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水煤浆是由60%~70%的煤粉和39%~29%的水再加1%左右的化学添加剂,经过一定的工艺流程加工而成的。它具有较好的流动性和稳定性,可以泵送,运输储存和雾化燃烧,是一种替代燃料油的新型低污染的燃料。它既能保持煤炭原有的物理特性,又赋予了新的功能:与直接用煤燃烧相比,水煤浆具有污染小、安全等优点;与直接用燃油燃烧和直接用天然气燃烧相比,它具有成本低的优势。水煤浆被称为液体煤炭产品,可广泛地应用在工业锅炉和工业窑炉,现已逐步成为替代燃油、天然气、煤气等能源产品的新型燃料。 湘煤洁净煤股份有限公司是湘煤集团所属单位,具备年生产水煤浆10万吨的生产能力,主要生产浓度为58%~60%的三级浆,用于锅炉燃烧,具有较高的经济价值,但因为其生产技术不够先进,所制得的水煤浆在锅炉中燃烧时,存在“挂壁”现象,而且结渣较多,呈灰黑色。 本文通过对湘煤洁净煤股份有限公司的制浆用煤进行工业分析、红外光谱分析、激光粒度分析和接触角测试,分析了张家茆和黄陵矿煤的基本物理化学性质。进而分析水煤浆粒度分布对其成浆性的影响,结果表明符合Alfred模型粒度分布的水煤浆能够有较高的成浆浓度,对比该厂生产的水煤浆粒度分布可知,通过增加一段磨矿作业的方法可以改善整个水煤浆中粒度分布,使其具有更高的堆积密度。而后采用单因素寻优的方法优选出了木质素磺酸钠作为分散剂,羧甲基纤维素钠作为稳定剂。接着采用正交实验法确定水煤浆的最佳生产条件为:分散剂木质素磺酸钠的添加浓度为0.6%,稳定剂羧甲基纤维素钠的添加浓度为0.3%,环境温度为25℃。 论文还研究了配煤情况下煤渣的熔融特性,研究结果表明,煤灰渣中的存在会降低水煤浆的灰熔点,指出当张家茆煤与黄陵矿煤比例为6∶4混合配比时,有最佳的成浆浓度65.27%,此时水煤浆的灰熔点比张家峁:黄陵矿为1∶4配比时要高,可以一定程度地改善锅炉燃烧该厂水煤浆时存在的“挂壁”现象。 在上述实验的基础上,本文进一步研究了添加剂的作用机理。