，時間等等，是從I到90，或20到80，或30到70，是想表達15到85，22到68，43到51，30到32等數值都已經明白的列舉在此說明書中。對于小于I的數值，0.0001，0.001，0.01或者0.1被認為是比較適當的一個單元。前述只是想要表達的特別示例，所有在列舉的最低到最高值之間的數值組合均被視為以類似方式清楚地列在本說明書中。
[0017]本發明中提及“一個實施例”、“另一個實施例”、“一些實施例”等等，表示所述與本發明相關的一種特定要素(例如特征、結構和/或特點)被包含在本說明書所述的至少一個實施例中，可能或可能不出現于其他實施例中。另外，需要理解的是，所述發明特征可與各種實施例和構造以任何適合的方式結合。
[0018]在下文中，將參照【專利附圖】

【附圖說明】本發明的實施方式，但不會詳細描述眾所周知的功能和結構以及不必要的細節。
[0019]圖1-5所示為根據本發明的實施例制備水煤漿11-51的裝置10-50的示意圖。裝置10、20、30、40、50包含第一單元12、22、32、42、52，用來提供粗水煤漿13、23、33、43、53 ;第二單元 14、24、34、44、54，用來提供細水煤漿 15、25、35、45、55 ;濃縮單元 16、26、36、46、56，用來接收粗水煤漿13、23、33、43、53和細水煤漿15、25、35、45、55的至少一部分，提供煤濃度高于該粗水煤漿13、23、33、43、53和細水煤漿15、25、35、45、55的至少一部分的濃縮漿17、27、37、47、57 ;和混合單元18、28、38、48、58，用來混合濃縮漿17、27、37、47、57與粗水煤漿13、23、33、43、53和細水煤漿15、25、35、45、55的剩余部分。
[0020]在第一單元12、22、32、42、52 中，將煤 120、220、320、420、520 與水 121、221、321、421,521加入濕磨機如濕棒磨機中，以制備粗水煤漿13、23、33、43、53。將添加劑122、222、322、422、522注入第一單元12、22、32、42、52中，可以制備含有添加劑122、222、322、422、522的粗水煤漿13、23、33、43、53。在一些實施例中，粗水煤漿13、23、33、43、53包含最大粒徑小于或等于大約1500微米、且平均粒徑大于或等于大約100微米的煤顆粒。
[0021] 在第二單元14、24、34、44、54 中，煤 140、240、340、440、540 與水 141、241、341、441、541被加入濕磨機中，以制備細水煤漿15、25、35、45、55。將添加劑142、242、342、442、542注入第二單元14、24、34、44、54中，可以制備含有添加劑142、242、342、442、542的細水煤漿15、25、35、45、55。在非限制性例子中，第二單元14、24、34、44、54可包含一臺細磨機，包括一臺振動磨機或輥式研磨機。在一例子中，第二單元14、24、34、44、54包含一臺萊歇磨機。在一些實施例中，細水煤漿15、25、35、45、55包含平均粒徑小于或等于大約25微米的煤顆粒。[0022] 在一些應用中，一臺或多臺磨機或破碎機可被分別用在第一單元12、22、32、42、52，以及第二單元14、24、34、44、54中。在一些應用中，為了在碾磨煤顆粒過程中節省能源，部分粗水煤漿13、23、33、43、53被注入第二單元14、24、34、44、54，以充當產生至少部分細水煤漿15、25、35、45、55的原料。
[0023]在一些實施例中，煤120、140、220、240、320、340、420、440、520、540 可包含一種或多種高階煤，諸如煙煤與無煙煤，以及低階煤，諸如次煙煤與褐煤。在一些例子中，煤120、140、220、240、320、340、420、440、520、540可包含低階煤顆粒與高階煤顆粒的混合物。在一非限制性例子中，煤120、140、220、240、320、340、420、440、520、540包含低階煤顆粒，諸如次煙煤與褐煤。因為低階煤的成本較低，所以在一些例子中使用低階煤生產煤濃度較高的水煤漿可符合成本效益。在其他例子中，煤120、140、220、240、320、340、420、440、520、540包含高階煤顆粒。
[0024]煤120、140、220、240、320、340、420、440、520、540 的粒徑可小于大約 3 毫米。或者，煤120、140、220、240、320、340、420、440、520、540的粒徑可彼此不同，且大于大約3毫米。一種或多種煤供給源(未圖示)可被用于提供每一煤120、140、220、240、320、340、420、440、520,540ο
[0025]在某些應用中，煤120、140、220、240、320、340、420、440、520 與 540 中的一種或多種可包含一種或多種低階煤與高階煤，且煤120、140、220、240、320、340、420、440、520與540可彼此相同或不同。在非限制性例子中，煤120、140、220、240、320、340、420、440、520與540包含相同的低階煤。或者，煤120、140、220、240、320、340、420、440、520與540包含相同
的聞階煤。
[0026]濃縮單元16、26、36、46、56可包括把該粗水煤漿13、23、33、43、53和細水煤漿15、25、35、45、55的至少一部分分離為濃縮漿17、27、37、47、57和主要含水的排放流160、260、360,460,560的任何設備，從而濃縮漿17、27、37、47、57的煤濃度高于該粗水煤漿13、23、33、43、53和細水煤漿15、25、35、45、55的至少一部分。
[0027]在一些實施例中，濃縮單元16、26、36、46、56包括過濾器、離心分離機、和蒸發器中的至少一種。在一些實施例中，濃縮單兀16、26、36、46、56包括真空過濾器和壓濾機中的至少一種。
[0028]根據本發明的實施例，該粗水煤漿13、23、33、43、53和細水煤漿15、25、35、45、55的至少一部分可為粗水煤漿13、23、33、43、53，和細水煤漿15、25、35、45、55總量的大于0%至等于100%的任何部分。相應的，粗水煤漿13、23、33、43、53和細水煤漿15、25、35、45、55的剩余部分可以是粗水煤漿13、23、33、43、53和細水煤漿15、25、35、45、55總量的0%到少于100%的任何部分。
[0029]在一些實施例中，如圖1和圖3所示，該粗水煤漿13、23、33、43、53和細水煤漿15、
25、35、45、55的至少一部分為粗水煤漿13、33的至少一部分，即100%的粗水煤漿13，和大于0%但小于100%的粗水煤漿33。相應的，粗水煤漿13、23、33、43、53和細水煤漿15、25、35、45、55的剩余部分為細水煤漿15，35和粗水煤漿13，33的剩余部分，即0%的粗水煤漿13，和大于0%但小于100%的粗水煤漿33。
[0030]在一些實施例中，如圖2所示，該粗水煤漿13、23、33、43、53和細水煤漿15、25、35、45,55的至少一部分為細水煤漿25的100%。相應的，粗水煤漿13、23、33、43、53和細水煤漿15、25、35、45、55的剩余部分為粗水煤漿23。雖然附圖未顯示，該粗水煤漿13、23、33、43、53和細水煤漿15、25、35、45、55的至少一部分也可為大于0%但少于100%的細水煤漿25。[0031 ] 在一些實施例中，如圖4和圖5所示，該粗水煤漿13、23、33、43、53和細水煤漿15、
25、35、45、55的至少一部分為粗水煤漿43，53和細水煤漿45，55的混合物。相應的，就沒有粗水煤漿13、23、33、43、53和細水煤漿15、25、35、45、55的剩余部分，而僅有濃縮漿47，57在混合單元48，58中混合。雖然附圖未顯示，但是該粗水煤漿13、23、33、43、53和細水煤漿
15、25、35、45、55的至少一部分也可為部分(大于0%且小于100%)粗水煤漿13、23、33、43、53和部分(大于0%且小于100%)細水煤漿15、25、35、45、55的混合物。
[0032]排放流160、260、360、460、560主要由水構成。在一些實施例中，超過50w%的排放流160、260、360、460、560成分為水。在一些實施例中，當沒有其他使用需要時，排放流160、260、360、460、560從裝置10、20、30、40、50中排出。在一些實施例中，例如當濃縮單元16、
26、36、46、56為過濾器 時，排放流160、260、360、460、560，即濾液，被循環至第一單元12、
22、32、42、52和第二組件14、24、34、44、54中的至少之一中使用。
[0033]在一些實施例中，裝置10、20、30、40、50可包括位于濃縮單元16、26、36、46、56之前的篩分單元19、29、39、49、59。篩分單元19、29、39、49、59可包括任何能從水煤漿中分離出特定尺寸固體的裝置，以將不理想尺寸的固體與水煤漿的其他成分分離。在一些實施例中，篩分單元19、29、39、49、59包括滾筒篩。
[0034]在一些實施例中，如圖1-4所示，篩分單元19、29、39、49位于每一第一組件12、22、32,42和第二組件14、24、34、44之后，以便分別篩分粗水煤漿13、23、33、43和細水煤漿15、25、35、45。在一些實施例中，如圖5所示，篩分單元59用以篩分粗水煤漿53和細水煤漿55的混合物。
[0035]濃縮漿17、27、37、47、57 與粗水煤漿 13、23、33、43、53 和細水煤漿 15、25、35、45、55的剩余部分以合適的比例在混合單元18、28、38、48、58中混合，以制備水煤漿11、21、31、41、51。本發明中“混合濃縮漿與粗水煤漿和細水煤漿的剩余部分”既指混合濃縮漿與粗水煤漿和細水煤漿剩余部分的情況，也指當沒有剩余部分時僅混合濃縮漿的情況。在一些實施例中，如圖4、5所示，當粗水煤漿43、53和細水煤漿45、55的剩余部分為粗水煤漿43、53和細水煤漿45、55總量的0%，僅濃縮漿47、57在混合單元48、58中混合。
[0036]在一些實施例中，粗水煤漿13、23、33、43、53中的煤大于或等于水煤漿11、21、31、41中煤總量的大約70wt%(干基)。本發明中使用的wt%表示重量百分比。在一些實施例中，細水煤漿15、25、35、45、55中的煤小于或等于水煤漿11、21、31、41中煤總量的大約30wt%(干基)。
[0037]在一些例子中，在進入混合單元18、28、38、48、58之前，粗水煤漿13、23、33、43、53和細水煤漿15、25、35、45、55的剩余部分以及濃縮漿17、27、37、47、57中的粒徑分布可通過例如激光粒徑分布分析儀分析，以確定粗水煤漿13、23、33、43、53和細水煤漿15、25、35、45,55的剩余部分，以及濃縮漿17、27、37、47、57的數量。
[0038]在一些實施例中，在混合過程中，混合器(未圖示)可被用于在混合單元18、28、38、48,58中混合粗水煤漿13、23、33、43、53和細水煤漿15、25、35、45、55的剩余部分與濃縮漿
17、27、37、47、57，并且可控制向混合單元18、28、38、48、58中加入粗水煤漿13、23、33、43、53和細水煤漿15、25、35、45、55的剩余部分與濃縮漿17、27、37、47、57的速率，以使相對較小的煤顆粒分散在相對較大的煤顆粒之間。
[0039]在一些實施例中，混合組件18、28、38、48、58包括儲存裝置(未圖示)，用以在混合后儲存水煤漿11、21、31、41、51。
[0040]本發明中提及的“水煤漿”可為特定數量的煤、水及選擇性添加的添加劑的混合物，用來生產在發電、發熱、支持流程與制造過程中使用的能源。
[0041]通常，水煤漿11、21、31、41、51可包含大約55wt%至大約70wt%的煤顆粒、大約30wt%至大約45wt%的水與一定數量(如少于大約lwt%)的選擇性添加的添加劑。應當指出的是，本發明的實施例對于水煤漿不限定任何特定種類與數量的煤或添加劑。添加劑122、142、222、242、322、342、422、442、522、542的非限制性例子包括烷基萘磺酸鹽與聚氧乙烯烷基醚。
[0042]在一些實施例中，水煤漿11、21、31、41、51具有下述粒徑分布:粒徑小于44微米的第一煤顆粒占水煤漿11、21、31、41、51中煤總量的大約20wt%至大約50wt%，粒徑范圍從大約44微米至大約420微米的第二煤顆粒占水煤漿11、21、31、41、51中煤總量的大約20wt%至大約70wt%，粒徑范圍從大約420微米至大約1000微米的第三煤顆粒占水煤漿11、21、31、41、51中煤總量的10wt%至大約40wt%。
[0043]在一些實施例中，第一煤顆粒占水煤漿11、21、31、41、51中煤總量的范圍可從大約25wt%至大約45wt%。第二煤顆粒占水煤漿11、21、31、41、51中煤總量的范圍可從大約30wt%至大約60wt%。第三煤顆粒占水煤漿11、21、31、41、51中煤總量的范圍可從大約20wt%至大約30wt%。在某些應用中 ，第一煤顆粒占水煤漿11、21、31、41、51中煤總量的范圍可從大約30wt%至大約40wt%。第二煤顆粒的粒徑范圍可從大約75微米至大約250微米。第三煤顆粒的粒徑范圍可從大約600微米至大約850微米。此外，第二煤顆粒的粒徑范圍可從大約150微米至大約250微米。
[0044]在一些實施例中，裝置10、20、30、40、50在混合單元18、28、38、48、58之后，選擇性地包含泵單元100、200、300、400，用來將水煤漿11、21、31、41、51送入消耗單元101,201,301、401、501，例如氣化爐。
[0045]混合后，粒徑相對較小的煤顆粒可分散在粒徑相對較大的煤顆粒之間，以增加制得的水煤漿11、21、31、41、51的煤濃度。另外，濃縮單元16、26、36、46、56去除粗水煤漿13、
23、33、43、53和細水煤漿15、25、35、45、55至少一部分(大于0%至等于100%)的多余水份，進一步提高水煤漿11、21、31、41、51的煤濃度。另一方面，粗水煤漿13、23、33、43、53和細水煤漿15、25、35、45、55中的煤顆粒通過濕磨法制得，因此節省了在研磨與處理超細且干燥的煤顆粒過程中的防爆成本，并且消除了超細顆粒在與水混合的過程中聚結的問題。
[0046]此外，低階煤可被用于生產符合成本效益的水煤漿。在某些應用中，其他合適的碳質材料也可用于制備水煤漿。
[0047]示例
[0048]下述示例為本【技術領域】內的技術人員實施本發明提供進一步的指導。示例并不限定權利要求書中界定的本發明的范圍。
[0049]哈式指數為106的一種煤的屬性如下列表1與表2中所示。通過使用一種傳統的濕棒磨機，這種煤制得的水煤漿的最高濃度是54.63wt%,粘度為565.33厘泊，并具有如表3所示的粒徑分布。[0050]表1最終分析(wt%，干基)
[0051]
【權利要求】
1.一種制備水煤漿的裝置，其包括: 用于提供粗水煤漿的第一單元； 用于提供細水煤漿的第二單元； 濃縮單元，其接收粗水煤漿和細水煤漿的至少一部分，并提供煤濃度高于該粗水煤漿和細水煤漿的至少一部分的濃縮漿；和 用來混合濃縮漿與粗水煤漿和細水煤漿的剩余部分的混合單元。
2.如權利要求1所述的制備水煤漿的裝置，其中濃縮單元包括過濾器、離心分離機、和蒸發器中的至少一種。
3.如權利要求1所述的制備水煤漿的裝置，其中濃縮單元包括真空過濾器。
4.如權利要求1所述的制備水煤漿的裝置，其包括位于濃縮單元前的篩分單元。
5.如權利要求1至4中任何一項所述的制備水煤漿的裝置，其中粗水煤漿包含最大粒徑小于或等于大約1500微米，且平均粒徑大于或等于大約100微米的煤顆粒。
6.如權利要求1至4中任何一項所述的制備水煤漿的裝置，其中細水煤漿包含平均粒徑小于或等于大約25微米的煤顆粒。
7.一種制備水煤漿的方法，其包括: 制備粗水煤漿； 制備細水煤漿； 濃縮粗水煤漿和細水煤漿的至少一部分，以提供煤濃度高于該粗水煤漿和細水煤漿的至少一部分的濃縮漿；和 混合濃縮漿與粗水煤漿和細水煤漿的剩余部分。
8.如權利要求7所述的制備水煤漿的方法，其中濃縮步驟包括使該粗水煤漿和細水煤漿的至少一部分通過過濾器、離心分離機、和蒸發器中的至少一種。
9.如權利要求7所述的制備水煤漿的方法，其中濃縮步驟包括使該粗水煤漿和細水煤漿的至少一部分通過真空過濾器。
10.如權利要求9所述的制備水煤漿的方法，其進一步包括循環真空過濾器的濾液至第一單元和第二單元中的至少一個。
11.如權利要求7所述的制備水煤漿的方法，其包括在濃縮前篩分該粗水煤漿和細水煤漿的至少一部分。
12.如權利要求7所述的制備水煤漿的方法，其中粗水煤漿包含最大粒徑小于或等于大約1500微米，且平均粒徑大于或等于大約100微米的煤顆粒。
13.如權利要求7所述的制備水煤漿的方法，其中粗水煤漿的煤大于或等于水煤漿中的煤總量的大約70wt%。
14.如權利要求7所述的制備水煤漿的方法，其中細水煤漿包含平均粒徑小于或等于大約25微米的煤顆粒。
15.如權利要求7所述的制備水煤漿的方法，其中細水煤漿中的煤小于或等于水煤漿中的煤總量的大約30wt%。
16.如權利要求7至15中任何一項所述的制備水煤漿的方法，其中該粗水煤漿和細水煤漿的至少一部分為粗水煤漿的至少一部分。
17.如權利要求7至15中任何一項所述的制備水煤漿的方法，其中該粗水煤漿和細水煤漿的至少一部分為細水煤漿的至少一部分。
18.如權利要求7至15中任何一項所述的制備水煤漿的方法，其中該粗水煤漿和細水煤漿的至少一部分為 粗水煤漿的至少一部分和細水煤漿的至少一部分的混合物。
【文檔編號】C10L1/32GK103965981SQ201310038770
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月31日 優先權日:2013年1月31日
【發明者】畢喜婧, 薛俊利, 汪德家, 勞爾.阿亞拉 申請人:通用電氣公司