Boue d'eau de charbon
I. Propriétés et fonctions physiques
La boue charbon-eau est une boue composée de charbon, d'eau et d'une faible quantité d'additifs chimiques. Selon l'usage, elle est divisée en deux catégories : combustible charbon-eau à haute concentration et boue charbon-eau pour la gazéification des fours Texaco. Elle peut être pompée, atomisée, stockée, enflammée et brûlée à l'état stable. Environ 2 tonnes de boue charbon-eau peuvent remplacer 1 tonne de fioul.
Les boues charbon-eau destinées à la combustion offrent un rendement de combustion élevé, des économies d'énergie et des avantages environnementaux exceptionnels, un atout majeur de la technologie du charbon propre. Elles peuvent être transportées sur de longues distances par pipeline, avec un faible investissement et des coûts d'exploitation réduits. Elles peuvent être brûlées directement sans déshydratation après leur arrivée au terminal, et leur stockage et leur transport sont entièrement fermés.
L'eau entraîne des pertes de chaleur et ne peut générer de chaleur lors de la combustion. Par conséquent, la concentration en charbon doit atteindre un niveau relativement élevé, généralement compris entre 65 et 70 %. Les ajouts chimiques représentent environ 1 %. Les pertes de chaleur dues à l'eau représentent environ 4 % du pouvoir calorifique de la suspension charbon-eau. L'eau est une matière première incontournable de la gazéification. De ce point de vue, la concentration en charbon peut être abaissée à 62 à 65 %, ce qui pourrait potentiellement augmenter la combustion d'oxygène.
Afin de faciliter les réactions de combustion et de gazéification, la boue charbon-eau doit respecter certaines exigences en matière de finesse du charbon. La granulométrie maximale de la boue charbon-eau destinée au combustible (granulométrie avec un taux de passage d'au moins 98 %) est de 300 μm, et la teneur en particules inférieures à 74 μm (200 mesh) est d'au moins 75 %. La finesse de la boue charbon-eau destinée à la gazéification est légèrement plus grossière que celle de la boue charbon-eau destinée au combustible. La granulométrie maximale peut atteindre 1 410 μm (14 mesh), et la teneur en particules inférieures à 74 μm (200 mesh) est comprise entre 32 % et 60 %. Afin de faciliter le pompage et l'atomisation de la boue charbon-eau, celle-ci doit également respecter des exigences de fluidité.
À température ambiante et à un taux de cisaillement de 100 s, la viscosité apparente ne doit généralement pas dépasser 1 000 à 1 500 mPa.s. La boue charbon-eau utilisée pour le transport par pipeline longue distance requiert une viscosité apparente ne dépassant pas 800 mPa.s à basse température (la température la plus basse de l'année pour les canalisations enterrées) et un taux de cisaillement de 10 s-1. De plus, la boue charbon-eau doit présenter une viscosité plus faible à l'état fluide, ce qui facilite son utilisation ; lorsqu'elle cesse de couler et est à l'état statique, elle peut présenter une viscosité élevée facilitant son stockage.
La stabilité des boues charbon-eau pendant le stockage et le transport est essentielle. En effet, ces boues sont constituées d'un mélange de phases solide et liquide, et leur séparation est aisée. Il est donc essentiel d'éviter toute précipitation dure pendant le stockage et le transport. Cette précipitation dure désigne un précipité qui ne peut être ramené à son état initial par agitation. La stabilité des boues charbon-eau est la capacité des boues charbon-eau à maintenir cette performance. Une boue charbon-eau peu stable affectera gravement la production en cas de précipitation pendant le stockage et le transport.
II. Aperçu de la technologie de préparation des boues charbon-eau
La boue charbon-eau nécessite une concentration élevée en charbon, une granulométrie fine, une bonne fluidité et une bonne stabilité pour éviter une précipitation difficile. Il est difficile de réunir simultanément toutes ces propriétés, car certaines d'entre elles sont mutuellement restrictives. Par exemple, une augmentation de la concentration entraînera une augmentation de la viscosité et une dégradation de la fluidité. Une bonne fluidité et une faible viscosité aggraveront la stabilité. Il est donc nécessaire de surveiller la concentration en temps réel.Lonnmeterdensimètre portatifa une précision allant jusqu'à 0,003 g/ml, ce qui peut permettre une mesure de densité précise et un contrôle précis de la densité de la suspension.
1. Choisir correctement le charbon brut pour la fabrication de la pâte
Outre la satisfaction des exigences des utilisateurs en aval, la qualité du charbon destiné à la fabrication de pâte doit également tenir compte de ses propriétés de mise en pâte, c'est-à-dire de la difficulté de mise en pâte. Certains charbons permettent de produire facilement une suspension charbon-eau à haute concentration dans des conditions normales. Pour d'autres, la production d'une suspension charbon-eau à haute concentration est difficile, voire nécessite un procédé de mise en pâte plus complexe et un coût plus élevé. Les propriétés de mise en pâte des matières premières utilisées ont un impact important sur l'investissement, les coûts de production et la qualité de la suspension charbon-eau de l'usine de fabrication de pâte. Par conséquent, il est essentiel de maîtriser les propriétés de mise en pâte du charbon et de sélectionner le charbon brut à mettre en pâte en fonction des besoins réels et des principes de faisabilité technique et de rationalité économique.
2. Notation
La préparation d'une suspension charbon-eau requiert non seulement une granulométrie de charbon suffisante pour atteindre la finesse spécifiée, mais aussi une bonne répartition granulométrique, afin que les particules de charbon de différentes tailles puissent se remplir mutuellement, minimiser les espaces entre elles et obtenir une meilleure efficacité d'empilement. La réduction des espaces permet de réduire la quantité d'eau utilisée, et il est facile de produire une suspension charbon-eau à haute concentration. Cette technologie est parfois appelée « calibrage ».
3. Procédé et équipement de réduction en pâte
Dans les caractéristiques de taille des particules de charbon brut et les conditions de broyabilité données, la manière de faire en sorte que la distribution granulométrique du produit final de la boue charbon-eau atteigne une « efficacité d'empilement » plus élevée nécessite une sélection raisonnable de l'équipement de broyage et du processus de réduction en pâte.
4. Sélection d'additifs adaptés aux performances
Pour que la suspension charbon-eau atteigne une concentration élevée, une faible viscosité, une rhéologie et une stabilité optimales, il est nécessaire d'utiliser une faible quantité d'agents chimiques, appelés « additifs ». Ces molécules agissent à l'interface entre les particules de charbon et l'eau, ce qui permet de réduire la viscosité, d'améliorer la dispersion des particules de charbon dans l'eau et d'améliorer la stabilité de la suspension charbon-eau. La quantité d'additifs est généralement comprise entre 0,5 % et 1 % de la quantité de charbon. Il existe de nombreuses variétés d'additifs, dont la formule n'est pas fixe et doit être déterminée par des recherches expérimentales.
Date de publication : 13 février 2025
