Mulj od ugljene vode
I. Fizička svojstva i funkcije
Vodeno-ugljena suspenzija je suspenzija napravljena od ugljena, vode i male količine kemijskih dodataka. Prema namjeni, vodno-ugljena suspenzija dijeli se na visokokoncentrirano gorivo od vodno-ugljene suspenzije i vodno-ugljensku suspenziju za uplinjavanje Texaco peći. Vodno-ugljena suspenzija može se pumpati, atomizirati, skladištiti te paliti i spaljivati u stabilnom stanju. Oko 2 tone vodno-ugljene suspenzije može zamijeniti 1 tonu loživog ulja.
Vodeno-ugljena suspenzija za izgaranje nadmašuje visoku učinkovitost izgaranja, uštedu energije i ekološke prednosti, što je važan dio tehnologije čistog ugljena. Vodeno-ugljena suspenzija može se transportirati na velike udaljenosti cjevovodima uz niska ulaganja i niske operativne troškove. Može se izravno spaljivati bez dehidracije nakon dolaska na terminal, a proces skladištenja i transporta je potpuno zatvoren.
Voda će uzrokovati gubitak topline i ne može generirati toplinu u procesu izgaranja. Stoga bi koncentracija ugljena trebala doseći relativno visoku razinu -- općenito 65 ~70%. Kemijski dodaci iznose oko 1%. Gubitak topline uzrokovan vodom čini oko 4% kalorijske vrijednosti suspenzije ugljena i vode. Voda je neizbježna sirovina u rasplinjavanju. S tog gledišta, koncentracija ugljena može se smanjiti na 62% ~ 65%, što može uzrokovati potencijalno povećanje izgaranja kisika.
Kako bi se olakšale reakcije izgaranja i rasplinjavanja, suspenzija ugljena i vode ima određene zahtjeve za finoću ugljena. Gornja granica veličine čestica suspenzije ugljena i vode za gorivo (veličina čestica s prolaznom brzinom od najmanje 98%) je 300 μm, a sadržaj manji od 74 μm (200 mesh) nije manji od 75%. Finoća suspenzije ugljena i vode za rasplinjavanje je nešto grublja od one suspenzije ugljena i vode za gorivo. Gornja granica veličine čestica smije doseći 1410 μm (14 mesh), a sadržaj manji od 74 μm (200 mesh) je 32% do 60%. Kako bi se suspenzija ugljena i vode lako pumpala i raspršivala, suspenzija ugljena i vode također ima zahtjeve za fluidnošću.
Na sobnoj temperaturi i brzini smicanja od 100 s-1, prividna viskoznost općenito ne smije biti veća od 1000-1500 mPas. Suspenzija ugljena i vode koja se koristi u cjevovodnom transportu na velike udaljenosti zahtijeva prividnu viskoznost ne veću od 800 mPa·s pri niskoj temperaturi (najniža temperatura u godini za zakopane cijevi pod zemljom) i brzinu smicanja od 10 s-1. Osim toga, također se zahtijeva da suspenzija ugljena i vode ima nižu viskoznost kada je u tekućem stanju, što je pogodno za upotrebu; kada prestane teći i nalazi se u statičnom stanju, može pokazati visoku viskoznost radi lakšeg skladištenja.
Stabilnost suspenzije ugljena i vode tijekom skladištenja i transporta vrlo je važna, jer je suspenzija ugljena i vode mješavina čvrste i tekuće faze, a lako je odvojiti čvrstu i tekuću, pa je potrebno da se tijekom skladištenja i transporta ne stvaraju "tvrde taloge". Takozvani "tvrdi talog" odnosi se na talog koji se ne može vratiti u prvobitno stanje miješanjem suspenzije ugljena i vode. Sposobnost suspenzije ugljena i vode da održi performanse nestanka tvrdih taloga naziva se "stabilnost" suspenzije ugljena i vode. Suspenzija ugljena i vode sa slabom stabilnošću ozbiljno će utjecati na proizvodnju kada dođe do taloga tijekom skladištenja i transporta.
II. Pregled tehnologije pripreme ugljeno-vodne suspenzije
Vodeno-ugljena suspenzija zahtijeva visoku koncentraciju ugljena, finu veličinu čestica, dobru fluidnost i dobru stabilnost kako bi se izbjeglo tvrdo taloženje. Bit će teško istovremeno zadovoljiti sva gore navedena svojstva jer su neka od njih međusobno ograničena. Na primjer, povećanje koncentracije uzrokovat će povećanje viskoznosti i pogoršanje fluidnosti. Dobra fluidnost i niska viskoznost pogoršat će stabilnost. Stoga je potrebno pratiti koncentraciju u stvarnom vremenu.Lonmetarručni mjerač gustoćeima točnost do 0,003 g/ml, što omogućuje točno mjerenje gustoće i preciznu kontrolu gustoće suspenzije.
1. Ispravno odaberite sirovi ugljen za preradu pulpe
Osim što zadovoljava zahtjeve daljnjih korisnika, kod kvalitete ugljena za preradu pulpe potrebno je obratiti pozornost i na njegova svojstva pulpiranja - težinu pulpiranja. Neki ugljen se lako proizvodi u visokokoncentriranoj suspenziji ugljena i vode pod normalnim uvjetima. Za drugi ugljen je teško ili zahtijeva složeniji proces pulpiranja i veće troškove za proizvodnju visokokoncentrirane suspenzije ugljena i vode. Svojstva pulpiranja sirovina za preradu pulpe imaju veliki utjecaj na investiciju, troškove proizvodnje i kvalitetu suspenzije ugljena i vode u postrojenju za preradu pulpe. Stoga treba savladati zakon svojstava pulpiranja ugljena, a sirovi ugljen za preradu pulpe treba odabrati prema stvarnim potrebama i načelima tehničke izvedivosti i ekonomske racionalnosti.
2. Ocjenjivanje
Za suspenziju ugljena i vode ne samo da veličina čestica ugljena treba postići specificiranu finoću, već i dobru raspodjelu veličine čestica, tako da čestice ugljena različitih veličina mogu međusobno ispunjavati, minimizirati praznine između čestica ugljena i postići veću "učinkovitost slaganja". Manji broj praznina može smanjiti količinu korištene vode, a lako je napraviti suspenziju ugljena i vode visoke koncentracije. Ova se tehnologija ponekad naziva "gradiranje".
3. Proces i oprema za proizvodnju pulpe
Pod zadanim karakteristikama veličine čestica sirovog ugljena i uvjetima mljevenja, kako postići veću "učinkovitost slaganja" raspodjele veličine čestica konačnog proizvoda ugljeno-vodne suspenzije, potreban je razuman odabir opreme za mljevenje i procesa proizvodnje pulpe.
4. Odabir aditiva za usklađivanje performansi
Kako bi se postigla visoka koncentracija, niska viskoznost te dobra reologija i stabilnost u suspenziji ugljena i vode, potrebno je koristiti malu količinu kemijskih sredstava, nazvanih "aditivi". Molekule aditiva djeluju na granicu između čestica ugljena i vode, što može smanjiti viskoznost, poboljšati disperziju čestica ugljena u vodi i poboljšati stabilnost suspenzije ugljena i vode. Količina aditiva obično iznosi od 0,5% do 1% količine ugljena. Postoje mnoge vrste aditiva, a formula nije fiksna i mora se odrediti eksperimentalnim istraživanjem.
Vrijeme objave: 13. veljače 2025.
